चार्ल्स बैबेज (1791-1871) - कंप्यूटिंग तकनीक के निर्माण में अग्रणी, जिन्होंने कंप्यूटर के 2 वर्ग विकसित किए - अंतर और विश्लेषणात्मक। उनमें से पहले को इसका नाम गणितीय सिद्धांत के कारण मिला, जिस पर यह आधारित है - परिमित अंतर की विधि। इसकी सुंदरता गुणन और विभाजन का सहारा लिए बिना अंकगणितीय जोड़ के अपने अनन्य उपयोग में निहित है, जिसे यंत्रवत् रूप से लागू करना मुश्किल है।
कैलकुलेटर से ज्यादा
बैबेज डिफरेंस इंजन एक काउंटिंग डिवाइस है। वह केवल उसी तरह से संख्याओं में हेरफेर करती है, जैसे वह परिमित अंतर की विधि के अनुसार उन्हें लगातार जोड़ रही है। इसका उपयोग सामान्य अंकगणितीय गणनाओं के लिए नहीं किया जा सकता है। बैबेज का एनालिटिकल इंजन सिर्फ एक कैलकुलेटर से कहीं ज्यादा है। यह मशीनीकृत अंकगणित से पूर्ण पैमाने पर सामान्य प्रयोजन कंप्यूटिंग में संक्रमण को चिह्नित करता है। बैबेज के विचारों के विकास के विभिन्न चरणों मेंकम से कम 3 परियोजनाएं थीं। इसलिए, उनके विश्लेषणात्मक इंजनों को बहुवचन में सर्वोत्तम रूप से संदर्भित किया जाता है।
सुविधा और इंजीनियरिंग दक्षता
बैबेज के कंप्यूटर इस अर्थ में दशमलव हैं कि वे 0 से 9 तक 10 अंकों का उपयोग करते हैं, और डिजिटल इस मायने में कि वे केवल पूर्ण संख्याओं के साथ काम करते हैं। मान गियर द्वारा दर्शाए जाते हैं, और प्रत्येक अंक का अपना पहिया होता है। यदि यह पूर्णांक मानों के बीच एक मध्यवर्ती स्थिति में रुक जाता है, तो परिणाम को अनिश्चित माना जाता है, और गणना की अखंडता का उल्लंघन दिखाने के लिए मशीन को अवरुद्ध कर दिया जाता है। यह त्रुटि का पता लगाने का एक रूप है।
बैबेज ने दशमलव के अलावा अन्य संख्या प्रणालियों के उपयोग पर भी विचार किया, जिसमें बाइनरी और बेस 3, 4, 5, 12, 16, और 100 शामिल हैं। वह अपनी परिचितता और इंजीनियरिंग दक्षता के कारण दशमलव पर बस गए, क्योंकि यह बहुत कम कर देता है चलती भागों की संख्या।
डिफरेंस इंजन 1
1821 में, बैबेज ने बहुपद कार्यों की गणना और सारणीबद्ध करने के लिए डिज़ाइन किए गए तंत्र के साथ विकास शुरू किया। लेखक इसे तालिका के रूप में परिणामों के स्वचालित मुद्रण के साथ मूल्यों के अनुक्रम की स्वचालित रूप से गणना करने के लिए एक उपकरण के रूप में वर्णित करता है। डिज़ाइन का एक अभिन्न अंग एक प्रिंटर है जो यांत्रिक रूप से गणना अनुभाग से जुड़ा है। डिफरेंस इंजन 1 स्वचालित गणना के लिए पहला पूर्ण डिज़ाइन है।
समय-समय पर बैबेज ने डिवाइस की कार्यक्षमता को बदला है। 1830 के एक डिज़ाइन में 16 अंकों और अंतर के 6 क्रमों के लिए डिज़ाइन की गई एक मशीन को दर्शाया गया है। मॉडल में 25 हजार भाग शामिल थे, जो कंप्यूटिंग अनुभाग और प्रिंटर के बीच समान रूप से विभाजित थे। अगर डिवाइस बनाया गया होता, तो इसका वजन अनुमानित 4 टन और 2.4 मीटर ऊंचा होता। इंजीनियर जोसेफ क्लेमेंट के साथ विवाद के बाद 1832 में बैबेज डिफरेंस इंजन पर काम रोक दिया गया था। अंतत: 1842 में सरकारी अनुदान समाप्त हो गया
विश्लेषणात्मक इंजन
जब अंतर उपकरण पर काम ठप हो गया, तो 1834 में बैबेज ने एक अधिक महत्वाकांक्षी उपकरण की कल्पना की, जिसे बाद में एनालिटिकल यूनिवर्सल प्रोग्रामेबल कंप्यूटिंग इंजन के रूप में जाना जाने लगा। बैबेज की मशीन के संरचनात्मक गुण काफी हद तक आधुनिक डिजिटल कंप्यूटर के बुनियादी निर्माण खंडों के अनुरूप हैं। पंच कार्ड का उपयोग करके प्रोग्रामिंग की जाती है। यह विचार जेकक्वार्ड लूम से लिया गया था, जहां उनका उपयोग जटिल टेक्सटाइल पैटर्न बनाने के लिए किया जाता है।
बैबेज के विश्लेषणात्मक इंजन की तार्किक संरचना मूल रूप से इलेक्ट्रॉनिक युग के कंप्यूटरों के प्रमुख डिजाइन से मेल खाती है, जिसका अर्थ है मेमोरी ("स्टोर") की उपस्थिति, केंद्रीय प्रसंस्करण इकाई ("मिल") से अलग, अनुक्रमिक डेटा और निर्देशों के इनपुट और आउटपुट के लिए संचालन और सुविधाओं का निष्पादन। इसलिए, विकास के लेखक को कंप्यूटर प्रौद्योगिकी के अग्रणी की उपाधि काफी योग्य मिली।
