《白云书园》之数字时代(三五)

计算机前世篇[机械机算机 — 分析机 ]

虽然差分机最终还是没建成,但在设计制造差分机的十年过程中,巴贝奇在不断地改进设计的重复劳动中意识到他没必要把自己圈在差分机这个计算多项式的范围内。

退一步,海阔天空。他发现他其实可以建造个有更广泛用途的计算机器,他把它命名为分析机(Analytical Engine)。设计和尝试建造这个充满传奇色彩的机器成了他整个下半生的梦想。这个分析机的设计理念比差分机更超前,向未来穿越了大概一个世纪。

从1834年开始,巴贝奇就开始一直追他建造分析机的梦想。到了1836年间,他完成了第一个雏形设计,一年后他又从头推倒,再来设计了一次。[1]

巴贝奇设计中的分析机是由蒸汽机驱动,机器大约有15英尺高,25英尺长,几乎是一个小火车头。

  • 它的“内存”是由齿轮组成的,齿轮位置记录数字。它们大约可以存储1000个40位的十进制数(约16.7 KB)。
  • 机器有一个算术单元,就是现在说的CPU,用来进行四则运算、比较和求平方根操作。运算的基本原理与帕斯卡的转轮相似,但他改进了进位装置,使得40位数加40位数的运算可完成于一次转轮之中。它做一次20位乘40位的运算只需两分钟。虽然这个速度与现代电子计算机根本不可比,但当时已经是很惊人的了。
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分析机内部计算部分的设计图

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《白云书园》之数字时代(三三)

计算机前世篇[巴贝奇和差分机]

在八卦了人力计算机,计算器,和打孔卡之后,我们来聊一聊现代计算机的雏形。到这就必须提到英国人 Charles Babbage查尔斯·巴贝奇,1791 – 1871)了。如果,我是说如果历史上有哪个人可以称得上计算机之父的话,那可是非这位传奇大侠莫属了。

到了十八世纪末,工业革命如火如荼在英国推进并蔓延到欧洲大陆,特别是法国。政府,工商,航海,和各科学领域都第一次对能做四则运算计算器和各种函数表格(对数,平方根,立方根,三角函数等)提出迫切需要。

比如在1784年,法国政府决定制订对数和三角函数(如正弦和余弦)的新表。这个项目就是人力计算机的典型应用。六位杰出的数学家负责设计的数学算法并对这个项目负责。他们手下的七八位人力计算机再教和监督手下七八十号更初级人力计算机进行计算。该项目历时两年多,结果是两份17卷手写表格。但因为担心手写记录中的错误,这些表格最后没有发表。对这种表格制造的过程,数学家也很头疼。

这时英国青年人查尔斯·巴贝奇出现了。巴贝奇出生就是个富二代,是个富有的银行家的儿子。谁说富二代不学无术呢?人家这位可是一个天才的数学家。

查尔斯·巴贝奇,1791 – 1871

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计算机前世篇(六,机械机算机 — 分析机)

虽然差分机最终还是没建成,但在设计制造差分机的十年过程中,巴贝奇在不断地改进设计的重复劳动中意识到他没必要把自己圈在差分机这个计算多项式的范围内。

退一步,海阔天空。他发现他其实可以建造个有更广泛用途的计算机器,他把它命名为分析机(Analytical Engine)。设计和尝试建造这个充满传奇色彩的机器成了他整个下半生的梦想。这个分析机的设计理念比差分机更超前,向未来穿越了大概一个世纪。

从1834年开始,巴贝奇就开始一直追他建造分析机的梦想。到了1836年间,他完成了第一个雏形设计,一年后他又从头推倒,再来设计了一次。[1]

巴贝奇设计中的分析机是由蒸汽机驱动,机器大约有15英尺高,25英尺长,几乎是一个小火车头。

  • 它的“内存”是由齿轮组成的,齿轮位置记录数字。它们大约可以存储1000个40位的十进制数(约16.7 KB)。
  • 机器有一个算术单元,就是现在说的CPU,用来进行四则运算、比较和求平方根操作。运算的基本原理与帕斯卡的转轮相似,但他改进了进位装置,使得40位数加40位数的运算可完成于一次转轮之中。它做一次20位乘40位的运算只需两分钟。虽然这个速度与现代电子计算机根本不可比,但当时已经是很惊人的了。
35-1
分析机内部计算部分的设计图

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计算机前世篇(四,巴贝奇和差分机)

在八卦了人力计算机,计算器,和打孔卡之后,我们来聊一聊现代计算机的雏形。到这就必须提到英国人 Charles Babbage查尔斯·巴贝奇,1791 – 1871)了。如果,我是说如果历史上有哪个人可以称得上计算机之父的话,那可是非这位传奇大侠莫属了。

到了十八世纪末,工业革命如火如荼在英国推进并蔓延到欧洲大陆,特别是法国。政府,工商,航海,和各科学领域都第一次对能做四则运算计算器和各种函数表格(对数,平方根,立方根,三角函数等)提出迫切需要。

比如在1784年,法国政府决定制订对数和三角函数(如正弦和余弦)的新表。这个项目就是人力计算机的典型应用。六位杰出的数学家负责设计的数学算法并对这个项目负责。他们手下的七八位人力计算机再教和监督手下七八十号更初级人力计算机进行计算。该项目历时两年多,结果是两份17卷手写表格。但因为担心手写记录中的错误,这些表格最后没有发表。对这种表格制造的过程,数学家也很头疼。

这时英国青年人查尔斯·巴贝奇出现了。巴贝奇出生就是个富二代,是个富有的银行家的儿子。谁说富二代不学无术呢?人家这位可是一个天才的数学家。

查尔斯·巴贝奇,1791 – 1871

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