Ч. Беббідж, геніальний проект обчислювальної техніки
Ч. Беббідж, геніальний проект обчислювальної техніки
Чи може бути справжнє без минулого?
Нескінченна низка всіляких рахункових пристроїв і самі ідеї механізації рахунку сягають корінням у неймовірно далекі часи.
Мета нашого дослідження
Ми хочемо розповісти про останню механічну лічильну машину початку 19 століття, яка набагато випередила свій час і проаналізувати: чому ця машина не була побудована до кінця, проте в ній були закладені ідеї сучасного комп'ютера.
Питання, які ми хочемо розглянути:
1.Чому Ч. Беббідж є першовідкривачем першої автоматичної обчислювальної машини?
2.З чого все почалося, і які з'явилися ідеї під час створення різницевої машини Ч. Беббіджа?
3.У чому відмінність різницевої машини від аналітичної?
4.Чому машина Ч. Беббіджа побудована до кінця не була?
5.Що спільного у аналітичної машини та сучасним комп'ютером?
Беббідж – відомий англійський математик та надзвичайно різнобічна особистість. Він дуже багато займався з теорії обчислень. У своїх працях доводив практичну цінність різних математичних таблиць. Їм було видано 21 том із складання витонченої таблиці логарифмів чисел від 1 до 108 000, у процесі якого вчений порівнює існуючі різноманітні до нього таблиці. Саме робота з таблицями та штовхнула його до необхідності розробити обчислювальну машину.
З чого все почалося?
Чарльз Беббідж в 1812 почав працювати над так званою різницевою машиною, яка повинна була обчислювати будь-які математичні функції і складати таблиці. Така машина була побудована ним у 1822 році. За допомогою цієї машини можна було розрахувати таблицю квадратів, таблицю значеньфункції У = Х2 + Х + 41 і кілька інших таблиць. Але це вченого не влаштовувало.
Ч. Беббідж звернувся із листом до президента Лондонського королівського товариства, в якому писав.
«Нестерпна монотонна робота і втома при безперервному повторенні простих арифметичних дій спочатку викликали бажання, а потім підказали ідею машини, яка за допомогою сили тяжіння або будь-якої іншої рушійної сили повинна була замінити людину у виконанні однієї з найповільніших операцій її розуму»
Будівництво досконалішої машини, в якій передбачалося підключення друкувального пристрою, вимагало багато фінансів. Матеріальну допомогу від уряду винахідник отримав, але цього мало. Ентузіазм оточуючих змінився недовірою, і часті конфлікти Беббіджа з фінансистами призвели до зупинки роботи над машиною. Незакінчена різнизна машина була здана в музей Королівського коледжу в Лондоні, де й перебуватиме до цього дня.
Але праця його не пропала даремно:
вчений вперше запропонував і частково реалізував ідею програмно-керованих обчислень. Саме ця машина послужила основою для нових винаходів.
У чому відмінність різницевої машини від аналітичної?
У 1835 році Ч. Беббідж викладає у своєму листі до президента Брюссельської академії наук проект нової обчислювальної машини.
Ця машина призначалася для універсальних обчислень і мала працювати зі ста змінними (числами), кожне з яких представляється 25 цифрами. Усі вихідні дані повинні записуватися в машині попередньо, а перебіг обчислень визначається тим чи іншим значенням проміжного результату.
Цитата: ''« Шість місяців я складав проект машини більш досконалої, ніж перша.
Я сам вражений тією обчислювальною потужністю, якою вона матиме, ще рік тому я не міг у це повірити»'''''''
Ця машина названа була -Аналітичною.
Винахідник припускав три основні частини пристрою машини:
Перша частина - зберігає інформацію на регістрах з цифрових коліс, названа «складом»;
Друга частина - здійснює різні операції з числами, взятими зі складу, названа «фабрикою»;
Третя частина - автоматичне управління послідовністю операцій під час обчислень, своєчасною доставкою зі складу необхідних чисел, виведенням на друк. Цій частині машини Беббедж не дав спеціальної назви.
Управління операціями мало здійснюватися за допомогою перфокарт. Крім зазначених частин у конструкцію входили також пристрої введення та виведення даних та результатів. Сама конструкція була задумана як чисто механічне обладнання.
Одночасно леді Ада Лавлей розробляє перші програми для машини Беббіджа, заклавши багато ідей і ввівши ряд понять і термінів, що збереглися до нашого часу. Про машину Ч. Беббіджа Ада Лавлейс писала.
«Аналітична машина вишиває алгебраїчні візерунки так само, як верстат Жаккара вишиває квіточки та листочки»Верстат Жакара
На жаль, машина не була побудована.
Чому ж машина Ч. Беббіджа побудована до кінця не була?
По-перше, як завжди не вистачило коштів для побудови такої машини. Зрештою, було збудовано невеликий фрагмент машини, та й то зусиллями сина вченого.
По-друге, це було неможливо зробити так, як неможливо досягти Місяця в дерев'яній ракеті з двигуном внутрішнього згоряння. Не можна було збудувати аналітичну машину з механічних елементів. Але в той період 19 століття техніка нічогоіншого надати не могла. Син писав.
Цитата:«Я цілком упевнений у тому, що настане час, коли подібна машина буде побудована і стане потужним засобом поширення не тільки чистої математичної науки, а й інших галузей знання.»
Що спільного у аналітичної машини та сучасним комп'ютером?
Проведемо таблицю пристроїв аналітичною машиною Ч. Беббіджа тата сучасного комп'ютера:
зберігаються вихідна інформація та проміжні результати
види пристроїв введення: клавіатура, миша. сенсорна панель і т.д.
види пристроїв виведення: принтера, монітори тощо
1. Аналітична машина Ч. Беббіджа за своєю суттю є прототипом сучасного комп'ютера.
2.Ч. Беббідж не побудував жодної обчислювальної машини, але тим не менш своїми працями
передбачив понад сто років тому основні ідеї комп'ютера.
Про це Говард Айкен, конструктор першої ЕОМ «ЕНІАК», писав:
Цитата:« Живи Беббідж на 75 років пізніше, я залишився б безробітним»висновок
Головназаслуга вченого та його учениці Ади Лавлейс:
1. Ідея програмного управління процесом обчислень.
2.Пропозиція використовувати перфокарти для введення та виведення даних та для управління, а також для обміну та передачі чисел у самій машині.
3. Винахід системи попереднього перенесення для прискорення розрахунків.
4. Застосування способу зміни ходу обчислень, що отримав надалі назву умовного переходу.
5.Введення поняття циклів операцій та робочих осередків