Содержание
Арифмометр Однера: кто создал, назначение и развитие прибора
Арифмометр — механическая вычислительная машинка, на которой осуществляется сложение, умножение и вычитание за счет сдвига разрядов чисел. Арифмометр Однера является наиболее популярным и стал основой для последующих аналогичных механизмов.
Вильгольдт Теофилович Однер
Будущий великий математик и изобретатель родился в Швеции в 1845 году. Затем, спустя время, переехал в Россию, где жил и трудился в Санкт-Петербурге. Нужно отметить, что в те годы очень многие инженеры из Швеции приезжали в Россию, поскольку здесь можно было сделать успешную карьеру.
Вильгольдт Теофилович Однер
Изобретатель изначально трудился на фабрике Нобеля, а потом на производстве «Экспедиция изготовления государственных бумаг».
Обратите внимание
В то время изготавливалось много фальшивых и поддельных бланков государственных документов, и данная организация занималась контролем и выпуском оригинальной документации. Однер остался до конца своей жизни в России.
За время своей деятельности талантливый инженер изобрел турникеты для пароходных компаний, знаменитый арифмометр, в основе которого лежат кольца Однера, папиросную машину, устройство для нумерации кредитных билетов.
Из истории арифмометра
Справедливости ради стоит отметить, что не только Однер работал над изобретением арифмометра. Подобные счетные машинки пытались запатентовать Болдуин и Полени, но до конца эти изобретатели дело не довели.
Первый знаменитый арифмометр был произведен в 1877 году. А спустя 13 лет Однер и его партнер открыли небольшой заводик, где наладили выпуск механизма. Сейчас есть один экземпляр, который находится в политехническом музее. Больше с тех времен арифмометров не сохранилось.
Для создания своего успешного детища инженер Однер изучил опыт предыдущих изобретателей, в том числе Тома, который к тому моменту по своей системе выпустил несколько тысяч вычислительных машинок.
Конструкция счетной машины Однера уникальна и пользовалась успехом вплоть до начала 70 годов ХХ века. Основой всей конструкции являются колеса с девятью зубцами. Углы между ними взяты за разряд чисел.
Один диск был неподвижен и имел выдвигающиеся борозды. Другой двигался и соприкасался своими плоскостями с неподвижным диском. При правильном введении изначальных цифр механизм не мог выдать ошибку.
Количество зубьев, которые выдвигались рычагом, строго соответствовало цифре, которая в итоге устанавливалась. Аппарат был всегда точен и давал единственно верный результат при условии правильного введения исходных данных.
Характеристики прибора:
С 1897 года на аппаратах стоит клеймо, которое указывает на принадлежность производству Однера. Инженер постоянно улучшает свою конструкцию и выпускает модели с большей разрядностью, увеличивает не только счетчик результатов до 13, а также и емкость каретки.
Арифмометр Однера
После революции в России завод, на котором выпускали знаменитый механизм, переименовали, а выпуск счетных машинок был прекращен. Но в 20 годах его снова запустили и продолжили выпуск знаменитых вычислительных машин.
Со временем на заводе стали производить новые модели с другими названиями, но основа была все той же. За несколько десятилетий было выпущено больше сорока миллионов расчетных механизмов Однера.
Правда, назывались они «Салют», «Динамо», «Феликс».
«Феликс» выглядел следующим образом:
Но исходная модель постоянно улучшалась и развивалась, при этом становилась удобной в пользовании и современной.
Дальнейшее развитие арифмометра
В советское время устройство Однера под другими именами выпускалось и продавалось по всему миру. При этом механизм постоянно совершенствовали и улучшали, что позволило выпустить несколько прогрессивных для своего времени моделей. К таким относятся:
В первую очередь появился арифмометр «Фацит». Это прямой потомок системы Однера. Именно на основе этой машинки был разработан клавишный механизм, который стал настоящим прорывом в те времена.
Следующим шагом было изобретение электромеханического аппарата. В различной модификации были выпущены машинки «Триумф», «Брунсви».
В Советском Союзе аналогом электромеханического Однера стала модель, выпускаемая Пензенским заводом «Счетмаш» в 1951 году. Этот арифмометр назывался «ВК-1».
Важно
На основе «ВК-1» была выпущена полуавтоматическая модель с клавиатурой в 10 клавиш. Но самой удачной и распространенной моделью среди потомков механизма Однера была машинка «Феликс».
Счетный механизм, который еще полвека назад встречался в учреждениях, уже стал антиквариатом. Единичные экземпляры стоят довольно дорого, а пользоваться ими умеют уже немногие.
Это не просто механизм для счета и прародитель автоматических калькуляторов, а великое изобретение шведского инженера, который бо́льшую часть жизни прожил в нашей стране.
На основе его механизма вплоть до конца ХХ века выпускались счетные аппараты различной модификации, в том числе электротехнические. Правда, немногие знают, что советский «Феликс» — это знаменитый механизм Однера.
Арифмометры Однера
Арифмометр: из России с любовью
Владимир Нескоромный
Долгое время в конструкции счетных приборов, выполняющих четыре арифметических действия, использовались ступенчатый валик Лейбница и подвижная каретка.
Количество валиков зависело от наибольшего числа, которое можно было определить с помощью арифмометра. Подобные устройства были весьма громоздкими.
Для уменьшения РёС… размеров СЂРѕСЃСЃРёР№СЃРєРёР№ чиновник Однер применил зубчатые колеса СЃ переменным числом зубцов – так был изобретен арифмометр, получивший применение РІРѕ всем РјРёСЂРµ.
Легенда гласит, что в 1709 году некий венецианец Полени построил счетную машину, работавщую при помощи зубчаток с переменным количеством зубцов.
Узнав, что Паскаль изготовил арифметическую машину значительно раньше (хотя ее консрукция была другой), Полени свой аппарат разбил.
