2016 Конспект (3 поток) (avasite) (Лекции), страница 10

Арифмометры Однера выпускались под маркой «Феликс».

1. БЭББИДЖ, ЧАРЛЬЗ (1791 – 1871 гг.)

Биография:

Родился 26 декабря 1791.

Поступил в Trinity College, Cambridge. Учился с Джоном Гершелем и Джорджем Пикоком.

В 1813 перешёл в колледж Св. Петра.

1814 – бакалавр, 1814 – женился на Джорджии Витмур, 1816 – становится членом Королевского Общества Лондона, 1817 – магистр, 1819 – профессор Эдинбургского университета.

В 1820 становится членом Королевского Астрономического Общества, в 1827 – умерли отец, жена и 2 детей, 1827 – стал профессором математических наук в Кембридже, 1832 – избран иностранным членом-корреспондентом Петербургской академии наук, в 1839 году уволился оттуда и до конца жизни занимался разработкой вычислительных машин.

Участвовал в экспедиции на Везувий, погружался на дно озера в водолазном колоколе, участвовал в археологических раскопках, изучал залегание руд, спускаясь в шахты.

Теннисон: «Каждое мгновение умирает человек, Но каждую минуту человек рождается», ответ Теннисону «Каждое мгновение умирает человек, Но 1,16 человека рождается...»

“Беспроигрышная” система ставок на скачках, автомат для игры в крестики-нолики, роман в 3 книгах, Стимпанк (Брюс Стерлинг, Уильям Гибсон “Машина Различий” 1990 (2001), Майкл Флинн “В стране слепых” 1990)

Альтернативная история (Джон Краули “Роман лорда Байрона”)

Чарльз Беббидж считал, что:

• любому открытию предшествует накопление знаний в данной области

• должна предшествовать тщательная классификация факторов

• один из основных признаков - обобщение частных случаев к отдельным видам, а потом возврат к частному

• если в процессе работы исследователь сталкивается с некоторым недостатком, то этот недостаток может стать чем-то новым

Изобретения:

• Создал вагон-лабораторию безопасности движения

• Придумал спидометр и тахометр

• Сконструировал поперечно-строгальный и токарно-револьверный станки

• Методы изготовления зубчатых колес

• Новый метод заточки инструментов и литья под давлением

• Содействовал реформированию почтовой системы в Англии

• Составил первые надежные страховые таблицы

• «Сравнительный обзор различных систем страхования жизни»

• Придумал офтальмоскоп, сейсмограф, устройство для наведения артиллерийского орудия

Математика:

• Занимался теорией функционального анализа

• Шифрование

• Грамматика и словарь мирового языка

• «Таблица констант для млекопитающих»

• Структурная лингвистика

• Проверка формул для простых чисел

• Занимался экспериментальными исследованиями электромагнетизма

• Проверка гипотез

• Геология и геофизика

• Книга «Экономика технологий и производств» 1834

• Сглаживание противоречий между наукой и религией (“Девятый бриджутерский трактат” 1837)

• Статья “О принципах построения орудий для токарной обработки и строгания металлов”

• Книга “Отрывки из жизни философа” 1864

• Разностная машина (1822 г.)

  • Могла сохранять числа

  • Вычислитель “мельница” использовал металлические перфокарты для ввода

  • Была паровой машиной

  • Точность до 6го знака после запятой

Разностная машина умеет считать только многочлены, и только в равноотстоящих узлах, основана на разностях. (многочлены – это более чем достаточно, т.к. многочленами приближают любую функцию)

18 разрядов, точность 8 знаков после запятой, значения многочленов 7ой степени, 12 членов последовательности в минуту

• Аналитическая машина (1906 г. Генри Беббидж)

Архитектура аналитической машины Беббиджа: контра + склад + мельница = устройство управления + память + АЛУ (т.е. архитектура очень схожа с архитектурой фон-Неймана).

Джакард использовал перфокарты (были 2-х видов – управляющие и с данными). Вывод информации – печать, оттиски, или пробивка перфокарт.

1. Лавлайс, Ада Августа (1815 – 1852 г.)

Ада Августа Лавлайс была музыкантшей, любила поэзию, и была очень многосторонней личностью. Умерла рано.

