Charles Babbage, 1791-1871. Muotokuva The Illustrated London News, Marraskuu. 4, 1871
Se näyttää todellinen ihme, että ensimmäinen digitaalinen tietokone maailmassa, joka ilmentää sen mekaanisen ja loogisen tiedot vain noin jokainen merkittävä periaate moderni digitaalinen tietokone, oli suunniteltu jo vuonna 1830., Tämä tehtiin suuri Charles Babbage, ja koneen nimi on Analyyttinen Moottori
Vuonna 1834 Babbage suunnitellut joitakin parannuksia hänen ensimmäinen tietokone—erikoistunut Ero Moottorin. Alkuperäisen suunnittelun, kun uusi vakio tarvittiin joukko laskelmia, se oli syötettävä käsin. Babbage suunniteltu tapa on eroja liitetään mekaanisesti, järjestämällä akselien Ero Moottorin circularly, niin, että tulos-sarakkeessa pitäisi olla lähellä että viimeinen ero, ja siten helposti ulottuvilla se., Hän viittasi tähän järjestelyyn kuin moottori syö omaa häntäänsä tai veturi, joka vahvistetaan oma rautatie. Mutta tämä johti pian ajatus valvoa koneen täysin riippumaton tarkoittaa, ja tehdä se suorittaa paitsi lisäksi, mutta kaikki prosessit aritmeettinen mieleisekseen missä tahansa järjestyksessä ja niin monta kertaa kuin saattaa olla tarpeen.
ensimmäisen Eromoottorin työt lopetettiin 10.huhtikuuta 1833, ja analyyttisen Moottorin ensimmäinen piirros on päivätty syyskuussa 1834. On olemassa yli kaksisataa piirustuksia, yksityiskohtaisesti, mittakaavassa, moottori ja sen osat., Ne toteutti kauniisti erittäin taitava valmistelija ja ne olivat hyvin kalliita. Myös yli neljä sata muistiinpanoja eri osia, käyttämällä Babbage järjestelmän mekaaninen merkintätapa (ks. Lait mekaaninen merkintätapa).
kohde kone voi pian olla antanut näin (mukaan Henry Babbage, nuorin poika keksijä): Se on kone laskea numeerinen arvo tai arvojen jokin kaava tai funktio, jonka matemaatikko voi osoittaa menetelmän ratkaisu., Se on suorittaa tavallisten sääntöjen aritmeettinen missä tahansa järjestyksessä, kuten aiemmin ratkaistu matemaatikko, ja useita kertoja ja mitään määriä. Se on ehdottomasti automaattinen, Orja, matemaatikko, suorittaa hänen tilauksia ja vapauttaa hänet raadannan computing. Sen on tulostettava tulokset tai mikä tahansa välitulos.
Babbage tarkoituksena on suunnitella kone ohjelmistoon neljä peruslaskutoimituksia toimintoihin, toisin kuin Ero Moottorin, joka käyttää vain lisäksi., Nykyaikaisen digitaalisen tietokoneen analogiassa analyyttisen Moottorin suunnitteluperiaate voidaan jakaa:
1. Tulo. Vuodesta 1836 lähtien, reikäkortit (ks lähellä valokuva) oli perus mekanismi ruokinta koneeseen sekä numeerisia tietoja ja ohjeita siitä, miten käsitellä niitä.
2. Lähtö. Babbage on perus mekanismi oli aina tulostaminen laitteet, mutta hän oli myös pidetty graafisen tuotannon laitteita jo ennen kuin hän hyväksyi reikäkortit lähtö sekä tulo.
3. Muisti., Sillä Babbage tämä oli periaatteessa useita akseleita kaupassa, vaikka hän myös kehitti ajatusta hierarkkinen muisti järjestelmän avulla reikäkortit lisää välituloksia, joita ei sovi kauppaan.
