Реферати українською » » Чарльз Бэббидж – людина, який випередив свою епоху


Реферат Чарльз Бэббидж – людина, який випередив свою епоху

за проектною потужністю машині, яку кін струировал Бэббидж.

Аналітична машина Бэббиджа

Розглядаючи можливості разностной машини, сле дме відзначити, що Бэббидж вперше запропонував машину, яка, на відміну попередніх, могла як виробляти одного разу заданий дію, а й осу ществлять цілу програму обчислень. Поруч із та булированием полиномов методом кінцевих разностей машиною можна було очікувати значення функцій, які мають постійних разностей, з допомогою майстерно під лайливих емпіричних формул.

Сам Бэббидж досить чітко представляв призначення своєї машини. Він пропагував використання маті матических методів у різних галузях науку й перед казав у своїй широке застосування обчислювальних машин. Перший малюнок аналітичної машини виник паперах Бэббиджа у вересні 1834 р.

Чертеж «Аналітичної машини», 1840 р.

Конструктивна розробка аналітичної машини здавалася Бэббиджу настільки простий, що, на його думку, довелося б затратити більше на завершення разностной машини, ніж конструювати нову машину з простіших механічних елементів.

Аналітична машина було задумано і суто механічне пристрій без яких би те було електричних елементів, оскільки електротехніка тоді лише починала розвиватися. Проте за розробці машини Бэббидж припускав використовувати як механічний привід. Він зазначав, хотів би виконувати розрахунки з допомогою будь-якого зовнішнього джерела енергії.

На аналітичної машині Бэббидж збирався обчислити навігаційні таблиці, зважити таблиці логарифмів, розрахувати ряд астрономічних таблиць і започаткувати багато інших обчислювальних робіт.

Велику допомогу у розробці аналітичної машини справила Ада Лавлейс

До 1834 року належить знайомство Ади з разностной машиною Бэббиджа. Ада відвідує публічні лекції Д. Ларднера про машині. У цей час, що з Соммервилем та інші, вона вперше відвідує Бэббиджа і оглядає його майстерню.

Після перших відвідин Ада стала часто бувати у Бэббиджа, іноді у супроводі місіс де Морган. Мері Соммервил згадувала, що вони з Адою «… часто відвідували містера Бэббиджа, працював над обчислювальної машиною»; Бэббидж завжди привітно зустрічав їх, терпляче пояснював пристрій своєї машини та практичну користь автоматичних обчислень.

На початку знайомства Бэббиджа з Адою його за вабили математичні здібності дівчини. Надалі Бэббидж знайшов у ній людини, що цілком розумів його устремління, підтримував усі його сміливі, а деколи і зухвалі починання. Відносини Бэббиджа з Адою Лавлейс багато в чому скрасили його життя, часті невдачі у роботі. Ада, ще, становила майже ровесницею його рано померлої єдиною дочки. Усе це привело, попри складність і суперечливість характеру Бэббиджа, до теплому і щирого відношення до Аді довгі роки.

З початку 1841 р. Лавлейс серйозно зайнялася вивченням машин Бэббиджа.

5 січня 1841 р., запрошуючи Бэббиджа в Окхам-Парк, Лавлейс пише: «Ви повинні повідомити мені основні відомості, що стосуються Вашої машини. Я маю осно вательная причина бажати цього». Цю пропозицію із вдячністю прийнято Бэббиджем. Відтоді їх наукові контакти, точніше — наукове співробітництво, не переривалося і це надало блискучі результати.

22 лютого 1841 р. Лавлейс пише Бэббиджу. «Я багато гадаю про можливість (гадаю, можу сказати цілком ймовірній) співробітництві між нами у майбутньому… Вважаю, що наслідки цього співробітництва будуть корисні нас обох і гадаю, що ця ідея (яку, ніби між іншим, я довго виношувала в невиразній і прибли зительной формі) є одним із тих щасливих про явищ інтуїції, які часом спадають на думку невідомо як й влучно».

