Charles Babbage (1791-1871) - un pionnier dans la création de la technologie informatique, qui a développé 2 classes d'ordinateurs - différence et analytique. Le premier d'entre eux tire son nom du principe mathématique sur lequel il repose - la méthode des différences finies. Sa beauté réside dans son utilisation exclusive de l'addition arithmétique sans avoir recours à la multiplication et à la division, difficiles à mettre en œuvre mécaniquement.
Plus qu'une calculatrice
Babbage's Difference Engine est un outil de comptage. Elle manipule les nombres de la seule manière qu'elle peut, en les additionnant constamment selon la méthode des différences finies. Il ne peut pas être utilisé pour des calculs arithmétiques généraux. Le moteur analytique de Babbage est bien plus qu'une simple calculatrice. Il marque la transition de l'arithmétique mécanisée à l'informatique à usage général à grande échelle. Aux différentes étapes de l'évolution des idées de Babbageil y avait au moins 3 projets. Par conséquent, il vaut mieux parler de ses moteurs d'analyse au pluriel.
Commodité et efficacité technique
Les ordinateurs de Babbage sont décimaux dans le sens où ils utilisent 10 chiffres de 0 à 9, et numériques dans le sens où ils ne fonctionnent qu'avec des nombres entiers. Les valeurs sont représentées par des engrenages et chaque chiffre a sa propre roue. S'il s'arrête à une position intermédiaire entre des valeurs entières, alors le résultat est considéré comme indéterminé, et la machine est bloquée pour montrer une violation de l'intégrité des calculs. Il s'agit d'une forme de détection d'erreur.
Babbage a également envisagé l'utilisation de systèmes de numération autres que décimaux, y compris le binaire et les bases 3, 4, 5, 12, 16 et 100. Il a opté pour le décimal en raison de sa familiarité et de son efficacité technique, car il réduit considérablement le nombre de pièces mobiles.
Moteur de différence 1
En 1821, Babbage a commencé le développement d'un mécanisme conçu pour calculer et tabuler des fonctions polynomiales. L'auteur le décrit comme un dispositif de calcul automatique d'une séquence de valeurs avec impression automatique des résultats sous forme de tableau. Une partie intégrante de la conception est une imprimante connectée mécaniquement à la section de calcul. Difference Engine 1 est la première conception complète pour le calcul automatique.
De temps en temps, Babbage modifiait la fonctionnalité de l'appareil. Un dessin de 1830 représente une machine conçue pour 16 chiffres et 6 ordres de différence. Le modèle se composait de 25 000 pièces, réparties également entre la section informatique et l'imprimante. Si l'appareil avait été construit, il aurait pesé environ 4 tonnes et mesuré 2,4 mètres de haut. Les travaux sur la machine à différence de Babbage ont été interrompus en 1832 après une dispute avec l'ingénieur Joseph Clement. Le financement du gouvernement a finalement pris fin en 1842
Moteur analytique
Lorsque les travaux sur l'appareil de différence ont stagné, en 1834, Babbage a conçu un appareil plus ambitieux, qui est devenu plus tard connu sous le nom de moteur de calcul universel programmable analytique. Les propriétés structurelles de la machine de Babbage correspondent en grande partie aux éléments de base d'un ordinateur numérique moderne. La programmation se fait à l'aide de cartes perforées. Cette idée provient du métier à tisser jacquard, où ils sont utilisés pour créer des motifs textiles complexes.
La structure logique du moteur analytique de Babbage correspond fondamentalement à la conception dominante des ordinateurs de l'ère électronique, ce qui implique la présence d'une mémoire ("store"), séparée de l'unité centrale ("moulin"), séquentielle exécution d'opérations et installations pour l'entrée et la sortie de données et d'instructions. Par conséquent, l'auteur du développement a reçu à juste titre le titre de pionnier de la technologie informatique.
Mémoire et CPU
La machine de Babbage a un "magasin" où les nombres et les résultats intermédiaires sont stockés, ainsi qu'un "moulin" séparé où le traitement arithmétique est effectué. Elle avait un ensemble de 4 fonctions arithmétiques et pouvait effectuer des multiplications et des divisions directes. De plus, l'appareil était capable d'effectuer des opérations appelées maintenant branchement conditionnel, boucle (itération), microprogrammation, traitement parallèle, fixation, mise en forme d'impulsion, etc. L'auteur lui-même n'a pas utilisé une telle terminologie.
Le processeur du moteur analytique de Charles Babbage, qu'il appelait le "moulin", fournit:
- stockage des nombres, sur lesquels les opérations sont effectuées immédiatement, dans des registres;
- a le matériel pour effectuer des opérations arithmétiques de base dessus;
- transfert des instructions externes orientées vers l'utilisateur vers un contrôle interne détaillé;
- système de chronométrage (horloge) pour exécuter des instructions dans une séquence soigneusement sélectionnée.
Le mécanisme de contrôle du moteur d'analyse effectue les opérations automatiquement et se compose de deux parties: un niveau inférieur contrôlé par des tambours massifs appelés barillets, et un niveau supérieur utilisant des cartes perforées conçues par Jacquard pour les métiers à tisser largement utilisés au début des années 1800.
Périphériques de sortie
Le résultat des calculs est affiché de différentes manières, y compris l'impression, les cartes perforées, le traçage etproduction automatique de stéréotypes - plateaux en matériau souple sur lesquels le résultat est imprimé, capables de servir de moule pour couler des plaques pour l'impression.
Nouveau design
Le travail de pionnier de Babbage sur le moteur analytique a été en grande partie achevé en 1840 et a commencé à développer un nouvel appareil. Entre 1847 et 1849, il acheva le développement du Difference Engine No. 2, qui était une version améliorée de l'original. Cette modification a été conçue pour les opérations avec des nombres de 31 bits et pourrait tabuler n'importe quel polynôme du 7e ordre. La conception était extrêmement simple, ne nécessitant qu'un tiers du nombre de pièces du modèle d'origine, tout en offrant une puissance de traitement égale.
Les moteurs de différence et d'analyse de Charles Babbage utilisaient la même conception du périphérique de sortie, qui non seulement effectuait des impressions sur papier, mais créait également automatiquement des stéréotypes et effectuait indépendamment le formatage en fonction de la mise en page spécifiée par l'opérateur. Dans le même temps, il était possible d'ajuster la hauteur de ligne, le nombre de colonnes, la largeur des champs, le pliage automatique des lignes ou des colonnes et la disposition des lignes vides pour plus de lisibilité.
Héritage
À l'exception de quelques assemblages mécaniques partiellement créés et de modèles d'essai de petites sections de travail, aucune des conceptions n'a été entièrement réalisée du vivant de Babbage. Le modèle principal assemblé en 1832 était 1/7 du moteur de différence n° 1, qui consistaità partir d'environ 2 mille pièces. Il fonctionne parfaitement à ce jour et est le premier appareil informatique automatique réussi qui implémente des calculs mathématiques dans un mécanisme. Babbage est mort alors que la petite partie expérimentale du moteur analytique était en cours d'assemblage. De nombreux détails de la construction ont été conservés, ainsi qu'une archive complète de dessins et de notes.
Les conceptions de Babbage pour d'énormes ordinateurs mécaniques sont considérées comme l'une des réalisations intellectuelles étonnantes du 19ème siècle. Ce n'est qu'au cours des dernières décennies que son travail a été étudié en détail, et l'importance de ce qu'il a fait devient de plus en plus évidente.
