Charles Babbage, 1791-1871. Porträtt från illustrerade London News, Nov. 4, 1871
det verkar som ett verkligt mirakel, att den första digitala datorn i världen, som förkroppsligas i dess mekaniska och logiska detaljer nästan varje huvudprincip i den moderna digitala datorn, utformades så tidigt som 1830-talet., Detta gjordes av den stora Charles Babbage, och maskinens namn är analytisk Motor
1834 utformade Babbage några förbättringar till sin första dator—den specialiserade Skillnadsmotorn. I den ursprungliga designen, när en ny konstant behövdes i en uppsättning beräkningar, måste den anges för hand. Babbage tänkte på ett sätt att få skillnaderna insatta mekaniskt, arrangera axlarna på Differensmotorn cirkulärt, så att resultatkolonnen borde vara nära den sista skillnaden och därmed lätt inom räckhåll för den., Han hänvisade detta arrangemang som motorn äter sin egen svans eller som ett lokomotiv som fastställer sin egen järnväg. Men detta ledde snart till tanken på att styra maskinen med helt oberoende medel, och att göra det utföra inte bara tillägg, men alla processer av aritmetiska efter behag i valfri ordning och så många gånger som kan krävas.
arbetet med den första skillnaden motorn stoppades den 10 April 1833, och den första ritningen av den analytiska motorn är daterad i September 1834. Det finns över tvåhundra ritningar, i detalj, att skala, av motorn och dess delar., Dessa var vackert avrättades av en mycket skicklig föredragande och var mycket kostsamma. Det finns också över fyra hundra noteringar av olika delar, med hjälp av Babbages system av mekanisk notation (se lagar för mekanisk notation).
maskinens föremål kan inom kort ges sålunda (enligt Henry Babbage, uppfinnarens yngste son): det är en maskin för att beräkna det numeriska värdet eller värdena för vilken formel eller funktion som matematikern kan ange lösningsmetoden., Det är att utföra de vanliga aritmetiska reglerna i vilken ordning som helst som matematikern tidigare avgjort, och valfritt antal gånger och på alla kvantiteter. Det är att vara helt automatisk, matematikerns Slav, utföra sina order och befria honom från databehandlingens drudgery. Det måste skriva ut resultaten, eller något mellanliggande resultat kom fram till.
Babbage är avsett att designa en maskin med en repertoar av de fyra grundläggande aritmetiska funktionerna, i motsats till Differensmotorn, som endast använder tillägg., På analogi med en modern digital dator kan designprincipen för den analytiska motorn delas upp till:
1. Ingång. Från 1836 var stansade kort (se det närliggande fotot) den grundläggande mekanismen för matning i maskinen både numeriska data och instruktionerna om hur man manipulerar dem.
2. Utgång. Babbages grundläggande mekanism var alltid en tryckapparat, men han hade också övervägt grafiska utmatningsenheter redan innan han antog stansade kort för utmatning såväl som inmatning.
3. Minne., För Babbage var detta i grunden nummeraxlarna i butiken, men han utvecklade också tanken på ett hierarkiskt minnessystem med hjälp av stansade kort för ytterligare mellanliggande resultat som inte kunde passa i butiken.
4. centralenhet. Babbage kallade det kvarnen., Liksom moderna processorer det föreskrivs för lagring av nummer som drivs på mest omedelbart (register); hårdvara mekanismer för att utsätta dessa nummer till de grundläggande aritmetiska operationer; kontrollmekanismer för att översätta användarorienterade instruktioner som levereras från utsidan till detaljerad kontroll av intern hårdvara; och synkroniseringsmekanismer (en klocka) för att utföra detaljerade steg i en noggrant tidsinställd sekvens., Kontrollmekanismen för den analytiska motorn måste utföra operationer automatiskt och den består av två delar: den lägre nivåstyrningsmekanismen, styrd av massiva trummor som kallas fat, och den högre nivåstyrningsmekanismen, styrd av stansade kort, utvecklad av Jacquard för mönstervävande vävstolar och används i stor utsträckning i början av 1800-talet.
