Когда была создана аналитическая машина

Предыстория информатики

когда была создана аналитическая машина

§ 22. Предыстория информатики

История средств хранения информации

История средств передачи информации

История средств обработки информации

Вопросы и задания

Компьютерный практикум ЦОР. Предыстория информатики (Задание 1 — 4)

Компьютерный практикум ЦОР. Предыстория информатики (Задание 5 — 8)

§ 23. История ЭВМ

История ЭВМ

§ 24. История программного обеспечения и ИКТ

История программного обеспечения и ИКТ

История средств обработки информации

Теперь познакомимся со средствами обработки информации. Важнейшим видом такой обработки являются вычисления. Появление и развитие счетных инструментов стимулировали развитие земледелия, торговли, мореплавания, астрономии и многих других областей практической и научной деятельности людей.

Нетрудно догадаться, что первым счетным средством для человека были его пальцы. Этот инструмент всегда «под рукой»! Кто из вас им не пользовался?

Вот как описывает пальцевой счет туземцев Новой Гвинеи знаменитый русский путешественник Н. Н. Миклухо-Маклай: «папуас загибает один за другим пальцы руки, причем издает определенный звук, например «бе, бе, бе» Досчитав до пяти, он говорит «ибон-бе» (рука).

Затем он загибает пальцы другой руки, снова повторяет «бе, бе» пока не дойдет до «ибон али» (две руки). Затем он идет дальше, приговаривая «бе, бе» пока не дойдет до «самба-бе» и «самба-али» (одна нога, две ноги).

Если нужно считать дальше, папуас пользуется пальцами рук и ног кого-нибудь другого».

В V веке до нашей эры в Греции и Египте получил распространение абак. «Абак» — это греческое слово, которое переводится как «счетная доска». Вычисления на абаке производились перемещением камешков по желобам на мраморной доске.

Подобные счетные инструменты распространялись и развивались по всему миру. Например, китайский вариант абака назывался суан-пан. «Потомком» абака можно назвать и русские счеты. В России они появились на рубеже XVI-XVII веков. До недавнего времени они активно использовались, преимущественно в торговле.

В начале XVII века шотландский математик Джон Непер ввел понятие логарифма, опубликовал таблицы логарифмов. Затем в течение двух веков развивались вычислительные инструменты, основанные на использовании этой математической функции.

Логарифмы позволяют свести трудоемкие арифметические операции — умножение и деление — к более простым — сложению и вычитанию. В результате появилась логарифмическая линейка. Этот инструмент до недавнего времени был вычислительным средством инженеров.

И лишь ближе к концу XX столетия его вытеснили электронные калькуляторы.

В 1645 году французский математик Влез Паскаль создал первую счетную машину. Машина Паскаля позволяла быстро выполнять сложение многозначных чисел.

Немецкий ученый Лейбниц, развив идею Паскаля, создал механический арифмометр, на котором можно было выполнять все четыре арифметические операции с многозначными числами. Позднее арифмометр многократно совершенствовался, в том числе и русскими изобретателями П. Л. Чебышевым и В. Т. Однером.

Арифмометр был предшественником современного калькулятора — маленького электронно-вычислительного устройства. Сейчас практически у каждого школьника есть калькулятор, который помещается в кармане. Любому академику начала XX века такое устройство показалось бы фантастическим. 

Аналитическая машина Бэббиджа — предшественница ЭВМ

Арифмометр, как и простой калькулятор, — это средство механизации вычислений. Человек, производя вычисления на таком устройстве, сам управляет его работой, определяет последовательность выполняемых операций. Мечтой изобретателей вычислительной техники было создание считающего автомата, который бы без вмешательства человека производил расчеты по заранее составленной программе.

Автором первого проекта вычислительного автомата был профессор Кембриджского университета Чарльз Бэббидж.

В период между 1820 и 1856 годами Бэббидж работал над созданием программно управляемой Аналитической машины. Это было настолько сложное механическое устройство, что проект так и не был реализован.

Можно сказать, что Бэббидж опередил свое время. Для осуществления его проекта в ту пору еще не существовало подходящей технической базы. Некоторым ученым современникам Бэббиджа его труд казался бесплодным. Однако пророчески звучат сейчас слова самого Чарльза Бэббиджа: «Природа научных знаний такова, что малопонятные и совершенно бесполезные приобретения сегодняшнего дня становятся популярной пищей для будущих поколений».

Основные идеи, заложенные в проекте Аналитической машины, в нашем веке были использованы конструкторами ЭВМ.

Все главные компоненты современного компьютера присутствовали в конструкции Аналитической машины: это склад (в современной терминологии — память), где хранятся исходные числа и промежуточные результаты; мельница (арифметическое устройство), в которой осуществляются операции над числами, взятыми из склада; контора (устройство управления), производящая управление последовательностью операций над числами соответственно заданной программе; блоки ввода исходных данных и печати результатов.

Для программного управления Аналитической машиной использовались перфокарты — картонные карточки с пробитыми в них отверстиями (перфорацией). Перфокарты были изобретены в начале XIX века во Франции Жозефом М. Жаккардом для управления работой автоматического ткацкого станка.

Интересным историческим фактом является то, что первую программу для машины Бэббиджа в 1846 году написала Ада Лавлейс — дочь великого английского поэта Джорджа Байрона. 

Аналитическая машина Бэббиджа — это уже универсальное средство, объединяющее обработку информации, хранение информации и обмен исходными данными и результатами с человеком.

Источник: https://xn----7sbbfb7a7aej.xn--p1ai/informatika_09_34_sim/informatika_materialy_zanytii_09_34_28_30_03.html

Чарльз Бэббидж

когда была создана аналитическая машина

Чарльз Бэббидж – британский математик, философ, изобретатель и инженер, создатель концепции цифрового программируемого компьютера. Благодаря разносторонним знаниям и работе в различных научных сферах Бэббидж входит в число наиболее выдающихся полиматов XIX столетия.

Чарльз Бэббидж

Чарльз Бэббидж родился 26 декабря 1791 года в Лондоне, в семье Бенджамина Бэббиджа и Элизабет (Бетси) Пламли Тип. В семье, помимо мальчика, было еще трое детей. В 1808 году Бэббиджи переехали в Восточный Тинмут.

Отец будущего ученого был достаточно обеспечен, чтобы, когда сыну исполнилось 8 лет, отправить его в частную школу в Альфингтоне. Священнику, занимавшемуся образованием мальчика, рекомендовали не слишком загружать ребенка: в детстве Чарльз часто болел, и родители выбрали сельскую местность, чтобы помочь сыну справиться с последствиями тяжелой лихорадки.

Чарльз Бэббидж в молодости

Позже Чарльз некоторое время посещал гимназию в городе Тотнес в Южном Девоне, но слабое здоровье вскоре вынудило его вновь вернуться к учебе у частных преподавателей. Получив школьное образование, Бэббидж поступил в академию в Энфилде. В этом учебном заведении была обширная библиотека, благодаря которой юноша увлекся математикой. Позже Чарльз вновь учился у частных педагогов, чтобы достичь уровня знаний, достаточного для поступления в Кембридж.

В 1810 году Бэббидж стал студентом Тринити-колледжа, но учебная программа вскоре разочаровала юношу – он обладал большими знаниями, чем учителя. Вместе с друзьями в 1812 году Чарльз образовал Аналитическое общество, а затем перевелся в другой кембриджский колледж, Питерхаус, учебу в котором завершил в 1814 году, без экзаменов получив степень бакалавра.

Математика и изобретения

Благодаря репутации одного из лучших выпускников Чарльз быстро добился успеха в научной области. Уже в 1815 году он читал лекции в Королевском институте, а в 1816 году стал членом Королевского общества. С карьерой, однако, не ладилось, и, претендуя на преподавательские должности, он неоднократно получал отказы. Поэтому до 1827 года мужчина финансово зависел от отца и получил деньги в собственное распоряжение только после его смерти.

Ученый Чарльз Бэббидж

Чарльз Бэббидж был ученым, внесшим вклад во многие точные науки, от астрономии до экономики. Но наиболее известным его наследием стали труды в области разработки вычислительных аппаратов, предвосхитивших ЭВМ и современные компьютеры.

