विश्लेषणात्मक इंजन



विश्लेषणात्मक इंजन एक प्रस्तावित यांत्रिक सामान्य-उद्देश्य कंप्यूटर था जिसे अंग्रेजी गणितज्ञ और कंप्यूटर पायनियर चार्ल्स बैबेज द्वारा डिज़ाइन किया गया था। इसे पहली बार 1837 में बबेज के अंतर इंजन के उत्तराधिकारी के रूप में वर्णित किया गया था, जो एक सरल यांत्रिक कैलकुलेटर के लिए एक डिजाइन था। विश्लेषणात्मक इंजन में एक अंकगणितीय तर्क इकाई, सशर्त शाखाओं और लूप के रूप में नियंत्रण प्रवाह, और एकीकृत मेमोरी को शामिल किया गया, जिससे यह एक सामान्य-उद्देश्य वाले कंप्यूटर के लिए पहला डिज़ाइन बन गया, जिसे आधुनिक शब्दों में ट्यूरिंग-पूर्ण के रूप में वर्णित किया जा सकता है। दूसरे शब्दों में, विश्लेषणात्मक इंजन की संरचना अनिवार्य रूप से उसी के समान थी जो इलेक्ट्रॉनिक युग में कंप्यूटर डिजाइन पर हावी है। विश्लेषणात्मक इंजन चार्ल्स बैबेज की सबसे सफल उपलब्धियों में से एक है।

बबेज अपने मुख्य अभियंता और अपर्याप्त धन के साथ संघर्ष के कारण अपनी किसी भी मशीन के निर्माण को पूरा करने में कभी सक्षम नहीं था। यह 1941 तक नहीं था कि कोनराड Zuse ने पहले सामान्य-उद्देश्य वाले कंप्यूटर, Z3 (कंप्यूटर) | Z3 का निर्माण किया था, बबेज के बाद एक सदी से भी अधिक 1837 में अग्रणी विश्लेषणात्मक इंजन का प्रस्ताव किया था।

