Реконструкции

Архитектура ЭВМ

составляют 19 тропических лет или 254 - 19=235 синодических месяцев (периода смен фаз Луны). Положение Солнца и Луны выводилось на циферблат с одной из сторон механизма.

С помощьюдифференциальной передачивычисляласьразность положений Солнца и Луны, которая соответствуетфазам Луны. Она выводилась на другой циферблат. Британский часовщик Джон Глив (John Gleave) построил работающую копию механизма по этой схеме.

В2002 году Майкл Райт (Michael Wright), специалист по механическим устройствам изЛондонского музея науки, предложил свою реконструкцию. Он утверждает, что механизм мог моделировать движение не только Солнца и Луны, но и пяти известных в древности планет — Меркурия, Венеры, Марса,

ЮпитераиСатурна.

В2005 годустартовал греческо-британский проект «Antikythera Mechanism Research Project» под эгидой Министерства Культуры Греции. В нём участвуют учёные из британского (в частности, проф.

Майк Эдмундс (Mike Edmunds) и математик Тони Фрит (Tony Freeth) Кардиффского университета) и из двух греческих университетов с привлечением самой современной техники.

Втом же 2005 году было объявлено об обнаружении новых фрагментов механизма. Для того, чтобы восстановить положение шестерён внутри покрытых минералом фрагментов, воспользовались компьютерной томографией, с помощью рентгеновских лучей позволяющей делать объёмные карты скрытого содержимого. За счёт этого удалось определить взаимосвязь отдельных компонентов и рассчитать по возможности их функциональную принадлежность.

6 июня 2006 годабыло объявлено, что благодаря новой рентгеновской методике удалось прочитать около 95 % содержащихся в механизме надписей (около 2000 греческих символов). С новыми надписями были получены данные о том, что механизм мог вычислять конфигурации движения Марса, Юпитера, Сатурна (которые ранее были отмечены в гипотезе Майкла Райта).

В2008 году в Афинах был озвучен глобальный доклад о результатах международного проекта «Antikythera Mechanism Research Project». На основании 82 фрагментов механизма (с использованием рентгеновского оборудования X-Tek Systems и специальных программ от HP Labs) было подтверждено, что устройство может выполнять операции сложения, вычитания и

Архитектура ЭВМ

деления. Удалось показать, что механизм был способен учитывать эллиптичность орбиты движения Луны, используя синусоидальную поправку (первая аномалия лунной теории Гиппарха) — для этого использовалась шестерёнка со смещённым центром вращения. Число бронзовых шестерён в реконструированной модели увеличено до 37 (реально уцелело 30). Механизм имел двухстороннее исполнение — вторая сторона использовалась для предсказания солнечных и лунных затмений. Примерный срок изготовления механизма отодвинут от ранее определённого и составляет 100—150

лет до н. э.

В 2010 году инженер Apple Эндрю Кэрол с помощью конструктора Lego создал аналог антикитерского механизма[4].

Схожие механизмы

Цицеронв философском трактате «О государстве» рассказывает об аналогичном устройстве, созданном Архимедом:

Рис. 5. Реконструкция Прайса, фото 1980г

Сфера, на которой были бы представлены движения Солнца, Луны и пяти звёзд, называемых странствующими и блуждающими, не могла быть создана в виде сплошного тела. Изобретение Архимеда изумительно именно тем, что он придумал, каким

Архитектура ЭВМ

образом, при несходных движениях, во время одного оборота сохранить неодинаковые и различные пути.

Когда эта сфера приводилась в движение, на этом шаре из бронзы Луна сменяла Солнце в течение числа оборотов, соответствовавшего числу дней за которые она сменяла его на самом небе. Вследствие этого и на небе сферы происходило такое же затмение Солнца, и Луна вступала в ту же мету, где была тень Земли.

Развитию механических средств для выполнения вычислений предшествовал период развития различных числовых систем. Так примерно в 650 г. в Индии изобретено понятие и письменное представление числового нуля, получает развитие десятичная арифметика и письменные вычисления.

С 830 г. начинается освоение индийской математики в арабских странах. Персидский ученый Mohammed Ibn Musa Abu Djefar,

известный как Al Khwarismi (латинская транслитерация - algorithmi /

аль-Хорезми), переводит с санскрита книгу: "Начала математики

(Al Gebr We'l Mukabala)".

После 1100 г. в Европу приходит арабская письменная математика, основанная на таблицах умножения.

