1.2.9.2 Аналитическая машина

К 1834 г., когда «разностная машина № 1» еще не была достроена, Ч. Бэббидж уже задумал принципиально новое устройство - «аналитическую машину», явившуюся прообразом современных компьютеров.

Это была механическая универсальная цифровая вычислительная машина с программным управлением. К 1840 г. Бэббидж практически полностью завершил разработку «аналитической машины» и тогда же понял, что воплотить ее на практике сразу не удастся из-за технологических проблем.

По архитектуре аналитическая машина была механическим прототипом современного компьютера. Она содержала следующие устройства:

1) «склад» - устройство для хранения цифровой информации (теперь это запоминающее устройство или память);

2) «мельница» или «фабрика» - устройство, выполняющее операции над числами, взятыми на «складе» (сегодня это арифметическое устройство);

3) устройство, для которого Бэббидж не придумал названия, и которое управляло последовательностью действий машины. Сейчас это устройство называется устройством управления.

4) устройство ввода информации;

5) устройство вывода информации.

Бэббидж предусмотрел ввод в машину таблиц значений функций с контролем при вводе значений аргумента. Выходная информация могла печататься или пробиваться на перфокартах, что давало возможность при необходимости снова вводить ее в машину.

Особенностью аналитической машины стало то, что в ней впервые был реализован принцип разделения информации на команды и данные.

Однако аналитическая машина выглядела нереалистичной, ее просто невозможно было построить и запустить в работу. В своем окончательном виде машина должна была быть не меньше железнодорожного локомотива. Машину построить не удалось. Современники, не видя конкретного результата, разочаровались в работе ученого. А он опередил свое время…

Идеи Ч. Бэббиджа, относящиеся к структуре полностью автоматизированной счетной машины и принципов ее работы, удалось реализовать лишь в середине XX столетия в современных компьютерах. Основным тормозом был механический принцип счета, господствовавший в счетной технике более 300 лет.

Оба устройства, созданные по технологиям середины XIX в., сегодня отлично работают и наглядно демонстрируют, что история компьютеров вполне могла начаться на сто лет раньше.

Исследователи работ Чарльза Бэббиджа непременно отмечают особую роль в разработке проекта аналитической машины графини Ады Августы Лавлейс. Именно ей принадлежала идея использования перфорированных карт для программирования вычислительных операций.

Первые изобретения этого периода - машины Леонардо да Винчи, В. Шиккарда. О них ничего не было известно современникам, поэтому первой вычислительной машиной считается суммирующая машина Б. Паскаля - «Паскалина», выполняющая операции сложения и вычитания. Сложную в реализации операцию вычитания Паскаль заменил сложением с дополнением вычитаемого. Этот подход используется в современных ЭВМ. Счетная машина Г. В. Лейбница позволяла складывать, вычитать, умножать, делить, извлекать квадратные корни. В основе множительного устройства этой машины лежит ступенчатый валик Лейбница, надолго определивший принципы построения счетных машин. В ЭВМ, появившихся более двух веков спустя, устройство, выполняющее арифметические операции (те же самые, что и «арифметический прибор» Г. Лейбница), получило название арифметического. Позднее, по мере добавления ряда логических действий, его стали называть арифметико-логическим (АЛУ). Оно стало основным устройством современных компьютеров.

Самыми значительными изобретениями этого периода, несомненно, являются разностная и аналитическая машины. Ч. Бэббидж разработал основные принципы построения вычислительных машин, которые были реализованы в современных ЭВМ. Это принцип программного управления вычислительным процессом, использование перфокарт для управления работой вычислительной машины, введение команды условного перехода, принцип разделения информации на команды и данные.