Первым таким проектом в биографии мужчины стала большая разностная машина. Идея о ее создании появилась у Чарльза в 1822 году. Аппарат по задумке должен был помочь людям в вычислениях, нужных для астрономии и навигации, которые в то время занимали много времени и были сопряжены с риском ошибок, допущенных человеком.

Часть разностной машины Чарльза Бэббиджа

В 1823 году молодому ученому выделили средства на создание аппарата, поскольку и Королевское, и Астрономическое общества с энтузиазмом восприняли идею Бэббиджа. Однако Чарльзу не удалось верно рассчитать ни время, ни средства. Запланированных 3-х лет и полученных £1500 категорически не хватило.

К 1827 году траты выросли более чем в 2 раза, причем немалые средства Бэббиджу пришлось выложить из собственного кармана. Работу временно пришлось оставить, после личной трагедии Чарльз не мог продолжать научные изыскания, и вернуться к разностной машине ученый сумел только в 1828 году. Деньги к тому времени закончились, а получить дополнительное финансирование от государства Бэббидж смог только в 1830 году.

Портрет Чарльза Бэббиджа

Спустя 4 года работа вновь встала, несмотря на огромные суммы, уже затраченные на конструирование изделия. £17 тыс. выделило на создание разностной машины государство, еще £6-7 тыс. вложил сам ученый.

До 1842 года власти решали, продолжить ли вкладывать деньги в проект, и в итоге отказали. При жизни Чарльза аппарат так и не был доделан.

В конце 1840-х мужчина вернулся к идее разностной машины и задумал создать улучшенную версию, но и эта попытка не увенчалась успехом.

Трудная и нерезультативная работа с разностной машиной не остановила полет мысли Чарльза, и в 1833 году ему в голову пришла новая идея — создать аналитическую машину, аппарат, который можно было бы программировать. В отличие от разностной машины, она смогла бы решать более сложные задачи.

Копия разностной машины в лондонском Музее науки

В 1834 году Бэббидж приступил к созданию аналитической машины, предшественницы цифровых компьютеров, принесшей ему славу, пусть и после смерти. Конструкция аппарата подразумевала наличие памяти (склада), мельницы (аналога процессора), управления и устройства для ввода и вывода данных. Также в конструкции был еще один элемент, который регулировал последовательность операций, взаимодействовал со «складом» и считывал данные с перфокарт.

Над проектом Чарльз работал самостоятельно, и единственным человеком, увидевшим полный потенциал идеи, стала Ада Лавлейс, женщина, которую сегодня считают первым программистом. Ее труды, основанные на проекте аналитической машины, считаются первой работой в области информатики.

Портрет Ады Лавлейс

Несмотря на то, что научные круги проявили интерес к аналитической вычислительной машине, она, так же, как и разностная машина, не была доделана. В 1851 году ученый писал, что его возможностей, в первую очередь финансовых, уже недостаточно для окончания работы.

Работу Чарльза после смерти ученого продолжил его сын Генри. К 1888 году ему удалось создать центральный узел аналитической машины, а в 1906 году при содействии фирмы «Монро» Бэббиджем-младшим была сделана полноценная и работоспособная модель.

Труды Чарльза в области разностной машины также имели продолжение: по его чертежам несколько аппаратов в 1854 году было выпущено в Швеции. Затем Мартин Виберг внес в модель улучшения, после чего использовал машину для расчетов в области логарифмических таблиц.

Чарльз Бэббидж

Частично причиной неудач стала чрезмерная разносторонняя увлеченность Бэббиджа. Он много времени уделял другим научным областям, причем с успехом. Интерес к железнодорожному сообщению привел к тому, что Чарльз изобрел спидометр и стал одним из создателей тахометра. Есть за что благодарить ученого и металлообработке: Бэббиджем сконструированы инновационные станки, а также разработан метод изготовления зубчатых колес.

Важной прижизненной работой ученого стал труд «Экономика технологий и производств». Тема, поднятая в книге, сегодня носит название «исследование операций». После публикации работа отлично продавалась и в 1836 году вышло уже 4 ее переиздание. Впоследствии трудами Чарльза по экономике вдохновлялся Джон Милль, а верность подхода Бэббиджа к разделению труда подмечал Карл Маркс.

Личная жизнь

25 июля 1814 года в тинмутской церкви Святого Михаила Чарльз Бэббидж сочетался браком с Джорджианой Уитмор. Вначале пара жила в Шропшире, затем в 1815 году переехала на Девоншир-стрит в Лондон.

Джорджиана Уитмор, жена Чарльза Бэббиджа

В браке у Чарльза и Джорджианы родились 8 детей, однако младенчество пережили только четверо — Бенджамин, Джорджиана, Дугалд и Генри. Самым трудным периодом в личной жизни Чарльза стал 1827 год, тогда умерли отец, жена и двое сыновей ученого.

Интересный факт: за заслуги Бэббиджу предлагали как баронский, так и рыцарский титулы, однако из-за своих политических воззрений он отказался и от того, и от другого.

Смерть

Чарльз Бэббидж скончался 18 октября 1871 года в 79 лет. Причиной смерти стала почечная недостаточность, вызванная инфекцией мочевыводящей системы. Ученый похоронен на лондонском кладбище Кенсал-Грин (оно же – Кладбище Всех Душ).

Могила Чарльза Бэббиджа

Научные достижения и изобретения Бэббиджа в области вычислительной техники признали только после смерти Чарльза. В 2011 году британские исследователи начали многомиллионный проект «План 28», призванный создать аналитическую машину Бэббиджа. Аппарат должен иметь 675 байт памяти и работать на частоте 7 Гц. Завершить работу энтузиасты планируют к 2021 году, приурочив постройку машины к 150-летию со дня смерти Чарльза Бэббиджа.

Из-за связи ученого с Тотнесом в 2007 году его портрет появился на банкноте номиналом 5 тотнисских фунтов, региональной местной валюты.

Источник: https://24smi.org/celebrity/26360-charlz-bebbidzh.html

Ткацкий станок: прадедушка компьютеров

когда была создана аналитическая машина

12 апреля 1805 года император Наполеон Бонапарт с супругой посетили Лион. Крупнейший в стране центр ткачества в XVI—XVIII веках изрядно пострадал от Революции и пребывал в плачевном состоянии. Большинство мануфактур разорились, производство стояло, а международный рынок все больше заполнял английский текстиль. Желая поддержать лионских мастеров, в 1804 году Наполеон разместил здесь крупный заказ на сукно, а годом позже прибыл в город лично.

В ходе визита император посетил мастерскую некоего Жозефа Жаккара, изобретателя, где императору продемонстрировали удивительную машину. Установленная поверх обыкновенного ткацкого станка громада позвякивала длинной лентой из дырчатых жестяных пластин, а из станка тянулось, накручиваясь на вал, шелковое полотно с изысканнейшим узором.

При этом никакого мастера не требовалось: машина работала сама по себе, а обслуживать ее, как объяснили императору, вполне мог даже подмастерье.

1728. Станок Фалькона. Жан-Батист Фалькон создал свою машину на основе первого подобного станка конструкции Базиля Бушона. Он первым придумал систему картонных перфокарт, связанных в цепь.

Наполеону машина понравилась. Несколькими днями позже он распорядился передать патент Жаккара на ткацкую машину в общественное пользование, самому же изобретателю положить ежегодную пенсию в 3000 франков и право получать небольшое, в 50 франков, отчисление с каждого станка во Франции, на котором стояла его машина. Впрочем, в итоге это отчисление сложилось в весомую сумму — к 1812 году новым приспособлением было оборудовано 18000 ткацких станков, а в 1825-го — уже 30000.

Изобретатель прожил остаток дней в достатке, умер он в 1834 году, а шесть лет спустя благодарные горожане Лиона поставили Жаккару памятник на том самом месте, где когда-то была его мастерская.

Жаккарова (или, в старой транскрипции, «жаккардова») машина была важным кирпичиком в фундаменте промышленной революции, не менее важным, чем железная дорога или паровой котел. Но не все в этой истории просто и безоблачно.

Например, «благодарные» лионцы, впоследствии почтившие Жаккара памятником, сломали его первый незаконченный станок и несколько раз покушались на его жизнь. Да и машину, если говорить по правде, изобрел вовсе не он.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Как снять полуось на ниве

1900. Ткацкий цех. Этот снимок сделан более века назад в заводском цеху ткацкой фабрики города Дарвела (Восточный Эйршир, Шотландия). Многие ткацкие цеха выглядят так и по сей день — не потому что хозяева фабрик жалеют средства на модернизацию, а потому что жаккардовы станки тех лет по‑прежнему остаются наиболее универсальными и удобными.

