Механические компьютеры Чарльза Беббиджа

Впервые человечество крупно озадачилось вопросом массовой обработки чисел в 1790 году, когда Наполеон Бонапарт затеял переход Франции со старой имперской системы измерений в новую, метрическую систему мер. В то время расчеты траекторий полета артиллерийских снарядов производились с помощью таблиц, поскольку отсутствовали не то, что компьютеры, но даже микрокалькуляторы. Таблицы для вычислений публиковались в книгах и существовали на протяжении нескольких веков. Еще в 1970-х годах в СССР для вычисления значений тригонометрических функций повсеместно использовались «Таблицы Брадиса», поскольку пользоваться ими, зачастую, было удобнее, чем логарифмической линейкой. И только в начале 1980-х годов «Таблицы Брадиса» были вытеснены со столов ученых, инженеров и студентов микрокалькуляторами со встроенными тригонометрическими функциями, а затем и первыми персональными компьютерами.

Во времена Бонапарта таблицы составлялись множеством людей, вручную выполнявших массу расчетов на протяжении 10 лет. Наполеон так и не успел опубликовать полученные таблицы, и они хранились в Парижской Académie des sciences.

Британский математик Чарльз Беббидж посетил Париж в 1819 году. Там он ознакомился с неопубликованными таблицами, и у него возникла мысль создать машину для механизации процесса их расчетов.

В 1822 году Беббидж начал создавать свою Разностную машину, которая работала по принципу конечных разностей — созданием сложных математических вычислений повторным дополнением, не используя умножение или деление. Он обеспечил бюджетное финансирование в 1824 и потратил восемь лет на совершенствование его идеи. В 1832 году он произвел функционирующий прототип своей делающей таблицы машины, но финансирование проекта было прекращено.

В 1833 году Беббидж приступил к разработке Аналитической машины.  Он не был обескуражен неудачей предыдущего проекта. Вместо того, чтобы просто усовершенствовать конструкцию уже практически готовой Разностной машины, он занялся созданием нового вида механического компьютера, который мог сделать еще более сложные вычисления, включая умножение и деление.

Основные части Аналитической машины напоминают компоненты любого компьютера, предлагаемого на рынке сегодня. У нее есть центральный процессор и память. Беббидж, конечно, не использовал эти термины. Он назвал центральный процессор «Мельницей». Память называлась «Склад». У него также было устройство – «Читатель» для ввода инструкций, а также имелся способ записать на бумаге полученные результаты, произведенные машиной. Беббидж назвал это устройство вывода «Принтером», ставшим предшественником струйных и лазерных принтеров настолько распространенных сегодня.

Новое изобретение Беббиджа существовало почти полностью на бумаге. Пространные примечания и эскизы о его компьютере занимали почти 5000 страниц. Хотя он никогда не построил рабочую модель Аналитической машины, у него было ясное видение о том, как эта машина будет выглядеть и работать, используя ту же самую технологию, что и в Жаккардовом ткацком станке, появившемся в 1804 году, который позволил создать множество образцов ткани автоматически, получая данные с перфокарт. До 1000 чисел с 50 разрядами могли храниться в «Складе» компьютера. Перфокарты также давали бы инструкции, которые машина могла получать в последовательном порядке. Управлять машиной должен был единственный дежурный, наблюдающий в целом за операциями и регулирующий пар, приводящий машину в действие.

К сожалению, технология тех времен, не соответствовала сложности изобретений Беббиджа. Только в 1991 году, его идеи были, наконец, воплощены в функционирующий компьютер. Музей наук в Лондоне построил по точным техническим требованиям Беббиджа, его Разностную машину. Получилась машина более, чем 3 метра длиной и 2 метра высотой, содержащая 8000 движущихся частей и весящая 13.6 тонн. Копия машины была построена и отправлена Компьютерному Музею Истории в Маунтин-Вью, Калифорния, США. Это был, несомненно, первый компьютер и предшественник современного PC.