Счетные машины

Счетная машина — это механическое, электрическое или электронное устройство, поддерживающее процесс вычислений. В следующей статье вы узнаете, как это выглядело на Ближнем Востоке в 8000 г. до н.э., в 60-х годах и как оно выглядит сегодня.

8000 пен На Ближнем Востоке для расчетов используют глиняные бусины, нанизанные на нитку.

2700 пен Жители южной Месопотамии (1), используют шумеры. Первоначально они представляли собой деревянные доски для песка с размеченными для нужд купюр бороздками, в которые клали камешки. Со временем на смену песчаным табличкам пришла фаянсовая посуда с бороздками для счета в шестидесятой системе счисления. Позже вавилоняне использовали глиняные абаки для точных вычислений, в том числе определить значение корня из числа 2 до пятого знака после запятой.

300 пен Стол Саламин, самый старый из сохранившихся счеты. Плита размером 1846 × 150 × 75 см, найденная в 4,5 году на греческом острове в Эгейском море, была сделана из мрамора с греческими символами и сеткой параллельных углублений с символами денег из греческой денежной системы. Из сочинений Геродота известно, что египтяне и римляне также пользовались для расчетов подобными таблицами. Название «абакс» происходит от греческого и означает «доска».

27 пен Римляне представили бронзовые абаки (2), которые были удобными и маленькими, и поэтому их было легко носить с собой. Они использовали так называемую исчислениято есть каменные или металлические жетоны. Римский компьютер, называемый калькулятором, располагал исчисления на линиях счетов. Самая нижняя строка была единичной строкой, последующие строки имели значение в десять раз большее.

2. Реконструкция бронзовых римских счетов.

Фишка, но между линиями можно ставить только одну, тогда ее стоимость увеличивается в пять раз по сравнению с жетонами из нижней линии. На одной линии не могло быть больше четырех фишек, а для добавления пятой нужно было добавить одну. исчисления на более высокой линии. Добавление пяти, хотя и кажется незначительным изменением, облегчило расчеты и позволило избежать ошибок.

1621 Английский математик Уильям Отред изобретает логарифмическая линейка (3) и разрабатывает две версии — прямую и круглую. Умножение ползунка — это сложение сегментов в логарифмическом масштабе, а деление — их вычитание. ползунок это позволяло производить точные расчеты и для дробей. Все управляется путем скольжения плоских полосок ползунка или круглого диска ползунка. Слайдеры использовались, например. пилоты, инженеры, до 70-х гг.

3. Старая логарифмическая линейка

1623 Немецкий астроном и математик Вильгельм Шикард строит первая счетная машина. Он использовал дерево и использовал его, чтобы сделать устройство часовые механизмыкак циферблаты, шестерни и шестерни. Он использовал механизм передачи с одним зубом, один полный оборот колеса переводил 1 на более высокий порядок, например, с единицы на десятки. Вычитание требовало вращения в противоположном направлении.

1642 . Устройство должно было облегчить родителю ведение счетов при королевском дворе. Паскалин (4) поддерживаются только два действия — сложение и вычитание. Молодой изобретатель использовал колеса с молотками, которые применялись на мельницах, вместо часовых шестерен, а сам механизм поместил в коробку размером 30 см на 8 см. Восемь вращающихся дисков разделены на количество единиц. Для их перемещения использовалась ручка, а переключение позиций чисел (например, с сотен на тысячи) стало возможным благодаря храповой системе.

1694 немецкий философ и математик Готфрид Лейбниц изобрел счетную машину со ступенчатым барабаном., также известный как механизм Лейбница. Механизм передачи стал возможен благодаря цилиндру с девятью зубьями разной длины, расположенному вокруг барабана. Устройство позволяло не только складывать и вычитать, но также умножать и делить. А результаты вычислений можно было суммировать до 16 символов. Однако новаторскому решению немецкого изобретателя пришлось ждать более 200 лет, чтобы его широко использовали в счетных машинах.

1822 французский математик Чарльз Ксавье Томас де Кольмар использует конструкцию Лейбница для конструкция арифмометра. Это был первый серийный механический калькулятор. Стандартная модель выполняла расчеты по 16-20 цифровым числам.