Как работала машина

Для понимания революционной новизны изобретения необходимо в общих чертах представлять принцип работы ткацкого станка. Если рассмотреть ткань, можно увидеть, что она состоит из плотно переплетенных продольных и поперечных нитей. В процессе изготовления продольные нити (основа) протягиваются вдоль станка; половина из них через одну крепятся к рамке-«ремизке», другая половина — к другой такой же рамке.

Эти две рамки перемещаются вверх-вниз друг относительно друг друга, разводя нити основы, и в образовавшийся зев туда-сюда снует челнок, тянущий поперечную нить (уток). В результате получается простейшее полотно с нитями, переплетенными через одну. Рамок-ремизок может быть больше двух, и двигаться они могут в сложной последовательности, поднимая или опуская нити группами, отчего на поверхности ткани образуется узор.

Но количество рамок все равно невелико, редко когда бывает больше 32, поэтому узор получается простым, регулярно повторяющимся.

На жаккардовом станке рамок нет вообще. Каждая нить может перемещаться отдельно от других с помощью цепляющего ее стержня с кольцом. Поэтому на полотне можно выткать узор любой степени сложности, даже картину.

Последовательность движения нитей задается с помощью длинной зацикленной ленты перфокарт, каждая карта соответствует одному проходу челнока.

Карта прижимается к»считывающим» проволочным щупам, часть из них уходит в отверстия и остается неподвижной, остальные утапливаются картой вниз. Щупы связаны со стержнями, управляющими движением нитей.

Сложноузорчатые холсты умели ткать и до Жаккара, но это было по силам только лучшим мастерам, и работа была адская. Внутрь станка забирался работник-дергальщик и по команде мастера вручную поднимал или опускал отдельные нити основы, количество которых иногда исчислялось сотнями.

Процесс был очень медленным, требовал постоянно сосредоточенного внимания, и неизбежно случались ошибки. Кроме того, переоснащение станка с одного сложноузорчатого холста на другую работу растягивалось иногда на многие дни. Станок Жаккара делал работу быстро, без ошибок — и сам. Единственным трудным делом теперь было набивать перфокарты.

На производство одного комплекта уходили недели, зато однажды изготовленные карты могли использоваться снова и снова.

Предшественники

Как уже говорилось, «умный станок» придумал не Жаккар — он лишь доработал изобретения своих предшественников. В 1725 году, за четверть века до рождения Жозефа Жаккара, первое подобное устройство создал лионский ткач Базиль Бушон. Станок Бушона управлялся перфорированной бумажной лентой, где каждому проходу челнока соответствовал один ряд отверстий. Однако отверстий было мало, поэтому устройство меняло положение лишь небольшого числа отдельных нитей.

Следующего изобретателя, пытавшегося усовершенствовать ткацкий станок, звали Жан-Батист Фалькон. Он заменил ленту небольшими листами картона, связанными за углы в цепь; на каждом листе отверстия располагались уже в несколько рядов и могли управлять большим числом нитей. Станок Фалькона оказался успешнее предыдущего, и хотя он не получил широкого распространения, в течение жизни мастер успел продать около 40 экземпляров.

Третьим, кто взялся доводить ткацкий станок до ума, был изобретатель Жак де Вокансон, который в 1741 году был назначен инспектором шелкоткацких мануфактур. Вокансон работал над своей машиной много лет, однако его изобретение не имело успеха: слишком сложное и дорогое в изготовлении устройство по‑прежнему могло управлять относительно небольшим числом нитей, и ткань с незамысловатым узором не окупала стоимости оборудования.

1841. Ткацкая мастерская Каркилля. Тканый рисунок (сделан в 1844 году) изображает сцену, произошедшую 24 августа 1841 года. Месье Каркилля, владелец мастерской, дарит герцогу д’Омалю полотно с портретом Жозефа Мари Жаккара, вытканное таким же образом в 1839 году. Тонкость работы невероятна: детали мельче, чем на гравюрах.

Удачи и неудачи Жозефа Жаккара

Жозеф Мари Жаккар родился в 1752 году в предместье Лиона в семье потомственных канутов — ткачей, работавших с шелком.

Он был обучен всем премудростям ремесла, помогал отцу в мастерской и после смерти родителя унаследовал дело, однако ткачеством занялся далеко не сразу.

Жозеф успел сменить множество профессий, был судим за долги, женился, а после осады Лиона ушел солдатом с революционной армией, взяв с собой шестнадцатилетнего сына. И лишь после того как сын погиб в одном из сражений, Жаккар решил вернуться к фамильному делу.

Он возвратился в Лион и открыл ткацкую мастерскую. Однако бизнес был не слишком успешен, и Жаккар увлекся изобретательством. Он решил сделать машину, которая превзошла бы творения Бушона и Фалькона, была бы достаточно простой и дешевой и при этом могла делать шелковое полотно, не уступающее по качеству сотканному вручную.

Поначалу конструкции, выходившие из-под его рук, были не слишком удачными. Первая машина Жаккара, которая заработала как надо, делала не шелк, а рыбацкие сети. В газете он прочел, что английское Королевское общество поддержки искусств объявило конкурс на изготовление такого приспособления.

Награду от британцев он так и не получил, однако его детищем заинтересовались во Франции и даже пригласили на промышленную выставку в Париж. Это была знаковая поездка.

Во‑первых, на Жаккара обратили внимание, он обзавелся нужными связями и даже раздобыл денег на дальнейшие изыскания, а во-вторых, он посетил Музей искусств и ремесел, где стоял ткацкий станок Жака де Вокансона. Жаккар увидел его, и недостающие детали встали на свои места в его воображении: он понял, как должна работать его машина.

Своими разработками Жаккар привлек к себе внимание не только парижских академиков. Лионские ткачи быстро смекнули, какую угрозу таит в себе новое изобретение. В Лионе, население которого к началу XIX века едва ли насчитывало 100000, в ткацкой промышленности работало более 30000 человек — то есть каждый третий житель города был если не мастером, то работником или подмастерьем при ткацкой мастерской. Попытка упростить процесс изготовления тканей лишила бы многих работы.

Известная картина «Визит герцога д’Омаля в ткацкую мастерскую господина Каркилля» — вовсе не гравюра, как может показаться, — рисунок полностью выткан на станке, оборудованном жаккардовой машиной. Размер холста — 109 х 87 см, работу выполнил, собственно, мастер Мишель-Мари Каркилля для фирмы «Дидье, Пти и Си».

Процесс mis en carte — или программирования изображения на перфокартах — длился много месяцев, причем занимались этим несколько человек, а само изготовление полотна заняло 8 часов. Лента из 24.000 (более 1000 двоичных ячеек на каждой) перфокарт была длиной в милю. Картину воспроизводили только по специальным заказам, известно о нескольких полотнах подобного типа, хранящихся в разных музеях мира.

А один вытканный таким образом портрет Жаккара заказал себе декан кафедры математики Кембриджского университета Чарльз Бэббидж. К слову, герцог д’Омаль, изображённый на полотне — не кто иной как младший сын последнего короля Франции Луи-Филиппа I.

В итоге одним прекрасным утром в мастерскую Жаккара пришла толпа и сломала все то, что он строил. Самому изобретателю строго наказали оставить недоброе и заняться ремеслом, по примеру покойного отца.

Вопреки увещеваниям братьев по цеху Жаккар не бросил своих изысканий, однако теперь ему приходилось работать скрытно, и следующую машину он закончил только к 1804 году.

Жаккар получил патент и даже медаль, однако самостоятельно торговать «умными» станками остерегся и по совету негоцианта Габриэля Детилле нижайше просил императора передать изобретение в общественную собственность города Лиона. Император удовлетворил просьбу, а изобретателя наградил. Окончание истории вам известно.

Сам принцип жаккардовой машины — возможность менять последовательность работы станка, загружая в него новые карты — был революционным. Сейчас мы называем это словом «программирование». Очередность действий для жаккардовой машины задавалась двоичной последовательностью: есть отверстие — нет отверстия.

