Charles Babbage, 1791-1871. Portrait from the Illustrated London News, Nov. 4, 1871
se pare un adevărat miracol, că primul computer digital din lume, care întruchipat în detaliile sale mecanice și logice doar despre fiecare principiu major al computerului digital modern, a fost proiectat încă din anii 1830., Acest lucru a fost făcut de Marele Charles Babbage, iar numele mașinii este motorul analitic
în 1834 Babbage a proiectat unele îmbunătățiri la primul său computer—motorul de diferență specializat. În designul original, ori de câte ori era nevoie de o nouă constantă într-un set de calcule, trebuia să fie introdusă manual. Babbage conceput o modalitate de a avea diferențele introduse mecanic, aranjarea axele motorului diferența circular, astfel încât coloana rezultat ar trebui să fie aproape de cea a ultimei diferențe, și, astfel, ușor la îndemână de ea., El a menționat acest aranjament ca motorul care își mănâncă propria coadă sau ca o locomotivă care își stabilește propria cale ferată. Dar acest lucru a dus în curând la ideea de a controla mașina prin mijloace complet independente, și făcându-l efectua nu numai plus, dar toate procesele de aritmetică la voință, în orice ordine și de câte ori ar putea fi necesare.lucrul la primul motor de diferență a fost oprit la 10 aprilie 1833, iar primul desen al motorului analitic este datat în septembrie 1834. Există peste două sute de desene, în detaliu, la scară, a motorului și a pieselor sale., Acestea au fost frumos executate de un proiectant de înaltă calificare și au fost foarte costisitoare. Există, de asemenea, peste patru sute de notații de diferite părți, folosind sistemul de notație Mecanică al lui Babbage (vezi legile notației mecanice).obiectul mașinii poate fi dat în scurt timp astfel (conform lui Henry Babbage, cel mai tânăr fiu al inventatorului): este o mașină care calculează valoarea sau valorile numerice ale oricărei formule sau funcții a cărei matematician poate indica metoda de soluție., Este de a efectua regulile obișnuite de aritmetică, în orice ordine stabilită anterior de către matematician, și orice număr de ori și pe orice cantități. Trebuie să fie absolut automat, sclavul matematicianului, să-și îndeplinească ordinele și să-l elibereze de corvoada computerelor. Acesta trebuie să imprime rezultatele, sau orice rezultat intermediar a ajuns la.
Babbage destinat să proiecteze o mașină cu un repertoriu de cele patru funcții aritmetice de bază, în contrast cu motorul diferența, care utilizează numai plus., Pe analogia unui computer digital modern, principiul de proiectare al motorului analitic poate fi împărțit la:
1. Intrare. Din 1836, cardurile perforate (vezi fotografia din apropiere) au fost mecanismul de bază pentru alimentarea în mașină atât a datelor numerice, cât și a instrucțiunilor privind modul de manipulare a acestora.
2. Ieșire. Mecanismul de bază al lui Babbage a fost întotdeauna un aparat de imprimare, dar el a considerat, de asemenea, dispozitive grafice de ieșire chiar înainte de a adopta carduri perforate pentru ieșire, precum și pentru intrare.
3. Memorie., Pentru Babbage, acesta a fost practic axele numerice din magazin, deși a dezvoltat și ideea unui sistem de memorie ierarhic folosind carduri perforate pentru rezultate intermediare suplimentare care nu se puteau încadra în magazin.