5. Реконструкция аналитической машины по конструкции Чарльза Бэббиджа.

1822 английский математик и инженер Чарльз Бэббидж получает правительственный мандат на создание дифференциальной машины для вычисления полиномов. Устройство так и не было создано, автор отказался от проекта после нескольких лет работы, чтобы заняться его разработкой аналитическая машина, приводимый в действие паровым двигателем и системой перфокарт для ввода данных (патент французского жаккарда). И этот проект так и не был завершен (5), в основном из-за парового привода. Тем не менее Бэббиджа считают отцом современных компьютеров, так как более поздние изобретатели использовали идеи англичанина. По его идее аналитическая машина для этого требуются три элемента: композиция (память), мельница (арифмометр) и механизм последовательности (программа). Именно в соответствии с этот принцип работал первые цифровые компьютеры.

1831 Родилось первое электрическое реле, построенное американским изобретателем-самоучкой. Джозеф Генри. Реле позволило безгранично удлинять электрические линии, создав ряд реле с питанием от батарей и соединенных электромагнитами. Это изобретение позволило усовершенствовать и создать счетные машины. компьютеры нулевого поколения.

1855 Шведский печатник и изобретатель Джордж Шойц и их сын Эдуард представлены на всемирной выставке в Париже табулятор — дифференциальная машинакоторый он построил по проекту Чарльза Бэббиджа. Устройство имело ошеломляющий успех и завоевало золотую медаль на парижской выставке. Обсерватория Дадли в Олбани, штат Нью-Йорк, в Соединенных Штатах Америки, приобрела обсерваторию Дадли в Олбани, штат Нью-Йорк, за 1000 фунтов стерлингов. Шведы также получили заказ на второй экземпляр для английского ЗАГСа, который использовал машину для вычисления массивов логарифмов чисел от 1 до 10000 80, что было выполнено примерно за XNUMX часов работы машины.

1865 Английский математик, шпион и политик Сэмюэл Морланд создает тригонометрическую счетную машину (смотрите также: ), для расчетов графическим методом, основанным на подобии треугольников. Устройство приводилось в действие рукояткой.

1887 американский изобретатель Дорр Э. Фетт запатентованный комптометр (6), первая счетная машина с ключами для ввода данных. Клавиатура состояла из восьми или более столбцов по девять клавиш. Устройство приобрело популярность. Были разработаны и другие комптометры, например, для конвертации единиц или валюты. А в 1889 году Фелт сконструировал первый настольный калькулятор, способный распечатывать результаты вычислений — так называемый компьютер. В начале XNUMX века компания Felta представила электрические комптометры и комптографы.

1890 Сын немецкого иммигранта в США, инженер Герман Холлерит разрабатывает электрическую табулирующую машину для ввода, подсчета и обработки данных, собранных в ходе статистических переписей. Данные о зачисленных лицах помещались на перфокарты Жаккара, и они считывались автоматически.

Кард-ридер он состоял из двух дисков. В верхнюю помещали иглы, а в нижнюю — микрорезервуары с ртутью. Когда иглы попали в слот для карты, они соприкоснулись с жидкой ртутью, что позволило протекать току и считывать данные. Благодаря счетной машине результаты переписи 1890 года стали известны уже через 6 недель. Одаренный дизайнер основал компанию Tabulating Machine Company, позже преобразованную в IBM.

1935-1938 немецкий инженер Конрад Цузе конструкции Z1 (7) — первая механический компьютер на основе бинарной системы. Z1 был запрограммирован с помощью перфоленты с инструкциями, написанными 8-битным кодом. Он имел отдельный блок управления, арифметико-логический блок, память и устройства ввода-вывода. Оригинальный компьютер был уничтожен в декабре 1943 года во время бомбардировки Берлина.

7. Конрад Цузе и реконструкция машины Z1

1939 Создан прототип электронной вычислительной машины ABC (). Устройство было разработано в Университете штата Иова Джоном Атанасоффом и его учеником Клиффордом Берри. В устройстве размером с огромный письменный стол использовалась электронная система, из которых около 210 работали на центральный блок, 30 — на работу считывателя карт и перфоратора, а около 40 выполняли вспомогательные функции. Машине требовалась постоянная поддержка человека, но она по-прежнему рассчитывала системы линейных уравнений с удовлетворительной скоростью — примерно в 1000 раз быстрее, чем другие вычислительные машины, доступные в то время.

