נגישות
headline





מחשב




המנוע האנליטי


המכונה הדיפרנציאלית הינה המשך טבעי ישיר של המחבר המכאני השני של פסקל. המכונה הדיפרנציאלית היא אמנם מורכבת יותר, מכילה יותר מרכיבים מכאניים ומבצעת חישובים מסובכים יותר, אך עדיין יש לה קווי דמיון רבים לקודמתה. זו עדיין מכונה המופעלת בצורה מכאנית לשם הפקת תוצאת חישוב מסוימת.

קפיצת דרך מחשבתית, לפחות ביעוד המכונה, השיג בבג' בהגדירו את תפקיד המנוע האנליטי.

בשנת 1834 סיים בבג' לתאר בתרשימים את המכונה החדשה עליה הוא עבד - המנוע האנליטי. המנוע האנליטי תוכנן כמכונת חישוב כללית יותר שביכולתה לבצע פעולות חישוב כלליות ולא מוגדרות מראש. לא עוד מכונה המיועדת לביצוע חישוב מוגדר ומסוים. בבג' ראה לנגד עיניו מכונת חישוב כללית המסוגלת לבצע תהליך חישוב לפי הוראות המגיעות אליה תוך כדי הפעלתה. הייתה זו מהפיכה בצורת החשיבה לגבי תפקידה ואופן פעולתה של מכונת החישוב.

אך גם מכונה זו, כמו המכונה דיפרנציאלית, לא נבנתה בימיו של בבג', מפאת בעיות כספיות. בקשותיו הנוספות של בבג' להמשך מימון עבודותיו לא נענו בהחלטה כלשהי עד לשנת 1842, בה ניתנה תשובה שלילית וסופית.

למרות שלא עלה בידו לממש את המנוע האנליטי, עדיין נחשבת מכונה זו כאב-טיפוס למחשב המודרני. בבג' השכיל להגדיר מבנה למנוע האנליטי שלו התואם את המחשב המודרני וכולל: ממשק כניסה, זיכרון, יחידת חישוב, ממשק יציאה. ההבדל העקרוני בין המכונה הדיפרנציאלית למנוע האנליטי טמון בכך שהמכונה הדיפרנציאלית יכלה לבצע רק חישובים לפי נוסחאות קבועות שנקבעו בזמן בנייתה (חומרה בלבד), בעוד שהמנוע האנליטי נועד להיות כללי, אוניברסאלי ולבצע חישובים לפי נוסחאות שהוכנסו לתוכו (בצורת תוכנה). הבדל זה יחד עם הארכיטקטורה של חלוקת המבנה ליחידות פונקציונאליות שונות מהווה את קפיצת הדרך המשמעותית בתחום.

הפעלת המנוע האנליטי תוכננה להתבצע תוך שימוש בכרטיסי ניקוב. התכנון לשימוש בקלפי ניקוב בא בהשראת המצאתו של
ג'וֹזֵף מָארִי גָ'אקוֹרְד (Joseph Marie Jacquard)
הצרפתי שהמציא את נוּל ג'אקוֹרְד. הנול ג'אקורד הינה מכונת אריגה בעזרת ניתן היה לארוג דוגמאות מורכבות בפשטות מה. דוגמת האריגה נקבעה על פי דוגמת חירור במכונת האריגה. תחילה המצאתו נדחתה על-ידי האורגים שחששו לפרנסתם, אך יתרונות המצאתו גברו על כל התנגדות ובסופו של דבר מכונות האריגה החדשות כללו את המצאתו.

דוגמה לקלף מנוקב


להפעלת המנוע האנליטי נדרשו על-פי התוכנית שלושה סוגי קלפים:

קלף פעולות – הכיל את פעולות שיש לבצע על המכשיר לפני התחלת הפעלתו, כדי להתאימו לביצוע החישוב הרצוי: חיבור, חיסור, כפל, חילוק, ... . אלה הם למעשה קלפים שתיארו את התוכנה שהיה צריך "לטעון" למכשיר לפני הפעלתו.
קלף נתונים – שהכיל מספרים לטעינה למכשיר. בדרך-כלל היו אלה תוצאות מחישוב קודם.
קלף משתנים – הגדיר את המשתנים בחישוב אליהם נטענו הנתונים שהוכנסו קודם או את המשתנים שיכילו את תוצאות החישוב.

את התחושה כי האדם נמצא על סף מהפיכה כבירה בתחום יכולות החישוב היטיבה לתאר
עֵדָה אוּגוּסְטָה בֵּירוֹן (Ada Augusta Byron)
, בתו של המשורר לורד ביירון. עדה הייתה חובבת מתמטיקה נלהבת אשר הבינה את היכולות הגדולות הטמונות בהמצאת המנוע האנליטי. בפירוט רב היא תיארה ברשימותיה את העיקרון על פיו המכונה עובדת, ואף הגדירה תוכנות שונות שהיה צריך לכתוב על קלף הפעולות במטרה לבצע חישובים שונים. בזכות כך היא זכתה להיות מוגדרת כמתכנתת הראשונה בהיסטוריה. על שמה קרויה אחת משפות התכנות הראשונה – שפת עדה. בלשונה הציורית הקבילה עדה בין אופן אריגת דוגמה על בד לבין אריגת המספרים בנוסחאות המתמטיות.