4. keskusyksikkö. Babbage kutsui tätä Myllyksi., Kuten nykyaikaiset prosessorit se tarjosi tallentamiseen numerot on käytettävä, kun useimmat heti (rekisterit); laitteiston mekanismeja altistamalla ne numerot peruslaskutoimitukset; valvontamekanismeja kääntämiseen käyttäjälähtöinen ohjeet toimitetaan ulkopuolelta osaksi yksityiskohtainen valvonta sisäinen laitteisto; ja synkronointi mekanismeja (kello) suorittaa yksityiskohtaisia ohjeita huolellisesti ajoitettu järjestyksessä., Valvonta mekanismi Analytical Engine on toteuttaa operaatioita automaattisesti, ja se koostuu kahdesta osasta: alempi-tason valvontajärjestelmä, ohjataan massiivinen rummut soitti tynnyriä, ja korkeamman tason valvonta mekanismi, ohjataan löi kortit, kehittämä Jacquard kuvio-kutomakoneita ja käytetään laajasti 1800-luvun alussa.
järjestys pienempiä operaatioita tarvitaan, jotta vaikutus on aritmeettinen operaatio oli määräysvallassa massiivinen rummut soitti tynnyriä (ks lähellä kuva)., Tynnyreissä oli nastoja, jotka oli kiinnitetty niiden ulkopintaan paljolti samalla tavalla kuin soittorasiarummun tai piippurummun nastat. Tynnyrit järjestettyjä sisäiset liikkeet moottorin ja määrittää yksityiskohtaisesti, miten kerto -, jako, yhteen -, vähennys -, ja muita laskutoimituksia, on suoritettava. Piippu kuvassa on vain useita naulan kannat kussakin pystysuora rivi. Varsinaisessa koneessa tynnyrit olivat paljon suurempia, koska ne hallitsivat ja koordinoivat tuhansien osien vuorovaikutusta., Kussakin rivissä saattoi olla jopa 200 nastapaikkaa, ja kussakin tynnyrissä saattoi olla 50-100 erillistä riviä. Kaiken kaikkiaan kone oli useita eri tynnyriä valvoa eri osissa. Tynnyrit oli luonnollisesti sovitettava tiiviisti yhteen keskenään. Kuin tynnyri kääntyi, nastat käytössä erityisiä liikkeet mekanismi ja sijainti ja järjestely nastat määritetty toiminta ja suhteellinen ajoitus jokaisen liikkeen. Teko kääntämällä rumpu siten automaattisesti suorittaa järjestyksessä liikkeitä suorittaa halutun korkeamman tason toimintaa., Prosessi on Moottorin sisäinen ja käyttäjälle loogisesti näkymätön. Tekniikka on mitä tietojenkäsittely on nyt nimeltään microprogram (vaikka Babbage ei koskaan käyttänyt tätä termiä), joka varmistaa, että alemman tason toimintoja tarvitaan suorittaa toiminto suoritetaan automaattisesti.
korkeamman tason valvonta mekanismi, Babbage alun perin tarkoitus käyttää iso keski-tynnyri, voit määrittää vaiheet laskettaessa. Ajatus tuntuu kuitenkin epäkäytännölliseltä, sillä se vaatii superpiipun nastojen vaihtamista, mikä voi olla hankala operaatio., Tehtävä manuaalisesti nollata nastat keski-rumpu kertoa koneen, mitä tehdä, oli liian hankalaa ja virhealtista olla luotettava. Mikä pahinta, minkä tahansa ohjesarjan pituutta rajoittaisi rummun koko.
hänen kamppailunsa kontrolliongelman kanssa johti Babbagen todelliseen läpimurtoon 30. kesäkuuta 1836. Hän suunniteltu tarjoamaan ohjeet ja tiedot moottori ei kääntämällä useita pyörät ja asettamalla nastat, mutta rei ’ itetty kortti input, jonka avulla kortit, samanlainen nämä, käytetään Jacquard-kangaspuut. Tämä ei tehnyt keskirummusta vanhentunutta eikä korvannut sitä., Reikäkortit tarjosivat uuden säätöhierarkian ylätason, joka hallitsi keskirummun paikannusta. Keski-rumpu jäi, mutta nyt pysyvä sekvenssit ohjeita. Se otti tehtäväkseen mikro-ohjelmoinnin, kuten muidenkin tynnyreiden. Jos olisi erillinen tynnyriä kunkin toimen ja keski-tynnyri valvoa toimintaa rummut, reikäkortti esittelee tapa ohjeistaa kone (keski-rumpu), joiden toimintaa olemme halunneet tehdä ja missä järjestyksessä, eli korkean tason ohjelmointi Moottori.,
periaatetta kortit oli avoimesti lainattu Jacquard loom (mekaaninen kangaspuut, keksi Ranskalainen Joseph Marie Jacquard alussa 1800-luvulla, joka perustuu aiemmin keksintöjä hänen maanmiehensä Basile Bouchon (1725), Jean Falcon (1728) ja Jacques Vaucanson (1740)), joka käyttää merkkijono reikäkortit automaattisesti ohjaus kuvio kutoa (ks lähistöllä.kuva).