sekvensen av mindre operationer som krävs för att åstadkomma en aritmetisk operation styrdes av massiva trummor som kallas fat (se den närliggande figuren)., Tunnorna hade dubbar fixerade till sin yttre yta på ungefär samma sätt som stiften på en speldosa trumma eller ett fat organ. Tunnorna iscensatte motorns interna rörelser och specificerar i detalj hur multiplikation, division, addition, subtraktion och andra aritmetiska operationer ska utföras. Pipan som visas i illustrationen har bara flera studpositioner i varje vertikal rad. I själva maskinen var tunnorna mycket större eftersom de kontrollerade och samordnade interaktionen mellan tusentals delar., Varje rad kan innehålla så många som 200 stud positioner, och varje fat kan ha 50 till 100 separata rader. Den totala maskinen hade flera olika fat som styr olika sektioner. Naturligtvis måste tunnorna vara nära samordnade med varandra. Som ett fat vridet aktiverade tapparna specifika rörelser i mekanismen och positionen och arrangemanget av tapparna bestämde åtgärden och den relativa tidpunkten för varje rörelse. Handlingen att vrida trumman sålunda automatiskt utfört en sekvens av rörelser för att utföra den önskade högre nivå operation., Processen är intern för motorn och logiskt osynlig för användaren. Tekniken är vad i computing kallas nu ett mikroprogram (även om Babbage aldrig använde denna term), vilket säkerställer att de lägre nivåoperationer som krävs för att utföra en funktion exekveras automatiskt.
För kontrollmekanism på högre nivå var Babbage ursprungligen avsedd att använda ett stort centralt fat för att specificera stegen i en beräkning. Denna idé verkar dock opraktisk, eftersom det kommer att kräva att man byter dubbar på supertunnan, vilket kan vara en besvärlig operation., Uppgiften att manuellt återställa dubbar i den centrala trumman för att berätta för maskinen vad man ska göra var för besvärlig och felbenägen för att vara pålitlig. Värre, längden på någon uppsättning instruktioner skulle begränsas av trummans storlek.
hans kamp med kontrollproblemet ledde Babbage till ett verkligt genombrott den 30 juni 1836. Han tänkte ge instruktioner och data till motorn inte genom att vrida antal hjul och inställning dubbar, men med hjälp av stansade kort ingång, med hjälp av kort, liknande dessa, som används i Jacquard vävstolar. Detta gjorde inte den centrala trumman föråldrad eller ersätta den., Stansade kort gav en ny toppnivå i kontrollhierarkin som styrde placeringen av den centrala trumman. Den centrala trumman förblev, men nu med permanenta sekvenser av instruktioner. Det tog på sig funktionen av mikroprogrammering, som detta av andra fat. Om det fanns separata fat för varje operation och ett centralt fat för styrning av operationstrummorna, presenterar det stansade kortet ett sätt att instruera maskinen (den centrala trumman) om vilka operationer vi ville utföra och i vilken ordning, d.v. s. högnivåprogrammering av motorn.,
principen om korten var öppet lånat från jacquardvävstolen (en mekanisk vävstol, som uppfanns av Fransmannen Joseph Marie Jacquard i början av 1800-talet, baserat på tidigare uppfinningar av hans landsmän Basile Bouchon (1725), Jean Falcon (1728) och Jacques Vaucanson (1740)), som använde en sträng av stansade kort för att automatiskt styra mönster i en väv (se i närheten foto).
i vävstolen var stavarna kopplade till trådkrokar, som var och en kunde lyfta en av de längsgående trådarna som spändes mellan ramen., Stavarna samlades i en rektangulär bunt, och korten trycktes en åt gången mot stångändarna. Om ett hål sammanföll med en stång, passerade stången genom kortet och ingen åtgärd togs. Om inget hål var närvarande tryckte kortet tillbaka stången för att aktivera en krok som lyfte den associerade tråden, så att skytteln som bar tvärgängan att passera under. Korten var uppträdda tillsammans med tråd, band eller band gångjärn, och fläkt, viks i stora staplar för att bilda långa sekvenser., Vävstolarna var ofta massiva och Vävstol operatören satt inne i ramen, sekvensering genom korten en i taget med hjälp av en fotpedal eller handspaken. Arrangemanget av hål på korten bestämde vävets mönster.
