Charles Babbage (1791-1871) - pelopor dalam penciptaan teknologi komputasi, yang mengembangkan 2 kelas komputer - perbedaan dan analitis. Yang pertama mendapatkan namanya karena prinsip matematika yang menjadi dasarnya - metode perbedaan hingga. Keindahannya terletak pada penggunaan eksklusif penjumlahan aritmatika tanpa harus menggunakan perkalian dan pembagian, yang sulit diterapkan secara mekanis.
Lebih dari kalkulator
Mesin Perbedaan Babbage adalah alat penghitung. Dia memanipulasi angka dengan satu-satunya cara yang dia bisa, terus-menerus menambahkannya sesuai dengan metode perbedaan hingga. Ini tidak dapat digunakan untuk perhitungan aritmatika umum. Mesin Analitik Babbage lebih dari sekadar kalkulator. Ini menandai transisi dari aritmatika mekanis ke komputasi tujuan umum skala penuh. Pada berbagai tahap evolusi ide Babbagesetidaknya ada 3 proyek. Oleh karena itu, mesin analitiknya paling baik disebut dalam bentuk jamak.
Kenyamanan dan efisiensi teknik
Komputer Babbage adalah desimal dalam arti mereka menggunakan 10 digit dari 0 hingga 9, dan digital karena hanya beroperasi dengan bilangan bulat. Nilai diwakili oleh roda gigi, dan setiap digit memiliki rodanya sendiri. Jika berhenti pada posisi menengah antara nilai integer, maka hasilnya dianggap tidak pasti, dan mesin diblokir untuk menunjukkan pelanggaran integritas perhitungan. Ini adalah bentuk deteksi kesalahan.
Babbage juga mempertimbangkan penggunaan sistem bilangan selain desimal, termasuk biner dan basis 3, 4, 5, 12, 16, dan 100. Ia memilih desimal karena keakraban dan efisiensi tekniknya, karena sangat mengurangi jumlah bagian yang bergerak.
Mesin Perbedaan 1
Pada tahun 1821, Babbage memulai pengembangan dengan mekanisme yang dirancang untuk menghitung dan mentabulasi fungsi polinomial. Penulis menggambarkannya sebagai perangkat untuk menghitung urutan nilai secara otomatis dengan pencetakan otomatis hasil dalam bentuk tabel. Bagian integral dari desain adalah printer yang terhubung secara mekanis ke bagian perhitungan. Mesin Perbedaan 1 adalah desain lengkap pertama untuk perhitungan otomatis.
Dari waktu ke waktu Babbage mengubah fungsionalitas perangkat. Sebuah desain tahun 1830 menggambarkan sebuah mesin yang dirancang untuk 16 digit dan 6 orde perbedaan. Model terdiri dari 25 ribu bagian, dibagi rata antara bagian komputasi dan printer. Seandainya perangkat itu dibuat, beratnya diperkirakan 4 ton dan tingginya 2,4 meter. Pengerjaan Mesin Perbedaan Babbage dihentikan pada tahun 1832 setelah perselisihan dengan insinyur Joseph Clement. Pendanaan pemerintah akhirnya berakhir pada tahun 1842
Mesin Analisis
Ketika pekerjaan pada peralatan pembeda terhenti, pada tahun 1834 Babbage menyusun perangkat yang lebih ambisius, yang kemudian dikenal sebagai Analytical Universal Programmable Computing Engine. Sifat struktural mesin Babbage sebagian besar sesuai dengan blok bangunan dasar komputer digital modern. Pemrograman dilakukan dengan menggunakan kartu berlubang. Ide ini diambil dari alat tenun jacquard, yang digunakan untuk membuat pola tekstil yang rumit.
Struktur logis Babbage's Analytical Engine pada dasarnya sesuai dengan desain dominan komputer di era elektronik, yang menyiratkan adanya memori ("toko"), terpisah dari unit pemrosesan pusat ("pabrik"), berurutan pelaksanaan operasi dan fasilitas untuk input dan output data dan instruksi. Oleh karena itu, penulis pengembangan ini mendapat predikat pionir teknologi komputer dengan cukup pantas.
