Până la un anumit punct al dezvoltării sale, omenirea, atunci când număra obiectele, se mulțumi cu un „calculator” natural - zece degete date de la naștere. Când au devenit rare, a trebuit să venim cu diverse unelte primitive: pietre de numărat, bețe, abacus, suan-pan chinezesc, soroban japonez, abac rusesc. Designul acestor instrumente este primitiv, dar manipularea lor necesită o cantitate suficientă de abilitate. De exemplu, pentru o persoană modernă născută în epoca calculatoarelor, stăpânirea înmulțirii și împărțirii pe un abac este extrem de dificilă. Astfel de miracole ale echilibrului „os” sunt acum posibile, probabil, numai pentru un microprogramator aflat la secretele funcționării unui microprocesor Intel.
O descoperire în mecanizarea numărării a avut loc atunci când matematicienii europeni au început să alerge pentru a inventa mașini de adăugare. Cu toate acestea, merită să începeți revizuirea cu o clasă fundamental diferită de computere.
Ramura de fund
În 1614, baronul scoțian John Napier (1550-1617) a publicat un tratat strălucit, „Descrierea surprinzătoarei tabele de logaritmi”, care a introdus o metodă de calcul revoluționară în utilizarea matematică. Pe baza legii logaritmice, care, ca să spunem așa, „înlocuiește” înmulțirea și împărțirea cu adunarea și scăderea, au fost întocmite tabele care facilitează munca, în primul rând, a astronomilor care operează cu matrice mari de numere.
După ceva timp, galezul Edmund Gunter (1581-1626) a propus un dispozitiv mecanic folosind o scară logaritmică pentru a facilita calculele. Mai multe scale gradate conform legii exponențiale erau însoțite de două busole de măsurare, care trebuiau acționate simultan, determinând suma sau diferența segmentelor scalei, ceea ce făcea posibilă găsirea produsului sau coeficientului. Aceste manipulări au necesitat îngrijire sporită.
În 1632, matematicienii englezi William Oughtred (1575-1660) și Richard Delamain (1600-1644) au inventat regula de calcul, în care cântarul este deplasat unul față de celălalt și, prin urmare, nu era nevoie să se folosească o astfel de povară atunci când se calculează, ca nişte busole. Mai mult, britanicii au propus două modele: dreptunghiulară și rotundă, în care scalele logaritmice erau aplicate pe două inele concentrice care se rotesc unul față de celălalt.
Designul „canonic” al riglei de calcul a apărut în 1654 și a fost folosit în întreaga lume până la începutul erei calculatoarelor electronice. Autorul său a fost englezul Robert Bissaker. A luat trei fâșii gradate lungi de 60 de centimetri, le-a prins pe cele două exterioare cu un cadru metalic, iar cea din mijloc a fost folosită ca glisor care aluneca între ele. Dar acest design nu prevedea un glisor care să înregistreze rezultatul operației efectuate. Necesitatea acestui element fără îndoială util a fost exprimată în 1675 de marele Sir Isaac Newton (Isaac Newton, 1643-1727), din nou englez. Cu toate acestea, dorința lui absolut corectă a fost îndeplinită abia un secol mai târziu.
Trebuie remarcat faptul că metoda logaritmică de calcul se bazează pe principiul analogic, atunci când numerele sunt „înlocuite” cu analogii lor, în acest caz - lungimile segmentelor. Un astfel de analog nu este discret, nu crește cu o cifră cea mai puțin semnificativă a numărului. Aceasta este o cantitate continuă, care, din păcate, are o anumită eroare care apare în timpul măsurării și o precizie scăzută a prezentării. Pentru ca o regulă de calcul să poată procesa, să zicem, numere din 10 cifre, lungimea ei trebuie să atingă câteva zeci de metri. Este destul de clar că implementarea unui astfel de proiect este absolut inutilă.
Pe același principiu ideologic ca și regula de calcul, calculatoarele analogice (AVM) au fost create în secolul al XX-lea. În ele, cantitatea calculată a fost reprezentată de un potențial electric, iar procesul de calcul a fost modelat folosind un circuit electric. Astfel de dispozitive erau destul de versatile și făceau posibilă rezolvarea multor probleme importante. Avantajul incontestabil al AVM în comparație cu mașinile digitale din acea vreme era performanța sa ridicată. Un dezavantaj la fel de incontestabil este acuratețea scăzută a rezultatelor obținute. Când au apărut sisteme informatice puternice în anii 1980, problema vitezei a devenit mai puțin acută, iar AVM-urile au dispărut treptat în umbră, deși nu au dispărut de pe fața pământului.
Aritmetică cu dinți
La o privire superficială, poate părea că curtea istoriei s-a ocupat și mai fără milă de un alt tip de mecanism de calcul - mașinile de adăugare. Într-adevăr, acum ele pot fi găsite doar în muzee. De exemplu, în Politehnica noastră, sau în Muzeul German din München (Muzeul Germaniei), sau în Muzeul Informaticii din Hanovra (Muzeul de Calculatoare Ponton). Cu toate acestea, acest lucru este fundamental greșit. Pe baza principiului de funcționare al aritmometrelor (adăugarea pe biți și deplasarea sumei produselor parțiale), au fost create dispozitive electronice de aritmetică, „capul” computerului. Ulterior, au achiziționat un dispozitiv de control, memorie, periferice și, în cele din urmă, au fost „încorporate” într-un microprocesor.
