Motorul diferențelor lui Charles Babbage. Motorul diferențelor lui Babbage

În ciuda eșecului cu motorul diferențelor, în 1834 Babbage s-a gândit să creeze un computer programabil, pe care l-a numit analitic (prototipul computerului modern). Spre deosebire de mașina de diferență, motor analitic a făcut posibilă rezolvarea unei game mai largi de probleme. Această mașină a devenit opera vieții sale și a adus faimă postumă. El a presupus că construcția unei noi mașini ar necesita mai puțin timp și mai puțini bani decât rafinamentul unei mașini diferențiate, deoarece aceasta trebuia să fie mai simplă. elemente mecanice. Din 1834, Babbage a început să proiecteze motorul analitic.

Arhitectura unui computer modern este în multe privințe similară cu arhitectura unui motor analitic. În motorul analitic, Babbage a furnizat următoarele piese: un depozit (magazin), o fabrică sau o moară (moară), un element de control (control) și dispozitive de intrare-ieșire a informațiilor.

Depozitul a fost conceput pentru a stoca atât valorile variabilelor cu care se efectuează operațiunile, cât și rezultatele operațiunilor. În terminologia modernă, aceasta se numește memorie.

Moara (o unitate logică aritmetică, parte a unui procesor modern) trebuia să efectueze operații asupra variabilelor și, de asemenea, să stocheze în registre valoarea variabilelor cu care acest moment efectuează operația.

Al treilea dispozitiv, pe care Babbage nu l-a numit, s-a ocupat de secvența operațiunilor, introducerea și scoaterea variabilelor din stocare și scoaterea rezultatelor. Citea succesiunea operațiunilor și variabilelor din cărțile perforate. Cărțile perforate erau de două tipuri: carduri operaționale și carduri variabile. Din cardurile operaționale a fost posibilă realizarea unei biblioteci de funcții. În plus, conform planului lui Babbage, motorul analitic trebuia să conțină un dispozitiv de imprimare și un dispozitiv pentru afișarea rezultatelor pe carduri perforate pentru a fi utilizate ulterioare.

Pentru a crea un computer în sensul modern, a rămas doar să vină cu o schemă cu un program stocat, care a fost făcută 100 de ani mai târziu de Eckert, Mauchly și Von Neumann.

Babbage a dezvoltat singur designul motorului analitic. A vizitat adesea expoziții industriale, unde au fost prezentate diverse noutăți ale științei și tehnologiei. Acolo a cunoscut-o pe Ada Augusta Lovelace (fiica lui George Byron), care i-a devenit foarte apropiată prietenă, asistentă și singura persoană care are o părere similară. În 1840, Babbage a mers la Torino la invitația matematicienilor italieni, unde a ținut prelegeri despre mașina sa. Luigi Menabrea, lector la Academia de Artilerie din Torino, a creat și publicat note de curs în limba franceză. Ada Lovelace a tradus ulterior aceste prelegeri în limba engleză, completându-le cu comentarii în volum depășind textul original. În comentarii, Ada a făcut o descriere a computerului digital și instrucțiuni de programare pentru acesta. Acestea au fost primele programe din lume. De aceea, Ada Lovelace este numită pe bună dreptate prima programatoare. Cu toate acestea, motorul analitic nu a fost niciodată finalizat. Iată ce scria Babbage în 1851: „Toate dezvoltările legate de Motorul Analitic au fost efectuate pe cheltuiala mea. am cheltuit întreaga linie experimente și am ajuns la linia dincolo de care capacitățile mele nu sunt suficiente. Ca urmare, trebuie să renunț munca in continuare". În ciuda faptului că Babbage a descris în detaliu designul motorului analitic și principiile funcționării acestuia, acesta nu a fost niciodată construit în timpul vieții sale. Au fost multe motive pentru asta. Dar principalele au fost lipsa totală de finanțare pentru proiectul de a crea un motor analitic și nivel scăzut tehnologii din acea vreme. Babbage nu a cerut ajutor guvernului de data aceasta, pentru că a înțeles că după defecțiunea cu motorul diferențiat va fi tot refuzat.

Abia după moartea lui Charles Babbage, fiul său, Henry Babbage, a continuat munca începută de tatăl său. În 1888, Henry a reușit să construiască nodul central al motorului analitic conform desenelor tatălui său. Și în 1906, Henry, împreună cu firma Monroe, a construit un model de lucru al unui motor analitic, inclusiv o unitate aritmetică și un dispozitiv pentru imprimarea rezultatelor. Mașina lui Babbage era funcțională, dar Charles nu a trăit ca să vadă zilele astea.

În 1864, Charles Babbage scria: „Va trece probabil o jumătate de secol până când oamenii vor fi convinși că fondurile pe care le las în urmă nu pot fi renunțate”. În presupunerea lui, a greșit cu 30 de ani. La doar 80 de ani de la construirea acestei declarații masina MARK-I, care se numea „Visul lui Babbage devenit realitate”. Arhitectura MARK-I a fost foarte asemănătoare cu arhitectura motorului analitic. Howard Aiken a studiat într-adevăr cu seriozitate publicațiile lui Babbage și Ada Lovelace înainte de a-și construi mașina, iar mașina sa a fost ideologic marginal înaintea motorului analitic neterminat. Performanța lui MARK-I s-a dovedit a fi de numai de zece ori mai mare decât viteza calculată a motorului analitic.

