Der Analytische Motor war ein vorgeschlagener mechanischer vom englischen Mathematiker Charles Babbage entworfener Mehrzweckcomputer. Es wurde zuerst 1837 als der Nachfolger des Unterschied-Motors von Babbage, eines Designs für eine mechanische Rechenmaschine beschrieben. Der Analytische Motor hat eine arithmetische Einheit, Kontrollfluss in der Form des bedingten Ausbreitens und der Schleifen vereinigt, und hat Gedächtnis integriert, es das erste Turing-ganze Design für einen Mehrzweckcomputer machend.

Babbage ist im Stande gewesen, Aufbau von einigen seiner Maschinen wegen Konflikte mit seinem Chefingenieur und unzulänglicher Finanzierung nie zu vollenden. Erst als 100 Jahre später, in den 1940er Jahren, dass die ersten Mehrzweckcomputer wirklich gebaut wurden.

Design

Der erste Versuch von Babbage eines mechanischen Rechengeräts, des Unterschied-Motors, war eine Rechenmaschine des speziellen Zwecks, die entworfen ist, um Logarithmen und trigonometrische Funktionen durch das Auswerten begrenzter Unterschiede zu tabellarisieren, um näher kommende Polynome zu schaffen. Der Aufbau dieser Maschine wurde nie vollendet; Babbage hatte Konflikte mit seinem Chefingenieur, Joseph Clement, und schließlich hat die britische Regierung seine Finanzierung für das Projekt zurückgezogen.

Während dieses Projektes hat er begriffen, dass ein viel allgemeineres Design, der Analytische Motor, möglich war. Der Eingang (Programme und Daten) sollte der Maschine über geschlagene Karten, eine Methode zur Verfügung gestellt werden, die zurzeit wird pflegt, mechanische Webstühle wie der Webstuhl von Jacquard zu leiten. Für die Produktion würde die Maschine einen Drucker, einen Kurve-Verschwörer und eine Glocke haben. Die Maschine würde auch im Stande sein, Zahlen auf Karten zu schlagen, die in später zu lesen sind. Es hat gewöhnliche Basis 10 Festkommaarithmetik verwendet.

Es sollte einen Laden (d. h. ein Gedächtnis) fähig dazu geben, 1,000 Zahlen von 40 dezimalen Ziffern jeden zu halten (ca. 16.7 Kilobytes). Eine arithmetische Einheit (die "Mühle") würde im Stande sein, alle vier arithmetischen Operationen, plus Vergleiche und fakultativ Quadratwurzeln durchzuführen. Am Anfang wurde es als ein Unterschied-Motor gebogen zurück auf sich in einem allgemein kreisförmigen Lay-Out mit dem langen Laden konzipiert, der von zu einer Seite abgeht. (Später zeichnen Zeichnungen ein normalisiertes Bratrost-Lay-Out.) Wie die in einer Prozession gehende Haupteinheit (CPU) in einem modernen Computer würde sich die Mühle auf seine eigenen inneren Verfahren verlassen, um in der Form von Haken versorgt zu werden, die in rotierende Trommeln eingefügt sind, genannt "Barrels", einige der komplizierteren Instruktionen auszuführen, die das Programm des Benutzers angeben könnte. (Sieh Mikrocode für die moderne Entsprechung.)

Die von Benutzern zu verwendende Programmiersprache war mit modernen Tageszusammenbau-Sprachen verwandt. Schleifen und das bedingte Ausbreiten waren möglich, und so wäre die Sprache, wie konzipiert, lange vor dem Konzept von Alan Turing Turing-abgeschlossen gewesen. Drei verschiedene Typen von Schlag-Karten wurden verwendet: ein für arithmetische Operationen, ein für numerische Konstanten, und ein für die Last und Lager-Operationen, Zahlen vom Laden bis die arithmetische Einheit oder zurück übertragend. Es gab drei getrennte Leser für die drei Typen von Karten.

1842 hat der italienische Mathematiker Luigi Menabrea, den Babbage getroffen hatte, während er in Italien gereist ist, eine Beschreibung des Motors in Französisch geschrieben. 1843 wurde die Beschreibung ins Englisch übersetzt und umfassend von Ada Byron, Gräfin von Lovelace kommentiert, die interessiert für den Motor zehn Jahre früher geworden war. Als Anerkennung für ihre Hinzufügungen zum Papier von Menabrea, das eine Weise eingeschlossen hat, Zahlen von Bernoulli mit der Maschine zu berechnen, ist sie als der erste Computerprogrammierer beschrieben worden. Die moderne Computerprogrammiersprache Ada wird in ihrer Ehre genannt.

