ჩარლზ ბაბიჯი (1791-1871) - გამოთვლითი ტექნოლოგიის შექმნის პიონერი, რომელმაც შექმნა კომპიუტერების 2 კლასი - განსხვავება და ანალიტიკური. პირველმა მათგანმა მიიღო სახელი მათემატიკური პრინციპის გამო, რომელსაც იგი ეფუძნება - სასრული განსხვავებების მეთოდი. მისი სილამაზე მდგომარეობს არითმეტიკული შეკრების ექსკლუზიურ გამოყენებაში გამრავლებისა და გაყოფის გარეშე, რაც ძნელია მექანიკურად განსახორციელებელი.
მეტი ვიდრე კალკულატორი
Babbage's Difference Engine არის მთვლელი მოწყობილობა. ის მანიპულირებს რიცხვებით მხოლოდ ისე, როგორც შეუძლია, მუდმივად აგროვებს მათ სასრული განსხვავებების მეთოდის მიხედვით. მისი გამოყენება არ შეიძლება ზოგადი არითმეტიკული გამოთვლებისთვის. Babbage-ის ანალიტიკური ძრავა ბევრად მეტია, ვიდრე უბრალოდ კალკულატორი. იგი აღნიშნავს გადასვლას მექანიზებული არითმეტიკიდან სრულმასშტაბიანი ზოგადი დანიშნულების გამოთვლებზე. ბაბეჯის იდეების ევოლუციის სხვადასხვა ეტაპზეიყო მინიმუმ 3 პროექტი. ამიტომ, მისი ანალიტიკური ძრავები საუკეთესოდ მოიხსენიება მრავლობით რიცხვში.
მოხერხებულობა და საინჟინრო ეფექტურობა
Babbage-ის კომპიუტერები ათწილადია იმ გაგებით, რომ ისინი იყენებენ 10 ციფრს 0-დან 9-მდე და ციფრულია, რადგან ისინი მუშაობენ მხოლოდ მთელი რიცხვებით. ღირებულებები წარმოდგენილია გადაცემათა კოლოფით და თითოეულ ციფრს აქვს საკუთარი ბორბალი. თუ ის ჩერდება შუალედურ პოზიციაზე მთელ რიცხვებს შორის, მაშინ შედეგი განიხილება განუსაზღვრელი და მანქანა იბლოკება, რათა აჩვენოს გამოთვლების მთლიანობის დარღვევა. ეს არის შეცდომის გამოვლენის ფორმა.
Babbage ასევე განიხილავდა რიცხვითი სისტემების გამოყენებას, გარდა ათობითი, მათ შორის ორობითი და ფუძე 3, 4, 5, 12, 16, და 100. მან დაადგინა ათწილადი მისი ნაცნობობისა და ინჟინერიული ეფექტურობის გამო, რადგან ეს მნიშვნელოვნად ამცირებს მოძრავი ნაწილების რაოდენობა.
Difference Engine 1
1821 წელს ბაბიჯმა დაიწყო განვითარება მექანიზმით, რომელიც შექმნილია პოლინომიური ფუნქციების გამოსათვლელად და ცხრილებში. ავტორი აღწერს მას, როგორც მოწყობილობას მნიშვნელობების თანმიმდევრობის ავტომატურად გამოსათვლელად, შედეგების ავტომატური ბეჭდვით ცხრილის სახით. დიზაინის განუყოფელი ნაწილია პრინტერი, რომელიც მექანიკურად არის დაკავშირებული გაანგარიშების განყოფილებასთან. Difference Engine 1 არის პირველი სრული დიზაინი ავტომატური გაანგარიშებისთვის.