După cum am scris deja în articol, nu a fost construit de creatorul său. Cu toate acestea, în cursul muncii sale, Babbage a avut ideea de a crea o mașină de calcul universală care ar trebui să funcționeze conform programului fără intervenția umană.

El a numit o astfel de mașină analitică. Peste 100 de ani mai târziu, această idee a stat la baza creării computerelor electronice.

În 1834, Charles Babbage și-a descris-o motor analitic(Motor analitic). A fost un proiect pe calculator scop general folosind cărți perforate și motor cu aburi ca sursă de energie.

Card

Cărțile perforate erau bucăți de carton perforat. Au fost folosite pentru prima dată în 1804 de către francezul Jacquard pentru un războaie mecanic controlat de secvențe de cărți perforate. În conformitate cu pozițiile găurilor de pe hartă, naveta a făcut anumite mișcări, dând țesăturii structura corespunzătoare.

Apropo, la începutul anilor 1980, toți utilizatorii-programatorii din acea vreme își îndesau programele pe carduri perforate.

Cărțile perforate au fost necesare pentru a automatiza munca motorului analitic, care se realizează prin lucrul pe un pre-compus de o persoană program. Charles Babbage este fondatorul ideii mașină mecanică cu control software.

Într-adevăr, fără automată controlul programului procesului de calcul, fiecare operațiune ulterioară trebuie să fie „solicitată” mașinii de către o persoană prin apăsarea butoanelor corespunzătoare. O persoană semnificativă în sine cel mai bun caz poate face acest lucru de 1-2 ori pe secundă datorită inerției sistemului său nervos.

Prin urmare, indiferent cât de repede funcționează blocurile mașinii, aceasta, efectuând fiecare operație la direcția unei persoane, va funcționa încet - în ritmul proprietarului său. Și numai prin introducerea în avans a unui program de rezolvare a unei probleme în mașină, „învățându-l” să rezolve singura aceasta sau acea problemă, îl puteți face să conteze „fără a privi înapoi la persoană”, cu viteza caracteristică acesteia. , Mașina.

Conform proiectului din 1834, dezvoltat de Babbage pe hârtie, motorul analitic includea 4 blocuri:

1. registre de memorie (conform magazinului de terminologie Babbage - stocare, depozit) - acesta este un analog al unui dispozitiv de stocare modern (memorie) pentru stocarea datelor și rezultatelor inițiale;
2. blocul aritmetic (în terminologia lui Babbage moara - moara) este un analog aparat modern pentru calcul;
3. un tambur care controlează operațiunile mașinii (cilindrul de control) - un prototip al unui dispozitiv de control modern (CU);
4. carduri perforate - un prototip de intrare/ieșire a informațiilor.

Acest model îți amintește de ceva? La urma urmei, aceasta este practic arhitectura computerelor electronice (calculatoare). Rămâne doar să venim cu o schemă pentru stocarea în comun a programelor și datelor în memoria computerului. Acest lucru a fost făcut 100 de ani mai târziu de o echipă de oameni de știință condusă de matematicianul american John von Neumann.

Să ne întoarcem la 1834. Fotografia și electricitatea nu au fost încă inventate, nu există telefon și radio. Doar navele cu vele navighează pe mări, iar pe uscat un cal este cel mai bun prieten al omului. Și dintr-o dată - un motor analitic, adică dispozitiv mecanic cu ideile de control automat al programului! Omenirea a reușit să realizeze acest lucru cu peste 100 de ani mai târziu datorită apariției electronicelor.

Până în 1834, mașina de adăugare a fost deja inventată. Motorul analitic diferă de acesta prin prezența registrelor, ceea ce îi permitea să funcționeze conform unui program compilat anterior de o persoană. Rezultatul intermediar al calculului a fost stocat în registre, iar cu ajutorul acestora au fost efectuate acțiunile prescrise de „program”.

Invenția registrelor a oferit capacități de calcul care l-au uimit pe Babbage în comparație cu primul său motor de diferență: „Timp de șase luni am proiectat o mașină care era mai avansată decât prima. Eu însumi sunt uimit de puterea de procesare pe care o va avea; cu un an în urmă, nu mi-aș fi crezut”.

După cum sa menționat deja, Babbage a legat o unitate aritmetică („moară”), registrele de memorie combinate într-un singur întreg („depozit”) și un al treilea dispozitiv, căruia autorul nu i-a dat un nume, într-un singur circuit logic. A fost implementat folosind cărți perforate. trei tipuri:

1. carduri de operare ( Engleză card de operație) a servit la comutarea mașinii între modurile de adunare, scădere, împărțire și înmulțire;
2. hărți variabile ( Engleză card variabil) controla transferul de informații de la „depozit” la „moară” și înapoi;
3. cardurile numerice perforate ar putea fi folosite pentru a introduce date în aparat, precum și pentru a salva rezultate intermediare calcule, dacă locul în „magazin” era limitat.

