Первые устройства для счёта
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.
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!
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
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
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
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
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
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.
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» — 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
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.
