Релейный вычислитель в начале 20-го века.

[letbur]

Ну и зачем тогда этот напольный калькулятор?

Еще раз говорю. Практического применения нет. Его задача - удивить всех и показать, что компьютер - очень мощная штука. Который даже при таком тупом АЛУ способен решить любую задачу, которую можно решить в принципе. Это не арифмометр, в котором всю работу делает, по сути человек. 

А я пока начну размышлять о устройстве управления. Оно должно обеспечивать примерно такой список команд. Надо внимательно посмотреть, может какие надо добавить, или наоборот выкинуть за ненадобностью. 

Команды передачи данных

- Очистка аккумулятора.

- Запись из памяти в аккумулятор.

- Запись отрицательного числа.

- чтение аккумулятора

Арифметические операции

- Сложение с аккумулятором.

- Вычитание из аккума.

-сложение аккумулятора с переносом

-вычитание из аккумулятора переноса

-очистка переноса

-инверсия переноса.

команды управления и переходов

-пропустить следующую команду, если установлен перенос.

-перемотка перфоленты на n команд вперед

-перемотка перфоленты на n команд назад

Вообще, очень большой недостаток моей машины - там не используется передача Лейбница. А оно бы позволило выполнять многие функции проще. Правдя я пока не придумал, как через него сделать память.

 

Изменено 13 Dec 2015 пользователем letbur

[колонкизатор]

Практического применения нет.

Ну тогда бумага и вынуждена будет носить ещё одно гениальное для того времени изобретение.

[sanitareugen]

Коллега, без обид, но слово расчет пишется с одним "с" ... 

Это простые с одним, а рассово правильные с двумя!

[Serg]

Его задача - удивить всех и показать, что компьютер - очень мощная штука. Который даже при таком тупом АЛУ способен решить любую задачу, которую можно решить в принципе.

Если покажете папуасам, то наверно удивятся. Хотя сомневаюсь, им скорее будет это неинтересно, поскольку вне их понимания. А серьёзные люди позовут экспертов для оценки вашего ноу-хау, скажем Чебышева. Ваших познаний хватит чем-нибудь удивить Панфутия Львовича? Полагаю людей способных на такое и сегодня по пальцам пересчитать.

Изменено 13 Dec 2015 пользователем Serg

[Владимирович]

Человек же при наличии листка бумаги и шариковой ручки это действие сделает секунд за 10-15.

Важное достоинство комьютера - он не ошибается, в отличие от человека, но, с другой стороны, ежели оператор введет не то число, то толку нет

[колонкизатор]

Если покажете папуасам, то наверно удивятся. Хотя сомневаюсь, им скорее будет это неинтересно, поскольку вне их понимания. А серьёзные люди позовут экспертов для оценки вашего ноу-хау, скажем Чебышева. Ваших познаний хватит чем-нибудь удивить Панфутия Львовича? Полагаю людей способных на такое и сегодня по пальцам пересчитать.

+

Важное достоинство комьютера - он не ошибается, в отличие от человека, но, с другой стороны, ежели оператор введет не то число, то толку нет

В том то и весь толк. Главное чтобы этот компьютер-вычислитель мог считать числа, при счете которых у человека высока вероятность ошибки, и желательно делал это быстрее человека. Ко всему прочему машина должна быть надежной, недорогой, использовала стандартные запчасти, была проста в освоении и использовании, а так же в идеале легкой и малогабаритной.

[letbur]

Первый компьютер я предлагаю сделать как игрушку для тех, у кого на это есть деньги. Можно не сомневаться, многим это игрушка понравится. В мире где музыкальные шкатулки покупали только чтобы показать, какая это крутая диковинка, компютер произведет фурор, даже если он будет нерентабелен для практических задач (работает медленне человека).

Что касается мистера Френкеля, который затеял всю эту деятельность, то он начал страдать от компьютерной болезни - о ней сегодня знает каждый, кто работал с компьютерами. Это очень серьезная болезнь, и работать при ней невозможно. Беда с компьютерами состоит в том, что ты с ними играешь. Они так прекрасны, столько возможностей - если четное число, делаешь это, если нечетное, делаешь то, и очень скоро на одной-единственной машине можно делать все более и более изощренные вещи, если только ты достаточно умен.

Через некоторое время вся система развалилась. Френкель не обращал на нее никакого внимания, он больше никем не руководил. Система действовала очень-очень медленно, а он в это время сидел в комнате, прикидывая, как бы заставить один из табуляторов автоматически печатать арктангенс x. Потом табулятор включался, печатал колонки, потом - бац, бац, бац - вычислял арктангенс автоматически путем интегрирования и составлял всю таблицу за одну операцию.

Абсолютно бесполезное занятие. Ведь у нас уже были таблицы арктангенсов. Но если вы когда-нибудь работали с компьютерами, вы понимаете, что это за болезнь - восхищение от возможности увидеть, как много можно сделать. Френкель подцепил эту болезнь впервые, бедный парень; бедный парень, который изобрел всю эту штуку.

