1835—1900-е: первые программируемые машины
Определяющая особенность «универсального компьютера» — это программируемость, что позволяет компьютеру эмулировать любую другую вычисляющую систему всего лишь заменой сохранённой последовательности инструкций.
В 1835 году Чарльз Бэббидж описал свою аналитическую машину. Это был проект компьютера общего назначения, с применением перфокарт в качестве носителя входных данных и программы, а также парового двигателя в качестве источника энергии. Одной из ключевых идей было использование шестерней для выполнения математических функций.
Часть Разностной машины Бэббиджа, собранная после его смерти сыном из частей, найденных в лаборатории
Файлы: 1 файл
1835—1900-е: первые программируемые машины
Определяющая особенность «универсального компьютера» — это программируемость, что позволяет компьютеру эмулировать любую другую вычисляющую систему всего лишь заменой сохранённой последовательности инструкций.
В 1835 году Чарльз Бэббидж описал свою аналитическую машину. Это был проект компьютера общего назначения, с применением перфокарт в качестве носителя входных данных и программы, а также парового двигателя в качестве источника энергии. Одной из ключевых идей было использование шестерней для выполнения математических функций.
История IT #2: Ада Лавлейс и Чарльз Беббидж / Аналитическая машина / Разностная машина
Часть Разностной машины Бэббиджа, собранная после его смерти сыном из частей, найденных в лаборатории
Его первоначальной идеей было использование перфокарт для машины, вычисляющей и печатающей логарифмические таблицы с большой точностью (то есть для специализированной машины). В дальнейшем эти идеи были развиты до машины общего назначения — его «аналитической машины».
Хотя планы были озвучены и проект, по всей видимости, был реален или, по крайней мере, проверяем, при создании машины возникли определённые трудности. Бэббидж был человеком, с которым трудно было работать, он спорил с каждым, кто не отдавал дань уважения его идеям. Все части машины должны были создаваться вручную. Небольшие ошибки в каждой детали, для машины, состоящей из тысяч деталей, могли вылиться в значительные отклонения, поэтому при создании деталей требовалась точность, необычная для того времени. В результате, проект захлебнулся в разногласиях с исполнителем, создающим детали, и завершился с прекращением государственного финансирования.
Ада Лавлейс, дочь лорда Байрона, перевела и дополнила комментариями труд «Sketch of the Analytical Engine». Её имя часто ассоциируют с именем Бэббиджа. Утверждается также, что она является первым программистом, хотя это утверждение и значение её вклада многими оспаривается.
Реконструкция 2-го варианта Разностной машины — раннего, более ограниченного проекта, действует в Лондонском музее науки с 1991 года. Она работает именно так, как было спроектировано Бэббиджем, лишь с небольшими тривиальными изменениями, и это показывает что Бэббидж в теории был прав. Для создания необходимых частей, музей применил машины с компьютерным управлением, придерживаясь допусков, которые мог достичь слесарь того времени. Некоторые полагают, что технология того времени не позволяла создать детали с требуемой точностью, но это предположение оказалось неверным. Неудача Бэббиджа при конструировании машины, в основном, приписывается трудностям, не только политическим и финансовым, но и его желанию создать очень изощрённый и сложный компьютер.
Разностная машина Чарльза Беббиджа
По стопам Бэббиджа, хотя и не зная о его более ранних работах, шёл Percy Ludgate, бухгалтер из Дублина (Ирландия). Он независимо спроектировал программируемый механический компьютер, который он описал в работе, изданной в 1909 году.
Впервые перфокарты появились приблизительно в 1800 году, их использовал Джеквард Лум. Он производил раскрой ткани по образцам, представленным перфокартами. Идея перфокарт нашла также практическое применение в ткацких станках Ж. Жаккара (1804) и вычислительной машине Ч. Бэббиджа (1833). Позже аналогичная технология стала использоваться в механических пианино.
