重庆警院计算机基础课外阅读第1章 计算机文化与计算思维-3巴贝奇

巴贝奇——信息时代的奠基人跨进信息时代的新世纪，电子计算机无处不在。在由梦想到现实的布满荆棘的道路上，几代有识之士洒下了无数心血。1871年，年逾古稀的巴贝奇离开自己毕生为之努力奋斗却未竟的事业辞世，为后人留下了宝贵的遗产——几百张绘有几万个零件的图纸、30多种不同的计算机设计方案和一大堆工作笔记。作为计算机的发明人之—，谁也无法磨灭他的卓越贡献。英国人查尔斯·巴贝奇在上大学时就发现了航海表中的错误，这严重影响了轮船在海上定方位的准确性。于是，巴贝奇萌生了想用机器来制作数表的念头。18世纪下半叶，法国政府引进了米制，决定在数学中采用十进位制，甚至把十进位制引入到对圆周、角度的度量上，这样一来，就必须重新计算大量的数表，首先是三角函数表和对数表。令人惊讶的是，这项浩繁的计算工作在较短的时间内完成了，数表共有大开手抄本30余卷，能基本上满足应用上的需求。这给巴贝奇很大的启发。他了解到全部工作是分三步完成的：第一步由数学家提出数学解析公式；第二步由熟悉数学的人把公式转换成便于处理数据的形式；第三步由稍具数学知识的人按公式指定的顺序只做加减法的运算，得出最终结果。巴贝奇注意到，完成第三步工作的人所犯的错误最少，尽管他们并不具备高深的数学知识，因为他们的工作完全是机械式的，只需熟练地进行加减就可以了。巴贝奇认为这部分人的工作完全可以由机器来代替，机器可以做得更快、更准确。从此，他萌生了用机器来作运算的想法，把主要精力转向研制计算机。1812年，巴贝奇首先设计出了差分机，随后开始了制造工作。在1822年制成了机器的一小部分。开机计算后，其工作的准确性达到了计划的要求。后来政府明确表示不可能再给予他资助了，差分机就这样中途夭折了。今天，我们在伦敦皇家学院博物院里，还能见到巴贝奇的设计图纸和未完成的差分机。1834年，巴贝奇在研制差分机的工作中，看到了制造一种新的、在性能上大大超过差分机的计算机的可能性。他把这个未来的机器称为分析机。巴贝奇的分析机由三部分构成。第一部分是保存数据的齿轮式寄存器，巴贝奇把它称为“堆栈”，它与差分机中的相类似，但运算不在寄存器内进行，而是由新的机构来实现。第二部分是对数据进行各种运算的装置，巴贝奇把它命名为“工场”。第三部分是对操作顺序进行控制，并对所要处理的数据及输出结果加以选择的装置。它相当于现代计算机的控制器。为了加快运算的速度，巴贝奇设计了先进的进位机构。他估计使用分析机完成一次50位数的加减只要1秒钟，相乘则要1分钟。计算时间约为第一台电子计算机的100倍。同时，在多年的研究制造实践中，巴贝奇写出了世界上第一部关于计算机程序的专著。尽管成功总是从巴贝奇的身边擦肩而过，但在计算机的发展史上，巴贝奇写下了光辉的一页。他的设计思想为现代电子计算机的结构设计奠定了基础。众所周知，现代电子计算机的中心结构部分恰好包括了巴贝奇提出的解析机的3个部分，可以这样说，巴贝奇的解析机是现代电子计算机的雏形。