Una dintre primele mașini de adăugare, sau mai degrabă „mașină de adăugare”, a fost inventată de Leonardo da Vinci (1452-1519) în jurul anului 1500. Adevărat, nimeni nu a știut despre ideile lui timp de aproape patru secole. Un desen al acestui dispozitiv a fost descoperit abia în 1967, iar din acesta IBM a recreat o mașină de adăugare pe 13 biți complet funcțională, care a folosit principiul roților cu 10 dinți.Zece ani mai devreme, în urma cercetărilor istorice din Germania, au fost descoperite desene și o descriere a unei mașini de adăugare, realizate în 1623 de Wilhelm Schickard (1592-1636), profesor de matematică la Universitatea din Tübingen. Era o mașină foarte „avansată” pe 6 biți, constând din trei noduri: un dispozitiv de adunare-scădere, un dispozitiv de înmulțire și un bloc pentru înregistrarea rezultatelor intermediare. Dacă sumatorul a fost realizat pe angrenaje tradiționale care aveau came pentru transferul unei unități de transfer la o cifră adiacentă, atunci multiplicatorul a fost construit într-un mod foarte sofisticat. În ea, profesorul german a folosit metoda „zăbrelei”, când, folosind o „tabelă de înmulțire” cu roți dintate montată pe arbori, fiecare cifră a primului factor este înmulțită cu fiecare cifră a celui de-al doilea, după care toate aceste produse parțiale se adaugă cu un schimb, o tură.
Acest model s-a dovedit a fi funcțional, ceea ce a fost dovedit în 1957, când a fost recreat în Germania. Cu toate acestea, nu se știe dacă Schickard însuși a fost capabil să-și construiască propria mașină de adăugare. Există dovezi conținute în corespondența sa cu astronomul Johannes Kepler (1571-1630) că modelul neterminat a fost distrus de incendiu într-un atelier. În plus, autorul, care a murit în curând de holeră, nu a avut timp să introducă informații despre invenția sa în uz științific, iar aceasta a devenit cunoscută abia la mijlocul secolului al XX-lea.
Prin urmare, Blaise Pascal (1623-1662), care a fost primul care nu numai că a proiectat, ci și a construit un aritmometru funcțional, a început, după cum se spune, de la zero. Un strălucit om de știință francez, unul dintre creatorii teoriei probabilităților, autorul mai multor teoreme matematice importante, un om de știință natural care a descoperit presiunea atmosferică și a determinat masa atmosferei pământului și un gânditor remarcabil care a lăsat în urmă lucrări precum „Gânduri”. și „Scrisori către provincial”, era în Viata de zi cu zi fiul iubitor al președintelui Casei Regale a Îndatoririlor. În 1642, când era băiat de nouăsprezece ani, dorind să-și ajute tatăl, care a petrecut mult timp și efort pregătind situații financiare, a proiectat o mașină care putea să adună și să scadă numere.
Prima mostră s-a stricat constant, iar doi ani mai târziu Pascal a realizat un model mai avansat. Era o mașină pur financiară: avea șase zecimale și două în plus: una împărțită în 20 de părți, cealaltă în 12, care corespundea raportului unităților monetare de atunci (1 sou = 1/20 livre, 1 denier = 1/12 sou). Fiecare categorie corespundea unei roți cu un anumit număr de dinți.
În scurta sa viață, Blaise Pascal, care a trăit doar 39 de ani, a reușit să realizeze aproximativ cincizeci de calculatoare dintr-o mare varietate de materiale: cupru, diverse tipuri de lemn, fildeș. Omul de știință i-a prezentat unul dintre ele cancelarului Seguier (Pier Seguier, 1588-1672), a vândut câteva modele și a demonstrat unele în timpul prelegerilor despre cele mai recente realizări ale științei matematice. 8 exemplare au supraviețuit până astăzi.
Pascal a fost cel care a deținut primul brevet pentru Roata Pascal, eliberat lui în 1649 de regele francez. În semn de respect pentru realizările sale în domeniul „științei computaționale”, unul dintre limbajele de programare moderne se numește Pascal.
Modernizatori
Este destul de clar că „Roata Pascal” i-a determinat pe inventatori să îmbunătățească mașina de adăugare. O soluție foarte originală a fost propusă de Claude Perrault (1613-1688), fratele povestitorului de renume mondial, care era un om cu interese largi și abilități unice: medic, arhitect, fizician, naturalist, traducător, arheolog, proiectant, mecanic și poet. Moștenirea creativă a lui Claude Perrault conține desene ale unei mașini de însumare datate 1670, în care sunt folosite rafturi cu dinți în loc de roți. Pe măsură ce avansează, ei rotesc contorul total.
Următorul cuvânt de design - și ce unul! - a spus Gottfried Leibniz (Gottfried Leibniz, 1646-1716), a cărui enumerare a meritelor și activităților poate fi înlocuită cu două cuvinte succinte „mare gânditor”. A făcut atât de multe în matematică încât „părintele ciberneticii” Norbert Wiener (Norbert Wiener, 1894-1964) și-a propus să-l canonizeze pe savantul german și să-l „numească” drept patron al creatorilor de computere.
 |
În secolul al XVII-lea, desigur, nu se putea vorbi despre producția în masă a mașinilor de adăugare a lui Leibniz. Cu toate acestea, nu foarte puțini dintre ei au fost eliberați. De exemplu, unul dintre modele a mers la Peter I. Țarul rus a dispărut de mașina matematică într-un mod cu totul unic: i-a dat-o împăratului chinez în scopuri diplomatice.