Попри певні неузгодження та іноді навіть різкий тон, вони працювали спільно, добре розуміючи одне одного. Створенню такий творчої обстановки насамперед сприяв Бэббидж. Хоча він був дратівливим людиною, обижавшимся на будь-які заперечення, в отно шении Лавлейс Бэббидж виявляв тактовність і чуйність.

 Ада Лавлейс у листі від 11 серпня задає Бэббиджу питання, залишить він «інтелект і здібності «леди-феи» на слу жбе своїм великих цілей?». Відповідь Бэббиджа був, природно, позитивним. У цьому листі Лавлейс пропонує консультувати всіх охочих з питань, що з обчислювальними машинами, щоб Бэббидж не відволікався основної роботи.

Бэббидж продовжує працювати над аналітичної маші іншої, коли всі повсякчас випробує великі фінансові працю ности. 4 листопада 1842 р. Бэббидж отримує лист, у якому уряд остаточно відмовляє то фінансової підтримки.

Після смерті Лавлейс Бэббидж знищив більшу частину листування із нею. Збережені листи як глибше розкривають творчий образ цих двох замеча тільних учених, а й дають можливість краще зрозуміти життєві принципи і перекручуванні позиції їх авторів.

Але основна за слуга А. Лавлейс у тому, що вона розробила перші програми для аналітичної машини, заклавши теорети ческие основи програмування.

Теоретичні можливості машини

1842—1848 роки Бэббидж присвятив майже створенню аналітичної машини. Саме тоді він разрабо тал теоретичні основи машини та усвідомив величезні можливості, що мати подібні устрою. Без який би не пішли фінансової підтримки, Бэббидж продовжував роботу, використовуючи кошти. Він знайшов креслярів і сотні робітників, які працювали в нього вдома. І за виготовленні разностной машини, вирішив розпочати роботи з виконання моделі. У процесі ра боти він постійно вносив зміни у конструкцію маші ны і ставив нескінченні експерименти.

Частина «Аналітичної машини»

Не закінчивши першу модель машини, Бэббидж принима ется за таку. Але потім він тимчасово перестає працювати над аналітичної машиною, позаяк у 1848 р. вирішує розробити повний комплект креслень для другий разностной машини. У цих кресленнях повинні бути відбито всі вдосконалення, яких Бэббидж прийшов, створюючи аналітичну машину. У 1849 р. він закінчив роботу.

У 1849 р., закінчивши креслення разностной машини, Бэббидж відновила роботу над аналітичної. На той час в нього склалося чітке уявлення про мало шині, як про побудову, що дозволяє замінити працю мно гих обчислювачів. Человек-вычислитель, проводячи розрахунок без машини, використовує такі кошти: ручний рахунок ный прилад для арифметичних дій; розрахунковий бланк для записи проміжних результатів і близько розрахунку, т. е. програму обчислень; справоч ные таблиці і власні міркування щодо послідовності операцій. Бэббидж раз рабатывает машину такою ж функціональної струк турою; воно охоплює три основних блоку.

Блок-схема аналітичної машини

Перше пристрій, яке Бэббидж називає «store» призначено для зберігання цифрової інформації на регістрах з коліс; у сприйнятті сучасних машинах это—запоми нающее пристрій.

У другому устрої з числами, взяті з пам'яті, проводяться цифрові операції; у Бэббиджа вона має звання «mill», нині — арифметичне вус тройство.

Третє пристрій управляє послідовністю опе рацій, вибіркою чисел, із якими виробляються опера ции, і висновком результатів. Бэббидж залишив це влаштуй ство без назви; по сучасної термінології цей «мозок» машини називається пристроєм управління.

У конструкцію аналітичної машини також входило пристрій вводу-виводу.

Припускаючи, що швидкість рухомих частин машини вбирається у 40 фут/мин (12 м/мин), Бэббидж оцінював її швидкодія такими цифрами: складання (віднімання) двох 50-разрядных чисел про переводиться зі швидкістю 60 сложений на хвилину чи 1 опе рація в секунду; множення двох 50-разрядных чисел — зі швидкістю 1 операція на хвилину; розподіл числа зі ста розрядів на число з 50-ти розрядів— зі швидкістю 1 операція на хвилину.

