Аналоговая вычислительная машина (АВМ)

1. История АВМ

Создала: Попова Алина 8е

2. Содержание:

1. Что такое АВМ?
2. Антикитерский механизм.
3. Приход к ”ENIGMA”.
4. ”ENIGMA”.
4.1. ”ENIGMA”-это?
4.2. История и развитие.
4.3. Составляющие ”ENIGMA”.
4.4. Использование.
5. Принцип действия АВМ.
6. Применение АВМ.

3. Что такое АВМ?

Аналоговая вычислительная машина (АВМ) —
вычислительная машина, которая представляет числовые
данные при помощи аналоговых физических
параметров (скорость, длина, напряжение, сила
тока, давление), в чём и состоит его главное отличие от
цифровой ЭВМ. Другим принципиальным отличием является
отсутствие у АВМ хранимой программы, под управлением
которой с помощью одной и той же вычислительной
машины можно решать разнообразные задачи. Решаемая
задача жёстко определяется внутренним устройством АВМ и
выполненными настройками. Даже для универсальных АВМ
для решения новой задачи требовалась перестройка
внутренней структуры устройства.

4. Антикитерский механизм.

Одним из самых древних аналоговых приборов
считается антикитерский механизм — механическое
устройство, обнаруженное в 1902 году на затонувшем
древнем судне недалеко от греческого острова Антикитера.
Датируется приблизительно 100 годом до н. э. Хранится
в Национальном археологическом музее в Афинах.
Астрологи и астрономы пользовались аналоговым
прибором астролябия с IV века до нашей эры вплоть до XIX
века нашей эры. Этот прибор использовался для
определения положения звезд на небе и вычисления
продолжительности дня и ночи. Современным потомком
астролябии является планисфера — подвижная карта
звёздного неба, используемая в учебных целях.

5. Приход к ”ENIGMA”.

• 1622 год, английский математик-любитель Уильям Отред разработал
первый вариант логарифмической линейки, устройство, которое можно
считать первым аналоговым вычислительным прибором.
• 1642 год — Блез Паскаль изобрёл «паскалину».
• 1674 год — создана машина Морленда.
• 1814 год — учёный Дж. Герман создал планиметр — аналоговое устройство,
которое предназначено для нахождения площади, ограниченной
замкнутой кривой на плоскости.
• 1878 год — польский математик Абданк-Абаканович разработал теорию
интерграфа — некоего аналогового интегратора — устройства,
позволяющего получить интеграл от произвольной функции, изображённой
на плоском графике.
• 1904 год — российский инженер Алексей Крылов изобрел первую
механическую вычислительную машину, решающую дифференциальные
уравнения.
• 1912 год — создана машина для интегрирования обыкновенных
дифференциальных уравнений по проекту российского учёного Алексея
Крылова.

6. ”ENIGMA”-это?

«Энигма» — переносная шифровальная машина,
использовавшаяся для шифрования и расшифрования
секретных сообщений. Более точно, «Энигма» — целое
семейство электромеханических роторных машин,
применявшихся с 20-х годов XX века.
«Энигма» использовалась в коммерческих целях, а также в
военных и государственных службах во многих странах
мира, но наибольшее распространение получила
в нацистской Германии во время Второй мировой войны.
Именно германская военная модель чаще всего является
предметом дискуссий.

7. История и развитие ”ENIGMA”.

Семейство шифровальных машин «Энигма» насчитывает
огромное количество моделей и вариаций дизайна. Ранние
модели были коммерческими, начиная с 1920-х годов.
Начиная с середины 1920-х различные немецкие военные
службы стали использовать эти машины, внося большое
количество собственных изменений для повышения
безопасности. Кроме того, другие страны использовали
чертежи Энигмы для создания своих собственных
шифровальных машин.

8. Составляющие ”ENIGMA”.

• Роторы - сердце «Энигмы» . Каждый ротор представлял собой
диск примерно 10 см в диаметре, сделанный
из эбонита или бакелита, с пружинными штыревыми
контактами на правой стороне ротора, расположенными по
окружности.
• Входное колесо соединяло коммутационную панель или (в
случае её отсутствия) клавиатуру и ламповую панель с
роторами.
• За исключением ранних моделей «A» и «B», за последним
ротором следовал рефлектор, запатентованная деталь,
отличавшая семейство «Энигмы» от других роторных машин,
разработанных в то время. Рефлектор соединял контакты
последнего ротора попарно, коммутируя ток через роторы в
обратном направлении, но по другому маршруту.
• Коммутационная панель позволяет оператору варьировать
соединения проводов.