डिजाइन
एक मैकेनिकल कंप्यूटिंग डिवाइस, द डिफरेंस इंजन में बैबेज का पहला प्रयास, एक विशेष-उद्देश्य मशीन थी जिसे अनुमानित बहुपद बनाने के लिए परिमित अंतर का मूल्यांकन करके लॉगरिदम और त्रिकोणमितीय कार्यों को सारणीबद्ध करने के लिए डिज़ाइन किया गया था।इस मशीन का निर्माण कभी पूरा नहीं हुआ;बैबेज ने अपने मुख्य अभियंता, जोसेफ क्लेमेंट के साथ संघर्ष किया था, और अंततः ब्रिटिश सरकार ने परियोजना के लिए अपना धन वापस ले लिया। इस परियोजना के दौरान, बैबेज ने महसूस किया कि बहुत अधिक सामान्य डिजाइन, विश्लेषणात्मक इंजन, संभव था। विश्लेषणात्मक इंजन के डिजाइन पर काम 1833 के आसपास शुरू हुआ। इनपुट, कार्यक्रम (सूत्र) और डेटा से मिलकर, मशीन को छिद्रित कार्ड के माध्यम से प्रदान किया जाना था, उस समय का उपयोग उस समय का उपयोग किया जा रहा था जैसे कि जैक्वार्ड लूम जैसे यांत्रिक करघे को निर्देशित करने के लिए। आउटपुट के लिए, मशीन में एक प्रिंटर, एक वक्र प्लॉटर और एक घंटी होगी। मशीन पत्र में पढ़े जाने वाले कार्डों पर नंबरों को पंच करने में भी सक्षम होगी।यह कर्मचारी साधारण आधार -10 फिक्स्ड-पॉइंट अंकगणित है। एक स्टोर होना था (अर्थात, एक स्मृति) 1,000 संख्या में 40 दशमलव अंकों को रखने में सक्षम था प्रत्येक (ca. 16.6 kb)।एक अंकगणितीय इकाई (मिल) सभी चार अंकगणितीय संचालन, प्लस तुलना और वैकल्पिक रूप से वर्ग जड़ें करने में सक्षम होगी। प्रारंभ में (1838) यह एक अंतर इंजन के रूप में कल्पना की गई थी, जो कि आमतौर पर गोलाकार लेआउट में, एक तरफ से बाहर निकलने के साथ, एक तरफ से बाहर निकलती है। बाद के चित्र (1858) एक नियमित ग्रिड लेआउट को दर्शाते हैं। एक आधुनिक कंप्यूटर में केंद्रीय प्रसंस्करण इकाई (सीपीयू) की तरह, मिल अपनी आंतरिक प्रक्रियाओं पर भरोसा करेगी, रीड-ओनली मेमोरी के रूप में संग्रहीत किया जाएगा। पेग्स को घूर्णन ड्रम में डाला गया, जिसे बैरल कहा जाता है, कुछ और अधिक ले जाने के लिए।जटिल निर्देश उपयोगकर्ता के कार्यक्रम को निर्दिष्ट कर सकते हैं। उपयोगकर्ताओं द्वारा नियोजित की जाने वाली प्रोग्रामिंग भाषा आधुनिक दिन विधानसभा भाषाओं के समान थी।लूप और सशर्त शाखाएं संभव थीं, और इसलिए कल्पना की गई भाषा को बाद में एलन ट्यूरिंग द्वारा परिभाषित किया गया था।तीन अलग -अलग प्रकार के पंच कार्ड का उपयोग किया गया था: एक अंकगणितीय संचालन के लिए, एक संख्यात्मक स्थिरांक के लिए, और एक लोड और स्टोर संचालन के लिए, स्टोर से अंकगणितीय इकाई या पीठ पर संख्याओं को स्थानांतरित करना।तीन प्रकार के कार्डों के लिए तीन अलग -अलग पाठक थे।बैबेज ने 1837 और 1840 के बीच विश्लेषणात्मक इंजन के लिए कुछ दो दर्जन कार्यक्रम विकसित किए, और बाद में एक कार्यक्रम। ये कार्यक्रम बहुपद, पुनरावृत्त सूत्र, गाऊसी उन्मूलन और बर्नौली संख्याओं का इलाज करते हैं। 1842 में, इतालवी गणितज्ञ लुइगी फेडेरिको मेनब्रे ने फ्रेंच में इंजन का विवरण प्रकाशित किया, व्याख्यान के आधार पर बबेज ने दिया जब उन्होंने 1840 में ट्यूरिन का दौरा किया। 1843 में, विवरण का अंग्रेजी में अनुवाद किया गया था और बड़े पैमाने पर एडा लवलेस द्वारा एनोटेट किया गया था, जो आठ साल पहले इंजन में रुचि रखते थे। मेनब्रिया के पेपर के लिए उनके परिवर्धन की मान्यता में, जिसमें मशीन का उपयोग करके बर्नौली संख्याओं की गणना करने का एक तरीका शामिल था (व्यापक रूप से पहला पूरा कंप्यूटर प्रोग्राम माना जाता है), उन्हें पहले कंप्यूटर प्रोग्रामर के रूप में वर्णित किया गया है।