4. Unitatea Centrală De Procesare. Babbage a numit asta Moara., Ca procesoarele moderne este prevăzut pentru depozitarea numerele fiind operat imediat (registre); hardware de mecanisme pentru a supune acele numere la operații aritmetice de bază; mecanisme de control pentru traducerea orientate spre utilizator instrucțiunile furnizate din exterior în controlul detaliat al hardware intern; și mecanisme de sincronizare (un ceas) să efectueze măsurile detaliate într-un temporizat cu atenție secvența., Mecanismul de control al Motorul Analitic trebuie să execute operațiunile în mod automat și se compune din două părți: nivelul inferior mecanism de control, controlat de masiv tobe numit de barili, iar cea mai mare la nivel de mecanism de control, controlat de cartele perforate, dezvoltat de Jacquard pentru model-de războaie de țesut și folosit pe scară largă la începutul anilor 1800.
secvența de operațiuni mai mici necesare pentru a efectua o operație aritmetică a fost controlat de masiv tobe numit de barili (a se vedea în apropiere figura)., Butoaiele aveau știfturi fixate pe suprafața lor exterioară în același mod ca și pinii unui tambur de cutie muzicală sau a unui organ de butoi. Butoaiele au orchestrat mișcările interne ale motorului și au specificat în detaliu modul în care trebuie efectuate înmulțirea, împărțirea, adunarea, scăderea și alte operații aritmetice. Cilindrul prezentat în ilustrație are doar câteva poziții de știft în fiecare rând vertical. În mașina reală, butoaiele erau mult mai mari, deoarece controlau și coordonau interacțiunea a mii de piese., Fiecare rând ar putea conține până la 200 de poziții de stud, iar fiecare butoi ar putea avea 50 până la 100 de rânduri separate. Mașina de ansamblu a avut mai multe butoaie diferite de control diferite secțiuni. Firește, butoaiele trebuiau să fie strâns coordonate între ele. Ca un butoi întors, prezoane activat specifice propuneri de mecanism și poziția și dispunerea de știfturi determinat de acțiune și sincronizare relativă de fiecare mișcare. Actul de rotire a tamburului a executat automat o secvență de mișcări pentru a efectua operația dorită la nivel superior., Procesul este intern pentru motor și logic invizibil pentru utilizator. Tehnica este ceea ce în calcul se numește acum microprogram (deși Babbage nu a folosit niciodată acest termen), ceea ce asigură că operațiile de nivel inferior necesare pentru a îndeplini o funcție sunt executate automat.pentru un mecanism de control de nivel superior, Babbage intenționa inițial să utilizeze un butoi central mare, pentru a specifica pașii unui calcul. Această idee pare totuși impracticabilă, deoarece acest lucru va necesita schimbarea știfturilor de pe Super baril, ceea ce ar putea fi o operație greoaie., Sarcina de a reseta manual știfturile din tamburul central pentru a spune mașinii ce să facă a fost prea greoaie și predispusă la erori pentru a fi fiabilă. Mai rău, lungimea oricărui set de instrucțiuni ar fi limitată de dimensiunea tamburului.
lupta sa cu problema controlului la condus pe Babbage la o adevărată descoperire la 30 iunie 1836. El a conceput să furnizeze instrucțiuni și date motorului nu prin rotirea roților numerice și prin fixarea știfturilor, ci prin introducerea cardului perforat, prin intermediul cardurilor, similare cu acestea, utilizate în războaiele Jacquard. Acest lucru nu a făcut ca tamburul central să fie învechit și nici să nu îl înlocuiască., Cardurile perforate au oferit un nou nivel superior al ierarhiei de control care a guvernat poziționarea tamburului central. Tamburul central a rămas, dar acum cu secvențe permanente de instrucțiuni. A preluat funcția de micro-programare, ca și cea a altor butoaie. Dacă au existat butoaie separate pentru fiecare operație și un butoi central pentru controlul tamburilor de operații, cardul perforat prezintă o modalitate de a instrui mașina (tamburul central) cu privire la operațiunile pe care am dorit să le efectuăm și în ce ordine, adică programarea la nivel înalt a motorului.,
principiul de cărți a fost deschis împrumutat de țesut Jacquard (un război de țesut mecanic, inventat de Francezul Joseph Marie Jacquard la începutul anilor 1800, bazandu-se pe invenții de compatrioții lui Basile Bouchon (1725), Jean Falcon (1728) și Jacques Vaucanson (1740)), care a folosit un șir de cartele perforate pentru a controla automat model de o legătură (vezi foto apropiere).
