BEBIDŽA ANALĪTISKĀ MAŠĪNA



Iepriekšējās skaitļošanas mašīnas automatizēja tikai atsevišķas skaitļošanas operācijas, piemēram, abaks automatizēja saskaitāmo atcerēšanos un vienību saskaitīšanu vienas šķiras robežās. Aritmometrs pilnībā automatizēja kā saskaitīšanu, tā arī vēlāk reizināšanu. Taču jaunie uzdevumi arvien lielākā mērā radīja nepieciešamību automatizēt visu skaitļošanas gaitu, t. i., izveidot tādu iekārtu, kura realizētu visu nepieciešamo skaitļošanu bez cilvēka līdzdalības. Ideja izveidot pilnīgi automatizētu skaitļošanas mašīnu, kuru vadītu ar programmu, pieder Kembridžas universitātes matemātikas profesoram, ievērojamam angļu zinātniekam, inženierim un izgudrotājam Čārlzam Bebidžam (1792–1874).



Doma izveidot skaitļojamo mašīnu Č. Bebidžam radās jau 1812. gadā, kad viņš vēl bija Trinitas koledžas students. Nodarbojoties ar matemātisko un navigācijas tabulu sastādīšanu, Č. Bebidžam radās ideja par diferenču mašīnu, kura, summējot uzdotās funkcijas atsevišķās starpības, ātri un precīzi izskaitļotu vajadzīgās tabulas. Strādājot pie šīs mašīnas pilnveidošanas, viņam radās doma par skaitļojamo mašīnu programmēto vadību.



Č. Bebidža pirmā diferenču mašīna, izgatavota 1832. gadā. Tajā bija 2000 ar rokām veidotas misiņa detaļas. Ja mašīna tiktu pabeigta, tā sastāvētu no vairāk nekā 25 000 detaļām un svērtu apmēram 3 tonnas.



Nepabeidzot darbus, kuri saistīti ar diferenču mašīnu, Č. Bebidžs sāka veidot analītisko mašīnu.

1834. gadā Č. Bebidžs izveidoja universālu skaitļošanas mašīnu ar programmas vadību un nosauca to par analītisko, t. i., spējīgu izpildīt jebkuras grūtības pakāpes skaitļošanas algoritmus.

Čārlza Bebidža analītiskajai mašīnai bija 4 pamatsastāvdaļas.



1. daļa – bloks, kurā glabājās sākuma dati un starprezultāti. Č. Bebidžs šo mašīnas daļu nosauca par “noliktavu” (mūsdienu terminoloģijā tā ir atmiņa). Zinātnieks uzskatīja, ka atmiņas iekārtas ietilpībai ir jābūt 1000 piecdesmitzīmju skaitļu apjomā.

2. daļa – bloks, kurā realizējas nepieciešamās operācijas ar skaitļiem, ko ņem no “noliktavas”. Šo daļu Bebidžs nosauca par “dzirnavām”, pēc citiem avotiem – par “fabriku” (šodien līdzīgo daļu sauc par aritmētisko iekārtu).

3. daļa – bloks, kas vadīja operāciju ar skaitļiem pēctecīgu izpildi (mūsdienu terminoloģijā – vadības iekārta).

4. daļa – bloks sākuma datu ievadei un rezultātu drukāšanai (t. i., ievada un izvada iekārta).



Čārlzs Bebidžs savai mašīnai bija paredzējis šādu aritmētisko operāciju izpildes ātrumu: saskaitīšanai un atņemšanai 1 sekunde; reizināšanai (divi piecdesmit zīmju skaitļi) – 1 minūte; dalīšanai (simts zīmju skaitli ar piecdesmit zīmju skaitli) – 1 minūte.



Bebidžs izveidoja vairāk nekā 200 rasējumus dažādiem mašīnas mezgliem un vairāk nekā 30 šo mezglu savienošanas variantus. To veicot, viņš izmantoja vairāk nekā 4000 mehāniskus apzīmējumus.



Par saviem līdzekļiem Č. Bebidžs izgatavoja dažas iekārtas, bet nespēja savu darbu pabeigt. Mašīnas izveidošanu nepabeidza arī dēls, kurš veltīja daudz pūļu, lai realizētu tēva idejas. 1906. gadā viņš demonstrēšanai izveidoja atsevišķu daļu modeļus.





Mašīnas vadības iekārtai Č. Bebidžs izmantoja viņam jau zināmos principus par informācijas aprakstīšanu, lietojot perforētus šablonus, kas ir 70. gadu perfokaršu priekšteči. Interesanti, ka šo perfokaršu paraugu izveidoja jau 19. gs. sākumā, lai vadītu diegu sakārtojumu stellēs (pazīstamākās ir Žozefa Marī Žakāra stelles).



1801. gadā Žozefs Marī Žakārs (Jacquard Joseph Marie, 1752–1834) uzbūvēja automātiskas stelles, kuras pašas izauda audumā rakstu. Kā darbojās šīs stelles? Perfokartes, kurās bija izsisti caurumiņi, tika sakārtas garā virknē, virkni piekāra stellēm. Perfokartes balstījās uz speciālām metāla adatām – taustiem. Tik1īdz tausta ceļā uzradās caurums, tausts iekrita tajā, iedarbinot steļļu sarežģīto mehānismu. Lai noaustu rakstu, bija nepieciešami vairāki tūkstoši šādu karšu ar caurumiņiem. Lai varētu aust citu rakstu, bija jāpiestiprina citas perfokartes.



Perforētie šabloni ilgu laiku palika ārpus izgudrotāju redzesloka, lai gan, jādomā, tos varēja izmantot daudzās iekārtās. Par tiem a tcerējās tikai tad, kad sāka meklēt paņēmienus informācijas ievadīšanai skaitļojamā mašīnā.



Perforēto šablonu (perfokartes, perfolentes u. c.) būtība ir ļoti vienkārša: caurums nozīmē – 1, ja tā nav – 0. Lai šablonus varētu lietot, visa vajadzīgā informācija jāpārveido kodos, kuri sastāv tikai no divām zīmēm – “1” un “0”. Mašīnas tapa vai taustiņš (elektroniskajos skaitļotājos – gaismas stars) pārbauda caurumu esamību un atkarībā no tā, vai caurums ir vai nav, diegi tiek izkārtoti stellēs.



Čārlza Bebidža ekscentriskais raksturs liedza viņam atstāt savas mašīnas pilnu aprakstu, kā arī tās izmantošanas metodes. 1840. gadā Č. Bebidžs bija uzaicināts Turīnā, kur lasīja lekcijas par savām skaitļojamām mašīnām. Itāļu kara inženieris L. F. Menabrea, kurš apmeklēja šīs lekcijas, ar Č. Bebidža piekrišanu 1842. gadā publicēja nelielu darbu “Apraksts par analītisko mašīnu, kuru izgudroja Čārlzs Bebidžs”.