निर्माण
अपने जीवन में देर से, बैबेज ने मशीन के एक सरलीकृत संस्करण का निर्माण करने के तरीके मांगे, और 1871 में अपनी मृत्यु से पहले इसका एक छोटा सा हिस्सा इकट्ठा किया। 1878 में, ब्रिटिश एसोसिएशन फॉर द एडवांसमेंट ऑफ साइंस की एक समिति ने विश्लेषणात्मक इंजन को यांत्रिक सरलता के चमत्कार के रूप में वर्णित किया, लेकिन इसके निर्माण के खिलाफ सिफारिश की।समिति ने मशीन की उपयोगिता और मूल्य को स्वीकार किया, लेकिन इसे बनाने की लागत का अनुमान नहीं लगा सकी, और अनिश्चित थे कि क्या मशीन निर्माण के बाद सही तरीके से कार्य करेगी। रुक -रुक कर 1880 से 1910 तक, बैबेज के बेटे हेनरी प्रीवोस्ट बैबेज मिल और प्रिंटिंग उपकरण का एक हिस्सा बना रहे थे।1910 में, यह पाई के गुणकों की एक (दोषपूर्ण) सूची की गणना करने में सक्षम था। यह पूरे इंजन का केवल एक छोटा सा हिस्सा था;यह प्रोग्रामेबल नहीं था और इसमें कोई भंडारण नहीं था।(इस खंड की लोकप्रिय छवियों को कभी -कभी गुमराह किया गया है, जिसका अर्थ है कि यह पूरी मिल या यहां तक कि पूरे इंजन की भी थी।) हेनरी बैबेज की विश्लेषणात्मक इंजन मिल लंदन में साइंस म्यूजियम में प्रदर्शित है। हेनरी ने एक छोटी भंडारण क्षमता के साथ पूर्ण इंजन के एक प्रदर्शन संस्करण का निर्माण भी प्रस्तावित किया: शायद एक पहली मशीन दस (कॉलम) के लिए, प्रत्येक में पंद्रह पहियों के साथ। इस तरह के एक संस्करण में 20 & nbsp; 25 & nbsp की संख्या में हेरफेर किया जा सकता है;यह केवल कार्ड और समय का एक सवाल है, 1888 में हेनरी बैबेज को लिखा था, ... और कोई कारण नहीं है कि (बीस हजार) कार्ड का उपयोग यदि आवश्यक हो तो गणितज्ञ के प्रयोजनों के लिए एक विश्लेषणात्मक इंजन में नहीं किया जाना चाहिए।

1991 में, लंदन साइंस म्यूजियम ने बैबेज के डिफरेंस इंजन नंबर 2 का एक पूर्ण और कामकाजी नमूना बनाया, एक ऐसा डिज़ाइन जिसमें विश्लेषणात्मक इंजन के विकास के दौरान खोजे गए शोधन को शामिल किया गया था। इस मशीन को सामग्री और इंजीनियरिंग सहिष्णुता का उपयोग करके बनाया गया था जो कि बबेज के लिए उपलब्ध होगा, इस सुझाव को कम करते हुए कि बबेज के डिजाइन को उनके समय की विनिर्माण तकनीक का उपयोग करके उत्पादन नहीं किया जा सकता था। अक्टूबर 2010 में, जॉन ग्राहम-कमिंग ने बबेज की योजनाओं के गंभीर ऐतिहासिक और शैक्षणिक अध्ययन को सक्षम करने के लिए सार्वजनिक सदस्यता द्वारा धन जुटाने के लिए एक योजना 28 अभियान शुरू किया, फिर एक पूरी तरह से काम करने वाले आभासी डिजाइन का निर्माण और परीक्षण करने के लिए एक दृश्य के साथ जो तब निर्माण सक्षम करेगाभौतिक विश्लेषणात्मक इंजन की।  मई 2016 तक, वास्तविक निर्माण का प्रयास नहीं किया गया था, क्योंकि बैबेज के मूल डिजाइन चित्र से अभी तक कोई सुसंगत समझ प्राप्त नहीं की जा सकती थी।विशेष रूप से यह स्पष्ट नहीं था कि क्या यह अनुक्रमित चर को संभाल सकता है जो कि लवलेस के बर्नौली कार्यक्रम के लिए आवश्यक थे। 2017 तक, प्लान 28 प्रयास ने बताया कि सभी कैटलॉग सामग्री का एक खोज योग्य डेटाबेस उपलब्ध था, और बैबेज की स्वैच्छिक स्क्रिबलिंग पुस्तकों की प्रारंभिक समीक्षा पूरी हो गई थी। बैबेज के कई मूल चित्र डिजिटल किए गए हैं और सार्वजनिक रूप से ऑनलाइन उपलब्ध हैं।

निर्देश सेट
बैबेज को आधुनिक प्रोसेसर मैनुअल के तरीके से इंजन के लिए निर्देशों के एक स्पष्ट सेट को लिखा नहीं है।इसके बजाय उन्होंने अपने निष्पादन के दौरान राज्यों की सूची के रूप में अपने कार्यक्रमों को दिखाया, जिसमें दिखाया गया कि ऑपरेटर को प्रत्येक चरण में क्या चल रहा था, जिसमें नियंत्रण प्रवाह को निर्देशित किया जाएगा।