[letbur]

Прежде чем придумывать устройство управления, надо рассмотреть подробнее чем ему надо будет управлять.

 

Сегодня я Целый день думал как сделать механизм переноса, и все время получалось либо как-то сложно, или неправильно. Пока точную кинематику я не нарисовал, но перенос должен рабоать примерно по такому принципу. Будет специальная ячейка памяти с известным адресом хранения переносов (когда считаем в столбик, то перенос - это то, что в уме). Это будет специальная ячейка памяти, корая соединена с аккумулятором через понижаюзий редуктор (как на четчике либо арифмометре). Адресуется она как обычная ячейка памяти. Одна из особенностей её конструкции - в нее будет два колесика, одно для чтения, другое - для записи. Когда процессор к ней не обращается, колесики синхронизируются. Это нужно, чтобы при прибавлении к 99 единицы первый перенос не мешал второму.

Значит специальную команду для сложения и вычитания с переноса из аккумулятора делать не надо. Но нужна команда очистки переноса, чтобы не делать слишком много действий при счете в столбик.

Теперь об архитектуре предлагаемого мной компьютера. Есть два типа организации помаяти -Гарвардская и фон Неймонавская Архитектура. Во второй данные и программа хранятся в одной и той же памяти. Это упрощает работу с памятью, и позволяет выполнять хранящиеся в оперативной памяти программы, которые были туда загружены из других источников. Очень удобно. Но есть некоторые ограничения. Гарвардская архитектура использует разные шины для доступа к памяти программ и памяти данных. Зачастую эти типы памяти различаются и по физическому принципу работы. (например, память программ - flash, память данных - статическая).

В компютере который я предлагаю, лучше использовать гарвардскую организацию памяти. Программу хранить на перфоленте (при необходимости перфоленту менять), а данные - в оперативной памяти. Плюс, нужен еще один считыватель перфоленты (либо перфокарт) для данных, так как данные с памяти программ он считывает неэффективно.

Управление. Для передачи управления я предлагаю отматывать перфоленту на определенное количество ячеек, причем использовать относительную адресацию. Это позволяет сделать перфоленту любой длинны, хоть бесконечной. (реальное ограничение - скорость работы).

 

Еще очень желательны команды вызова подпрограмм. В реальных первых компьютерах команды управления были гораздо более простыми, чем я предлагаю. Там не было даже условных переходов. Но, ИМХО, эти команды все же нужны, и с ними программы выходят более короткими и красивыми.

ИМХО, проще всего объединить команду перехода и команду вызова подпрограммы. И то и другое будет происходить следующим образом. Если надо сделать переход, в две специальные ячейки памяти загружаются относительный адрес перехода. Затем дается команда устройству промотки перфоленты, и перфолента проматывается на нужное количество ячеек. Вызов подпрограмм идет так. Сначала в обычной ячейке сохраняется адрес возврата, затем адрес перехода записыватся в спецячейка, затем дается команда на переход. Возврат из подпрограммы. Когда подпрограмма закончится, она высчитывает загружает адрес возврата в спецячейки и дает команду перехода. В результате программа возвращается туда, откуда пришла.

[Zenitchik]

Панфутия Львовича

Хватит. Синтез рычажных механизмов сейчас в институтах преподаётся. Пафнутий Львович, несомненно является пионером этой области, но все его изобретения - вариации на тему двух хороших идей. Он топтался на месте.

Целый день думал как сделать механизм переноса

Аналоги изучил?

[Serg]

Хватит. Синтез рычажных механизмов сейчас в институтах преподаётся. Пафнутий Львович, несомненно является пионером этой области, но все его изобретения - вариации на тему двух хороших идей. Он топтался на месте.

У него не изобретения, а учебные пособия, механические аналоги математических задач. Как яблоки в упражнении по сложению для детей. Только это не означает что сам преподаватель пользуется яблоками при сложении. Так что большинство обладателей инженерных дипломов смогут поразить его только степенью своей дремучести  

Изменено 14 Dec 2015 пользователем Serg

[Zenitchik]

Только это не означает что сам преподаватель пользуется яблоками при сложении

Это не означает и обратного. Где документальные подтверждения того, что он был способен на большее?

[letbur]

Аналоги изучил?

Немного поизуал. Честно говоря, не нешел полную схему арифмометра. Как я понял, перенос нам идет через однозубое колесо, А чтобы можно было одновременно складывать, стоит, как я понял, то-ли дифференциал, то-ли какая-то хитрая муфта. Но для меня этот механизм не подходит по такой причине. Данные о переносе складываются с аккумулятором, и одновременно из того же аккумулятора может прийти новый перенос, который должен быть записан туда же, куда первый. Чтобы это рботало, нужен механический аналог d-триггера.

Изменено 14 Dec 2015 пользователем letbur

[Serg]

Где документальные подтверждения того, что он был способен на большее?

Его работы естественно. Теория чисел, теория вероятности, топология(хотя такого слова тогда не было) ... Умный был дядька и умел знание применять на практике, что далеко не каждому дано. Даже парижские портные учились у него как шить одежду.

