Charles Babbage (1791-1871) je bil pionir pri ustvarjanju računalniške tehnologije, ki je razvil 2 razreda računalnikov - diferencialne in analitične. Prva od njih je dobila ime zaradi matematičnega principa, na katerem temelji - metoda končnih razlik. Njegova lepota je v izjemni uporabi aritmetičnega seštevanja, ne da bi se morali zateči k množenju in deljenju, ki ju je težko izvesti mehansko.

Več kot kalkulator

Babbageov diferenčni stroj je računska naprava. S številkami manipulira na edini način, ki ga zna, in jih nenehno sešteva po metodi končnih razlik. Ni ga mogoče uporabiti za splošne aritmetične izračune. Babbage's Analytical Engine je veliko več kot le kalkulator. Označuje prehod od mehanizirane aritmetike do splošnega računalništva v polnem obsegu. Na različnih stopnjah razvoja Babbageovih idej so bili vsaj 3 projekti. Zato je njegove analitične motorje bolje navesti v množini.

Priročnost in inženirska učinkovitost

Babbageeve naprave so decimalne naprave v smislu, da uporabljajo 10 števk od 0 do 9, in digitalne, ker delujejo samo s celimi števili. Vrednosti so predstavljene z zobniki, vsaka cifra pa ima svoje kolo. Če se ustavi v vmesnem položaju med celimi vrednostmi, se rezultat šteje za nedoločenega in stroj je blokiran, kar kaže na kršitev celovitosti izračunov. To je neke vrste odkrivanje napak.

Babbage je razmišljal tudi o uporabi številskih sistemov, ki niso osnova 10, vključno z binarnimi in osnovami 3, 4, 5, 12, 16 in 100. Ustavil se je pri osnovi 10 zaradi njene poznanosti in inženirske učinkovitosti, saj znatno zmanjša število premikajočih se deli.

Diferencialni stroj št. 1

Leta 1821 je Babbage začel razvijati mehanizem za izračun in tabeliranje polinomskih funkcij. Avtor ga opisuje kot napravo za samodejno izračunavanje zaporedja vrednosti s samodejnim izpisom rezultatov v obliki tabele. Sestavni del zasnove je tiskalnik, ki je mehansko povezan z računskim delom. Diferencialni motor št. 1 je prva polnopravna zasnova za avtomatske izračune.

Babbage je od časa do časa spremenil funkcionalnost naprave. Zasnova iz leta 1830 prikazuje stroj, ki ima 16 števk in 6 vrst razlike. Model je bil sestavljen iz 25 tisoč delov, ki so bili enakomerno razdeljeni med računalniški del in tiskalnik. Če bi bila naprava izdelana, bi tehtala približno 4 tone in bi bila visoka 2,4 m. Delo na Babbageovem diferenčnem motorju je bilo ustavljeno leta 1832 po sporu z inženirjem Josephom Clementom. Državno financiranje je dokončno prenehalo leta 1842.

Analitični motor

Ko je delo na diferenčnem aparatu zastalo, je Babbage leta 1834 zasnoval bolj ambiciozno napravo, ki so jo kasneje poimenovali analitični univerzalni programabilni računalniški stroj. Strukturne lastnosti Babbageovega stroja v veliki meri ustrezajo osnovnim blokom sodobnega digitalnega računalnika. Programiranje poteka s pomočjo luknjanih kartic. Ta ideja je bila izposojena iz žakardnega statve, kjer se uporabljajo za ustvarjanje kompleksnih tekstilnih vzorcev.

Logična struktura Babbagejevega analitičnega stroja v veliki meri sledi prevladujoči zasnovi računalnikov elektronske dobe, ki vključuje pomnilnik ("magazin"), ločen od centralne procesne enote ("mlin"), zaporedno izvajanje operacij in sredstva za vnos in izpis podatkov in navodil. Zato je avtor razvoja zasluženo prejel naziv pionirja računalniške tehnologije.

Pomnilnik in procesor

Babbageov stroj je imel "revijo", kjer so bile shranjene številke, in ločen "mlin", kjer se je izvajala aritmetična obdelava. Imel je nabor 4 aritmetičnih funkcij in je lahko izvajal neposredno množenje in deljenje. Poleg tega je bila naprava sposobna izvajati operacije, ki jih danes imenujemo pogojno razvejanje, zanka (iteracija), mikroprogramiranje, vzporedna obdelava, fiksacija, generiranje impulzov itd. Avtor sam ni uporabljal takšne terminologije.

CPU analitičnega motorja, ki ga je imenoval »mlin«, zagotavlja:

• shranjevanje številk, s katerimi se operacije izvajajo takoj, v registrih;
• ima strojno opremo za izvajanje osnovnih aritmetičnih operacij z njimi;
• prenos uporabniško usmerjenih zunanjih navodil v podrobno notranjo kontrolo;
• sinhronizacijski sistem (ura) za izvajanje ukazov v skrbno izbranem zaporedju.

Krmilni mehanizem analitičnega stroja izvaja operacije samodejno in je sestavljen iz dveh delov: nizke ravni, ki jo nadzirajo masivni bobni, imenovani sodi, in visoke ravni z uporabo luknjanih kartic, ki jih je razvil Jacquard za statve, ki so se običajno uporabljale v zgodnjih 19. stoletjih.

