Впервые общего назначения вычислительное устройство

Часть Бэббиджа Разница двигателя .

Чарльз Бэббидж , английский инженер-механик и эрудит , возникла концепция программируемого компьютера. Считается " отцом компьютера", ^{[ 4 ]} он задумана и изобрел первый механический компьютер в начале 19 века. После работы над своей революционной разница двигателя , предназначенного для оказания помощи в навигационных расчетов, в 1833 году он понял, что гораздо более общий дизайн, аналитическая машина , было возможно. Ввод программ и данных должна была быть предоставлена ​​к аппарату через перфокарт , метода используемого в то время, чтобы направить механические ткацкие станки , такие как жакард . Для вывода, машина будет иметь принтер, кривая плоттера и колокол. Машина также будет в состоянии пробить номера на карты следует рассматривать в дальнейшем. Двигатель включилиарифметическое логическое устройство , поток управления в виде условного ветвления и петель , и интегрированную память , что делает его первым дизайн для компьютер общего назначения, которые могут быть описаны в современных условиях, Тьюринг-полной . ^{[ 5 ] [ 6 ]}

Машина была о впереди века своего времени. Все запчасти для своей машины должны были быть сделаны вручную - это было одной из основных проблем для устройства с тысяч деталей. В конце концов, проект растворяют с решением британского правительства прекратить финансирование. Отказ Бэббиджа завершить аналитическую машину можно в основном объяснить трудностями не только политики и финансирования, но и к его желанием развивать все более сложные компьютерные и двигаться вперед быстрее, чем кто-либо другой может последовать. Тем не менее его сын, Генри Бэббидж, завершена упрощенную версию вычислительного блока аналитического двигателя (мельницы ) в 1888 году. Он дал успешной демонстрации его использования в вычислительных таблиц в 1906 году.

Аналоговые компьютеры

Сэр Уильям Томсон третья волна-прогнозирование машина дизайн "с, 1879-81

В первой половине 20-го века, многие научные вычислительные потребности были встречены более сложных аналоговых вычислительных машин , которые использовали прямое механической или электрической модели задачи в качестве основы для расчета . Тем не менее, они не были программируемые и вообще не хватало универсальность и точность современных цифровых компьютеров. ^{[ 7 ]}

Первый современный аналоговый компьютер был прилив-прогнозирования машина , изобретенная сэром Уильямом Томсоном в 1872 году.Дифференциальный анализатор , механический аналоговый компьютер предназначен для решения дифференциальных уравнений комплексно с использованием механизмов колесно-дисков, была задумана в 1876 году Джеймсом Томсоном , брат более известного лорда Кельвина. ^{[ 8 ]}

Искусство механической аналоговой вычислительной достигла своего апогея с дифференциального анализатора , построенного HL Хазен иВанневар Буш в Массачусетском технологическом институте , начиная с 1927 года. Это построен на механических интеграторов James Thomson и усилителей крутящего момента, изобретенных HW Неман. Дюжина из этих устройств были построены до их устаревания стала очевидной.

Современный компьютер

Алан Тьюринг был первым, чтобы осмыслить современный компьютер, устройство, которое стало известно как машины Универсальный Тьюринга .

Принцип современного компьютера был впервые описан компьютер ученого Алана Тьюринга , который, изложенной идею в своей фундаментальной 1936 бумаге, ^{[ 9 ]} На вычислимых числах . Тьюринг переформулировать Курт Гедель 'ы 1931 результаты о границах доказательства и вычисления, заменяя универсальный арифметический основе формального языка Геделя с формальными и простых гипотетических устройств, которые стали известны как машины Тьюринга . Он показал, что некоторые из таких машин был бы способен выполнять любые мыслимые математическое вычисление если бы она была представима в качестве алгоритма . Он продолжал доказывать, что не было никакого решения в Entscheidungsproblem сначала показав, что проблема остановки для машин Тьюринга является неразрешимой : в общем, это не возможно, чтобы решить алгоритмически ли данный машина Тьюринга когда-нибудь остановить.

Он также представил понятие "универсальной машины" (теперь известный как машины Универсальный Тьюринга ), с идеей, что такая машина может выполнять задачи любой другой машине, или, другими словами, это доказуемо способны вычисления все, что вычислим, выполнив программу, сохраненную на пленку, что позволяет машине быть программируемой. Фон Нейман признал, что центральное понятие современного компьютера было связано с этой работы. ^{[ 10 ]} машины Тьюринга по сей день центральным объектом изучения в теории вычислений . Для ограничений, налагаемых их конечных магазинах памяти исключением, современные компьютеры, как говорят, Тьюринг-полной , который должен сказать, что у них есть алгоритмвыполнения возможностей, эквивалентную универсальной машине Тьюринга .