Файл: Chapter1.pdf

36

íûé Ôåëèêñ» — ýòî ïî÷òåí-

íûé è çàñëóæåííûé âû÷èñ-

ëèòåëüíûé ïðèáîð, è â

êîëëåêöèè ìóçåÿ èñòîðèè

âû÷èñëèòåëüíîé òåõíèêè îí

ñòîèò íà ñàìîì ïî÷åòíîì

ìåñòå.

Óñîâåðøåíñòâîâàíèå

àðèôìîìåòðà ïðîäîëæàëîñò

âïëîòü äî 70-õ ãîäîâ XX

âåêà. Ê ðó÷êå ïðèäåëàëè

ýëåêòðîìîòîð÷èê, íåóäîá-

íûé ðû÷àæêîâûé ââîä çàìå-

íèëè íà êëàâèøíûé — â

ðåçóëüòàòå ïîÿâèëîñü öåëîå

ñåìåéñòâî ýëåêòðîìåõàíè÷åñêèõ êàëüêóëÿòîðîâ.

ß çàñòàë ýòè ìàøèíû â ëàáîðàòîðèè ñ÷åòíî-ðåøàþùèõ óñòðîéñòâ

ÑÔÒÈ â 1964-65 ãîäàõ. Îñîáåííîå âïå÷àòëåíèå ïðîèçâåëà íåìåö-

êàÿ Zoemtron òåì, ÷òî îíà ñîâåðøåííî ñàìîñòîÿòåëüíî, ñ óæàñàþ-

ùèì òðåñêîì è ëÿçãàíüåì, ïðîèçâîäèëà äåëåíèå ìíîãîçíà÷íûõ ÷èñåë.

Ëþáèìûì çàíÿòèåì áûëî çàñòàâèòü åå äåëèòü íà íóëü è ïîñìîòðåòü,

÷òî èç ýòîãî ïîëó÷èòñÿ. Ìàøèíà íå çàìå÷àëà ïîäâîõà è ïðîäîëæàëà

ãðåìåòü øåñòåðåíêàìè äî òåõ ïîð, ïîêà íàæàòèåì ñïåöèàëüíîé êëà-

âèøè íå îñòàíàâëèâàëè ýòî ïóñòîå çàíÿòèå.

 ñåðåäèíå 1960-õ ãîäîâ ïîÿâèëèñü ïåðâûå ýëåêòðîííûå êàëü-

êóëÿòîðû. Ïî ñâîèì ôóíêöèîíàëüíûì âîçìîæíîñòÿì îíè ïîëíîñ-

òüþ êîïèðîâàëè ýëåêòðîìåõàíè÷åñêèå âû÷èñëèòåëè, èìåëè

ïðèáëèçèòåëüíî òå æå ðàçìåðû, çàòî ðàáîòàëè áåñøóìíî. Çà ïðî-

øåäøèå 30 ëåò êàëüêóëÿòîðû ñèëüíî «ïîõóäåëè» (ñåé÷àñ èõ âñòðàè-

âàþò äàæå â ÷àñû è àâòîðó÷êè), ïîäåøåâåëè, ñòàëè óäîáíåå â

ïîëüçîâàíèè è ïðî÷. è ïðî÷. Îäíàêî â èäåéíîì îòíîøåíèè ñîâðå-

ìåííûå ýëåêòðîííûå êàëüêóëÿòîðû íåäàëåêî óøëè îò àðèôìîìåòðà

Ëåéáíèöà: îíè ïðåäíàçíà÷åíû äëÿ âûïîëíåíèÿ îäíîé èçîëèðîâàí-

íîé îïåðàöèè. Åñëè íóæíî âûïîëíèòü öåïî÷êó âû÷èñëåíèé, òî ïðè-

õîäèòñÿ êàæäûé ðàç çàïèñûâàòü ðåçóëüòàò íà áóìàæêó è âíîâü

Ýëåêòðîìåõàíè÷åñêè é êàëüêóëÿòîð

 ñåðåäèíû  1960-õ ãîäîâ

37

âðó÷íóþ ââîäèòü èñõîäíûå äàííûå äëÿ ñëåäóþùåé îïåðàöèè. È íè-

êàêàÿ ýëåêòðîíèêà ñàìà ïî ñåáå íè÷åãî íîâîãî íå äàåò, òàê êàê â

êàëüêóëÿòîðàõ (ìåõàíè÷åñêèõ èëè ýëåêòðîííûõ) íå ðåàëèçîâàí ôóí-

äàìåíòàëüíûé ïðèíöèï, êîòîðûé, ñîáñòâåííî, è ïðåâðàòèë êàëüêó-

ëÿòîð â êîìïüþòåð — ïðèíöèï ïðîãðàììíîãî óïðàâëåíèÿ.