O trecere în revistă a ideilor constructive legate de îmbunătățirea mașinilor mecanice de calcul ar fi incompletă fără a-l aminti pe matematicianul italian Giovanni Poleni (1683-1761). Și-a început cariera științifică ca profesor de astronomie la Universitatea din Padova. Apoi s-a mutat la Departamentul de Fizică. Și în curând a condus departamentul de matematică, înlocuindu-l pe Nicholas Bernoulli (1695-1726) în acest post. Hobby-urile sale includ arhitectura, arheologia și proiectarea de mecanisme ingenioase. În 1709, Poleny a demonstrat o mașină de adăugare care folosea principiul progresiv al „angrenajului cu dinți variabili”. A folosit, de asemenea, o inovație fundamentală: mașina a fost condusă de forța unei sarcini în cădere legată de capătul liber al unei frânghii. Aceasta a fost prima încercare din istoria construcției aritmometrelor de a înlocui o unitate manuală cu o sursă externă de energie.
Și în anii 1820, matematicianul englez Charles Babbage (1791-1871) a inventat motorul de diferență și a început să-l construiască. În timpul vieții lui Babbage, acest aparat nu a fost niciodată construit, dar, mai important, când finanțarea proiectului s-a epuizat, matematicianul a venit cu „Motorul analitic” pentru calcule generale și, pentru prima dată, a oficializat și descris logica... . un calculator. Dar, totuși, aceasta este o poveste puțin diferită.
Producători mari
În secolul al XIX-lea, când tehnologia de prelucrare de precizie a metalelor a obținut un succes semnificativ, a devenit posibilă introducerea unei mașini de adăugare într-o mare varietate de domenii ale activității umane, în care, așa cum se spune acum, este necesar să se prelucreze cantități mari de date. Pionierul producției în serie de mașini de calcul a fost alsacianul Charles-Xavier Thomas de Colmar (1785-1870). După ce a introdus o serie de îmbunătățiri operaționale modelului lui Leibniz, în 1821 a început să producă mașini de adăugare cu 16 cifre în atelierul său din Paris, care a devenit cunoscut sub numele de „mașini Thomas”. La început nu erau ieftine - 400 de franci. Și au fost produse în cantități nu atât de mari - până la 100 de exemplare pe an. Dar până la sfârșitul secolului apar noi producători, apare concurența, prețurile scad, iar numărul cumpărătorilor crește.
Diverși designeri, atât din Lumea Veche, cât și din Lumea Nouă, își brevetează modelele, care diferă de modelul clasic Leibniz doar prin introducerea unei ușurințe suplimentare în utilizare. Apare un clopoțel care indică erori, cum ar fi scăderea unui număr mai mare dintr-un număr mai mic. Pârghiile de compunere sunt înlocuite cu chei. Un mâner este atașat pentru a transporta mașina de adăugare din loc în loc. Performanța ergonomică se îmbunătățește. Designul este îmbunătățit.
 |
În 1875, Odhner a proiectat prima sa mașină de adăugare, ale cărei drepturi de producție le-a transferat la uzina de inginerie Ludwig Nobel. 15 ani mai târziu, devenind proprietarul atelierului, Vilgodt Teofilovich a lansat producția unui nou model de mașină de adăugare la Sankt Petersburg, care se compară favorabil cu mașinile de calcul existente la acea vreme prin compactitate, fiabilitate, ușurință în utilizare. și productivitate ridicată.
Trei ani mai târziu, atelierul devine o fabrică puternică, producând peste 5 mii de mașini de adăugare pe an. Un produs cu marca „V. T. Odner Mechanical Plant, St. Petersburg” începe să câștige popularitate la nivel mondial, este distins cu cele mai înalte premii la expozițiile industriale din Chicago, Bruxelles, Stockholm și Paris. La începutul secolului al XX-lea, mașina de adăugare Odhner a început să domine piața mondială.
După moartea subită a „Rusului Bill Gates” în 1905, munca lui Odner a fost continuată de rudele și prietenii săi. Revoluția a pus capăt istoriei glorioase a companiei: Uzina Mecanică V.T. Odner a fost transformat într-o fabrică de reparații.
Cu toate acestea, la mijlocul anilor 1920, producția de mașini de adăugare în Rusia a fost reînviată. Cel mai popular model, numit „Felix”, a fost produs la fabrica numită după. Dzerjinski până la sfârșitul anilor 1960. În paralel cu Felix, Uniunea Sovietică a lansat producția de mașini de calcul electromecanice din seria VK, în care eforturile musculare au fost înlocuite cu o acționare electrică. Acest tip de computer a fost creat după imaginea și asemănarea mașinii germane Mercedes. Mașinile electromecanice au avut o productivitate semnificativ mai mare în comparație cu mașinile de adăugare. Cu toate acestea, vuietul pe care l-au creat a fost ca focul de mitralieră. Dacă în sala de operație lucrau aproximativ două duzini de Mercedes, atunci în ceea ce privește zgomotul amintea de o bătălie aprigă.
În anii 1970, când au început să apară calculatoare electronice - mai întâi tub, apoi tranzistor - toată splendoarea mecanică descrisă mai sus a început să se mute rapid în muzee, unde rămâne și astăzi.
Sumator(din grecescul αριθμός - „număr”, „numărător” și grecescul μέτρον - „măsură”, „metru”) - o mașină de calcul mecanică de birou (sau portabilă) concepută pentru înmulțirea și împărțirea precisă, precum și pentru adunare și scădere .
