Analitični stroj Babbage Charles: opis, lastnosti, zgodovina in lastnosti

Charles Babbage (1791-1871) - pionir v razvoju računalniške tehnologije, ki je razvil dva razreda računalnikov - razliko in analitično. Prvi izmed njih je dobil ime po zaslugi matematičnega načela, na katerem temelji - na metodi končnih razlik. Njegova lepota je v izključni uporabi aritmetičnega dodatka brez potrebe po uporabi množenja in delitve, ki je težko izvajati mehanično.

Več kot kalkulator

Stroj Razlika Babbage je štetja. Deluje s številkami edini način, ki jo lahko nenehno dodaja v skladu z metodo končnih razlik. Ne moremo ga uporabiti za splošne aritmetične izračune. Analytic Babbage je veliko več kot le kalkulator. Označuje prehod od mehaniziranega aritmetičnega do celovitega izračuna splošnega namena. Na različnih stopnjah razvoja Babbagejevih idej je bilo vsaj 3 projekta. Zato je bolje omeniti svoje analitične naprave v množini.

Učinkovitost in inženiring

Računalniški stroji Babbage so decimalne naprave v smislu, da uporabljajo 10 števk od 0 do 9 in digitalno, ker delujejo samo s celi števili. Vrednosti so predstavljene z orodjem, vsako kolo pa ima svoje kolo. Če se zaustavi pri vmesnem položaju med celoštevilnimi vrednostmi, se rezultat šteje za nedoločen in delovanje naprave je blokirano, da prikaže kršitev integritete izračunov. To je neke vrste odkrivanje napak.

Bebbidzh upoštevati tudi uporabo mrtvih razen decimalno priznavanju sistemov v t. H. dvo- in bazo 3, 4, 5, 12, 16 in 100. To se ustavi na decimalnem zaradi poznavanje in tehnično učinkovitost zaradi maslu bistveno zmanjšalo število gibljivi deli.

Razlika stroj №1

Leta 1821 je Babbage začel razvijati mehanizem za izračun in tabuliranje polinomskih funkcij. Avtor ga opisuje kot napravo za samodejno izračunavanje zaporedja vrednosti z avtomatskim tiskanjem rezultatov v obliki tabele. Sestavni del dizajna je tiskalnik, ki je mehansko povezan z oblikovalskim odsekom. Razlika stroj št. 1 je prva popolna konstrukcija za samodejni izračun.

Od časa do časa je Babbage spremenil funkcionalnost naprave. Oblikovanje leta 1830 prikazuje stroj, zasnovan za 16 številk in 6 vrstic razlike. Model je sestavljen iz 25 tisoč delov, enakomerno razdeljen med računalniško področje in tiskalnik. Če bi bila naprava zgrajena, bi tehtala 4 tone in bi bila višina 2,4 m. Delo pri ustvarjanju stroja za razliko med Babbageom je bilo ustavljeno leta 1832 po sporu z inženirjem Josephom Clementom. Državno financiranje je končno prenehalo leta 1842.

Analitični stroj

Ko je delo na razlikovalni napravi zastalo, je leta 1834 Babbage zasnoval bolj ambiciozno napravo, ki je kasneje postala znana kot analitični univerzalni programabilni računski mehanizem. Strukturne lastnosti stroja Babbage v mnogih pogledih ustrezajo osnovnim blokom sodobnega digitalnega računalnika. Programiranje se izvaja z uporabo udarjenih kartic. Ta zamisel je izposodila iz žakarskega statve, kjer so služili za ustvarjanje kompleksnih tekstilnih vzorcev.

Logična struktura analitskega Babbage motorja v bistvu ustreza prevladujoči oblikovanje elektronske računalniške dobe, kar pomeni Memory ( "trgovina") ločeni od osrednjega procesorja ( "mlin"), zaporedno izvajanje operacij in sredstva za vhod in izhod podatkov in navodil. Zato je avtor razvoja precej zaslužen naslov pionirja računalniške tehnologije.

Pomnilnik in CPU

Stroj Babbage ima "trgovino", kjer so številke in vmesni rezultati, in tudi ločeno "mlin", kjer je bila opravljena aritmetična obdelava. Imel je nabor 4 aritmetičnih funkcij in lahko opravlja neposredno množenje in delitev. Poleg tega je naprava lahko izvajala operacije, ki so zdaj prejela imena pogojne veje, cikel (ponovitev), mikroprogramiranje, vzporedno obdelavo, fiksiranje, pulzno tvorbo itd. Avtor sam ni uporabil te terminologije.

Analizni stroj CPU Charles Babbage, ki ga imenuje "mlin", določa:

• shranjevanje številk, operacije, na katerih se opravljajo takoj, v registrih;
• ima strojno opremo za delo z njimi osnovne aritmetične operacije;
• prenos uporabniško usmerjenih zunanjih navodil za natančno notranje upravljanje;
• sinhronizacijski sistem (takt) za izvedbo navodil v skrbno izbranem zaporedju.

Mehanizem nadzor analitični stroj deluje samodejno in je sestavljen iz dveh delov: nižja kot je stopnja, ki jo masivni bobni, imenovanih sodih nadzorom in visoko stopnjo z uporabo luknjanih kartic izdelani za žakarske statve, ki se pogosto uporablja v zgodnjih 1800.

Izhodne naprave

Rezultat izračuna je prikazan na različne načine, vključno s tiskanjem, udarnimi karticami, načrtovanjem in avtomatsko izdelavo stereotipov - pladnji mehkega materiala, na katerem se proizvaja vtis, ki lahko služi kot kalup za vlivanje plošč za tiskanje.

Nov dizajn

Inovativno delo na analitičnem stroju Babbage je bilo dokončno dokončano do leta 1840 in začelo razvijati novo napravo. V obdobju od 1847 do 1849 je končal razvoj razlike stroja št. 2, ki je bila izboljšana različica izvirnika. Ta sprememba je bila zasnovana za operacije z 31-bitnimi številkami in bi lahko v tabelarični obliki prinesla kakršen koli polinom iz 7. reda. Zasnova je bila elegantno preprosta in zahtevala le tretjino števila delov izvirnega modela, ki zagotavlja enako računalniško moč.

Razlika in Analytical Engine Charles Babbage uporablja isto obliko izhodne naprave, ki omogoča ne le izpis na papirju, ampak tudi samodejno ustvari stereotipov in svojo obliko volje v skladu z vnaprej določeno postavitev upravljavca strani. V tem primeru je bilo mogoče prilagoditi višino vrstice, število stolpcev, širino polj, samodejno uničenje vrstic ali stolpcev in razporeditev praznih črt za berljivost.

Dediščina

Poleg več delno izdelanih mehanskih sklopov in testnih modelov majhnih delovnih odsekov nihče od modelov ni bil v celoti izveden v času Babbageove življenjske dobe. Glavni model, zbran leta 1832, je bil 1/7 razlike stroja št. 1, ki je obsegal približno 2.000 delov. Deluje brezhibno do danes in je prva uspešna avtomatska računalniška naprava, ki izvaja matematične izračune v mehanizmu. Babbage je umrl, ko je bil sestavljen manjši eksperimentalni del analitičnega stroja. Ohranjene so bile številne podrobnosti o oblikovanju, pa tudi popoln arhiv risb in opomb.

Projekti Babbagejevih ogromnih mehanskih računalnikov veljajo za enega najbolj neverjetnih intelektualnih dosežkov 19. stoletja. Šele v zadnjih desetletjih je njegovo delo podrobno preučevalo, stopnja pomembnosti tega, kar je naredil, postaja vedno bolj očitna.