kangaspuut, tangot olivat sidoksissa lanka koukut, joista jokainen voisi nostaa yksi pitkittäinen kierteet koukussa rungon., Sauvat koottiin suorakulmaiseen nipuun, ja kortit painettiin yksi kerrallaan tangon päitä vasten. Jos reikä osui samaan aikaan sauvan kanssa, sauva kulki kortin läpi eikä mitään toimenpiteitä tehty. Jos ei ole reikä oli läsnä sitten kortti painetaan takaisin sauva aktivoida koukku, joka nosti liittyvät lanka, jolloin bussikuljetus, joka kantoi ristin-lanka siirtää alla. Kortit oli ripustettu yhteen lanka -, nauha-tai teippisaranoiden kanssa, ja tuuletin, taitettu suuriksi pinoiksi pitkien sekvenssien muodostamiseksi., Kangaspuut olivat usein massiivinen ja kangaspuut operaattori istui kehyksen sisällä, sekvensointi kortteja yksi kerrallaan, jonka avulla jalka pedaali tai käsivipu. Korteissa olevien reikien järjestely määritti kudelman kuvion.
miten analyyttinen Moottori voidaan ohjelmoida?
Babbagen ohjelmointiajatuksista tiedetään vähän. Ei ole mitään elossa papereita, jotka tämä osa kone on perusteellisesti keskusteltu, esim., ei mitään vastaavan eritelmän käyttäjän käskykanta., Tämä on sitä merkittävämpää, sillä se on ainoa näkökohta suunnittelu, jota käsitellään pitkään nykyaikainen paperi. Vuonna 1840 Babbage vieraili Torinossa Italiassa ja järjesti joukon seminaareja analyyttisestä moottorista., Tili näiden, Italian insinööri Luigi Federico Menabrea (1809-1896, nähdä lähistöllä kuva), joka myöhemmin on tullut Prime-Ministeri Italia, oli käännetty englanti by Ada Lovelace (hän on joskus ylistetty maailman ensimmäinen ohjelmoija, romanttisesti houkutteleva kuva ilman foundation), joka liitetään laajoja muistiinpanoja valmisteltu Babbage on lähellä ohjausta (ks. Luonnos Analytical Engine). Nämä käsittelevät ohjelmissa tuttuja moderneja käsityksiä ohjauksen virtauksesta, erityisesti yksinkertaisten silmukoiden ja laskureiden ohjaamien sisäkkäisten silmukoiden muotoilua., Paperi ja muistiinpanot kuitenkin kietoutuvat huolellisesti ja tarkoituksellisesti jokaisen keskustelun ympärille siitä, millä keinoilla ne on tarkoitus toteuttaa.
näyttää siltä, että Babbagella ei ollut komentoa analyyttisen Moottorin käyttäjätason ohjelmoinnin esiin nostamista asioista. Olisi aivan väärin päätellä, että Babbage ei ymmärtänyt ohjelmointia sinänsä. Se microprogramming tynnyriä varten kerto-ja jakolasku ssa komento perus aluevaltaus ja silmukoiden ideoita ja hänen taitojaan microprogramming ja vähennyslaskua näyttää täydellinen taituruus., Juuri tältä pohjalta Babbage tutki käyttäjätason ohjelmoinnin ideoita. Datan jäsentämiseen liittyvät kysymykset eivät yksinkertaisesti nousseet esiin mikroprosessointitasolla. On olemassa jonkin verran näyttöä siitä, että Babbage ideat olivat menossa suuntaan nyt tuttu yhteydessä valvontamekanismeja silmukka laskemalla käyttäjä-tason ohjelmia. Oli Analyyttinen Moottori tuotu toimintakunnossa, ei voi olla epäilystäkään siitä, että Babbage ohjelmointi ideoita olisi ollut kehittynyt suuresti.,
Vuodesta laitteisto näkökulmasta, kaksi jouset reikäkortit olivat tarpeen, määrittää laskenta suoritetaan Analyyttinen Moottori. Yksi merkkijono,” käyttökortit”, määritteli suoritettavat aritmeettiset toiminnot. Toinen merkkijono, ”muuttuja kortteja,” määritelty akselit myymälä, joka sisälsi operandit ja saivat tuloksia., Nämä kaksi merkkijonoa ei voida pitää erillisinä osina yhden ohjeen, koska ovat käyttö-ja operandi aloilla ohje sähköinen digitaalinen tietokone, koska toiminta ja muuttuva-kortteja oli tarkoitus liikkua ja silmukka toisistaan riippumatta johdolla erillinen valvontamekanismeja.
itse asiassa niitä oli neljä, mutta ei kahta, erilaisia lyöntikortteja, joilla oli eri toiminnot:
1. Numero kortit käytettiin määritä arvo numerot voidaan syöttää kauppaan, tai saada numerot takaisin myymälän ulkoisia tallennuslaitteita.