în război, tijele erau legate de cârlige de sârmă, fiecare dintre ele putând ridica unul dintre firele longitudinale strânse între cadru., Tijele au fost adunate într-un pachet dreptunghiular, iar cărțile au fost presate unul câte unul împotriva capetelor tijei. Dacă o gaură a coincis cu o tijă, atunci tija a trecut prin card și nu a fost luată nicio măsură. În cazul în care nici o gaura a fost prezent apoi cardul apăsat înapoi tija pentru a activa un cârlig care a ridicat firul asociat, permițând naveta care a efectuat cruce-thread pentru a trece dedesubt. Cardurile au fost înșirate împreună cu sârmă, panglică sau bandă balamale, și ventilator, pliate în stive mari pentru a forma secvențe lungi., Războaiele erau adesea masive, iar operatorul războiului se așeză în interiorul cadrului, secvențiând cărțile pe rând cu ajutorul unei pedale de picior sau a unei pârghii de mână. Aranjamentul găurilor de pe carduri a determinat modelul țesăturii.
cum poate fi programat motorul analitic?
știm puțin despre ideile de programare ale lui Babbage. Nu există nimic în documentele supraviețuitoare în care acest aspect al mașinii este discutat în detaliu, de exemplu, nimic care să corespundă unei specificații a unui set de instrucțiuni pentru utilizator., Acesta este cu atât mai remarcabil pentru că este singurul aspect al designului care este discutat pe larg într-o lucrare contemporană. În 1840, Babbage a vizitat Torino în Italia și a susținut o serie de seminarii despre motorul analitic., Un cont de acestea, de către inginerul Italian Federico Luigi Menabrea (1809-1896, a se vedea în apropiere de imagine), care mai târziu va deveni Prim-Ministru al Italiei, a fost tradus în limba engleză de Ada Lovelace (ea a fost uneori considerată primul programator din lume, un romantic atragatoare imagine fără nici un fundament), care anexate note extinse pregătit sub Babbage aproape de orientare (a se vedea Schița de Motorul Analitic). Acestea se ocupă cu ideile moderne familiare ale fluxului de control în programe, în special formularea de bucle simple și bucle imbricate controlate de contoare., Cu toate acestea, hârtia și notele ocolesc cu atenție și în mod deliberat orice discuție despre detaliile mijloacelor prin care acestea urmează să fie implementate.
Se pare că Babbage nu a avut o comandă a problemelor ridicate de programarea la nivel de utilizator a motorului analitic. Ar fi destul de greșit să deducem că Babbage nu a înțeles programarea în sine. La microprogramming de butoaie pentru înmulțire și împărțire show de comandă de bază de ramificare și looping idei și abilitățile sale în microprogramming de adunare și scădere show complet de virtuozitate., Din această bază, Babbage a explorat ideile programării la nivel de utilizator. Problemele de structurare a datelor pur și simplu nu au apărut la nivelul microprogramării. Există unele dovezi care sugerează că ideile lui Babbage se mișcau în direcțiile acum familiare în legătură cu mecanismele de control pentru numărarea buclelor în programele la nivel de utilizator. Dacă un motor analitic ar fi fost adus în stare de funcționare, nu există nici o îndoială că ideile de programare ale lui Babbage ar fi fost dezvoltate foarte mult.,
din punct de vedere hardware, au fost necesare două șiruri de carduri perforate pentru a specifica un calcul care trebuie efectuat de motorul analitic. Un șir,” cardurile de operare”, a specificat operațiile aritmetice care trebuie efectuate. Al doilea șir, „cardurile variabile”, a specificat axele din magazin care conțineau operanzii și urmau să primească rezultatele., Aceste două șiruri nu pot fi considerate părți separate ale unei singure instrucțiuni, la fel ca câmpurile de operare și operand ale unei instrucțiuni într-un computer digital electronic, deoarece cardurile de operare și variabile au fost destinate să se miște și să se conecteze independent unul de celălalt sub direcția unor mecanisme de control separate.