1.6. Ïðèíöèï ïðîãðàììíîãî óïðàâëå-

íèÿ. Âû÷èñëèòåëüíûå ìàøèíû

Áýááèäæà

Ïðîãðàììíîå

óïðàâëåíèå

Ñ òî÷êè çðåíèÿ âû÷èñëèòåëüíîé òåõíèêè XVIII

âåê áûë áåäåí êðóïíûìè ñîáûòèÿìè, íî âîò íà-

ñòóïèë âåê XIX. Âåëèêàÿ ôðàíöóçñêàÿ ðåâîëþ-

öèÿ, åâðîïåéñêèå âîéíû, çâåçäíûé ÷àñ íàïîëåîíîâñêîé èìïåðèè...

Íà ôîíå ýòèõ ïîëèòè÷åñêèõ ñîáûòèé áûëî ñäåëàíî îäíî ýïî-

õàëüíîå òåõíè÷åñêîå èçîáðåòåíèå: â 1904 ãîäó ôðàíöóçñêèé ìåõà-

íèê Æàí-Ìàðè Æàêêàð (Jacquard,  J. M.;  1752 — 1834 ) ïîñòðîèë

òêàöêèé ñòàíîê, êîòîðûé àâòîìàòè÷åñêè, áåç ó÷àñòèÿ ÷åëîâåêà, òêàë

óçîðíîå ïîëîòíî (îíî òàê òåïåðü è íàçûâàåòñÿ — æàêêàðäîâîå).

Ñòàíîê óïðàâëÿëñÿ ïðîãðàììíûì ìåõàíèçìîì íà ïåðôîêàðòàõ.

Ïåðôîêàðòà ïðåäñòàâëÿ1ëà ñîáîé ïðÿìîóãîëüíûé êóñîê òîíêî-

ãî êàðòîíà ñ ïðîáèòûìè íà íåì ðÿäàìè îòâåðñòèé, êàæäûé ðÿä ñî-

îòâåòñòâîâàë îäíîé íèòè îñíîâû òêàíè. Æåëàåìûé ðèñóíîê

ïðåäâàðèòåëüíî êîäèðîâàëñÿ íà ïåðôîêàðòàõ, â ïðîöåññå ðàáîòû êî-

ëîäà ïåðôîêàðò ïðîòÿãèâàëàñü ÷åðåç ñòàíîê è îùóïûâàëàñü ïðî-

ãðàììíûì ìåõàíèçìîì. Åñòü îòâåðñòèå — ùóï îïóñêàëñÿ è ÷åëíîê

â ýòîì ìåñòå íûðÿë ïîä îñíîâó, íåò—÷åëíîê ïðîõîäèë íàä îñíî-

âîé... Òàêèì îáðàçîì ìîæíî çàïðîãðàììèðîâàòü ñêîëü óãîäíî ñëîæ-

íûé ðèñóíîê, è ñòàíîê îòðàáîòûâàë åãî áåç îøèáîê è ñ

íåäîñòèæèìîé äëÿ ÷åëîâåêà ñêîðîñòüþ. Áîëåå òîãî, äëÿ òîãî, ÷òîáû

ñìåíèòü ðèñóíîê, íå íóæíî ïåðåíàëàæèâàòü ñòàíîê — äîñòàòî÷íî

ïðîñòî ñìåíèòü ïðîãðàììó íà ïåðôîêàðòàõ. Â óñîâåðøåíñòâîâàí-

38

íûõ ñòàíêàõ ìîæíî áûëî ïðîãðàììèðî-

âàòü äàæå öèêëû äëÿ ïîâòîðÿþùèõñÿ ÷à-

ñòåé ðèñóíêîâ.