Изменено 14 Dec 2015 пользователем Serg

[Zenitchik]

полную схему арифмометра

Которого из арифмометров? Упоминается по меньшей мере три разных схемы переноса разряда. Причём, у пресловутого Чебышёва передача разрядов была непрерывной, на планетарном механизме.

Теория чисел, теория вероятности, топология

Я очень рад за него, но теория машин и механизмов с тех пор ушла вперёд настолько, что любой студент, сумевший что-то сдать, превосходит Чебышёва. Вы его зубчатую передачу видели?

[Serg]

... теория машин и механизмов с тех пор ушла вперёд настолько, что любой студент, сумевший что-то сдать, превосходит Чебышёва.

Так и не спорю насчет прогресса и у меня не сказано что ученого того времени в принципе невозможно удивить. Речь шла что не так много народу полноценно владеют нынешним багажом знаний. А то ведь встречались и встречаются(и с завидной регулярностью) "инженеры-электротехники" спрашивающие какая у реостата полярность выводов. Не говорю что это общий показатель, но символизирует.  

[Zenitchik]

Данные о переносе складываются с аккумулятором, и одновременно из того же аккумулятора может прийти новый перенос, который должен быть записан туда же, куда первый

Что-то Вы не то мудрите. Аккумулятор это что? Сумматор? Перенос не может придти в тот же разряд, в котором он сгенерирован, мне кажется, это логично.

[letbur]

Аккумулятор это что? Сумматор?

В принципе да, но он может делать еще кучу разных действий. Аккумулятор - особая ячейка памяти, с которой можно делать кучу разных операций (в том числе сложение). Она активируется напрямую от устройства управления, в  то время как остальные ячейки делают это через адресную шину. Поэтому устройство управления может обращатся к аккумулятору и другой ячейке памяти одновременно. А вот обратиться одновременно к двум ячейкам памяти оно не может - адресная шина на все ячейки одна.

Поэтому все операции процессор делает через аккумулятор, результаты арифметических операция опять же заносятся в аккумулятор, и только потом перемещаются от туда в нужную ячейку памяти. Если, например, надо просто переместить данные из одной ячейки 10 в ячейку 11, то они сначала из ячейки 10 передаются в аккумулятор, потом из аккумулятора в ячейку 11.

Перенос не может придти в тот же разряд, в котором он сгенерирован

Все просто. После первой итерации счета в столбик, результат (при помощи специальной команды) улетает из аккумулятора в нужную ячейку памяти, а в аккумулятор загружается следующий разряд. Это нужно, чтобы считать числа большей длинны, чем позволяет арифметико-логическое устройство (и заодно упрощает это устройство, но усложняет программу). И разряд для счета, и перенос будет только один на весь компьютер. Кроме того, я планировал использовать перенос для кучи других задач. Например, сравнение чисел, счет количества циклов и Т.П.

[Zenitchik]

и заодно упрощает это устройство, но усложняет программу

И снижает быстродействие.

[Zenitchik]

Я когда-то размышлял о механической стековой машине. Главным узлом должен был быть арифмометр.
У него четыре регистра:
0. сумматор, из которого считываются результаты сложения, вычитания и умножения, и остаток от деления;

1. вводимое, где устанавливается множимое, слагаемое/вычитаемое и делитель;

2. программатор умножения, где устанавливается множитель;

3. счётчик оборотов, из которого считывается результат деления.
Он принимает шесть команд:

0. Сброс сумматора;

1. Сброс счётчика;

2. Прибавить вводимое к сумматору;

3. Вычесть вводимое из сумматора;

4. Прибавить к сумматору результат произведения вводимого на множитель;

5. Делить результат сумматора на вводимое с остатком (останется в сумматоре).
Это не считая команд обмена.
 

Изменено 14 Dec 2015 пользователем Zenitchik

[sanitareugen]

Механическая стековая машина называется автомат Калашникова.

[Zenitchik]

автомат Калашникова

Неполноценная, потому что механизировано только извлечение из стека. А загрузка - ручная.

[sanitareugen]

Ну, к РПК есть и машинка для заряжания. И вообще АК это конечный автомат со стековой организацией доступа.

[Zenitchik]

РПК

Разве не к ПК? ЕМНИП, машинка Ракова для снаряжения лент.
А для магазинов - адаптер и обоймы.

[letbur]

Я когда-то размышлял о механической стековой машине.

А как там примерно стек работал?

[Zenitchik]

А как там примерно стек работал?

Стек на зубчатых рейках, смещённых на величину, пропорциональную цифре. Рейки не у вершины - застопорены. Вершина - группа зубчатых колёс, которые входят в зацепление с зубцами реек одного из рядов и при сбросе реек на ноль - поворачиваются на соотв. углы. При вводе, соответственно, наоборот, поворот колёс передаётся рейкам.
Механизм защиты от повторного ввода не продумывался.

Изменено 16 Dec 2015 пользователем Zenitchik