De fapt, au existat patru, dar nu două, diferite tipuri de carduri perforate cu funcții diferite:
1. Cardurile numerice au fost utilizate pentru a specifica valoarea numerelor care urmează să fie introduse în magazin sau pentru a primi numere înapoi din magazin pentru stocare externă.
2., Carduri variabile specificate care axe în magazin ar trebui să fie sursa de date introduse în moara sau destinatarul datelor returnate de la ea. În limbajul modern, au furnizat adresa de memorie a variabilelor care urmează să fie utilizate.
3. Cardurile de operare au determinat funcțiile matematice care trebuie îndeplinite. Conținutul logic al unui card de operare ar fi putut fi ca acest exemplu: „luați numerele din axele variabile specificate de următoarele două cărți variabile și înmulțiți-le în Moară; stocați rezultatul pe axa variabilă specificată de a treia carte variabilă.,”Acest lucru a fost interpretat de tijele de detectare de pe aparatul de citire a cardurilor de operare și tradus intern astfel: „Advance cărțile variabile cu o singură poziție și rotiți toate butoaiele în poziția de pornire pentru o secvență normală de înmulțire și depozitare.”
4. Cardurile combinatorice au controlat modul în care cardurile variabile și cardurile de Operare s-au întors înapoi sau înainte după finalizarea operațiunilor specifice., Astfel, un card de operare ar putea avea un conținut logic ca acesta: „mutați cardurile variabile înainte cu 25 de poziții și setați cardurile de operare la începutul setului care spune cum să extrageți o rădăcină pătrată.”
Babbage planificate pentru a răspândi combinatorie cărți cu carduri de operare-au controlat, astfel încât cele patru seturi de cărți necesare doar trei cititoare de carduri (plus un card de pumn, de numărul de carduri de ieșire din aparat).,Babbage pare să fi fost determinat să separe cardurile de operare și variabile pe motive în mare măsură filosofice care decurg din credința sa în necesitatea de a distinge simbolurile pentru operare de cele pentru cantitate în notațiile matematice. Aceste opinii au fost probabil întărite atunci când a considerat cărțile necesare pentru calcule, cum ar fi soluția ecuațiilor simultane. Babbage a realizat, de asemenea, că programele sau subrutinele (cu siguranță nu termenii pe care le-a folosit) ar trebui să fie verificate, ceea ce am numi depanat., De asemenea, știa că ar fi valoros să reluăm programe verificate pe seturi noi de date și chiar să partajăm programe pe mai multe motoare. Astfel, a fost o abordare naturală și practică pentru a specifica datele ca fiind independente de operațiuni. Acolo, modelul operațiunilor necesare pentru efectuarea reducerilor de rând este foarte simplu și se găsește cu ușurință o buclă simplă de carduri de operare. Nu există o astfel de structură de buclă simplă pentru cardurile variabile, care pot specifica numai axe unice în magazin., Structurile de buclă pe care le recunoaștem acum se referă la rânduri ale matricei coeficienților ecuațiilor și concepte similare legate de structurarea datelor. Deoarece Babbage nu avea conceptul de adresă variabilă în magazin, nici motorul analitic nu a fost capabil să calculeze locația unui operand în magazin, nu a existat nicio modalitate prin care programele utilizatorilor să poată exploata această structură de nivel superior în date.este uimitor cât de departe a mers Babbage în conceptualizarea sa de programare, ținând cont că nu avea experiență în programarea unui computer real., Din punct de vedere actual, seria de carduri de operare nu a furnizat un program, în termeni actuali, ci o serie de subrutine. Cardurile combinatoriale au furnizat terminologie, un program de control-flux, invocând subrutine cu valori call-by-reference furnizate de cardurile variabile. Conceptele de programare ale lui Babbage includeau în mod clar ceea ce numim bucle, subrutine și ramuri (ceea ce generațiile ulterioare de programatori au numit instrucțiuni „dacă” sau „dacă-atunci”)., Deoarece nu avea experiență în programarea unui computer real, nu este surprinzător faptul că Babbage nu a ajuns la conceptele moderne de limbi, interpreți sau compilatori de nivel superior.