Desktop sau portabil: Cel mai adesea, mașinile de adăugare erau desktop sau „montate pe genunchi” (cum ar fi laptopurile moderne, uneori existau modele de buzunar). Acest lucru i-a diferențiat de calculatoarele mari de podea, cum ar fi tabulatoarele (T-5M) sau computerele mecanice (Z-1, Charles Babbage's Difference Engine).
Mecanic: Numerele sunt introduse în mașina de adăugare, convertite și transmise utilizatorului (afișate în ferestre de contor sau imprimate pe bandă) folosind numai dispozitive mecanice. În acest caz, mașina de adăugare poate folosi exclusiv o acționare mecanică sau poate efectua o parte din operațiuni folosind un motor electric (cele mai avansate mașini de adăugare - calculatoare, de exemplu „Facit CA1-13”, folosesc un motor electric pentru aproape orice operațiune) .
calcul exact: Aritmometrele sunt dispozitive digitale (nu analogice, cum ar fi o regulă de calcul). Prin urmare, rezultatul calculului nu depinde de eroarea de citire și este absolut exact.
Înmulțirea și împărțirea: Aritmometrele sunt concepute în primul rând pentru înmulțire și împărțire. Prin urmare, aproape toate mașinile de adunare au un dispozitiv care afișează numărul de adunări și scăderi - un numărător de rotații (deoarece înmulțirea și împărțirea sunt cel mai adesea implementate ca adunare și scădere secvențială; pentru mai multe detalii, vezi mai jos).
Adunare si scadere: Mașinile de adunare pot efectua adunări și scăderi. Dar pe modelele de pârghie primitive (de exemplu, pe Felix), aceste operații sunt efectuate foarte lent - mai rapid decât înmulțirea și împărțirea, dar vizibil mai lent decât la cele mai simple mașini de adunare sau chiar manual.
Nu este programabil: Când lucrați la o mașină de adăugare, ordinea acțiunilor este întotdeauna setată manual - imediat înainte de fiecare operațiune, trebuie să apăsați tasta corespunzătoare sau să rotiți pârghia corespunzătoare. Această caracteristică a mașinii de adăugare nu este inclusă în definiție, deoarece practic nu existau analogi programabili ai mașinilor de adăugare.
Motorul diferențelor lui Charles Babbage
Figura 9. Motorul diferențelor lui Charles Babbage
Istoria creației
Charles Babbage, pe când se afla în Franța, a făcut cunoștință cu lucrările lui Gaspard de Prony, care a servit ca șef al biroului de recensământ sub guvernul francez între 1790 și 1800. Prony, care a fost însărcinat cu calibrarea și îmbunătățirea tabelelor trigonometrice logaritmice în pregătirea pentru introducerea sistemului metric, a propus ca munca să fie împărțită în trei niveluri. La cel mai înalt nivel, un grup de matematicieni proeminenți s-a angajat în derivarea expresiilor matematice potrivite pentru calcule numerice. Al doilea grup a calculat valorile funcției pentru argumente distanțate între cinci sau zece intervale. Valorile calculate au fost incluse în tabel ca valori de referință. După aceasta, formulele au fost trimise celui de-al treilea, cel mai numeros grup, ai cărui membri efectuau calcule de rutină și erau numiți „calculatori”. Li s-a cerut doar să adauge și să scadă cu atenție în succesiunea determinată de formulele primite de la al doilea grup.
Munca lui De Prony (niciodată finalizată din cauza vremurilor revoluționare) l-a determinat pe Babbage să se gândească la posibilitatea creării unei mașini care să înlocuiască al treilea grup - calculatoarele. În 1822, Babbage a publicat un articol care descrie o astfel de mașină și în curând a început crearea sa practică. Ca matematician, Babbage era familiarizat cu metoda de aproximare a funcțiilor prin polinoame și de calculare a diferențelor finite. Pentru a automatiza acest proces, a început să proiecteze o mașină, care a fost numită - diferență. Această mașină trebuia să fie capabilă să calculeze valorile polinoamelor până la a șasea putere cu o precizie de până la a 18-a cifră.
În același 1822, Babbage a construit un model de motor diferențiat, format din role și roți dințate rotite manual folosind o pârghie specială. După ce și-a asigurat sprijinul Societății Regale, care a considerat munca sa „eminamente demnă de sprijin public”, Babbage a abordat guvernul britanic cu o cerere de finanțare a dezvoltării la scară largă. În 1823, guvernul britanic i-a oferit o subvenție de 1.500 de lire sterline (suma totală a subvențiilor guvernamentale primite de Babbage pentru proiect s-a ridicat în cele din urmă la 17.000 de lire sterline).
În timpul dezvoltării mașinii, Babbage nu și-a imaginat toate dificultățile asociate cu implementarea acesteia și nu numai că nu a îndeplinit cei trei ani promis, dar nouă ani mai târziu a fost forțat să-și suspende munca. Cu toate acestea, o parte a mașinii a început să funcționeze și a efectuat calcule cu o precizie și mai mare decât se aștepta.
Figura 10. Motor de diferență Nr. 2
Proiectarea mașinii de diferențe sa bazat pe utilizarea sistemului numeric zecimal. Mecanismul era acţionat de mânere speciale. Când finanțarea pentru Difference Engine a încetat, Babbage a început să proiecteze o versiune mult mai generală motor analitic, dar apoi încă a revenit la dezvoltarea inițială. Proiectul îmbunătățit la care a lucrat între 1847 și 1849 a fost numit „Motorul de diferență nr. 2”(Engleză) Diferență Motor Nu. 2 ).
