Mesin analitik

Bagian dari mesin penghitung dengan mekanisme pencetak dari mesin analitik, dibuat oleh Charles Babbage, seperti yang dipamerkan di Science Museum, London

Mesin analitik adalah rancangan komputer digital mekanis komputer tujuan umum yang diusulkan oleh matematikawan dan pelopor komputer asal Inggris Charles Babbage. Mesin ini pertama kali dijelaskan pada tahun 1837 sebagai penerus mesin beda karya Babbage, yang merupakan rancangan untuk kalkulator mekanis yang lebih sederhana.

Mesin analitik mencakup sebuah unit logika aritmetika, alur kendali dalam bentuk percabangan bersyarat dan perulangan, serta memori terintegrasi, menjadikannya rancangan pertama untuk komputer tujuan umum yang dalam istilah modern dapat digambarkan sebagai lengkap Turing. Dengan kata lain, struktur mesin analitik pada dasarnya sama dengan desain komputer yang mendominasi era elektronik. Mesin analitik merupakan salah satu pencapaian paling luar biasa dari Charles Babbage.

Babbage tidak pernah dapat menyelesaikan pembangunan salah satu mesinnya karena konflik dengan insinyur utamanya dan kurangnya pendanaan. Baru pada tahun 1941 Konrad Zuse membangun komputer tujuan umum pertama, Z3, lebih dari satu abad setelah Babbage mengusulkan mesin analitik perintisnya pada tahun 1837.

Desain

Dua jenis kartu berlubang yang digunakan untuk memprogram mesin. Depan: "kartu operasional", untuk memasukkan instruksi; belakang: "kartu variabel", untuk memasukkan data

Upaya pertama Babbage dalam membuat perangkat komputasi mekanis, mesin beda, adalah mesin tujuan khusus yang dirancang untuk membuat tabel logaritma dan fungsi trigonometri dengan mengevaluasi beda hingga guna membentuk polinomial aproksimasi. Pembangunan mesin ini tidak pernah selesai; Babbage berselisih dengan insinyur utamanya, Joseph Clement, dan akhirnya pemerintah Inggris menarik pendanaannya.

Selama proyek ini, Babbage menyadari bahwa desain yang jauh lebih umum, yaitu mesin analitik, dimungkinkan. Pekerjaan pada desain mesin analitik dimulai sekitar tahun 1833.

Masukan, yang terdiri dari program (“rumus”) dan data, akan diberikan ke mesin melalui kartu berlubang, metode yang saat itu digunakan untuk mengendalikan alat tenun mekanis seperti alat tenun Jacquard. Untuk keluaran, mesin akan memiliki pencetak, pembuat grafik lengkung, dan lonceng. Mesin ini juga dapat melubangi angka pada kartu untuk dibaca kembali kemudian. Mesin ini menggunakan aritmetika titik tetap basis-10 biasa.

Akan ada tempat penyimpanan (yaitu memori) yang mampu menampung 1.000 angka dengan 40 digit desimal masing-masing (sekitar 16,6 kB). Sebuah unit aritmetika (“penggilingan”) dapat melakukan keempat operasi aritmetika, serta perbandingan dan secara opsional akar kuadrat. Awalnya (1838) mesin ini dirancang sebagai mesin beda yang melengkung ke dalam dirinya sendiri, dalam tata letak melingkar, dengan tempat penyimpanan panjang di salah satu sisi. Gambar-gambar kemudian (1858) menggambarkan tata letak kisi yang lebih teratur. Seperti unit pemroses pusat (CPU) dalam komputer modern, “penggilingan” akan bergantung pada prosedur internalnya sendiri, kira-kira setara dengan mikrokode dalam CPU modern, yang disimpan dalam bentuk pasak yang dimasukkan ke dalam drum berputar yang disebut “barrel”, untuk melaksanakan beberapa instruksi kompleks yang mungkin ditentukan oleh program pengguna.

Bahasa pemrograman yang digunakan oleh pengguna mirip dengan bahasa rakitan modern. Perulangan dan percabangan bersyarat dimungkinkan, sehingga bahasa yang dirancang ini akan lengkap Turing seperti yang kemudian didefinisikan oleh Alan Turing. Tiga jenis kartu berlubang digunakan: satu untuk operasi aritmetika, satu untuk konstanta numerik, dan satu untuk operasi pemuatan dan penyimpanan, yaitu memindahkan angka dari penyimpanan ke unit aritmetika atau sebaliknya. Ada tiga pembaca terpisah untuk ketiga jenis kartu tersebut. Babbage mengembangkan sekitar dua lusin program untuk mesin analitik antara 1837 dan 1840, dan satu program tambahan kemudian. Program-program ini membahas polinomial, rumus iteratif, eliminasi Gauss, dan bilangan Bernoulli.

