Charles Babbage (1791-1871) - 'n pionier in die skepping van rekenaartegnologie, wat 2 klasse rekenaars ontwikkel het - verskillend en analities. Die eerste van hulle het sy naam gekry as gevolg van die wiskundige beginsel waarop dit gebaseer is - die metode van eindige verskille. Die skoonheid daarvan lê in die uitsluitlike gebruik van rekenkundige optelling sonder om na vermenigvuldiging en deling toe te vlug, wat moeilik is om meganies te implementeer.
Meer as 'n sakrekenaar
Babbage's Difference Engine is 'n teltoestel. Sy manipuleer getalle op die enigste manier wat sy kan, en tel hulle voortdurend op volgens die metode van eindige verskille. Dit kan nie vir algemene rekenkundige berekeninge gebruik word nie. Babbage's Analytical Engine is veel meer as net 'n sakrekenaar. Dit dui die oorgang van gemeganiseerde rekenkunde na volskaalse algemene doeleindes aan. Op verskillende stadiums van die evolusie van Babbage se ideesdaar was ten minste 3 projekte. Daarom word die beste na sy analitiese enjins verwys in die meervoud.
gerief en ingenieursdoeltreffendheid
Babbage se rekenaars is desimale in die sin dat hulle 10 syfers van 0 tot 9 gebruik, en digitaal deurdat hulle net met heelgetalle werk. Waardes word deur ratte voorgestel, en elke syfer het sy eie wiel. As dit stop by 'n tussenposisie tussen heelgetalwaardes, word die resultaat as onbepaald beskou, en die masjien word geblokkeer om 'n skending van die integriteit van die berekeninge te toon. Dit is 'n vorm van foutopsporing.
Babbage het ook die gebruik van getallestelsels anders as desimale oorweeg, insluitend binêre en basis 3, 4, 5, 12, 16 en 100. Hy het op desimale besluit vanweë die bekendheid en ingenieursdoeltreffendheid daarvan, aangesien dit aansienlik verminder die aantal bewegende dele.
Difference Engine 1
In 1821 het Babbage begin met ontwikkeling met 'n meganisme wat ontwerp is om polinoomfunksies te bereken en te tabuleer. Die skrywer beskryf dit as 'n toestel vir die outomatiese berekening van 'n reeks waardes met outomatiese druk van die resultate in die vorm van 'n tabel. 'n Integrale deel van die ontwerp is 'n drukker wat meganies aan die berekeningsafdeling gekoppel is. Difference Engine 1 is die eerste volledige ontwerp vir outomatiese berekening.
Babbage het van tyd tot tyd die funksionaliteit van die toestel verander. 'n 1830-ontwerp beeld 'n masjien uit wat ontwerp is vir 16 syfers en 6 ordes van verskil. Die model het uit 25 duisend dele bestaan, gelykop verdeel tussen die rekenaarafdeling en die drukker. As die toestel gebou was, sou dit na raming 4 ton geweeg en 2,4 meter hoog gewees het. Werk aan Babbage's Difference Engine is in 1832 gestaak ná 'n dispuut met ingenieur Joseph Clement. Staatsbefondsing het uiteindelik in 1842 geëindig
Analitiese enjin
Toe werk aan die verskil-apparaat tot stilstand gekom het, het Babbage in 1834 'n meer ambisieuse toestel uitgedink, wat later bekend geword het as die Analytical Universal Programmable Computing Engine. Die strukturele eienskappe van Babbage se masjien stem grootliks ooreen met die basiese boustene van 'n moderne digitale rekenaar. Programmering word met ponskaarte gedoen. Hierdie idee is geneem uit die jacquard-weefgetouw, waar dit gebruik word om komplekse tekstielpatrone te skep.
Die logiese struktuur van Babbage's Analytical Engine stem basies ooreen met die dominante ontwerp van rekenaars van die elektroniese era, wat die teenwoordigheid van geheue ("stoor") impliseer, geskei van die sentrale verwerkingseenheid ("meul"), opeenvolgend uitvoering van bedrywighede en fasiliteite vir invoer en uitvoer van data en instruksies. Daarom het die skrywer van die ontwikkeling die titel van baanbreker van rekenaartegnologie heel welverdiend ontvang.
