Игорь Апокин - Чарльз Бэбидж 1791—1871

Суть ее заключается в следующем: при Программировании математику нет необходимости знать, на какой ступени расчета изменится признак, который оказывает влияние на выбор хода расчета. Математик инструктирует машину, которая самостоятельно выбирает, по какому пути идти в случае появления определенного или нескольких признаков; программу можно составить совершенно различными способами: предусмотреть ее продолжение, перейти к другой части, пропустив ряд инструкций, попеременно переходить к разным частям программы и т. д.

Например, при расчете формулы, состоящей из нескольких членов, машина периодически проверяет необходимость продолжения или окончания расчета в случае, если все члены уравнения уже подсчитаны. В зависимости от промежуточного результата машина самостоятельно выбирает необходимый путь. Такой переход, так называемый условный переход (в соответствии с условием), произойдет в некоторый момент, который не интересует математика; машина определит его сама.

Введение операции условного перехода знаменовало собой начало замены логических, а не только вычислительных, возможностей человека машинами. С кодом условного перехода в вычислительных машинах связан и принцип обратной связи. Информационная обратная связь осуществляется между арифметическим устройством и устройством управления: изменение результата в арифметическом устройстве обуславливает выбор устройством управления той или иной команды для дальнейшего выполнения. Рассмотрим простой пример. Необходимо выбрать из двух чисел большее и продолжать с ним работать дальше. Числа должны быть помещены в двух колонках памяти, заранее подготовленных для их принятия; для этого перфокарты должны быть поставлены так, чтобы числа вычитались друг из друга. В одном случае должен получиться остаток, в другом — перенос, связанный с движением рычага. При переносе рычаг перемещается в самое высокое положение, соответствующее отрицательному результату, что в свою очередь позволяет ввести в работу массив предварительно подготовленных карт.

Для вывода данных из аналитической машины предусматривалось использование перфокарт. Кроме того, машина должна была печатать на бумаге конечные и промежуточные результаты, по желанию вычислителя, в одном или в двух экземплярах. Г. Бэбидж писал, что печатание было совершенно необходимым требованием, без выполнения которого вычислительную машину нельзя было применять для научных целей. Постоянная опасность ошибок при переписывании чисел делала сомнительным получение точных результатов без применения печатающих устройств. С помощью механизма, предложенного Бэбиджем, машина должна набирать цифры или буквы и печатать результаты расчета или таблицы чисел.

Бэбидж предлагал также создать механизм для перфорирования цифровых результатов на бланке или металлических пластинках. Для хранения информации в памяти ученый собирался использовать не только перфокарты, но и металлические диски, которые будут поворачиваться на оси. Металлические пластинки и металлические диски могут теперь рассматриваться нами как далекие прототипы магнитных карт и магнитных дисков.

Только в одном отношении аналитическая машина не была автоматической. Функции, записанные таблично, должны были быть заранее отперфорированы. Так, например, цифровая карта, входящая в таблицу логарифмов, выглядела следующим образом:

на карте десятичный логарифм числа 2303 (слева) равен 3,622939 (справа), отперфорированные (черные) отверстия соответствуют коду числа.

При необходимости найти величину функции предполагалось, что в соответствующем окошке машины будет показан ее аргумент и прозвенит предупредительный звонок. Работающий на машине должен вставить перфокарту, в которой пробиты значения этого аргумента и функции. И здесь Бэбидж предусмотрел возможность исправления ошибки, если будет вставлена карта с неправильным аргументом. Машина проводит проверку считыванием (эту функцию выполняют и современные цифровые вычислительные машины). Условием дальнейшей работы машины является равная нулю разность двух аргументов; в противном случае карточка отбрасывается, дается звонок, и машина, по выражению Бэбиджа, требует «точной интеллектуальной пищи».

Предвосхищая будущее вычислительных машин, Бэбидж писал: «Кажется наиболее вероятным, что она (аналитическая машина. — Авт.) рассчитывает гораздо быстрее по соответствующим формулам, чем пользуясь своими же собственными таблицами» [85, с. 59]. И действительно, в современных вычислительных машинах существует обширная библиотека стандартных подпрограмм, с помощью которой рассчитываются функции различной степени сложности. Интересно, что термин «библиотека» для данного применения также был впервые употреблен Чарльзом Бэбиджем.

По результатам разработки аналитической машины было сделано свыше 200 весьма подробных, выполненных в масштабе, чертежей машины и ее отдельных узлов, в общей сложности включающих 50 000 деталей. Некоторые из этих чертежей были выгравированы на деревянных досках, и с них по методу, предложенному Бэбиджем, были сделаны оттиски. Среди этих оттисков, получивших некоторое распространение, отметим следующие: план зацепления цифровых колес для выполнения операции сложения; разрез колес и осей; разрез корпуса машины; узел сложения; план механизма переноса десятков; часть разреза блока предварительного переноса и другие. Все эти рисунки были выполнены в середине 30-х годов. В 1840 г. Бэбидж составил один из наиболее общих планов (№ 25) аналитической машины, который был литографирован (рис. 5 [53]). На этой литографии стоит дата 6 августа 1840 г. С чертежами аналитической машины Бэбидж ознакомил ученых Великобритании и других стран.

Большое число всевозможных вариантов чертежей с трудом позволяет установить, какая комбинация узлов может быть признана наилучшей. К отдельным частям машины было написано свыше четырехсот замечаний.