Bazat pe lucrările și sfaturile lui Babbage, editorul, inventatorul și traducătorul suedez Georg Schutz (suedez Georg Scheutz) începând cu 1854, a reușit să construiască mai multe motoare diferențiate și chiar a reușit să vândă unul dintre ele biroului guvernului britanic în 1859. În 1855, motorul de diferență al lui Schutz a primit o medalie de aur la Expoziția Mondială de la Paris. Un timp mai târziu, un alt inventator, Martin Vibreg (suedez Martin Wiberg), a îmbunătățit designul mașinii Schutz și l-a folosit pentru a calcula și a publica tabele logaritmice tipărite.
Între 1989 și 1991, pentru bicentenarul nașterii lui Charles Babbage, a fost asamblată o replică funcțională din lucrarea sa originală la Muzeul de Știință din Londra. diferenta motor nr. 2. În 2000, în același muzeu a început să funcționeze o imprimantă, inventată și de Babbage pentru mașina lui. După eliminarea inexactităților minore de design găsite în desenele vechi, ambele modele au funcționat impecabil. Aceste experimente au pus capăt lungii dezbateri despre operabilitatea fundamentală a desenelor lui Charles Babbage (unii cercetători cred că Babbage a introdus în mod deliberat inexactități în desenele sale, încercând astfel să-și protejeze creațiile de copierea neautorizată).
(din grecescul αριθμός - „număr”, „numărător” și grecescul μέτρον - „măsură”, „metru”) - o mașină de calcul mecanică de birou (sau portabilă) concepută pentru înmulțirea și împărțirea precisă, precum și pentru adunare și scădere .
Desktop sau portabil: De cele mai multe ori, mașinile de adăugare erau desktop sau „montate pe genunchi” (ca și laptopurile moderne existau ocazional modele de buzunar (Curta); Acest lucru i-a diferențiat de calculatoarele mari de podea, cum ar fi tabulatoarele (T-5M) sau computerele mecanice (Z-1, Charles Babbage's Difference Engine).
Mecanic: numerele sunt introduse în mașina de adăugare, convertite și transmise utilizatorului (afișate în ferestre de contor sau imprimate pe bandă) folosind numai dispozitive mecanice. În acest caz, mașina de adăugare poate folosi exclusiv o acționare mecanică (adică pentru a lucra la ele trebuie să rotiți constant mânerul. Această opțiune primitivă este folosită, de exemplu, în „Felix”) sau să efectueze o parte a operațiunilor folosind un motor electric (Cele mai avansate mașini de adăugare sunt computerele, de exemplu „Facit CA1-13”, aproape orice operațiune folosește un motor electric).
Calcul precis: mașinile de adăugare sunt dispozitive digitale (nu analogice, cum ar fi o regulă de calcul). Prin urmare, rezultatul calculului nu depinde de eroarea de citire și este absolut exact.
Înmulțirea și împărțirea: Aritmometrele sunt concepute în primul rând pentru înmulțire și împărțire. Prin urmare, aproape toate mașinile de adunare au un dispozitiv care afișează numărul de adunări și scăderi - un numărător de rotații (deoarece înmulțirea și împărțirea sunt cel mai adesea implementate ca adunare și scădere secvențială; pentru mai multe detalii, vezi mai jos).
Adunarea și scăderea: Mașinile de adunare pot efectua adunări și scăderi. Dar pe modelele de pârghie primitive (de exemplu, pe Felix), aceste operații sunt efectuate foarte lent - mai rapid decât înmulțirea și împărțirea, dar vizibil mai lent decât la cele mai simple mașini de adunare sau chiar manual.
Nu este programabil: Când lucrați la o mașină de adăugare, ordinea acțiunilor este întotdeauna setată manual - imediat înainte de fiecare operație, trebuie să apăsați tasta corespunzătoare sau să rotiți pârghia corespunzătoare. Această caracteristică a mașinii de adăugare nu este inclusă în definiție, deoarece practic nu existau analogi programabili ai mașinilor de adăugare.
Poveste
Aproximativ secolele V-VI î.Hr.
Apariția abacului (Egipt, Babilon)
În jurul secolului al VI-lea d.Hr
Apare abacul chinezesc.
1623
Prima mașină de calcul (Germania, Wilhelm Schickard). Este format din dispozitive separate - însumarea, înmulțirea și înregistrarea. Până în 1957 nu se știa aproape nimic despre acest dispozitiv, așa că nu a avut un impact semnificativ asupra dezvoltării ingineriei informatice.
1642
Mașina de adăugare pe opt biți a lui Blaise Pascal. Spre deosebire de mașina lui Schiccard, mașina lui Pascal a devenit relativ cunoscută în Europa și până de curând a fost considerată prima mașină de calcul din lume. În total, au fost produse câteva zeci de mașini.
1672 - 1694
A fost creată prima mașină de adăugare (Gottfried Leibniz, Germania). În 1672, a apărut o mașină de doi biți, iar în 1694, o mașină de doisprezece biți. Invenția lui Leibniz este extrem de importantă din punct de vedere teoretic (în primul rând, el a creat arhitectura standard a mașinii de adăugare, care a fost folosită până în anii 1970; în al doilea rând, a creat „rotul Leibniz”, pe baza căruia mașina de adăugare Thomas a fost realizat), dar nu a fost utilizat pe scară largă în practică deoarece era prea complicat și costisitor pentru timpul său.