Р’ 1872 РіРѕРґСѓ колесо СЃ переменным количеством зубцов предложил изобретатель Р¤. Болдуин, позже получивший патент РІ Вашингтоне РЅР° СЃРІРѕРµ изобретение. РќРѕ РІСЃРµ же большую популярность завоевали арифмометры СЃ зубчаткой, сконструированные Вильгодтом Однером. Швед РїРѕ национальности, РѕРЅ жил РІ Р РѕСЃСЃРёРё Рё работал мастером экспедиции, выпускащей государственные денежные Рё ценные бумаги. Подписанные РёРј документы встречаются СЃ 1881 РїРѕ 1888 РіРѕРґ. Над арифмометром РѕРЅ начал работать РІ 1874 РіРѕРґСѓ, Рѕ чем позже писал РІ СЃРІРѕРёС… воспоминаниях: “После пятнадцатилетнего труда Рё постоянных улучшений РјРЅРµ удалось устроить аппарат, значительно превосходящий изобретенные РјРѕРёРјРё предшественниками”. Как уже было сказано, главная особенность детища Однера заключалась РІ применении зубчатых колес СЃ переменным количеством зубцов (это колесо РЅРѕСЃРёС‚ РёРјСЏ Однера) вместо ступенчатых валиков Лейбница. РћРЅРѕ проще валика конструктивно Рё имеет меньшие размеры. РџСЂРё умножении Рё сложении ручку следовало вращать РЅР° себя, Р° РїСЂРё делении Рё вычитании – РѕС‚ себя. Установочные числа появлялись РІ окошках, вырезанных РІ кожухе РїСЂРёР±РѕСЂР°. РќРµ имея возможности самостоятельно организовать производство арифмометров, Вильгодт Однер обратился Рє петербургской фирме “Кенигсберг Рё РљРѕ”. РўР°, РІ СЃРІРѕСЋ очередь, незамедлительно получила патент РЅР° арифмометр: РІ 1978 РіРѕРґСѓ РІ Германии Рё РІ 1879-Рј РІ Р РѕСЃСЃРёРё Рё РґСЂСѓРіРёС… странах. (Официальной датой изобретения арифмометров считается РіРѕРґ получения первой привилегии – 1878 Рі.) Однако производство аппаратов налажено РЅРµ было. Фирма изготовила лишь несколько экземпляров, РѕРґРёРЅ РёР· которых хранится РІ Политехническом музее РІ РњРѕСЃРєРІРµ. Р’ 1890 РіРѕРґСѓ Однер расторг РґРѕРіРѕРІРѕСЂ СЃ “Кенигсберг Рё РљРѕ” Рё самостоятельно взялся Р·Р° производство РїСЂРёР±РѕСЂР°. Р’ 1891 РіРѕРґСѓ РѕРЅ получил германский патент РЅР° СЃРІРѕР№ арифмометр, Р° РІ 1897 Рі. стал владельцем петербургского предприятия “Механический Рё меднолитейный завод”, РЅР° котором трудилось около ста рабочих. Р—Р° первый РіРѕРґ существования предприятия было изготовлено 500 арифмометров. Так, СЃ начала 90-С… РіРѕРґРѕРІ XIX века началось триумфальное шествие арифмометра Однера. Умер Вильгодт Однер РІ 1906 РіРѕРґСѓ. Его предприятие перешло Рє наследникам Рё просуществовало РґРѕ 1917 РіРѕРґР°. Р’ первой четверти нынешнего века счетные аппараты Однера РїРѕРґ разными названиями выпускались РІРѕ всем РјРёСЂРµ. Будучи основными математическими машинами, РѕРЅРё широко применялись РІРѕ РјРЅРѕРіРёС… сферах деятельности человека. Стоит отметить, что РІ 1914 РіРѕРґСѓ только СЂРѕСЃСЃРёР№СЃРєРёР№ “парк” подобных аппаратов составлял 22 тысячи единиц.
Р’ советской Р РѕСЃСЃРёРё арифмометры Однера изготавливались РЅР° Механическом заводе имени Дзержинского Рё продавались через коммерческий отдел треста “Моссредпром” (СѓР».
Мясницкая, 20). РџСЂРёР±РѕСЂ комплектовался железным футляром (или – РїРѕ желанию покупателя – деревянным, РЅРѕ Р·Р° дополнительную плату).
Арифмометр долгое время исправно служил, лишь изредка требуя смазки.
*** “Арифмометр: РёР· Р РѕСЃСЃРёРё СЃ любовью” Владимир Нескоромный
Статья была опубликована РІ журнале “Компьютерра” в„–34(114) 2 октября 1995 Рі.
На фото: рабочее место счетного работника начала 20 века, средства обработки и хранения информации: арифмометр, счеты, конторские книги
(Также об арифмометре Однера можно прочитать здесь)
Экспонат: арифмометр Однера
Папиросная машина, механический ящик для тайного голосования на выборах, машина для нумерации кредитных билетов, турникеты, применявшиеся почти во всех пароходных компаниях России, и, наконец, арифмометры, – всем этим мы обязаны Вильгодту Теофилу Однеру (1845–1905), ученому-механику, изобретателю. 10 августа Политех отмечает его 170-летний юбилей.
Вильгодт Однер родился в Швеции, но большую часть жизни прожил в России, находясь на службе в Экспедиции заготовления государственных бумаг. Структуру своих арифмометров Однер разрабатывал 15 лет. Основой их конструкции были зубчатые колеса с переменным числом зубцов, получившие в дальнейшем название «колес Однера».
Когда Однеру удалось создать действующий арифмометр, он еще не располагал средствами, которые позволили бы организовать собственное производство.
Совет
В 1875 году он передал права на изобретение фирме «Кенигсбергер и К°», но ей так и не удалось наладить массовый выпуск арифмометров.
