編程是什麼——機械計算機的誕生

2021-01-08 科技貓cat

編程是什麼?

根據百度百科的標準答案。

編程,就是讓計算機代為解決某個問題,對某個計算體系規定一定的運算方式,使計算體系按照該計算方式運行,並最終得到相應結果的過程。

為了使計算機能夠理解人的意圖,人類就必須將需解決的問題的思路、方法和手段通過計算機能夠理解的形式告訴計算機,使得計算機能夠根據人的指令一步一步去工作,完成某種特定的任務。這種人和計算體系之間交流的過程就是編程。

機械計算機的誕生

說到編程就不得不說計算機了,自從機械計算機誕生以來,編程便隨之一同出現。最早的機械計算機是巴貝奇發明的。它是一種做差分機的機械計算機[圖1],它是由許多設計精密的齒輪構成,所謂"差分"的含義,是把函數表的複雜算式轉化為差分運算,用簡單的加法代替乘法和除法運算,能夠快速運算多項式函數。

圖一

在發明差分機後,巴貝奇還提出更大膽的設計,他並不滿足於僅能制表的差分機,他希望發明出一種通用的數學計算機,他把這種新的設計叫「分析機」[圖2]。

圖2

分析機由3部分構成:

第一部分是齒輪式的"存貯庫",每個齒輪可貯存10個數,齒輪組成的陣列總共能夠儲存1000個50位數。

第二部分是"運算室",它是用齒輪間的嚙合、旋轉、平移等方式進行數字運算。

第三部分是識別打孔卡片中的"0"和"1"來控制運算操作順序的結構,類似於電腦裡的控制器。

能通過設計打孔卡片,來控制分析機運算順序的操作,這應該是最早的編程了。

由於分析機需要極其精密的機械結構,龐大且複雜的機械本體,這使得它在當時的時代下,它僅能停留在設計圖上,難以被製造出來。直到近代,英國博物館將巴貝奇的手稿和分析機的部分結構展出,才讓人了解分析機的廬山真面目,讓人驚嘆巴貝奇的奇思妙想,然而在那個年代,分析機這種複雜的機械計算機,只能是一個存在理論上的機器。

70年後,由於科學技術的發展,一種電子的計算機在美國出現了……

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