La Máquina Analítica de Charles Babbage: descripción, características, historia y propiedades

Charlz Bebbidzh (1791-1871) – un pionero de la creación de la ingeniería informática, que desarrolló grado 2 ordenadores – Diferencia y analítica. El primero recibió su nombre debido a los principios matemáticos en los que se basa – el método de las diferencias finitas. Su belleza está en el uso exclusivo de la suma aritmética sin necesidad de multiplicación y división, que son difíciles de realizar mecánicamente.

Más que una calculadora

Motor de diferencia de Babbage representa un dispositivo de recuento. Opera números único método que es capaz de apilar de forma continua de acuerdo con el método de las diferencias finitas. No se puede utilizar para los cálculos aritméticos generales. Analítica de Babbage misma máquina mucho más que una simple calculadora. Se marca la transición de la aritmética al mecanizada a gran escala de computación de propósito general. En diferentes etapas de la evolución de las ideas de Babbage, hubo al menos 3 proyectos. Por lo tanto, es mejor para referirse a las máquinas analíticas en plural.

La comodidad y la eficiencia de la ingeniería

Babbage máquinas computadoras son unidades decimales en el sentido de que se utilizan 10 dígitos del 0 al 9, y digital porque funcionan sólo con números enteros. Los valores son los engranajes, y cada categoría recibieron a su rueda. Si se detiene en una posición intermedia entre los números enteros, el resultado es indefinido, y la operación de la máquina se bloquea, para mostrar una violación de la integridad de los cálculos. Es una forma de detección de errores.

Babbage también considera el uso de sistemas de numeración que no sean decimal, en el Vol. H. binario y una base 3, 4, 5, 12, 16 y 100. Se detuvo un decimal debido a su eficiencia familiaridad y la ingeniería porque a través Reduce significativamente el número de las partes en movimiento.

Máquina Diferencial №1

En 1821, Babbage comenzó a desarrollar un mecanismo de cálculo y las funciones polinómicas de tabulación. El autor describe como un dispositivo para el cálculo automático de la secuencia de valores con la impresión automática de los resultados en forma tabular. Una parte integral de la estructura de la impresora está acoplado mecánicamente a la sección de cálculo. Máquina Diferencial №1 representa el primer diseño completo para realizar automáticamente los cálculos.

De vez en cuando Babbage cambió la funcionalidad del dispositivo. Diseño 1830, retrata una máquina diseñada para 16 dígitos y 6 órdenes de magnitud de diferencia. El modelo consistía en los 25 º. Partes divididas por igual entre el ordenador y la sección de la impresora. Si el dispositivo se ha construido, habría pesado aproximadamente 4 toneladas y tendría una altura de 2,4 m. El trabajo en la máquina diferencial de Babbage fue detenido en 1832, después de una disputa con un ingeniero Joseph Clement. La financiación pública finalmente cesó en 1842

motor analítico

Cuando el trabajo en la máquina diferencia se estancó en 1834, Babbage concibió dispositivo más ambicioso, que más tarde fue nombrado mecanismo de cálculo programable universal de analítica. Las propiedades estructurales de la máquina de Babbage corresponden en gran medida a los bloques básicos de la computadora digital moderna. La programación se realiza mediante tarjetas perforadas. Esta idea fue tomada del telar de Jacquard, en los que se utilizan para crear patrones complejos textiles.

La estructura lógica de la Babbage motor analítico básicamente corresponde a la era de la computadora electrónica diseño dominante, lo que implica una memoria ( "store") separado del procesador central ( "molino"), la ejecución secuencial de operaciones y medios para la entrada y salida de datos e instrucciones. Por lo tanto, el título de un desarrollo pionero de la tecnología informática autor era bien merecido.

La memoria y la CPU

El Babbage máquina es una "tienda" donde se almacenan los números y los resultados provisionales, así como una "fábrica" separado, que ejecuta el procesamiento aritmético. Tenía un conjunto de 4 funciones aritméticas y puede realizar la multiplicación y la división directa. Además, el dispositivo fue capaz de realizar operaciones que ahora tienen nombres condicional ciclo de ramificación (iteraciones), microprogramación, procesamiento paralelo, de fijación, para la conformación de impulsos y así sucesivamente. N. El autor de esta terminología no se utiliza.

CPU máquina analítica de Charles Babbage, al que llamó "el molino", dispone:

• el almacenamiento de números, operaciones en el que se realizan inmediatamente, en los registros;
• Cuenta con el hardware para trabajar con ellos las operaciones aritméticas básicas;
• transmisión de instrucciones externas fáciles de usar en una gestión interna detallada;
• la sincronización del sistema (reloj) para ejecutar instrucciones en un orden cuidadosamente seleccionado.

El mecanismo de control de la máquina de análisis funciona automáticamente y se compone de dos partes: la menor sea el nivel, controlado por tambores masivas, llamados barriles, y un alto nivel utilizando tarjetas perforadas diseñadas para Jacquard, es ampliamente utilizado en los principios de 1800.

dispositivos de salida

El resultado de los cálculos se visualiza por varios métodos, incluyendo la impresión, las tarjetas perforadas, el trazado y la producción automática de los estereotipos – las bandejas de material blando en el que se produce el resultado de impresión que puede servir como una forma para la fundición de las placas para la impresión.

nuevo diseño

Los trabajos pioneros de la Máquina Analítica de Babbage había completado en gran medida en 1840 y comenzó a desarrollar un nuevo dispositivo. En el período de 1847 a 1849 completó el motor de desarrollo №2 diferencia, es una versión mejorada del original. Esta modificación fue diseñado para el funcionamiento con un número de 31 bits y podría resultar en tabular formar cualquier séptimo orden polinómico. El diseño era sencillo y elegante y requieren sólo un tercio de la cantidad de piezas del modelo original, proporcionando la misma potencia de su cómputo.

La diferencia y la máquina analítica de Charles Babbage utilizan el mismo diseño del dispositivo de salida, que no sólo hace que la copia impresa en papel, pero también crean automáticamente los estereotipos y su propio formato de voluntad de acuerdo a un diseño predeterminado del operador de la página. Al mismo tiempo que se prevé la posibilidad de ajuste de la altura de la línea, el número de columnas, la anchura del campo, proporciona filas de plegado automático o columnas y la colocación de líneas en blanco para la legibilidad.

herencia

Aparte de varias parcialmente creado por los modelos de montaje y prueba mecánicas de pequeñas secciones de trabajo, ninguna de las estructuras no se ha aplicado plenamente de la vida Babbage. La principal se reunieron en 1832 el modelo fue parte del motor 1/7 №1 Diferencia, que consistía en alrededor de dos mil. Piezas. Funciona perfectamente hasta nuestros días y es el primer dispositivo de computación automática exitosa que implementa un cálculo matemático en el mecanismo. Babbage murió cuando va a una pequeña parte experimental de la máquina analítica. Muchos detalles de la estructura se conservan, así como un archivo completo de dibujos y notas.

Proyectos grandes equipos mecánicos Babbage considerado uno de los sorprendentes logros intelectuales del siglo XIX. Sólo en las últimas décadas su obra ha sido estudiada en detalle, y el grado de importancia de lo que ha hecho, se hace más evidente.