Izhodne naprave

Rezultat izračuna je izpisan na različne načine, vključno s tiskanjem, luknjanjem kartic, grafično obdelavo in avtomatsko izdelavo stereotipov – pladnjev iz mehkega materiala, na katere je vtisnjen rezultat, ki lahko služijo kot kalup za vlivanje plošč za tiskanje. .

Nov dizajn

Babbage je do leta 1840 večinoma zaključil svoje pionirsko delo na analitičnem stroju in začel razvijati novo napravo. Med letoma 1847 in 1849 je dokončal razvoj diferenčnega motorja št. 2, ki je bil izboljšana različica originala. Ta modifikacija je bila zasnovana za operacije z 31-bitnimi števili in je lahko kateri koli polinom 7. reda prenesla v tabelarično obliko. Zasnova je bila elegantno preprosta in je zahtevala le tretjino delov prvotnega modela, hkrati pa je zagotavljala enako procesorsko moč.

Difference Engine in Analytical Engine Charlesa Babbagea sta uporabljala isto zasnovo izhodne naprave, ki ni samo naredila izpisa na papirju, ampak je tudi samodejno ustvarila stereotipe in neodvisno ustvarila oblikovanje v skladu s postavitvijo strani, ki jo je določil operater. Hkrati je bilo mogoče prilagajati višino vrstic, število stolpcev, širino polj ter zagotoviti samodejno strnitev vrstic ali stolpcev in postavitev praznih vrstic za lažje branje.

Dediščina

Razen nekaj delno dokončanih mehanskih sklopov in testnih modelov majhnih delovnih odsekov nobena zasnova ni bila v celoti realizirana v času Babbageovega življenja. Glavni model, sestavljen leta 1832, je bil 1/7 diferenčnega motorja št. 1, ki je bil sestavljen iz približno 2 tisoč delov. Deluje brezhibno vse do danes in je prva uspešna avtomatska računalniška naprava, ki izvaja matematične izračune v mehanizmu. Babbage je umrl, medtem ko so sestavljali majhen eksperimentalni del analitičnega stroja. Ohranjenih je veliko oblikovnih podrobnosti, prav tako celoten arhiv risb in zapiskov.

Babbagejevi načrti za ogromne mehanske računske stroje veljajo za enega osupljivih intelektualnih dosežkov 19. stoletja. Šele v zadnjih desetletjih je bilo njegovo delo podrobneje preučeno in pomembnost tega, kar je dosegel, postaja vse bolj jasna.

Angleški polihistor, matematik, filozof, izumitelj in strojni inženir, ki je v 19. stoletju razvil koncept univerzalnega digitalnega računalnika, ki velja za prototip sodobnih računalnikov.

Pravzaprav je Charles Babbage zaslužen za izum prvega mehanskega računalnika, ki je sčasoma vodil do bolj zapletenih zasnov. Poleg tega ima v lasti številna izjemna dela na drugih področjih. Nekaj ​​Babbagejevih nedokončanih mehanizmov je na ogled v Londonskem muzeju znanosti. Leta 1991 je bil po izumiteljevih risbah izdelan brezhibno delujoč tako imenovan diferenčni motor Charlesa Babbagea. Babbage se pogosto omenja v steampunk romanih. Leta 2008 je bil o njem posnet kratki film "Babbage", prikazan na filmskem festivalu v Cannesu.

Prihodnji izumitelj se je rodil 26. decembra 1791 v Londonu. Bil je eden od štirih otrok bankirja Benjamina Babbagea in njegove žene Betsy Plumleigh Teape. Ko je deček dopolnil osem let, so ga poslali v internat na podeželju, da bi si nabral moči po smrtno nevarni vročini. Nekaj ​​časa je študiral na gimnaziji kralja Edvarda VI., vendar je slabo zdravje prisililo njegove starše, da so se obrnili na storitve učiteljev. Babbage je pozneje postal študent Holmwood Academy v Middlesexu, ki je imela bogato znanstveno knjižnico – tam se je prebudila njegova ljubezen do matematike.

Tako ali drugače so učitelji in mentorji mladega Charlesa lahko pripravili na izpite na univerzi v Cambridgeu, oktobra 1810 pa je postal študent na Trinity College. Žal je stopnja matematike v Cambridgeu razočarala Babbagea, ki je do takrat samostojno študiral številna dela izjemnih matematikov svojega časa. Leta 1812 je skupaj z več prijatelji na univerzi ustanovil Analitično društvo in leta 1814 brez izpitov diplomiral. Hitro je dosegel nekaj uspehov – leto kasneje je mladi Babbage predaval astronomijo na Royal Institution, leta 1816 je postal član Kraljeve družbe v Londonu, leta 1819 pa je obiskal Pariz, kjer se je srečal z vodilnimi francoskimi matematiki in fiziki. Po drugi strani pa karierno ni imel sreče – kljub njegovim nedvomnim sposobnostim in odličnim priporočilom so donosni in prestižni učiteljski položaji vedno pripadli nekomu drugemu in Charles se je bil prisiljen zanašati na podporo svojega očeta. Leta 1827, po njegovi smrti, je Babbage podedoval za tiste čase veliko bogastvo, okoli 100.000 funtov, kar ga je osamosvojilo pri raziskovanju.