Ñòàíîê Æàêêàðà ïðîèçâåë ðåâîëþ-

öèþ â òåõíèêå, èáî îí îçíàìåíîâàë ñî-

áîé âîïëîùåíèå íîâîãî

òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðèíöèïà  —  ïðèí-

öèïà ïðîãðàììíîãî óïðàâëåíèÿ. Âñëåä

çà òêàöêèì ñòàíêîì âñêîðå ïîÿâèëèñü

è äðóãèå ïðîãðàììíî-óïðàâëÿåìûå àâ-

òîìàòû, íàïðèìåð, ìåõàíè÷åñêîå ïèàíè-

íî — ïèàíîëà.

Èäåÿ ïðèìåíèòü ïðèíöèï ïðî-

ãðàììíîãî óïðàâëåíèÿ ê âû÷èñëèòåëü-

íîìó óñòðîéñòâó è «òêàòü àëãåáðàè÷åñêèå óçîðû, êàê òêàöêèé

ñòàíîê Æàêêàðà — öâåòû è ëèñòüÿ»

1

 áûëà âûñêàçàíà âûäàþùèìñÿ

àíãëèéñêèì ó÷åíûì è èçîáðåòàòåëåì ×àðëüçîì Áýááèäæåì

(Babbage, Charles; 1791 - 1871 ).

Ñóäüáà Áýááèäæà çàìå÷àòåëüíà è äðàìàòè÷íà. Ñûí áîãàòûõ

ðîäèòåëåé, âûïóñêíèê Êåìáðèäæñêîãî óíèâåðñèòåòà, îí îòëè-

÷àëñÿ ÷ðåçâû÷àéíî øèðîêèìè íàó÷íûìè èíòåðåñàìè è äî ãëóáî-

êîé ñòàðîñòè ñîõðàíÿë âûñîêóþ ðàáîòîñïîñîáíîñòü. Îïóáëèêîâàë

ìíîæåñòâî ðàáîò ïî ìàòåìàòèêå, ôèçèêå, àñòðîíîìèè, ãåîëîãèè,

ýêîíîìèêå, ëèíãâèñòèêå. Êðîìå íàó÷íûõ çàíÿòèé óâëåêàëñÿ ïðè-

êëàäíûì òåõíè÷åñêèì òâîð÷åñòâîì (ñäåëàë ðÿä èçîáðåòåíèé äëÿ

æåëåçíîäîðîæíîãî òðàíñïîðòà, ðàçðàáîòàë ñèñòåìó óïðàâëåíèÿ

ìàÿêàìè, ïðèäóìàë ëîãè÷åñêèé àâòîìàò äëÿ èãðû â êðåñòèêè-

íîëèêè è äð.). Ãëàâíîìó äåëó ñâîåé æèçíè — êîíñòðóèðîâàíèþ

âû÷èñëèòåëüíûõ ìàøèí — Áýááèäæ ïîñâÿòèë áîëåå 50 ëåò. Ïîñ-

ëå íåãî îñòàëîñü 37 êâ. ì. ÷åðòåæåé, íåñêîëüêî ìîäåëåé îòäåëü-

íûõ ÷àñòåé ðàçíîñòíîé è àíàëèòè÷åñêîé ìàøèí. Åãî òåõíè÷åñêèå

1

Ýòî ñðàâíåíèå ïðèíàäëåæèò Àäå Ëàâëåéñ.

×àðëüç Áýááèäæ

(1791—1871)

39

èäåè íà ñòîëåòèå îïåðåäèëè ñâîå âðåìÿ

1

.