एलन जी। ब्रोमली ने मान लिया है कि कार्ड डेक को शर्तों के परीक्षण के बाद सशर्त शाखाओं के एक समारोह के रूप में आगे और पीछे की दिशाओं में पढ़ा जा सकता है, जो इंजन ट्यूरिंग-पूर्ण बना देगा:

"... कार्ड को आगे बढ़ने और उल्टा करने का आदेश दिया जा सकता है (और इसलिए लूप करने के लिए) ..."

पहली बार, 1845 में, विभिन्न प्रकार के सेवा कार्यों के लिए उपयोगकर्ता संचालन के लिए, सबसे महत्वपूर्ण बात, उपयोगकर्ता कार्यक्रमों में लूपिंग के उपयोगकर्ता नियंत्रण के लिए एक प्रभावी प्रणाली शामिल है।

इस बात का कोई संकेत नहीं है कि ऑपरेशन और वैरिएबल कार्ड को मोड़ने की दिशा कैसे निर्दिष्ट की जाती है।अन्य सबूतों की अनुपस्थिति में मुझे न्यूनतम डिफ़ॉल्ट धारणा को अपनाना पड़ा है कि ऑपरेशन और वेरिएबल कार्ड दोनों को केवल पिछड़ा किया जा सकता है क्योंकि बैबेज के नमूना कार्यक्रमों में उपयोग किए जाने वाले छोरों को लागू करने के लिए आवश्यक है।उपयोगकर्ता के नियंत्रण में गति की दिशा रखने में कोई यांत्रिक या माइक्रोप्रोग्रामिंग कठिनाई नहीं होगी।

इंजन के अपने एमुलेटर में, फोरमिलैब कहते हैं:

"इंजन का कार्ड रीडर केवल एक श्रृंखला में कार्ड को एक के बाद एक के बाद एक के बाद शुरू से अंत तक संसाधित करने के लिए विवश नहीं है।यह, इसके अलावा, बहुत कार्ड द्वारा निर्देशित किया जा सकता है और इसे पढ़ता है और सलाह दी जाती है कि क्या मिल का रन-अप लीवर सक्रिय है, या तो कार्ड चेन को आगे बढ़ाएं, हस्तक्षेप करने वाले कार्डों को छोड़ दें, या पीछे की ओर, जिससे पहले से पढ़े जाने वाले कार्ड एक बार संसाधित किए जाएंगे।फिर से।"

यह एमुलेटर एक लिखित प्रतीकात्मक निर्देश सेट प्रदान करता है, हालांकि यह बबेज के मूल कार्यों के आधार पर इसके लेखकों द्वारा निर्मित किया गया है।उदाहरण के लिए, एक तथ्यात्मक कार्यक्रम के रूप में लिखा जाएगा:

N0 6 एन 1 1 एन 2 1 × एल 1 L0 एस 1 - L0 एल 2 S0 एल 2 L0 सीबी? 11

जहां सीबी सशर्त शाखा निर्देश या संयोजन कार्ड है जिसका उपयोग नियंत्रण प्रवाह कूदने के लिए किया जाता है, इस मामले में 11 कार्डों द्वारा पीछे की ओर।

अनुमानित प्रभाव
बैबेज ने समझा कि एक स्वचालित कंप्यूटर का अस्तित्व क्षेत्र में रुचि को अब एल्गोरिथम दक्षता के रूप में जाना जाता है, एक दार्शनिक के जीवन से अपने मार्ग में लिखना, जैसे ही एक विश्लेषणात्मक इंजन मौजूद है, यह आवश्यक रूप से विज्ञान के भविष्य के पाठ्यक्रम का मार्गदर्शन करेगा।जब भी इसकी सहायता से कोई परिणाम मांगा जाता है, तो यह सवाल उठेगा - गणना के किस पाठ्यक्रम से ये परिणाम मशीन द्वारा कम से कम समय में आ सकते हैं?