hur kan programmeras den analytiska motorn?
vi vet lite om Babbages programmeringsidéer. Det finns inget i de överlevande papper där denna aspekt av maskinen diskuteras grundligt, t.ex. ingenting som motsvarar en specifikation av en användarinstruktionsuppsättning., Detta är den mer anmärkningsvärda för det är den enda aspekten av designen som diskuteras i längd i ett samtida papper. År 1840 besökte Babbage Turin i Italien och gav en serie seminarier om den analytiska motorn., En redogörelse för dessa, av den italienska ingenjören Federico Luigi Menabrea (1809-1896, se den närliggande bilden), som senare kommer att bli Italiens premiärminister, översattes till engelska av Ada Lovelace (hon har ibland blivit hyllad som världens första programmerare, en romantiskt tilltalande bild utan grund), som bifogade omfattande anteckningar som utarbetats under Babbages nära vägledning (se skiss av den analytiska motorn). Dessa handlar om de välbekanta moderna idéerna om kontrollflöde i program, särskilt formuleringen av enkla slingor och kapslade slingor som styrs av räknare., Men papperet och anteckningarna försiktigt och medvetet kjol runt någon diskussion om detaljer om hur dessa ska genomföras.
det verkar som om Babbage inte hade ett kommando över de problem som uppstod vid användarnivåprogrammeringen av den analytiska motorn. Det skulle vara helt fel att dra slutsatsen att Babbage inte förstod programmering i sig. Mikroprogrammeringen av tunnorna för multiplikation och division visar kommandot över de grundläggande förgrenings-och looping idéerna och hans färdigheter i mikroprogrammeringen av addition och subtraktion visar fullständig virtuositet., Det var från denna bas att Babbage utforskade idéerna om användarnivåprogrammering. Frågorna om datastrukturering uppstod helt enkelt inte på mikroprogrammeringsnivån. Det finns vissa bevis som tyder på att Babbages idéer rörde sig i de riktningar som nu är bekanta i samband med kontrollmekanismerna för loopräkning i användarnivåprogram. Om en analytisk motor hade kommit till fungerande ordning, kan det inte vara någon tvekan om att Babbages programmeringsidéer skulle ha utvecklats kraftigt.,
ur maskinvarusynpunkt behövdes två strängar av stansade kort för att ange en beräkning som skulle utföras av den analytiska motorn. En sträng,” operationskort”, specificerade de aritmetiska operationer som ska utföras. Den andra strängen,” variable cards”, angav axlarna i butiken som innehöll operanderna och skulle få resultaten., Dessa två strängar kan inte betraktas som separata delar av en enda instruktion, liksom drift-och operandfälten för en instruktion i en elektronisk digital dator, eftersom operationen och variabla kort var avsedda att flytta och slinga oberoende av varandra under ledning av separata kontrollmekanismer.
faktiskt fanns det fyra, men inte två, olika typer av stansade kort med olika funktioner:
1. Nummerkort användes för att ange värdet av nummer som ska anges i butiken, eller för att ta emot nummer tillbaka från butiken för extern lagring.
2., Variabla kort specificerade vilka axlar i butiken ska vara källan till data som matas in i kvarnen eller mottagaren av data som returneras från den. I modernt språkbruk levererade de minnesadressen till de variabler som ska användas.
3. Operationskort bestämde de matematiska funktioner som ska utföras. Det logiska innehållet i ett operationskort kan ha varit så här: ”ta siffrorna från de variabla axlarna som anges av de följande två variabla korten och multiplicera dem i kvarnen; lagra resultatet på den variabla axeln som anges av det tredje variabelkortet.,”Detta tolkades av avkänningsstängerna på operationskortets läsapparat och internt översatt så här: ”avancera de variabla korten med en position och rotera alla FAT till startpositionen för en normal multiplicera-och-butikssekvens.”
4. Kombinatoriska kort kontrollerade hur variabla kort och operationskort vände bakåt eller framåt efter specifika operationer var klara., Således kan ett operationskort ha ett logiskt innehåll som detta: ”flytta variabelkorten framåt 25 positioner och sätt operationskortet till början av uppsättningen som berättar hur man extraherar en kvadratrot.”