Aufbau

Spät in seinem Leben hat Babbage Weisen gesucht, eine vereinfachte Version der Maschine zu bauen, und hat einen kleinen Teil davon vor seinem Tod 1871 gesammelt. Aber 1878 hat ein Komitee der britischen Vereinigung für die Förderung der Wissenschaft gegen das Konstruieren des Analytischen Motors empfohlen, der die Anstrengungen von Babbage um die Regierungsfinanzierung versenkt hat.

1910 hat der Sohn von Babbage Henry Prevost Babbage berichtet, dass ein Teil der Mühle und des Druckapparats gebaut worden war und verwendet worden war, um eine (fehlerhafte) Liste von Vielfachen des Pis zu berechnen. Das hat nur einen kleinen Teil des ganzen Motors eingesetzt; es war nicht programmierbar und hatte keine Lagerung. (Populäre Images dieser Abteilung sind manchmal mislabelled gewesen, andeutend, dass es die komplette Mühle oder sogar der komplette Motor war.) die "Analytische Motormühle von Henry Babbage" ist auf der Anzeige am Wissenschaftsmuseum in London.

Henry hat auch vorgehabt, eine Demonstrationsversion des vollen Motors mit einer kleineren Lagerungskapazität zu bauen: "Vielleicht für eine erste Maschine zehn (Säulen), würde mit fünfzehn Rädern in jedem tun". Solch eine Version konnte 20 Zahlen von 25 Ziffern jeder manipulieren, und was sie gesagt werden konnte, mit jenen Zahlen zu tun, konnte noch eindrucksvoll sein. "Es ist nur eine Frage von Karten und Zeit," hat Henry Babbage 1888, "geschrieben... und es keinen Grund gibt, warum (zwanzigtausend) Karten nötigenfalls in einem Analytischen Motor zu den Zwecken des Mathematikers nicht verwendet werden sollten."

1991 hat das Londoner Wissenschaftsmuseum ein ganzes und arbeitendes Muster des Unterschied-Motors von Babbage Nr. 2, ein Design gebaut, das Verbesserungen während der Entwicklung des Analytischen Motors entdeckter Babbage vereinigt hat. Diese Maschine wurde mit Materialien und Techniktoleranz gebaut, die für Babbage verfügbar gewesen wäre, den Vorschlag unterdrückend, dass die Designs von Babbage mit der Produktionstechnologie seiner Zeit nicht erzeugt worden sein könnten. Schwedische Ingenieure Georg und Edvard Scheutz hatten eine Arbeitsversion des Unterschied-Motors 1853, obwohl auf einer verschiedenen Skala - auf den Tisch leg-groß statt des zimmer-großen gemacht.

Im Oktober 2010 hat John Graham-Cumming eine Kampagne angefangen, Kapital durch das "öffentliche Abonnement" zu erheben, um ernste historische und akademische Studie der Pläne von Babbage zu ermöglichen, in der Absicht bauen dann und prüfen ein völlig arbeitendes virtuelles Design, das dann der Reihe nach Aufbau des physischen Analytischen Motors ermöglichen wird.

Einfluss

Vorausgesagter Einfluss

Babbage hat verstanden, dass die Existenz eines automatischen Computers Interesse am Feld entzünden würde, das jetzt als algorithmische Leistungsfähigkeit bekannt ist, in seinen Durchgängen vom Leben eines Philosophen schreibend, "Sobald ein Analytischer Motor besteht, wird es den zukünftigen Kurs der Wissenschaft notwendigerweise führen. Wann auch immer ein Ergebnis durch seine Hilfe gesucht wird, wird die Frage dann — Dadurch entstehen welchen Kurs der Berechnung können diese Ergebnisse durch die Maschine in der kürzesten Zeit erreicht werden?"

Informatik

Von 1872 hat Henry fleißig mit der Arbeit seines Vaters und dann periodisch auftretend im Ruhestand 1875 weitergemacht. Percy Ludgate hat über den Motor 1915 geschrieben und hat sogar seinen eigenen Analytischen Motor entworfen (es wurde im Detail aufgerichtet, aber nie gebaut). Der Motor von Ludgate würde viel kleiner sein als Babbage von ungefähr 8 Kubikfüßen (230 L) und würde hypothetisch dazu fähig sein, zwei 20 dezimale stellige Zahlen in ungefähr sechs Sekunden zu multiplizieren.