În plus, o bibliotecă de funcții ar putea fi compilată de pe carduri de operare. Așa cum a fost conceput de autor, motorul analitic trebuia să conțină un dispozitiv de imprimare și un dispozitiv pentru transmiterea rezultatelor pe carduri perforate pentru utilizare ulterioară. Astfel, Babbage a fost cel care a venit cu ideea de I/O.

Motorul analitic nu a fost construit. Inventatorul a scris în 1851: „Toate dezvoltările legate de motorul analitic se fac pe cheltuiala mea. Am efectuat o serie de experimente și am ajuns la punctul dincolo de care capacitățile mele nu sunt suficiente. În acest sens, sunt nevoit să refuz munca în continuare.

În 1822, englezul Charles Babbage a construit un dispozitiv de calcul, pe care l-a numit un motor de diferență. Informațiile de pe carduri au fost introduse în acest aparat. Pentru a efectua o serie de operații matematice în mașină, s-au folosit roți digitale cu dinți. Zece ani mai târziu, Babbage a proiectat un alt dispozitiv de calcul, mult mai avansat, pe care l-a numit Motor analitic. În prima jumătate a secolului al XIX-lea, matematicianul englez Charles Babbage a încercat să construiască un dispozitiv de calcul universal - Motorul Analitic, care trebuia să efectueze calcule fără intervenția umană. Pentru a face acest lucru, ea trebuia să fie capabilă să execute programe introduse folosind cărți perforate (cărți din hârtie groasă cu informații aplicate folosind găuri, ca la războaie) și să aibă un „depozit” pentru stocarea datelor și a rezultatelor intermediare (în terminologia modernă - memorie). Babbage nu a reușit să finalizeze lucrarea - s-a dovedit a fi prea complicat pentru tehnicienii de atunci. Prietena lui Babbage, contesa Ada Augusta Lovelace, a arătat cum ar putea fi folosit motorul analitic pentru a efectua o serie de calcule specifice. Charles Babbage este considerat inventatorul computerului, iar Ada Lovelace este numită prima programatoare de computere. Chiar și unul dintre limbajele computerului a fost numit oficial după contesa - ADA. În 1985, personalul Muzeului de Știință din Londra a decis să afle în sfârșit dacă era cu adevărat posibil să construiască computerul lui Babbage. După câțiva ani de muncă asiduă, eforturile au fost încununate cu succes. În noiembrie 1991, cu puțin timp înainte de bicentenarul nașterii celebrului inventator, motorul diferențelor a făcut pentru prima dată calcule serioase. După moartea lui Babbage, fiul său a murit și el, dar înainte de asta a reușit să construiască mai multe mini copii ale Babbage's Difference Engine și să le trimită în jurul lumii pentru a perpetua această mașină. În octombrie 1995, una dintre aceste copii a fost vândută la o licitație din Londra către Muzeul Australian al Electricității din Sydney pentru 200.000 de dolari.

1.2.5. Herman Hollerith

La sfârşitul secolului al XIX-lea. au fost create dispozitive mecanice mai complexe. Cel mai important dintre acestea a fost un dispozitiv proiectat de americanul Herman Hollerith. Exclusivitatea sa constă în faptul că ideea de carduri perforate a fost folosită pentru prima dată în ea și calculele au fost efectuate folosind curent electric. Această combinație a făcut ca mașina să fie atât de eficientă încât a fost utilizată pe scară largă la vremea lui. De exemplu, la recensământul din 1890 din SUA, Hollerith, cu ajutorul mașinilor sale, a reușit să facă în trei ani ceea ce ar fi fost făcut manual în șapte ani și de un număr mult mai mare de oameni.

1.2.6. Konrad Zuse

Abia 100 de ani mai târziu, mașina lui Babage a atras atenția inginerilor. La sfârșitul anilor 30 ai secolului XX, inginerul german Konrad Zuse a dezvoltat prima mașină digitală binară Z1. A folosit pe scară largă releele electromecanice, adică întrerupătoarele mecanice acționate soc electric. În 1941, Konrad Zuse a creat mașina Z3, complet controlată de program.

1.2.7. Howard Aiken

Un mare impuls dezvoltării tehnologiei informatice a fost dat de al doilea Razboi mondial: Armata SUA avea nevoie de un computer. În 1944, americanul Howard Aiken, la una dintre întreprinderile companiei IBM, a construit un computer Mark-1 destul de puternic pentru acele vremuri. În această mașină, elementele mecanice - roțile de numărare - erau folosite pentru a reprezenta numerele, iar releele electromecanice erau folosite pentru control. Programul de prelucrare a datelor a fost introdus de pe o bandă perforată. Dimensiuni: 15 X 2,5 m., 750.000 piese. „Mark-1” ar putea înmulți două numere de 23 de biți în 4 s.

2. Perioada de calcul electronic

Prima idee pentru un motor diferit a fost prezentată de inginerul german Johann Müller într-o carte publicată în 1788.