Babbage planerade att intersperse de kombinatoriska korten med de operationskort de kontrollerade, så de fyra uppsättningarna kort krävde bara tre kortläsare (plus en kortstans, för nummerkort som matas ut från maskinen).,
Babbage verkar ha lett till att separera operationen och variabla kort på till stor del filosofiska grunder som härrör från hans tro på behovet av att skilja symboler för drift från dem för kvantitet i matematiska noteringar. Dessa synpunkter förstärktes förmodligen när han ansåg de kort som var nödvändiga för beräkningar som lösningen av samtidiga ekvationer. Babbage insåg också att program eller subrutiner (absolut inte termer som han använde) skulle behöva verifieras, vad vi skulle kalla felsökning., Han visste också att det skulle vara värdefullt att omdirigera verifierade program på nya uppsättningar data, och även att dela program över flera motorer. Det var således ett naturligt och praktiskt sätt att specificera uppgifterna som oberoende av verksamheten. Där är mönstret av operationer som krävs för att utföra radminskningar mycket enkelt och en enkel slinga av operationskort är lätt att hitta. Det finns ingen sådan enkel slingstruktur för de variabla korten, som bara kan ange enskilda axlar i butiken., De slingstrukturer som vi nu känner igen berör rader av matrisen av koefficienter av ekvationerna och liknande begrepp relaterade till struktureringen av data. Eftersom Babbage inte hade begreppet en variabel adress i butiken, var inte heller den analytiska motorn som kunde beräkna platsen för en operand i affären, det fanns inget sätt på vilket användarprogrammen kunde utnyttja denna högre nivåstruktur i data.
det är fantastiskt hur långt Babbage gick i sin programmeringskonceptualisering, med tanke på att han inte hade någon erfarenhet av att programmera en verklig dator., Ur nuvarande synvinkel gav serien av operationskort inte ett program, i nuvarande termer, men en serie subrutiner. De kombinatoriska korten gav terminologi, ett kontrollflödesprogram, åberopande av subrutiner med call-by-reference-värden som tillhandahålls av de variabla korten. Babbages programmeringskoncept inkluderade tydligt vad vi kallar loopar, subrutiner och grenar (vilka senare generationer programmerare kallade ”om” eller ”om-då” instruktioner)., Eftersom han inte hade någon erfarenhet av att programmera en verklig dator är det dock inte förvånande att Babbage inte kom till de moderna begreppen högre Språk, tolkar eller kompilatorer.
ett bord med kort och åtgärder för formeln (ab+c)d
låt oss ta som en illustration formeln (ab+c)d (se övre tabellen)., Den fullständiga detaljen av korten av alla slag som krävs, och den ordning i vilken de skulle komma in i spel är detta:
de fyra nummer kort för ”givna nummer” a, b, C och d, uppträdda tillsammans placeras för hand på rullen, dessa siffror måste placeras på kolumnerna tilldelas dem i en del av maskinen som kallas ”butiken”, där varje kvantitet först tas emot och hålls redo för användning som önskat.
vi har alltså förutom antalet kort, tre Operationskort som används, och fjorton direktiv kort., Varje uppsättning kort skulle spännas ihop och placeras på en rulle eller prisma av sina egna; denna rulle skulle avbrytas och flyttas till och från. Varje bakåtgående rörelse skulle få prismen att flytta ett ansikte, vilket ger nästa kort i spel, precis som på vävstolen. Det är uppenbart att rullarna måste göras för att fungera i harmoni, och för detta ändamål skulle de spakar som gör rullarna vända själva styras på lämpligt sätt, eller genom allmänna direktiv kort, och beats av de upphängda rullarna stoppas i rätt intervall.,
en allmän plan för den analytiska motorn från 1840 (klicka för att se en större bild)
i den övre allmänna uppfattningen av analytisk motor kan ses de grundläggande avsnitten: i den högra delen är en del av butiken inklusive 11 variabla axlar. I praktiken skulle butiken ha varit mycket längre, med många fler variabla axlar; Babbage anses ibland vara minst 100, och så många som 1000. Varje variabel axel innehöll många figur hjul roterar runt en central axel, var och en håller en siffra av dess variabel., Babbage planerade vanligtvis att ha 40 siffror per variabel. Ett extra hjul ovanpå registreras om värdet var positivt eller negativt.
