Аркадий Частиков - Архитекторы компьютерного мира

В 1854 году семья Шютцев показала свое изобретение Королевскому обществу в Лондоне, получив поддержку самого Чарльза Бэббиджа. На большой выставке в Париже в следующем году табличная машина завоевала золотую медаль, частично благодаря попыткам воздействия Бэббиджа на членов комиссии. Награжденное золотой медалью, семейство смогло продать машину за 5000 долларов доктору Бенджамину Гоулду, директору Дадлинской обсерватории в Олбани, штат Нью-Йорк. Доктор Гоулд использовал ее для вычисления ряда таблиц, связанных с орбитой планеты Марс. Однако, несмотря на всю точность машинных вычислений, в 1859 году доктор Гоулд был уволен! Табличная машина была передана в Смитсоновский институт. Копия устройства была построена в конце 50-х годов XIX века британским журналом «Реджистер Дженерал». Машина Шютца не всегда функционировало правильно. Существование этой более простой версии машины Бэббиджа наводит на мысль о том, что отсутствие технологии не может являться единственной причиной неспособности Бэббиджа создать свои машины.

Разностная машина Шютцев

Лишенный своих инструментов и чертежей (Клемент присвоил их после спора в 1833 году) Бэббидж решил разработать проект совершенно другой машины, которая была бы легче в изготовлении, чем разностная. Он начал в 1834 году и в течение следующих двух лет создал основные элементы современного компьютера. Еще до создания разностной машины Бэббидж понял ее недостатки. По существу это был калькулятор специального назначения, а компьютер должен быть не только удобным, но и универсальным, способным выполнить любую арифметическую или логическую операцию. Бэббидж назвал это более сложное устройство «аналитической машиной». Если бы он преуспел в ее создании, это был бы первый универсальный компьютер. Важно также и то, что аналитическая машина была задумана как программируемая, поэтому ее команды были изменяемыми. Бэббидж писал, что он был удивлен той силе, которую способен был дать машине, забывая, что ему надо еще построить ее. Его биограф Энтони Хаймэн называл аналитическую машину одним из наиболее важных интеллектуальных достижений.

Идеи Бэббиджа сейчас вызывают удивление своей схожестью с общими концепциями современных компьютеров. Инструкции должны были вводиться в аналитическую машину при помощи перфокарт, затем сохраняться на складе, по существу в памяти современного компьютера. Идея перфокарт была заимствована из революционного тогда ткацкого станка Жаккара, который использовал карты с отверстиями, чтобы автоматически контролировать нити, проходящие над или под движущимся челноком. Бэббидж использовал карты с отверстиями для быстрого ввода команд. К сожалению, он так и не достиг конечной цели в природе современного компьютера. Во- первых, он думал только о механических устройствах, мысль об электричестве, по-видимому, никогда не приходила ему в голову. Он также не представлял себе команды, имеющие две части: операционную и адресную.

Аналитическая машина

Бэббидж обдумывал множество систем счисления для аналитической машины, но остановился на десятичной. Числа должны были содержаться в памяти. Он хотел нанести на колесики по 10 различных позиций чисел. Числа должны были передаваться при помощи системы рычагов на центральное устройство. Контроль всего процесса осуществлялся с помощью нескольких перфокарт, которые точно определяли операцию и обеспечивали адресом объект действия в памяти. Когда команды помещались на операционные карты, устройство, соответствующее центральному процессору современного компьютера, принимало информацию и выполняло операцию. Одна арифметическая операция завершалась за секунду. Результаты затем отсылались в память. Конечные результаты распечатывались — это действие производилось автоматически. Бэббидж предполагал, что емкость запоминающего устройства будет 1000 пятидесятизначных чисел. Исследовав много вариантов для выполнения четырех арифметических действий, он изобрел понятие упреждающего переноса. Это было гораздо быстрее, чем последовательный перенос от одного разряда к другому. Бэббидж также изобрел параллельный перенос, с помощью которого могла быть выполнена целая серия сложений с единственной операцией переноса в конце. Аналитическая машина требовала шесть паровых машин для питания силовых двигателей, которые производили сильный шум.

Современники Чарльза Бэббиджа могли не узнать о достижениях изобретателя, если бы не старания Ады, графини Лавлейс, дочери поэта лорда Байрона. Бэббидж встретил ее впервые на вечеринке, которую он давал 5 июня 1833 года. Ей тогда было 17 лет. 9 лет спустя в Италии итальянский военный инженер, Луиджи Федерико Менабреа, описал математические принципы Аналитической машины в научной статье. В 1843 году Ада Лавлейс выполнила английский перевод научной статьи Менабреа, сопроводив ее обширными примечаниями. Этот перевод дал Англии первое небольшое представление о достижениях Бэббиджа в области компьютеров. Настоящие заметки оцениваются как один из главных документов в истории компьютеров. Ада писала: «Мы можем с большой уверенностью сказать, что аналитическая машина плела алгебраические модели точно так же, как и ткацкий станок Жаккара ткал цветы и листья». Для Бэббиджа Ада и ее муж, граф Лавлейс, стали друзьями на всю жизнь, а Ада, кроме того, стала общественным адвокатом Бэббиджа.

Только в возрасте 71 года Бэббидж был готов предать гласности свои идеи. Его первая разностная машина демонстрировалась в Лондонском научном музее, и Бэббидж был рядом, чтобы объяснить ее действие. В последние годы жизни Бэббидж был бодрым, с постоянным желанием похвастать своей мастерской.

Вечером 18 октября 1871 года, за два месяца до своего восьмидесятилетия, Чарльз Бэббидж умер. Только несколько человек присутствовали на похоронах, что говорило об отсутствии интереса к его работе со стороны его современников.