La Màquina Analítica de Charles Babbage: descripció, característiques, història i propietats

Charlz Bebbidzh (1791-1871) - un pioner de la creació de l'enginyeria informàtica, que va desenvolupar grau 2 ordinadors - Diferència i analítica. El primer va rebre el seu nom a causa dels principis matemàtics en què es basa - el mètode de les diferències finites. La seva bellesa està en l'ús exclusiu de la suma aritmètica sense necessitat de multiplicació i divisió, que són difícils de realitzar mecànicament.

Més que una calculadora

Motor de diferència de Babbage representa un dispositiu de recompte. Opera nombres únic mètode que és capaç d'apilar de forma contínua d'acord amb el mètode de les diferències finites. No es pot utilitzar per als càlculs aritmètics generals. Analítica de Babbage mateixa màquina molt més que una simple calculadora. Es marca la transició de l'aritmètica a l'mecanitzada a gran escala de computació de propòsit general. En diferents etapes de l'evolució de les idees de Babbage, hi va haver almenys 3 projectes. Per tant, és millor per a referir-se a les màquines analítiques en plural.

La comoditat i l'eficiència de l'enginyeria

Babbage màquines computadores són unitats decimals en el sentit que s'utilitzen 10 dígits del 0 al 9, i digital perquè funcionen només amb nombres enters. Els valors són els engranatges, i cada categoria van rebre a la seva roda. Si s'atura en una posició intermèdia entre els números sencers, el resultat és indefinit, i l'operació de la màquina es bloqueja, per mostrar una violació de la integritat dels càlculs. És una forma de detecció d'errors.

Bebbidzh també considera l'ús dels sistemes de navegació a estima que no siguin decimal en t. H. binari i una base 3, 4, 5, 12, 16 i 100. Es va aturar al decimal, a causa de la seva eficiència familiaritat i l'enginyeria perquè gràcies a que redueixen significativament el nombre de les parts en moviment.

Màquina Diferencial №1

En 1821, Babbage va començar a desenvolupar un mecanisme de càlcul i les funcions polinòmiques de tabulació. L'autor descriu com un dispositiu per al càlcul automàtic de la seqüència de valors amb la impressió automàtica dels resultats en forma tabular. Una part integral de l'estructura de la impressora està acoblat mecànicament a la secció de càlcul. Màquina Diferencial №1 representa el primer disseny complet per realitzar automàticament els càlculs.

De tant en tant Babbage va canviar la funcionalitat del dispositiu. Disseny 1830 representa una màquina dissenyada per a 16 dígits i 6 ordres de magnitud de diferència. El model consistia en els 25 º. Parts dividides per igual entre l'ordinador i la secció de la impressora. Si el dispositiu s'ha construït, hauria pesat aproximadament 4 tones i tindria una alçada de 2,4 m. El treball a la màquina diferencial de Babbage va ser detingut el 1832, després d'una disputa amb un enginyer Joseph Clement. El finançament públic finalment va cessar en 1842

motor analític

Quan el treball a la màquina diferència es va estancar el 1834, Babbage va concebre dispositiu més ambiciós, que més tard va ser nomenat mecanisme de càlcul programable universal d'analítica. Les propietats estructurals de la màquina de Babbage corresponen en gran mesura als blocs bàsics de l'ordinador digital moderna. La programació es realitza mitjançant targetes perforades. Aquesta idea va ser presa del teler de Jacquard, en els que s'utilitzen per crear patrons complexos tèxtils.

L'estructura lògica de la Babbage motor analític bàsicament correspon a l'era de l'ordinador electrònica disseny dominant, la qual cosa implica una memòria ( "store") separat del processador central ( "molí"), l'execució seqüencial d'operacions i mitjans per a l'entrada i sortida de dades i instruccions. Per tant, el títol d'un desenvolupament pioner de la tecnologia informàtica autor era ben merescut.

La memòria i la CPU

El Babbage màquina és una "botiga" on s'emmagatzemen els números i els resultats provisionals, així com una "fàbrica" separat, que executa el processament aritmètic. Tenia un conjunt de 4 funcions aritmètiques i pot realitzar la multiplicació i la divisió directa. A més, el dispositiu va ser capaç de realitzar operacions que ara tenen noms condicional cicle de ramificació (iteracions), microprogramació, processament paral·lel, de fixació, per a la conformació d'impulsos i així successivament. N. L'autor d'aquesta terminologia no s'utilitza.

CPU màquina analítica de Charles Babbage, al que va cridar "el molí", disposa:

• l'emmagatzematge de nombres, operacions en què es realitzen immediatament, en els registres;
• Compta amb el maquinari per treballar amb ells les operacions aritmètiques bàsiques;
• transmissió d'instruccions externes fàcils d'usar en una gestió interna detallada;
• la sincronització del sistema (rellotge) per executar instruccions en un ordre acuradament seleccionat.

El mecanisme de control de la màquina d'anàlisi funciona automàticament i es compon de dues parts: la menor sigui el nivell, controlat per tambors massives, anomenats barrils, i un alt nivell utilitzant targetes perforades dissenyades per Jacquard, és àmpliament utilitzat en els principis de 1800.

dispositius de sortida

El resultat dels càlculs es visualitza per diversos mètodes, incloent la impressió, les targetes perforades, el traçat i la producció automàtica dels estereotips - les safates de material tou en què es produeix el resultat d'impressió que pot servir com una forma per a la fosa de les plaques per a la impressió.

nou disseny

Els treballs pioners de la Màquina Analítica de Babbage havia completat en gran mesura en 1840 i va començar a desenvolupar un nou dispositiu. En el període de 1847 a 1849 va completar el motor de desenvolupament №2 diferència, és una versió millorada de l'original. Aquesta modificació va ser dissenyat per al funcionament amb un nombre de 31 bits i pot deixar-vos tabular formar qualsevol setè ordre polinòmic. El disseny era senzill i elegant i requereixen només un terç de la quantitat de peces del model original, proporcionant la mateixa potència del seu còmput.

La diferència i la màquina analítica de Charles Babbage utilitzen el mateix disseny del dispositiu de sortida, que no només fa que la còpia impresa en paper, però també creen automàticament els estereotips i el seu propi format de voluntat d'acord a un disseny predeterminat de l'operador de la pàgina. Al mateix temps que es preveu la possibilitat d'ajust de l'altura de la línia, el nombre de columnes, l'amplada del camp, proporciona files de plegat automàtic o columnes i la col·locació de línies en blanc per a la llegibilitat.

herència

A part de diverses parcialment creat pels models de muntatge i prova mecàniques de petites seccions de treball, cap de les estructures no s'ha aplicat plenament de la vida Babbage. La principal es van reunir a 1832 el model va ser part del motor 1/7 №1 Diferència, que consistia en al voltant de dos mil. Peces. Funciona perfectament fins als nostres dies i és el primer dispositiu de computació automàtica reeixida que implementa un càlcul matemàtic en el mecanisme. Babbage va morir quan va a una petita part experimental de la màquina analítica. Molts detalls de l'estructura es conserven, així com un arxiu complet de dibuixos i notes.

Projectes grans equips mecànics Babbage considerat un dels sorprenents assoliments intel·lectuals del segle XIX. Només en les últimes dècades la seva obra ha estat estudiada en detall, i el grau d'importància del que ha fet, es fa més evident.