Небольшую партию приборов изготовили на заводе «Людвиг Нобель» в Санкт-Петербурге, единственный сохранившийся экземпляр из этой партии находится в Политехническом музее.
Несколько лет Однер занимался усовершенствованием своей первой модели. Изобретатель приобрел скромную мастерскую и в 1890 году стал полноправным владельцем собственного изобретения.
Постепенно мастерская превратилась в завод, на котором Однер совместно с предпринимателем Ф. Гилем начал серийный выпуск улучшенной модели арифмометра. На корпусе прибора ставилось клеймо: «Механический завод Однер и Гиль С.-Петербург».
Вскоре продукция предприятия вышла на мировой рынок.
Вместе с известностью пришли и награды, полученные на Всемирной Колумбовой выставке 1893 года в Чикаго, Художественно-промышленной выставке в Нижнем Новгороде и Брюссельской промышленной выставке (1896), Всемирной выставке в Париже (1900).
В 1897 году Однер становится единственным владельцем предприятия, и на арифмометрах появляется новое клеймо: «Механический завод В.Т. Однер С.-Петербург».
К 1900 году в России эксплуатировалось свыше 4 тысяч арифмометров, а до 1917 года было выпущено 23 тысяч арифмометров Однера.
После революции завод пережил национализацию и был переименован в Первый ремонтно-строительный, а производство арифмометров прекратилось. Возобновилось оно в середине 1920-х годов на механическом заводе имени Ф.Э. Дзержинского в Москве под маркой «Оригинал Однер», а с 1931 года – под маркой «Феликс» и продолжалось до конца 1960-х годов.
Обратите внимание
В Политехническом музее помимо арифмометра из первой промышленной партии хранится целая коллекция Однер-машин. Некоторые модели представлены в Открытых фондах Политехнического музея.
Вычисления в докомпьютерную эпоху
Главная → Вычисления в докомпьютерную эпоху →
О. А. Ананьева
После пятнадцатилетнего труда и постоянных улучшений мне удалось устроить аппарат, превосходящий значительно изобретенные моими предшественниками.
В. Т. Однер
Вильгодт Теофилович Однер (1846-1905), талантливый и разносторонний инженер-механик, родился в Швеции. В 1870 году переехал в Россию, в С.-Петербург, где руководил отделом Экспедиции заготовления государственных бумаг.
На счету В. Т. Однера множество изобретений.
Среди них машина для нумерации кредитных билетов; папиросная машина; турникеты, применявшиеся почти во всех пароходных компаниях России до середины XX столетия; наконец, арифмометры.
В. Т. Однер
Более чем двухвековой инженерный и творческий опыт, накопленный человечеством в счетной технике, позволил петербургскому изобретателю В. Т. Однеру в 1874 году разработать надежную и удобную в эксплуатации машину, открывшую путь к зарождению российского счетного машиностроения.
Особенность конструкции арифмометра заключается в применении зубчатых колес с переменным числом зубцов – «колес Однера». В каждом колесе девять зубцов, угол между двумя зубцами принимается за единицу разряда чисел. Для каждого разряда отводится отдельное колесо.
При наборе нужного числа из тела колеса рычажком выдвигается равное устанавливаемой цифре количество зубцов. Если сделать рукояткой один полный оборот, зубцы, войдя в зацепление с промежуточными шестернями, повернут колесо счетного механизма на угол, соответствующий этому числу.
Произойдет передача числа в счетчик.
Клеймо завода Однера
В начале своей предпринимательской деятельности В. Т. Однер не располагал средствами для организации собственного производства.
Важно
В 1875 году он вступил в контакт с посреднической фирмой «Кенигсбергер и К°», которой удалось изготовить лишь небольшую партию арифмометров на чугунолитейном заводе «Людвиг Нобель».
В настоящее время известен единственный арифмометр из первых промышленных образцов. Этот уникальный памятник науки и техники находится в собрании Политехнического музея.
В 1890 году в С. -Петербурге на механическом заводе «Однер и Гиль» началось серийное производство арифмометров. Они широко применялись не только в России, но и за рубежом. На крупнейших промышленных выставках арифмометры завоевывают славу и высокие награды: в Чикаго (1893 г.), Брюсселе (1895 г.), Нижнем Новгороде (1896 г.), Стокгольме (1897 г.), Париже (1900 г.).
Двухразрядная модель арифмометра В. Т. Однера
В 1893 году производство арифмометров В. Т. Однера под маркой «Брунсвига» организовала немецкая фирма «Гримм Наталис и К°». При участии инженера и предпринимателя Ф. Тринкса было разработано 15 моделей арифмометра «Брунсвига», которые выпускались до конца 1930-х годов.
В России они пользовались спросом, приобретались частными лицами, банками, счетоводными курсами через Торговое товарищество Ж. Блока. В собрании Политехнического музея представлено семь моделей арифмометра «Брунсвига», среди которых первый серийный образец конца 1890-х годов.
В первой четверти XX столетия мировой рынок был насыщен различными моделями и марками арифмометров системы В. Т. Однера, поставляемыми Россией, Германией, США. Они стали самыми распространенными счетными машинами в различных сферах деятельности человека.
Арифмометр «Феликс-М»
В России арифмометры В. Т. Однера были популярны на протяжении многих лет и выпускались до конца 1960-х годов под марками «Оригинал Однер», «Союз», «Оригинал Динамо», «Москва», «Феликс».
Удачная конструкция, простота и надежность в работе, доступная стоимость обеспечили арифмометру В. Т. Однера столь долгую жизнь.
Совет
Арифмометры В. Т. Однера представлены сегодня во многих отечественных и зарубежных музеях, частных коллекциях. Наиболее полное и значительное собрание (более 30 предметов) находится в Политехническом музее, включая редкие образцы отечественного и зарубежного производства.