Între 1989 și 1991, la bicentenarul nașterii lui Charles Babbage, pe baza sa lucrări originale o copie de lucru a fost asamblată la Muzeul de Știință din Londra Diferența motorului nr. 2. În 2000, în același muzeu a început să funcționeze o imprimantă, inventată și de Babbage pentru mașina lui. După eliminarea micilor inexactități de design găsite în desenele vechi, ambele modele au funcționat impecabil. Aceste experimente au pus capăt unei lungi dezbateri despre operabilitatea fundamentală a desenelor lui Charles Babbage (unii cercetători cred că Babbage a introdus în mod deliberat inexactități în desenele sale, încercând astfel să-și protejeze creațiile de copierea neautorizată).

Motor analitic

Deşi diferenta de motor nu a fost construit de inventatorul său, principalul lucru pentru dezvoltarea viitoare a tehnologiei informatice a fost altceva: în cursul muncii, Babbage a avut ideea de a crea un computer universal, pe care l-a numit analiticși care a devenit prototipul computerului digital modern. Într-un singur circuit logic, Babbage a legat un dispozitiv aritmetic (numit de el „moara”), registrele de memorie combinate într-un singur întreg („depozit”) și un dispozitiv de intrare-ieșire implementat folosind trei tipuri de carduri perforate. Cărțile perforate de operație au schimbat aparatul între modurile de adunare, scădere, împărțire și înmulțire. Cardurile perforate variabile controlau transferul datelor din memorie la unitatea aritmetică și înapoi. Cardurile numerice perforate puteau fi folosite atât pentru a introduce date în aparat, cât și pentru a stoca rezultatele calculelor dacă nu era suficientă memorie.

Impact asupra culturii

În 1972, Harry Harrison în povestea „A Transatlantic Tunnel, Hurrah!”, scrisă în genul steampunk, a fost menționat „ mașină de calculator Babbage, care ocupa aproape un sfert din volumul submarinului, „obișnuia să analizeze starea cablurilor și să regleze tensiunea acestora în timpul transportului secțiunilor de construcție ale tunelului transatlantic, precum și să calibreze cursul Nautilus II. .

În 1990, Michael Flynn a scris un roman științifico-fantastic numit În țara orbilor. În Țara Orbilor). O organizație secretă, cu ajutorul mașinilor analitice avansate ale lui Charles Babbage, calculează matematic posibila desfășurare a evenimentelor și are astfel ocazia de a influența cursul istoriei.

În 1990, Bruce Sterling și William Gibson au scris romanul științifico-fantastic The Difference Engine. Motorul Diferentelor). Romanul este conceput în stilul steampunk și, de asemenea, descrie diferenta de motor.

În 2005, John Crowley a publicat romanul lui Lord Byron. Aceasta este o poveste fictivă despre descoperirea și descifrarea manuscrisului singurei lucrări în proză a lui Byron, romanul The Evening Land. Pentru a salva romanul de la distrugere, fiica lui Byron, Ada Lovelace, l-a criptat, astfel încât numai posteritatea să poată citi textul folosind mașini de calcul care datează de la Babbage's Difference Engine.

Proiectul online „Hand of Orion” le descrie complet inteligente și autonome, create pe baza ideilor lui Babbage, de dimensiunea unui asteroid mare.

Card

Cardurile RM sunt împărțite în trei tipuri

1. Carduri programabile.
2. Carduri numerice
3. Operatori

Vezi si

Scrieți o recenzie la articolul „Charles Babbage’s Difference Engine”

Literatură

• Pe. din engleza. K. G. Bataev, roșu. V. M. Kurochkin. Meet: computer = Understanding computers. - M .: Mir, 1989. - 240 p. - (Introducere în computer). - ISBN 5-03-001147-1.
• Doron Swade. Motorul diferențelor: Charles Babbage siîncercarea de a construi primul computer. - ISBN 0-670-91020-1.

Legături

• George Dalakov.(Engleză) . Consultat la 25 ianuarie 2012. .
• (Engleză)
• (Engleză)
• (Engleză)

Un fragment care caracterizează Motorul de diferențe al lui Charles Babbage

MINISTERUL EDUCAȚIEI AL REPUBLICII BELARUS

UNIVERSITATEA DE STAT BELARUSIANĂ

DEPARTAMENTUL DE ISTORIE

DEPARTAMENTUL STUDII SURSE

ESEU PE TEMA:

CALCULATORUL ANALITICE AL LUI CHARLES BABBAGE.

INTRODUCERE:

Motorul analitic, proiectat de remarcabilul matematician și inventator englez Charles Babbage, este o piatră de hotar semnificativă în istoria dezvoltării tehnologiei computerelor. Când l-a proiectat în 1836-1848, Babbage a stabilit de fapt direcția pentru întreaga dezvoltare ulterioară a computerelor electronice (denumite în continuare computere). La urma urmei, proiectul de a crea un motor analitic prevedea o serie de mecanisme inerente computerelor de astăzi. În primul rând, a fost presupusă prezența acelorași cinci dispozitive (dispozitive aritmetice, de memorie, de control, de intrare și de ieșire). În al doilea rând, numărul de operații, pe lângă cele patru aritmetice, includea o operație de ramificare condiționată și operații cu coduri de instrucțiuni. În plus, trebuie menționat că toate programele de calcul din motorul analitic Babbage au fost înregistrate pe carduri perforate cu perforare.