Löpning horisontellt mellan de variabla axlarna var rack, långa remsor av metall med kugghjul kanter som bar siffror fram och tillbaka mellan butiken och kvarnen. Små rörliga kugghjul placerades antingen för att ansluta en given variabel axel till rackarna eller för att lämna den oansluten. Om ett nummer skulle komma in i kvarnen, skulle rackarna också vara anslutna till ingressaxeln i kvarnen (märkt )., Därifrån skulle det överföras till en annan lämplig del av kvarnen. När kvarnen var klar drift på ett nummer, skulle den placeras på avtrycksaxeln (märkt ). Detta kunde sedan anslutas till rackarna, vilket skulle passera numret längs till vilken variabel axel som hade valts för att hålla resultatet.
kvarnen är den vänstra sektionen, anordnad runt det stora centrala hjulet som förbinder dess delar. För tydlighetens skull visas inte alla aspekter av motorn i detta diagram. Men detta kan dölja maskinens komplexitet och storlek. De centrala hjulen var ensamma ca 70 cm över., Kvarnen som helhet var ca 150 cm fot i varje riktning. En butik med 100 rörliga axlar skulle ha varit ca 3 m lång. Ingressaxeln hade sin egen föregripande transportmekanism; en addition eller subtraktion kunde utföras där och sedan överföras direkt till utträdesaxeln för lagring. Om en multiplikation kom upp, skulle de första nio multiplarna läggas till på ingressaxeln och lagras på bordaxlarna, som visas som T1 till T9.
resultaten av en fullständig multiplikation eller division skulle bildas på de två kolumnerna märkta till vänster om det stora centrala hjulet., Detta gjorde det möjligt att hålla mellanliggande resultat i dubbel precision form. Det vill säga om två 40-siffriga tal multiplicerades tillsammans, skulle 80 siffror av resultatet kunna hållas på axlar . En efterföljande uppdelning med ett annat 40-siffrigt nummer tillät fortfarande 40 siffror med precision i resultatet.
ett av de viktigaste mekaniska problemen i den analytiska motorn var problemet med bär. Först använde Babbage metoden för fördröjd Sekventiell bär som användes i Differensmotorn. I detta följdes den grundläggande tilläggscykeln av en separat bärcykel., Bärcykeln utförde först någon bär som behövs på den lägsta siffran, fortsatte sedan till nästa högre siffra och så vidare. Denna metod fungerade, men det var långsamt eftersom bär utfördes separat för varje siffra. Babbage anses ha 30 eller 40 siffror i varje nummer kolumn, så bär kan ta mycket längre tid än tillägget själv. Således kan en enda multiplikation ta några hundratals separata tilläggssteg. Det stod klart att transporttiden måste förkortas.,
Babbage försökte olika metoder för att optimera bär, och inom några månader hade antagit vad han kallade den förutseende vagnen. Ytterligare hårdvara gjorde det möjligt för vagnsmekanismen att upptäcka samtidigt var bär behövdes och där ett eller flera hjul redan vid 9 kan orsaka en bär för att sprida sig över en serie siffror. Alla bär kan utföras på en gång, oavsett antalet siffror på en axel. Att utarbeta detaljerna för att förutse vagnen tog Babbage många år, längre än någon annan enskild aspekt av maskinen., Men det kan påskynda verksamheten kraftigt, motiverar ansträngningen. Mekanismen var för komplex för att möjliggöra en transportmekanism för varje tillsatsaxel. Babbage var tvungen att anta en design där en enda förutseende transportmekanism kunde anslutas efter vilja med någon tilläggskolonn genom de centrala hjulen. Fram till dess hade multiplikation tillhandahållits av specialiserad hårdvara, och vagnfunktionen hade tagits bort från tillsatsaxlarna till mer specialiserad central hårdvara.,
Babbage insåg snart att addition själv kunde avlägsnas från tillsatsaxlarna och utföras genom de centrala hjulen. Adderaxlarna lagrade helt enkelt siffror på sina enskilda hjul, och de kunde anslutas eller kopplas från de centrala hjulen efter behov. Babbage separerade maskinen i en sektion av lagringsaxlar, som han kallade butiken, och en annan sektion där operationer utfördes, som han kallade kvarnen
under åren gjorde Babbage olika mönster för många av motorenheterna, oftast i riktning mot förenkling., Inte alla var dock i den här riktningen, eftersom Babbage var mycket angelägen om att påskynda beräkningen. Ett exempel på att lägga till hårdvara för att uppnå hastighet var multiplikation genom tabell. I den ursprungliga multiplikationsmetoden genom upprepad tillsats skulle antalet tilläggscykler vara lika med summan av multiplikatorens siffror. Således, för att multiplicera 198814 av 978, till exempel, 198814 skulle läggas till 24 gånger (9 + 7 + 8), tillsammans med 3 skift.