Об авторе: старший научный сотрудник Политехнического музея
Арифмометр
Арифмометр
(от
греч.
αριθμός
— «число», «счёт» и
греч.
μέτρον
— «мера», «измеритель») —
настольная (или портативная)
механическая вычислительная
машина, предназначенная для точного
умножения и деления, а также для сложения
и вычитания.
Настольная
или портативная:
Чаще всего арифмометры были
настольные или «наколенные» (как
современные ноутбуки), изредка встречались
карманные модели. Этим они отличались
от больших напольных вычислительных
машин, таких как
табуляторы
(Т-5М) или механические
компьютеры (Z-1,Разностная машина Чарльза
Бэббиджа).
Механическая:
Числа вводятся в арифмометр,
преобразуются и передаются пользователю
(выводятся в окнах счётчиков или
печатаются на ленте) с использованием
только механических устройств.
При этом
арифмометр может использовать
исключительно механический привод или
производить часть операций с использованием
электромотора (Наиболее совершенные
арифмометры — вычислительные автоматы,
например «Facit CA1-13», почти при любой
операции используют электромотор).
Точное
вычисление:
Арифмометры являются
цифровыми (а не аналоговыми, как например
логарифмическая линейка)
устройствами. Поэтому результат
вычисления не зависит от погрешности
считывания и является абсолютно точным.
Умножение
и деление:
Арифмометры предназначены
в первую очередь для умножения и деления.
Поэтому почти у всех арифмометров есть
устройство, отображающее количество
сложений и вычитаний — счётчик оборотов
(так как умножение и деление чаще всего
реализовано как последовательное
сложение и вычитание; подробнее — см.
ниже).
Сложение
и вычитание:
Арифмометры могут выполнять
сложение и вычитание. Но на примитивных
рычажных моделях (например, на
«Феликсе») эти операции
выполняются очень медленно — быстрее,
чем умножение и деление, но заметно
медленнее, чем на простейших
суммирующих машинах
или даже вручную.
Не
программируемый:
При работе на арифмометре
порядок действий всегда задаётся вручную
— непосредственно перед каждой операцией
следует нажать соответствующую клавишу
или повернуть соответствующий рычаг.
Это особенность арифмометра не включается
в определение, так как программируемых
аналогов арифмометров практически не
существовало.
Разностная машина Чарльза Бэббиджа
Рисунок
9. Ра́зностная маши́на Чарльза Бэббиджа
История создания
Чарльз
Бэббидж, находясь во
Франции, познакомился с
работами Гаспара де Прони, занимавшего
должность руководителя бюро переписи
при французском правительстве с 1790 по
1800 год.
Прони, которому было поручено
выверить и улучшить логарифмические
тригонометрические таблицы для подготовки
к введению
метрической системы, предложил
распределить работу по трём уровням.
На верхнем уровне группа крупных
математиков занималась выводом
математических выражений, пригодных
для численных расчётов.
Вторая группа
вычисляла значения функций для аргументов,
отстоящих друг от друга на пять или
десять интервалов. Подсчитанные значения
входили в таблицу в качестве опорных.
После этого формулы отправляли третьей,
наиболее многочисленной группе, члены
которой проводили рутинные расчёты и
именовались «вычислителями».
От них
требовалось только аккуратно складывать
и вычитать в последовательности,
определённой формулами, полученными
от второй группы.
Работы
де Прони (так и не законченные ввиду
революционного времени) навели Бэббиджа
на мысль о возможности создания машины,
способной заменить третью группу —
вычислителей. В 1822 году Бэббидж опубликовал
статью с описанием такой машины, а вскоре
приступил к её практическому созданию.
Как математику, Бэббиджу был известен
метод
аппроксимации функций
многочленами
и вычислением
конечных разностей. С целью
автоматизации этого процесса он начал
проектировать машину, которая так и
называлась —
разностная.
Эта машина
должна была уметь вычислять значения
многочленов до шестой степени с точностью
до 18-го знака.
Обратите внимание
В
том же 1822 году Бэббиджем была построена
модель разностной машины, состоящая из
валиков и шестерней, вращаемых вручную
при помощи специального рычага.
Заручившись поддержкой
Королевского общества,
посчитавшего его работу «в высшей
степени достойной общественной
поддержки», Бэббидж обратился к
правительству
Великобритании
с просьбой о финансировании
полномасштабной разработки.
В 1823 году
правительство Великобритании предоставило
ему субсидию в размере 1500
фунтов стерлингов
(общая сумма правительственных
субсидий, полученных Бэббиджем на
реализацию проекта, составила в конечном
счёте 17 000 фунтов стерлингов).
Разрабатывая
машину, Бэббидж и не представлял всех
трудностей, связанных с её реализацией,
и не только не уложился в обещанные три
года, но и спустя девять лет вынужден
был приостановить свою работу. Однако
часть машины все же начала функционировать
и производила вычисления даже с большей
точностью, чем ожидалось.
Рисунок
10. Разностная машина № 2
Конструкция
разностной машины основывалась на
использовании десятичной системы
счисления. Механизм приводился в действие
специальными рукоятками.
Когда
финансирование создания разностной
машины прекратилось, Бэббидж занялся
проектированием гораздо более общей
аналитической машины,
но затем всё-таки вернулся к первоначальной
разработке.
Улучшенный проект, над
которым он работал между 1847 и 1849 годами,
носил название
«Разностная машина №
2»(англ.DifferenceEngineNo. 2).
Основываясь
на работах и советах Бэббиджа,
шведский издатель, изобретатель
и переводчик
Георг Шутц(швед
Georg Scheutz)
начиная с 1854 года сумел построить
несколько разностных машин и даже сумел
продать одну из них канцелярии английского
правительства в 1859 году.