1824. Разностная машина. Бэббиджа Первый опыт постройки Чарльзом Бэббиджем аналитической машины был неудачным. Громоздкое механическое устройство, представляющее собой совокупность валов и шестерней, вычисляло довольно точно, но требовало слишком сложного обслуживания и высокой квалификации оператора.

Вскоре после того как жаккардова машина получила широкое распространение, перфорированные карты (а также перфорированные ленты и диски) стали применять в разнообразных устройствах.

На начало XIX века основным видом автоматического ткацкого устройства был челночный станок. Устроен он был довольно просто: вертикально натягивались нити основы, а пулеобразный челнок летал между ними туда и обратно, протаскивая через основу поперечную (уточную) нить.

Испокон веков челнок протаскивался руками, в XVIII веке этот процесс был автоматизирован; челнок «выстреливался» с одной стороны, принимался другой, разворачивался — и процесс повторялся.

Зев (расстояние между нитями основы) для пролета челнока обеспечивался с помощью бердо — ткацкого гребня, который отделял одну часть нитей основы от другой и приподнимал ее.

Источник: https://www.PopMech.ru/technologies/12195-tkatskiy-stanok-pradedushka-kompyuterov-programma/

Аналитическая машина • ru.knowledgr.com

Аналитическая машина была предложенным механическим компьютером общего назначения, разработанным английским математиком Чарльзом Беббиджем.

Это было сначала описано в 1837 как преемник двигателя Различия Беббиджа, дизайна для механического компьютера. Аналитическая машина включила арифметическую логическую единицу, поток контроля в форме условного перехода и петель, и объединила память, делая его первым дизайном для компьютера общего назначения, который мог быть описан в современных терминах с должности Turing-полного.

Беббидж так и не смог закончить строительство любой из его машин из-за конфликтов с его главным инженером и несоответствующего финансирования. Только в 1940-х, первые компьютеры общего назначения были фактически построены.

Дизайн

Во время проекта двигателя различия Беббиджа он понял, что намного более общий дизайн, Аналитическая машина, был возможен.

Вход (программы и данные) должен был быть обеспечен машине через избитые карты, метод, используемый в это время, чтобы направить механические ткацкие станки, такие как Жаккардовый ткацкий станок. Для продукции у машины были бы принтер, заговорщик кривой и звонок.

Машина также была бы в состоянии ударить кулаком числа на карты, которые будут прочитаны в позже. Это использовало обычную основу 10 вычислений с фиксированной точкой.

Должен был быть магазин (то есть, память) способен к удерживанию 1 000 чисел 40 десятичных цифр каждый (приблизительно 16,7 КБ). Арифметическая единица («завод») была бы в состоянии выполнить все четыре арифметических операции плюс сравнения и произвольно квадратные корни.

Первоначально это было задумано как двигатель различия, изогнутый назад на себя, в вообще круглом расположении, с длинным магазином, выходящим прочь одной стороне. (Позже рисунки изображают упорядоченное расположение сетки.

) Как центральный процессор (CPU) в современном компьютере, завод положился бы на свои собственные внутренние процедуры, чтобы быть сохраненным в форме ориентиров, вставленных во вращающиеся барабаны, названные «баррелями», выполнить некоторые более сложные инструкции, которые могла бы определить программа пользователя.

Язык программирования, который будет использоваться пользователями, был сродни современным дневным ассемблерам. Петли и условный переход были возможны, и таким образом, язык, столь же задуманный, будет Turing-полон, как позже определено Аланом Тьюрингом.

Использовались три различных типов перфокарт: один для арифметических операций, один для числовых констант, и один для груза и операций магазина, передавая числа от магазина до арифметической единицы или назад. Было три отдельных читателя для трех типов карт.

В 1842 итальянский математик Луиджи Менабрея, которого Беббидж встретил, путешествуя в Италии, написал описание двигателя на французском языке.

В 1843 описание было переведено на английский язык и экстенсивно аннотировано Адой Кинг (урожденный Байрон), Графиня Лавлейса, который заинтересовался двигателем восемью годами ранее.

В знак признания ее дополнений к статье Менэбреи, которая включала способ вычислить числа Бернулли, используя машину, она была описана как первый программист. Современный язык программирования Ада называют в ее честь.

Строительство

Поздно в его жизни, Беббидж искал способы построить упрощенную версию машины и собрал небольшую часть его перед его смертью в 1871.

В 1878, комитет британской Ассоциации для Продвижения Науки, рекомендуемой против строительства Аналитической машины.

В 1910 сын Беббиджа Генри Превост Беббидж сообщил, что часть завода и аппарата печати была построена и использовалась, чтобы вычислить (дефектный) список сети магазинов пи. Это составило только небольшую часть целого двигателя; это не было программируемо и не имело никакого хранения.

(Популярные изображения этой секции иногда были mislabelled, подразумевая, что это был весь завод или даже весь двигатель.) «Завод Аналитической машины Генри Беббиджа» демонстрируется в Музее наук в Лондоне.

Генри также предложил строить демонстрационную версию полного двигателя с меньшей вместимостью: «возможно, для первой машины десять (колонки) сделал бы, с пятнадцатью колесами в каждом». Такая версия могла управлять 20 числами 25 цифр каждый, и что ей можно было сказать сделать с теми числами, могло все еще быть впечатляющим.

» Это — только вопрос карт и время», написал Генри Беббидж в 1888, « и нет никакой причины, почему (двадцать тысяч) карты не должны использоваться при необходимости в Аналитической машине в целях математика».

В 1991 лондонский Музей наук построил полный и рабочий экземпляр Двигателя Различия Беббиджа № 2, дизайн, который включил обработки Беббидж, обнаруженный во время разработки Аналитической машины. Эта машина была построена, используя материалы и техническую терпимость, которая будет доступна Беббиджу, подавляя предположение, что проекты Беббиджа, возможно, не были произведены, используя производственную технологию его времени.

В октябре 2010 Джон Грэм-Камминг начал кампанию, чтобы поднять фонды «общественной подпиской», чтобы позволить серьезное историческое и научное исследование планов Беббиджа, в целях тогда строят и проверяют полностью рабочий виртуальный дизайн, который тогда в свою очередь позволит строительство физической Аналитической машины. С октября 2013 не сообщили ни о каком фактическом строительстве.

Набор команд

Беббидж, как известно, не записал явный набор инструкций для двигателя манерой современного руководства процессора.

Вместо этого он показал свои программы как списки государств во время их выполнения, показав, каким оператором управляли в каждом шаге с небольшим признаком того, как поток контроля будет управляться. Бромли (см.

ниже) предположил, что палуба карты могла быть прочитана в форвардах и назад направлениях как функция условного перехода после тестирования на условия, которые сделают двигатель Turing-полным:

Нет никакого признака, как направление превращения операции и переменных карт определено. В отсутствие других доказательств я должен был принять минимальное предположение по умолчанию, что и операция и переменные карты могут только быть превращены обратными, как необходимо, чтобы осуществить петли, используемые в типовых программах Беббиджа. Не было бы никакой механической трудности или трудности с микропрограммированием в размещении направления движения под контролем пользователя.

В их эмуляторе двигателя заявляют Fourmilab:

Этот эмулятор действительно обеспечивает письменный символический набор команд, хотя это было построено его авторами, а не основанное на оригинальных работах Беббиджа. Например, программа факториала была бы написана как:

N0 6 N1 1 N2 1

×\

L1 L0 S1

L0 L2 S0 L2 L0

CB? 11

Источник: http://ru.knowledgr.com/00000451/%D0%90%D0%BD%D0%B0%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F%D0%9C%D0%B0%D1%88%D0%B8%D0%BD%D0%B0

Машина Чарльза Бэббиджа — первая в мире программируемая вычислительная машина. 1822 год

Модель аналитической машины фактически можно считать прообразом современного компьютера. Первая в мире программируемая вычислительная машина Чарльза Бэббиджа — 1822.

Чарльз Беббидж считается основателем современной вычислительной техники. В работе Чарльза Бэббиджа прослеживается два направления: разностная и аналитическая вычислительная машины. Аналитическая машина Чарльза Бэббиджа использует принцип программного управления и является предшественницей современных ЭВМ.