1820
Prima mașină de adăugare comercială în serie, adică folosită nu pentru demonstrarea comunității științifice, ci pentru vânzare și utilizare ulterioară în practică. (produs de K. S. K. Thomas). În general, această mașină de adăugare a fost similară cu mașina de adăugare Leibniz, dar a avut o serie de diferențe de design. Mașini similare au fost produse până în anii 1920, iar un design similar echipat cu o tastatură a fost produs până în anii 1970.
Un exemplu tipic de mașină de adăugare a pârghiei Thomas este cel afișat pe site-ul web Bunzel-Delton.
1846
Calculatorul lui Kummer (Imperiul Rus, Polonia). Este asemănător cu mașina Slonimsky (1842, Imperiul Rus), dar mai compact. A fost folosit pe scară largă în întreaga lume până în anii 1970 ca abac ieftin de buzunar.
1873 - 1890
Mașina de adăugare a lui Odhner (1873 - model experimental, 1890 - începerea producției de masă). Adăugările lui Odhner au fost produse practic neschimbate până în anii 1970 (poate chiar până în anii 1980).
O mașină de adăugare tipică Odhner este Felix - cea mai comună mașină de adăugare sovietică.
1876 - 1881
Mașina de adunare a lui Cebyshev (1876 - mașină de adunare, 1881 - prefix de înmulțire și împărțire). Mașina de adăugare a lui Cebyshev a fost prima care a implementat înmulțirea automată prin metoda adunării secvențiale și a mișcării căruciorului, precum și o metodă foarte fiabilă de transmitere a zecilor folosind un mecanism planetar. Cu toate acestea, această mașină de adăugare nu a fost utilizată pe scară largă, deoarece era incomod de utilizat.
1885
Burroughs (SUA, W. Burroughs) Prima mașină de adăugare cu două perioade cu introducere completă a tastelor și un dispozitiv de imprimare.
1887
Comptometr (SUA, Dorra Felt) - prima mașină serială cu cheie completă însumând o singură perioadă. Comptometrele au fost produse cu modificări minore până în anii 1960 (1970?) Erau slab potrivite pentru scădere, înmulțire și împărțire, dar adăugarea unor numere nu foarte lungi era mai rapidă la ele decât la orice alte mașini (inclusiv, probabil, calculatoarele moderne).
1893
Millionaire este prima (și posibil singura) mașină de înmulțire produsă în masă. Pentru înmulțire, am folosit plăcuțele „tabel de înmulțire” înmulțirea cu orice număr se făcea cu o rotire a mânerului. Mașinile de multiplicare au fost produse până în anii 1930, apoi au fost înlocuite cu mașini de calcul mai convenabile și universale (deși mai lente).
1910 (după unele surse - 1905)
Mercedes-Euklid (Mercedes-Euclid), model I, Germania - prima mașină de adăugare cu dispozitiv de transfer bazat pe principiul „raft proporțional”. Mașinile pe rafturi proporționale se caracterizează prin transfer fiabil, capacitatea de a funcționa la viteze mari și niveluri scăzute de zgomot în timpul funcționării (dacă și alte dispozitive funcționează liniștit). Pe acest principiu sunt construite cele mai rapide mașini de adăugare - Marchant Silent Speed (Merchant).
În același timp, Mercedes-Euklid (Mercedes-Euclid), model I" este primul (sau cel puțin unul dintre primele) mașini de adăugare cu divizare semiautomată (mașina este capabilă să calculeze automat cifra curentă a coeficientului). ).
1913
Mercedes-Euklid (Mercedes-Euclid), model IV, Germania - se pare că prima mașină de adăugare răspândită cu o tastatură completă. Prima mașină de adăugare cu chei complete a fost lansată de Monroe (1911), dar de fapt a intrat pe piață abia în 1914.
MADAS (Acronim: Înmulțire, Diviziune automată, Adunare și Scădere) este prima mașină de adăugare cu divizare complet automată. Poate că a fost lansat nu în 1913, ci în 1908.
1919
Mercedes-Euklid (Mercedes-Euclid), model VII, Germania - se pare că primul computer automat din lume.
1925
Hamann Manus, mod. A (Hamann Manus, Germania) - aspectul mașinilor de adăugare bazate pe o roată cu un zăvor de comutare. Aceste mașini de adăugare erau complexe, dar masa pieselor lor rotative era mică, astfel încât puteau lucra la viteze relativ mari.
1932
Facit T (Facit T, Suedia) este prima mașină de adăugare din lume cu o tastatură cu zece taste. O tastatură cu zece taste este mai mică decât o tastatură cu taste complete, dar are un design mai complex și funcționează mai lent. Ulterior, pe baza modelului Facit TK, larg răspândită mașină de adăugare sovietică VK-1 a fost lansată.
anii 1950
Apariția computerelor și a mașinilor de adăugare semiautomate. În acest moment au fost lansate majoritatea modelelor de calculatoare electrice.
1962 - 1964
Apariția primelor calculatoare electronice (1962 - seria experimentală ANITA MK VII (Anglia), până la sfârșitul anului 1964 calculatoarele electronice au fost produse de multe țări dezvoltate, inclusiv de URSS (VEGA KZSM)). Începe o competiție acerbă între calculatoarele electronice și cele mai puternice computere. Dar apariția calculatoarelor nu a avut aproape niciun efect asupra producției de mașini de adăugare mici și ieftine (în mare parte neautomate și acţionate manual).