Trotzdem ist die Arbeit von Babbage in die historische Zweideutigkeit gefallen, und der Analytische Motor war Baumeistern von elektromechanischen und elektronischen Rechenmaschinen in den 1930er Jahren und 1940er Jahren unbekannt, als sie ihre Arbeit begonnen haben, auf das Bedürfnis hinauslaufend, viele der architektonischen Neuerungen wiederzuerfinden, hatte Babbage vorgehabt. Howard Aiken, der die schnell-obsoleted elektromechanische Rechenmaschine, Harvard I Zeichen, zwischen 1937 und 1945 gebaut hat, hat die Arbeit von Babbage wahrscheinlich als eine Weise gelobt, seine eigene Statur zu erhöhen, aber hat nichts über die Architektur des Analytischen Motors während des Aufbaus der I Zeichen gewusst, und hat seinen Besuch im gebauten Teil des Analytischen Motors "als die größte Enttäuschung meines Lebens" betrachtet. Das Zeichen habe ich keinen Einfluss vom Analytischen Motor gezeigt und habe am grössten Teil vorherwissenden architektonischen Eigenschaft des Analytischen Motors, dem bedingten Ausbreiten Mangel gehabt. J. Presper Eckert und John W. Mauchly waren ähnlich der Details der Analytischen Motorarbeit von Babbage vor der Vollziehung ihres Designs für den ersten elektronischen Mehrzweckcomputer, den ENIAC nicht bewusst.

Fiktion

• Die Cyberpunk-Romanschriftsteller William Gibson und Bruce Sterling co-authored ein steampunk Roman der alternativen Geschichte haben Den Unterschied-Motor betitelt, in dem der Unterschied von Babbage und Analytische Motoren verfügbar für die viktorianische Gesellschaft geworden sind. Der Roman erforscht die Folgen und Implikationen der frühen Einführung der rechenbetonten Technologie.
• Es gibt auch Erwähnung des Analytischen Motors (oder das Uhrwerk Ouroboros, wie es auch dort bekannt ist) im Buch des Krieges, eine von Lawrence Miles editierte Splittergruppe-Paradox-Anthologie. Diese Maschine wurde verwendet, um einen Weg ins "elftägige Reich" zu berechnen. Sein Gebrauch ist auf die Zerstörung der ursprünglichen Häuser des Parlaments hinausgelaufen.
• In der neuartigen Station der Perdido Street, durch den britischen Autor chinesischer Miéville, analytische Motoren, die dem Aufschlag von Babbage als "Verstand" für die Robotic-Konstruktionen der Stadt von Neuem Crobuzon ähnlich sind. Ein solcher Motor entwickelt sogar empfindungsfähigen Gedanken wegen einer rekursiven algorithmischen Schleife.
• Das britische Reich Der Peshawar Ulanen durch S. M. Stirling zeigt angetriebenen Motor eines massiven Wassers an Oxford, das durch zwei der Hauptcharaktere verwendet ist. Es wird bemerkt, dass die meisten Motoren auf dem Dampf laufen, und dass ein noch größerer im Bau am britischen Kapital in Delhi ist.
• Im Roman von Michael Flynn Im Land des Rollladens eine heimliche Gesellschaft, die sich nennt, hat die Babbage Gesellschaft heimlich das Gebäude von Babbage Motoren Mitte des 19. Jahrhunderts finanziert. Im Roman verwendet die Gesellschaft die Motoren von Babbage zusammen mit einer statistischen Wissenschaft genannt Cliology, um zukünftige Geschichte vorauszusagen und zu manipulieren. Dabei sagen sie den Anstieg der Nazis voraus und fangen zufällig den US-Bürgerkrieg an.
• Im Roman von Neal Stephenson Das Diamantalter wird allgegenwärtiger molekularer nanotechology beschrieben, um von der "Stange-Logik Gebrauch zu machen, die" dem ähnlich ist, das durch das Design von Babbage für den Analytischen Motor vorgestellt ist.
• Moriarty durch das Modem, eine Novelle durch Jack Nimersheim, beschreibt eine abwechselnde Geschichte, wo der Analytische Motor von Babbage tatsächlich vollendet wurde und hoch klassifiziert von der britischen Regierung gehalten worden war. Die Charaktere von Sherlock Holmes und Moriarty waren in Wirklichkeit eine Reihe von für den Analytischen Motor geschriebenen Prototyp-Programmen gewesen. Diese Novelle folgt Holmes, weil sein Programm auf modernen Computern neu gestartet wird und er gezwungen wird, sich gegen seine Nemesis immer wieder in den modernen Kopien des Analytischen Motors von Babbage zu bewerben.
• Eine ähnliche Einstellung wird von Sydney Padua im webcomic Die Spannenden Abenteuer von Lovelace und Babbage verwendet. Es zeigt ein Taschenweltall, wo Ada Lovelace und Babbage den Analytischen Motor gebaut haben und ihn verwenden, um mit Verbrechen auf das Verlangen von Königin Victoria zu kämpfen. Der Komiker basiert auf der gründlichen Forschung über die Lebensbeschreibungen und Ähnlichkeit zwischen Babbage und Lovelace, die dann für die humorvolle Wirkung gedreht wird.
• Georgia auf Meiner Meinung ist ein Groschenroman von Charles Sheffield, der zwei Hauptthemen einschließt: Verwitwet und die Suche nach einem legendären Computer von Babbage zu sein.
• Die Fantasie-Romane von Hugh Cook Der Wishstone und Wonderworkers und Der Wazir und die Hexe zeigen einen Analytischen vom Wissenschaftler Ivan Petrov geschaffenen Motor. Es wird verwendet, um Einkommensteuer zu berechnen.