Первая небольшая модель аппарата Чарльза Бэббиджа

В 1822 году Чарльз Бэббидж создал первую небольшую модель своего аппарата, получившего название «разностная машина». Механизм разностной машины состоял из валиков и шестерней, вращаемых вручную при помощи специального рычага. Разностная машина могла управлять шестизначными числами и выражать в числах любую функцию, которая имела постоянную вторую разность.

Ценность разностной машины Чарльза Бэббиджа в том, что она могла не только производить один раз заданное действие, но и осуществлять целую программу вычислений. Сам Бэббидж достаточно ясно представлял назначение своей машины.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Как померить давление в рампе

Он пропагандировал использование математических методов в различных областях науки и предсказывал при этом широкое применение вычислительных машин.

Первая в мире разностная аналитическая вычислительная машина Чарльза Бэббиджа

Бэббидж обратился к правительству Великобритании с просьбой о финансировании полномасштабной разработки. Правительство Великобритании, заинтересовавшись идеей, выделило деньги на дальнейшее развитие проекта.

В 1834 году Бэббидж занялся разработкой еще более сложного агрегата — аналитической машины, способной выполнять определенные действия в соответствии с инструкциями, задаваемыми оператором. Модель аналитической машины фактически можно считать прообразом современного компьютера.

Главное отличие аналитической машины от разностной заключается в том, что она программируемая и может выполнять любые заданные ей вычисления.

Первая в мире разностная аналитическая вычислительная машина Чарльза Бэббиджа

Принцип аналитической машины Чарльза Бэббиджа

Аналитическая машина Чарльза Бэббиджа использует принцип программного управления и является предшественницей современных ЭВМ.

Основные части аналитической машины

Аналитическая машина состояла из следующих четырех основных частей:

  • блок хранения исходных, промежуточных данных и результатов вычислений. (состоял из набора зубчатых колес, идентифицирующих цифры подобно арифмометру);
  • блок обработки чисел из склада, названный мельницей (в современной терминологии — это арифметическое устройство);
  • блок управления последовательностью вычислений (в современной терминологии — это устройство управления УУ);
  • блок ввода исходных данных и печати результатов (в современной терминологии — это устройство ввода/вывода ).

Аналитическая машина так и не была изготовлена Чарльзом Бэббджем. Кроме хронической нехватки финансовых средств, важнейшая из причин — технологическая. Тогда не умели обрабатывать металл с высокой степенью точности и с высокой производительностью — а для реализации проекта требовались тысячи одних только зубчатых колес.

Большое влияние на посмертную судьбу машины оказал генерал Бэббидж, сын изобретателя. Выйдя в отставку в 1874 году, он несколько лет посвятил изучению отцовского наследия, а в 1880 году начал работу по восстановлению Difference Engine в «железе».

Работа продолжалась с переменным успехом до 1896 г. В конце концов к 1904 году был создан небольшой фрагмент машины, который печатал результаты вычислений.

Кроме того, Бэббидж-младший сделал несколько мини-копий Difference Engine и разослал их по всему миру.

В 1991 году, к двухсотлетию со дня рождения ученого, сотрудники лондонского Музея науки воссоздали по его чертежам 2,6-тонную «разностную машину № 2», а в 2000 году — еще и 3,5-тонный принтер Бэббиджа. Оба устройства, изготовленные по технологиям середины XIX века, превосходно работают — в расчётах Бэббиджа было найдено всего две ошибки.

01.10.2009

Источник: https://itcon-s.com/pervaya-v-mire-vychislitelnaya-mashina-charlza-bebbidzha-1822.html

Чарльз Бэббидж — изобретатель первого компьютера

В конце 1791 года в семье Бенджамина и Элизабет Бэббидж родился мальчик. При рождении его назвали Чарльз. По достижению восьмилетия, Бэнджамин Бэббидж определил своего отпрыска в частную школу в Альфингтоне.

Слабое здоровье Чарльза не позволило ему посещать обычное, для детей его возраста, учебное заведение. В качестве учителя, будущий знаменитый изобретатель получил священника, который не мог дать полное образование.

Поэтому когда в 1810 году Чарльз Бэббидж поступил в колледж, он заметно отставал от своих сверстников.

В детстве, Чарльз коротал время, разбирая механические игрушки. Конечно, многие из нас любят узнать, из чего же состоит та или иная игрушка, но не многие впоследствии связывают свою жизнь с механикой. Уже в детстве Бэббидж, разбирая игрушки, пытался понять, что заставляет их двигаться. И почти всегда это ему удавалось сделать.

До поступления в колледж, Чарльз отучился в Академии в Энфилде. Благодаря обширной математической библиотеке в этом учебном заведении, Бэббидж влюбился в эту науку и впоследствии стал на практике доказывать ее важность.

Благодаря надомному обучению, а именно так учился будущий изобретатель “Аналитической машины” в школе Альфингтона и академии в Энфильде, знаний Бэббиджу явно недоставало. Его отец после академии нанял репетиторов. Один из них смог дать Чарльзу необходимые для поступления в колледж знания.

В 1810 году Бэббидж поступил в Тринити-колледж в Кембридже. Все свободное время Чарльз посвятил самостоятельному изучению математики. Он изучал труды Лагранжа, Лейбница, Эйлера, Ньютона и других “великих математических умов”. Кроме того, молодой человек имел доступ к работам математиков Парижской, Берлинской и Санкт-Петербургской академий.

Быстро обогнав своих сверстников, Бэббидж разочаровался в системе образования Кембриджа. Он, совместно со своими друзьями по колледжу Гершелем и Пикоком в 1812 основали “Аналитическое общество”. С его помощью молодые британцы смогли получить труды известных математиков того времени на английском языке. Кроме того, на собраниях общества можно было обсудить некоторые вопросы, поспорить и узнать много того, что не рассказывали преподаватели в колледже.

Неожиданно, в 1812 году Бэббидж покидает Тринити-колледж, сославшись на низкий уровень получаемых студентами знаний. Злые языки, знавшие Чарльза, говорили, что он ушел из-за того, что большинство учителей и учеников считали Бэббиджа третьим человеком в колледже после Гершеля и Пикока. Не смерившись с этим, Бэббидж отправился в колледж св. Петра, где через два года получил степень бакалавра.

В 1815 году Чарльз с молодой супругой (в год окончания колледжа св. Петра он женился на Джорджиане Витмур) перебрались в столицу Англии, где через год Бэббидж стал Членом Королевского общества Лондона.

1827 год для молодого ученого стал черным. Сначала он похоронил отца, затем жену и двоих детей. Для того, чтоб не погрязнуть в бесконечной депрессии, Бэббидж отправился в путешествие по Британским островам, после которого он занял пост профессора математических наук в Кембридже.

Малая разностная машина

Первым изобретением, которое сделало Бэббиджа знаменитым, стала вычислительная машина, которую Чарльз назвал “разностная машина”. В 1812 году Бэббидж был занят за изучением логарифмических таблиц. Занятия его так утомили, что молодой математик заснул прямо за письменным столом. Когда его разбудил друг с вопросом: “Чем занят?”, Чарльз ответил, что хочет создать машину, которая сможет проводить сложные математические расчеты.

Бил Гейтс позирует на фоне машины Бэббиджа
Семь лет ушло у математика для того, чтоб он смог сформировать идеи и принципы вычисления при помощи машины. Еще через три года в 1822 Бэббидж начал создавать свою “разностную машину”. Она состояла из множества шестеренок и рычагов. Разностная машина оперировала 18-ти разрядными числами, с точностью до восьмого знака после запятой. Она могла сосчитать значение многочленов 7-й степени.

За свое изобретение Чарльз Бэббидж получил медаль Астрономического общества.

Большая разностная машина

В 1822 году для уменьшения количества людей занятых в астрономических, навигационных и математических расчетах Бэббидж задумал создание большой разностной машины. Королевское и Астрономическое общество, после запроса изобретателя, согласилось выделить средства.

С 1822 по 1834 на изготовление большой разностной машины было выделены 17000 фунтов от государства, и еще 6000 Чарльз потратил из своего кармана. Но низкая технологическая база того времени не позволила создать машину при жизни изобретателя.

После себя Чарльз Бэббидж оставил чертежи большой разностной машины, которая должна была состоять из 25 тысяч деталей и весить 14 тонн. Швейцарский изобретатель Шойц в 1854 году создал по чертежам Бэббиджа несколько разностных машин.
Разностная машина Бэббиджа

Аналитическая машина — прототип первого компьютера

Бэббидж не очень расстроился неудаче с большой разностной машиной. Уже тогда он понимал, что дело будет за программируемыми машинами. В 1834 году Чарльз начал разрабатывать программируемую аналитическую машину, прообраз современной ЭВМ.