2., Muuttuja kortit määritelty, minkä akselit kaupassa pitäisi olla lähde tiedot syötetään tehtaan tai vastaanottajan tiedot palautetaan se. Nykykielessä he toimittivat käytettävien muuttujien muistiosoitteen.
3. Käyttökortit määräsivät suoritettavat matemaattiset toiminnot. Looginen sisältö operaatio kortti olisi ollut, kuten tässä esimerkissä: ”Ota numerot muuttuja akselit on määritelty seuraavan kahden muuttujan kortteja, ja kerrottava ne myllyssä; tallentaa tuloksen muuttujaan akseli määritelty kolmas muuttuja kortti.,”Tämä oli tulkinnut tunnistava sauvat toiminta-kortin käsittelyssä laitteet ja sisäisesti käännetty näin: ”Etukäteen muuttujan kortteja yhden paikan, ja kiertää kaikki tynnyrit alkuasentoon normaali lisääntyä ja tallentaa järjestyksessä.”
4. Kombinatoriset kortit hallinnassa, miten muuttuja kortit ja käyttö kortit käännetään taaksepäin tai eteenpäin, kun tietyt toiminnot olivat täydellisiä., Näin ollen operaatio kortti voisi olla loogista sisältöä, kuten tämä: ”Siirrä muuttuja kortit eteenpäin 25 kantoja, ja asettaa toiminta kortit aloittaa sarjan, joka kertoo, miten poimia neliöjuuri.”
Babbage suunnitteli sirotella kombinatoriset kortteja toiminta-kortteja, ne ohjataan, joten neljä sarjaa kortteja tarvitaan vain kolme kortinlukijat (plus yksi kortti, booli, numero kortit on lähtö kone).,
Babbage näyttää on annettu erillinen toiminta-ja muuttuja-kortit pitkälti filosofisia perusteita, jotka johtuvat hänen uskonsa täytyy erottaa symbolit toiminta kuin määrä matemaattisia muistiinpanoja. Nämä näkemykset vahvistuivat todennäköisesti, kun hän piti kortteja tarpeellisina laskelmia varten, kuten samanaikaisten yhtälöiden ratkaisua. Babbage tajusi myös, että ohjelmat tai subroutines (varmasti ei termejä, että hän käytti) olisi todennettava, mitä kutsumme debugged., Hän tiesi myös, että olisi arvokasta uusia tarkistettuja ohjelmia ja jopa jakaa ohjelmia useiden moottoreiden välillä. Näin ollen oli luonnollista ja käytännöllistä määritellä, että tiedot ovat riippumattomia toiminnasta. Siellä kuvio toimintojen suorittamiselle rivi vähennykset on hyvin yksinkertainen ja suoraviivainen silmukan toiminta kortit on helposti löydettävissä. Tällainen yksinkertainen silmukka rakenne on olemassa muuttuja kortteja, jotka voi määrittää vain yhden akselin kaupassa., Silmukkarakenteet, jotka nyt tunnustamme, koskevat yhtälöiden kertoimien matriisin rivejä ja vastaavia käsitteitä, jotka liittyvät datan jäsentämiseen. Kun Babbage ei ole käsite muuttujan osoite kaupassa, eikä Analytical Engine voi laskea sijainti operandi kaupassa, ei ollut mitään keinoa, jolla käyttäjä ohjelmia voisi hyödyntää tätä korkeammalla tasolla rakenteen tiedot.
on hämmästyttävää, kuinka pitkälle Babbage meni ohjelmointikäsityksessään pitäen mielessä, että hänellä ei ollut kokemusta varsinaisen tietokoneen ohjelmoinnista., Nykyisestä näkökulmasta käyttökorttien sarja ei tarjonnut ohjelmaa, nykyisellään, vaan sarjan aliohjelmia. Se kombinatoriset kortit edellyttäen, terminologia, ohjaus -, flow-ohjelma, vetoamalla aliohjelmat call-by-reference antamat arvot muuttujan kortit. Babbage ohjelmoinnin käsitteet selkeästi mukana, mitä me kutsumme silmukat, aliohjelmat, ja oksat (mitä myöhemmin sukupolvien ohjelmoijat nimeltään ”jos” tai ”jos-sitten” – ohjeet)., Koska hänellä ei ollut mitään kokemusta ohjelmointi varsinainen tietokone kuitenkin, se ei ole yllättävää, että Babbage ei saanut moderni käsitteitä korkeamman tason kielillä, tulkkeja tai kääntäjiä.