Poročil se je zgodaj, leta 1814, z ženo sta imela osem otrok (čeprav so le štirje preživeli), po smrti žene, ki je umrla leta 1827, pa je veliko potoval. Bil je v Rimu, ko je izvedel, da je končno dobil mesto profesorja na Cambridgeu, ki ga je pred tem trikrat zavrnil.

Babbagejeva glavna strast je bilo ustvarjanje računalnikov, vendar je vse življenje ostal človek širokih interesov. Babbage je bil ključnega pomena pri ustanovitvi Astronomskega društva leta 1820, razvil je zahteve za sodoben poštni sistem, poučeval na Univerzi v Cambridgeu od 1828 do 1939 in v tem obdobju objavil tri pomembna znanstvena dela ter bil leta 1832 izvoljen za častnega tujca. Ameriška akademija znanosti in umetnosti. Zelo ga je zanimala politična ekonomija, poskušal se je vključiti v politiko (brez večjega uspeha) in se zanimal za teologijo, kriptografijo, zlasti obdelavo kovin in tehnologijo nasploh, sodeloval pa je tudi v javnih kampanjah. Njegovi kolegi ga niso marali, saj je Babbagea vedno bolj zanimalo lastno raziskovanje kot poučevanje, a so mu vedno pripisovali priznanje kot znanstveniku in izumitelju. Babbageovi znani izumi so vključevali tako potrebne predmete v sodobnem življenju, kot so seizmograf, merilnik hitrosti in oftalmoskop.

Nekoč je veljal za genija, nato pa so ga skoraj zadolžili.
Porabljeni zneski so bili namreč fantastični za začetek 19. stoletja.
Toda obljubljeni stroj nikoli ni deloval. In že je sanjal o naslednjem.
Spotoma je izumil tahometer. Z odpravo se je povzpel na Vezuv,
potopil jezersko dno v potapljaški zvonec sodeloval pri arheoloških
izkopavanja, proučevali pojav rud, spuščanje v rudnike.

Skoraj leto dni se je ukvarjal z varnostjo železniškega prometa in izdeloval
veliko posebne opreme. Vključno z ustvarjanjem merilnika hitrosti.
Poleg tega je razvil veliko opreme za obdelavo kovin.

Charles Babbage se je rodil 26. decembra 1791 v Londonu. Njegov oče Benjamin Babbage je bil bankir. Materi je bilo ime Elizabeth Babbage. Njen dekliški priimek je Teape. Charles je bil kot otrok zelo slabega zdravja. Pri osmih letih so ga poslali v zasebno šolo v Alphingtonu, da bi ga vzgajal duhovnik. Takrat je bil njegov oče že dovolj premožen, da je Charlesu omogočil obiskovanje zasebne šole. Benjamin Babbage je prosil duhovnika, naj Charlesu zaradi njegovega slabega zdravja ne daje težkega akademskega dela.
Po šoli v Alphingtonu so Charlesa poslali na akademijo v Enfield, kjer se je pravzaprav začelo njegovo pravo usposabljanje. Tam se je Babbage začel zanimati za matematiko, k čemur ga je spodbudila velika knjižnica na akademiji.

Po študiju na akademiji je Babbage študiral pri dveh mentorjih. Prvi je bil duhovnik, ki je živel blizu Cambridgea. Po mnenju Charlesa mu duhovnik ne bi dal znanja, ki bi ga lahko pridobil s študijem pri bolj izkušenem učitelju. Po duhovniku je imel Babbage učitelja iz Oxforda. Babbageu je lahko dal dovolj osnovnega klasičnega znanja za vstop na kolidž.

Leta 1810 je Babbage vstopil na Trinity College v Cambridgeu. Vendar pa se je sam naučil osnov matematike iz knjig. Skrbno je študiral dela Newtona, Leibniza, Lagrangea, Lacroixa, Eulerja in drugih matematikov akademij v Sankt Peterburgu, Berlinu in Parizu. Babbage je zelo hitro prehitel svoje učitelje v znanju in bil zelo razočaran nad nivojem poučevanja matematike v Cambridgeu. Poleg tega je opazil, da Britanija kot celota opazno zaostaja za celinskimi državami glede stopnje matematične izobrazbe.

V zvezi s tem se je odločil ustanoviti družbo, katere cilj je bil prinesti sodobno evropsko matematiko na univerzo v Cambridgeu. Leta 1812 so Charles Babbage, njegova prijatelja John Herschel in George Peacock ter več drugih mladih matematikov ustanovili Analytical Society. Začeli so imeti sestanke. Razpravljajte o različnih vprašanjih, povezanih z matematiko. Začeli smo objavljati svoja dela. Na primer, leta 1816 so objavili Razpravo francoskega matematika Lacroixa o diferencialnem in integralskem računu, prevedeno v angleščino, leta 1820 pa so izdali dva zvezka primerov, ki dopolnjujejo to razpravo. S svojo dejavnostjo je Analytical Society sprožilo reformo matematične izobrazbe najprej na Cambridgeu, nato pa še na drugih univerzah v Veliki Britaniji.