Geheue en SVE
Babbage se masjien het 'n "stoor" waar getalle en tussenresultate gestoor word, sowel as 'n aparte "meul" waar rekenkundige verwerking uitgevoer word. Sy het 'n stel van 4 rekenkundige funksies gehad en kon direkte vermenigvuldiging en deling uitvoer. Daarbenewens was die toestel in staat om bewerkings uit te voer wat nou voorwaardelike vertakking, lus (iterasie), mikroprogrammering, parallelle verwerking, vasstelling, pulsvorming, ens genoem word. Die skrywer self het nie sulke terminologie gebruik nie.
Die SVE van Charles Babbage se Analytical Engine, wat hy die "meule" genoem het, verskaf:
- berging van nommers, waarop bewerkings onmiddellik uitgevoer word, in registers;
- het die hardeware om basiese rekenkundige bewerkings daarop uit te voer;
- dra gebruikergerigte eksterne instruksies oor na gedetailleerde interne beheer;
- tydstelsel (klok) om instruksies in 'n noukeurig geselekteerde volgorde uit te voer.
Die beheermeganisme van die analitiese enjin voer bewerkings outomaties uit en bestaan uit twee dele: 'n laer vlak wat beheer word deur massiewe tromme genoem vate, en 'n hoë vlak met ponskaarte wat ontwerp is deur Jacquard vir weefgetoë wat algemeen in die vroeë 1800's gebruik is.
Uitvoertoestelle
Die resultaat van berekeninge word op verskeie maniere vertoon, insluitend drukwerk, ponskaarte, plot enoutomatiese vervaardiging van stereotipes - sagte materiaalbakkies waarop die resultaat ingeprent is, wat in staat is om te dien as 'n vorm vir die giet van plate vir drukwerk.
Nuwe ontwerp
Babbage se baanbrekerswerk op die Analitiese Enjin is grootliks teen 1840 voltooi en het begin om 'n nuwe toestel te ontwikkel. Tussen 1847 en 1849 het hy die ontwikkeling van Difference Engine No. 2 voltooi, wat 'n verbeterde weergawe van die oorspronklike was. Hierdie wysiging is ontwerp vir bewerkings met 31-bis getalle en kan enige polinoom van die 7de orde tabuleer. Die ontwerp was uiters eenvoudig, het slegs 'n derde van die oorspronklike model se deeltelling vereis, terwyl dit gelyke verwerkingskrag verskaf het.
Die verskil en analitiese enjins van Charles Babbage het dieselfde ontwerp van die uitvoertoestel gebruik, wat nie net drukstukke op papier gemaak het nie, maar ook outomaties stereotipes geskep het en onafhanklike formatering uitgevoer het volgens die bladsyuitleg wat deur die operateur gespesifiseer is. Terselfdertyd was dit moontlik om die lynhoogte, aantal kolomme, veldwydtes, outomatiese vou van rye of kolomme en rangskikking van leë lyne vir leesbaarheid aan te pas.
Legacy
Afgesien van 'n paar gedeeltelik geskepde meganiese samestellings en toetsmodelle van klein werkende dele, is geen van die ontwerpe ten volle gerealiseer gedurende Babbage se leeftyd nie. Die hoofmodel wat in 1832 saamgestel is, was 1/7 van Difference Engine nr. 1, wat bestaan hetvan ongeveer 2 duisend dele. Dit werk tot vandag toe foutloos en is die eerste suksesvolle outomatiese rekenaartoestel wat wiskundige berekeninge in 'n meganisme implementeer. Babbage het gesterf terwyl die klein eksperimentele deel van die Analitiese Enjin saamgestel is. Baie besonderhede van die konstruksie het behoue gebly, asook 'n volledige argief van tekeninge en notas.
Babbage se ontwerpe vir groot meganiese rekenaars word beskou as een van die verstommende intellektuele prestasies van die 19de eeu. Dit is eers in die afgelope dekades dat sy werk in detail bestudeer is, en die belangrikheid van wat hy gedoen het word al hoe duideliker.