Программирование:

• Лавлайс была первой программисткой, написала программу вычисления уравнения Бернули для аналитической машины Бэббиджа. Идеи, которые она заложила – стали основой науки программирования.

• Понятие цикла и рабочей ячейки.

• Наметила подпрограммы и библиотеки подпрограмм.

• Использовала модификации команд и индексный регистр.

1. Тьюринг (1912 – 1954 гг.)

Программирование и математика:

• Криптография (участвовал в создании дешифровальной машины для Энигмы, участвовал в создании дешифровальной машины Colossus)

• Машина Тьюринга. Проблема самоприменимости МТ, универсальная МТ.

• Тезис Черча-Тьюринга («любая функция, которая может быть вычислена физическим устройством может быть вычислена машиной Тьюринга»)

• Основатель направления ИИ (Искусственный Интеллект).

• Автор «теста Тьюринга » (1950 год):

  • Человек обменивается сообщениями на естественном языке с двумя собеседниками (человек и компьютер), если человек не может определить кто есть кто, то считается что компьютер прошёл тест.

• Colossus – первый программированный компьютер (базировался на концепции машины Бэббиджа) – машина была не электронно-вычислительной, а релейной (2000 ламп). Мощность была – 25 Kflops.

ENIAC – первая полностью электронная машина. 18 тыс ламп.

Разрядность – десятичная.

1. Фон-Нейман (1903 – 1957 гг.)

Программирование:

• Двоичная система в компьютерах.

• Архитектура ЭВМ: УУ + АЛУ + Память (подробнее про архитектуру см. раздел про первые ЭВМ)

• Квантовая физика

• Функциональный анализ

• Теория множеств

• Создатель теории игр и теории клеточных автоматов

• Занимался ядерной физикой, умер от рака (радиация)

1. Дейкстра, Эдсгер Вибе (1930 – 2002 гг.)

Программирование:

• Первым предложил понятие правильной программы, спецификации, ожидаемый результат программы (записывалось в логике первого порядка (предикаты, постусловия))

• Algol-60 – полностью разработан под руководством Дейкстры.

• Семафоры Дейкстры, критические секции.

• Алгоритм Дейкстры – поиск кратчайшего пути в графе.

• Дейкстра боролся за чистоту программы, и боролся за чисто процедурное программирование и был против использования goto.

• Занимался математической логикой.

• Дейкстра очень не любил язык BASIC. У Дейкстры было много афоризмов:

  • Студентов, ранее изучавших Бейсик, практически невозможно обучить хорошему программированию. Как потенциальные программисты они подверглись необратимой умственной деградации.

  • Вопрос «умеет ли компьютер думать» имеет не больше смысла, чем вопрос «умеет ли подводная лодка плавать».

  • Проекты, предлагающие программирование на естественном языке, гибельны по своей сути.

  • Дейкстра назвал модель IBM/360 (прообраз советской ЕС ЭВМ) величайшей диверсией Запада против СССР.

  • На пустом диске можно искать вечно.

  • Если отладка процесс удаления ошибок, то программирование должно быть процессом их внесения.

• У Дейкстры фактически не было учеников (всего 2 аспиранта, один из них - Хоар)

1. Первые ЭВМ

Уже существовали машины Паскаля, Шиккарда, ступенчатый валик Лейбница, колесо Однера, аналитические и разностные машины Бэббиджа.

Вычислительные машины создавались в СССР и параллельно в Англии, Америке, Германии.

• 1945 г. - Первая работающая ЭВМ ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator) (Пенсильванский университет)

Длина 26 м, высота 6 м, масса 30 т. 18 000 ламп, 1500 реле, потребляемая мощность 150 квт.

• «Архитектура ЭВМ » Фон-Нейман (1903-1957) (Фон-Нейман в соавторстве после Беркса, Голдстейна)

Архитектура Фон-Неймана:

• Машина должна состоять из следующих основных блоков: арифметического устройства, оперативной памяти, устройства управления, устройства ввода, устройства вывода, устройства внешней памяти

• Команды программы должны храниться в оперативной памяти, откуда они последовательно выбираются и исполняются арифметическим устройством, система команд должна иметь операции условной и безусловной передачи управления. Команды должны рассматриваться как обычные данные, т.е. программа должна иметь возможность модифицировать себя в процессе вычислений

• Команды и данные должны храниться и обрабатываться в двоичной системе счисления

• 1949 г. - EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Calculator) была построена в Англии

первая ЭВМ с хранимой программой

(под руководством Мориса Уилкса (Wilkes, Maurice; р. 1913))

• БЭСМ, Стрела

• 1954 – 1956 гг. - Михаил Романович Шура-Бура и А.П. Ершов создали первую отечественную систему автоматизации программирования для БЭСМ и Стрела.

