Di suatu tempat di tahun 1800-an, Charles Babbage menemukan komputer pertama, kemudian kata "komputer" memiliki arti yang berbeda, dan ia menyebut penemuannya mesin perbedaan atau mesin analitik. Penemu yang cerdik itu mendahului zamannya, tetapi, sayangnya, tidak menyelesaikan penemuannya, dan hanya seratus tahun kemudian komputer nyata pertama diciptakan, tapi itu cerita lain. Dan artikel hari ini tentang Mesin Analisis Babbage.
Menurut gambar Babbage, mesin harus terdiri dari bagian-bagian berikut:
1. Gudang - hard drive, memori; 2. Penggilingan - prosesor; 3. Mesin uap - catu daya; 4. Printer - printer; 5. Peta operasi - program; 6. Peta variabel - sistem pengalamatan; 7. Kartu numerik - untuk memasukkan nomor; 8. Kontrol drum - program mikro.Mesin hitung sendiri
Dalam artikel ini, kami akan mencoba mencari tahu struktur Mesin Analitik, tetapi untuk memulainya, perlu dicatat bahwa itu termasuk dalam keluarga mekanisme "otomatis" (mandiri) yang menyebar sejak 1740-an.
Meskipun Babbage menghindari penggunaan konsep ini, itu dijelaskan dalam berita dan publikasi dengan cara ini:
Saat sarapan aku merasa senang duduk di sebelah Tuan Babbage, penemu mesin penghitung diri yang dikenal di kalangan kami. Pandangannya tampak begitu tajam, seolah-olah dia melihat sains - atau objek lain yang telah menjadi objek perhatiannya - terus menerus.
Edie Sedgwick, 1841
Regulator sentrifugal adalah yang pertama dari mekanisme "self-acting" dari era industri. Ngomong-ngomong, dialah yang merupakan salah satu bagian mesin uap yang paling dikenal.
Ketika mesin berakselerasi, bola menyimpang dari sumbu di bawah pengaruh gaya sentrifugal, karena ini, kopling bergerak dan membatasi aliran uap, dan mesin melambat. Memperlambat mesin menurunkan bola dan ini membuka katup - aliran uap terbuka, siklus ditutup.Desain Mesin Perbedaan itu sendiri mirip dengan arithmometer, dan, seperti arithmometer, Mesin terdiri dari serangkaian panjang roda gigi yang menambah angka dan kemudian memberikan jumlah.
Di suatu tempat pada tahun 1834, Babbage meningkatkan desain, dan berkat pengembalian jumlah itu ke mobil, perhitungan yang lebih kompleks menjadi tersedia.
Pekerjaan Mesin Analitik didasarkan pada “melahap ekornya”, dan sistem bekerja berkat rantai roda gigi yang rumit, yang dikendalikan oleh kartu punch dan drum, menghitung jumlah dan mengirimkan hasilnya ke gudang, yang terdiri dari serangkaian roda gigi.
Hampir semuanya berinteraksi seperti ini:
- Kartu operasi (A) menunjukkan kartu variabel (B) yang perlu Anda minta angka untuk perhitungan;
- Angka dimasukkan dari kartu numerik (C) atau dari gudang (D) dan secara bergantian tiba di sumbu input (E);
- Sumbu input memindahkan angka ke roda pusat (F);
- Kartu operasi memberikan perintah untuk menambahkan angka atau perkalian atau sebaliknya, dan gulungan (G) berputar ke posisi di mana pin mereka akan sesuai dengan operasi.
- Drum mengaktifkan tuas dengan menghubungkan roda gigi mill (H) ke roda tengah. Dan sudah ada di pabrik, perangkat tertentu bertanggung jawab untuk penambahan, perkalian, dan tindakan lainnya;
- Gears melakukan penggandaan angka-angka asli;
- Pabrik, jika perlu, dapat mengulangi tindakan, mengirimkan perintah ke bagian kartu punch yang berbeda;
- Hasilnya jatuh pada sumbu output (I).
- Sumbu keluaran mentransfer data ke printer (D) atau mengirimkannya ke gudang sesuai dengan kartu variabel;
- Kartu operasi memberikan perintah untuk berdering (J) dan menghentikan Mesin. Itu saja!
Memori: Gudang
Komputer apa pun, uap atau elektronik, membutuhkan kemampuan untuk menyimpan data. Dalam penemuan Babbage, itu disebut gudang, dan, seperti hampir seluruh mesin, itu terdiri dari roda gigi yang terletak di kolom yang tinggi. Pada masing-masing kolom hanya satu nomor disimpan tidak lebih dari lima puluh digit, dan roda atas ditentukan secara positif atau negatif.
Menurut perkiraan saya, akan butuh waktu lama sebelum pembatasan ini berhenti untuk memenuhi kebutuhan ilmu pengetahuan.
Charles Babbage
Dalam gambar Babbage, gudang terdiri dari dua baris paralel kolom angka tinggi, dan masing-masing satu nomor disimpan. Salah satu sisi gudang berkomunikasi dengan pabrik.
Selain roda gigi, angka dapat disimpan pada grafik numerik dalam bentuk kombinasi lubang: 
Pada diagram-diagramnya, Charles menggambarkan serangkaian kolom yang membentang di luar tepi lembaran dan tidak menunjukkan jumlah angka terakhir yang dapat diingat oleh versi akhir Mesin.
Reiki dan peta variabel untuk transfer data
Untuk transfer angka dari gudang ke Mobil, Babbage
kembali menggunakan
roda gigi dengan gigi panjang. Setiap roda numerik gudang menggunakan roda gigi dihubungkan ke rel dan dengan bantuan mereka nilai-nilai dipindahkan ke kolom cincin khusus yang terletak antara pabrik dan gudang, dan dengan cara yang sama nomor-nomor tersebut dipindahkan kembali ke gudang.