Аналитическая машина Бэббиджа должна была состоять из нескольких частей:• Склада – хранение результатов операций и значения переменных. Современная память.• Мельницы – отвечала за операции с переменными, хранения значения переменных участвующих в вычислении в данный момент. Современный процессор.

• Третьего устройства (в чертежах Бэббиджа его названия не называлось) – управление последовательностью операций, перемещение и извлечение переменных в склад, вывод результатов.

Источник: https://pop-hi-tech.ru/lica-hi-tech/charlz-bebbidzh-izobretatel-pervogo-kompyutera.html

Разностная машина Чарльза Бэббиджа

Часть разностной машины Чарльза Бэббиджа, собранная после смерти учёного его сыном из деталей, найденных в лаборатории отца.

Аналитическая маши́на Чарльза Бэббиджа — механический аппарат, изобретённый английским математиком Чарльзом Бэббиджем, предназначенный для автоматизации вычислений путём аппроксимации функций многочленами и вычисления конечных разностей.

Возможность приближённого представления в многочленах логарифмов и тригонометрических функций позволяет рассматривать эту машину как довольно универсальный вычислительный прибор.

История создания[ | ]

Первая идея разностной машины была выдвинута немецким инженером Иоганном Мюллером в книге, изданной в 1788 году.

Беббидж был знаком со статьёй Мюллера в переводе Джона Гершеля, но поскольку дата перевода неизвестна — было ли это до постройки Беббиджем машины или уже после, то остаётся неизвестным, находился ли Беббидж под влиянием работ Мюллера.

Считается, что основные идеи для создания своего проекта Бэббидж почерпнул из работ Гаспара де Прони, занимавшего должность руководителя бюро переписи при французском правительстве с 1790 по 1800 год.

Прони, которому было поручено выверить и улучшить логарифмические тригонометрические таблицы для подготовки к введению метрической системы, предложил распределить работу по трём уровням. На верхнем уровне группа крупных математиков занималась выводом математических выражений, пригодных для численных расчётов.

Вторая группа вычисляла значения функций для аргументов, отстоящих друг от друга на пять или десять интервалов. Подсчитанные значения входили в таблицу в качестве опорных. После этого формулы отправляли третьей, наиболее многочисленной группе, члены которой проводили рутинные расчёты и именовались «вычислителями».

От них требовалось только аккуратно складывать и вычитать в последовательности, определённой формулами, полученными от второй группы.

Работы де Прони (так и не законченные ввиду революционного времени), с которыми Бэббидж познакомился, находясь во Франции, навели Бэббиджа на мысль о возможности создания машины, способной заменить третью группу — вычислителей.

В 1822 году Бэббидж опубликовал статью с описанием такой машины, а вскоре приступил к её практическому созданию. Как математику, Бэббиджу был известен метод аппроксимации функций многочленами и вычислением конечных разностей. С целью автоматизации этого процесса он начал проектировать машину, которая так и называлась — ра́зностная.

Эта машина должна была уметь вычислять значения многочленов до шестой степени с точностью до 18-го знака.

В том же 1822 году Бэббиджем была построена модель разностной машины, состоящая из валиков и шестерней, вращаемых вручную при помощи специального рычага.

Заручившись поддержкой Королевского общества, посчитавшего его работу «в высшей степени достойной общественной поддержки», Бэббидж обратился к правительству Великобритании с просьбой о финансировании полномасштабной разработки.

В 1823 году правительство Великобритании предоставило ему субсидию в размере 1500 фунтов стерлингов (общая сумма правительственных субсидий, полученных Бэббиджем на реализацию проекта, составила в конечном счёте 17 000 фунтов стерлингов).

Разрабатывая машину, Бэббидж и не представлял всех трудностей, связанных с её реализацией, и не только не уложился в обещанные три года, но и спустя девять лет вынужден был приостановить свою работу. Однако часть машины все же начала функционировать и производила вычисления даже с большей точностью, чем ожидалось.

Копия разностной машины в лондонском Музее науки

Конструкция разностной машины основывалась на использовании десятичной системы счисления. Механизм приводился в действие специальными рукоятками. Когда финансирование создания разностной машины прекратилось, Бэббидж занялся проектированием гораздо более общей , но затем всё-таки вернулся к первоначальной разработке. Улучшенный проект, над которым он работал между 1847 и 1849 годами, носил название «Разностная машина № 2» (англ. Difference Engine No. 2).

В период с 1989 по 1991 год к двухсотлетию со дня рождения Чарльза Бэббиджа на основе его оригинальных работ в лондонском Музее науки была собрана работающая копия разностной машины № 2. В 2000 году в том же музее заработал принтер, также придуманный Бэббиджем для своей машины.

После устранения обнаруженных в старых чертежах небольших конструктивных неточностей обе конструкции заработали безупречно.

Эти эксперименты подвели черту под долгими дебатами о принципиальной работоспособности конструкций Чарльза Бэббиджа (некоторые исследователи полагают, что Бэббидж умышленно вносил неточности в свои чертежи, пытаясь таким образом защитить свои творения от несанкционированного копирования).

Аналитическая машина[ | ]

Несмотря на то, что разностная машина не была построена её изобретателем, для будущего развития вычислительной техники главным явилось другое: в ходе работы у Бэббиджа возникла идея создания универсальной вычислительной машины, которую он назвал и которая стала прообразом современного цифрового компьютера.

В единую логическую схему Бэббидж увязал арифметическое устройство (названное им «мельницей»), регистры памяти, объединённые в единое целое («склад»), и устройство ввода-вывода, реализованное с помощью перфокарт трёх типов. Перфокарты операций переключали машину между режимами сложения, вычитания, деления и умножения. Перфокарты переменных управляли передачей данных из памяти в арифметическое устройство и обратно.

Числовые перфокарты могли быть использованы как для ввода данных в машину, так и для сохранения результатов вычислений, если памяти было недостаточно.

Последователи[ | ]

Основываясь на работах и советах Бэббиджа, шведский издатель, изобретатель и переводчик Георг Шутц (швед.

Georg Scheutz) начиная с 1854 года сумел построить несколько разностных машин и даже сумел продать одну из них канцелярии английского правительства в 1859 году. В 1855 году получила золотую медаль Всемирной выставки в Париже.

Спустя некоторое время другой изобретатель, (швед. Martin Wiberg), улучшил конструкцию машины Шутца и использовал её для расчёта и публикации печатных логарифмических таблиц.

Влияние на культуру[ | ]

В 1972 году Гарри Гаррисоном в романе «Да здравствует Трансатлантический туннель! Ура!», написанном в жанре стимпанк, была упомянута «компьютерная машина Бэббиджа, занимавшая почти четверть объёма субмарины», использовавшаяся для анализа состояния тросов и регулирования их натяжения во время транспортировки строительных секций Трансатлантического туннеля, а также для калибровки курса «Наутилуса II».

В 1990 году Майклом Флинном был написан фантастический роман (англ. In the Country of the Blind). Некая тайная организация с помощью усовершенствованных аналитических машин Чарльза Бэббиджа математически рассчитывает возможное развитие событий и таким образом получает возможность влиять на ход истории.

В 1990 году Брюсом Стерлингом и Уильямом Гибсоном написан фантастический роман «Машина различий» (англ. The Difference Engine). Роман выдержан в стилистике стимпанка и также описывает разностную машину.

В 2005 опубликовал книгу «Роман лорда Байрона». Это вымышленная история о находке и расшифровке рукописи единственного прозаического произведения Байрона — романа . Чтобы спасти роман от уничтожения, дочь Байрона Ада Лавлейс зашифровала его так, чтобы прочитать текст могли только потомки с помощью счётных машин, восходящих к разностной машине Бэббиджа.

В онлайн-проекте «Рука Ориона» описываются созданные на основе идей Бэббиджа полностью разумные и автономные механические ИИ величиной с крупный астероид.