დროდადრო Babbage ცვლიდა მოწყობილობის ფუნქციონირებას. 1830 წლის დიზაინი ასახავს მანქანას, რომელიც განკუთვნილია 16 ციფრისა და 6 ბრძანებით განსხვავებისათვის. მოდელი შედგებოდა 25 ათასი ნაწილისგან, რომლებიც თანაბრად იყოფა გამოთვლით განყოფილებასა და პრინტერს შორის. მოწყობილობა რომ აეშენებინათ, ის სავარაუდოდ 4 ტონას იწონიდა და 2,4 მეტრი სიმაღლით. Babbage's Difference Engine-ზე მუშაობა შეჩერდა 1832 წელს ინჟინერ ჯოზეფ კლემენტთან კამათის შემდეგ. მთავრობის დაფინანსება საბოლოოდ დასრულდა 1842 წელს
ანალიტიკური ძრავა
როდესაც განსხვავებულ აპარატზე მუშაობა შეჩერდა, 1834 წელს ბაბიჯმა მოიფიქრა უფრო ამბიციური მოწყობილობა, რომელიც მოგვიანებით ცნობილი გახდა, როგორც ანალიტიკური უნივერსალური პროგრამირებადი გამოთვლითი ძრავა. Babbage-ის აპარატის სტრუქტურული თვისებები დიდწილად შეესაბამება თანამედროვე ციფრული კომპიუტერის ძირითად სამშენებლო ბლოკებს. პროგრამირება ხდება პუნჩირებული ბარათების გამოყენებით. ეს იდეა აღებულია ჟაკარდის სადგამიდან, სადაც ისინი გამოიყენება რთული ტექსტილის ნიმუშების შესაქმნელად.
Babbage-ის ანალიტიკური ძრავის ლოგიკური სტრუქტურა ძირითადად შეესაბამება ელექტრონული ეპოქის კომპიუტერების დომინანტურ დიზაინს, რაც გულისხმობს მეხსიერების არსებობას ("მაღაზია"), გამოყოფილი ცენტრალური დამუშავების ერთეულისგან ("წისქვილი"), თანმიმდევრობით. ოპერაციების შესრულება და საშუალებები მონაცემთა და ინსტრუქციების შეყვანისა და გამოტანისთვის. ამიტომ, განვითარების ავტორმა სრულიად დამსახურებულად მიიღო კომპიუტერული ტექნოლოგიების პიონერის წოდება.
მეხსიერება და CPU
ბაბიჯის აპარატს აქვს "მაღაზია", სადაც ინახება რიცხვები და შუალედური შედეგები, ასევე ცალკე "წისქვილი", სადაც არითმეტიკული დამუშავება ხდება. მას ჰქონდა 4 არითმეტიკული ფუნქციის ნაკრები და შეეძლო პირდაპირი გამრავლება და გაყოფა. გარდა ამისა, მოწყობილობას შეეძლო შეესრულებინა ოპერაციები, რომლებსაც ახლა ეწოდება პირობითი განშტოება, მარყუჟი (იტერაცია), მიკროპროგრამირება, პარალელური დამუშავება, დაფიქსირება, პულსის ფორმირება და ა.შ. თავად ავტორს არ გამოუყენებია ასეთი ტერმინოლოგია.
ჩარლზ ბაბეჯის ანალიტიკური ძრავის პროცესორი, რომელსაც მან "წისქვილი" უწოდა, უზრუნველყოფს:
- ციფრების შენახვა, რომლებზედაც ოპერაციები შესრულებულია დაუყოვნებლივ, რეესტრებში;
- აქვს აპარატურა მათზე ძირითადი არითმეტიკული მოქმედებების შესასრულებლად;
- მომხმარებელზე ორიენტირებული გარე ინსტრუქციების გადაცემა დეტალურ შიდა კონტროლზე;
- დროის სისტემა (საათი) ინსტრუქციების შესასრულებლად საგულდაგულოდ შერჩეული თანმიმდევრობით.
