Формирование умения сопоставлять архитектурные узлы, элементную базу, ограничения быстродействия и принципы программного управления ранних цифровых машин.
Итоговая аттестация: 4 балла — «отлично», 3 балла — «хорошо», 2 балла — «удовлетворительно».
Заполните поля таблицы для ключевых исторических вычислительных машин. Опирайтесь на принципы их физической реализации и управления вычислениями.
| Параметр анализа | Арифмометр Б. Паскаля («Паскалина», 1642) | Аналитическая машина Ч. Бэббиджа (проект, 1834) | Электромеханический комплекс (Mark I / Z3, 1941–1944) |
|---|---|---|---|
| Элементная база и класс Из каких деталей построены узлы счёта? |
|||
| Представление разряда В какой форме хранится цифра в разряде? |
|||
| Перенос в старший разряд Как передаётся переполнение в старший разряд? |
|||
| Управление и программируемость Кто или что задаёт последовательность действий? |
|||
| Главное ограничение скорости Какой физический фактор сдерживал производительность? |
Опишите физические и конструктивные причины, по которым механические машины упёрлись в технологический тупик, и объясните, как использование электромагнитных реле разрешило фундаментальное противоречие между скоростью вычислений и надёжностью механики.
Условие: Астрономической обсерватории необходимо выполнить расчёт таблицы из 500 однотипных траекторных точек. Каждый расчётный шаг требует: 8 сложений, 4 умножения и 1 деление.
Нормативы выполнения операций:
• Ручной арифмометр: 1 сложение = 5 с; 1 умножение = 12 с; 1 деление = 18 с; ручная настройка каретки на каждую операцию = 3 с.
• Релейная машина Mark I: 1 сложение = 0.3 с; 1 умножение = 6.0 с; 1 деление = 15.0 с; автоматическое чтение команды с перфоленты = 0.1 с.
Требуется: Рассчитать полное время расчёта всей таблицы (в часах или минутах) для обоих вариантов и сформулировать два аналитических вывода о преимуществах автоматизации.
Носитель сигнала: угол поворота вала, шестерни.
Перенос усилия: кинематический контакт деталей.
Лимит: трение, износ, заклинивание при переносе.
Носитель сигнала: отверстия в перфокартах.
Логика: разделение на «склад» (память) и «мельницу» (АЛУ).
Лимит: зазоры и точность механики XIX века.
Носитель сигнала: электрический ток по проводам.
Перенос усилия: электромагнитное замыкание контактов.
Лимит: масса якоря реле (5–10 мс), искрение контактов.