Analytický stroj Babbage Charles: popis, rysy, historie a vlastnosti

Charles Babbage (1791-1871) - průkopník ve vývoji výpočetní techniky, který vyvinul dvě třídy počítačů - rozdílný a analytický. První z nich získal své jméno díky matematickému principu, na němž je založena - metodě konečných rozdílů. Její krása spočívá v exkluzivním použití aritmetického přírůstku bez nutnosti uchýlit se k násobení a rozdělení, což je obtížné mechanicky realizovat.

Více než kalkulačka

Stroj na rozdíly v Babbage je počítacím zařízením. Ona pracuje s čísly jediný způsob, jak může, neustále přidávat je v souladu s metodou konečných rozdílů. Nemůže být použit pro obecné aritmetické výpočty. Analytický stroj Babbage je mnohem víc než jen kalkulačka. Znamená to přechod od mechanizovaného aritmetického k celkovému výpočtu obecného účelu. V různých fázích vývoje Babbageových nápadů existovaly alespoň 3 projekty. Proto je lepší odkazovat na jeho analytické stroje v množném čísle.

Pohodlí a efektivita výroby

Počítačové stroje Babbage jsou dekadické zařízení v tom smyslu, že používají 10 číslic od 0 do 9 a digitální, protože pracují pouze s celistvými čísly. Hodnoty jsou reprezentovány převodovkami a každé kolo je přiřazeno vlastním kolem. Pokud se zastaví v mezilehlé poloze mezi celočíselnými hodnotami, výsledek se považuje za nedefinovaný a činnost stroje je zablokována, aby se ukázalo, že došlo k porušení integrity výpočtů. Jedná se o druh detekce chyb.

Bebbidzh také považován za používání navigace výpočtem systémy jiné než od desetinné čárky v t. H. Binární a základnou 3, 4, 5, 12, 16 a 100. To se zastaví na jedno desetinné místo, protože jeho známosti a inženýrské efektivitu, protože díky ní výrazně snížil počet pohyblivé části.

Rozdílový stroj №1

V roce 1821 začala Babbage vyvíjet mechanismus pro výpočet a tabulování polynomiálních funkcí. Autor ji popisuje jako zařízení pro automatické výpočty pořadí hodnot s automatickým tiskem výsledků ve formě tabulky. Nedílnou součástí návrhu je tiskárna, která je mechanicky spojena s konstrukční částí. Rozdílový stroj číslo 1 je první kompletní konstrukce pro automatický výpočet.

Z času na čas společnost Babbage změnila funkčnost zařízení. Návrh 1830 zobrazuje stroj určený pro 16 čísel a 6 řádů rozdílů. Model se skládal z 25 tisíc kusů, rozdělených rovnoměrně mezi výpočetní sekci a tiskárnu. Pokud by byl přístroj vybudován, měl by vážit 4 tuny a měl by mít výšku 2,4 m. Práce na vytvoření stroje Babbage Difference byla zastavena v roce 1832 po sporu s inženýrem Josephem Clementem. Státní podpora definitivně skončila v roce 1842.

Analytický stroj

Když se práce na rozdílovém zařízení zastavila, v roce 1834 Babbage pojal ambicióznější zařízení, které se později stalo známým jako analytický univerzální programovatelný výpočetní mechanismus. Strukturní vlastnosti stroje Babbage odpovídají v mnoha ohledech základním blokům moderního digitálního počítače. Programování probíhá pomocí děrovaných karet. Tato myšlenka byla zapůjčena z žakárového tkaniva, kde slouží k vytvoření komplexních textilních vzorů.

Logická struktura analytické Babbage motoru v zásadě odpovídá dominantní konstrukční elektronické počítačové éry, která zahrnuje paměť ( „store“) odděleny od centrálního procesoru ( „mlýn“), sekvenční provádění operací a prostředky pro vstup a výstup dat a instrukcí. Proto autor vývoje získal titul průkopníka výpočetní techniky zcela zaslouženě.

Paměť a procesor

Zařízení Babbage má "obchod", kde čísla a průběžné výsledky, a také samostatný "mlýn", kde bylo provedeno aritmetické zpracování. Měla sadu 4 aritmetických funkcí a mohla provádět přímé násobení a rozdělení. Kromě toho, zařízení bylo schopné provádět operace, které se mají názvy podmíněné větvení cyklus (iterace), mikroprogramování, paralelní zpracování, upevňovací, puls tvarování a tak dále. N. Autor takového terminologie není používán.

Analyzátor CPU Charles Babbage, který nazval "mlýn", stanoví:

• skladování čísel, jejichž operace se provádějí okamžitě, v registrech;
• má hardware pro práci se základními aritmetickými operacemi;
• přenos uživatelských externích pokynů do podrobného interního řízení;
• synchronizační systém (tact) pro provádění pokynů v pečlivě vybrané sekvenci.

Ovládací mechanismus Analytický stroj pracuje automaticky a skládá se ze dvou částí: nižší úroveň, řízen masivní bubny, tzv sudů, a vysokou úroveň pomocí děrných štítků určených pro žakárské stroje, je široce používán v časném 1800s.

Výstupní zařízení

Výsledek výpočtů je zobrazen různými způsoby, včetně potisku, děrných štítků, vyhodnocování a automatickou výrobu stereotypů - zásobníků z měkkého materiálu, na kterém je výsledek tisku vyrobené, který může sloužit jako forma pro lití desky pro tisk.

Nový design

Inovativní práce na analytickém stroji Babbage byla v podstatě ukončena v roce 1840 a začala vyvíjet nové zařízení. V období od 1847 do 1849 dokončil vývoj rozdílu stroje č. 2, což byla zdokonalená verze originálu. Tato modifikace byla navržena pro operace s 31-bitovými čísly a mohla do tabulkového tvaru přenést libovolný polynom 7. řádku. Návrh byl elegantně jednoduchý a vyžadoval pouze třetinu z počtu částí původního modelu, který poskytuje stejný výpočetní výkon.

Rozdíl a Analytical Engine of Charles Babbage použit stejný design výstupní zařízení, které umožňuje nejen tisk na papír, ale také automaticky vytvářet stereotypy a vlastní vůle formát podle předem stanoveného rozvržení provozovatele stránek. Zároveň se počítá s možností nastavení výšky řádku, počet sloupců, šířku pole, zajišťuje automatické skládání řádků a sloupců a umístění prázdných řádků pro čitelnost.

Dědictví

Vedle několika částečně vytvořených mechanických sestav a zkušebních modelů malých pracovních sekcí nebyla žádná z návrhů plně implementována během životnosti Babbage. Hlavní model shromážděný v roce 1832 byl 1/7 rozdílu stroj č. 1, který se skládal z přibližně 2000 dílů. Funguje to bezchybně dodnes a je prvním úspěšným automatickým výpočtovým zařízením, které provádí matematické výpočty v mechanismu. Babbage zemřel, když byla sestavena malá experimentální část analytického stroje. Mnoho detailů designu je zachováno, stejně jako kompletní archiv kreseb a poznámek.

Projekty Babbageových obrovských mechanických počítačů jsou považovány za jeden z nejúžasnějších intelektuálních úspěchů 19. století. Teprve v posledních desetiletích byla jeho práce podrobně studována a stupeň důležitosti toho, co udělal, je stále více zřejmý.