În eseul meu, voi încerca să iau în considerare motivele care l-au determinat pe Babbage să încerce să creeze un computer, să identifice ideile care au influențat proces creativ Inventator britanic, pentru a explica motivele pentru care Babbage nu a reușit niciodată să creeze un motor analitic, în ciuda costurilor morale și fizice enorme ale omului de știință.

Deși Babbage însuși nu a văzut roadele muncii sale, influența sa neîndoielnică asupra a mai bine de un secol de creare a computerului cunoscut de noi este dovedită de următoarele fapte: în 1854, inventatorul suedez Scheutz a construit un motor de diferență într-un singur loc. sub formă ușor modificată, iar în 1991, la bicentenarul lui Babbage, oamenii de știință britanici, pe baza desenelor sale, au recreat Difference Engine No. 2, precum și o imprimantă de 3,5 tone. Ambele dispozitive funcționează perfect acum - doar două erori au fost găsite în desenele lui Babbage.

1. TINERETEA LUI CHARLES BABBAGE

Charles Babbage s-a născut la 26 decembrie 1791 în sud-vestul Angliei, în orașul Totnes, Devonshire, în familia unui bancher. Tatăl său, Benjamin Babbage, bancher la Praed, Mankworth și Babbage, i-a lăsat ulterior fiului său o avere destul de mare. Charles era un copil foarte slab, bolnav și, prin urmare, părinții lui nu se grăbeau să-l trimită la școală. Încă din copilărie, a studiat individual cu un profesor de algebră și nu este surprinzător că a devenit curând știința sa preferată. Când a intrat în Trinity College, Universitatea Oxford, în 1811, Babbage, în vârstă de optsprezece ani, și-a depășit toți semenii săi în cunoștințele sale matematice. Există dovezi că întrebările tânărului Babbage i-au derutat în mod repetat pe profesorii din facultate.

În ciuda sănătății sale proaste, tânărul Babbage era un tânăr foarte versatil și sociabil. Cei mai apropiați prieteni ai săi din facultate au fost John Herschel, nepotul marelui astronom W. Herschel, și George Peacock. Prietenii chiar au intrat odată într-un acord curios: „să părăsească această lume mai înțeleaptă decât a fost găsită de ei”.

La un an de la intrarea la facultate, Babbage și prietenii săi au luat parte la crearea Societății Analitice, care avea ca scop reformarea anumitor postulate ale matematicii lui Newton predate la universitate și studierea realizărilor avansate ale științei europene. „Societatea Analitică” a început să țină ședințe regulate, la care membrii săi au făcut rapoarte științifice, au desfășurat o viguroasă activitate publicistică. Astfel, Babbage, Herschel și Peacock au tradus în 1816 tratatul de matematică al profesorului Lacroix din franceză și l-au completat cu două volume din propriile exemple.

Babbage era un student talentat, dar credea că prietenii săi – Herschel și Peacock – au obținut un succes mult mai mare la matematică decât el. Nevrând să fie al treilea în lista celor mai buni studenți la sfârșitul facultății, Charles s-a transferat la St. Peter's College. Într-adevăr, acolo a devenit primul student și în 1814 a primit o diplomă de licență. Trei ani mai târziu, Babbage a primit o diplomă de master.

2. INTERESE ŞTIINŢIFICE. ÎNCEPUTUL LUCRĂRII LA CALCULATOR.

Stăpânul nou bătut era o natură extrem de activă, posedătoare cea mai largă gamă interese științifice. În anii săi mai tineri, a început să scrie un dicționar și o gramatică a limbii universale mondiale, dar această lucrare a rămas neterminată. Aproximativ în aceeași perioadă, Babbage a devenit interesat de posibilitatea de a crea un computer care a eliminat posibilitatea unor calcule inexacte și erori matematice în calculul tabelelor logaritmice. Există două legende frumoase despre modul în care Babbage și-a formulat în cele din urmă sarcina de a crea o mașină capabilă să creeze independent tabele fără erori. Conform primei versiuni prezentate de Babbage, într-o zi Herschel i-a adus calculele făcute de calculatoarele Societății Astronomice. Cu toate acestea, Babbage și Herschel aveau îndoieli cu privire la calitatea calculatoarelor. Au început un control obositor și au găsit un număr mare de erori. Babbage a spus: „Aș dori ca aceste calcule să fie efectuate folosind o sursă de energie”, la care Herschel a răspuns: „Este foarte posibil”. Potrivit lui Babbage, această conversație a dat naștere unei idei pe care a urmărit-o de-a lungul vieții.

Conform celei de-a doua versiuni a lui Babbage, lucrurile erau oarecum diferite. Într-o seară, Babbage stătea în camera Societății Analitice și se gândea la dificultatea de a calcula tabele logaritmice. În acest moment, unul dintre prietenii lui a intrat în cameră și a întrebat: „Păi, Charles, la ce visezi?” Arătând spre un tabel de logaritmi, Babbage a răspuns: „Cred că toate aceste tabele pot fi calculate de mașină”. Babbage scrie că „acest eveniment trebuie să fi avut loc în 1812 sau 1813”.