Важно
В 1855 году разностная машина Шутца получила
золотую медаль Всемирной выставки в Париже.
Спустя некоторое время другой изобретатель,
Мартин Вибрег (швед
Martin Wiberg),
улучшил конструкцию машины Шутца и
использовал её для расчёта и публикации
печатных логарифмических таблиц.
В
период 1989 по 1991 год к двухсотлетию со
дня рождения Чарльза Бэббиджа на основе
его оригинальных работ в лондонском
Музее науки
была собрана работающая
копия
разностной машины № 2.
В 2000 году в том же музее заработал
принтер, также придуманный Бэббиджем
для своей машины.
После устранения
обнаруженных в старых чертежах небольших
конструктивных неточностей, обе
конструкции заработали безупречно.
Эти
эксперименты подвели черту под долгими
дебатами о принципиальной работоспособности
конструкций Чарльза Бэббиджа (некоторые
исследователи полагают, что Бэббидж
умышленно вносил неточности в свои
чертежи, пытаясь таким образом защитить
свои творения от несанкционированного
копирования).
Арифмометр Кальмара
Арифмометр Кальмара – это механический аппарат для проведения арифметических операций, появившийся в первой половине ХІХ века. Аппарат, созданный Томасом де Кальмаром, считается первым коммерческим арифмометром. ХІХ век полон различных научных открытий, одним из которых стало изобретение Кальмара, повлиявшее на развитие вычислительной техники.
Томас де Кальмар
Томас де Кальмар – предприниматель из небольшого города Кольмар во Франции. Он известен изобретением счетной машины, разработанной на основе механизма Лейбница, и выпуском арифмометров в 16 разрядов, которые стали известными под именем «томас-машины».
Также Томас добился успеха в страховом деле. Он создал несколько крупных компаний, развитием которых занимался на протяжении всей жизни – L'Aigle incendie и Le Solei. Именно из-за того, что Кальмар отдавал большую часть своего времени на становление бизнеса в сфере страхования, между презентацией арифмометра и выходом его на прибыльный уровень прошло более 30 лет.
История возникновения арифмометра Кальмара
Томас де Кальмар в 1820 году создал вычислительный прибор, основываясь на изобретение своего предшественника – Готфрида Вильгельма Лейбница.
Модифицировав уже существовавший механизм, Томас назвал свое открытие арифмометром. Двенадцатиразрядный десятичный механизм мог выполнять арифметические операции.
Спустя 2 года Кальмар запускает производство шестнадцатиразрдного устройства, получившего названия «томас-машины».
Совет
В первое время арифмометры стоили около 400 франков, что не давало возможности продукции быстро заполучить свою аудиторию. В год выходило всего 100 копий.
В 40-х годах Томас де Кальмар представил свое изобретение на выставке промышленных товаров во Франции, проиграв первое место вычислительному прибору Рота. А в конце 40-х ученый получил серебряную награду, снова отдав золото. В 1851 году прибор Томаса снова уступил высшую позицию счетному прибору Стаффела.
После неудачных попыток заявить о своем изобретении общественности, Кальмар еще больше стал прилагать усилий, чтобы разрекламировать свой арифмометр. Он решил создать небольшое описание устройства, после чего разослал написанное всем важным особам в Европе. Эта идея принесла множество наград в 50е годы.
В 1855 году в столице Франции проходила выставка, к которой Томас сконструировал огромный арифмометр, запустить который под силу было, как минимум, двум людям. Однако приз снова ушел не к нему, а к дифференциальной машине – изобретению двух инженеров из Швеции.
Арифмометр представлял собой небольшое деревянное или же железное устройство, в котором с помощью автоматических счетов, можно было совершать четыре арифметические операции. Механизм, изобретенный Кальмаром, был на голову выше всех существующих моделей, так как он мог выполнять операции с тридцатизначными числами.
Арифмометр Томаса де Кальмара, благодаря большой работе по его популяризации, смог стать одним из самых востребованных аппаратов.
Заря компьютерной эры
В настоящее время вычислительная техника уже настолько вошла в нашу повседневную жизнь, что уже трудно поверить, что человек как- то обходился без неё. А ведь обходился. Хотя попатки хоть как-то автоматизировать вычисления предпринимались с незапамятных времен.
Первыми приспособлениями для вычислений были счётные палочки. Развиваясь, эти приспособления становились более сложными, например, такими как финикийские глиняные фигурки, также предназначаемые для наглядного представления количества считаемых предметов. Такими приспособлениями пользовались торговцы и счетоводы того времени.
Постепенно из простейших приспособлений для счёта рождались всё более и более сложные устройства: абак (счёты), логарифмическая линейка, механический арифмометр, электронный компьютер. Принцип эквивалентности широко использовался в простейшем счётном устройстве Абак или Счёты. Количество подсчитываемых предметов соответствовало числу передвинутых костяшек этого инструмента.
Считающие часы Вильгельма Шикарда
С изобретением зубчатых колес математические действия стало совершать еще легче.
Считающие часы Вильгельма Шикарда
В 1623 году немецкий ученый, востоковед, астроном, математик и землемер, профессор Тюбинского университета Вильгельм Шикард (Wilhelm Schickard, 1592—1635 гг.
) изобрел замысловатый прибор, получивший название “Часы со счетом” или “Считающие часы“. Эта шестиразрядная машина была способна складывать и вычитать, а о достижении результата извещал звон колокольчика.
Кроме того, на корпусе прибора были установлены особые счеты, которые позволяли производить операцию умножения.
Чертежи “Считающих часов” были утеряны, но всплыли в 1960 году, после чего группа энтузиастов по ним построила новую машину. Невероятно, машина исправно заработала!
Обратите внимание
В 1613 г. он назначается лютеранским проповедником, а с 1619 г. профессором классического библейского иврита.