Leta 1812 se je Babbage preselil na kolidž svetega Petra (Peterhouse). In leta 1814 je prejel diplomo. Istega leta se je Charles Babbage poročil z Georgiano Whitmore in leta 1815 sta se iz Cambridgea preselila v London. V trinajstih letih zakona se jima je rodilo osem otrok, pet pa jih je umrlo v otroštvu. Leta 1816 je postal član Kraljeve družbe v Londonu. Do takrat je napisal več velikih znanstvenih člankov iz različnih matematičnih disciplin. Leta 1820 je postal član Kraljeve družbe v Edinburgu in Kraljeve astronomske družbe. Leta 1827 je pokopal očeta, ženo in dva otroka. Leta 1827 je postal profesor matematičnih znanosti na Cambridgeu in to mesto je opravljal 12 let. Po odhodu s tega delovnega mesta se je večino časa posvetil svojemu življenjskemu delu - razvoju računalnikov.

Del razlike Stroj Charlesa Babbagea, sestavljen po smrti znanstvenika s strani njegovega sina iz delov, najdenih v očetovem laboratoriju.

Stroj z majhno razliko

Babbage je leta 1812 prvič razmišljal o ustvarjanju mehanizma, ki bi omogočal samodejno izvajanje zapletenih izračunov z veliko natančnostjo. Te misli je spodbudilo preučevanje logaritemskih tabel, katerih preračunavanje je razkrilo številne napake v izračunih zaradi človeškega dejavnika. Že takrat je začel dojemati možnost izvajanja kompleksnih matematičnih izračunov z mehanskimi napravami.

Vendar pa Babbage ni takoj začel razvijati ideje o izdelavi računalniškega mehanizma. Šele leta 1819, ko se je začel zanimati za astronomijo, je natančneje opredelil svoje zamisli in oblikoval principe za računanje tabel po diferenčni metodi s strojem, ki ga je kasneje poimenoval diferenčni stroj. Ta stroj naj bi izvajal kompleks izračunov samo z uporabo operacije dodajanja. Leta 1819 je Charles Babbage začel izdelovati motor z majhno razliko, leta 1822 pa je dokončal njegovo konstrukcijo in pred Kraljevo astronomsko družbo predstavil uporabo strojnega mehanizma za izračun astronomskih in matematičnih tabel. Delovanje stroja je prikazal z izračunom členov zaporedja. Delovanje diferenčnega stroja je temeljilo na metodi končnih razlik. Majhen stroj je bil popolnoma mehanski in sestavljen iz številnih zobnikov in vzvodov. Uporabljal je decimalni številski sistem. Deloval je z 18-bitnimi števili natančno na osmo decimalno mesto in zagotavljal hitrost izračuna 12 členov zaporedja na minuto. Motor za majhne razlike je lahko izračunal vrednosti polinomov 7. stopnje.

Za ustvarjanje diferenčnega motorja je Babbage prejel prvo zlato medaljo Astronomskega društva. Vendar je bil motor za majhne razlike eksperimentalen, ker je imel majhen pomnilnik in ga ni bilo mogoče uporabiti za velike izračune.

Med razvojem stroja si Babbage ni predstavljal vseh težav, povezanih z njegovo izvedbo, in ne samo, da ni izpolnil obljubljenih treh let, ampak je bil devet let pozneje prisiljen prekiniti svoje delo. Vendar je del stroja vendarle začel delovati in izvajal izračune s še večjo natančnostjo, kot je bilo pričakovano.

Zasnova diferenčnega stroja je temeljila na uporabi decimalnega številskega sistema. Mehanizem so poganjali posebni ročaji. Ko je prenehalo financiranje Difference Engine, je Babbage začel načrtovati veliko bolj splošno analitični motor, a se je nato vseeno vrnil k prvotnemu razvoju. Izboljšani projekt, na katerem je delal med letoma 1847 in 1849, se je imenoval "Različni motor št. 2"(Angleščina) Razlika št. motorja 2).

Na podlagi Babbagejevih del in nasvetov je švedski založnik, izumitelj in prevajalec Georg Schutz (šved. Georg Scheutz) z začetkom leta 1854 uspelo izdelati več diferencialnih motorjev in enega od njih leta 1859 celo prodati britanskemu vladnemu uradu. Leta 1855 Schutz razlika stroj prejel zlato medaljo na svetovni razstavi v Parizu. Nekaj ​​​​časa kasneje je drugi izumitelj, Martin Wiberg (šved. Martin Wiberg), izboljšal zasnovo Schutzovega stroja in ga uporabil za izračun in objavo tiskanih logaritemskih tabel.

Schutz kalkulator razlike

Babbagejev analitični motor:

čeprav razlika motorja ni zgradil njegov izumitelj, je bilo za prihodnji razvoj računalniške tehnologije glavno nekaj drugega: Babbage je med svojim delom dobil idejo o izdelavi univerzalnega računalniškega stroja, ki ga je poimenoval analitično in ki je postal prototip sodobnega digitalnega računalnika. V eno samo logično vezje je Babbage povezal aritmetično napravo (ki jo je imenoval "mlin"), pomnilniške registre, združene v eno samo celoto ("skladišče"), in vhodno/izhodno napravo, ki je bila izvedena s pomočjo treh vrst luknjanih kartic. Luknjane operacijske kartice so preklapljale stroj med načini seštevanja, odštevanja, deljenja in množenja. Spremenljive luknjane kartice so nadzorovale prenos podatkov iz pomnilnika v aritmetično enoto in nazaj. Numerične luknjane kartice so se lahko uporabljale za vnos podatkov v stroj in za shranjevanje rezultatov izračunov, če pomnilnik ni bil dovolj.