Crearea unui computer a devenit o chestiune de viață pentru tânărul matematician după ce s-a mutat în Franța pentru a-și continua studiile. Acolo Babbage i-a întâlnit pe marii Pierre Laplace și Jean-Baptiste Fourier, dar baronul Gaspard de Prony i-a făcut cea mai mare impresie. În scrierile lui de Prony, Babbage a avut ideea de a crea tehnologie de calcul.

Pentru a înțelege detașarea cu care inventatorul britanic a preluat crearea mașinii, voi cita următorul fapt. În 1828, Babbage a fost ales profesor de matematică la Lucas College, Universitatea Cambridge (ani mai târziu avea să spună că aceasta a fost singura onoare pe care a primit-o în țara sa). Deci: timp de 11 ani de catedră, omul de știință nu a citit nicio prelegere la universitate, dedicând tot timpul calculelor de mașini.

Cu toate acestea, departamentul a luat încă o anumită perioadă de timp, iar apoi, în 1839, Babbage și-a părăsit funcția de profesor. De acum și până la sfârșit, viața lui va fi dedicată în întregime creării computerelor.

3. MAȘINA DE DIFERENȚĂ A BABBAGE.

Pentru a înțelege mai bine ideile viitoare ale lui Babbage, să aruncăm o privire mai atentă la principalele repere științifice din viața lui de Prony. Guvernul Franței, reînnoit după noua perioadă a imperiului, a decis să creeze noi tabele logaritmice și trigonometrice. Această lucrare a fost încredințată baronului de Prony, care la vremea aceea se ocupa de Biroul de Recensământ.

De Prony a transferat ideea diviziunii muncii în procesul de calcul. El a împărțit performanții în trei niveluri de calificare: cel mai înalt nivel a fost ocupat de câțiva matematicieni remarcabili, printre care s-au numărat Legendre și Lazăr Nicola Carnot - ei au pregătit software de matematică. La al doilea nivel erau „tehnologi” educați care organizau procesul de rutină al muncii de calcul. Ultimii din această structură au fost calculatoare - calculatoare (prima utilizare a acestui cuvânt): maximul lor de calificare este capacitatea de a adăuga și scădea (de obicei calculatoarele au fost recrutate din fetele pulmonare comportamente care, după revoluţie, au decis să-şi schimbe profesia).

Meritul lui de Prony este că a găsit abordări algoritmice și tehnologice pentru a reduce calculele complexe la operațiuni de rutină care nu necesită o abordare creativă din partea majorității interpreților. În principiu, de Prony a creat primul computer, unde calculatoarele erau folosite ca procesor. Această abordare a fost folosită cu succes timp de 150 de ani în calcule complexe și chiar foarte complexe - de la dezvoltarea proiectelor de nave până la crearea primelor bombe atomice.

Distribuția lui De Prony a muncii de calcul îl conduce pe Babbage la ideea de a înlocui un calculator uman (care greșește inevitabil) cu o mașină - care, așa cum credea Babbage, nu cunoaște erori.

Omul de știință britanic se aruncă cu capul înainte într-o nouă ipostază a științei matematice. În 1819, Babbage a descris o mașină capabilă să calculeze și să imprime tabele matematice mari și a proiectat o mașină de tabulare care consta din role și roți dințate rotite de o pârghie. Aparatul putea efectua unele calcule matematice cu opt zecimale. Pe el, Babbage, în special, a calculat tabelul de pătrate. După finalizarea acestei mașini, Babbage a fost plin de entuziasm creativ, crezând că principalele dificultăți au fost deja depășite. Planurile de viitor ale inventatorului erau foarte optimiste.

În 1822, Babbage i-a scris președintelui Societății Regale, Davy, în care a propus construirea unui motor de diferențe mult mai mare decât cel precedent, pentru calcularea, în primul rând, a tabelelor astronomice și de navigație.Charles Babbage a început să lucreze la construirea unei diferențe. motor în 1823, imediat după ce a primit o bursă guvernamentală pentru a continua munca la crearea computerelor. diferenta de motor trebuia să efectueze calcule cu o precizie de a douăzecea zecimală. Construcția mecanismului i-a luat lui Babbage zece ani, designul său a devenit din ce în ce mai complex, mai greoi și mai costisitor. Tocmai din cauza insolvenței financiare a proiectului a trebuit oprită lucrările la crearea unui motor de diferență fără a se ajunge la un rezultat tangibil. Adevărat, motorul diferit va fi încă construit, dar numai după aproape 200 de ani (vezi introducerea) ...

Valoarea motorului de diferențe al lui Charles Babbage este că el a propus mai întâi o mașină care, spre deosebire de toate cele anterioare, ar putea nu numai să efectueze o anumită acțiune o dată, ci și să realizeze un întreg program de calcule. Împreună cu tabelarea polinoamelor prin metoda diferențelor finite, mașina ar putea calcula valorile funcțiilor care nu au diferențe constante, folosind formule empirice selectate cu pricepere.

Babbage însuși era destul de clar cu privire la scopul mașinii sale. El a promovat utilizarea metodelor matematice în diverse domenii ale științei și, în același timp, a prezis utilizarea pe scară largă a computerelor.