Pada tahun 1842, matematikawan Italia Luigi Federico Menabrea menerbitkan deskripsi mesin ini dalam bahasa Prancis, berdasarkan kuliah yang diberikan Babbage saat ia mengunjungi Torino pada tahun 1840. Pada tahun 1843, deskripsi tersebut diterjemahkan ke dalam bahasa Inggris dan diberi catatan luas oleh Ada Lovelace, yang telah tertarik pada mesin ini delapan tahun sebelumnya. Sebagai pengakuan atas tambahan yang dibuatnya pada makalah Menabrea — termasuk cara menghitung bilangan Bernoulli menggunakan mesin tersebut (yang secara luas dianggap sebagai program komputer lengkap pertama) — ia telah digambarkan oleh banyak orang sebagai programer komputer pertama, meskipun pandangan ini diperdebatkan oleh sebagian pihak.

Bibliografi

• Babbage, Charles (1864). "Chapter VIII – Of the Analytical Engine". Passages from the Life of a Philosopher. London: Longman, Green, Longman, Roberts, & Green. hlm. 112–141.
• Babbage, Charles (1889). Babbage, Henry P. (ed.). Babbage's Calculating Engines – Being a Collection of Papers Relating to Them; Their History, and Construction (PDF). New York: Cambridge University Press. ISBN 978-1-108-00096-3. Diarsipkan dari asli (PDF) tanggal 4 March 2016. Diakses tanggal 24 December 2015.
• Bromley, Allan G. (July–September 1982). "Charles Babbage's Analytical Engine, 1838" (PDF). IEEE Annals of the History of Computing. 4 (3): 197–217. doi:10.1109/mahc.1982.10028. S2CID 2285332. Diarsipkan dari asli (PDF) tanggal 14 May 2015. Diakses tanggal 24 December 2015.
• Bromley, Allan G. (1990). "Difference and Analytical Engines". Dalam Aspray, William (ed.). Computing Before Computers (PDF). Ames: Iowa State University Press. hlm. 59–98. ISBN 978-0-8138-0047-9. Diarsipkan (PDF) dari versi aslinya tanggal 2022-10-09.
• Bromley, Allan G. (October–December 2000). "Babbage's Analytical Engine Plans 28 and 28a-The Programmer's Interface". IEEE Annals of the History of Computing. 22 (4): 5–19. doi:10.1109/85.887986. S2CID 17597243.
• Cohen, I. Bernard (2000). "8 - Aiken's Background in Computing and Knowledge of Babbage's Machines". Howard Aiken: Portrait of a Computer Pioneer. Cambridge: MIT Press. hlm. 61–72. ISBN 9780262531795.
• Collier, Bruce (1970). The Little Engines That Could've: The Calculating Machines of Charles Babbage (PhD). Harvard University. Diakses tanggal 18 December 2015.
• Green, Christopher D. (2005). "Was Babbage's Analytical Engine intended to be a mechanical model of the mind?" (PDF). History of Psychology. 8 (1): 35–45. doi:10.1037/1093-4510.8.1.35. PMID 16021763. Diarsipkan (PDF) dari versi aslinya tanggal 2022-10-09. Diakses tanggal 25 December 2015.
• Hyman, Anthony (1982). Charles Babbage: A Biography. Oxford: Oxford University Press. ISBN 9780198581703.
• Menabrea, Luigi Federico; Lovelace, Ada (1843). "Sketch of the Analytical Engine invented by Charles Babbage... with notes by the translator. Translated by Ada Lovelace". Dalam Richard Taylor (ed.). Scientific Memoirs. Vol. 3. London: Richard and John E. Taylor. hlm. 666–731.
• Randell, Brian (October–December 1982). "From Analytical Engine to Electronic Digital Computer: The Contributions of Ludgate, Torres, and Bush" (PDF). IEEE Annals of the History of Computing. 4 (4): 327–341. doi:10.1109/mahc.1982.10042. S2CID 1737953. Diarsipkan dari asli (PDF) tanggal 2013-09-21.
• Rojas, Raul (January–March 2021). "The Computer Programs of Charles Babbage". IEEE Annals of the History of Computing. 43 (1): 6–18. doi:10.1109/MAHC.2020.3045717. S2CID 232149889.
• Wilkes, Maurice Vincent (1971). "Babbage as a Computer Pioneer". Proc. Babbage Memorial Meeting. London: British Computer Society. hlm. 415–440.

Pranala luar

• The Babbage Papers, Science Museum archive
• The Analytical Engine at Fourmilab, includes historical documents and online simulations
• "Image of the "General Plan of Babbage's great calculating engine" (1840), plus a modern description of operational & programming features". Diarsipkan dari asli tanggal 21 August 2008.
• 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 (perlu berlangganan)
• Babbage, Science Museum, London (archived)
• "The Marvellous Analytical Engine – How It Works". 2D Goggles. 31 May 2015. Diarsipkan dari asli tanggal 2021-11-26. Diakses tanggal 23 August 2017.
• Plan 28: Building Charles Babbage's Analytical Engine