Перфокарта[ | ]

Карты РМ делятся на три типа

  1. Программируемые карты.
  2. Числовые карты
  3. Операторы

Литература[ | ]

На русском

  • Петренко А. К., Петренко О. Л. Машина Беббиджа и возникновение программирования // Историко-математические исследования. — 1979. — Т. 24. — С. 340.
  • Шилов В. В. Удивительная история информатики и автоматики. — Москва : ЭНАС, 2011. — 214 с. — (О чем умолчали учебники).; ISBN 978-5-4216-0007-7
  • Пер. с англ. К. Г. Батаев, ред. В. М. Курочкин. Знакомьтесь: компьютер = Understanding computers. — М.: Мир, 1989. — 240 с. — (Знакомство с компьютером). — ISBN 5-03-001147-1.
ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Почему не работает сигнал на ваз 2114

На других языках

  • Doron Swade. The difference engine: Charles Babbage and the quest to build the first computer. — ISBN 0-670-91020-1.

Ссылки[ | ]

Источник: https://encyclopaedia.bid/%D0%B2%D0%B8%D0%BA%D0%B8%D0%BF%D0%B5%D0%B4%D0%B8%D1%8F/%D0%9C%D0%B0%D1%88%D0%B8%D0%BD%D0%B0_%D0%91%D1%8D%D0%B1%D0%B1%D0%B8%D0%B4%D0%B6%D0%B0

Аналитическая машина бэббиджа год создания

› Разное

статьи

Чарльз Беббидж считается основателем современной вычислительной техники. В работе Чарльза Бэббиджа прослеживается два направления: разностная и аналитическая вычислительная машины. Аналитическая машина Чарльза Бэббиджа использует принцип программного управления и является предшественницей современных ЭВМ.

Аналитическая машина Бэббиджа. Часть третья — заключительная

(Для начала советую прочесть первую и вторую части статьи.)
Разностная машина Чарльза Бэббиджа впервые позволила автоматизировать процесс вычислений и производить его в некоторой степени без вмешательства человека.

Как было сказано в предыдущей части, для вычисления функций типа логарифма, тригонометрических функций и прочих, их необходимо было разбить на участки, каждый из которых представлялся своим многочленом, и только потом можно было произвести расчёт значений функции для данного участка.

Переходя от одного многочлена к другому, оператор машины должен был вручную ввести все исходные значения регистров. К тому же машина позволяла производить только операцию сложения, что было не много даже по меркам 19го века.

Раздумывая над этой проблемой, Бэббидж пришёл к выводу, что можно построить такую машину, которая бы сама меняла значения исходных регистров в зависимости от значения результата. То есть сама бы могла управлять процессом вычислений.

В дальнейшем, развивая эту идею, Бэббидж пришёл к мысли не просто сделать машину, которая бы табулировала функцию полностью автоматически, а создать машину которая бы позволяла решать весь класс вычислительных задач.

Для этого алгоритм такой машины должен быть не жёстко зашит в её конструкцию, а задаваться извне, а сама машины должна уметь выполнять все арифметические операции, а также управлять ходом выполнения вычислений. Новую вычислительную машину Бэббидж назвал Аналитической.

Основными частями Аналитической машины являлись: 1.«склад» — устройство для хранения чисел, то есть память в современной терминологии; 2.«мельница» — устройства для выполнения арифметических действий (Арифметическое устройство); 3.устройство, управляющее операциями машины;

4.устройства ввода и вывода;

Источник: https://pk-motors.ru/raznoe/analiticheskaya-mashina-bebbidzha-god-sozdaniya.html

Аналитическая машина Бэббиджа Чарльза: описание, особенности, история и свойства

Чарльз Бэббидж (1791–1871) – пионер создания вычислительной техники, который разработал 2 класса вычислительных машин – разностные и аналитические. Первый из них свое название получил благодаря математическому принципу, на котором основан — методу конечных разностей. Его красота заключается в исключительном использовании арифметического сложения без необходимости прибегать к умножению и делению, которые сложно реализовать механически.

Больше чем калькулятор

Разностная машина Бэббиджа представляет собой счетное устройство. Она оперирует числами единственным способом, на который способна, постоянно складывая их в соответствии с методом конечных разностей. Ее нельзя использовать для общих арифметических расчетов.

Аналитическая же машина Бэббиджа гораздо больше, чем просто калькулятор. Она знаменует переход от механизированной арифметики к полномасштабным вычислениям общего назначения. На разных этапах эволюции идей Бэббиджа насчитывалось по меньшей мере 3 проекта.

Поэтому на его аналитические машины лучше ссылаться во множественном числе.

Удобство и инженерная эффективность

Вычислительные машины Бэббиджа являются десятеричными устройствами в том смысле, что они используют 10 цифр от 0 до 9, и цифровыми потому, что оперируют только с целыми числами.

Значения представлены шестернями, а каждому разряду отведено свое колесо.

Если оно останавливается в промежуточном положении между целыми значениями, то результат считается неопределенным, а работа машины блокируется, чтобы показать нарушение целостности расчетов. Это является своеобразной формой обнаружения ошибок.

Бэббидж также рассматривал использование систем счисления, отличных от десятеричной, в т. ч. двоичной и с основанием 3, 4, 5, 12, 16 и 100. Он остановился на десятеричной по причине ее привычности и инженерной эффективности, поскольку благодаря ей значительно уменьшается количество движущихся частей.

Разностная машина №1

В 1821 г. Бэббидж начал разработки с механизма, предназначенного для расчета и табуляции полиномиальных функций. Автор описывает его как устройство для автоматического вычисления последовательности значений с автоматической печатью результатов в виде таблицы. Интегральной частью конструкции является принтер, механически связанный с расчетной секцией. Разностная машина №1 представляет собой первую полноценную конструкцию для автоматического выполнения расчетов.

Время от времени Бэббидж менял функциональные возможности устройства. Дизайн 1830 г. изображает машину, рассчитанную на 16 цифр и 6 порядков разности. Модель состояла из 25 тыс. частей, разделенных поровну между вычислительной секцией и принтером.

Если бы устройство было построено, то весило бы, по оценкам, 4 т и имело бы высоту 2,4 м. Работа по созданию разностной машины Бэббиджа была остановлена в 1832 г., после спора с инженером Джозефом Клементом.

Государственное финансирование окончательно прекратилось в 1842 г.

Аналитическая машина

Когда работа над разностным аппаратом застопорилась, в 1834 году Бэббидж задумал более амбициозное устройство, которое позже получило название аналитического универсального программируемого вычислительного механизма.

Структурные свойства машины Бэббиджа во многом соответствуют основным блокам современного цифрового компьютера. Программирование производится с помощью перфокарт.

Эта идея была заимствована у жаккардового ткацкого станка, где они служат для создания сложных текстильных узоров.

Логическая структура аналитической машины Бэббиджа в основном соответствует доминирующему дизайну компьютеров электронной эры, который подразумевает наличие памяти («магазина»), отделенной от центрального процессора («мельницы»), последовательное выполнение операций и средства для ввода и вывода данных и инструкций. Поэтому звание пионера вычислительной техники автор разработки получил вполне заслуженно.

Память и центральный процессор

У машины Бэббиджа есть «магазин», где хранятся числа и промежуточные результаты, а также отдельная «мельница», где выполнялась арифметическая обработка. Она имела набор из 4 арифметических функций и могла выполнять прямое умножение и деление.

Кроме того, устройство было способно производить операции, которые теперь получили названия условного разветвления, цикла (итерации), микропрограммирования, параллельной обработки, фиксации, формирования импульсов и т. п.

Сам автор такую терминологию не использовал.

ЦПУ аналитической машины Чарльза Бэббиджа, которое он называл «мельницей», обеспечивает:

  • хранение чисел, операции над которыми производятся немедленно, в регистрах;
  • имеет аппаратные средства для произведения с ними основных арифметических операций;
  • передачу ориентированных на пользователя внешних инструкций в детальное внутреннее управление;
  • систему синхронизации (такт) для выполнения инструкций в тщательно подобранной последовательности.

Механизм управления аналитической машины выполняет операции автоматически и состоит из двух частей: нижнего уровня, контролируемого массивными барабанами, называемыми бочками, и высокого уровня, использующего перфокарты, разработанными Жаккардом для ткацких станков, широко применявшихся в начале 1800-х годов.

Устройства вывода

Результат вычислений выводится различными способами, включая печать, перфокарты, построение графиков и автоматическое производство стереотипов – лотков из мягкого материала, на которых производится оттиск результата, способных служить формой для отливки пластин для печати.