pöydän kortteja ja toimia kaavaa (ab+c)d
otetaanpa esimerkkinä kaavaa (ab+c) – d – (ks. ylempi taulukko)., Koko yksityiskohta kortit kaikenlaisia tarvita, ja järjestyksessä, jossa ne tulevat osaksi pelata on tämä:
neljä Numero Kortit ”koska numerot” a, b, c ja d, kokosi sijoitetaan käsi rulla, nämä numerot on sijoitettu sarakkeisiin, jotka heille osoitetaan osa kone nimeltään ”Store”, jossa jokainen suure on ensin saanut ja piti käyttövalmis kuin halusi.
meillä on siis Numerokorttien lisäksi kolme Käyttökorttia ja neljätoista Ohjekorttia., Jokaisen sarjan kortit olisi kireä yhdessä ja asetetaan rulla tai prisman oma; tämä rulla olisi keskeytettävä ja siirrettävä ja. Jokainen takaperin tehty liike saisi prisman liikuttamaan yhtä naamaa, mikä toisi seuraavan kortin peliin, aivan kuten kangaspuilla. On selvää, että rullat on saatava toimimaan sopusoinnussa, ja tätä tarkoitusta varten vipuja, joita tehdä rullat käännä olisi itse valvottava sopivalla tavalla, tai yleinen Direktiivin Kortteja, ja lyö keskeytetty rullat on pysähtynyt oikeaan välein.,
yleissuunnitelma Analytical Engine 1840 (klikkaa nähdäksesi suurempi kuva)
ylä-yleiskuva Analytical Engine voidaan nähdä perus osaan: oikeaan osa on osa-myymälä mukaan lukien 11 muuttuja akselit. Käytännössä kaupassa olisi ollut paljon pidempi, ja paljon muuta muuttuva-akselit; Babbage joskus pitää vähintään 100, ja peräti 1000. Kukin muuttuva akseli sisälsi useita keskiakselin ympäri pyöriviä kuviopyöriä, joista jokaisella oli yksi numeroinen muuttuja., Babbage yleensä suunniteltu on 40 numeroa per muuttuja. Yksi ylimääräinen pyörä päällä kirjasi, oliko arvo positiivinen vai negatiivinen.
Käynnissä horisontaalisesti muuttuja akselit olivat telineet, pitkä nauhat metal gear-hammastettu reunat, joka kantoi numeroa edestakaisin tallentaa ja mylly. Pienet liikuteltavat pinnit oli sijoitettu joko kytkemään tietty muuttuva akseli telineisiin tai jättämään se liittymättä. Jos tehtaaseen menisi numero, telineet kytkettäisiin myös myllyn sisäänmenoakseliin (merkitty )., Sieltä se siirtyisi toiseen sopivaan osaan myllyä. Kun Mylly oli valmis toimimaan numerolla, se sijoitettaisiin poistuma-akselille (merkitty ). Tämä voitiin sitten kytkeä telineisiin, jotka siirtäisivät numeron eteenpäin mihin tahansa muuttuvaan akseliin, joka oli valittu pitämään tulosta.
mylly on vasen osa, joka on järjestetty sen osia yhdistävän suuren keskuskiekon ympärille. Selkeyden vuoksi kaikki moottorin osat eivät näy tässä kaaviossa. Tämä saattaa kuitenkin hämärtää koneen monimutkaisuutta ja kokoa. Pelkästään keskuskiekkojen läpimitta oli noin 70 cm., Mylly oli kokonaisuudessaan noin 150 cm jalkaa kumpaankin suuntaan. 100 muuttuvaa akselia sisältävä kauppa olisi ollut noin 3 metriä pitkä. Ingress-akselilla oli oma ennakointi kuljetus mekanismi; lisäys tai vähennys voitaisiin tehdä siellä-ja sitten siirretään suoraan pois akselin varastointiin. Jos kertominen oli tulossa, yhdeksän ensimmäisen kerrannaiset olisi lisätty sisääntulon akselin ja tallennetaan taulukon akselit, näkyy T1 kautta T9.