ანალიტიკური ძრავის კონტროლის მექანიზმი ასრულებს ოპერაციებს ავტომატურად და შედგება ორი ნაწილისგან: ქვედა დონე, რომელსაც აკონტროლებს მასიური დოლები, რომელსაც ეწოდება ლულები, და მაღალი დონე, რომელიც ჟაკარდის მიერ შექმნილი პუნჩირებული ბარათების გამოყენებით ფართოდ გამოიყენებოდა 1800-იანი წლების დასაწყისში.
გამომავალი მოწყობილობები
გამოთვლების შედეგი ნაჩვენებია სხვადასხვა გზით, მათ შორის ბეჭდვის, მუშტი ბარათების, შედგენის დასტერეოტიპების ავტომატური წარმოება - რბილი მასალის უჯრა, რომელზედაც აღიბეჭდება შედეგი, რომელიც შეიძლება გამოდგეს როგორც ყალიბი დასაბეჭდად ფირფიტების ჩამოსხმისთვის.
ახალი დიზაინი
Babbage-ის პიონერული მუშაობა ანალიტიკურ ძრავზე მეტწილად დასრულდა 1840 წლისთვის და დაიწყო ახალი მოწყობილობის შემუშავება. 1847-1849 წლებში მან დაასრულა Difference Engine No. 2-ის განვითარება, რომელიც ორიგინალის გაუმჯობესებული ვერსია იყო. ეს მოდიფიკაცია შექმნილია 31-ბიტიანი ნომრების მქონე ოპერაციებისთვის და შეეძლო მე-7 რიგის ნებისმიერი მრავალწევრის ცხრილის შედგენა. დიზაინი იყო საოცრად მარტივი, რაც მოითხოვდა ორიგინალური მოდელის ნაწილების მხოლოდ მესამედს, თანაბარი დამუშავების სიმძლავრის უზრუნველყოფას.
ჩარლზ ბაბიჯის განსხვავება და ანალიტიკური ძრავები იყენებდნენ გამომავალი მოწყობილობის იგივე დიზაინს, რომელიც არა მხოლოდ ამზადებდა ანაბეჭდებს ქაღალდზე, არამედ ავტომატურად ქმნიდა სტერეოტიპებს და დამოუკიდებლად ასრულებდა ფორმატირებას ოპერატორის მიერ მითითებული გვერდის განლაგების მიხედვით. ამავდროულად, შესაძლებელი იყო ხაზის სიმაღლის, სვეტების რაოდენობის, ველის სიგანის კორექტირება, მწკრივების ან სვეტების ავტომატური დაკეცვა და ცარიელი ხაზების მოწყობა წაკითხვისთვის.
მემკვიდრეობა
გარდა რამდენიმე ნაწილობრივ შექმნილი მექანიკური შეკრებისა და მცირე სამუშაო სექციების სატესტო მოდელებისა, არცერთი დიზაინი არ იყო სრულად რეალიზებული ბაბიჯის სიცოცხლის განმავლობაში. 1832 წელს აწყობილი მთავარი მოდელი იყო Difference Engine No1-ის 1/7, რომელიც შედგებოდადაახლოებით 2 ათასი ნაწილიდან. ის დღემდე მუშაობს უნაკლოდ და არის პირველი წარმატებული ავტომატური გამოთვლითი მოწყობილობა, რომელიც ახორციელებს მათემატიკურ გამოთვლებს მექანიზმში. ბაბიჯი გარდაიცვალა ანალიტიკური ძრავის მცირე ექსპერიმენტული ნაწილის აწყობისას. შემორჩენილია კონსტრუქციის მრავალი დეტალი, ასევე ნახატებისა და ჩანაწერების სრული არქივი.
ბაბიჯის დიზაინი უზარმაზარი მექანიკური კომპიუტერებისთვის ითვლება მე-19 საუკუნის ერთ-ერთ განსაცვიფრებელ ინტელექტუალურ მიღწევად. მხოლოდ ბოლო ათწლეულების განმავლობაში მოხდა მისი ნამუშევრების დეტალური შესწავლა და მისი გაკეთებულის მნიშვნელობა სულ უფრო აშკარა ხდება.
