チャールズ・バベッジの解析機関：説明、機能、歴史と性質

Charlz Bebbidzh（1791-1871） - 2台のコンピュータグレードを開発したコンピューター・エンジニアリングを作るのパイオニア、 - の違いと分析。 有限差分法 - 最初のものは、それが基づいている数学的な原則に、その名前を得ました。 その美しさは、機械的に実現が困難である、乗算、除算を必要とせずに、算術加算の排他的使用です。

電卓より

差分エンジンバベッジは、計数装置を表します。 それは数字を連続的有限差分法に従ってそれらを積み重ねることのできる唯一の方法を動作させます。 これは、一般的な算術計算に使用することはできません。 単なる計算よりもはるかに多くの分析同じマシンバベッジの。 これは算術から機械本格的な汎用コンピューティングへの移行をマークします。 バベッジのアイデアの進化の異なる段階で、少なくとも3つのプロジェクトがありました。 そのため、複数の分析でマシンを参照することをお勧めします。

エンジニアリングの利便性と効率性

バベッジ計算機は、彼らが9 0〜10個の数字を使用して、デジタルので整数でのみ動作するという意味で、小数点ユニットです。 値は歯車であり、各カテゴリには、彼のホイールに与えられました。 それは整数間の中間位置で停止した場合、結果は未定義であり、機械の操作は、計算の整合性の違反を表示するために、ブロックされています。 これは、エラー検出の一形態です。

それのおかげでかなりの数を減少させたためBebbidzhはまた、その親しみとエンジニアリング効率のそれが小数で停止さT。H.バイナリとベース3、4、5、12、16及び100における小数以外の推測航法システムの使用を考え可動部品。

差分エンジン№1

1821年、バベッジは、計算や集計多項式関数のためのメカニズムの開発に着手しました。 著者は、表形式で結果の自動印刷と値のシーケンスの自動計算するための装置として説明しています。 プリンタ構造の不可欠な部分を機械的に演算部に接続されています。 差分エンジンは№1自動的に計算を実行するための最初の完全な設計を表しています。

随時バベッジは、デバイスの機能を変更しました。 デザイン1830は、16桁の数字と大きさの差の6つのオーダーのために設計されたマシンを表します。 モデルは、25番目から成っていた。コンピュータとプリンタ部との間で均等に分割部品。 デバイスが内蔵されている場合、それは推定4トンの重量を量っているだろうと2.4メートルの高さを持っているでしょう。バベッジの相違エンジン上で動作エンジニアジョセフ・クレメントとの紛争の後、1832年に停止しました。 公的資金は最終的に1842年に中止しました

解析エンジン

差マシンの作業は1834年に停止した場合には、バベッジは、後で分析ユニバーサルプログラマブル・コンピューティング・メカニズムと命名された、より野心的なデバイスを、考案。 機械バベッジの構造特性は、主に現代のデジタルコンピュータの基本ブロックに対応します。 プログラミングは、パンチカードを使用して行われます。 このアイデアは、それらが複雑なテキスタイルパターンを作成するために使用されているジャカード織機、から借りました。

分析エンジンバベッジは、基本的に、中央処理装置（「ミル」）から分離されたメモリ（「ストア」）を意味ドミナントデザインの電子計算機の時代に対応する操作の順次実行とデータ及び命令の入力及び出力手段の論理構造。 そのため、コンピュータ技術の作者のパイオニアの開発のタイトルは当然のでした。

メモリとCPU

機械バベッジを使用すると、数字および中間結果を記憶する「記憶」、ならびに演算処理を実行する別個の「工場」です。 彼女は4つの算術関数の集合を持っていたし、直接乗算と除算を行うことができます。 加えて、デバイスは条件分岐サイクル（反復）、マイクロプログラミング、並列処理、定着、パルス整形など。N.使用されないような用語の作者名を持つ操作を実行することができました。

CPUの分析エンジン チャールズ・バベッジの、 彼は「ミル」と呼ばれ、用意されています。

• 格納番号、レジスタ、直ちに作られた操作。
• それは、彼らの基本的な算術演算で動作するハードウェアを持っています。
• 詳細な内部管理におけるユーザーフレンドリー外部命令の伝達。
• 厳選された順序で命令を実行するシステムの同期（クロック）。

制御機構分析機は自動的に作動し、2つの部分で構成さ：キャスクと呼ばれる巨大なドラムによって制御されたレベル、より低い、およびジャカード織機のために設計されたパンチカードを使用してハイレベルを、広く1800年代初頭に使用されます。

出力デバイス

印刷結果を印刷するために、プレートを鋳造するための形態として役立つことができる生成された軟質材料のトレイ - 計算の結果は印刷、パンチカード、プロット及びステレオタイプの自動生産を含む種々の方法で表示されます。

新しいデザイン

バベッジの解析機関の先駆的な仕事は、主に1840年に完成し、新しいデバイスを開発し始めていました。 1847から1849までの期間に、彼が開発№2差分エンジンを完了し、オリジナルの改良版です。 この変形は、31ビット数で動作するように設計し、表形式で、任意の多項式7順序を生じ得ます。 設計は、等しい彼女のコンピューティングパワーを提供する、エレガントなシンプルであり、元のモデルの部品の数だけ第三のを必要とします。

違いとチャールズ・バベッジの解析機関だけでなく、紙にプリントアウトを行い、同じ出力デバイスの設計を、使用するだけでなく、自動的にページのオペレータの所定のレイアウトに応じてステレオタイプと、自分の意志のフォーマットを作成します。 それは行の高さを設定する可能性を想定し、同時に、列数、フィールドの幅は、自動折り畳み行または列と読みやすさのために空白行の配置を提供します。

遺産

別に、部分的に小さな作動部分の機械的な組み立てとテストのモデルによって作成されたいくつかのから、構造物のいずれもが人生のバベッジのために完全には実装されませんされていません。 メイン1832年に集められたモデルは一部1/7№1およそ2000で構成さの違いエンジン、だった。小品。 これは、この日に完璧に動作機構における数学的計算を実装して最初に成功した自動コンピューティングデバイスです。 分析エンジンの小型実験部分に行くときバベッジが死亡しました。 構造の多くの詳細は保存だけでなく、図面やメモの完全なアーカイブされています。

プロジェクトの巨大な機械のコンピュータは、バベッジは、19世紀の素晴らしい知的成果の一つと考えられて。 のみ、ここ数十年で彼の作品は、詳細に研究されてきた、と彼は何をしたかの重要度は、より明らかになります。