 Ê èäåå ïðîãðàììíîãî óïðàâëåíèÿ Áýááèäæ ïðèøåë íå ñðàçó, à

ïîñëå 14 ëåò ðàáîòû íàä ïðîåêòîì òàê íàçûâàåìîé ðàçíîñòíîé ìà-

øèíû. Ìûñëü î ñîçäàíèè òàêîé ìàøèíû ïðèøëà Áýááèäæó â 1820

ãîäó, êîãäà îí îçíàêîìèëñÿ ñ ðàáîòàìè ôðàíöóçñêèõ ó÷åíûõ ïî ñî-

ñòàâëåíèþ äåñÿòè÷íûõ ìàòåìàòè÷åñêèõ òàáëèö. Ðàáîòû âåëèñü äâó-

ìÿ âû÷èñëèòåëüíûìè ìàñòåðñêèìè (äëÿ âçàèìíîé ïåðåïðîâåðêè),

â êàæäîé îêîëî ñòà ÷åëîâåê èçî äíÿ â äåíü âåëè îäíîîáðàçíûå

âûêëàäêè ïî ôèêñèðîâàííîìó àëãîðèòìó êîíå÷íûõ ðàçíîñòåé, èñ-

ïîëüçóþùåìó òîëüêî ñëîæåíèå è âû÷èòàíèå. Ýòó ðóòèííóþ ðàáî-

òó Áýááèäæ ðåøèë ïîðó÷èòü ìåõàíè÷åñêîìó âû÷èñëèòåëþ. Â

òå÷åíèå äâóõ ëåò áûëë ðàçðàáîòàí ïåðâûé ïðîåêò è ñäåëàíà íå-

áîëüøàÿ äåéñòâóþùàÿ ìîäåëü. Ïðîäåìîíñòðèðîâàâ ìîäåëü Êîðî-

ëåâñêîìó îáùåñòâó (àíàëîã íàøåé Àêàäåìèè Íàóê), Áýááèäæ

äîáèëñÿ ïðàâèòåëüñòâåííîãî ôèíàíñèðîâàíèÿ è íà÷àë ðàáîòó íàä

ïîñòðîéêîé ìàøèíû â ïîëíîì ìàñøòàáå.

Ê ñîæàëåíèþ, ïðè ðåàëèçàöèè ïðîåêòà Áýááèäæ ñòîëêíóëñÿ ñ

áîëüøèìè òåõíîëîãè÷åñêèìè òðóäíîñòÿìè. Óðîâåíü ìàøèíîñòðî-

åíèÿ òîãî âðåìåíè íå ïîçâîëèë îñóùåñòâèòü ñòîëü àìáèöèîçíûé

çàìûñåë, ê òîìó æå Áýááèäæ ïîñòîÿííî ïåðåäåëûâàë ÷åðòåæè, âíîñÿ

áåñêîíå÷íûå óëó÷øåíèÿ è óñîâåðøåíñòâîâàíèÿ. Ðàáîòà çàòÿãèâà-

ëàñü, ôèíàíñèðîâàíèå èññÿêëî, è, íàêîíåö, â 1842 ãîäó ðåøåíèåì

ïàðëàìåíòà íåçàêîí÷åííàÿ ìàøèíà è âñå ÷åðòåæû áûëè ïåðåäàíû

íà õðàíåíèå â ìóçåé.

Àíàëèòè÷åñêàÿ

ìàøèíà

Åùå ðàáîòàÿ íàä ïðîåêòîì ðàçíîñòíîé ìà-

øèíû,  Áýááèäæ ïîíÿë, ÷òî åå âîçìîæíîñ-

òè ìîæíî íåèçìåðèìî óâåëè÷èòü, åñëè ñõå-

ìó âû÷èñëåíèé ñäåëàòü íå æåñòêîé, à óïðàâëÿåìîé ñ ïîìîùüþ ïåð-

ôîêàðò. Ïåðâûé íàáðîñîê íîâîé ìàøèíû (îíà áûëà íàçâàíà

àíàëèòè÷åñêîé) ïîÿâèëñÿ â 1834 ãîäó, çàòåì â òå÷åíèå ìíîãèõ ëåò,

1

 èñòîðèè íàóêè Áýááèäæ èçâåñòåí íå òîëüêî ñâîèìè èçîáðåòåíèÿìè, íî è ÷óäà÷å-

ñòâàìè. Ìíîãî ñèë è ýíåðãèè îí ïîòðàòèë íà ïîëèòè÷åñêóþ áîðüáó ñ óëè÷íûìè øàð-

ìàíùèêàìè, êîòîðûå ðàçäðàæàëè åãî íåïðîøåííûìè êîíöåðòàìè.