Важной личностью в истории создания вычислительных машин на перфокартах является Г. Холлерит. В 1890 г. он использовал технологию перфокарт для выполнения переписи населения Соединенных Штатов
Идея Холлерита состояла в том, чтобы для каждого человека завести специальную карточку — перфокарту, в которой были бы данные о человеке. Эти данные должны были заноситься в карточку в виде отверстий, чтобы облегчить их обработку
Сведения заносились на перфокарту вручную с помощью пробивного устройства — перфоратора. На лицевой панели перфоратора имелась карта — шаблон признаков с отверстиями, над лицевой панелью по всей карте перемещался специальный рычаг со штифтом на конце. Если чистую перфокарту клали в специальную раму и опускали штифт в отверстие, соответствующее какому-либо признаку, то специальное устройство в раме пробивало идентичный знак в той же позиции. Так как работа на перфораторе совершалась вручную, то быстрота ее выполнения зависела от умения и навыков работающего, всего в час можно было заполнить не более 80 карточек.
Информация, занесенная на перфокарты, обрабатывалась табулятором. Это было массивное устройство, работающее от электрических батарей. Перфокарту загружали в специальный воспринимающий пресс, который считывал информацию и передавал ее на табулятор.
Считывание происходило следующим образом: в воспринимающем прессе были специальные контактные иглы, которые проходили через отверстия, пробитые в перфокарте, и замыкали электрическую цепь. Электрический ток проходил по проводам и достигал табулятора, на лицевой панели которого были счетчики. Каждый счетчик соответствовал какому-нибудь определенному признаку. По окончании обработки перфокарт, каждый счетчик показывал, сколько раз в его позиции замыкалась цепь.
В 50-е годы ХХ века появились компьютеры и потеснили перфорационные комплексы. Появилась возможность записывать данные на магнитную ленту (с помощью перфолент или тех же перфокарт), сортировать их и проводить накопление информации в требуемом разрезе. 20% перфокарт переписи населения США 1950г. были обработаны с использованием первого коммерческого компьютера UNIVAC I (остальные 80% — обычными табуляторами).
Перфокарты по-прежнему служили для ввода информации в ЭВМ. На них записывали и хранили программы на Фортране и других языках. Они использовались как внешняя память.
По данным Британского музея науки и технологий производство табуляторов было свернуто примерно в 1965 г. Однако устройства переноса информации на перфокарты и ввода их в компьютер прожили еще два десятка лет.
Так что же такое перфокарта?
Перфокарта — это небольшие, картонные легкие бланки с размерами по ГОСТу 187,4х82,5 мм. Информация располагается по строкам и колонкам. Перфокарта может содержать до 80 колонок информации, в каждой колонке располагается один символ.
Обычно на перфокарте колонки с 1 по 26 содержат буквенные символы от A до Z соответственно, а колонки с 36 до 45 содержат десятичные цифровые символы от 0 до 9. Также были дополнительные символы +, -, ., ,, (,), *, /, $, = и пробел. Каждый символ представляется единственной свойственной только ему конфигурацией отверстий в колонке перфокарты. Пробел представляется колонкой без отверстий.
Сначала считыватели перфокарт были механическими — восемь контактов ощупывали восемь дорожек, пролетающей мимо перфокарты, а потом пошли фотосчитыватели, и процесс стал бесконтактным. На одной перфокарте помещалась одна строка программы. Соответственно, в среднем, весь текст программы представлял собой довольно внушительную по толщине колоду перфокарт, которые обкладывались сверху и снизу пластмассовыми или картонными полосками, чтобы перфокарты не мялись. Чтобы внести изменения в программу, нужно было выбить на перфокартах команду и новую строчку программы. Поэтому в те времена была совсем другая философия программирования. Программистам нужно было десятки раз прогнать в уме всю программу, выискивая всевозможные ошибки
Перфорационная лента, перфорированная лента, перфолента, носитель информации в виде бумажной, целлулоидной или полиэтилентерефталатной (лавсановой) ленты, на которую информация наносится пробивкой отверстий (перфораций). Преимущественное распространение получили перфоленты из плотной бумаги, шириной 17,5; 20,5; 22,5 и 25,4 мм и толщиной около 0,1 мм. Ширина и толщина перфоленты, форма отверстий и их расположение обычно определяются материалом, из которого изготовлена лента, и конструкцией перфоратора. П. л. имеют от 5 до 8 информационных дорожек и одну (обычно посередине) транспортную с непрерывной, более мелкой перфорацией. Число дорожек соответствует числу элементов кода (двоичных разрядов), одновременно записываемых или считываемых с ленты.