Memori dan CPU
Mesin Babbage memiliki "toko" tempat menyimpan angka dan hasil antara, serta "pabrik" terpisah tempat pemrosesan aritmatika dilakukan. Dia memiliki satu set 4 fungsi aritmatika dan dapat melakukan perkalian dan pembagian langsung. Selain itu, perangkat ini mampu melakukan operasi yang sekarang disebut percabangan bersyarat, loop (iterasi), pemrograman mikro, pemrosesan paralel, pemasangan, pembentukan pulsa, dll. Penulis sendiri tidak menggunakan terminologi seperti itu.
CPU dari Mesin Analitik Charles Babbage, yang ia sebut "pabrik", menyediakan:
- penyimpanan angka, operasi yang dilakukan segera, dalam register;
- memiliki perangkat keras untuk melakukan operasi aritmatika dasar;
- mentransfer instruksi eksternal berorientasi pengguna ke kontrol internal terperinci;
- sistem waktu (jam) untuk mengeksekusi instruksi dalam urutan yang dipilih dengan cermat.
Mekanisme kontrol mesin analitik melakukan operasi secara otomatis dan terdiri dari dua bagian: tingkat bawah dikendalikan oleh drum besar yang disebut barel, dan tingkat tinggi menggunakan kartu berlubang yang dirancang oleh Jacquard untuk alat tenun yang banyak digunakan pada awal 1800-an.
Perangkat keluaran
Hasil perhitungan ditampilkan dalam berbagai cara, termasuk pencetakan, kartu berlubang, plot, danproduksi stereotip otomatis - baki bahan lunak tempat hasilnya dicetak, mampu berfungsi sebagai cetakan untuk pelat pengecoran untuk dicetak.
Desain baru
Pekerjaan perintis Babbage pada Analytical Engine sebagian besar diselesaikan pada tahun 1840 dan mulai mengembangkan perangkat baru. Antara 1847 dan 1849, ia menyelesaikan pengembangan Difference Engine No. 2, yang merupakan versi perbaikan dari aslinya. Modifikasi ini dirancang untuk operasi dengan angka 31-bit dan dapat mentabulasi polinomial apa pun dari urutan ke-7. Desainnya sangat sederhana, hanya membutuhkan sepertiga dari jumlah bagian model asli, sambil memberikan kekuatan pemrosesan yang sama.
Perbedaan dan mesin analitik Charles Babbage menggunakan desain perangkat keluaran yang sama, yang tidak hanya mencetak di atas kertas, tetapi juga secara otomatis membuat stereotip dan melakukan pemformatan secara independen sesuai dengan tata letak halaman yang ditentukan oleh operator. Pada saat yang sama, dimungkinkan untuk menyesuaikan tinggi garis, jumlah kolom, lebar bidang, pelipatan baris atau kolom secara otomatis, dan pengaturan garis kosong agar mudah dibaca.
Legacy
Selain dari beberapa rakitan mekanis yang dibuat sebagian dan model uji bagian kerja kecil, tidak ada desain yang sepenuhnya direalisasikan selama masa hidup Babbage. Model utama yang dirakit pada tahun 1832 adalah 1/7 dari Difference Engine No. 1, yang terdiri dari:dari sekitar 2 ribu bagian. Ia bekerja dengan sempurna hingga hari ini dan merupakan perangkat komputasi otomatis pertama yang berhasil mengimplementasikan perhitungan matematis dalam suatu mekanisme. Babbage meninggal saat bagian eksperimental kecil dari Analytical Engine sedang dirakit. Banyak detail konstruksi telah dipertahankan, serta arsip lengkap gambar dan catatan.
Desain Babbage untuk komputer mekanis besar dianggap sebagai salah satu pencapaian intelektual yang menakjubkan pada abad ke-19. Hanya dalam beberapa dekade terakhir karyanya telah dipelajari secara rinci, dan pentingnya apa yang telah dia lakukan menjadi semakin jelas.
