分析機
分析機（英語：Analytical Engine）是由英國數學家查爾斯·巴貝奇設計的一種機械式通用計算機。從1837年首次提出這種機器的設計，一直到他去世的1871年，由於種種原因，這種機器並沒有被真正地製造出來。但它本身的設計邏輯卻十分先進，是大約100年後電子通用計算機的先驅。
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設計
查爾斯·巴貝奇最初嘗試的所謂差分機，可以通過求解差分來計算對數表和三角函數表，然後能近似計算多項式。由於巴貝奇與他的首席工程師約瑟夫·克萊芒起了爭執，英國政府就撤回了這項項目的資金，差分機也因此沒能完成[1][2][3]。在這期間，巴貝奇意識到建造一種更加通用的機器（即所謂的分析機）是可行的，於是便於1833年開始了分析機的設計[4][5]。
分析機由蒸汽機驅動，大約有30米長、10米寬。它的輸入由程序和數據組成[6][1]，並使用打孔卡輸入，這種輸入方法被當時的織布機廣泛採用[7]。分析機通過一台印表機、一個彎曲的繪圖儀和一個鈴鐺輸出[1]，也可以在紙上打孔以便日後讀取。分析機採取普通的十進制定點計數法[1]。
它的「記憶體」大約可以存儲1000個40位的十進制數（共約16.2kB）[8]。有一個算術邏輯單元可以進行四則運算、比較和求平方根操作[9]。剛開始研製的時候，分析機的外觀被普遍認為和差分機相似 [10]。1858年的圖紙呈現了一個有規律的網格布局[11]。與現代計算機的中央處理器（CPU）類似，其算術邏輯單元使用的微程序存儲在插在被稱為「桶」的滾筒上的支柱中，這為用戶指定更加複雜的運算提供了便利。[12]
分析機使用的程式語言與今天的彙編語言類似，支持循環語句和條件分支，因此這門語言被認為是圖靈完備的。分析機採用三種不同的打孔卡和讀卡器來區分算術運算、數字常數和存儲的指令，以此實現了數字在存儲器和運算單元之間的加載和存儲操作。巴比奇在1837至1840年間寫下了24份程序，並在之後又寫了一份[7][13]。這些程序可以計算多項式、迭代公式、高斯消去法和伯努利數[7][14]。
參見
參考
- ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 Collier 1970，第chapter 3頁.
- ^ Lee, John A.n. International Biographical Dictionary of Computer Pioneers. Google Books. [2012-08-01]. （原始內容存檔於2020-07-09）.
- ^ Balchin, Jon. Science: 100 Scientists Who Changed the World. Google Books. [2012-08-01]. （原始內容存檔於2019-06-04）.
- ^ Dubbey, J. M.; Dubbey, John Michael. The Mathematical Work of Charles Babbage. Cambridge University Press. 2004-02-12: 197. ISBN 9780521524766 （英語）.
- ^ Bromley 1982，第196頁.
- ^ Menabrea & Lovelace 1843.
- ^ 7.0 7.1 7.2 Bromley 1982，第215頁.
- ^ Bromley 1982，第198頁.
- ^ Bromley 1982，第211頁.
- ^ Bromley 1982，第209頁.
- ^ The Babbage Pages: Calculating Engines. Projects.ex.ac.uk. 1997-01-08 [2012-08-01]. （原始內容存檔於2008-03-12）.
- ^ Tim Robinson. Difference Engines. Meccano.us. 2007-05-28 [2012-08-01]. （原始內容存檔於2020-10-05）.
- ^ Bromley 1990，第89頁.
- ^ Bromley 2000，第11頁.