Перфокарты, з допомогою яких Бэббидж припускав автоматизувати роботу аналітичної машини, можна розділити на дві основні групи: операційні та управляючі.

З допомогою операційних перфокарт здійснювалися складання, віднімання, множення і розподіл чисел, знаходячи щихся в арифметическом устрої. Операційні перекл фокарты мали такий вигляд:

З допомогою управляючих перфокарт здійснювалася передача чисел і в середині машини (з пам'яті в арифмети ческое влаштування і назад), і у системі — «людина-машина» (введення оператором нових чисел на згадку про машини та висновок результатів обчислень на печатку).

Для позначення управляючих перфокарт, з допомогою яких здійснювалася передача чисел між пам'яттю і арифметичним пристроєм, Бэббидж використовував тер хв «карти змінних». У листі до Лавлейс від 30 червня 1843 р. Бэббидж писав, що у аналітичної машині «ис користуються ним тільки три виду карт змінних:

1) карти, з допомогою яких перемінні виводяться з пам'яті в рахункове пристрій, на колонках у своїй залишається нуль;

2) карти, з допомогою яких перемінні виводяться з пам'яті в рахункове пристрій, у своїй розмір у пам'яті зберігається;

3) карти, з допомогою яких можна викликати будь-яку нульову зміну для одержання результату з лічильного устрою».

Лавлейс запропонувала такі назви даних трьох різновидів карт змінних:

1) «нульова карта» (для виклику числа з регістру па мяти з одночасної установкою нуля в регістрі — по сучасної термінології «зчитування з руйнацією інформації»);

2) «утримуюча карта» (для виклику числа з регістру пам'яті без зміни змісту регістру — по совре менной термінології «неразрушающее зчитування»);

3) «що доставляла карта» (передачі числа з ариф метического влаштування у пам'ять).

Важливо, що "застосування перфокарт як забезпечувало автоматичне вирішення завдання на аналити ческой машині, а й відчутно полегшувало підготовлювач ную роботу на вирішення інший однотипної чи схожою завдання.

Аби вирішити деякою завдання у аналітичну мало шину вводяться вихідні числа, записані на циф ровые перфокарти. Кожне число цікавить одне ре гистр пам'яті (колонку з десяткових цифрових коліс), де вона зберігається і використовують за вимозі. По прибл ружности дисків коліс вигравірувані цифри від 0 до 9; кожен із дисків, насаджених загальну вісь колонки, може виконувати незалежне обертальне рух. Результат операції також передається на згадку про. Управляю щие карти вводять колеса колонки в зачеплення з зубча тыми рейками, якими дане число (записане на перфокарте чи що представляє на колонці промежуточ ный результат) вводять у пам'ять. Одного обороту головного овалу досить, аби з'ясувати число на колонці па мяти або його з пам'яті в іншу частини машини.

Бэббидж вважав, що аналітична машина повинна ви полнять арифметичні операції незалежно від величини чисел, з яких виробляються операції; ще, вона повинна переважно управляти комбінаціями алгебраїчних цим волів незалежно від кількості, і навіть довжини тій послідовності операцій, у яких беруть участь.

З положень цих основних принципів Бэббидж сформулював ряд наслідків, котрі з погляд виглядали не правдоподібними. Він вважає, що його цифр в каж будинок числі, і навіть кількість чисел, вводяться у машину, то, можливо необмежено; кількість операцій, які можуть виготовлятися у кожному порядку, може повторюватися необмежена кількість раз. Також то, можливо необмежений ным число констант, змінних і державних функцій, із якими виробляються різні операції.

Бэббидж думав, що розроблена ним машина мала зберегти тисячу чисел, вважаючи це як достатнім. Але якби знадобилося зберігати до 10 чи сто разів більше чисел, то принципі можливо, оскільки структура машини є досить простою.