Новая конструкция

Новаторскую работу над аналитической машиной Бэббидж в основном завершил к 1840 г. и начал разрабатывать новое устройство. В период с 1847 по 1849 год он закончил разработку разностной машины №2, представлявшей собой улучшенную версию оригинала.

Эта модификация была рассчитана на операции с 31-разрядными числами и могла привести в табличную форму любой полином 7-го порядка.

Дизайн был изящно простым и требовал лишь третью часть от количества деталей первоначальной модели, обеспечивая равную с ней вычислительную мощность.

В разностной и аналитической машинах Чарльза Бэббиджа использовалась одна и та же конструкция устройства вывода, которое не только делало распечатку на бумаге, но и автоматически создавало стереотипы и самостоятельно производило форматирование согласно заданному оператором макету страницы. При этом предусматривалась возможность настройки высоты строки, числа столбцов, ширины полей, обеспечивались автоматическое сворачивание строк или столбцов и расстановка пустых строк для удобства чтения.

Наследие

Помимо нескольких частично созданных механических сборок и тестовых моделей небольших рабочих секций, ни одна из конструкций не была реализована полностью в течение жизни Бэббиджа. Основная собранная в 1832 г. модель была 1/7 частью разностной машины №1, которая состояла примерно из 2 тыс. деталей.

Она безупречно работает по сей день и является первым успешным автоматическим вычислительным устройством, которое реализует математические расчеты в механизме. Бэббидж умер, когда собиралась небольшая экспериментальная часть аналитической машины.

Многие детали конструкции сохранились, как и полный архив чертежей и записок.

Проекты огромных механических вычислительных машин Бэббиджа считаются одним из потрясающих интеллектуальных достижений XIX века. Только в последние десятилетия его работа была детально изучена, и степень важности того, что он совершил, становится все более очевидной.

Источник: https://FB.ru/article/326219/analiticheskaya-mashina-bebbidja-charlza-opisanie-osobennosti-istoriya-i-svoystva

Аналитическая машина Бэббиджа как прообраз первого компьютера

Как я уже писала в статье «Разностная машина Бэббиджа», она не была построена своим создателем. Однако в ходе работы у Бэббиджа возникла идея создания универсального вычислительного автомата, который должен был работать по программе без вмешательства человека.

Такую машину он назвал аналитической. Более 100 лет спустя эта идея была положена в основу создания электронно-вычислительных машин.

Бэббидж является первым автором идеи создания вычислительной машины, которая в наши дни называется компьютером. (Фото из Википедии)

Программы на перфокартах позволят автоматизировать работу

В 1834 году Чарльз Бэббидж описал свою аналитическую машину (Analytical Engine). Это был проект компьютера общего назначения с применением перфокарт, а также парового двигателя в качестве источника энергии.

Перфокарты представляли из себя куски перфорированного картона.

Перфокарта

Впервые перфокарты были применены в 1804 г. французом Жаккаром для механического ткацкого станка, управляемого последовательностями таких карт. В соответствии с положениями отверстий на карте челнок совершал определенные движения, придавая ткани соответствующую структуру.

Кстати, в начале 1980-х свои программы все пользователи-программисты того времени набивали именно на перфокарты.

Перфокарты были необходимы для автоматизации работы аналитической машины, которая достигается за счет работы по заранее составленной человеком программе. Именно Чарльз Бэббидж является родоначальником идеи механической машины с программным управлением.

Действительно, без автоматического программного управления вычислительным процессом каждую последующую операцию машине должен «подсказывать» человек, нажимая на соответствующие кнопки. А осмысленно человек в самом лучшем случае может делать это 1-2 раза в секунду из-за инерционности своей нервной системы.

Следовательно, сколь бы быстро не работали блоки машины, она, выполняя каждую операцию по указанию человека, будет работать медленно – в темпе работы своего хозяина. А что, если заранее ввести в машину программу решения задачи и тем самым«научить» ее решать самостоятельно ту или иную задачу? Вот тогда можно добиться, чтобы машина считала «без оглядки на человека», со свойственной ей, машине, скоростью.

О проекте аналитической машины бэббиджа

По проекту 1834 г., разработанному Бэббиджем на бумаге, аналитическая машина включала 4 блока:

1. регистры памяти (по терминологии Бэббиджа store — хранилище, склад) – это аналог современного запоминающегося устройства (ЗУ) для хранения исходных данных и результатов;

2. арифметический блок (по терминологии Бэббиджа mill — мельница) – это аналог современного устройства для вычислений;

3. барабан, управляющий операциями машины (control barrel)  — прообраз современного устройства управления (УУ);

4. перфокарты – прототип ввода/вывода информации.

Такая схема Вам ничего не напоминает? Ведь это уже практически архитектура электронно-вычислительных машин (ЭВМ). Остается лишь придумать схему совместного хранения программ и данных в памяти компьютера. Это было сделано 100 лет спустя коллективом ученых во главе с американским математиком Джоном фон Нейманом.

Вернемся в 1834 год. Еще не изобретены фотография и электричество, нет телефона и радио. По морям плавают исключительно парусные судна, а на суше лошадь – друг человека.

И вдруг – аналитическая машина, то есть, механическое устройство с идеями автоматического программного управления! Человечество смогло это реализовать спустя более 100 лет благодаря появлению электроники.

В чем отличие аналитической машины от арифмометра

К 1834 г. арифмометр уже был изобретен. Аналитическая машина отличалась от него наличием регистров, что позволяло ей работать по программе, предварительно составленной человеком. В регистрах сохранялся промежуточный результат вычисления, и с их же помощью выполнялись действия, предписанные «программой».

Изобретение регистров предоставляло такие вычислительные возможности, которые поразили Бэббиджа по сравнению с его первой разностной машиной: «Шесть месяцев я составлял проект машины, более совершенной, чем первая. Я сам поражен той вычислительной мощностью, которой она будет обладать; еще год назад я не смог бы в это поверить».

Как уже отмечалось, в единую логическую схему Бэббидж увязал арифметическое устройство («мельница»), регистры памяти, объединенные в единое целое («склад»), и третье устройство, которому автор не дал названия. Оно было реализовано с помощью перфокарт трёх типов:

  1. операционные карты (англ. operation card) служили для переключения машины между режимами сложения, вычитания, деления и умножения;
  2. карты переменных (англ. variable card) управляли передачей информации со «склада» на «мельницу» и обратно;
  3. числовые перфокарты могли быть использованы для ввода данных в машину, а также для сохранения промежуточных результатов вычислений, если место на «складе» было ограничено.

Кроме того, из операционных карт можно было составить библиотеку функций. По замыслу автора аналитическая машина должна была содержать устройство печати и устройство вывода результатов на перфокарты для последующего использования. Таким образом, именно Бэббидж стал автором идеи ввода-вывода данных в машину.

Аналитическая машина не была построена

Изобретатель писал в 1851 г.: «Все разработки, связанные с Analytical Engine, выполнены за мой счет. Я провел целый ряд экспериментов и дошел до черты, за которой моих возможностей не хватает. В связи с этим я вынужден отказаться от дальнейшей работы».

Бэббидж сделал более 200 чертежей ее различных узлов и около 30 вариантов общей компоновки машины. Очевидно, что изобретатель намного опередил свое время. Не случайно в конце жизни он скажет: «Я готов отдать последние годы своей жизни за то, чтобы прожить три дня через 150 лет, и чтобы мне подробно объяснили принцип работы будущих машин».

Статья закончилась, но можно еще прочитать:

От счета на пальцах к арифмометрам

Леди Ада Лавлейс и первая компьютерная программа

Герман Холлерит: от табулятора к фирме IBM

Как работает ПК: часть 1. Обработка информации

Получайте актуальные статьи по компьютерной грамотности прямо на ваш почтовый ящик.
Уже более 3.000 подписчиков

.

Важно: необходимо подтвердить свою подписку! В своей почте откройте письмо для активации и кликните по указанной там ссылке. Если письма нет, проверьте папку Спам.

Источник: https://www.compgramotnost.ru/istoria-computera/analiticheskaya-mashina-bebbidzha-kak-proobraz-pervogo-kompyutera

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Ваш автомастер
Где находится заливная пробка

Закрыть