• Сетунь (ВМК) (троичная система счисления)

1. Языки программирования

Конрад Цузе (1910 – 1995 гг.) (немец) – первая попытка создания языка программирования высокого уровня - Plancalcul.

Создал машины Z1, Z2, Z3 – достаточно продвинутые. Но их разбомбили. Выйдя на пенсию – он одну из них воссоздал.

В старые времена создавалось очень много языков программирования, но до наших времён дожили только:

• Fortran – порадил отдельную ветвь

  • Циклы, условные операторы

  • Процедуры и параллельная разработка – плохо реализованы.

• Basic – создан на основе Fortran, проще, создавался для обучения.

• COBOL – язык для бухгалтеров (математические расчёты и формулы) (программа не зависит от оборудования, сложные структуры данных, синтаксис приближённый к английскому языку)

• SQL – потомок COBOL

• sibola

• lisp – породил отдельную ветвь, язык функционального программирования («Lots of Infuriating & Silly Parenthesis» - «Множество раздражающих и глупых скобок»)

Языки недожившие до 2016-го:

• Simula, smalltalk (создатель – Алан Кей) – первые объектно-ориентированные языки.

• Oberon – чисто объектно-ориентированный язык программирования. Нету понятия переменной, есть только объекты.

• Pascal (создал Вирт в 1971 г.) -> TurboPascal (создал Филипп Кан в 1984 г.) -> Delphi

Врит настаивал на упрощении языка программирования.

• Delphi – объекты, визуально-событийное проектирование, модули, раздельная компиляция. По количество созданных на этом языке библиотек, его ещё очень долго никто не обгонит

Прочие языки:

• Prolog – язык логического программирования. (теоретические основы разработал Роберт Ковальски в 1960-x, реализовал язык Ален Кольмари в 1972 г.)

• Рефал (РЕкурсивных Функций АЛгоритмический) – русский аналог Prolog.

• Algol (потомок Fortran) – машинная независимость, описание переменных, блочная структура, рекурсия.

• Java (Джеймс Гослинг) – используется промежуточный байт-код.

C/C++

Си – язык создал Ричи, а Керниган был первым популяризатором.

Язык си родился исключительно из потребностей – нужно было построить операционную систему, и при этом, чтобы язык был не настолько низкоуровневым как ассемблер, но и не слишком высокоуровневым над архитектурой.

Поэтому сначала появился язык B, а потом при разработке операционки так сильно изменился, что его назвали С.

Страуструп – ввёл в си объекты и создал с++.

Парадигмы программирования:

• процедурное программирование (Fortran, Basic, Cobol, Algol, Pascal, Ada, С, Logo, FoxPro)

• объектно-ориентированное программирование (Simula, Smalltalk, Object Pascal, C++, Java, C#)

• визуально-событийное программирование (Visual Basic, Delphi, Visual C++, Visual Java, Visual FoxPro)

• функциональное программирование (Lisp, Рефал)

• логическое программирование (Prolog)

1. Философские направления математики

В начале 20-го века математика зашла в тупик.

1. Логицизм – всю математику пытаются свести к некоторым понятиям логики, и выводить все факты из этих понятий (т.е. от базовых вещей водятся все различные другие понятия через первоначальные).

Парадокс Рассела – говорит о том, что построить математику только на логике невозможно. Суть в том, что если множество содержит все свои подмножества, то содержит ли оно само себя. (аналогично про Брадобрея – Брадобрей бреет всех, кто не бреется сам, бреет ли Брадобрей себя).

Отсюда возникает вопрос, можно ли построить стройную математику, на основе логицизма. Получается, что логика сама по себе – противоречива.

Была группа математиков (Николя Бурбаки) которые пытались построить стройную теорию математики, сведя все теории к одной базе (линал, теорию групп, теорию чисел). Определение, что такое число единица занимало несколько строк.

Главное – полнота и не противоречивость.