1968
A început producția Contex-55, probabil cel mai recent model de mașini de adăugare cu un grad ridicat de automatizare.
1969
Productie de vârf de mașini de adăugare în URSS. Au fost produse aproximativ 300 de mii de Felixe și VK-1.
1978
În această perioadă, producția de mașini de adăugare Felix-M a fost întreruptă. Acesta poate fi ultimul tip de mașină de adăugare produsă în lume.
Prototipul calculatorului - mașina de adăugare - a existat acum mai bine de 300 de ani. În zilele noastre, calculele matematice complexe se pot face cu ușurință prin apăsarea în tăcere a tastelor aceluiași calculator sau computer, telefon mobil, smartphone (pe care sunt instalate aplicațiile corespunzătoare). Anterior, această procedură dura mult timp și crea multe neplăceri. Dar totuși, apariția primului dispozitiv de calcul a făcut posibilă economisirea costurilor muncii mintale și, de asemenea, a determinat progrese suplimentare. Prin urmare, este interesant de știut cine a inventat mașina de adăugare și când s-a întâmplat.
Aspectul mașinii de adăugare
Cine a inventat mai întâi mașina de adăugare? Această persoană a fost omul de știință german Gottfried Leibniz. Marele filozof și matematician a proiectat un dispozitiv format dintr-un cărucior mobil și o rolă în trepte. G. Leibniz a introdus-o în lume în 1673.
Ideile sale au fost adoptate de inginerul francez Thomas Xavier. El a inventat o mașină de calcul pentru a efectua cele patru operații de aritmetică. Numerele au fost stabilite prin deplasarea angrenajului de-a lungul axei până când numerele necesare au apărut în slot, fiecare rolă în trepte corespunzând unei cifre de numere. Dispozitivul era antrenat prin rotirea unei pârghii de mână, care, la rândul său, a mutat roți dințate și role dintate, producând rezultatul dorit. Aceasta a fost prima mașină de adăugare pusă în producție de masă.
Modificări ale dispozitivului
Englezul J. Edmondzon a fost cel care a inventat mașina de adăugare cu mecanism circular (trăsura efectuează o acțiune în cerc). Acest dispozitiv a fost creat în 1889 pe baza aparatului lui Thomas Xavier. Cu toate acestea, nu au existat modificări semnificative în designul dispozitivului, iar acest dispozitiv s-a dovedit a fi la fel de voluminos și incomod ca și predecesorii săi. Analogii ulterioare ai dispozitivului au comis și ei același păcat.
Este bine cunoscut cine a inventat mașina de adăugare cu tastatură numerică. Era americanul F. Baldwin. În 1911, el a introdus un dispozitiv de numărare în care numerele erau stabilite în cifre verticale care conțineau 9 cifre.
Producția de astfel de dispozitive de numărare în Europa a fost stabilită de inginerul Carl Lindström, creând un dispozitiv mai compact ca dimensiune și mai original în design. Aici rolele în trepte erau deja poziționate mai degrabă vertical decât orizontal și, în plus, aceste elemente au fost aranjate într-un model de șah.
Pe teritoriul Uniunii Sovietice, prima mașină de adăugare a fost creată la uzina Schetmash care poartă numele. Dzerjinski la Moscova în 1935. Se numea tastatură (KSM). Producția lor a continuat până și apoi a fost reluată sub forma unor noi modele de mașini semiautomate abia în 1961.
În aceiași ani, au fost create și dispozitive automate, precum „VMM-2” și „Zoemtron-214”, care au fost utilizate în diverse domenii, în timp ce lucrarea a fost caracterizată de mare zgomot și inconveniente, dar acesta a fost singurul dispozitiv la acel timp care a ajutat să facă față unui volum mare de calcule.
Acum aceste dispozitive sunt considerate o raritate, ele pot fi găsite doar ca expoziție de muzeu sau în colecția iubitorilor de tehnologie antică. Am examinat întrebarea cine a inventat mașina de adăugare și am furnizat, de asemenea, informații despre istoria dezvoltării tehnice a acestui dispozitiv și sperăm că aceste informații vor fi utile cititorilor.
Proiectat pentru înmulțirea și împărțirea precisă, precum și pentru adunare și scădere. Un computer mecanic care înregistrează automat numerele procesate și rezultatele pe o bandă specială - aritmograf.
Tipuri
De masă sau portabil : Cel mai adesea, mașinile de adăugare erau desktop sau „montate pe genunchi” (ca și laptopurile moderne au existat ocazional modele de buzunar (Curta). Acest lucru i-a diferențiat de calculatoarele mari de podea, cum ar fi tabulatoarele (T-5M) sau computerele mecanice (Z-1, Charles Babbage's Difference Engine).Mecanic: Numerele sunt introduse în mașina de adăugare, convertite și transmise utilizatorului (afișate în ferestre de contor sau imprimate pe bandă) folosind numai dispozitive mecanice. În acest caz, mașina de adăugare poate folosi exclusiv o acționare mecanică (adică pentru a lucra la ele trebuie să rotiți constant mânerul. Această opțiune primitivă este folosită, de exemplu, în „Felix”) sau să efectueze o parte a operațiunilor folosind un motor electric (Cele mai avansate mașini de adăugare sunt computerele, de exemplu „Facit CA1-13”, aproape orice operațiune folosește un motor electric).
calcul exact: Aritmometrele sunt dispozitive digitale (nu analogice, cum ar fi o regulă de calcul). Prin urmare, rezultatul calculului nu depinde de eroarea de citire și este absolut exact.
