Չարլզ Բեբիջ (1791-1871) - հաշվողական տեխնիկայի ստեղծման առաջամարտիկ, ով մշակել է համակարգիչների 2 դաս՝ տարբերություն և վերլուծական։ Դրանցից առաջինն իր անունը ստացել է շնորհիվ այն մաթեմատիկական սկզբունքի, որի վրա հիմնված է այն՝ վերջավոր տարբերությունների մեթոդը։ Նրա գեղեցկությունը թվաբանական գումարման բացառիկ օգտագործումն է՝ առանց բազմապատկման և բաժանման դիմելու, որոնք դժվար է իրականացնել մեխանիկորեն:
Ավելին քան հաշվիչ
Babbage's Difference Engine-ը հաշվող սարք է: Նա մանիպուլյացիայի է ենթարկում թվերը միայն այն կերպ, ինչ կարող է, անընդհատ գումարելով դրանք ըստ վերջավոր տարբերությունների մեթոդի: Այն չի կարող օգտագործվել ընդհանուր թվաբանական հաշվարկների համար։ Babbage's Analytical Engine-ը շատ ավելին է, քան պարզապես հաշվիչ: Այն նշում է անցումը մեխանիկացված թվաբանությունից դեպի ամբողջական մասշտաբի ընդհանուր նշանակության հաշվարկ: Բեբիջի գաղափարների էվոլյուցիայի տարբեր փուլերումեղել է առնվազն 3 նախագիծ. Հետևաբար, նրա վերլուծական շարժիչները լավագույնս հիշատակվում են հոգնակի թվով:
Հարմարավետություն և ինժեներական արդյունավետություն
Babbage-ի համակարգիչները տասնորդական են այն իմաստով, որ նրանք օգտագործում են 10 թվանշան 0-ից 9-ը, և թվային այն առումով, որ նրանք գործում են միայն ամբողջական թվերով: Արժեքները ներկայացված են փոխանցումներով, և յուրաքանչյուր թվանշան ունի իր անիվը: Եթե այն դադարում է միջանկյալ դիրքում ամբողջ թվերի արժեքների միջև, ապա արդյունքը համարվում է անորոշ, և մեքենան արգելափակվում է՝ ցույց տալու համար հաշվարկների ամբողջականության խախտում: Սա սխալի հայտնաբերման ձև է:
Babbage-ը նաև հաշվի է առել թվային համակարգերի օգտագործումը, քան տասնորդականները, այդ թվում՝ երկուական և բազային 3, 4, 5, 12, 16 և 100։ շարժվող մասերի քանակը։
Difference Engine 1
1821 թվականին Բեբիջը սկսեց զարգացնել բազմանդամ ֆունկցիաները հաշվարկելու և աղյուսակավորելու մեխանիզմով: Հեղինակը նկարագրում է այն որպես արժեքների հաջորդականության ավտոմատ հաշվարկման սարք՝ արդյունքները աղյուսակի տեսքով ավտոմատ տպագրությամբ։ Դիզայնի անբաժանելի մասն է կազմում մեխանիկորեն միացված տպիչը հաշվարկային հատվածին: Difference Engine 1-ը ավտոմատ հաշվարկի առաջին ամբողջական դիզայնն է:
Ժամանակ առ ժամանակ Babbage-ը փոխել է սարքի ֆունկցիոնալությունը։ 1830 թվականի դիզայնը պատկերում է մեքենա, որը նախատեսված է 16 թվանշանների և 6 կարգերի տարբերության համար: Մոդելը բաղկացած էր 25 հազար մասից՝ հավասարապես բաժանված հաշվողական հատվածի և տպիչի միջև։ Եթե սարքը կառուցված լիներ, այն կունենար մոտավորապես 4 տոննա քաշ և 2,4 մետր բարձրություն: Բեբիջի տարբերության շարժիչի վրա աշխատանքը դադարեցվեց 1832 թվականին ինժեներ Ջոզեֆ Կլեմենտի հետ վեճից հետո: Կառավարության ֆինանսավորումը վերջապես ավարտվեց 1842 թվականին
Անալիտիկ շարժիչ
Երբ տարբերությունների ապարատի վրա աշխատանքը դադարեց, 1834 թվականին Բեբիջը ստեղծեց ավելի հավակնոտ սարք, որը հետագայում հայտնի դարձավ որպես Անալիտիկ ունիվերսալ ծրագրավորվող հաշվողական շարժիչ: Babbage-ի մեքենայի կառուցվածքային հատկությունները մեծապես համապատասխանում են ժամանակակից թվային համակարգչի հիմնական կառուցվածքային բլոկներին: Ծրագրավորումը կատարվում է բռունցքով հարվածող քարտերի միջոցով: Այս գաղափարը վերցված է ժակարդի ջուլհակից, որտեղ դրանք օգտագործվում են բարդ տեքստիլ նախշեր ստեղծելու համար։
Babbage's Analytical Engine-ի տրամաբանական կառուցվածքը հիմնականում համապատասխանում է էլեկտրոնային դարաշրջանի համակարգիչների գերիշխող դիզայնին, որը ենթադրում է հիշողության («պահեստ») առկայություն՝ անջատված կենտրոնական մշակման միավորից («ջրաղաց»), հաջորդական։ տվյալների և հրահանգների մուտքագրման և ելքի համար գործառնությունների և սարքավորումների իրականացում: Հետևաբար, մշակման հեղինակը միանգամայն արժանիորեն ստացավ համակարգչային տեխնիկայի ռահվիրա կոչումը։