Nato se skoraj stoletje ni pojavilo nič podobnega analitičnemu motorju, vendar je bila ideja o uporabi luknjanih kartic za obdelavo podatkov preizkušena kmalu. Ameriški izumitelj Herman Hollerith je 20 let po Babbagejevi smrti ustvaril elektromehanski računski stroj - tabulator, v katerem so z luknjanimi karticami obdelali rezultate popisa prebivalstva v ZDA leta 1890.

Tiskalnik! za Babbagejev stroj:

Babbage je zadnja leta svojega življenja posvetil filozofiji in politični ekonomiji.
Charles Babbage je umrl 18. oktobra 1871 v starosti 79 let.

Babbagejev diferencialni stroj:

PS.

Veliko tega, kar vemo o tem stroju, je prišlo do nas po zaslugi znanstvenega dela nadarjene amaterske matematike Auguste Ade Byron (grofica Lovelace), hčerke pesnika Lorda Byrona. Leta 1843 je prevedla članek o analitičnem stroju, ki ga je napisal italijanski matematik, in ga opremila s svojimi podrobnimi komentarji glede potencialnih zmogljivosti stroja.

Žitomirska državna pedagoška univerza po imenu Ivana Franka

"Charles Babbage je človek pred svojim časom"

dijaki 52 skupina

Fakulteta za fiziko in matematiko

Kuliš O.I.

Načrtujte

1. Razvoj računalniške tehnologije pred Ch. 3

2. Babbagejeva mladost. 5

3. Babbagejev diferenčni motor. 9

4. Usoda stroja za razlike.. 12

5. Babbagejev analitični stroj. 15

6. Teoretične zmogljivosti stroja.. 18

7. Babbageove raziskave na različnih področjih znanja. 26

8. Zaključek. 33

9. Literatura. 36

Razvoj računalniške tehnologije pred Ch

Z razvojem družbe je postalo štetje še bolj potrebno v vsakdanjem življenju, izračuni s katerimi so postajali vse bolj zapleteni. Seveda so bile potrebne naprave, ki bi olajšale štetje. Najenostavnejša od teh "naprav" je bila vedno pri človeku - to je 10 prstov njegovih rok. Poleg tega so šteli z zarezami na palicah, kosteh in kamnih, vozli na vrveh in drugimi primitivnimi napravami. Toda že v starih časih so se razširili računski instrumenti, ki jih združuje eno skupno ime - abakus. Abakus razumemo kot vsako števno napravo, na kateri so označena mesta posameznih števk, številke pa so predstavljene s številom različnih majhnih predmetov (kamenčkov, semen itd.).

Grki, Slovani in drugi narodi so uporabljali črke abecede za zapisovanje števil. Vendar pa aritmetične operacije niso bile izvedene v abecednem številčenju, temveč so bile uporabljene predvsem za zapisovanje datumov in rezultatov izračuna. Sami izračuni so potekali na štetni deski. Aritmetika je bila utelešena v abakusu, oziroma je števka s svojimi zmožnostmi predstavljala aritmetiko; To se je nadaljevalo do širjenja števil, ki jih je enostavno izračunati, in pozicijskega številskega sistema.

V X-XII stoletju. V Evropi se je pojavilo veliko del o računanju z abakusom. Toda v povezavi s širjenjem decimalnega pozicijskega številskega sistema se je začelo postopno izpodrivanje izračunov na abaku s pisnimi izračuni. Ta proces je potekal v ostrem boju, kot so takrat verjeli, med dvema znanostma: matematiko na abakusu in matematiko brez abakusa, na papirju.

Z razvojem matematike in naraščanjem obsega računanja se pojavlja želja po poenostavitvi in ​​olajšanju računskega dela. V ta namen niso ustvarjene samo računalniške naprave, ampak tudi tabele.

V začetku 17. stol. Škotski matematik D. Napier (1550-1617) je z uporabo ene od takrat običajnih metod množenja (množenje z mrežo) predlagal računsko napravo, ki je bila posebej napisana množilna tabela, ki jo je imenoval števne palice. Operacije množenja in deljenja so bile izvedene s polaganjem palic po določenih pravilih in branjem rezultata.

Ustvarjalec prvega mehanskega računalnika je bil profesor Univerze v Tübingenu W. Schickard (1592-1635).

Schickardov stroj je bil sestavljen iz treh delov: seštevalnika, množilnika in mehanizma za zapisovanje vmesnih rezultatov. Seštevalna naprava (šestmestni stroj) je bil niz zobnikov. Na vsaki osi je bil en zobnik z desetimi zobmi in pomožnim sornikom z enim zobom. Prst je služil za diskreten prenos desetice na naslednjo števko, potem ko se je v prejšnji zbralo deset enot.