Înmulțirea și împărțirea: Aritmometrele erau destinate în primul rând înmulțirii și împărțirii. Prin urmare, aproape toate mașinile de adunare au un dispozitiv care afișează numărul de adunări și scăderi - un numărător de rotații (deoarece înmulțirea și împărțirea sunt cel mai adesea implementate ca adunare și scădere secvențială; pentru mai multe detalii, vezi mai jos).
Adunare si scadere: Mașinile de adunare pot efectua adunări și scăderi. Dar pe modelele de pârghie primitive (de exemplu, pe mașina de adunare Felix) aceste operații au fost efectuate foarte lent - mai rapid decât înmulțirea și împărțirea, dar vizibil mai lent decât la cele mai simple mașini de adunare sau chiar manual.
Neprogramabil: Când lucrați la o mașină de adăugare, ordinea acțiunilor este întotdeauna setată manual - imediat înainte de fiecare operațiune, trebuie să apăsați tasta corespunzătoare sau să rotiți pârghia corespunzătoare. Această caracteristică a mașinii de adăugare nu este inclusă în definiție, deoarece practic nu existau analogi programabili ai mașinilor de adăugare.
Cele mai importante evenimente din istoria dezvoltării
Aproximativ secolele V-VI î.Hr.Apariția abacului (Egipt, Babilon)
În jurul secolului al VI-lea d.Hr
Apare abacul chinezesc.
1893
Millionaire este prima (și posibil singura) mașină de înmulțire produsă în masă. Pentru înmulțire, am folosit plăcuțele „tabel de înmulțire” înmulțirea cu orice număr se făcea cu o rotire a mânerului. Mașinile de multiplicare au fost produse până în anii 1930, apoi au fost înlocuite cu mașini de calcul mai convenabile și universale (deși mai lente).
1910(după unele surse - 1905)
Mercedes-Euklid (Mercedes-Euclid), model I, Germania - prima mașină de adăugare cu dispozitiv de transfer bazat pe principiul „raft proporțional”. Mașinile de pe rafturi proporționale se disting prin fiabilitatea transferului, capacitatea de a funcționa la viteze mari și niveluri scăzute de zgomot în timpul funcționării (dacă și alte dispozitive funcționează liniștit). Pe acest principiu sunt construite cele mai rapide mașini de adăugare - Marchant Silent Speed (Merchant).
În același timp, Mercedes-Euklid (Mercedes-Euclid), model I" este primul (sau cel puțin unul dintre primele) mașini de adăugare cu divizare semiautomată (mașina este capabilă să calculeze automat cifra curentă a coeficientului). ).
1913
Mercedes-Euklid (Mercedes-Euclid), model IV, Germania - se pare că prima mașină de adăugare răspândită cu o tastatură completă. Prima mașină de adăugare cu chei complete a fost lansată de Monroe (1911), dar de fapt a intrat pe piață abia în 1914.
MADAS (Acronim: Înmulțire, Diviziune automată, Adunare și Scădere) este prima mașină de adăugare cu divizare complet automată. Poate că a fost lansat nu în 1913, ci în 1908.
1919
Mercedes-Euklid (Mercedes-Euclid), model VII, Germania - se pare că primul computer automat din lume.
1925
Hamann Manus, mod. A (Hamann Manus, Germania) - aspectul mașinilor de adăugare bazate pe o roată cu un zăvor de comutare. Aceste mașini de adăugare erau complexe, dar masa pieselor lor rotative era mică, astfel încât puteau lucra la viteze relativ mari.
1932
Facit T (Facit T, Suedia) este prima mașină de adăugare din lume cu o tastatură cu zece taste. O tastatură cu zece taste este mai mică decât o tastatură cu taste complete, dar are un design mai complex și funcționează mai lent. Ulterior, pe baza modelului Facit TK, larg răspândită mașină de adăugare sovietică VK-1 a fost lansată.
anii 1950
Apariția computerelor și a mașinilor de adăugare semiautomate. În acest moment au fost lansate majoritatea modelelor de calculatoare electrice.
1962 - 1964
Apariția primelor calculatoare electronice (1962 - seria experimentală ANITA MK VII (Anglia), până la sfârșitul anului 1964 calculatoarele electronice au fost produse de multe țări dezvoltate, inclusiv de URSS (VEGA KZSM)). Începe o competiție acerbă între calculatoarele electronice și cele mai puternice computere. Dar apariția calculatoarelor nu a avut aproape niciun efect asupra producției de mașini de adăugare mici și ieftine (în mare parte neautomate și acţionate manual).
1968
A început producția Contex-55, probabil cel mai recent model de mașini de adăugare cu un grad ridicat de automatizare.
1969
Productie de vârf de mașini de adăugare în URSS. Au fost produse aproximativ 300 de mii de Felixe și VK-1.
1978
În această perioadă, producția de mașini de adăugare Felix-M a fost întreruptă. Acesta poate fi ultimul tip de mașină de adăugare produsă în lume.
1988
Ultima dată cunoscută în mod sigur de lansare a unui computer mecanic - casa de marcat Oka.
1995-2002
Casele de marcat mecanice (KKM) „Oka” (modele 4400, 4401, 4600) sunt excluse din registrul de stat al Federației Ruse. Aparent, ultima zonă de aplicare a calculatoarelor mecanice complexe din Rusia a dispărut.
2008
În unele magazine din Moscova mai erau abaci...