Հիշողություն և պրոցեսոր
Babbage's մեքենան ունի «խանութ», որտեղ պահվում են թվերն ու միջանկյալ արդյունքները, ինչպես նաև առանձին «ջրաղաց», որտեղ կատարվում է թվաբանական մշակում։ Նա ուներ 4 թվաբանական ֆունկցիաների մի շարք և կարող էր կատարել ուղիղ բազմապատկում և բաժանում: Բացի այդ, սարքը կարող էր կատարել գործողություններ, որոնք այժմ կոչվում են պայմանական ճյուղավորում, հանգույց (կրկնում), միկրոծրագրավորում, զուգահեռ մշակում, ամրագրում, իմպուլսների ձևավորում և այլն: Հեղինակն ինքը նման տերմինաբանություն չի օգտագործել:
Չարլզ Բեբիջի վերլուծական շարժիչի պրոցեսորը, որը նա անվանել է «ջրաղաց», ապահովում է՝
- թվերի պահպանում, որոնց վրա գործողությունները կատարվում են անմիջապես գրանցամատյաններում;
- ունի սարքավորում՝ դրանց վրա հիմնական թվաբանական գործողություններ կատարելու համար;
- օգտագործողին ուղղված արտաքին հրահանգների փոխանցում մանրամասն ներքին հսկողության;
- ժամացույցի համակարգ (ժամացույց) հրահանգները ուշադիր ընտրված հաջորդականությամբ կատարելու համար:
Անալիտիկ շարժիչի կառավարման մեխանիզմն ավտոմատ կերպով գործում է և բաղկացած է երկու մասից՝ ավելի ցածր մակարդակ, որը վերահսկվում է զանգվածային թմբուկներով, որոնք կոչվում են տակառներ, և բարձր մակարդակ՝ օգտագործելով դակիչ քարտեր, որոնք նախագծվել են Jacquard-ի կողմից 1800-ականների սկզբին լայնորեն օգտագործվող ջուլհակների համար:
Ելքային սարքեր
Հաշվարկների արդյունքը ցուցադրվում է տարբեր ձևերով, ներառյալ տպագրությունը, դակված քարտերը, գծագրումը ևկարծրատիպերի ավտոմատ արտադրություն՝ փափուկ նյութի սկուտեղներ, որոնց վրա դրոշմված է արդյունքը, որը կարող է ծառայել որպես կաղապար՝ տպագրության համար ձուլման թիթեղների համար։
Նոր դիզայն
Babbage-ի պիոներական աշխատանքը վերլուծական շարժիչի վրա հիմնականում ավարտվեց 1840 թվականին և սկսեց մշակել նոր սարք: 1847-1849 թվականներին նա ավարտեց Difference Engine No. 2-ի մշակումը, որը բնօրինակի կատարելագործված տարբերակն էր։ Այս փոփոխությունը նախատեսված էր 31-բիթանոց թվերով գործողությունների համար և կարող էր աղյուսակավորել 7-րդ կարգի ցանկացած բազմանդամ: Դիզայնը շատ պարզ էր՝ պահանջելով օրիգինալ մոդելի մասերի միայն մեկ երրորդը, միաժամանակ ապահովելով հավասար մշակման հզորություն:
Չարլզ Բեբիջի տարբերությունը և վերլուծական շարժիչները օգտագործում էին ելքային սարքի նույն ձևավորումը, որը ոչ միայն տպում էր թղթի վրա, այլև ավտոմատ կերպով ստեղծում էր կարծրատիպեր և ինքնուրույն կատարում ֆորմատավորում՝ ըստ օպերատորի կողմից նշված էջի դասավորության: Միևնույն ժամանակ հնարավոր եղավ կարգավորել տողի բարձրությունը, սյունակների քանակը, դաշտերի լայնությունը, տողերի կամ սյունակների ավտոմատ ծալումը և դատարկ գծերի դասավորությունը ընթեռնելիության համար։
Ժառանգություն
Բացի մի քանի մասամբ ստեղծված մեխանիկական հավաքույթներից և փոքր աշխատանքային հատվածների փորձնական մոդելներից, նախագծերից և ոչ մեկը ամբողջությամբ չի իրականացվել Բեբիջի կյանքի ընթացքում: 1832 թվականին հավաքված հիմնական մոդելը Difference Engine No 1-ի 1/7-ն էր, որը բաղկացած էր.մոտ 2 հազար մասից։ Այն աշխատում է անթերի մինչ օրս և առաջին հաջողված ավտոմատ հաշվողական սարքն է, որն իրականացնում է մաթեմատիկական հաշվարկներ մեխանիզմով։ Բեբիջը մահացել է, երբ վերլուծական շարժիչի փոքր փորձնական մասը հավաքվում էր: Պահպանվել են շինարարության բազմաթիվ մանրամասներ, ինչպես նաև գծագրերի և գրառումների ամբողջական արխիվ։
Հսկայական մեխանիկական համակարգիչների համար Բեբիջի նախագծերը համարվում են 19-րդ դարի ապշեցուցիչ ինտելեկտուալ ձեռքբերումներից մեկը: Միայն վերջին տասնամյակներում է, որ նրա աշխատանքը մանրամասն ուսումնասիրվել է, և նրա արածի կարևորությունը գնալով ավելի ակնհայտ է դառնում:
