Máquina analítica de Charles Babbage: descrición, características, historia e propiedades

Charlz Bebbidzh (1791-1871) - un dos pioneiros da creación de Enxeñaría Informática, que desenvolveu ordenadores Grao 2 - Diferenza e analítica. O primeiro ten o seu nome debido aos principios matemáticos en que se basea - método de diferenzas finitas. A súa beleza está no uso exclusivo de adición aritmética sen necesidade de multiplicación e división, que son difíciles de entender mecánicamente.

Máis que unha calculadora

Motor de diferenza de Babbage representa un dispositivo de conta. Ela opera números único método que é capaz de empilhar-los continuamente de acordo co método das diferenzas finitas. Non se pode usar para cálculos aritméticos xerais. Analítica mesmo de Babbage máquina moito máis que unha calculadora. El marca a transición entre aritmética e mecanizada en grande escala de computación de propósito xeral. En diferentes estadios da evolución das ideas de Babbage, houbo polo menos 3 proxectos. Polo tanto, é mellor para referirse a maquinaria analíticas plural.

O barrio e eficiencia da enxeñaría

Babbage máquinas de computación son unidades decimais no sentido de que eles usan 10 díxitos de 0 a 9, e dixital, porque operan só con números enteiros. Os valores son as engrenaxes, e cada categoría dada a súa roda. Se deixar nunha posición intermedia entre os números enteiros, o resultado non está definida, ea operación da máquina está bloqueado, para mostrar unha violación da integridade dos cálculos. É unha forma de detección de erro.

Bebbidzh tamén considerada o uso de outros que decimal sistemas de navegación estimada en T. H. binario e unha base 3, 4, 5, 12, 16 e 100. É parado no decimal, debido á súa familiaridade e enxeñaría de eficiencia porque grazas a ela reduciu significativamente o número de pezas móbiles.

Motor de diferenza №1

En 1821, Babbage comezou a desenvolver un mecanismo para as funcións de cálculo e polinomiais tabulación. O autor descríbeo como un dispositivo para o cálculo automático da secuencia de valores coa impresión automática dos resultados en forma tabular. Unha parte da estrutura da impresora está mecánicamente axustado á sección de cálculo. Motor de diferenza №1 representa o primeiro proxecto completo para executar automaticamente os cálculos.

De cando en vez Babbage cambiou a funcionalidade do dispositivo. Proxecto 1830 representa unha máquina deseñada para 16 díxitos e 6 ordes de diferenza magnitude. O modelo consistiu en día 25. Pezas divididos igualmente entre o ordenador ea sección impresora. Se o seu dispositivo foi construído, tería abondo un número de 4 toneladas e tería unha altura de 2,4 m. O traballo no motor de diferenza de Babbage foi detido en 1832, tras unha disputa con un enxeñeiro José Clement. O financiamento público por fin cesou en 1842

motor analítico

Cando o traballo na máquina diferenza paralizadas en 1834, Babbage concibiu dispositivo máis ambicioso, que máis tarde foi chamado mecanismo de computación programable universal Analítica. As propiedades estruturais do Babbage máquina en gran parte corresponden aos bloques básicos da computadora dixital moderno. A programación está feita usando tarxetas perforadas. Esta idea foi prestado do tear Jacquard, onde son usados para crear patróns téxtiles complexas.

A estrutura lóxica do Babbage máquina analítica corresponde basicamente á era do ordenador electrónicos concepción dominante, o que implica un Memory ( "store") separado do procesador central ( "Milla"), a execución secuencial de operacións e medios para entrada e saída de datos e instrucións. Polo tanto, o título dun desenvolvemento pioneiro do autor tecnoloxía informática foi merecido.

Memoria e CPU

O Babbage máquina é unha "Store" onde almacena números e os resultados provisionais, así como un "muíño" por separado, que executa o procesamento aritmético. Ela tiña un conxunto de 4 funcións aritméticas e pode realizar a multiplicación directa e división. Ademais, o dispositivo foi capaz de realizar operacións que agora teñen nomes condicional ciclo ramificación (iteracións), microprogramação, de procesamento paralelo, de fixación, para modelar pulso e así por diante. N. O autor de tal terminoloxía non é utilizado.

CPU máquina analítica de Charles Babbage, que chamou de "o muíño", prevé:

• o almacenamento de números, en que as operacións son realizadas inmediatamente, nos rexistros;
• Ten o hardware para traballar con eles operacións aritméticas básicas;
• transmisión de instrucións externas amigable nunha xestión interna detallada;
• sincronización do sistema (reloxo) para execución de instrucións nunha orde coidadosamente seleccionado.

O mecanismo de control da máquina analítica opera automaticamente e consiste en dúas partes: a inferior ao nivel, controlados por cilindros macizos, chamados barras, e un alto nivel utilizando tarxetas perforadas deseñados para teares Jacquard, é amplamente utilizada no inicio dos anos 1800.

dispositivos de saída

O resultado de cálculos preséntase a través de varios métodos, incluíndo a impresión, tarxetas perforadas, e trazando a produción automática de estereotipos - as bandexas de material brando no que o resultado da impresión é producida que pode servir como unha forma para baleirado, os sinais de impresión.

novo deseño

O traballo pioneiro da Máquina Analítica de Babbage había practicamente rematada en 1840 e comezou a desenvolver un novo dispositivo. No período 1847-1849, el completou o motor de desenvolvemento №2 diferenza, é unha versión mellorada do orixinal. Esta modificación foi concibida para operación con un número de 31 bits e pode resultar nunha forma de táboa formar calquera orde polinomial 7. O proxecto foi elegantemente simple e requiren só un terzo do número de partes do modelo orixinal, que contén igual poder dela de computación.

A diferenza é a máquina analítica de Charles Babbage utilizado o mesmo deseño dispositivo de saída, que non só fai a impresión en papel, pero tamén automaticamente crear estereotipos eo seu propio formato vontade de acordo cun esquema predeterminado do operador páxina. Á vez que prevé a posibilidade de axustar a altura da liña, o número de columnas, o ancho do campo, ofrece liñas de dobraxe automáticas ou columnas ea colocación de liñas en branco para a lexibilidade.

herdanza

Ademais de varios parcialmente creado polos montaxe e probas modelos mecánicos de pequenas seccións de traballo, ningunha das estruturas non foi totalmente implementado para Babbage vida. A principal reuníronse en 1832 o modelo foi parte do motor 1/7 №1 Diferenza, que consistía de preto de dous mil. Pieces. Funciona perfectamente para este día e é o primeiro dispositivo de computación automática exitosa que aplica un cálculos matemáticos no mecanismo. Babbage morreu cando vai a unha pequena parte experimental da Máquina Analítica. Moitos detalles da estrutura son preservados, así como un arquivo completo de debuxos e notas.

Proxectos enormes ordenadores mecánicos Babbage considerado un dos incribles logros intelectuais do século XIX. Só nas últimas décadas o seu traballo foi estudado en detalle, e do grao de importancia que ten feito, faise máis evidente.