בבג' לא זכה בעצמו לממש בפועל את המכונה אותה תכנן. לאחר מותו בשנת 1871, ניסה הצעיר מבין ילדיו להמשיך את מפעל החיים של אביו, אך ללא הצלחה גם כן.

על שולחן השרטוטים המכונה של בבג' הייתה נפלאה ושיא היצירה שניתן היה להשיג בתקופתו באמצעים שעמדו לרשותו. אך כדי לייצר אותה נדרשו מנגנונים מכאניים רבים מאוד ומורכבים מאוד. המכונה עצמה הייתה אמורה להיות, לפי המתוכנן, ענקית במימדיה ולשקול מספר טונות! משימה לא קלה היא לייצר את חלקיה, להרכיבם ולהפעילם. בבג' חלם להפעילה בכוח הקיטור – מקור האנרגיה החדש של אותה תקופה. בעיות מעשיות אלו בייצור של המכונה של בבג' השאירו אותה לא גמורה ולא מושלמת בסדנת הייצור בה נבנתה. למעשה, רק כמה חלקים ממנה נבנו.

אין ספק שמדובר היה בפרויקט שאפתני ביותר. בבג' ללא ספק הקדים את זמנו, מבחינת ראייתו את תפקיד מכונת החישוב. לו היה נולד שני דורות מאוחר יותר וודאי שהיה מוצא שימוש בטכנולוגיה החדשה שהתגלתה ופותחה עד אז.

דרך אחת להתגבר על בעיית מורכבות הייצור שהציג המנוע האנליטי של בבג' היא לתכנן ולייצר מכונה פשוטה יותר המוגבלת ביכולות החישוב שלה. בדרך זו בחר
פְּיֶיר ג'וֹרְג' שָאוּץ (Pehr George Scheutz)
השבדי שבנה, יחד עם בנו אֵדוּאָרְד (Edvard) מכונה פשוטה יותר על בסיס עבודתו של בבג' בשנת 1834. בשנת 1851 הוא קיבל מענק כספי לבניית מכונה משוכללת יותר, אשר את בנייתה סיים כעבור שנתיים נוספות. על מכונה זו הוענקה לו מדליית זהב בתערוכת המדע-אומנות העולמית שנערכה בפאריז בשנת 1855.

אך העולם כמובן שלא יסתפק במכונת חישוב פשוטה יותר. להפך, הדרישה למכונות חישוב מתוחכמות יותר ויותר רק תלך ותגבר במרוצת הזמן. לכן, נדרש למצוא פתרון אחר לבעיית הייצור שהציג המנוע האנליטי של בבג'. הפיתרון של בעיית הייצור בה עם גילוי תופעת החשמל ורתימתו לטובת המדע. בזכות שילוב מקור אנרגיה חדש זה, ניתן יהיה לייצר מכונת חישוב בה משולבים הן פעולה חשמלית והן פעולה מכאנית פשוטה. חידוש טכנולוגי זה יביא לפישוט ניכר במכונת החישוב.

לפרק הקודם | לפרק הבא




[ מבוא | החשבונייה | המחבר המכאני הראשון | המחבר המכאני השני | המכונה הדיפרנציאלית | המנוע האנליטי | מכונת - Z3 | אבי המחשב המודרני | "הבומבה" | מכונת - ABC | מכונת - Colossus | מכונת - Mark I | מכונת - ACE | מכונת - ENIAC | מכונת - EDVAC | מכונת - UNIVAC | הטרנזיסטור והמעגל המשולב | התפתחות שפות התוכנה | ציוני-דרך | אחרית-דבר ]



לשנים: 1990-2000

■...■...■...■...■ | שלום | ■...■...■...■...■



[ עמוד ראשי - המצאות | מתמטיקה קדומה | מספרים אי-רציונליים | משפט פיתגורס | גיאומטריה אוקלידית | אלגברה | התפתחות הסְפַרוֹת | משוואות קוביות וקווארדיות | מספרים מורכבים | לוגריתם | חשבון דיפרנציאלי ואינטגראלי | עיקרון הציפה | זכוכית מגדלת | משקפיים | מיקרוסקופ | טלסקופ | חוק סְנֵל | חוק בויל | חוקי התנועה | עיקרון ברנולי | שלושת חוקי התרמודינמיקה | טבלה מחזורית | מדידת מהירות האור | כוח לורנץ | קרינת רנטגן | טרנספורמצית לורנץ | תורת היחסות הפרטית | גילוי האטום | תורת היחסות הכללית | חשמל | חוק קולון | חוק אוהם | חוקי קירכהוף | נורת להט | מנוע קיטור | מנפה כותנה | מצלמה | מקרר | מזגן | מחשב | מכבש דפוס | כתב ברייל | טלגרף | טלפון | רדיו | טלוויזיה | כדור פורח | מצנח | רכבת | אופניים | מכונית | אווירון מדחף | מטוס סילון | אבק שריפה | תותח | רובה מוסקט | מרגמה | אקדח | מוקש | מקלע | רובה-מטען | הוביצר | תת-מקלע | רימון-יד | טנק | רובה-סער | פצצת אטום | תורת האבולוציה | פסטור | תיאוריית התורשה | פניצילין ]