1937 Британский логик Алан Тьюринг опубликовал свою теорию универсального алгоритмического автомата, названную «Машиной Тьюринга». Логическая машина Тьюринга состояла из: «блока управления», который может принимать любой из предопределенных «режимов работы»; любая длинная сетчатая лента, каждая сетка может оставаться пустой или содержать один символ из заданного набора и с подвижного считывателя/пера, который может читать, стирать или записывать символ в текущем поле в любой момент, в зависимости от режима блок управления и прочитанный символ и присвоить блоку управления другое состояние.

Тьюринг показал, что любая разрешимая задача может быть решена такой машиной и что сама машина может «думать».

8. Статуя Алана Тьюринга в кампусе Блетчли-Парк.

1943 Австрийский конструктор Курт Херцстарk, заключенный в концлагере Бухенвальд, сконструировал карманный калькулятор по имени Курт. Небольшое сложное механическое устройство позволяло выполнять четыре основных арифметических действия и вычислять квадратные корни до 11 знаков после запятой.

1944 Говард Эйкен с командой инженеров из IBM создают первый полностью автоматический компьютер Гарвард Марк I (9). Машина весом 5 тонн состояла из 750000 800 частей, соединенных 16 км кабелей. Вся конструкция имела длину 2,5 м и высоту XNUMX м.

Ученые использовали концепцию разностной машины Чарльза Бэббиджа. Операции сложения, вычитания, переноса или нуля занимали 0,3 секунды, умножение — от 4 до 6 секунд, деление — от 11 до 16 секунд. Началась эра компьютеров, и постепенно они стали намного больше, чем просто вычислительные машины.

Типы счетных машин

I. Машины с малой механизацией

• Суматор — служебная машина или ее часть, выполняющая два-три основных арифметических действия: сложение, вычитание и умножение. Часто приравнивается к простому счетному устройству из раздвижных планок.
• Аритмометр — предшественник калькулятора. Арифмометр обычно производил только сложение и вычитание, а умножение и деление на натуральные числа производилось повторным сложением или вычитанием. Он приводился в действие вручную (рукояткой или рычагом) или электрически. На заключительном этапе развития арифмометры уже автоматически извлекали квадратный корень. Другим направлением развития арифмометров были счетно-фактурные машины, представлявшие собой комбинацию счетных устройств и пишущей машинки.

II. Машины со средней механизацией

• Бухгалтерская машина — комбинация пишущей машинки и сумматора для сложения и вычитания чисел в строках и столбцах. Его основным приложением был бухгалтерский учет, а управление осуществлялось полностью вручную или автоматически с помощью программы в таблице программ. Некоторые из этих машин имели возможность подключения перфоратора. Со временем его заменил автоматический счетный автомат, а затем и компьютер.
• Выставление счетов — сочетание пишущей машинки и счетной машины. Его основным приложением было выставление счетов, а управление было полностью ручным или автоматическим с программой в таблице программ.

III. Машины с высокой механизацией

• Аналитическая машина — устройство для счета и поддержки расчетов, которое использовалось в технологии перфорированных (перфорированных) карт. Среди них выделяют следующие:

  — перфораторы карт (пробойники), используемые для пробивки отверстий в картах соответствующим образом (ручным, автоматическим) и вывода результатов,

  — репродукторы карт, используемые для копирования уже перфорированных карт,

  — подборщики, используемые для объединения различных карточек в файлы по определенным правилам,

  — сортировщики, используемые для сепарации,

  — вкладки, используемые для печати содержимого карточек,

  — калькуляторы, используемые для выполнения арифметических вычислений, например, Odra 1103,

  — считыватели перфокарт для ввода данных.

IV. Электронные машины, математические машины (теперь называемые компьютерами)

• Цифровой компьютер
• Аналоговый компьютер
• Гибридный компьютер (аналогово-цифровой)