Charles Babbage (1791-1871) - perintis dalam penciptaan teknologi pengkomputeran, yang membangunkan 2 kelas komputer - perbezaan dan analisis. Yang pertama daripada mereka mendapat namanya kerana prinsip matematik yang menjadi asasnya - kaedah perbezaan terhingga. Keindahannya terletak pada penggunaan eksklusif penambahan aritmetik tanpa perlu menggunakan pendaraban dan pembahagian, yang sukar dilaksanakan secara mekanikal.
Lebih daripada kalkulator
Enjin Perbezaan Babbage ialah peranti mengira. Dia memanipulasi nombor dalam satu-satunya cara yang dia boleh, sentiasa menambahnya mengikut kaedah perbezaan terhingga. Ia tidak boleh digunakan untuk pengiraan aritmetik am. Enjin Analitikal Babbage adalah lebih daripada sekadar kalkulator. Ia menandakan peralihan daripada aritmetik berjentera kepada pengkomputeran tujuan am skala penuh. Pada peringkat berbeza evolusi idea Babbageterdapat sekurang-kurangnya 3 projek. Oleh itu, enjin analisisnya paling baik dirujuk dalam bentuk jamak.
Kemudahan dan kecekapan kejuruteraan
Komputer Babbage adalah perpuluhan dalam erti kata bahawa mereka menggunakan 10 digit dari 0 hingga 9, dan digital kerana ia hanya beroperasi dengan nombor bulat. Nilai diwakili oleh gear, dan setiap digit mempunyai roda sendiri. Jika ia berhenti pada kedudukan pertengahan antara nilai integer, maka hasilnya dianggap tidak tentu, dan mesin disekat untuk menunjukkan pelanggaran integriti pengiraan. Ini ialah satu bentuk pengesanan ralat.
Babbage juga mempertimbangkan penggunaan sistem nombor selain daripada perpuluhan, termasuk perduaan dan asas 3, 4, 5, 12, 16, dan 100. Dia memilih perpuluhan kerana kebiasaannya dan kecekapan kejuruteraan, kerana ia sangat mengurangkan bilangan bahagian yang bergerak.
Enjin Perbezaan 1
Pada tahun 1821, Babbage memulakan pembangunan dengan mekanisme yang direka untuk mengira dan menjadualkan fungsi polinomial. Penulis menerangkannya sebagai peranti untuk mengira urutan nilai secara automatik dengan pencetakan automatik keputusan dalam bentuk jadual. Bahagian penting reka bentuk ialah pencetak yang disambungkan secara mekanikal ke bahagian pengiraan. Enjin Perbezaan 1 ialah reka bentuk lengkap pertama untuk pengiraan automatik.
Dari semasa ke semasa Babbage menukar kefungsian peranti. Reka bentuk 1830 menggambarkan mesin yang direka untuk 16 digit dan 6 susunan perbezaan. Model ini terdiri daripada 25 ribu bahagian, dibahagikan sama rata antara bahagian pengkomputeran dan pencetak. Sekiranya peranti itu dibina, ia akan mempunyai berat dianggarkan 4 tan dan setinggi 2.4 meter. Kerja pada Enjin Perbezaan Babbage telah dihentikan pada tahun 1832 selepas pertikaian dengan jurutera Joseph Clement. Pembiayaan kerajaan akhirnya tamat pada 1842
Enjin Analitik
Apabila kerja pada radas beza terhenti, pada tahun 1834 Babbage mencipta peranti yang lebih bercita-cita tinggi, yang kemudiannya dikenali sebagai Enjin Pengkomputeran Boleh Atur Sejagat Analitikal. Ciri-ciri struktur mesin Babbage sebahagian besarnya sepadan dengan blok binaan asas komputer digital moden. Pengaturcaraan dilakukan menggunakan kad tebuk. Idea ini diambil daripada alat tenun jacquard, di mana ia digunakan untuk mencipta corak tekstil yang kompleks.
Struktur logik Enjin Analitik Babbage pada asasnya sepadan dengan reka bentuk dominan komputer zaman elektronik, yang membayangkan kehadiran memori ("stor"), dipisahkan daripada unit pemprosesan pusat ("kilang"), berurutan pelaksanaan operasi dan kemudahan untuk input dan output data dan arahan. Oleh itu, pengarang pembangunan itu menerima gelaran perintis teknologi komputer dengan sewajarnya.