40

ïðàêòè÷åñêè äî ñàìîé ñìåðòè, Áýááèäæ çàíèìàëñÿ åå óñîâåðøåí-

ñòâîâàíèåì. Áûëî ðàçðàáîòàíî áîëåå 300 ïîäðîáíûõ ÷åðòåæåé ìà-

øèíû è åå îòäåëüíûõ óçëîâ, â òîì ÷èñëå 25 âàðèàíòîâ îáùèõ ïëàíîâ.

×åðòåæè ìàøèíû áûëè ëèòîãðàôèðîâàíû è ðàçîñëàíû ó÷åíûì ðàç-

íûõ ñòðàí, ñ ëåêöèÿìè î åå óñòðîéñòâå Áýááèäæ âûñòóïàë â Èòàëèè

è íà ìåæäóíàðîäíûõ âûñòàâêàõ.

Ïî çàìûñëó àâòîðà, ìàøèíà äîëæíà áûëà ñîñòîÿòü èç ÷åòûðåõ

îñíîâíûõ áëîêîâ.

Ïåðâûé áëîê Áýááèäæ íàçâàë «mill», òî åñòü «ìåëüíèöà», ïðåä-

íàçíà÷åí äëÿ âûïîëíåíèÿ ÷åòûðåõ àðèôìåòè÷åñêèõ äåéñòâèé. Ïî

ñîâðåìåííîé òåðìèíîëîãèè ýòî — ïðîöåññîð. Âû÷èñëåíèÿ äîëæíû

áûëè âåñòèñü â äåñÿòè÷íîé ñèñòåìå ñ÷èñëåíèÿ, òî÷íîñòü ïðåäñòàâ-

ëåíèÿ ÷èñåë ñîñòàâëÿëà 50 äåñÿòè÷íûõ çíàêîâ, ïðè ýòîì ñëîæåíèå

äâóõ 50-ðàçðÿäíûõ ÷èñåë äîëæíî áûëî ïðîèñõîäèòü çà 1 ñåê., óìíî-

æåíèå è äåëåíèå — çà 1 ìèí.

Âòîðîé áëîê íàçûâàåòñÿ «store», ÷òî îçíà÷àåò «ñêëàä», èëè, ïî-

íàøåìó, îïåðàòèâíàÿ ïàìÿòü. Âðåìåííîå õðàíåíèå ÷èñåë äîëæíî

áûëî îñóùåñòâëÿòüñÿ íà âåðòèêàëüíûõ îñÿõ ñ 50 (ïî ÷èñëó ðàçðÿ-

äîâ) êîëåñàìè íà êàæäîé. Âñåãî ïðåäïîëàãàëîñü èìåòü íà ñêëàäå

1000 îñåé (ÿ÷ååê ïàìÿòè). Íåëüçÿ  íå óäèâèòüñÿ ðàçìàõó ïëàíîâ Áýá-

áèäæà: äàæå â ïåðâûõ ýëåêòðîííûõ êîìïüþòåðàõ ñåðåäèíû XX âåêà

íå áûëî òàêîãî àäðåñíîãî ïðîñòðàíñòâà.

Òðåòèé áëîê ïðåäñòàâëÿë ñîáîé óñòðîéñòâî óïðàâëåíèÿ. Îí ñî-

ñòîÿë èç äâóõ æàêêàðäîâñêèõ

ïåðôîêàðòî÷íûõ ìåõàíèçìîâ:

îäèí äëÿ ïðîãðàììû, âòîðîé

— äëÿ èñõîäíûõ äàííûõ. Ïðè

ýòîì íåîáõîäèìî ñêàçàòü, ÷òî

ñèñòåìà êîìàíä àíàëèòè÷åñ-

êîé ìàøèíû âêëþ÷àëà íå

òîëüêî àðèôìåòè÷åñêèå äåé-

ñòâèÿ, íî è óñëîâíóþ ïåðåäà-

÷ó óïðàâëåíèÿ.

Ïîñëåäíèé, ÷òåâåðòûé

áëîê ïðåäíàçíà÷àëñÿ äëÿ

Ôðàãìåíò àíàëèòè÷åñêîé ìàøèíû

Áýááèäæà (ðåêîíñòðóêöèÿ)