Masina analitică a lui Babbage Charles: descriere, caracteristici, istorie și proprietăți

Charles Babbage (1791-1871) - un pionier în dezvoltarea tehnologiei computerizate, care a dezvoltat două clase de calculatoare - diferență și analitice. Primul a primit numele datorită principiului matematic pe care se bazează - metodei diferențelor finite. Frumusețea sa constă în utilizarea exclusivă a adăugării aritmetice fără a fi nevoie să recurgem la înmulțire și împărțire, ceea ce este dificil de implementat mecanic.

Mai mult decât calculatorul

Mașina de diferențiere Babbage este un dispozitiv de numărare. Ea operează cu numerele singura modalitate în care poate, adăugându-le în mod constant în conformitate cu metoda diferențelor finite. Nu poate fi folosit pentru calcule aritmetice generale. Mașina analitică Babbage este mult mai mult decât un calculator. Aceasta marchează trecerea de la calculul aritmetic mecanizat la calculul pe scară largă a scopului general. La diferite etape ale evoluției ideilor lui Babbage, au existat cel puțin 3 proiecte. Prin urmare, este mai bine să se refere la mașinile sale analitice în plural.

Confort și eficiență mecanică

Mașini de calcul Babbage sunt dispozitive zecimale în sensul că folosesc 10 cifre de la 0 la 9 și digitale, deoarece funcționează numai cu numere întregi. Valorile sunt reprezentate de unelte și fiecare roată are propria roată proprie. Dacă se oprește la o poziție intermediară între valori întregi, rezultatul este considerat nedefinit, iar funcționarea mașinii este blocată pentru a arăta o încălcare a integrității calculelor. Acesta este un fel de detectare a erorilor.

Bebbidzh luate în considerare, de asemenea, utilizarea unor sisteme moarte Reckoning, altele decât zecimal în t. H. binar și o bază de 3, 4, 5, 12, 16 și 100. Este oprită la zecimal, datorită eficienței sale familiaritate și de inginerie, deoarece datorită a redus semnificativ numărul de componente mobile.

Mașină diferențială №1

În 1821, Babbage a început să dezvolte un mecanism pentru calcularea și tabelarea funcțiilor polinomiale. Autorul îl descrie ca un dispozitiv pentru calcularea automată a unei secvențe de valori cu imprimarea automată a rezultatelor sub forma unui tabel. Parte integrantă a proiectului este o imprimantă care este conectată mecanic la secțiunea de proiectare. Mașina diferențială nr. 1 este prima construcție completă pentru calculul automat.

Din când în când, Babbage a schimbat funcționalitatea dispozitivului. Designul din 1830 descrie o mașină concepută pentru 16 figuri și 6 ordine de diferență. Modelul a constat din 25 de mii de piese, împărțite în mod egal între secțiunea de calcul și imprimanta. Dacă dispozitivul ar fi fost construit, acesta avea o greutate de 4 tone și ar avea o înălțime de 2,4 metri. Lucrarea de creare a mașinii de diferențiere Babbage a fost oprită în 1832 după o dispută cu inginerul Joseph Clement. Finanțarea de stat a încetat definitiv în 1842.

Masina analitica

Când lucrul la dispozitivul diferențial a stagnat, în 1834 Babbage a conceput un dispozitiv mai ambițios, care mai târziu a devenit cunoscut sub numele de mecanismul computațional programabil universal analitic. Proprietățile structurale ale mașinii Babbage corespund în multe privințe blocurilor de bază ale unui calculator digital modern. Programarea este efectuată folosind carduri perforate. Această idee a fost împrumutată dintr-un țesător de țesături de jacquard, unde acestea servesc la crearea unor modele textile complexe.

Structura logică a Babbage motorului analitic corespunde practic cu designul dominant era calculator electronic, ceea ce implică o memorie ( „magazin“) separat de procesorul central ( „moara“), executarea secvențială a operațiilor și mijloace pentru intrare și de ieșire de date și instrucțiuni. Prin urmare, autorul dezvoltării a primit titlul de pionier al tehnologiei informatice destul de merituos.

Memorie și CPU

Mașina Babbage are un "magazin" unde numerele și rezultatele intermediare, precum și o "moară" separată, unde a fost efectuată procesarea aritmetică. Ea avea un set de 4 funcții aritmetice și putea să facă multiplicare directă și împărțire. În plus, dispozitivul a fost capabil să efectueze operații, care acum au primit numele de ramificație condiționată, un ciclu (iterație), microprogramare, procesare paralelă, fixare, formare de pulsuri etc. Autorul însuși nu a folosit această terminologie.

CPU-ul mașinii de analiză Charles Babbage, pe care el a numit-o "moară", prevede:

• stocarea numerelor, a căror operațiuni se efectuează imediat, în registre;
• are hardware pentru a lucra cu ele operațiuni aritmetice de bază;
• transferul de instrucțiuni externe orientate către utilizatori către administrarea internă detaliată;
• un sistem de sincronizare (tact) pentru executarea instrucțiunilor într-o secvență atent selectată.

Mecanismul de control al mașinii de analiză funcționează în mod automat și este format din două părți: mai scăzut nivel, controlat de tobe masive, numite butoaie, și un nivel ridicat folosind cartele perforate concepute pentru jacquard războaie de țesut, este utilizat pe scară largă la începutul anilor 1800.

Dispozitive de ieșire

Rezultatul calculelor este afișat în mai multe moduri, incluzând tipărirea, cartelele cu pumn, plotarea și producerea automată a stereotipurilor - tăvile de material moale, pe care se produce o impresie, care poate servi ca o matriță pentru turnarea plăcilor pentru imprimare.

Design nou

Lucrări inovatoare pe mașină analitică Babbage practic finalizate până în 1840 și au început să dezvolte un nou dispozitiv. În perioada 1847-1849 a terminat dezvoltarea mașinii diferențiale nr. 2, care a fost o versiune îmbunătățită a originalului. Această modificare a fost concepută pentru operații cu numere de 31 de biți și ar putea aduce în formă tabelară orice polinom din ordinul 7. Designul a fost elegant simplu și necesită doar o treime din numărul de piese din modelul original, oferind aceeași putere de calcul.

Diferența și motorul analitic al lui Charles Babbage a folosit același model de dispozitiv de ieșire, care nu numai că face imprimarea pe hârtie, dar, de asemenea, crea automat stereotipuri și format propria lor voință în conformitate cu un aspect predeterminat al operatorului paginii. În același timp, acesta are în vedere posibilitatea de a stabili înălțimea rândului, numărul de coloane, lățimea câmpului, prevede rânduri rabatabile automate sau coloane și plasarea de linii goale pentru a fi citite.

Patrimoniul

În plus față de mai multe ansambluri mecanice create parțial și modele de testare a secțiunilor de lucru mici, niciunul dintre modele nu a fost implementat pe deplin în timpul vieții Babbage. Principalul model colectat în 1832 a fost 1/7 din aparatul de diferență nr. 1, care a constat din aproximativ 2.000 de piese. Funcționează perfect până în ziua de azi și este primul dispozitiv de calcul automat de succes care implementează calcule matematice în mecanism. Babbage a murit când a fost asamblată o mică parte experimentală a mașinii analitice. Sunt păstrate multe detalii ale designului, precum și o arhivă completă a desenelor și notelor.

Proiectele computerelor imense ale lui Babbage sunt considerate una dintre cele mai uimitoare realizări intelectuale ale secolului al XIX-lea. Numai în ultimele decenii activitatea sa a fost studiată în detaliu, iar gradul de importanță a ceea ce a făcut a devenit din ce în ce mai evident.