Будучи универсальным ученым Шиккард сконструировал ряд вычислительных машин, в том числе для расчёта астрономических дат, а другую для автоматизации использования грамматики иврита.
По-видимому, это первое применение вычислительной техники/механизации в лингвистике.
Паскалина Блеза Паскаля
Паскалина
За этим в 1642 году последовала машина французского математика Блеза Паскаля (Blaise Pascal, 19.06.1623—19.08.1662 гг.) – «Паскалина», созданная для помощи отцу, занимавшемуся сбором налогов.
Этот пятиразрядный механизм (впоследствии ученый создал и восьмиразрядный вариант) использовал методику вычисления “компьютера” Шикарда, но в отличие от него не мог производить операцию вычитания и был менее надежен.
Паскалю пришлось столкнуться с большими техническими проблемами (деление на 240) из-за сложностей трехступенчатой французской денежной системы: 12 дене = 1 су; 20 су = 1 ливр (во Франции её отменили в 1799 г., но в Англии подобная система существовала до 1971 г.).
Машина Морленда
Машина Морленда
Заметный вклад в развитие вычислительной техники внес англичанин сэр Самуэль Морленд (Sir Samuel Morland, 1625-1695), представивший в 1666 году суммирующее и множительное устройство Морлэнда. Вводить данные предлагалось не с клавиатуры, а с некоего подобия наборных дисков.
Прибор ориентирован на денежные подсчеты: шесть счетчиков предназначены для подсчета единиц, десятков сотен и т. д. фунтов стерлингов, а три счетчика – для подсчета шиллингов, пенсов и фартингов. В каждом разряде подсчеты ведутся независимо, а результаты (по данным счетчиков оборотов) потом переносятся в старший разряд.
Машина Лейбница
Машина Лейбница
Немецкий математик славянского происхождения Готфрид Вильгельм фон Лейбниц, 1674 году создал «пошаговый вычислитель». Аппарат использовал принцип подвижных грузов и мог умножать операнды до 5 и 12 знаков с результатом до 16 знаков.
О своей машине Лейбниц писал:
«Мне посчастливилось построить такую арифметическую машину, которая бесконечно отличается от машины Паскаля, так как моя машина дает возможность совершать умножение и деление над огромными числами мгновенно, притом не прибегая к последовательному сложению и вычитанию».
Правда, несмотря на большую по тем временам мощность вычисления механизм требовал переключения многих рычагов для работы и работал нестабильно.
Лейбниц также описал двоичную систему счисления, центральный ингредиент всех современных компьютеров. Однако вплоть до 1940-х, многие последующие разработки (включая машины Чарльза Бэббиджа и даже ЭНИАК 1945 года) были основаны на более сложной в реализации десятичной системе.
Арифмометр Томаса
Арифмометр Томаса
Примерно в 1820 году Charles Xavier Thomas создал первый удачный, серийно выпускаемый механический калькулятор — Арифмометр Томаса, который мог складывать, вычитать, умножать и делить. В основном, он был основан на работе Лейбница. Принципиальное конструктивное отличие арифмометра К.
Томаса от машины Лейбница заключалось в том, что счетный механизм стал располагаться на подвижной каретке, а установочный – на неподвижной части.
Наряду со многими достоинствами выделялись недостатки: отсутствие механизма, регулирующего передвижение каретки, неудобное устройство переключения арифметических действий, горизонтальное расположение рабочей панели.
В 1821 г. – рождается счетное машиностроение: в собственных мастерских в Париже Томас начинает производство арифмометров. В первый год было изготовлено 15 машин, а затем ежегодно выпускалось до 100 экземпляров.
Термин “арифмометр“, предложенный Томасом, прочно утвердился в счетной технике: все машины, выполняющие четыре действия, было принято называть арифмометрами.
Механические калькуляторы, считающие десятичные числа, успешно и повсеместно использовались до 1970-х.
Перфокарточная система
Ткацкий станок Жаккара
В 1801 году Жозеф Мари Жаккар разработал ткацкий станок, в котором вышиваемый узор определялся перфокартами. Серия карт могла быть заменена, и смена узора не требовала изменений в механике станка. Это было важной вехой в истории программирования.
В 1838 году Чарльз Бэббидж перешёл от разработки Разностной машины к проектированию более сложной аналитической машины, принципы программирования которой напрямую восходят к перфокартам Жаккара.
В 1890 году Бюро Переписи США использовало перфокарты и механизмы сортировки, разработанные Германом Холлеритом, чтобы обработать поток данных десятилетней переписи, переданный под мандат в соответствии с Конституцией.
Важно
Компания Холлерита в конечном счёте стала ядром IBM. Эта корпорация развила технологию перфокарт в мощный инструмент для деловой обработки данных и выпустила обширную линию специализированного оборудования для их записи.
К 1950 году технология IBM стала вездесущей в промышленности и правительстве. Во многих компьютерных решениях перфокарты использовались до (и после) конца 1970-х.
Первые программируемые машины
В 1835 году Чарльз Бэббидж описал свою аналитическую машину. Это был проект компьютера общего назначения, с применением перфокарт в качестве носителя входных данных и программы, а также парового двигателя в качестве источника энергии. Одной из ключевых идей было использование шестерней для выполнения математических функций.
По стопам Бэббиджа, хотя и не зная о его более ранних работах, шёл Percy Ludgate, бухгалтер из Дублина [Ирландия]. Он независимо спроектировал программируемый механический компьютер, который он описал в работе, изданной в 1909 году.
Первые настольные калькуляторы
Арифмометр Феликс
Арифмометр «Феликс» — самый распространённый в СССР. Выпускался с 1929 по 1978 г. на заводах счётных машин в Курске, в Пензе и в Москве.
Эта счётная машина относится к рычажным арифмометрам Однера. Она позволяет работать с операндами длиной до 9 знаков и получать ответ длиной до 13 знаков (до 8 для частного).
