Charles Babbage (1791-1871) - un pioner en la creació de tecnologia informàtica, que va desenvolupar 2 classes d'ordinadors: diferencials i analítics. El primer d'ells va rebre el seu nom a causa del principi matemàtic en què es basa: el mètode de les diferències finites. La seva bellesa rau en l'ús exclusiu de la suma aritmètica sense haver de recórrer a la multiplicació i la divisió, que són difícils d'implementar mecànicament.
Més que una calculadora
Babbage's Difference Engine és un dispositiu de recompte. Ella manipula els números de l'única manera que pot, sumant-los constantment segons el mètode de les diferències finites. No es pot utilitzar per a càlculs aritmètics generals. El motor analític de Babbage és molt més que una calculadora. Marca la transició de l'aritmètica mecanitzada a la informàtica de propòsit general a escala completa. En diferents etapes de l'evolució de les idees de Babbagehi havia almenys 3 projectes. Per tant, els seus motors analítics es fan referència millor en plural.
Commoditat i eficiència de l'enginyeria
Els ordinadors de
Babbage són decimals en el sentit que utilitzen 10 dígits del 0 al 9, i digitals en què només funcionen amb nombres enters. Els valors es representen per engranatges i cada dígit té la seva pròpia roda. Si s'atura en una posició intermèdia entre valors enters, el resultat es considera indeterminat i la màquina es bloqueja per mostrar una violació de la integritat dels càlculs. Aquesta és una forma de detecció d'errors.
Babbage també va considerar l'ús de sistemes numèrics diferents del decimal, incloent el binari i la base 3, 4, 5, 12, 16 i 100. Es va optar pel decimal per la seva familiaritat i eficiència en l'enginyeria, ja que redueix molt. el nombre de peces mòbils.
Motor de diferències 1
El 1821, Babbage va començar el desenvolupament amb un mecanisme dissenyat per calcular i tabular funcions polinomials. L'autor el descriu com un dispositiu per calcular automàticament una seqüència de valors amb impressió automàtica dels resultats en forma de taula. Una part integral del disseny és una impressora connectada mecànicament a la secció de càlcul. Difference Engine 1 és el primer disseny complet per al càlcul automàtic.
De tant en tant, Babbage canviava la funcionalitat del dispositiu. Un disseny de 1830 representa una màquina dissenyada per a 16 dígits i 6 ordres de diferència. El model constava de 25 mil parts, dividides a parts iguals entre la secció d'informàtica i la impressora. Si l'aparell s'hagués construït, hauria pesat unes 4 tones i hauria tingut una alçada de 2,4 metres. Els treballs de Babbage's Difference Engine es van aturar el 1832 després d'una disputa amb l'enginyer Joseph Clement. El finançament del govern finalment va acabar el 1842
Motor analític
Quan el treball en l'aparell de diferència es va aturar, l'any 1834 Babbage va concebre un dispositiu més ambiciós, que més tard es va conèixer com el motor de computació programable universal analític. Les propietats estructurals de la màquina de Babbage corresponen en gran mesura als blocs bàsics d'un ordinador digital modern. La programació es fa amb targetes perforades. Aquesta idea es va extreure del teler jacquard, on s'utilitzen per crear patrons tèxtils complexos.
L'estructura lògica del motor analític de Babbage correspon bàsicament al disseny dominant dels ordinadors de l'era electrònica, que implica la presència de memòria ("magatzem"), separada de la unitat central de processament ("molí"), seqüencial execució d'operacions i facilitats per a l'entrada i sortida de dades i instruccions. Per tant, l'autor del desenvolupament va rebre el títol de pioner de la tecnologia informàtica amb força.
Memòria i CPU
La màquina de Babbage té una "magatzema" on s'emmagatzemen els números i els resultats intermedis, així com un "molí" separat on es realitza el processament aritmètic. Tenia un conjunt de 4 funcions aritmètiques i podia realitzar multiplicacions i divisions directes. A més, el dispositiu era capaç de realitzar operacions que ara s'anomenen ramificació condicional, bucle (iteració), microprogramació, processament paral·lel, fixació, conformació de polsos, etc. El propi autor no va utilitzar aquesta terminologia.
La CPU del motor analític de Charles Babbage, que va anomenar el "molí", ofereix:
- emmagatzematge de números, operacions sobre les quals es realitzen immediatament, en registres;
- disposa del maquinari per realitzar-hi operacions aritmètiques bàsiques;
- transferint instruccions externes orientades a l'usuari al control intern detallat;
- sistema de cronometratge (rellotge) per executar instruccions en una seqüència acuradament seleccionada.
El mecanisme de control del motor analític realitza operacions de manera automàtica i consta de dues parts: un nivell inferior controlat per tambors massius anomenats barrils, i un nivell alt amb targetes perforades dissenyades per Jacquard per als telers molt utilitzats a principis del segle XIX.
Dispositius de sortida
El resultat dels càlculs es mostra de diverses maneres, com ara impressió, targetes perforades, traçat iproducció automàtica d'estereotips: safates de material tou sobre les quals s'imprimeix el resultat, capaços de servir com a motlle per a la colada de plaques per a la impressió.
Disseny nou
El treball pioner de
Babbage sobre el motor analític es va completar en gran part el 1840 i va començar a desenvolupar un nou dispositiu. Entre 1847 i 1849, va completar el desenvolupament de Difference Engine No. 2, que era una versió millorada de l'original. Aquesta modificació va ser dissenyada per a operacions amb números de 31 bits i podia tabular qualsevol polinomi del 7è ordre. El disseny era exquisidament senzill, només requeria un terç del nombre de peces del model original, alhora que proporcionava la mateixa potència de processament.
La diferència i els motors analítics de Charles Babbage utilitzaven el mateix disseny del dispositiu de sortida, que no només feia impressions en paper, sinó que també creava estereotips automàticament i realitzava de forma independent el format segons el disseny de pàgina especificat per l'operador. Al mateix temps, va ser possible ajustar l'alçada de la línia, el nombre de columnes, l'amplada de camp, el plegat automàtic de files o columnes i la disposició de les línies buides per a la seva llegibilitat.
Legacy
A part d'alguns conjunts mecànics creats parcialment i models de prova de petites seccions de treball, cap dels dissenys es va realitzar completament durant la vida de Babbage. El model principal muntat el 1832 era 1/7 del motor de diferència núm. 1, que consistiad'unes 2 mil parts. Funciona perfectament fins als nostres dies i és el primer dispositiu informàtic automàtic amb èxit que implementa càlculs matemàtics en un mecanisme. Babbage va morir mentre s'estava muntant la petita part experimental del motor analític. S'han conservat molts detalls de la construcció, així com un arxiu complet de dibuixos i notes.
Els dissenys de
Babbage per a grans ordinadors mecànics es consideren un dels assoliments intel·lectuals del segle XIX. Només en les darreres dècades s'ha estudiat amb detall la seva obra i la importància del que ha fet és cada cop més evident.