कंप्यूटर विज्ञान
1872 से हेनरी ने अपने पिता के काम के साथ और फिर 1875 में सेवानिवृत्ति में रुक -रुक कर जारी रखा। पर्सी लुडगेट ने 1914 में इंजन के बारे में लिखा था और 1908 में एक विश्लेषणात्मक इंजन के लिए अपना डिज़ाइन प्रकाशित किया। ref> ऑन-लाइन पर उपलब्ध: fano.co.uk यह विस्तार से तैयार किया गया था, लेकिन कभी नहीं बनाया गया था, और चित्र कभी नहीं मिले हैं।लुडगेट का इंजन बहुत छोटा होगा) 8 cuft, जो साइड लंबाई के क्यूब से मेल खाती है 2 ft) बबेज की तुलना में, और काल्पनिक रूप से लगभग छह सेकंड में दो 20-दिसंबर-अंकों की संख्या को गुणा करने में सक्षम होगा।

ऑटोमैटिक्स (1913) पर अपने निबंधों में लियोनार्डो टोरेस वाई क्यूवेदो ने एक बैबेज प्रकार की गणना मशीन को डिज़ाइन किया जिसमें इलेक्ट्रोमैकेनिकल भागों का उपयोग किया गया था जिसमें फ्लोटिंग-पॉइंट अंकगणित शामिल थे। फ्लोटिंग पॉइंट नंबर प्रतिनिधित्व और 1920 में एक प्रारंभिक प्रोटोटाइप का निर्माण किया।

Vannevar Bush के पेपर इंस्ट्रूमेंटल एनालिसिस (1936) में Babbage के काम के कई संदर्भ शामिल थे।उसी वर्ष उन्होंने इलेक्ट्रॉनिक डिजिटल कंप्यूटर के निर्माण की समस्याओं की जांच के लिए रैपिड अंकगणितीय मशीन परियोजना शुरू की।

इस जमीनी कार्य के बावजूद, बैबेज का काम ऐतिहासिक अस्पष्टता में गिर गया, और विश्लेषणात्मक इंजन 1930 और 1940 के दशक में इलेक्ट्रोमैकेनिकल और इलेक्ट्रॉनिक कंप्यूटिंग मशीनों के बिल्डरों के लिए अज्ञात था, जब उन्होंने अपना काम शुरू किया, जिसके परिणामस्वरूप कई वास्तुशिल्प नवाचारों को फिर से आविष्कार करने की आवश्यकता थीप्रस्तावित किया था।हावर्ड ऐकेन, जिन्होंने 1937 और 1945 के बीच जल्दी से ऑब्सलेटेड इलेक्ट्रोमेकेनिकल कैलकुलेटर, हार्वर्ड मार्क I का निर्माण किया, ने अपने स्वयं के कद को बढ़ाने के तरीके के रूप में बैबेज के काम की संभावना की, लेकिन मार्क I के निर्माण के दौरान विश्लेषणात्मक इंजन की वास्तुकला के बारे में कुछ भी नहीं जानता था।, और विश्लेषणात्मक इंजन के निर्माण किए गए हिस्से के लिए उनकी यात्रा को मेरे जीवन की सबसे बड़ी निराशा माना। मेरे द्वारा विश्लेषणात्मक इंजन से कोई प्रभाव नहीं दिखाया गया और विश्लेषणात्मक इंजन की सबसे अधिक प्रेजेंट आर्किटेक्चरल फीचर, सशर्त ब्रांचिंग का अभाव था। जे। प्रेपर एकर्ट और जॉन डब्ल्यू। माउचली इसी तरह पहले इलेक्ट्रॉनिक सामान्य-उद्देश्य वाले कंप्यूटर, ENIAC के लिए उनके डिजाइन के पूरा होने से पहले बैबेज के विश्लेषणात्मक इंजन के काम के विवरण के बारे में नहीं जानते थे।