un tabel cu cărți și acțiuni pentru formula (ab+c)d
să luăm ca ilustrație formula (ab+c)d (vezi tabelul superior)., Detalii complete de cărți de tot felul necesare, și ordinea în care acestea ar intra în joc este asta:
Cele patru Carduri de Numărul de „numere date” a, b, c și d, înșirate împreună sunt plasate de mână pe role, aceste numere trebuie să fie plasate pe coloanele care le sunt atribuite într-o parte a mașinii numit „Magazin”, unde fiecare cantitate este primul primit și se păstrează gata pentru utilizare ca a vrut.
avem, astfel, pe lângă numărul de carduri, trei carduri de operare utilizate, și paisprezece carduri de directivă., Fiecare set de cărți ar fi înșirate împreună și plasate pe o rolă sau prisma proprie; această rolă ar fi suspendat și să fie mutat la și de la. Fiecare mișcare înapoi ar determina prisma să miște o față, aducând următoarea carte în joc, la fel ca pe război de țesut. Este evident că rolele trebuie să fie făcute să funcționeze în armonie și, în acest scop, pârghiile care fac rolele să se rotească ar fi ele însele controlate prin mijloace adecvate sau prin carduri de directivă generală, iar bătăile rolelor suspendate să fie oprite în intervalele corespunzătoare.,
Un plan general de Analiză a Motorului de la 1840 (click pentru a vedea o imagine mai mare)
În colțul de vedere general de Analiză a Motorului poate fi văzut secțiuni de bază: în partea dreaptă este o sectiune de magazin, inclusiv 11 variabile axe. În practică, magazinul ar fi fost mult mai lung, cu multe axe variabile; Babbage a considerat uneori un minim de 100 și până la 1000. Fiecare axă variabilă conținea mai multe roți figura care se roteau în jurul unei axe centrale, fiecare deținând o cifră a variabilei sale., Babbage, de obicei, planificat să aibă 40 de cifre pe variabilă. O roată în plus pe partea de sus a înregistrat dacă valoarea a fost pozitivă sau negativă.
care rulează orizontal între axele variabile au fost rafturi, benzi lungi de metal cu margini dințate angrenaj care transporta cifre înainte și înapoi între magazin și moara. Pinioanele mobile mici au fost poziționate fie pentru a conecta o axă variabilă dată la rafturi, fie pentru a o lăsa neconectată. Dacă un număr intra în Moară, rafturile ar fi conectate și la axa de intrare din Moară (etichetată )., De acolo, ar fi trecut la o altă parte corespunzătoare a morii. Când Moara a fost terminat de funcționare pe un număr, acesta ar fi plasat pe axa ieșire (etichetate ). Aceasta ar putea fi apoi conectată la rafturi, care ar trece numărul de-a lungul oricărei axe variabile care a fost aleasă pentru a menține rezultatul.moara este secțiunea din stânga, aranjată în jurul roții centrale mari care interconectează părțile sale. Pentru claritate, nu toate aspectele motorului sunt prezentate în această diagramă. Dar acest lucru poate ascunde complexitatea și dimensiunea mașinii. Roțile centrale erau de aproximativ 70 cm., Moara ca un întreg a fost de aproximativ 150 cm picioare în fiecare direcție. Un magazin cu 100 de axe variabile ar fi avut o lungime de aproximativ 3 m. Axa de intrare avea propriul mecanism de transport anticipativ; o adunare sau scădere putea fi efectuată acolo și apoi trecută direct pe axa de ieșire pentru depozitare. În cazul în care o multiplicare a fost vine, primele nouă multipli ar fi adăugate pe axa ingress și stocate pe axele tabelului, prezentat ca T1 prin T9.