tulokset koko kerto-tai jako olisi muodostettu kaksi saraketta merkitty vasemmalla suuri keski-pyörä., Tämä mahdollisti välitulosten pitämisen kaksinkertaisessa tarkkuusmuodossa. Eli jos kaksi 40-numeroista lukua kerrottaisiin yhdessä, 80-numeroinen tulos voitaisiin pitää akseleilla . Myöhempi jako toisella 40-numeroisella numerolla mahdollisti vielä 40-numeroisen tarkkuuden tuloksen.
yksi analyyttisen Moottorin suurimmista mekaanisista ongelmista oli carry-ongelma. Aluksi, Babbage käytetty menetelmä viivästynyt juokseva kuljettaa käyttää Ero Moottorin. Tässä, perus lisäksi sykli seurasi erillinen kuljettaa sykli., Kantosykli suoritti ensin pienimmän numeron kantamisen, eteni sitten seuraavaan suurempaan numeroon ja niin edelleen. Tämä menetelmä toimi, mutta se oli hidas, koska kuljettaa suoritettiin erikseen kunkin numeron. Babbage katsoi ottaa 30 tai 40 numeroa kunkin numeron sarake, joten kuljettaa voi kestää paljon kauemmin kuin lisäys itse. Näin yksittäinen kertolasku voisi ottaa joitakin satoja erillisiä lisäaskelia. Oli selvää, että kantoaikaa piti lyhentää.,
Babbage kokeili erilaisia lähestymistapoja optimoida kuljettaa, ja muutaman kuukauden oli hyväksynyt, mitä hän kutsui ennakoiva kuljetus. Lisälaitteita saa kuljetuksen mekanismi havaita samanaikaisesti missä kuljettaa olivat tarpeen, ja jos yksi tai useampi pyörät jo klo 9 saattaa aiheuttaa kuljettaa levittää yli sarjan numeroa. Kaikki kuljettaa voitaisiin suorittaa kerralla, riippumatta numeroiden akselilla. Työskennellyt ulos yksityiskohdat ennakointi kuljetus kesti Babbage monta vuotta, pidempään kuin mikään muu yksittäinen osa kone., Mutta se voisi nopeuttaa toimintaa suuresti, perustellen vaivaa. Mekanismi oli liian monimutkainen, jotta kuljetus mekanismi, kukin lisäämällä akselilla. Babbage oli pakko hyväksyä suunnittelu, jossa yhden ennakointi kuljetus mekanismi voisi olla yhteydessä milloin tahansa lisäämällä sarakkeen kautta keski-pyörät. Kunnes sitten, kertominen oli ollut esittänyt erikoistunut laitteisto -, ja kuljetus-toiminto oli poistettu lisäämällä akseleita enemmän erikoistunut keski-laitteisto.,
Babbage tajusi pian, että lisäys itse voitaisiin poistaa lisäämällä akselit, ja suorittaa kautta Keski Pyörät. Lisäämällä akselit yksinkertaisesti tallennettu numeroa niiden yksittäisten pyörien, ja ne voidaan kytkeä tai irrottaa keskusvyörät tarpeen mukaan. Babbage erotettu kone, kohta, varastointi-akselit, jota hän kutsui Tallentaa, ja toinen osio, jossa toiminnot tehtiin, jota hän kutsui Tehtaan
vuosina Babbage tehty eri malleja monet yksiköt Moottori, useimmiten suuntaan yksinkertaistaminen., Kaikki eivät kuitenkaan olleet tähän suuntaan, koska Babbage oli hyvin innokas nopeuttamaan laskentaa. Esimerkki laitteiston lisäämisestä nopeuden saavuttamiseksi oli taulukon kertolasku. Alkuperäisessä menetelmä kerto-toistuva lisäksi syklien lukumäärä, lisäksi olisi oltava yhtä suuri kuin summa numeroa kerroin. Näin ollen lisääntyä 198814, jonka 978, esimerkiksi 198814 olisi lisätty 24 kertaa (9 + 7 + 8), sekä 3 vuoroa.