Информация наносится на перфоленту механическими или электромеханическими перфораторами со скоростью до 300 строк в сек; воспроизведение (считывание) информации осуществляется электромеханическими трансмиттерами или с помощью фотоэлементов со скоростью до 3000 строк в сек. Перфоленты служат для длительного хранения и многократного воспроизведения информации. Перфоленты уступают по прочности перфорационным картам, но устройства, работающие с ними., обычно проще и дешевле устройств на перфокартах и обладают большим быстродействием. В отличие от магнитных лент, информация, записанная на перфоленту, доступна для чтения без специальных устройств, однако перфолента. может быть использована только для однократной записи, исправление нанесённых на ней. данных затруднено, склейка ленты существенно ухудшает её механические свойства. Перфоленты используют в ЭВМ для ввода и вывода информации, в быстродействующих телеграфных аппаратах, пишущих автоматах, технологических устройствах и агрегатах с программным управлением.
Менее распространены перфоленты из обычной киноплёнки (предварительно зачернённой); они применялись главным образом в устройствах ввода данных некоторых ЭВМ. С 60-х гг. за рубежом и в СССР стали применять П. л. на полиэтилентерефталатной основе, прочность которых значительно выше бумажных.
Основные недостатки перфокарт и перфолент — ограниченная информационная плотность записи (до 102 бит на 1 см2) и малая механическая прочность.
Так почти 350 лет тому назад появились предшественники современных микрокалькуляторов. Вся эта группа средств обработки информации, включающая в себя и суммирующие «часы» Шиккарда, и машину Паскаля, и широко распространенные в конце XIX и начале XX веков арифмометры Томаса и Орднера, и нынешние микрокалькуляторы, отличается тем, что человек непосредственно участвует в вычислительном процессе на всех его этапах. В частности, человек не только определяет последовательность выполняемых действий, но и осуществляет собственно вычисления.
В ходе промышленной революции появились и стали широко использоваться бумажные ленты и карты с отверстиями – перфоленты и перфокарты, которые являются разновидностью долговременных носителей информации. С помощью определенных комбинаций отверстий на перфолентах и перфокартах задавался конкретный план работы различных устройств.
Примером такого рода устройств является автоматический ткацкий станок, изобретенный во Франции в 1804-1808 годах Жозефом Жаккардом. Работой этого станка управляла перфокарта с заранее нанесенными на нее отверстиями. Наличие или отсутствие отверстия в перфокарте заставляло подниматься или опускаться нить при одном ходе челнока. Станок Жаккарда был первым массовым промышленным устройством, автоматически (то есть без прямого вмешательства человека) работающим по заданному плану. План выполнения действий является особого рода информацией, использование которой позволяет достичь заданной цели.
Таким образом, в частном случае производства роль человека свелась к составлению плана выполнения нужных действий, а сами действия уже выполнялись без участия человека – автоматически. Естественным образом должна была возникнуть мысль о том, что машине можно поручить не только выполнение действий по изготовлению тканей.
По-видимому, можно попытаться поручить ей и выполнение некоторых вычислений, которые, как уже было отмечено ранее, представляли собой наиболее важную в то время разновидность действий по обработке информации. Такая мысль возникла у английского математика Чарльза Бэббиджа в начале XIX века.
В 1822 году он опубликовал статью с описанием так называемой «разностной» машины, предназначенной для вычисления и печати таблиц математических функций. Затем Бэббидж начал работать над проектом реализации машины, которую впоследствии стали называть «аналитической». Первый эскиз этой машины появился в 1834 году.
Однако, несмотря на несколько десятилетий работы и затраченные усилия, Бэббиджу не удалось реализовать свою идею, в основном из-за несовершенства материальной и технической базы того периода. Проект машины Бэббиджа, опередивший свое время, содержал все основные компоненты вычислительных машин, появившихся почти 100 лет спустя.
