The Engines

Charles Babbage (1791-1871), computer pioneer, designed two classes of engine, Difference Engines, and Analytical Engines., Rozdílové motory jsou takzvané kvůli matematickému principu, na kterém jsou založeny, a to způsobu konečných rozdílů. Krása metody spočívá v tom, že používá pouze aritmetické přidání a odstraňuje potřebu násobení a dělení, které je obtížnější mechanicky implementovat.

rozdíl motory jsou přísně kalkulačky. Oni tíseň čísla jediný způsob, jak vědí, jak-opakovaným přidáním podle metody konečných rozdílů. Nemohou být použity pro obecný aritmetický výpočet., Analytický motor je mnohem víc než kalkulačka a označuje postup od mechanizované aritmetiky výpočtu až po plnohodnotný univerzální výpočet. V různých fázích vývoje jeho myšlenek byly nejméně tři návrhy. Je tedy přísně správné odkazovat na analytické motory v množném čísle.

Binary, Decimal and Error Detection

Babbage ‚ s calculating engines are decimal digital machines. Jsou desetinné v tom, že používají známých deset čísel “ 0 “ až “ 9 “ a jsou digitální v tom smyslu, že pouze celá čísla jsou uznána za platná., Číselné hodnoty jsou reprezentovány ozubenými koly a každá číslice čísla má své vlastní kolo. Pokud se kolo zastaví v pozici uprostřed mezi celou řadu hodnot, hodnota je považována za neurčitou a motor je navržen tak, aby jam naznačují, že integrita výpočet byla ohrožena. Rušení je forma detekce chyb.

Babbage zvažoval použití číselných systémů jiných než desetinné včetně binárních a číselných bází 3, 4, 5, 12, 16 a 100., Usadil se na desetinné místo z inženýrské efektivity-snížit počet pohyblivých částí-stejně jako pro jejich každodenní známost.

rozdíl motoru č. 1

Babbage začal v roce 1821 s rozdílem motoru č. 1, určený pro výpočet a tabulovat polynomiální funkce. Návrh popisuje stroj pro výpočet řady hodnot a tisk výsledků automaticky v tabulce. Nedílnou součástí koncepce návrhu je tisk přístroj mechanicky spojený s výpočetní část a nedílnou součástí. Rozdíl Motoru Č., 1 je první kompletní konstrukce pro automatický výpočetní motor.

čas od času Babbage změnil kapacitu motoru. Konstrukce z roku 1830 ukazuje stroj počítající se šestnácti číslicemi a šesti řády rozdílu. Motor požadoval přibližně 25 000 dílů sdílených rovnoměrně mezi výpočtovou částí a tiskárnou. Kdyby byl postaven, vážil by odhadem čtyři tuny a stál asi osm stop vysoko. Práce byly zastaveny na konstrukci motoru v roce 1832 po sporu s inženýrem Josephem Clementem. V roce 1842 bylo definitivně zrušeno vládní financování.,

Analytické Motor

S stavební projekt zastavil, a osvobodil z matice a šrouby detailní konstrukce, Babbage koncipována v roce 1834, ambicióznější stroj, později nazývaný Analytický Motor, univerzální programovatelný computing engine.

analytický motor má v moderním digitálním počítači mnoho základních funkcí. Byl programovatelný pomocí děrovaných karet, nápad vypůjčený z žakárového tkalcovského stavu používaného pro tkaní složitých vzorů v Textilu., Motor měl „obchod“, kde se mohla konat čísla a průběžné výsledky, a samostatný „mlýn“, kde bylo provedeno aritmetické zpracování. Měl vnitřní repertoár čtyř aritmetických funkcí a mohl provádět přímé násobení a dělení. To byl také schopen funkce, pro které máme moderní jména: podmíněné větvení, opakování (iterace), microprogramming, paralelní zpracování, iterace, aretací, dotazování, a puls formování, mimo jiné, i když Babbage nikde používají tyto termíny., Měl řadu výstupů, včetně tištěné výtisk, děrné štítky, graf vykreslování a automatické výrobní stereotypů – zásobníky z měkkého materiálu, do kterého byly výsledky dojem, že by mohly být použity jako formy pro výrobu tiskových desek.

logická struktura na Analytické Motor byl v podstatě stejný jako ten, který dominuje počítačový návrh v elektronické éry – oddělení paměť („Store“) od centrální procesor (‚Mlýn‘), sériový provoz pomocí ‚fetch-execute cyklus‘, a zařízení pro vkládání a výstup dat a instrukcí., Volání Babbage „první počítačový průkopník“ není příležitostná pocta.

Nový Rozdíl Motor

S průkopnickou práci na Analytický stroj do značné míry dokončen v roce 1840, Babbage začal uvažovat o novém rozdíl motoru. V letech 1847 až 1849 dokončil návrh rozdílového motoru č. 2, vylepšené verze originálu. Tento Motor počítá s čísly třicet jedna číslic a může určit jakýkoliv polynom až do sedmého řádu. Konstrukce byla elegantně jednoduchá a vyžadovala pouze přibližně třetinu dílů, které vyžadovaly rozdílný motor č., 1, při poskytování podobného výpočetního výkonu.

rozdíl motoru č. 2 a analytický motor sdílejí stejný design pro tiskárnu – výstupní zařízení s pozoruhodnými funkcemi. To nejen že produkuje tištěné inkoustem vytisknout na papír jako běžný kopírování, ale také automaticky stereotypy výsledky, to znamená, že zapůsobí na výsledky na měkký materiál, Sádra pro příklad, který by mohl být použit jako forma, ze které tiskařské desky. Stroj automaticky zadává výsledky a umožňuje Programovatelné formátování, tj., umožňuje operátorovi přednastavit rozvržení výsledků na stránce. Mezi uživatelsky měnitelné funkce patří variabilní výška řádku, variabilní počet sloupců, variabilní okraje sloupců, automatické balení řádků nebo balení sloupců a ponechání prázdných řádků každých několik řádků pro snadné čtení.

Physical Legacy

kromě několika částečně kompletních mechanických sestav a zkušebních modelů malých pracovních sekcí nebyl žádný z návrhů Babbage fyzicky realizován v celém svém životě. Hlavní sestava, kterou dokončil, byla jedna sedmina rozdílu motoru č., 1, demonstrační kus skládající se z asi 2000 dílů sestavených v roce 1832. To funguje bezvadně dodnes a je první úspěšné automatické počítací zařízení ztělesňují matematické pravidlo v mechanismu. Malý experimentální kus analytického motoru byl ve výstavbě v době Babbageovy smrti v roce 1871. Mnoho malých experimentálních sestav přežilo, stejně jako komplexní archiv jeho kreseb a notebooků.

návrhy rozsáhlých mechanických výpočetních motorů Babbage se řadí k překvapivým intelektuálním úspěchům 19. století., Teprve v posledních desetiletích byla jeho práce podrobně studována a rozsah toho, čeho dosáhl, je stále patrnější.