rezultatele unei înmulțiri sau împărțiri complete ar fi formate pe cele două coloane etichetate în stânga roții centrale mari., Acest lucru a făcut posibilă menținerea rezultatelor intermediare în formă dublă de precizie. Adică, dacă două numere de 40 de cifre s-ar înmulți împreună, 80 de cifre ale rezultatului ar putea fi păstrate pe axe . O împărțire ulterioară cu un alt număr de 40 de cifre a permis încă 40 de cifre de precizie în rezultat.una dintre principalele probleme mecanice ale motorului analitic a fost problema cu transportul. La început, Babbage a folosit metoda de transport secvențial întârziat folosită în motorul diferențial. În acest sens, ciclul de adăugare de bază a fost urmat de un ciclu de transport separat., Ciclul de transport a efectuat mai întâi orice transport necesar pe cea mai mică cifră, apoi a trecut la următoarea cifră superioară și așa mai departe. Această metodă a funcționat, dar a fost lentă, deoarece transporturile au fost efectuate separat pentru fiecare cifră. Babbage a considerat că are 30 sau 40 de cifre în fiecare coloană numerică, astfel încât transporturile ar putea dura mult mai mult decât adăugarea în sine. Astfel, o singură multiplicare ar putea lua câteva sute de pași de adăugare separate. Era clar că timpul de transport trebuia scurtat.,
Babbage a încercat diferite abordări pentru a optimiza poartă ,și în câteva luni a adoptat ceea ce el a numit transportul anticiparea. Hardware-ul suplimentar a permis mecanismului de transport să detecteze simultan unde era nevoie de transport și unde una sau mai multe roți deja la 9 ar putea determina propagarea unui transport pe o serie de cifre. Toate transporturile ar putea fi efectuate simultan, indiferent de numărul de cifre de pe o axă. Elaborarea detaliilor anticipării transportului a durat Babbage mulți ani, mai mult decât orice alt aspect unic al mașinii., Dar ar putea accelera operațiunile foarte mult, justificând efortul. Mecanismul era prea complex pentru a permite un mecanism de transport pentru fiecare axă de adăugare. Babbage a fost forțat să adopte un design în care un singur mecanism de transport anticipativ ar putea fi conectat în voie cu orice coloană de adăugare prin roțile centrale. Până atunci, multiplicarea a fost asigurată de hardware specializat, iar funcția de transport a fost eliminată din axele de adăugare la hardware central mai specializat.,
Babbage și-a dat seama curând că adăugarea în sine ar putea fi eliminată din axele de adăugare și realizată prin roțile centrale. Axele adăugarea stocate pur și simplu cifre pe roțile lor individuale, și acestea ar putea fi conectate sau deconectate de la roțile centrale după cum este necesar. Babbage a separat mașina într-o secțiune de axe de depozitare, pe care a numit-o magazin, și o altă secțiune în care s-au efectuat operațiuni, pe care a numit-o moara
în anii Babbage a realizat diferite modele pentru multe dintre unitățile motorului, cel mai adesea în direcția simplificării., Nu toți erau însă în această direcție, deoarece Babbage era foarte nerăbdător să accelereze calculul. Un exemplu de adăugare a hardware-ului pentru a atinge viteza a fost înmulțirea prin tabel. În metoda inițială de înmulțire prin adăugare repetată, numărul de cicluri de adăugare ar fi egal cu suma cifrelor multiplicatorului. Astfel, pentru a înmulți 198814 cu 978, de exemplu, 198814 ar fi adăugat de 24 de ori (9 + 7 + 8), împreună cu 3 schimburi.