Roda gudang A terhubung ke rel B dengan roda gigi. Saat membidik, roda salad mengubah sumbu input ke posisi nomor yang dikirimkan.
Untuk mentransfer nomor dari ujung gudang, diperlukan rak gigi beberapa meter.Peta variabel menunjukkan alamat di gudang tempat sampel diambil sampelnya. Kartu yang sama dapat diprogram untuk menerima nilai dari kartu numerik.
Setiap alamat ditandai pada peta variabel dalam bentuk lubang, dan kombinasinya mengubah tuas tertentu:
Jika tidak ada lubang pada kartu, tuas tidak terhubung, tetapi segera setelah lubang muncul, tuas menghubungkan gigi ke braket. Dan roda gigi, yang naik dengan braket, menghubungkan roda input ke rak.Komputasi pabrik
Setelah angka masuk ke pabrik, bagian utama dari pekerjaan Mesin dimulai - operasi aritmatika dilakukan berulang-ulang.
Oleh Babbage, setiap node penjumlahan, pengurangan, perkalian, dan pembagian dikembangkan, serta salah satu mekanisme favoritnya - pra-terjemahan.
Dalam terbitannya, Babbage memanusiakan Mesin dan menulis tentang "transfer ujung ke ujung":
Dalam hal transfer ujung ke ujung, Mesin dapat mengantisipasi dan bertindak sesuai dengan antisipasi.
Charles Babbage
Tentu saja, sebelum nomor itu ditransfer, perlu ditambahkan, dan itu terjadi seperti ini:
Roda A diatur ulang ke nol dan angka pertama ditetapkan di atasnya. Angka kedua diatur pada roda B, yang digabungkan ke roda A. Memusatkan roda pertama menambahkan angka yang terkandung di dalamnya ke nilai pada roda B.
Ambil contoh:
Ingat aritmatika sekolah, yaitu penambahan dalam kolom dan unit transfer. Jika Anda menempatkan angka kedua angka dalam kolom, seperti yang dilakukan di Mesin, dan menambahkannya dengan angka, maka dalam kasus pertama tidak akan ada transfer, dalam yang kedua unit akan ditransfer, dan pada ketiga jumlah akan menjadi 9, tetapi unit yang ditransfer lebih awal akan memulai transfer.
Ketika Mesin Perbedaan beroperasi, gerakan seperti tuas transfer di belakang Mesin dapat diamati. Gelombang terjadi karena transfer unit secara berturut-turut dari bawah ke atas dengan verifikasi inisiasi transfer baru.
Benda ini membawa unit dari bawah ke atas sekaligus!Program
Tidak ada program pada waktu itu, atau lebih tepatnya sudah ditemukan, tetapi kemudian mereka disebut kartu operasi dan terlihat seperti ini:
Peta operasiProgram-program tersebut ditangani oleh Ada Lovelace, dan, seperti bangsawan sejati, mereka memberi perintah kepada drum dan kartu variabel tanpa menghubungi mekanisme kerja. Bahkan penambahan sederhana melibatkan banyak detail, dan dengan bantuan drum besar satu tuas dapat menetapkan nilai apa pun untuk delapan puluh tuas lainnya.
Menurut lubang pada kartu, drum berputar ke tuas di bagian yang berbeda, yang berisi kode tertentu dan menggunakan set tuas yang berbeda.
Dan meskipun drum menyerupai roda-laras, mereka bertindak berbeda. Alih-alih rotasi terus menerus, drum berputar ke posisi tertentu dan kemudian bergerak maju, mendorong dan mengaktifkan set tuas yang diperlukan.
Kartu operasi mengontrol gulungan dan kartu variabel, dan terlihat seperti ini:
Kartu punch
Sistem kartu punch pertama adalah mesin Jacquard, dan Babbage lah yang terinspirasi olehnya.
Peta Jacquard, 1850Prinsip operasi mereka sederhana dan cerdik pada saat yang sama: tuas penahan kartu punch diturunkan, menekan kartu ke set pin horizontal pegas. Jika tidak ada lubang di bawah pin, kartu menggeser pin dan memiringkan rod dengan kait sehingga menempel ke pin. Kemudian pin bergerak ke atas dengan kait diikat padanya.
Logika dan siklus
Kartu punch dan roda gigi sangat bagus, tetapi mereka tidak membuat Mesin Perbedaan menjadi komputer. Dari perangkat untuk menghitung aritmatika desimal, mesin berubah menjadi komputer berkat sebagian kecil - tuas bersyarat.
Tuas ini secara otomatis diturunkan jika hasil perhitungan memerlukan tindakan lebih lanjut oleh program. Dan jika pin berada pada posisi tertentu dari drum, dan kemudian tuas diturunkan, siklus perhitungan baru diluncurkan.
Dengan demikian, tuas bersyarat menutup siklus, dan Mesin “memakan ekornya sendiri”: kartu punch mengendalikan gulungan, Mesin gulungan, gulungan Mesin, dan gulungan adalah kartu yang dilubangi.
Saya akan mengakhiri artikel hari ini. Jika Anda memiliki tambahan, maka saya akan senang untuk membahasnya di komentar.
Semoga harimu menyenangkan dan perhitungan akurat!
Referensi:
“Petualangan Lovelace dan Babbage yang luar biasa.
Kisah yang hampir benar dari komputer pertama "
Dikirim oleh: Sidney Padua
Penerbit: Mann, Ivanov and Ferber, 2017
ISBN: 978-5-00100-943-6