Babbage suunnitteli työskentelevänsä numeroilla, joilla oli peräti 40 numeroa. Kertomalla kaksi 40-numeroista numeroa yhdessä voisi hyvinkin kestää 200-lisäyksiä., Babbage tajusi, että omistamalla muutaman syklin alussa pitkän kertolaskun joitakin valmistelu, hän voisi suuresti nopeuttaa kertolaskun itse. Hän kutsui tätä kertolaskua taulukolla. Vuonna 9 sykliä, hän voisi laskea ja sijoittaa erityisiä pöytä akselit myllyssä ensimmäinen 9 kiinteä kerrannaisia multiplicand. Sitten hän voisi yksinkertaisesti valita yhden näistä kunkin numeron kertoimen ja lisätä sen kertyvän tuotteen. Kertomalla kaksi 40-numeroinen numerot olisi sitten ottaa vain 40 lisäksi sykliä, plus 9 muodostaa taulukko, yhteensä 49 lisäksi syklien sijaan noin 200., Samanlainen jakomenetelmä taulukon mukaan voisi olla myös nopeudenjako.
on katsottu, että perus-suunnittelu Analytical Engine oli valmis. joulukuuta 1837, kun Babbage lopulta kirjoitti laajennettu paperi, ”Matemaattinen Valtuuksia Laskettaessa Moottori,”, joka on kuvattu kone. Hän jatkoi suunnittelu työtä monta vuotta, mutta tämän mukana hienostuneisuus yksityiskohtia ja vaihtoehtoja täytäntöönpanoa, ei muutoksia periaate., 1837, Babbage suunnitellut koneen, jonka perus-organisaatio pysyisi muuttumattomana läpi kaikki hänen myöhemmät työt, ja itse asiassa läpi koko myöhemmän kehityksen atk-suunnittelu.
Babbage katsoi, että analyyttinen moottori oli yleinen laskukone siinä mielessä, että riittävän ajoissa se pystyi suorittamaan minkä tahansa mahdollisen aritmeettisen laskennan. Väite perustuu kolmeen havaintoon., Ensimmäinen, laskutoimituksia numeroita yli neljäkymmentä numeroa voi aina viedä läpi rikkomalla ne 40-numeroinen segmentit, joten rajallinen määrä numeroa tahansa tallentaa akseli ei ole periaatteellista rajaa. Toiseksi laskutoimitukset voidaan määrittää toimintanaruilla ja rajattomasti vaihtuvilla korteilla, joten ohjelmien kokoa tai monimutkaisuutta ei ole rajoitettu. Kolmanneksi, numerot kaupasta voi olla löi päälle useita kortteja ja myöhemmin lukea takaisin, ja tämä tarjoaa tuki tallentaa rajoittamaton laajuus voittaa rajoitettu määrä akseleita kaupassa.,
Babbage oli täysin tietoinen koneensa nopeusrajoituksista. Hän tiesi, että kone olisi teoriassa mahdollista tehdä paljon enemmän laajennettu ja tarkka laskelmat kuin oli koskaan yrittänyt käsin, mutta ne olisi mahdollista käytännössä vain kone, joka oli erittäin luotettava ja melko nopeasti. Aiemmista töistään hän tiesi, että luotettavuus edellytti vaihteiden kääntymistä liian nopeasti. Kokonaisnopeus oli saavutettava raakavoiman sijaan älykkäällä muotoilulla., Tämä motivoi Babbagen suunnatonta kekseliäisyyttä, joka sijoitti aikaa säästäviin menetelmiin, kuten vaunujen ennakointiin ja kertolaskuun taulukolla.
1830-luvun lopun konesuunnittelussa kahden 40-numeroisen numeron yksittäinen lisäys olisi kestänyt noin 19 sekuntia. Mutta paljon tämä liittyi liikkuvat numerot eri osien välillä ennen tai jälkeen varsinaisen lisäyksen. Babbage keksi, miten päällekkäisyydet eri osissa toimintaa, kun yli kaksi lisäyksiä oli suoritettava peräkkäin. Tämä tarkoitti sitä, että jokainen ylimääräinen 40-numeroinen lisäys kesti vain 3,1 sekuntia., Kertolaskua ja jakoa vauhdittivat vastaavasti näppärä looginen muotoilu. Kesto riippui numeroiden määrästä. Otetaan tapauksessa kertolasku 20 numeroa 40 numeroa (erittäin korkea tarkkuus jopa nykyisillä standardeilla). Jatkuva lisäyksiä 3,1 sekuntia kukin, suoraviivainen askel ja lisätä lähestymistapa olisi kestänyt lähes 8 minuuttia loppuun. Babbage pystyi lyhentämään tämän alle 2 minuuttiin. Tänään, mikroprosessorin nopeus mitataan miljoonia multiplications sekunnissa, 2 minuuttia tuntuu uskomattoman hidas., Mutta se oli merkittävä saavutus yli sata vuotta ennen elektronista laskentaa.