Babbage planificat să lucreze cu numere care au cât mai multe de 40 de cifre. Înmulțirea a două numere de 40 de cifre împreună ar putea dura 200 de cicluri de adăugare., Babbage și-a dat seama că, dedicând câteva cicluri la începutul unei înmulțiri lungi unei pregătiri, ar putea accelera foarte mult înmulțirea în sine. El a numit această înmulțire prin tabel. În 9 cicluri, el putea calcula și plasa pe axe speciale de masă în Moară primii 9 multipli integrali ai multiplicandului. Apoi, el ar putea alege pur și simplu una dintre acestea pentru fiecare cifră a multiplicatorului și adăugați-l la produsul de acumulare. Înmulțirea a două numere de 40 de cifre ar dura apoi doar 40 de cicluri de adăugare, plus 9 pentru a forma tabelul, un total de 49 de cicluri de adăugare, mai degrabă decât aproximativ 200., O metodă similară de divizare pe masă ar putea, de asemenea, să accelereze divizarea.se consideră ,că proiectarea de bază motorul analitic a fost terminat până în decembrie 1837, când Babbage a scris în cele din urmă o lucrare extinsă, „a puterilor matematice ale motorului de calcul,” care a descris aparatul. El a continuat munca de proiectare pentru mai mulți ani, dar acest lucru a implicat rafinament de detaliu și alternative de implementare, nu schimbări de principiu., Până în 1837, Babbage a conceput o mașină a cărei organizare de bază va rămâne neschimbată prin toată munca sa ulterioară și, într-adevăr, prin întreaga dezvoltare ulterioară a designului computerului.Babbage a considerat că motorul analitic era o mașină de calcul universală, în sensul că, având suficient timp, ar putea efectua orice calcul aritmetic posibil. Acest argument se bazează pe trei observații., În primul rând, operațiile aritmetice pe numere de peste patruzeci de cifre pot fi efectuate întotdeauna prin ruperea lor în segmente de 40 de cifre, astfel încât numărul limitat de cifre de pe orice axă a magazinului nu este o limită fundamentală. În al doilea rând, calculele pot fi specificate prin șiruri de operare și carduri variabile de măsură nelimitată, astfel încât nu există nici o limitare la dimensiunea sau complexitatea programelor. În al treilea rând, numerele din magazin pot fi perforate pe carduri numerice și mai târziu citite înapoi, iar acest lucru oferă un magazin de rezervă de măsură nelimitată pentru a depăși numărul limitat de axe din magazin.,Babbage era pe deplin conștient de limitările de viteză ale mașinii sale. El știa că, în teorie, mașina va face posibile calcule mult mai extinse și mai precise decât au fost încercate vreodată de mână, dar acestea ar fi posibile în practică numai cu o mașină care era extrem de fiabilă și destul de rapidă. Din munca sa anterioară, știa că fiabilitatea impunea angrenajelor să nu se întoarcă prea repede. Viteza generală a trebuit să fie atinsă cu un design inteligent, mai degrabă decât cu o putere brută., Acest lucru a motivat imensa ingeniozitate pe care Babbage a investit-o în metode de economisire a timpului, cum ar fi anticiparea transportului și înmulțirea prin tabel.în proiectarea mașinii de la sfârșitul anilor 1830, adăugarea izolată a două numere de 40 de cifre ar fi durat aproximativ 19 secunde. Dar multe dintre acestea au implicat mutarea numerelor între diferite secțiuni înainte sau după adăugarea efectivă. Babbage și-a dat seama cum să suprapună diferitele părți ale operației atunci când mai mult de două completări urmau să fie efectuate succesiv. Aceasta a însemnat că fiecare adăugare suplimentară de 40 de cifre a durat doar 3, 1 secunde., Înmulțirea și împărțirea au fost accelerate în mod similar de un design logic inteligent. Durata depindea de numărul de cifre din numere. Luați cazul unei înmulțiri de 20 de cifre cu 40 de cifre (un grad foarte ridicat de precizie chiar și după standardele actuale). Cu adăugări susținute la 3.1 secunde fiecare, un pas simplu și se adaugă abordare ar fi luat aproape 8 