Устройство машины оптимизировано для минимальной цены, в результате арифмометр стоил порядка 13 рублей (1970-е), но качество изготовления оставляло желать лучшего. С другой стороны, в арифмометре использован очень простой и в то же время надёжный транспортный механизм каретки, отличавший его от всех западных аналогов.
В 1948 году появился Curta — небольшой механический калькулятор, который можно было держать в
Curta — небольшой механический калькулятор
одной руке.
В 1950-х — 1960-х годах на западном рынке появилось несколько марок подобных устройств. Первым полностью электронным настольным калькулятором был британский ANITA Мк. VII, который использовал дисплей на трубках «Nixie» и 177 миниатюрных тиратроновых трубок.
В июне 1963 года Friden представил EC-130 с четырьмя функциями. Он был полностью на транзисторах, имел 13-цифровое разрешение на 5-дюймовой электронно-лучевой трубке, и представлялся фирмой на рынке калькуляторов по цене 2200 $. В модель EC 132 были добавлены функция вычисления квадратного корня и обратные функции.
В 1965 году Wang Laboratories произвёл LOCI-2, настольный калькулятор на транзисторах с 10 цифрами, который использовал дисплей на трубках «Nixie» и мог вычислять логарифмы.
Friden-130
Wang LOCI-2
Арифмометр. Первая модель
Другие проекты фонда «Математические этюды»
Реконструкция работы первой модели арифмометра проектом «Математические этюды».
Во времена Пафнутия Львовича Чебышева счётные машины с прерывным изменением цифр обладали ещё значительными конструктивными недостатками (арифмометр Однера появился позднее), и это побудило Чебышева к созданию арифмометра непрерывного действия.
Если в машинах с прерывным изменением цифр суммы колесо высшего разряда продвигается сразу на одно деление, когда колесо низшего разряда переходит с 9 на 0, то при непрерывной передаче колесо высшего разряда постепенно поворачивается на одно деление, пока младшее совершает полный оборот.
Было изготовлено две модели арифмометра, выполняющего сложения и вычитания. Первая хранится в Музее истории Санкт-Петербурга (в 2010 году экспонировалась в комендантском доме Петропавловской крепости), вторая, доработанная, хранится в Musée des arts et métiers du Conservatoire national des arts et métiers (Париж, Франция).
Совет
Ко второй модели уже после её создания Чебышев конструирует дополнительный механизм, позволяющий выполнять умножение и деление.
Арифмометр Чебышева не получил широкого распространения, т.к. ученый имел в виду продемонстрировать принцип работы, а не создать удобный к использованию аппарат. После изобретения колеса Однера появились великолепные арифмометры, известные многим жившим в СССР под названием «Феликс».
Однако при переходе к электрическим счетным устройствам и, соответственно, увеличении скорости счета прерывистое движение влекло сильные толчки. на этом этапе, в середине XX века, и понадобились идеи, которые заложил Пафнутий Львович в свой арифмометр почти за век до этого.
Устройство арифмометра основано на планетарной передаче.
При движении любого барабана на одно деление цифровой круг этого же разряда поворачивается на единицу. При этом все более правые цифровые круги остаются на месте. Цифровой круг разряда, расположенного левее поворачиваемого, смещается на 1/10, следующий слева круг – на 1/100 и так далее.
Хорошее описание парижского арифмометра и его принципа работы дано в статье В.Г. Бооля.
Фильм демонстрирует первую модель арифмометра и способ работы с ним.
Проведем сложение 415 с 97. Для начала отложим число 415. Чтобы отложить пятёрку в разряде единиц, надо на соответствующем зубчатом колесе взяться за планку ниже пятёрки на неподвижной шкале и опустить её максимально возможно вниз.
Так же поступают и для откладывания единицы и четвёрки в соответствующих разрядах. Чтобы к этому числу прибавить второе слагаемое, на уже существующей конфигурации цифровых барабанов нужно отложить число семь в разряде единиц и девять – в разряде десятков.
Результат получен. Осталось его считать.
Чебышев пишет про вторую модель. «…непрерывными измѣненiями ихъ показанiй. Но такъ какъ при этомъ чтенiе цыфръ становится болѣе труднымъ, то является слѣдующiй вопросъ: нельзя ли ослабить неудобство, происходящее отъ непрерывной смѣны въ показанiях складывателя, не рискуя результатомъ въ виду выгодъ, представляемыхъ этой непрерывностью для построенiя машины.
Обратите внимание
Въ машинѣ для сложенiя, которую я имѣлъ честь представить, […] это неудобство почти устранено. Въ окошечкахъ этой машины видны бѣлыя полоски, между которыми легко различить главную, видную во всѣхъ окошечкахъ. Такъ какъ въ первомъ окошечкѣ справа видно только начало этой полоски, то за нею легко прослѣдить, идя справа налѣво.
Эта-то полоска и содержитъ всѣ цыфры суммы. […]
Разница между истинной величиной переноса и величиной, даваемой эпициклическими механизмами, всегда меньше единицы […]. Слѣдовательно, если сдѣлать окошечки довольно большими, такъ чтобы въ нихъ были видимы одновременно двѣ цыфры барабана, то истинныя цыфры суммы, очевидно, должны быть въ нихъ видны.
Что же касается двойственности, представляющейся всякiй разъ, когда въ одномъ и томъ же окошечкѣ видны двѣ различные цыфры, то она легко устраняется благодаря ранѣе упомянутымъ полоскамъ, проведеннымъ на каждомъ барабанѣ, если, кромѣ того, обратить ещё вниманiе на угловыя отклоненiя в положенiи цыфръ слѣдующаго барабана.