4. MOTORUL ANALITICO AL lui Babbage

La momentul încheierii lucrărilor la crearea unui motor de diferență, creierul activ al lui Babbage era ocupat să rezolve o altă sarcină, mai dificilă. Babbage dorea să creeze dispozitiv nou– Motor analitic. Principala sa diferență față de motorul de diferență a fost faptul că era programabil și putea efectua orice calcule date.

De la mașina de adăugare mașină nouă remarcată prin prezenţa registrelor. Au stocat rezultatul intermediar al calculului și, cu ajutorul lor, au fost efectuate acțiunile prescrise de program. Posibilitățile de calcul care s-au deschis după inventarea registrelor l-au uimit pe Babbage însuși. Din acest motiv, s-a păstrat următoarea remarcă a inventatorului: „De șase luni am desenat o mașină mai perfectă decât prima. Eu sunt absolut uimit de puterea de procesare pe care o va avea. Acum un an, nu aș fi crezut asta!”

Arhitectura motorului analitic al lui Charles Babbage corespunde deja practic computerelor moderne. Conține toate cele trei componente clasice ale unui computer:

Controlbarrel - tambur de control (dispozitiv de control - CU), - depozit - stocare (acum o numim memorie - memorie) -mill - moara (dispozitiv aritmetic - AU).

Memoria de registru a mașinii lui Babbage era capabilă să stocheze cel puțin o sută de numere zecimale a câte 40 de caractere fiecare, dar teoretic ar putea fi extinsă la o mie de numere de 50 de biți (pentru comparație, subliniem că dispozitivul de memorie al unuia dintre primele Calculatoarele Eniac din 1945 stocau doar 20 de numere din zece cifre). Unitatea aritmetică a avut, așa cum am spune acum, suport hardware pentru toate cele patru operații aritmetice. Mașina a efectuat adunarea în 3 secunde, înmulțirea și împărțirea în 2 minute. Această „moara” era formată din trei registre principale: două pentru operanzi, iar al treilea pentru rezultatele operațiilor legate de înmulțire. Exista, de asemenea, un tabel pentru stocarea rezultatelor intermediare și un contor pentru numărul de iterații. Programul principal a fost înregistrat pe tobă ( dispozitiv de control), pe lângă acesta, cărțile perforate, propuse de Joseph Marie Jacquard încă din 1801, puteau fi folosite pentru o trecere rapidă de la model la model în războaie.

Ada Lovelace (născută Byron) a fost de mare ajutor în dezvoltarea mașinii pentru Babbage. Lovelace era fiica celebrului poet englez Lord Byron, dar nu l-a văzut niciodată, deoarece cu puțin timp înainte de nașterea ei a plecat în Grecia, unde a murit ca parte a unui detașament rebel. Lovelace a vizitat-o ​​pe Babbage cu prietena ei Mary Somerville. Babbage i-a tratat întotdeauna cu amabilitate și le-a explicat pe larg scopul tuturor dispozitivelor mașinii. Și în curând a descoperit extraordinarele abilități matematice ale Adei Lovelace. Ea a fost cea care a creat ulterior primele baze teoretice ale programării din lume, a scris primul manual de programare și a intrat în istorie ca „primul programator”.

Lovelace a venit cu ideea de a folosi două fluxuri de carduri perforate pentru a alimenta mașina, care au fost numite carduri operaționale și carduri variabile: primul controla procesul de procesare a datelor care a fost înregistrat pe al doilea.

Informațiile au fost înregistrate pe cărți perforate prin perforarea unor găuri. Din cardurile operaționale a fost posibilă realizarea unei biblioteci de funcții. În plus, AnalyticalEngine, așa cum a fost conceput de autor, ar fi trebuit să conțină un dispozitiv de imprimare și un dispozitiv pentru afișarea rezultatelor pe carduri perforate pentru a fi utilizate ulterioare. Așa că Babbage a fost pionier în ideea I/O.

Babbage a sugerat, de asemenea, crearea unui mecanism pentru perforarea rezultatelor digitale pe un gol sau plăci metalice. Pentru a stoca informații în memorie, omul de știință urma să folosească nu numai carduri perforate, ci și discuri metalice care se rotesc pe o axă. Plăcile metalice și discurile metalice pot fi acum considerate de noi ca prototipuri îndepărtate de carduri magnetice și discuri magnetice.

Într-o singură privință, motorul analitic nu era automat. Funcțiile înregistrate în tabel trebuiau perforate în prealabil. Anticipând viitorul calculatoarelor, Babbage a scris: „Se pare că ea calculează mult mai rapid pe formulele adecvate decât folosind propriile tabele”. Într-adevăr, în modern calculatoare există o bibliotecă extinsă de subrutine standard, cu ajutorul căreia sunt calculate funcții de diferite grade de complexitate. Interesant este că termenul „bibliotecă” pentru aceasta aplicație a fost folosit pentru prima dată de Charles Babbage!