Babbage planerade att arbeta med siffror med så många som 40 siffror. Att multiplicera två 40-siffriga tal tillsammans kan väl ta 200 tilläggscykler., Babbage insåg att genom att ägna några cykler i början av en lång multiplikation till viss förberedelse kunde han kraftigt påskynda multiplikationen själv. Han kallade denna multiplikation med bord. I 9 cykler kunde han beräkna och placera på speciella bordaxlar i kvarnen de första 9 integrerade multiplarna av multiplikatoch. Då kunde han helt enkelt välja en av dessa för varje siffra i multiplikatorn och lägga till den ackumulerade produkten. Att multiplicera två 40-siffriga tal skulle då bara ta 40 tilläggscykler, plus 9 för att bilda tabellen, totalt 49 tilläggscykler snarare än cirka 200., En liknande metod för uppdelning efter tabell kan också hastighetsdelning.
det anses, att den grundläggande designen den analytiska motorn var klar i December 1837, när Babbage slutligen skrev ett utökat papper, ”av Beräkningsmotorns matematiska krafter”, som beskrev maskinen. Han fortsatte designarbetet i många år, men detta innebar förfining av detaljer och alternativ för genomförandet, inte principiella förändringar., Vid 1837 hade Babbage utarbetat en maskin vars grundläggande organisation skulle förbli oförändrad genom allt hans efterföljande arbete, och faktiskt genom hela efterföljande utveckling av datordesign.
Babbage ansåg att den analytiska motorn var en universell beräkningsmaskin i den meningen att den, med tillräcklig tid, kunde utföra alla möjliga aritmetiska beräkningar. Detta argument bygger på tre iakttagelser., För det första kan aritmetiska operationer på fler än fyrtio siffror alltid utföras genom att bryta dem i 40-siffriga segment, så det begränsade antalet siffror på vilken butiksaxel som helst är ingen grundläggande gräns. För det andra kan beräkningar specificeras av strängar av drift och variabla kort av obegränsad omfattning, så det finns ingen begränsning av programmens storlek eller komplexitet. För det tredje kan siffror från butiken stansas på nummerkort och senare läsa tillbaka, och detta ger en stöd butik i obegränsad utsträckning för att övervinna det begränsade antalet axlar i butiken.,
Babbage var fullt medveten om hastighetsbegränsningar för sin maskin. Han visste att maskinen i teorin skulle göra det möjligt mycket mer långtgående och exakta beräkningar än någonsin försökt för hand, men de skulle vara möjliga i praktiken endast med en maskin som var mycket pålitlig och ganska snabb. Från sitt tidigare arbete visste han att tillförlitligheten krävde att växlarna inte skulle vända för snabbt. Total hastighet måste uppnås med smart design snarare än rå effekt., Det här motiverade den enorma uppfinningsrikedom som Babbage investerade i tidsbesparande metoder som att förutse vagn och multiplikation med bord.