sen Jälkeen, kun viimeistely työn suunnittelu Analytical Engine vuonna 1847, Babbage kääntyi suunnittelu Ero Moottorin №2, hyödyntämällä parannetaan ja yksinkertaistetaan aritmeettinen mekanismeja on kehitetty Analyyttinen Moottori. Vuonna 1857 Babbage palasi analyyttisen Moottorin suunnitteluun. Tässä uudessa vaiheessa työtä Babbage oli aktiivisesti kiinnostunut rakentamaan analyyttisen Moottorin omilla resursseillaan., Looginen muotoilu oli hieman yksinkertaistettu, mutta ennen kaikkea perusmekanismien toteuttamiseksi ehdotettiin paljon yksinkertaisempia ja halvempia menetelmiä. Babbage kokeili ensin peltileimausta ja puristamista hammaspyörien ja vastaavien osien valmistukseen. Myöhemmin hän otti käyttöön paine die casting varten tehdä osia-vasta keksitty tekniikka, joka ei nähnyt laajaa kaupallista käyttöä vasta lopussa yhdeksästoista luvulla., Babbage rakensi monia kokeellisia malleja ja mekanismeja käyttämällä näitä uusia tekniikoita, ja tuolloin hänen kuolemaansa vuonna 1871, malli yksinkertainen mylly ja tulostuksen mekanismi oli lähellä loppuun (ks. alempi kuva).,
malli Tehtaan Analyyttinen Moottori, rakennettu noin 1870 (© Science Museum, Lontoo)
Babbage laskukoneet, sekä kaikki siihen liittyvät materiaalit olivat perineet hänen nuorin selvisi poika, kenraalimajuri Henry Prevost Babbage (1824-1918) (ks lähellä kuva), joka oli osoittanut vahvaa kiinnostusta hänen isänsä työtä. Jo teini-iässä Henry ja hänen isoveljensä Dugald viettivät aikaa Babbagen piirustustoimistossa ja työpajan oppimisessa Työpajan taitoja., Henry myöhemmin hankittu vahva käsitys Ero Moottorin ja Analyyttinen kone malleja, ja tuli muodostaa läheinen side isänsä kanssa, jolle hän vieraili lomalla alkaen laajennettu asepalveluksen Intiassa. Babbage jätti hänen piirustuksia, työpaja ja elossa fyysinen pyhäinjäännöksiä moottorit Henry, joka yritti jatkaa isänsä työtä ja julkaista moottorit kun Babbage kuolemasta.
Henry oli isänsä sängyn vieressä, kun Babbage kuoli lokakuussa 1871 ja 1872 hän jatkoi uutterasti hänen isänsä työtä, ja sitten ajoittain eläkkeelle vuonna 1875., Koottuaan muutamia pieniä demonstraatiokappaleita Difference Engine Number 1: lle (yhden niistä hän lähetti Harvardiin. 1930-luvulla teos herätti Harvardin Mark I: n luojan Howard Aikenin huomion.
Vuonna 1888, Henry osoitettu kokouksessa British Association for Etukäteen Tiede osa Tehtaan Analyyttinen Moottori, työskentelevät 29 numeroa, mukaan lukien ennakoiva kuljettaa laite.
sitten Henry rakensi myllylle kokeellisen nelifunktiolaskimen, joka valmistui vuonna 1910., Henry itse päättänyt olla edelleen alkuperäisen suunnittelun Analytical Engine, mutta sen sijaan kehittää käsikäyttöinen kone -, vähennys -, kerto-ja division (neljä toimintoa laskin), joka sisältää mekanismeja suunniteltu mylly ja tulostuksen mekanismi Moottori (katso alempi kuva). Käyttämällä koottu Mylly analyyttinen Moottori, hän tekisi yksinkertaisia laskelmia-tässä tapauksessa tuottaa kerrannaisia π.,
osa tehtaan ja tulostuksen mekanismi Analytical Engine, rakennettiin Henry Babbage
Vaikka lopulta päätökseen vuoden alussa kahdennenkymmenennen vuosisadan, kun Henry oli itse vanha mies, tämä kone näyttää koskaan toiminut luotettavasti. Lisäksi Henry on työtä moottorit oli ääni, mutta ilman rohkeutta ja inspiraatiota hänen isänsä, suuri Charles Babbage.
Vastaa