Далі Бэббидж розглядає можливість необмежений ного повторення чотирьох дій арифметики. Вона ви текает речей, що чотири перфокарти операцій, пробиті належним чином, забезпечують виконання чотирьох правил арифметики. Ці карти можуть з'єднуватися у кожному кількості та у порядку, у якому необхідно выпол нитку дію. Вочевидь, що порядок прямування различ ных арифметичних дій може варіюватися не обмежено.

Бэббидж дійшов висновку, що умови, які тре буются до виконання розрахунків, кількість операцій в до торых необмежена, можна реалізувати в аналити ческой машині.

 У аналітичної машині складання є основним (базової) операцією, оскільки механізм, сконструйований на її эффек тивного виконання, дозволяв здійснювати інші операції.

Віднімання в машині забезпечується впровадженням допол нительной шестерні, яка проводить реверс (про ратний поворот) цифрових дисків: у своїй, проходячи перед віконцем, цифри послідовно зменшуються, і щоразу, коли 0 проходить і виникає 9, про виходить перенесення. При вирахуванні виробляються ті ж операції, і використовується той самий принцип зачеплення. Отже, і той ж механізм слу жит для складання і вирахування; зміна операцій произво дится переміщенням одного важеля.

Слід зазначити, що з вирахуванні більшої кількості з меншого має зроблено вказівку про місце нахож дения вищого розряду. Це необхідне перенесення доречно зліва вищого розряду числа й у випадках, коли не треба пройти через нуль; коли таке вказівку було зроблено, лунає дзвінок, і машина зупиняється.

Для аналітичної машини було розроблено й нари совано кілька варіантів здійснення операції розум ножения. Одне з них належить до множенню багато розрядних чисел з допомогою послідовних сложений. Для машини його був докладно розроблений, причому підготували ряд креслень, пояснюючих дію механізмів.

При перемножении двох чисел, кожна з яких із кожним числом знаків від однієї до тридцяти, необхідне економії часу встановити, який із сомножителей має менше значущих цифр. І тому були раз работаны спеціальні механізми, названі цифровими рахунковими пристроями. Меньшее з цих двох чисел стає множником. Обидва числа уводять у арифметичне вус тройство і розміщуються на відповідних колонках. За виконання множення способом послідовних сложений цифри множника відповідно зменшуються нанівець; під час операції для будь-який однієї цифри множника ексцентрик з його колесі виштовхує важіль, який розриває зв'язок і системи зачеплення для складання, відбувається просто хід; у своїй наступний оборот головною осі пов'язані з ходом замість складання; потім - зв'язки відновлюються, і найпослідовніші сло жения тривають.

Бэббидж розробив кілька варіантів операцій розподілу машиною, зокрема з допомогою таб осіб. Усі розробки супроводжувалися теоретичними рас парами і малюнками. Найбільш ефективним виявився метод послідовного вирахування: дільник і подільне уводять у рахункове пристрій, потім виробляється після довательное віднімання, число вирахування записується.

Бэббидж вперше запропонував ідею програмного управ ления ходом

Схожі реферати:

  • Реферат на тему: Чарльз Дарвін
    «Якщо дозволимо дати собі волю уяви, може раптом виявитися, що –брати по болю, хворобам, смерті,
  • Реферат на тему: Чорний барон
    "Біла армія, знову готують нам царський трон. Але від тайги до британських морів Червона Армія
  • Реферат на тему: Чернишевський Н.Г.
    Чернишевський, Микола Гаврилович (12(24).VII.1828, Саратов - 17(29).Х.1889, там-таки) - економіст,
  • Реферат на тему: Чехов та її зв'язку з медициною
    КУБАНСКАЯ ДЕРЖАВНА МЕДИЧНА АКАДЕМІЯ Кафедра соціальної медицини Зав. кафедрою: професор Войцехович
  • Реферат на тему: Суспільно-політична діяльність Костомарова
    Академія роботи й соціальних відносин Федерації профспілок України Реферат на задану тему: Виконав:

Навігація