minute pentru a finaliza. Babbage a reușit să reducă acest lucru la mai puțin de 2 minute. Astăzi, cu viteza microprocesorului măsurată în milioane de multiplicări pe secundă, 2 minute pare incredibil de lent., Dar a fost o realizare remarcabilă cu mai mult de un secol înainte de calculul electronic.după terminarea lucrărilor de proiectare a motorului analitic în 1847, Babbage a apelat la proiectarea unui motor de diferență №2, exploatând mecanismele aritmetice îmbunătățite și simplificate dezvoltate pentru motorul analitic. În 1857, Babbage a revenit la proiectarea motorului analitic. În această nouă fază de lucru, Babbage a fost interesat activ de construirea unui motor analitic cu resurse proprii., Designul logic a fost oarecum simplificat, dar, cel mai important, au fost propuse metode mult mai simple și mai ieftine pentru implementarea mecanismelor de bază. Babbage a experimentat mai întâi ștanțarea și presarea foilor metalice pentru fabricarea roților dințate și a pieselor similare. Mai târziu, el a adoptat turnarea sub presiune pentru fabricarea pieselor—o tehnică nou inventată care nu a văzut o utilizare comercială extinsă până la sfârșitul secolului al XIX-lea., Babbage a construit multe modele experimentale de mecanisme folosind aceste noi tehnici și, la momentul morții sale în 1871, un model al unui mecanism simplu de moară și imprimare era aproape de finalizare (vezi fotografia inferioară).,
Un model de Moara de Motor Analitic, construite aproximativ 1870 (© Science Museum, Londra)
Babbage mașini de calcul, precum și toate materialele aferente au fost moștenite de fiul cel mic i-a supravietuit fiului, General-Maior Henry Prevost Babbage (1824-1918) (a se vedea în apropiere de imagine), care au manifestat un interes puternic în munca tatălui său. Chiar și ca adolescenți, Henry și fratele său mai mare, Dugald, au petrecut timp în Biroul de desen al lui Babbage și în atelierul de învățare a abilităților atelierului., Henry a dobândit mai târziu o înțelegere puternică a motorului diferență și modele de motoare analitice, și a ajuns să formeze o legătură strânsă cu tatăl său, pe care a vizitat pe permisie de la serviciul militar extins în India. Babbage și-a lăsat desenele, atelierul și relicvele fizice supraviețuitoare ale motoarelor lui Henry, care a încercat să continue munca tatălui său și să facă publice motoarele după moartea lui Babbage.Henry a fost la patul tatălui său când Babbage a murit în octombrie 1871, iar din 1872 a continuat cu sârguință munca tatălui său și apoi intermitent în pensionare în 1875., După asamblarea unor piese demonstrative mici pentru numărul de motor diferență 1 (unul dintre ei a trimis la Harvard. În anii 1930, piesa a atras atenția lui Howard Aiken, creatorul Harvard Mark I).în 1888, Henry a demonstrat la o întâlnire a Asociației Britanice pentru progresul științei o secțiune a morii motorului analitic, care lucra la 29 de cifre, inclusiv dispozitivul de transport anticipativ.apoi Henry a construit un calculator experimental cu patru funcții pentru Moară, completându-l în 1910., Henry a decis de fapt să nu continue cu designul original al motorului analitic, ci să dezvolte o mașină acționată manual pentru adunare, scădere, înmulțire și împărțire (un calculator cu patru funcții), încorporând mecanismele planificate pentru moara și mecanismul de imprimare al motorului (vezi fotografia inferioară). Folosind Moara asamblată a motorului analitic, el ar face calcule simple-în acest caz produce multipli de π.,
O parte a morii și a mecanismului de tiparire de Motorul Analitic, construit de Henry Babbage
Deși în cele din urmă finalizată la începutul secolului al xx-lea, când Henry a fost el însuși un om bătrân, această mașină nu pare să fi funcționat în mod fiabil. Mai mult, lucrarea lui Henry asupra motoarelor a fost solidă, dar fără îndrăzneala și inspirația tatălui său, Marele Charles Babbage.
Lasă un răspuns