Memori dan CPU
Mesin Babbage mempunyai "stor" tempat nombor dan hasil perantaraan disimpan, serta "kilang" berasingan tempat pemprosesan aritmetik dilakukan. Dia mempunyai satu set 4 fungsi aritmetik dan boleh melakukan pendaraban dan pembahagian terus. Selain itu, peranti itu mampu melaksanakan operasi yang kini dipanggil percabangan bersyarat, gelung (lelaran), pengaturcaraan mikro, pemprosesan selari, penetapan, pembentukan nadi, dll. Penulis sendiri tidak menggunakan istilah tersebut.
CPU Enjin Analitik Charles Babbage, yang dipanggilnya "kilang", menyediakan:
- simpanan nombor, operasi yang dilakukan serta-merta, dalam daftar;
- mempunyai perkakasan untuk melaksanakan operasi aritmetik asas padanya;
- memindahkan arahan luaran berorientasikan pengguna kepada kawalan dalaman terperinci;
- sistem pemasaan (jam) untuk melaksanakan arahan dalam urutan yang dipilih dengan teliti.
Mekanisme kawalan enjin analitik menjalankan operasi secara automatik dan terdiri daripada dua bahagian: tahap yang lebih rendah dikawal oleh dram besar yang dipanggil tong, dan tahap tinggi menggunakan kad tebuk yang direka oleh Jacquard untuk alat tenun yang digunakan secara meluas pada awal 1800-an.
Peranti output
Hasil pengiraan dipaparkan dalam pelbagai cara, termasuk pencetakan, kad tebuk, plot danpengeluaran stereotaip automatik - dulang bahan lembut di mana hasilnya dicetak, mampu berfungsi sebagai acuan untuk menuang plat untuk cetakan.
Reka bentuk baharu
Kerja perintis Babbage pada Enjin Analitik sebahagian besarnya telah siap pada tahun 1840 dan mula membangunkan peranti baharu. Antara 1847 dan 1849, beliau menyelesaikan pembangunan Difference Engine No. 2, yang merupakan versi yang lebih baik daripada yang asal. Pengubahsuaian ini direka bentuk untuk operasi dengan nombor 31-bit dan boleh menjadualkan sebarang polinomial tertib ke-7. Reka bentuknya sangat mudah, hanya memerlukan satu pertiga daripada kiraan bahagian model asal, sambil memberikan kuasa pemprosesan yang sama.
Perbezaan dan enjin analisis Charles Babbage menggunakan reka bentuk peranti output yang sama, yang bukan sahaja membuat cetakan di atas kertas, tetapi juga mencipta stereotaip secara automatik dan pemformatan yang dilakukan secara bebas mengikut reka letak halaman yang ditentukan oleh pengendali. Pada masa yang sama, adalah mungkin untuk melaraskan ketinggian garisan, bilangan lajur, lebar medan, lipatan automatik baris atau lajur dan susunan garisan kosong untuk kebolehbacaan.
Legasi
Selain daripada beberapa pemasangan mekanikal yang dibuat separa dan model ujian bahagian kerja kecil, tiada satu pun reka bentuk direalisasikan sepenuhnya semasa hayat Babbage. Model utama yang dipasang pada tahun 1832 ialah 1/7 daripada Enjin Perbezaan No. 1, yang terdiri daripadadaripada kira-kira 2 ribu bahagian. Ia berfungsi dengan sempurna sehingga hari ini dan merupakan peranti pengkomputeran automatik pertama yang berjaya yang melaksanakan pengiraan matematik dalam mekanisme. Babbage meninggal dunia semasa bahagian eksperimen kecil Enjin Analitik sedang dipasang. Banyak butiran pembinaan telah dipelihara, serta arkib lengkap lukisan dan nota.
Reka bentuk Babbage untuk komputer mekanikal yang besar dianggap sebagai salah satu pencapaian intelektual yang menakjubkan pada abad ke-19. Hanya dalam beberapa dekad kebelakangan ini kerjanya telah dikaji secara terperinci dan kepentingan apa yang telah dilakukannya semakin ketara.