Seštevanje v stroju je potekalo z vrtenjem številčnic posamezne števke za želeno količino, odštevanje z vrtenjem zobnikov v nasprotni smeri. V okencih aparata (bralnih oknih) je bila vidna klicana številka in vsi kasnejši rezultati. Računanje vsote in razlike je obsegalo samo vpisovanje števil in branje rezultata. Deljenje je nadomestilo zaporedno odštevanje delitelja od dividende. Strojna množilna naprava je bila sestavljena iz na papirju napisanih množilnih tabel, ki so bile navite na šest vzporednih valjev. Pri množenju je bilo treba ustrezno zavrteti valje in odčitati rezultat po določenih pravilih.

Tretja naprava stroja je bila sestavljena iz šestih osi z natisnjenimi številkami in plošče s šestimi okni. Z obračanjem osi v oknih je bilo mogoče vnesti številko, ki si jo je bilo treba zapomniti, na primer kakšen vmesni rezultat. Tako je bil v Schickardovem stroju le seštevalni del mehanski, ostalo pa so bile premične mize.

Seštevalni stroj B. Pascala (1623-1662) je postal zelo znan. Ni se bistveno razlikoval od seštevalnega dela Schickardovega stroja. Prvi model stroja, izdelan leta 1641, je imel veliko pomanjkljivosti in po njegovi izdelavi je Pascal začel izdelovati nov stroj, ki ga je dokončal tri leta pozneje. Ta drugi model je postal osnovni: vsi nadaljnji avtomobili, ki jih je zgradil Pascal, so se od njega zelo malo razlikovali, čeprav je bilo na vsakem od njih narejenih nekaj sprememb. Pascal je zgradil približno 50 avtomobilov. Nekateri izmed njih so preživeli do danes.

Prvi stroj, primeren za računalništvo, na katerem je bilo mogoče izvajati štiri aritmetične operacije, je ustvaril Alzčan Carl Thomas de Colmar. Prvič je vzpostavil tudi množično proizvodnjo svojih avtomobilov. Leta 1818 je Thomas zasnoval in leta 1820 izdelal računski stroj, ki ga je poimenoval seštevalec. Leta 1821 je Thomas predložil svoj stroj pariški akademiji.

Tako je do sredine 19. st. obstajal je samo en aritmometer, ki je bil dovolj zadovoljiv za prakso - Thomasov seštevalec. Vsi drugi računalniki so bili primerni samo za seštevanje in odštevanje ali pa so bili bistveno slabši od Thomasovega seštevalnika. Šele Babbage v istem 19. st. je bil sposoben povsem na nov način pristopiti k oblikovanju računalnikov, razviti osnovne principe njihovega delovanja, zlasti v svoji glavni stvaritvi - analitičnem stroju, in postaviti temelje za reševanje glavnih problemov sodobne računalniške tehnologije, kar mu je omogočilo, da ga bodo sto let pozneje imenovali "oče računalnikov".

Babbagejeva mladost

Charles Babbage se je rodil 26. decembra 1791 na jugozahodu Anglije v mestecu Totnes v Devonshiru. Njegov oče Benjamin Babbage, bankir pri Praed, Mackworth and Babbage, je svojemu sinu kasneje zapustil precej veliko bogastvo. Charles je bil šibak otrok in njegovim staršem se ni mudilo, da bi ga poslali v šolo. Do 11. leta ga je učila njegova mati (rojena Elizabeth Tip), o kateri je Charles vedno govoril z velikim spoštovanjem. Ker je bil že znan znanstvenik, se je z njo pogosto posvetoval o različnih vprašanjih.

Od 11. leta je Babbage študiral v zasebnih šolah, najprej v Alphingtonu, majhnem mestu v Devonshiru, nato pa blizu Londona v mestu Enfield. Charles se je v šoli začel zanimati za matematiko, jo je študiral veliko in s posebnim veseljem, zaradi česar je prejel temeljito matematično usposabljanje. V tem času je podrobno preučil Wardovo knjigo "Vodnik za mlade matematike", pa tudi številna temeljnejša dela o matematiki: Wadhouseova "Načela analitičnega računanja", Deatonove "Fluksije" in celo Lagrangeovo "Teorijo funkcij" .

Že od otroštva je Babbage pokazal zanimanje za različne mehanske avtomate, ki so bili razširjeni v 18. in zgodnjem 19. stoletju. Ko je prejel vsako novo igračo, je vedno vprašal: "Kaj je v njej?" Sam Charles je zelo zgodaj začel poskušati izdelovati mehanske igrače, kar mu, mimogrede, ni vedno dobro uspelo.

Leta 1810 je devetnajstletni Babbage vstopil na Trinity College Univerze v Cambridgeu. Na fakulteti je Ch Babbage na svoje presenečenje ugotovil, da zna matematiko bolje od svojih vrstnikov. Včasih je s svojimi vprašanji zbegal celo učitelje.

Charles je bil družaben človek in je imel velik krog znancev, med katerimi so bili mladi z zelo raznolikimi interesi: ljubitelji matematike, šaha, jahanja itd. Njegovi najbližji prijatelji so bili John Herschel (1792-1871), sin slavni astronom W. Herschel in George Peacock (1791-1858). Prijatelja sta se dogovorila, da bosta "potrudila, da bosta svet zapustila modrejši, kot sta ga ugotovila."