Основная его идея не была забыта, она сыграла важную роль в дальнейшем развитии средств обработки информации. Эта идея полностью исключала участие человека в вычислительном процессе, сводя его роль к подготовке необходимых числовых данных и, как и в случае с ткацким станком Жаккарда, составлению программы, то есть плана выполнения вычислений, зафиксированного в некоторой специальной форме. Собственно процесс обработки информации должен был выполняться автоматически по заданной программе. Несмотря на то, что аналитическая машина Бэббиджа имелась только в виде проекта, для нее была составлена первая в мире программа.
В 1822 году англичанин Чарльз Бэббидж построил вычислительное устройство, названное им Разностной Машиной (Difference Engine). Работа машины основывалась на известном в математике методе конечных разностей. Этот метод позволяет вычислять значения многочленов, употребляя только операцию сложения и не выполняя при этом умножение и деление, которые значительно труднее поддаются автоматизации. Однако Difference Engine имела ограниченные возможности и развития не получила. Но всё же для того времени это был существенный прорыв в данной ветви техники.
Бэббидж не остановился на сделанном и пошёл дальше. С тридцатых годов он стал думать над созданием программируемой машины – он назвал её Аналитической машиной (Analytical Engine). Он не смог довести работы до конца по той причине, что Analytical Engine оказалась слишком сложна для техники того времени. Но идеи, которые он озвучил, – это были действительно революционные идеи! Он придумал практически современный компьютер, но не в электронном, а в механическом исполнении.
Из чего состояла его машина? По замыслу Бэббиджа, Analytical Engine имела следующие функциональные узлы:
1. «Склад» для хранения чисел (память);
2. «Мельница», арифметическое устройство (процессор);
3. Устройство, управляющее последовательностью операций в машине (Бэббидж никак его не назвал, сейчас используется термин «устройство управления»);
4. Устройства ввода и вывода данных.
На вход машины должны были поступать два потока перфокарт, которые Бэббидж назвал operation card (операционными картами) и variable card (картами переменных): первые управляли процессом обработки данных, которые были записаны на вторых. Информация заносилась на перфокарты путем пробивки отверстий. Из операционных карт можно было составить библиотеку функций.
Помимо этого, Analytical Engine, по замыслу автора, должна была содержать устройство печати и устройство вывода результатов на перфокарты для последующего использования. Можно смело сказать, что Бэббидж первым использовал перфокарты для ввода-вывода информации в машину. Правда, до него в начале века перфокарты предложил использовать Жозеф Мари Жаккар для быстрого перехода с узора на узор в ткацких станках.
Бэббидж не закончил своей машины. Во-первых, у него не хватило денег, ведь все узлы он изготавливал за свой счёт. Во-вторых, а это более важно, в то время техника не позволяла делать детали с нужной точностью, а для Analytical Engine было необходимо огромное количество зубчатых колёс.
Аналитическая машина Бэббиджа
Рассматривая возможности разностной машины, следует отметить, что Бэббидж
впервые предложил машину, которая, в отличие от всех предшествующих, могла не
только производить один раз заданное действие, но и осуществлять целую
Источник: www.yaneuch.ru
Вычислительная машина Чарльза Бэббиджа. Биография, идеи и изобретения Чарльза Бэббиджа
статья по информатике и икт (6 класс) на тему
Чарльз Бэббидж – английский математик и изобретатель, который спроектировал первый автоматический цифровой компьютер. Кроме того, он помог создать современную английскую почтовую систему и составил первые надежные актуарные таблицы, изобрел разновидность спидометра и железнодорожный путеочиститель.
Скачать:
Предварительный просмотр:
Вычислительная машина Чарльза Бэббиджа. Биография, идеи и изобретения Чарльза Бэббиджа.
Чарльз Бэббидж – английский математик и изобретатель, который спроектировал первый автоматический цифровой компьютер. Кроме того, он помог создать современную английскую почтовую систему и составил первые надежные актуарные таблицы, изобрел разновидность спидометра и железнодорожный путеочиститель.
Биография Чарльза Бэббиджа Родился в Лондоне 26 декабря 1791 года в семье партнера банка Praeds Бенджамина Бэббиджа, владельца Биттон-эстейт в Тинмуте, и Бетси Пламли Тип. В 1808 году семья решила переехать в старый Роуден-хаус, расположенный в Ист-Тинмуте, и отец стал старостой соседней церкви Святого Михаила.