मेमोरी और सीपीयू
बैबेज की मशीन में एक "स्टोर" होता है जहां संख्याएं और मध्यवर्ती परिणाम संग्रहीत किए जाते हैं, साथ ही एक अलग "मिल" जहां अंकगणितीय प्रसंस्करण किया जाता है। उसके पास 4 अंकगणितीय कार्यों का एक सेट था और वह सीधे गुणा और भाग कर सकती थी। इसके अलावा, डिवाइस ऑपरेशन करने में सक्षम था जिसे अब सशर्त ब्रांचिंग, लूप (पुनरावृत्ति), माइक्रोप्रोग्रामिंग, समानांतर प्रसंस्करण, फिक्सिंग, पल्स शेपिंग आदि कहा जाता है। लेखक ने स्वयं ऐसी शब्दावली का उपयोग नहीं किया था।
चार्ल्स बैबेज के विश्लेषणात्मक इंजन का सीपीयू, जिसे उन्होंने "मिल" कहा, प्रदान करता है:
- संख्याओं का भंडारण, संचालन जिस पर रजिस्टरों में तुरंत किया जाता है;
- उन पर बुनियादी अंकगणितीय संचालन करने के लिए हार्डवेयर है;
- उपयोगकर्ता-उन्मुख बाहरी निर्देशों को विस्तृत आंतरिक नियंत्रण में स्थानांतरित करना;
- समय प्रणाली (घड़ी) सावधानीपूर्वक चयनित अनुक्रम में निर्देशों को निष्पादित करने के लिए।
विश्लेषणात्मक इंजन का नियंत्रण तंत्र स्वचालित रूप से संचालन करता है और इसमें दो भाग होते हैं: एक निचला स्तर जिसे बड़े पैमाने पर ड्रम द्वारा नियंत्रित किया जाता है, जिसे बैरल कहा जाता है, और एक उच्च स्तर का उपयोग करघे के लिए जैक्वार्ड द्वारा डिजाइन किए गए पंच कार्ड का उपयोग करके 1800 के दशक की शुरुआत में व्यापक रूप से किया जाता है।
आउटपुट डिवाइस
गणना का परिणाम विभिन्न तरीकों से प्रदर्शित किया जाता है, जिसमें प्रिंटिंग, पंच कार्ड, प्लॉटिंग और. शामिल हैंरूढ़ियों का स्वत: उत्पादन - नरम सामग्री ट्रे जिस पर परिणाम अंकित होता है, मुद्रण के लिए प्लेटों की ढलाई के लिए एक सांचे के रूप में काम करने में सक्षम।
नया डिज़ाइन
एनालिटिकल इंजन पर बैबेज का अग्रणी कार्य 1840 तक काफी हद तक पूरा हो गया था और एक नया उपकरण विकसित करना शुरू कर दिया था। 1847 और 1849 के बीच, उन्होंने डिफरेंस इंजन नंबर 2 का विकास पूरा किया, जो मूल का एक उन्नत संस्करण था। यह संशोधन 31-बिट संख्याओं के साथ संचालन के लिए डिज़ाइन किया गया था और 7 वें क्रम के किसी भी बहुपद को सारणीबद्ध कर सकता था। डिजाइन बेहद सरल था, जिसमें समान प्रसंस्करण शक्ति प्रदान करते हुए मूल मॉडल के केवल एक तिहाई भाग की आवश्यकता होती थी।
चार्ल्स बैबेज के अंतर और विश्लेषणात्मक इंजनों ने आउटपुट डिवाइस के उसी डिज़ाइन का उपयोग किया, जो न केवल कागज पर प्रिंटआउट बनाता है, बल्कि स्वचालित रूप से स्टीरियोटाइप भी बनाता है और ऑपरेटर द्वारा निर्दिष्ट पेज लेआउट के अनुसार स्वतंत्र रूप से स्वरूपण करता है। साथ ही, लाइन की ऊंचाई, कॉलम की संख्या, फ़ील्ड की चौड़ाई, पंक्तियों या स्तंभों की स्वचालित तह और पठनीयता के लिए खाली लाइनों की व्यवस्था को समायोजित करना संभव था।
विरासत
कुछ आंशिक रूप से निर्मित यांत्रिक असेंबली और छोटे कामकाजी वर्गों के परीक्षण मॉडल के अलावा, बैबेज के जीवनकाल के दौरान कोई भी डिजाइन पूरी तरह से महसूस नहीं किया गया था। 1832 में इकट्ठा किया गया मुख्य मॉडल अंतर इंजन नंबर 1 का 1/7 था, जिसमें शामिल थालगभग 2 हजार भागों से। यह आज तक त्रुटिपूर्ण ढंग से काम करता है और यह पहला सफल स्वचालित कंप्यूटिंग डिवाइस है जो एक तंत्र में गणितीय गणनाओं को लागू करता है। बैबेज की मृत्यु हो गई, जबकि विश्लेषणात्मक इंजन के छोटे प्रयोगात्मक हिस्से को इकट्ठा किया जा रहा था। निर्माण के कई विवरण संरक्षित किए गए हैं, साथ ही साथ चित्रों और नोट्स का एक पूरा संग्रह भी संरक्षित किया गया है।
विशाल यांत्रिक कंप्यूटरों के लिए बैबेज के डिजाइन को 19वीं शताब्दी की आश्चर्यजनक बौद्धिक उपलब्धियों में से एक माना जाता है। हाल के दशकों में ही उनके काम का विस्तार से अध्ययन किया गया है, और उन्होंने जो किया है उसका महत्व तेजी से स्पष्ट होता जा रहा है।
