Analitički stroj Babbage Charlesa: opis, značajke, povijest i svojstva

Charles Babbage (1791-1871) - pionir u razvoju računalne tehnologije, koji je razvio dvije klase računala - razlika i analitička. Prvi od njih dobio je svoje ime zahvaljujući matematičkom načelu na kojem se temelji - na metodu konačnih razlika. Njegova ljepota leži u ekskluzivnoj upotrebi aritmetičkog dodavanja bez potrebe da se pribjegnu množenju i podjeli, što je teško mehanički implementirati.

Više od kalkulatora

Stroj Babbage razlika je uređaj za brojenje. Djeluje s brojevima jedini način na koji ona može, neprestano ih dodavati u skladu s metodom konačnih razlika. Ne može se koristiti za opće aritmetičke izračune. Stroj za analitički bubanj je mnogo više nego samo kalkulator. To označava prijelaz iz mehaničke aritmetičke do potpunog izračunavanja opće namjene. Na različitim fazama evolucije Babbageovih ideja bilo je najmanje 3 projekta. Stoga je bolje upućivati ​​na njegove analitičke strojeve u množini.

Učinkovitost i inženjering

Strojevi za računanje Babbage su decimalni uređaji u smislu da koriste 10 znamenki od 0 do 9, a digitalni jer rade samo s brojevima. Vrijednosti predstavljaju zupčanici, a svaki kotač ima svoj kotač. Ako se zaustavlja na međupoložaju između vrijednosti cijelih brojeva, rezultat se smatra nedefiniranom, a rad stroja blokiran je tako da pokaže kršenje integriteta izračuna. Ovo je vrsta otkrivanja pogrešaka.

Bebbidzh također smatra korištenje mrtvih računanje sustava osim decimale u t. H. Binary i baze 3, 4, 5, 12, 16 i 100. To se zaustavio na decimale, jer poznaje i inženjering učinkovitosti jer je zahvaljujući njemu znatno smanjen broj pokretnih dijelova.

Stroj za razliku №1

Godine 1821., Babbage je počeo razvijati mehanizam za izračunavanje i tabeliranje polinomičkih funkcija. Autor ga opisuje kao uređaj za automatsko izračunavanje redoslijeda vrijednosti s automatskim tiskanjem rezultata u obliku tablice. Sastavni dio dizajna je pisač koji je mehanički povezan s dijelom dizajna. Stroj br. 1 je prva kompletna konstrukcija za automatsko izračunavanje.

S vremena na vrijeme Babbage je promijenio funkcionalnost uređaja. Dizajn 1830 prikazuje stroj dizajniran za 16 figura i 6 redova razlike. Model se sastojao od 25 tisuća dijelova, podjednako podijeljenih između računalnog dijela i pisača. Ako je uređaj bio izgrađen, to bi težilo 4 tona i imalo bi visinu od 2,4 metra. Rad na stvaranju Babbage razlika stroj je zaustavljen u 1832 nakon spora s inženjerom Joseph Clement. Državno financiranje konačno je prestalo 1842.

Analitički stroj

Kada je rad na uređaju razlike zastoo, 1834. godine Babbage je osmislio ambiciozniji uređaj, koji je kasnije postao poznat kao analitički univerzalni programabilni računalni mehanizam. Strukturna svojstva stroja Babbage u mnogočemu se podudaraju s osnovnim blokovima modernog digitalnog računala. Programiranje se izvodi pomoću bušenih kartica. Ova ideja posuđena je od jacquard tkalački stan, gdje služe za stvaranje složenih tekstilnih uzoraka.

Logička struktura analitičke Babbage motora u osnovi odgovara dominantni dizajn elektroničkog računala ere, što implicira i memorije ( „Store”) odvojena od središnjeg procesora ( „mlin”), sekvencijalno izvršavanje operacija i sredstva za ulaz i izlaz podataka i uputa. Stoga je autor razvoja zaslužio naslov pionir računalne tehnologije.

Memorija i CPU

Stroj Babbage ima "trgovinu" gdje brojevi i privremeni rezultati, a također i zasebni "mlin", gdje je izvršena aritmetička obrada. Imala je skup od 4 aritmetičke funkcije i mogla bi izvršiti izravnu umnožavanje i podjelu. Osim toga, uređaj je uspio obavljati operacije, koje su sada dobile nazive uvjetnog grananja, ciklusa (iteracija), mikroprogramiranja, paralelne obrade, fiksacije, formiranja impulsa itd. Sam autor nije koristio ovu terminologiju.

Stroj za analizu procesora Charles Babbage, koji je nazvao "mlinom", kaže:

• skladištenje brojeva, operacije na kojima se odmah unose u registar;
• ima hardver za rad s njima osnovne aritmetičke operacije;
• prijenos korisničkih usmjerenih vanjskih uputa do detaljnog unutarnjeg upravljanja;
• sustav sinkronizacije (takt) za izvršavanje uputa u pažljivo odabranom slijedu.

Kontrolni mehanizam analitički stroj radi automatski, a sastoji se od dva dijela: što je niža razina, kontrolira masivnim bubnjeva, pod nazivom bačve, i visoka razina pomoću izbušenih kartica dizajnirana za jacquard tkalački, naširoko koristi u ranim 1800-ih.

Izlazni uređaji

Rezultat izračuna prikazan je na različite načine, uključujući tiskanje, probijanje kartica, planiranje i automatsko stvaranje stereotipa - pladnjeva mekog materijala na kojima se stvara dojam koji može poslužiti kao kalup za lijevanje ploča za tiskanje.

Novi dizajn

Inovativni rad na analitičkom stroju Babbage uglavnom je dovršen do 1840. godine i počeo je razvijati novi uređaj. U razdoblju od 1847. do 1849. završio je razvoj stroja za razliku br. 2, koji je bio poboljšana verzija izvornika. Ova je modifikacija dizajnirana za operacije s 31-bitnim brojevima i mogla bi u tablični oblik unijeti bilo koji sedmog rednog polinoma. Dizajn je elegantno jednostavan i zahtijevao je samo trećinu od broja dijelova originalnog modela, pružajući istu računalnu snagu.

Razlika i analitički stroj Charlesa Babbage koristi isti dizajn izlazni uređaj, koji ne samo da čini ispis na papiru, ali i automatski stvoriti stereotipa i svojom voljom format prema unaprijed određenom rasporedu operatora stranice. Istovremeno je predviđena mogućnost postavljanja visinu retka, broj stupaca, širinu terena, pruža automatski sklopivi retke ili stupce i postavljanje praznih redaka za čitljivost.

Nasljeđe

Osim nekoliko djelomično stvorenih mehaničkih sklopova i ispitnih modela malih radnih odjeljaka, niti jedan od nacrta nije bio u potpunosti implementiran tijekom životnog vijeka Babbagea. Glavni model prikupljen 1832. godine bio je 1/7 razlika stroj broj 1, koji se sastojao od oko 2.000 dijelova. Danas radi besprijekorno i prvi je uspješan računalni uređaj koji implementira matematičke izračune u mehanizmu. Babbage je umro kad se skupio mali eksperimentalni dio analitičkog stroja. Sačuvani su mnogi detalji dizajna, kao i cjelovita arhiva crteža i bilješki.

Projekti velikih mehaničkih računala Babbage smatraju se jednim od najvažnijih iznenađujućih intelektualnih dostignuća 19. stoljeća. Tek je posljednjih desetljeća njegovo djelo detaljno proučeno, a stupanj važnosti onoga što je učinio postaje sve očitiji.