Отец Чарльза был богатым человеком, поэтому он мог учиться в нескольких элитных школах. В 8 лет ему пришлось перейти в сельскую школу, чтобы оправиться от опасной болезни. Его родители решили, что мозг ребенка «не стоило слишком напрягать». По словам Бэббиджа, «это великое безделье, возможно, привело к некоторым из его детских рассуждений».
Затем он поступил в гимназию короля Эдуарда VI в Тотнесе, Саут-Девон, процветающую общеобразовательную школу, которая действует и по сей день, но состояние здоровья вынудило Чарльза на время обратиться к частным преподавателям. Наконец он попал в закрытую академию на 30 учеников, которой руководил преподобный Стивен Фриман.
Учреждение располагало обширной библиотекой, которую Бэббидж использовал для самостоятельного изучения математики и научился любить ее. После ухода из академии у него было еще два личных наставника. Один из них был клириком Кембриджа, о преподавании которого Чарльз отозвался следующим образом: «Боюсь, что я не извлек всех преимуществ, которые мог бы получить». Другой был преподавателем Оксфорда. Он обучал Чарльза Бэббиджа классике, чтобы тот мог быть принят в Кембридж.
Учеба в университете В октябре 1810 года Бэббидж прибыл в Кембридж и поступил в Тринити-колледж. Он имел блестящее образование – знал Лагранжа, Лейбница, Лакруа, Симпсона и был серьезно разочарован доступными математическими программами. Поэтому он вместе с Джоном Гершелем, Джорджем Пикоком и другими друзьями решил сформировать Аналитической общество.
Когда в 1812 году Бэббидж перевелся в кембриджский Петерхаус, он был лучшим математиком; но он не окончил его с отличием. Почетную степень он получил позже, даже не сдавая экзаменов, в 1814 году. В 1814-м Чарльз Бэббидж женился на Джорджиане Уитмор. Его отец по каким-то причинам так никогда и не благословил его.
Семья жила в спокойствии в Лондоне, на Девоншир-стрит, 5. Только трое из их восьмерых детей дожили до взрослого возраста. Отец Чарльза, его жена и один из его сыновей трагически погибли в 1827 году.
Проект компьютера Во времена Чарльза Бэббиджа при расчете математических таблиц часто допускались ошибки, поэтому он решил найти новый метод, который бы делал это механически, устраняя фактор человеческой ошибки. Эта идея зародилась у него его очень рано, еще в 1812 году. Три различных фактора повлияли на принятие им такого решения: он не любил неаккуратность и неточность; ему легко давались логарифмические таблицы; его вдохновили существующие работы по счетным машинам У. Шикарда, Б. Паскаля и Г. Лейбница. Основные принципы расчета устройства он обсудил в письме сэру Х. Дэви в начале 1822 года.
Разностная машина Бэббидж представил то, что он назвал «разностной машиной», Королевскому астрономическому обществу 14 июня 1822 года в работе, озаглавленной «Замечания о применении машинного вычисления астрономических и математических таблиц». Он мог вычислять многочлены с помощью численного метода, называемого разностным.
Общество одобрило идею, и в 1823 году правительство предоставило ему 1500 фунтов на ее постройку. Бэббидж сделал в одной из комнат своего дома мастерскую и нанял Джозефа Клемента надзирать за постройкой устройства. Каждую часть нужно было делать вручную с помощью специальных инструментов, многие из которых разработал он сам.
Чарльз совершил множество поездок по промышленным предприятиям, чтобы лучше понять производственные процессы. На основании этих путешествий и своего личного опыта создания машины в 1832 году Бэббидж опубликовал работу «Об экономике машин и производства». Это была первая публикация о том, что сегодня называется «научная организация производства».
Личная трагедия и путешествие по Европе Смерть жены Джорджианы, отца Чарльза Бэббиджа и его малолетнего сына прервали строительство в 1827 году. Работа сильно обременяла его, и он был на грани срыва. Джон Гершель и несколько других друзей убедили Бэббиджа совершить поездку в Европу, чтобы восстановить силы. Он проехал через Нидерланды, Бельгию, Германию, Италию, посещая университеты и производства.