Leta 1812 so trije prijatelji (Babbage, Herschel in Peacock) skupaj z drugimi mladimi cambriškimi matematiki ustanovili Analytical Society, katerega organizacija je bila prelomnica za vso britansko matematiko.

Analitično društvo je začelo imeti redne sestanke, na katerih so njegovi člani podajali znanstvena poročila in razpravljali o delih, ki so se pojavljala v tisku. Analitično društvo je razvilo precej veliko založniško dejavnost, zlasti je začelo objavljati svoja dela. Babbage, Herschel in Peacock so leta 1816 iz francoščine prevedli »Razpravo o diferencialnem in integralskem računu« profesorja Politehnične šole v Parizu S.F. Lacroix (1765 - 1843), ki ga je leta 1820 dopolnil z dvema zvezkoma primerov. Vsi trije prijatelji so se v tem času veliko ukvarjali z matematiko.

Babbage je bil bister študent in je bil v študiju dober, vendar je verjel, da sta njegova prijatelja Herschel in Peacock dosegla večji uspeh pri matematiki kot on. Ker ni želel biti po diplomi tretji med najboljšimi študenti Trinity Collegea, se je leta 1813 preselil na St. Peter's College. Dejansko je tam postal prvi študent in po končani fakulteti leta 1814 diplomiral.

Leta 1815 se je pri 24 letih Babbage poročil s 23-letno Georgio Whitmur in se preselil v London.

Charles Babbage, matematik in izumitelj prvega računalnika na svetu: 224. rojstni dan

• Zgodovina IT

Charles Babbage leta 1860

Pred 224 leti, 26. decembra 1791, se je na 44 Crosby Row, Walworth Road v Londonu rodil deček, ki so ga poimenovali Charles. Družina bankirja Benjamina Babbagea je imela skupaj štiri otroke.

Charles je bil kot otrok veliko bolan in pri osmih letih so ga po hudi vročini, ki mu je skoraj končala življenje, celo poslali v šolo na podeželje, da bi si izboljšal zdravje. In potem se je zaradi zdravstvenih razlogov pogosto moral učiti doma z zasebnimi učitelji.

Med študijem se je Charles resno zanimal za matematiko. Ko je vstopil na akademijo Holmwood, je veliko časa preživel v tamkajšnji knjižnici in bral knjige o matematiki, na njegovo željo pa so njegovi starši poleg programa inštituta najeli učitelje, ki so mu pomagali razumeti to znanost doma. Eden od učiteljev je izboljšal Charlesovo izobrazbo do stopnje, primerne za vstop v Cambridge.

Charles je bil po vstopu v Cambridge oktobra 1810 in tam kratek čas študiral razočaran nad lokalno ravnjo poučevanja matematike. Charles je spoznal druge nadarjene študente - Georgea Peacocka (bodočega slavnega matematika), Johna Herschela (bodočega matematika, astronoma, kemika, botanika, izumitelja in eksperimentalnega fotografa) in druge.

Skupaj so organizirali t.i. »Analytical Society«, katerega zasluge med drugim vključujejo spodbujanje Leibnizove simbolike za delo z diferencialnimi enačbami. Pred tem sta skupaj prevedla učbenik “Scientific Foundations of Integral and Differential Calculus” francoskega matematika Sylvestra Lacroixa. Začetek kot komični študentski projekt je do leta 1830 Analytical Society postal uradni oddelek univerze in tam ostaja do danes.

Po Cambridgeu je Charles predaval in sodeloval s Herschelom pri znanstvenem delu v zvezi z elektriko. Pisal je knjige in se poskušal vključiti v politiko. Njegova knjiga Ekonomika mehanizmov in proizvodnje, posvečena organizaciji industrijske proizvodnje in objavljena leta 1832, je bistveno vplivala na matematične metode operacijskih raziskav (razvoj in uporaba metod za iskanje optimalnih rešitev na podlagi matematičnega modeliranja, statistično modeliranje in različni hevristični pristopi). Zlasti je knjiga dejavno promovirala načelo delitve dela in dokazala, da ta tehnika vodi k večji učinkovitosti proizvodnje. To načelo se zdaj v Veliki Britaniji imenuje Babbagejevo načelo.

Poleg tega se je Babbage zanimal za inženiring, zlasti za upravljanje vlakov. Izumil je trikotno napravo, imenovano »snežni metež« ali »čistilec proge«, ki so jo pogosto imenovali »klavnica« (po analogiji se lahko spomnimo »varovalnih metel« terenskih vozil) - pomagala je hitro očistiti železniške tire tujih predmetov (in bitja). Razvil je tudi poseben voz z dinamometrom, ki meri različne kritične parametre železniškega tira.

Sodeloval pri ustanovitvi Astronomskega društva in pri oblikovanju enotnega standarda za astronomske izračune. Delo na popravljanju napak v tabelah za štetje je Babbageu dalo idejo o mehanizaciji rutinskega dela štetja.