»
Действительно, в разряде единиц лишних смещений у цифрового колеса не бывает – высшие разряды на него действия не оказывают, а справа ничего нет. Значит, цифра единиц всегда стоит четко по центру, и Чебышева делает окошечко единиц меньше чем все остальные – на одну цифру.
Далее нужно, как и указывает автор, двигаться по, в случае первой модели, желтым полоскам.
Следуя инструкциям, считываем результат сложения: 415+97=512.
Вслед за Боолем, проведем ещё одно сложение, которое разбирается в его статье: 78352+5467. Действовать нужно точно так же, как и в первом примере. Отметим, что порядок откладывания цифр внутри одного числа значения не имеет – можно начинать с младшего разряда, можно со старшего.
Для откладывания любой цифры нужно совершить лишь одно аккуратное действие – взяться за планку ниже нужной цифры на неподвижной шкале соответствующего зубчатого колеса, а потом просто машинально довести эту планку до упора.
Произведем вычитание на арифмометре Чебышева. Рассмотрим пример 76835-4753, разобранный в статье Бооля.
Важно
Сначала отложим первое число так же, как это делали раньше. Из него надо вычесть 4753. В разряде единиц необходимо взяться за нижнюю планку зубчатого колеса и повернуть его так, чтобы планка оказалась над тройкой. Таким же способом – машинально взяться за нижнюю планку и довести её до положения над соответствующей цифрой неподвижной шкалы.
Считывание результата – 72082 – происходит таким же способом, как и при сложении.
- Первая модель прибора для сложения и вычитания хранится в Музее истории Санкт-Петербурга (выставлена в Комендантском доме Петропавловской крепости).
- Геометрическая модель, созданная проектом «Математические этюды».
От счета на пальцах к арифмометрам
В истории вычислительной техники можно условно выделить три этапа:
Эти три периода включают всю эволюцию вычислений человечества, начиная от счета на пальцах и до вычислений на современных сверхмощных компьютерах.
Содержание:
1. Домеханическая эра
. . . Абак
. . . Русские счеты
2. Механический период
. . . Машина Паскаля
. . . Арифмометр Лейбница
. . . Арифмометр Феликс
. . . . . Две инструкции по работе на арифмометре Феликс
Домеханический период
Начнем с домеханического периода: это самый продолжительный период, так как он имел место аж до 17 (!) века.
У многих народов количество пальцев (5, 10, 15 и 20), которыми пользовались при вычислениях, стали основанием соответственно для пятеричной, десятичной, пятнадцатиричной и двадцатиричной систем счисления.
Абак
На смену пальцам пришли камешки (либо палочки), которые позднее помещались в контейнеры для удобства счета.
Абак
В V веке до н.э. в Греции и Египте получил распространение абак, что переводится с греческого как счетная доска. Вычисления на абаке проводились перемещением камешков по желобам на специальной доске.
Подобные вычислительные инструменты распространялись и развивались по всему миру. Например, китайский вариант абака назывался суан-пан.
Русские счеты
Потомком абака можно назвать и русские счеты. В России они появились на рубеже XVI-XVII веков. А использовались они вплоть до 21 века.
Русские счеты
Лет 15 назад иностранцы приходили в восторг, когда видели у нас где-нибудь счеты. Ведь у них такого прибора для вычислений не было. В начальных классах в школах учили считать на счетах где-то до 1970 г.
Механическая эра
Теперь от домеханического периода в истории вычислительной техники перейдем к механическому.
Суммирующая машина Паскаля
В 1642 г. француз Блез Паскаль, в дальнейшем великий математик и физик, в возрасте 19-и лет создал первую счетную машину. Это было механическое устройство в виде ящичка, состоящее из многочисленных шестеренок, связанных одна с другой.
Первоначально она создавалась им для того, чтобы облегчить работу его отца – сборщика налогов, которому приходилось долго корпеть с утомительными расчетами по налогам.
Машина Паскаля
Машина Паскаля работала по следующему принципу: при полном повороте колеса меньшего разряда механизм поворачивает колесо большего разряда на единицу. Так же и на счетах: когда младший разряд косточек заполнен, тогда добавляется косточка к старшему разряду.
Принцип связанных колес, заложенный Паскалем, почти на 3 столетия стал основой для создания последующих модификаций вычислительных устройств.
Арифмометр Лейбница
В 1673 г. великий математик Готфрид Лейбниц, развив идею Паскаля, создал механический арифмометр, на котором можно было выполнять все четыре арифметические операции с многозначными числами:
Арифмометр Феликс
В 1880 г. русский изобретатель В.Т.Однер создал арифмометр с зубчаткой с переменным количеством зубцов.
Более того, в 1890 г. он наладил массовый выпуск арифмометров, нашедших применение во всем мире.
Арифмометр Феликс
В СССР самым распространенным был арифмометр «Феликс», который относится к рычажным арифмометрам Однера. Он выпускался на заводах счетных машин в Пензе, Курске и Москве с 1929 по 1978 гг.
Инструкции по сложению и умножению на арифмометре Феликс
Чтобы сложить два числа на арифмометре Феликс, выполните следующие действия:
Чтобы умножить на небольшое число на арифмометре Феликс, проделайте следующие шаги:
Как видите, с арифмометром все просто: Вы крутите ручку, а умная машина за Вас считает!
Дополнительные материалы:
1. Может ли компьютер быть умнее человека?
2. Аналитическая машина Бэббиджа как прообраз первого компьютера
3. Леди Ада Лавлейс и первая компьютерная программа
4. Герман Холлерит: от табулятора к фирме IBM
5. Экскурсия в Политехнический музей Москвы
Получайте актуальные статьи по компьютерной грамотности прямо на ваш почтовый ящик.
Уже более 3.000 подписчиков
.
Важно: необходимо подтвердить свою подписку! В своей почте откройте письмо для активации и кликните по указанной там ссылке. Если письма нет, проверьте папку Спам.