अन्य शुरुआती कंप्यूटरों की तुलना
यदि विश्लेषणात्मक इंजन बनाया गया होता, तो यह डिजिटल, प्रोग्रामेबल और ट्यूरिंग-पूर्ण होता।हालांकि, यह बहुत धीमा रहा होगा।लुइगी फेडेरिको मेनब्रिया ने एनालिटिकल इंजन के स्केच में रिपोर्ट की: श्री बबेज का मानना है कि वह अपने इंजन द्वारा, दो नंबरों के उत्पाद का निर्माण कर सकते हैं, प्रत्येक में तीन मिनट में बीस आंकड़े हैं। हार्वर्ड के निशान की तुलना करके मैं सिर्फ छह सेकंड में एक ही कार्य कर सकता था।एक आधुनिक पीसी एक सेकंड के अरबवें के तहत एक ही काम कर सकता है।

लोकप्रिय संस्कृति में

 * साइबरपंक के उपन्यासकार विलियम गिब्सन और ब्रूस स्टर्लिंग ने वैकल्पिक इतिहास के एक स्टीमपंक उपन्यास का सह-लेखक किया, जिसका शीर्षक द डिफरेंस इंजन था जिसमें बैबेज के अंतर और विश्लेषणात्मक इंजन विक्टोरियन सोसाइटी के लिए उपलब्ध हो गए।उपन्यास कम्प्यूटेशनल तकनीक के शुरुआती परिचय के परिणामों और निहितार्थों की पड़ताल करता है।
 * मोरियार्टी बाय मोडेम, जैक निमर्सहाइम की एक छोटी कहानी, एक वैकल्पिक इतिहास का वर्णन करती है जहां बैबेज का विश्लेषणात्मक इंजन वास्तव में पूरा हो गया था और ब्रिटिश सरकार द्वारा उच्च वर्गीकृत माना गया था।शर्लक होम्स और मोरियार्टी के पात्र वास्तव में विश्लेषणात्मक इंजन के लिए लिखे गए प्रोटोटाइप कार्यक्रमों का एक सेट थे।यह लघु कहानी होम्स का अनुसरण करती है क्योंकि उनका कार्यक्रम आधुनिक कंप्यूटरों पर लागू होता है और उन्हें बबेज के विश्लेषणात्मक इंजन के आधुनिक समकक्षों में फिर से अपनी दासता के खिलाफ प्रतिस्पर्धा करने के लिए मजबूर किया जाता है।
 * एक समान सेटिंग का उपयोग सिडनी पडुआ द्वारा वेबकॉम द थ्रिलिंग एडवेंचर्स ऑफ लवलेस और बैबेज में किया जाता है। इसमें एक वैकल्पिक इतिहास है जहां एडा लवलेस और बैबेज ने विश्लेषणात्मक इंजन का निर्माण किया है और इसका उपयोग क्वीन विक्टोरिया के अनुरोध पर अपराध से लड़ने के लिए किया है। कॉमिक बबेज और लवलेस के बीच की जीवनी और पत्राचार पर पूरी तरह से शोध पर आधारित है, जिसे बाद में हास्यपूर्ण प्रभाव के लिए मुड़ जाता है।
 * ओरियन की आर्म ऑनलाइन प्रोजेक्ट में माचिना बबगेंसि, पूरी तरह से भावुक बैबेज-प्रेरित यांत्रिक कंप्यूटर शामिल हैं।प्रत्येक एक बड़े क्षुद्रग्रह का आकार है, जो केवल माइक्रोग्रैविटी स्थितियों में जीवित रहने में सक्षम है, और मानव मस्तिष्क की गति 0.5% पर डेटा को संसाधित करता है।

बाहरी संबंध

 * The Babbage Papers, Science Museum archive
 * The Analytical Engine at Fourmilab, includes historical documents and online simulations
 * Image of a later Plan of Analytical Engine with grid layout (1858)
 * First working Babbage "barrel" actually assembled, circa 2005
 * Special issue, IEEE Annals of the History of Computing, Volume 22, Number 4, October–December 2000
 * Babbage, Science Museum, London
 * Plan 28: Building Charles Babbage's Analytical Engine
 * Plan 28: Building Charles Babbage's Analytical Engine
 * Plan 28: Building Charles Babbage's Analytical Engine

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