Citat iz zgodovinske biografije:

Leta 1812 je sedel v eni od svojih sob in gledal logaritemske tabele, polne napak. In nenadoma je prišel na idejo, da bi te številke samodejno izračunal s pomočjo strojev. Francoska vlada je razvila nov način štetja miz. 3-4 matematiki so reševali računske probleme, ducat jih je razdelilo delo na preprostejše dele, samo rutinsko delo, sestavljeno iz seštevanja in množenja, pa je bilo prepuščeno 80 števcem, ki o matematiki niso razumeli nič več kot ti dve preprosti dejanja. Tako je bila množična proizvodnja najprej uporabljena v matematične namene. Babbagea je navdušila ideja, da bi lahko delo neizkušenih računovodij popolnoma nadomestili z mehanizmi, ki bi delovali bolj zanesljivo in hitreje.

Zamisel o razdelitvi dela kalkulatorjev je pripadala Gaspardu de Pronyju, ki je od leta 1790 do 1800 vodil francoski popisni urad.

Leta 1822 je Babbage objavil članek, v katerem je opisal stroj, ki bi lahko nadomestil človeške kalkulatorje, in kmalu začel z njegovim praktičnim ustvarjanjem. Kot matematik je bil Babbage seznanjen z metodo približevanja funkcij s polinomi in računanjem končnih razlik. Da bi ta proces avtomatiziral, je začel načrtovati stroj, ki so ga poimenovali diferenčni stroj. Ta stroj je moral biti sposoben izračunati vrednosti polinomov na šesto potenco z natančnostjo do 18. mesta.

Na žalost izumitelju ni uspelo zgraditi popolnoma delujoče različice stroja, ki si ga je zamislil v času svojega življenja. Namesto treh let je za to porabil več kot 9 let, proračun za njegovo ustvarjanje se je povečal 10-krat, vendar ni mogel predvideti vseh težav, povezanih z izvajanjem njegove ideje.

Potem ko je vlada zavrnila zagotovitev dodatnih sredstev za financiranje propadlega projekta, je Babbage začel delati na bolj splošni različici mehanskega računalnika, "analitičnega motorja", ki ga je poimenoval Difference Engine št. 2.

Po njegovi smrti v drugi polovici 19. stoletja so drugi izumitelji z njegovimi risbami lahko zgradili delujoče različice diferenčnih motorjev, od katerih je bil eden celo uporabljen za predvideni namen, za računanje in objavo logaritemskih tabel.

Eden od drugačnih motorjev, ki ga je izdelal drug izumitelj po Babbagejevih risbah

V obdobju 1989 do 1991, ob dvestoletnici rojstva Charlesa Babbagea, je bila na podlagi njegovih izvirnih del leta 2000 v Londonskem muzeju znanosti sestavljena delovna kopija Difference Engine No. 2, tiskalnika, ki ga je prav tako izumil Babbage za svoj stroj, začel delovati v istem muzeju. Po odpravi manjših konstrukcijskih netočnosti v starih risbah sta oba modela delovala brezhibno.

Različni motor, zgrajen v našem času po izumiteljevih risbah, ki se nahaja v Londonskem muzeju

Analitični stroj, ki ga je izumil izumitelj, je neposredni prototip sodobnega digitalnega računalnika. V eno samo logično vezje je Babbage povezal aritmetično napravo (ki jo je imenoval "mlin"), pomnilniške registre, združene v eno samo celoto ("skladišče"), in vhodno/izhodno napravo, ki je bila izvedena s pomočjo treh vrst luknjanih kartic. Luknjane operacijske kartice so preklapljale stroj med načini seštevanja, odštevanja, deljenja in množenja. Spremenljive luknjane kartice so nadzorovale prenos podatkov iz pomnilnika v aritmetično enoto in nazaj. Numerične luknjane kartice so se lahko uporabljale za vnos podatkov v stroj in za shranjevanje rezultatov izračunov, če pomnilnik ni bil dovolj.

Druga sodobna kopija stroja je v Muzeju računalniške zgodovine v Mountain Viewu v Kaliforniji:

Med delom na analitičnem motorju si je Babbage dopisoval z britansko matematiko Ado Lovelace. Babbage sta spoznala, ko je bila stara le 17 let. Kasneje mu ni le dala idej za zasnovo stroja, temveč je razvila tudi algoritem za njegovo delovanje za izračun Bernoullijevih števil. V zvezi s tem jo pogosto imenujejo prva programerka v zgodovini.

Leta 2011 so britanski občudovalci Babbagea razvili načrt za izgradnjo analitičnega stroja v celoti v obliki, v kateri si ga je zamislil avtor. Pobuda se je imenovala "Načrt 28". Za zdaj jim ni uspelo najti več milijonov funtov sredstev za svoj projekt, upajo pa, da ga bodo dokončali vsaj leta 2021, na 150. obletnico izumiteljeve smrti. Prevedeno v sodobne enote bo imel tak stroj 675 bajtov pomnilnika in deloval s frekvenco 7 Hz.

Babbage je več kot 40 let živel in delal na ulici Dorset Street 1 v Marylebonu, severno od Westminstra. Tam je 18. oktobra 1871 v starosti 79 let umrl. Zdaj je na tem naslovu okrogla spominska plošča z njegovim imenom.

Oznake:

• Charles Babbage
• razlika motorja