Смерть жены Джорджианы, отца Чарльза Бэббиджа и его малолетнего сына прервали строительство в 1827 году. Работа сильно обременяла его, и он был на грани срыва. Джон Гершель и несколько других друзей убедили Бэббиджа совершить поездку в Европу, чтобы восстановить силы. Он проехал через Нидерланды, Бельгию, Германию, Италию, посещая университеты и производства.
В Италии он узнал, что его назначили Лукасовским профессором математики Кембриджского университета. Первоначально он хотел отказаться, но друзья убедили его в обратном. По возвращении в Англию в 1828 году он переехал на Дорсет-стрит, 1. Возобновление работы Во время отсутствия Бэббиджа проект разностной машины попал под огонь критики.
Распространились слухи, что он впустую потратил деньги правительства, что машина не работает и что она не имела бы никакого практического значения, если бы была сделана. Джон Гершель и Королевское общество публично защищали проект. Правительство продолжило свою поддержку, предоставив 1500 фунтов 29 апреля 1829 года, 3000 фунтов 3 декабря и столько же 24 февраля 1830 года.
Работа была продолжена, но Бэббидж постоянно испытывал затруднения с получением денег из казны. Отказ от проекта Финансовые проблемы Чарльза Бэббиджа совпали с обострением разногласий с Клементом. Бэббидж за своим домом построил двухэтажную, 15-метровой длины мастерскую. У нее была стеклянная крыша для освещения, а также несгораемая чистая комната для хранения машины.
Клемент отказался переезжать в новую мастерскую и потребовал денег на переезды по городу для наблюдения за работой. В ответ Бэббидж предложил ему получать плату непосредственно из казны. Клемент отказался и прекратил работу над проектом. undefined Более того, отказался передать чертежи и инструменты, используемые для создания разностной машины.
После инвестирования 23 000 фунтов, в том числе 6000 фунтов собственных средств Бэббиджа, работа над незавершенным устройством прекратилась в 1834 г. В 1842 году правительство официально отказалось от этого проекта. Чарльз Бэббидж и его аналитическая машина В удалении от разностной машины изобретатель начал думать об ее улучшенном варианте.
Между 1833 и 1842 годами Чарльз пытался построить устройство, которое можно бы было запрограммировать на производство любых вычислений, а не только относящихся к полиномиальным уравнениям. Первый прорыв произошел, когда он перенаправил вывод аппарата на его вход для решения дальнейших уравнений. Он описал это как машину, которая «ест свой собственный хвост».
Ему не понадобилось много времени на определение основных элементов аналитического двигателя. Вычислительная машина Чарльза Бэббиджа для ввода данных и указания порядка необходимых вычислений использовала перфокарты, заимствованные у жаккардового ткацкого станка. Устройство состояло из двух частей: мельницы и хранилища.
Мельница, соответствующая процессору современного компьютера, выполняла операции над данными, полученными из хранилища, которое можно считать памятью. Это был первый в мире компьютер общего назначения. Компьютер Чарльза Бэббиджа был спроектирован в 1835 году. Масштаб работы был поистине невероятным.
Бэббидж и несколько помощников создали 500 крупных проектных чертежей, 1000 листов механических обозначений и 7000 листов описаний. Завершенная мельница была 4,6 м в высоту и 1,8 м в диаметре. Хранилище на 100 цифр простиралось на 7,6 м. Для своей новой машины Бэббидж построил лишь небольшие тестовые части. Полностью аппарат так и не был завершен.
В 1842 году, после неоднократных неудачных попыток получить правительственное финансирование, он обратился к сэру Роберту Пилю. Тот отказал и вместо этого предложил ему рыцарское звание. Бэббидж отказался.
Он продолжал изменять и совершенствовать конструкцию в течение многих последующих лет. undefined Графиня Лавлейс В октябре 1842 года Федерико Луиджи, итальянский генерал и математик, опубликовал статью об аналитической машине. Августа Ада Кинг, графиня Лавлейс, давний друг Бэббиджа, перевела работу на английский язык. Чарльз предложил ей снабдить перевод примечаниями.