Vergleich zu anderen frühen Computern

Wenn der Analytische Motor gebaut worden wäre, wäre es auf viele Weisen gewesen, die fortgeschrittener sind als einige der ersten Computer, die in den 1940er Jahren erschienen sind. Es wäre digital, programmierbar und Turing-abgeschlossen Gewesen. Jedoch wäre es sehr langsam gewesen. Ada Lovelace hat in ihren Zeichen auf dem Analytischen Motor berichtet: "Herr Babbage glaubt, dass er, durch seinen Motor, das Produkt von zwei Zahlen, jeder bilden kann, zwanzig Zahlen in drei Minuten enthaltend". Vergleichsweise das Zeichen von Harvard konnte ich dieselbe Aufgabe in gerade sechs Sekunden durchführen. Ein moderner PC kann in gut unter einer millionsten von einer Sekunde dasselbe machen.

Links

• Der Analytische Motor an Fourmilab, schließt historische Dokumente und Online-Simulationen ein
• L. F. Menabrea, Ada Augusta, Skizze des Analytischen Motors, des Bibliothèque Universelle de Genève, der Nummer 82, Oktober 1842.
• Image des http://web.archive.org/web/20080821191451/http://cse.stanford.edu/classes/sophomore-college/projects-98/babbage/ana-mech.htm "Allgemeinen Plans des großen Rechenmotors von Babbage" (1840)] (vorläufige Verbindung), plus eine moderne Beschreibung von betrieblichen & programmierenden Eigenschaften. (Ein Teil einer Seite an der Universität von Stanford hat "Vorgänger zur Modernen Computerwissenschaft berechtigt: Charles Babbage und Sein Rechnen von Motoren.")
• Image eines späteren Plans des Analytischen Motors mit dem Bratrost-Lay-Out (1858)
• Randell, Brian, vom Analytischen Motor bis Elektronischen Digitalcomputer: Die Beiträge von Ludgate, Torres, und Bush, Annalen der Geschichte der Computerwissenschaft, des Bands 4, der Nummer 4, Oktober 1982.
• Zuerst hat sich arbeitender Babbage "Barrel" wirklich um 2005 versammelt, seine Durchführbarkeit demonstrierend, um ein Mikroprogramm zu versorgen und auf es zuzugreifen. (Moderne Zentraleinheiten verlassen sich noch auf eine analoge Fähigkeit.)
• Sonderausgabe, IEEE Annalen der Geschichte der Computerwissenschaft, des Bands 22, der Nummer 4, Oktober-Dezember 2000.
• Babbage Wissenschaftsmuseum, London. Die Beschreibung der Rechenmaschine von Babbage springt vor und die Wissenschaftsmuseum-Studie der Arbeiten von Babbage einschließlich moderner Rekonstruktions- und Modellbau-Projekte.