5. MOTIVE ALE EȘECULUI BABBAGE

Și totuși, în ciuda unui număr de perspective strălucitoare și invenții inovatoare care au fost cu un secol înaintea timpului lor, Charles Babbage nu a reușit niciodată să finalizeze Motorul Analitic. Motivul principal al eșecului este principalul avantaj al mașinii: Babbage și-a depășit într-adevăr prea mult timpul (nu întâmplător, la sfârșitul vieții, va spune: „Sunt gata să dau anul trecut viața mea pentru a trăi trei zile în 150 de ani și pentru a mi se explica în detaliu principiul de funcționare a viitoarelor mașini”). După cum puteți vedea, Babbage nu se mai îndoia de dezvoltarea viitoare a tehnologiei computerelor. Faptul este că unul dintre cele două motive principale ale lucrării neterminate este imposibilitatea la acel moment de a prelucra metalul cu un grad înalt acuratețe (în timp ce doar pentru implementarea proiectului Motor analitic roți dintate ar fi nevoie de câteva mii!) Și astăzi, tehnologii s-ar gândi bine la posibilitatea de a construi o astfel de mașină, iar în acele vremuri Babbage însuși trebuia adesea să inventeze tehnologii pentru producția de piese, distragerea atenției de la Direcția Generală proiect.

A doua problemă a fost financiară. Dacă la început diferitele societăți științifice l-au susținut cu entuziasm pe Babbage, atunci foarte curând s-au răcit la un proiect costisitor cu obiective vagi. În 1851, Babbage a declarat cu amărăciune că a făcut tot ce era legat de mașină cu banii săi. Se știe că omul de știință a scris un roman pentru a extrage resurse materiale, a încercat să fie ales în Parlamentul Imperiului Britanic, ba chiar a jucat la loto la un moment dat!

Soarta lui Babbage este soartă tragică un om de știință care nu a văzut niciodată roadele muncii sale. Până la sfârșit, a declarat că ura viața, oamenii și guvernul englez. Când s-a simțit rău la 14 decembrie 1871, a spus un singur lucru: „Vine vremea mult așteptată!”. A murit în aceeași zi, seara, în brațele propriului fiu, cu doar câteva zile înainte de a împlini optzeci de ani. Doar câțiva prieteni apropiați au asistat la înmormântarea bărbatului care a anticipat dezvoltarea tehnologiei de calcul cu sute de ani înainte.

CONCLUZIE

Marele om de știință englez Charles Babbage a încercat baza mecanica creați o mașină aparținând perioadei electronice. Prin urmare, întreprinderea sa pur și simplu nu putea avea succes. Cu toate acestea, această discrepanță subliniază geniul lui Babbage: cu mult înainte de apariția computerelor electronice, el a dezvoltat principiile de construcție a mașinilor, componentele lor principale, a stabilit capacitățile computerelor și a prezis căile pentru dezvoltarea lor ulterioară.

La studierea operei lui Babbage este izbitoare chiar și o simplă enumerare a problemelor pe care le-a pus și a încercat să le rezolve, unele mai cu succes, altele mai puțin, în motorul analitic: 1) dezvoltarea compoziției principale a blocurilor; 2) programarea unei cantități mari de memorie; 3) separarea dispozitivelor aritmetice și de stocare; 4) aplicarea unui program de calcul al variabilelor; 5) transferul controlului folosind o tranziție condiționată; 6) lucrul cu adrese și coduri de comandă; 7) control prin citire; 8) prezența unei biblioteci de subrutine; 9) utilizarea cardurilor perforate, imprimarea datelor de intrare și de ieșire și altele. Marea majoritate a ideilor lui Babbage au fost implementate mai mult de o sută de ani mai târziu.

Fiecare nouă descoperire stiinta moderna te face să privești realizările secolelor trecute într-un mod nou. Dacă la sfârșitul secolului trecut și începutul secolului nostru numele de Babbage a fost aproape uitat, iar opera sa nu a fost apreciată și înțeleasă, atunci odată cu dezvoltarea computerelor, interesul pentru munca și personalitatea sa a crescut.

Babbage apare în fața noastră ca un om de știință strălucit care a anticipat în multe privințe dezvoltarea tehnologiei informatice, care a devenit cea mai importantă manifestare a revoluției științifice și tehnologice moderne.

BIBLIOGRAFIE

1. Dorofeeva A. V. Charles Babbage și motorul său analitic: Razrab. calculul proiectului. utilaje cu pro-gr. ex. Engleză matematician la mijlocul anilor 1940. // Noi metode și mijloace didactice - În cap. autor: Dorofeeva V.V. - M. - 1993. - S. 65-69.

2. Dorofeeva A. V. Charles Babbage și motorul său analitic: [Despre viața și opera englezilor. matematică, 1791-1871] // Matematica în școală. - 1995. - Nr. 2. - S. 78-80.

3. I.A. Apokin, L.E. Maistrov, I.S. Edlin „Charles Babbage”.

4. Marea Enciclopedie Cyril și Methodius - 2004. Articole „Charles Babbage” și „Ada Lovelace”.

5. Site: http://joinbiz.ru. Articol: Charles Babbage. Un bărbat înaintea timpului său.”

6. Site: http://eakolesnikov.ru. Articol " Poveste scurta cărți perforate”.