Между 1842 и 1843 годами пара совместно написала 7 заметок, суммарная длина которых в три раза превысила фактический размер статей. В одной из них Ада подготовила таблицу выполнения программы, которую Бэббидж создал для вычисления чисел Бернулли. В другой она писала об обобщенной алгебраической машине, которая может выполнять операции с символами так же, как с цифрами.
Лавлейс была, пожалуй, первой, кто понял более общие цели устройства Бэббиджа, а некоторые считают ее первым в мире компьютерным программистом. Она начала работать над книгой, описывающей аналитическую машину более детально, но не успела ее закончить.
Чудо машиностроения В период между октябрем 1846-го по март 1849-го Бэббидж приступил к проектированию второй разностной машины, используя знания, полученные им при создании аналитической. В ней использовалось лишь 8000 частей, в три раза меньше, чем в первой. Это было чудо машиностроения.
В отличие от аналитической, которую он постоянно отлаживал и модифицировал, вторая разностная машина Чарльза Бэббиджа после завершения первоначального этапа разработки изменениям не подвергалась. В дальнейшем изобретатель не предпринимал никаких попыток построить устройство.
24 чертежа оставались в архивах музея науки, пока идеи Чарльза Бэббиджа не были реализованы в 1985-1991 годах созданием полноразмерной реплики по случаю 200-й годовщины со дня его рождения. Размеры устройства составили 3,4 м в длину, 2,1 м в высоту и 46 см в глубину, а его вес – 2,6 тонны. Пределы точности были ограничены значениями, которых можно было достичь в то время.
Достижения В 1824 году Бэббидж получил Золотую медаль Королевского астрономического общества «за его изобретение машины для вычисления математических и астрономических таблиц». С 1828 по 1839 г. Бэббидж был Лукасовским профессором математики в Кембридже.
Он много писал для ряда научных периодических изданий, а также сыграл важную роль в создании Астрономического общества в 1820 году и Статистического общества в 1834 году. В 1837 году, отвечая на 8 официальных Бриджуотерских трактатов «О силе, мудрости и благости Бога, проявляющегося в творении», он опубликовал девятый Бриджуотерский трактат, выдвинув тезис о том, что Бог, обладая всемогуществом и дальновидностью, создал божественного законодателя, производящего законы (или программы), которые затем в соответствующие моменты времени создавали виды, тем самым устраняя необходимость совершать чудеса каждый раз, когда требовалось сотворить новый вид.
Книга содержит отрывки из переписки автора с Джоном Гершелем на эту тему. Чарльз Бэббидж также добился заметных результатов в криптографии. Он сломал шифр с автоключом, а также значительно более слабый шифр, который сегодня носит название шифра Виженера. Открытие Бэббиджа была использовано английскими военными и было опубликовано лишь через несколько лет.
В результате право первенства перешло к Фридриху Касиски, который пришел к тому же результату на несколько лет позже. В 1838 г. Бэббидж изобрел путеочиститель, металлический каркас, прикрепляемый к передней части локомотивов, очищающий пути от преград. Он также провел ряд исследований Большой западной железной дороги Изамбарда Кингдома Брюнеля.
Он лишь однажды попытался заняться политикой, когда в 1832 году участвовал в выборах в местечке Финсбери. По результатам голосования Бэббидж занял последнее место. Математик и изобретатель умер 18 октября 1871 года в возрасте 79 лет. Части созданных им незавершенных механизмов вычислительных устройств доступны для посещения в музее науки в Лондоне. В 1991 году была построена разностная машина Чарльза Бэббиджа на основании его первоначальных планов, и она функционировала отлично.
Источник: nsportal.ru
Вычислительные машины Бэббиджа (программное управление)
Особое место среди разработок механического этапа развития вычислительной техники занимают работы англичанина Ч. Бэббиджа, с полным основанием считающегося родоначальником и идеологом современной вычислительной техники.
Первым, кто высказал идею об универсальной вычислительной машине, способной работать по различным заложенным в нее программам, и первым, кто попытался реально построить такую машину, был английский исследователь Чарльз Бэббидж (1791 — 1871). Он родился в состоятельной семье банкира, окончил знаменитый университет в Кембридже, где был «душой общества». В 1816 году его избрали в члены Королевского общества, которое для Англии является эквивалентом Академии наук.