i maskindesignen i slutet av 1830-talet skulle det isolerade tillägget av två 40-siffriga tal ha tagit cirka 19 sekunder. Men mycket av detta innebar att flytta siffror runt mellan olika sektioner före eller efter det faktiska tillägget. Babbage räknade ut hur man överlappar de olika delarna av operationen när mer än två tillägg skulle utföras i följd. Detta innebar att varje extra 40-siffrigt tillägg tog bara 3,1 sekunder., Multiplikation och division accelererades på samma sätt av Smart logisk design. Varaktigheten berodde på antalet siffror i siffrorna. Ta fallet med en multiplikation av 20 siffror med 40 siffror (en mycket hög grad av precision även enligt nuvarande standarder). Med långvariga tillägg vid 3.1 sekunder vardera skulle ett enkelt steg och tillägg ha tagit nästan 8 minuter att slutföra. Babbage kunde minska detta till mindre än 2 minuter. Idag, med mikroprocessorhastighet mätt i miljontals multiplikationer per sekund, verkar 2 minuter otroligt långsam., Men det var en anmärkningsvärd prestation mer än ett sekel före elektronisk beräkning.
Efter avslutad arbete med utformningen av den analytiska motorn 1847 vände Babbage till utformningen av en Differensmotor №2 och utnyttjade de förbättrade och förenklade aritmetiska mekanismerna som utvecklats för den analytiska motorn. År 1857 återvände Babbage till utformningen av den analytiska motorn. I denna nya fas av arbetet var Babbage aktivt intresserad av att bygga en analytisk motor med egna resurser., Den logiska designen var något förenklad men, viktigast av allt, mycket enklare och billigare metoder föreslogs för att genomföra de grundläggande mekanismerna. Babbage experimenterade först med plåtstämpling och pressning för att göra kugghjul och liknande delar. Senare antog han pressgjutning för att göra delar-en nyfunnen teknik som inte såg omfattande kommersiell användning fram till slutet av artonhundratalet., Babbage byggde många experimentella modeller av mekanismer med hjälp av dessa nya tekniker, och vid tiden för hans död 1871 var en modell av en enkel kvarn-och tryckmekanism nära färdigställande (se det nedre fotot).,
en modell av kvarnen av analytisk motor, konstruerad om 1870 (© Science Museum, London)
Babbages räknemaskiner, liksom alla relaterade material ärvdes av hans yngsta överlevde son, generalmajor Henry Prevost Babbage (1824-1918) (se den närliggande bilden), som hade visat ett starkt intresse för sin far det är jobb. Även som tonåringar Henry och hans äldre bror Dugald tillbringade tid i Babbages ritning kontor och verkstad lärande verkstad färdigheter., Henry fick senare ett starkt grepp om skillnaden motor och analytiska motorkonstruktioner, och kom att bilda ett nära band med sin far som han besökte på permission från utökad militärtjänst i Indien. Babbage testamenterade sina ritningar, verkstad och de överlevande fysiska reliker av motorerna till Henry som försökte fortsätta sin fars arbete och att offentliggöra motorerna efter Babbages död.
Henry var vid sin fars säng när Babbage dog i oktober 1871, och från 1872 fortsatte han flitigt med sin fars arbete och sedan intermittent i pension 1875., Efter montering några små demonstrationsbitar för skillnad motor nummer 1 (en av dem han skickade till Harvard. På 1930-talet lockade pjäsen uppmärksamhet av Howard Aiken, skaparen av Harvard Mark I).
år 1888 demonstrerade Henry på ett möte i British Association for the Advance of Science en del av kvarnen i den analytiska motorn, som arbetade till 29 siffror, inklusive den förutseende bärenheten.
sedan byggde Henry en experimentell fyrfunktionsräknare för kvarnen och slutförde den 1910., Henry bestämde sig faktiskt för att inte fortsätta med den ursprungliga utformningen av den analytiska motorn, utan istället för att utveckla en manuellt manövrerad maskin för addition, subtraktion, multiplikation och division (en fyrfunktionsräknare), som innehåller mekanismerna som planeras för motorns kvarn och tryckmekanism (se det nedre fotot). Med hjälp av den monterade kvarnen av analytisk motor skulle han göra enkla beräkningar—i detta fall producera multiplar av π.,
en del av kvarnen och tryckmekanismen för den analytiska motorn, konstruerad av Henry Babbage
Även om den så småningom slutfördes i början av 1900-talet, när Henry själv var en gammal man, verkar den här maskinen aldrig ha fungerat tillförlitligt. Dessutom var Henrys arbete på motorerna ljud, men utan sin fars djärvhet och inspiration, den stora Charles Babbage.
Lämna ett svar