9. Использование ”ENIGMA”.

В германских вооружённых силах средства связи были разделены на разные сети,
причём у каждой были собственные настройки кодирования для машин «Энигмы» . В
английском центре дешифровки Блетчли-Парк эти коммуникационные сети
именовались ключами и им были присвоены кодовые имена.Каждой единице,
работающей в сети, на новый промежуток времени назначались новые настройки. Чтобы
сообщение было правильно зашифровано и расшифровано, машины отправителя и
получателя должны были быть одинаково настроены, конкретно идентичными должны
были быть: выбор роторов, начальные позиции роторов и соединения коммутационной
панели. Эти настройки оговаривались заранее и записывались в специальных
шифровальных книгах.
Первоначальное состояние шифровального ключа «Энигмы» включает следующие
параметры.
• Расположение роторов: выбор роторов и их расположение.
• Первоначальные позиции роторов: выбранные оператором, различные для каждого
сообщения.
• Настройка колец: позиция алфавитного кольца, совпадающая с роторной схемой.
• Настройки штепселей: соединения штепселей на коммутационной панели.
«Энигма» была разработана таким образом, чтобы безопасность сохранялась даже в тех
случаях, когда шпиону известны роторные схемы, хотя на практике настройки хранятся в
секрете. Пользователи «Энигмы» были уверены в её безопасности из-за большого
количества возможных вариантов. Нереальным было даже начать подбирать возможную
конфигурацию.

10. Принцип действия АВМ.

При работе аналоговый компьютер имитирует процесс вычисления, при этом
характеристики, представляющие цифровые данные, в ходе времени
постоянно меняются.
Результатом работы аналогового компьютера являются либо графики,
изображённые на бумаге или на экране осциллографа, либо электрический
сигнал, который используется для контроля процесса или работы механизма.
Эти компьютеры идеально приспособлены для осуществления
автоматического контроля над производственными процессами, потому что
они моментально реагируют на различные изменения во входных данных.
Такого рода компьютеры широко используются в научных исследованиях.
Например, в таких науках, в которых недорогие электрические или
механические устройства способны имитировать изучаемые ситуации.
В ряде случаев с помощью аналоговых компьютеров возможно решать
задачи, меньше заботясь о точности вычислений, чем при написании
программы для цифровой ЭВМ. Например, для электронных аналоговых
компьютеров без проблем реализуются задачи, требующие
решения дифференциальных уравнений, интегрирования
или дифференцирования. Для каждой из этих операций применяются
специализированные схемы и узлы, обычно с применением операционных
усилителей. Также интегрирование легко реализуется и на гидравлических
аналоговых машинах.

11. Применение АВМ.

Аналоговые электронные компьютеры основываются на задании физических характеристик их составляющих.
Обычно это делается методом включения-исключения некоторых элементов из цепей, которые соединяют эти
элементы проводами, и изменением параметров переменных сопротивлений, ёмкостей и индуктивностей в
цепях.
Автомобильная автоматическая трансмиссия является примером гидромеханического аналогового
компьютера, в котором при изменении вращающего момента жидкость в гидроприводе меняет давление, что
позволяет получить необходимый конечный коэффициент передачи.
До появления мощной и надёжной цифровой аппаратуры аналоговые вычислители широко применялись в
авиационной и ракетной технике, для оперативной обработки различной информации и последующего
формирования сигналов управления в автопилотах и различных более сложных системах автоматического
управления полётом, или другими специализированными процессами.
Помимо технических применений ,аналоговые компьютеры используются для решения специфических
вычислительных задач практического характера. Например, кулачковый механический аналоговый компьютер,
изображённый на фото, применялся в паровозостроении для аппроксимации кривых 4 порядка с
помощью преобразований Фурье.
Механические компьютеры использовались в первых космических полётах и выводили информацию с
помощью смещения индикатора поверхностей. С первого пилотируемого космического полета до 2002 года,
каждый пилотируемый советский и российский космический корабль из серий Восток, Восход и Союз был
оснащен компьютером «Глобус»[,показывающим движение Земли через смещение миниатюрной копии
земного шара и данные о широте и долготе.
В военной технике исторически выработалось ещё одно название аналоговых вычислительных устройств для
управления огнём артиллерии, высотного бомбометания и других военных задач, требующих сложных
вычислений — это счётно-решающий прибор. Примером может служить прибор управления зенитным огнём.
Аналоговая техника интересна для военных двумя чертами: она крайне быстра, и в условиях помех
работоспособность машины восстановится, как только помеха пропадёт.