В 1820 году Бэббидж начал работу над вычислительной машиной, которая автоматически вычисляла бы математические таблицы. Различные таблицы — логарифмов, сложных процентов, астрономические и навигационные — широчайшим образом использовались тогда в Англии. Вычислялись и переписывались эти таблицы вручную и поэтому содержали немало ошибок и описок.
В работах Бэббиджа содержались два основных направления: проекты разностной (1822 г.) и аналитической вычислительных машин. Проект первой предназначался для табулирования полиномиальных функций методом конечных разностей.
Работа машины основана на том, что n -я разность многочлена n -й степени является постоянной. Поэтому, зная несколько начальных значений функции для равноотстоящих значений аргумента, можно рассчитать конечные разности вплоть до постоянной n -й и выполнить обратный ход — по разностям вычислить новое значение функции. Циклически повторяя расчет, можно получить таблицу функции с любым числом строк (значений аргумента). В машине Бэббиджа эти вычисления выполнялись автоматически с помощью совокупности вращающихся колес. В эту машину вводилась информация на картах.
Для изготовления машины Бэббидж использовал принцип Паскаля — т.е. зубчатые колеса на осях со сложным механизмом переноса десятков. Уже в 1822 году Бэббидж самостоятельно конструирует и изготавливает действующую модель своей машины, которая может составлять таблицы с точностью до восьмого знака для функций с постоянными вторыми разностями; машина содержала 96 зубчатых колес на 24 осях.
В 1823 году Бэббидж обращается в Министерство финансов Англии и получает 1500 фунтов стерлингов для постройки машины, которая будет составлять таблицы с точностью уже до двадцатого знака для функций с постоянными шестыми разностями. 1500 фунтов — это очень большая сумма для того времени.
Ее величина говорит о том, что Министерство финансов Англии хорошо понимало, какие преимущества принесет осуществление предложений Бэббиджа. Работа над машиной началась в 1823 году и продолжалась с перерывами до 1842 года. Перерывы происходили из-за того, что первоначально выделенной суммы не хватало и Бэббиджу приходилось просить о выделении новых денег.
Постройка вычислительной машины на механических элементах — сотнях и тысячах связанных между собой шестеренок и счетных колес — оказалась значительно более трудным и дорогим делом, чем это представлялось ранее. К 1842 году было израсходовано 17000 фунтов правительственной субсидии и 6000 фунтов личных денег самого Бэббиджа. Машина в целом так и не заработала, хотя отдельные ее устройства и узлы работали и не раз демонстрировались на выставках.
В ходе создания машины для вычисления таблиц Бэббидж разработал и опубликовал проект универсальной вычислительной машины, способной вычислять любые математические задачи, для которых известен алгоритм их решения.
Бэббидж указал, что универсальная машина должна состоять:
1) из арифметического устройства, выполняющего арифметические действия над вводимыми в него числами;
2) устройства «памяти» для хранения промежуточных результатов;
3) устройства управления, в котором хранится программа управления действиями машины;
4) устройства ввода исходных данных и вывода результатов расчета.
Современные вычислительные машины состоят из узлов, предсказанных впервые Бэббиджем. Так что предсказано все было правильно, направление работы было выбрано верно, но реализовать машину из не очень точных механических деталей в первой половине XIX века было слишком трудным делом.
Второй проект, основанный на использовании принципа программного управления, явился предвестником современных ЭВМ. Данный проект был предложен в 30-е годы, а в 1843 г. Адой Лавлейс для машины Бэббиджа была написана первая в мире достаточно сложная программа вычисления чисел Бернулли. Оба эти достижения можно считать выдающимися и опередившими свою эпоху более чем на столетие.
В 1985 г. сотрудники Музея науки в Лондоне решили выяснить наконец, возможно ли на самом деле построить вычислительную машину Бэббиджа. После нескольких лет напряженной работы старания увенчались успехом. В ноябре 1991 г., незадолго до двухсотлетия со дня рождения знаменитого изобретателя, разностная машина впервые произвела серьезные вычисления.
Источник: studopedia.org