В1617 г. изобретатель логарифмов Джон Непер (John Napier, 1550 - 1617) излагает в своей работе “Rabdologia” метод вычислений (умножение, деление) с помощью “костей Непера”, представляющих из себя планки, с нанесенными на них делениями, скользящие относительно друг друга (прототип логарифмической линейки).

В1621 г. Уильям Оутред (William Oughtred) изобретает логарифмическую линейку.

В1623 г. Уильям Шикард (Wilhelm Schickard) создает

“Вычисляющие часы", выполняющие операции сложения и вычитания над десятичными шестиразрядными числами с использованием "костей" Непера, реализованными в виде вращающихся цилиндров.

Сведения об этой первой механической счетной машине сконструированной и изготовленной Вильгельмом Шикардом содержатся в его письме Кеплеру (1623 – 1624 г.).

В1642 г. французский ученый Блез Паскаль сконструировал и

построил работающую модель пятиразрядную вычислительную машину “Pascaline", первый механический калькулятор, выполнявший операции сложения.

Архитектура ЭВМ

В1645 г. – арифметическая машина или Паскалево колесо.

В1673 г. Готтфрид фон Лейбниц (Gottfried von Leibniz,

1646-1716) заменяет в паскалине сложные для изготовления зубчатые колеса на цилиндры со звездочками.

Лейбниц также описал двоичную систему счисления, которая используется на всех современных компьютерах. Однако вплоть до 1940-х годов, многие последующие разработки (включая машины Чарльза Бэббиджа и даже ЭНИАК 1945 года) были основаны на более сложной в реализации десятичной системе.

В 1725 г. Христианом-Людвигом Герстеном была изобретена арифметическая машина.

В1735 г. фирма Braun & Vayringe начинает изготовление механических калькуляторов для знати.

В1749-51 г. – в Парижском «Журнале ученых» появляется сообщение об арифметической машине Хакоба Родригеса Перейры, использовавшейся для обучения глухонемых детей арифметике.

Не позднее 1770 г. в городе Несвиже в Литве, Минское воеводство, часовым мастером Евной Якобсоном была изобретена и изготовлена первая российская счетная машина.

В1775 г. Георг Дрехслер из Ганновера (Georg Drechsler)

создает вычислительный циркуль для расчета площадей.

В1801 г. Жозеф-Мария Жаккард (Joseph Marie Jacquard),

изобретая ткацкий станок, придумал способ записи и чтения программы управления станком с помощью картонки с дырками (перфокарты) (см. рис. 6).

Встанке, разработанном Жаккардом, вышиваемый машиной узор определялсяперфокартами. Серия карт могла быть заменена, и смена узора не требовала изменений в механике станка. Это было важной вехой в истории программирования.

Примерно в1820 году Charles Xavier Thomasсоздал первый удачный, серийно выпускаемый механический калькулятор — Арифмометр Томаса, который мог складывать, вычитать, умножать

иделить. В основном, он был основан на результатах работы Лейбница.

В1835 г. Чарльзом Бэббидж (Charles Babbage) проектирует

"вычислительный мотор", построенный спустя 140 лет для королевского музея Великобритании.

Архитектура ЭВМ

Рис. 6. Перфокарточная система музыкального автомата

В1838 году Чарльз Бэббидж перешёл от разработки Разностной машины к проектированию более сложной аналитической машины, принципы программирования которой напрямую восходят к перфокартам Жаккарда.

В1837 г. американским инженер Самуэлем Морзе (Samuel F.B.Morse) английским физиком сэром Чарлзом Уайстоном (Sir Charles Wheatstone) и инженером сэром Вильямом Куком (Sir William F. Cooke) изобретён телеграф (telegraph).

В1842-1843 г. Хаимом-Зеликом (Зиновий Яковлевич)

Слонимским изобретена числительная машина для извлечения корней, умножения и деления целых чисел. За это изобретение

Слонимский в 1845 году получил Демидовскую премию.

Устройство этой машины, по отзыву академиков Фуса и Буняковского, основано на особой арифметической теореме,

"весьма примечательной, открытой и доказанной Слонимским".

Различные модели механических калькуляторов, считавших десятичные числа, использовались до 1970-х.

Джон Неперзаметил, что умножение и деление чисел может быть выполнено сложением и вычитанием, соответственно, логарифмов этих чисел. Действительные числа могут быть представлены интервалами длины на линейке, и это легло в основу вычислений с помощью логарифмической линейки, что позволило выполнять умножение и деление намного быстрее. Логарифмические линейки использовались несколькими поколениями инженеров и