Доелектронна історія обчислювальної техніки

Машини військового часу у конструктивному плані будувалися на ідеях минулого століття. Наприклад, машину ENIAC згодом модифікували так, щоб, принаймні, частково її можна було програмувати за допомогою перфокарт. Перфокартовий метод управління механізмом пов’язаний з ім’ям французького винахідника Жозефа Жаккара, що створив у 1804 р. ткацький верстат, для управління яким застосовувалися перфокарти, що були сполучені одна з одною у вигляді стрічки.

Історія обчислень уходить своїм корінням у глибину століть так само, як і історія розвитку людства. Накопичення запасів, ділення здобичі, обмін – всі ці дії пов’язані з обчисленнями. Для підрахунків люди використовували власні пальці, камінчики, палички, вузлики тощо.

Все почалося з пальців, які в стародавнії століття за сумісництвом працювали ще й рахунковими приладами. Правда, для складних обчислень ні пальців, ні інтелекту у стародавніх людей не вистачало – зате саме їх можна вважати першовідкривачами двійковій системи рахунку! Адже палець може бути або загнутий (логічний 0), або розігнутий (логічна одиниця). Адже «на пальцях» можна було показати всі числа від 0 до 1023 (2¹⁰ - 1). Тобто – в діапазоні від 0000000000 до 1111111111.

Однак цей спосіб рахунку явно здався важкуватим. Для елементарних підрахунків цілком вистачало пальців на одній руці. Тому реалізація нових проектів в галузі інформатики була відкладена на невизначений термін.

Термін визначився приблизно до п'ятого століття до нашої ери, коли у світі активно почала розвиватися торгівля. І найактивніші торговці – стародавні єгиптяни і греки – швидко виявили, що колишній «пальцевий комп'ютер» застарів і для розрахунків більш непридатний.

Потреба пошуку рішень все більш і більш складних завдань і, як наслідок, все складніших та триваліших обчислень поставила людину перед необхідністю шукати засоби, винаходити пристосування, які змогли б їй у цьому допомогти. Історично склалося так, що в різних країнах з’явилися свої грошові одиниці, міри ваги, довжини, об’єму, відстані та ін. Для переведення з однієї системи вимірювання в іншу були потрібні обчислення, які зазвичай могли проводити лише спеціально навчені люди, які досконало знали всю послідовність дій. Їх нерідко запрошували навіть з інших країн. І абсолютно природно виникла потреба у винаході пристроїв, що допомагають такому обрахунку. Так поступово стали з’являтися механічні помічники. До наших днів надійшли свідчення про багатьох таких винаходів, що назавжди увійшли до історії техніки.

Найважливішими арифметичними операціями з погляду освіченої людини стародавнього світу були додавання та віднімання. Важко уявити собі, як з ними могли б впоратися, скажімо, римляни, користуючись тільки прийнятою у них непозиційною системою числення. Саме тоді був створений абак (V-IV століття до н. е.), перший механічний обчислювальний пристрій на основі примітивних кам'яних «процесорів» – лічильних каменів, які розміщувалися на розрядних лінійках.

Первинно це була дошка, посипана тонким шаром дрібного піску або порошку з блакитної глини. На ній загостреною паличкою можна було писати букви, цифри. Згодом абак був вдосконалений і обчислення на ньому вже проводилися шляхом переміщення кісток та камінчиків (з латині “камінчик” – “calculus”, звідси походження слів “калькуляція”, “калькулятор”) у подовжніх поглибленнях (лінійках), відповідно до окремих розрядів числа у позиційній системі числення, а самі дошки почали виготовляти з бронзи, каменю, слонячої кістки тощо.

Кожна лінійка мала значення на порядок більшу, ніж її сусідка знизу: камінчик в першій лінійці позначав 1, в другій –10, у третій – вже 100. А оскільки лінійок було багато, то можливостей абака вистачало купцям для підрахунку навіть крупнооптових партій товару.

З часом ці дошки стали розкреслюватися на декілька смуг і колонок. В Греції абак існував ще у V столітті до н. е., у японців цей прилад називався "серобян", у китайців – "суан-пан".

Арабські купці рознесли абак по всьому світу. Практичні китайці нанизали камінчики на спиці, і вставили їх у дерев’яну раму.

У Стародавній Русі при підрахунку застосовувався пристрій схожий на абак, і називався він "російський щот". У XVII столітті цей прилад вже мав вид звичних російських рахівниць, які ще можна зустріти і у наші дні.

Після винаходу абака у світі настала нова смуга спокою – майже на п'ять тисячоліть. За цей час з'явилися тисячі різновидів абака – від стаціонарних до портативних, які можна було носити в кишені камзола. Однак прогрес не стояв на місці: ще в другому столітті до нашої ери у Стародавній Греції існували обчислювальні механізми, які були схожі з арифмометрами, що з'явилися через тисячу років!

Черговий технологічний прорив почався в XVII столітті – на початку «епохи науки». На зміну торговцям прийшли вчені – саме вони і стали ініціаторами створення нових обчислювальних пристроїв нового покоління. Першим із них гідний згадки шотландський математик Джон Непер (1550-1617), винахідник логаріфмів та таблиць логаріфмів (у 1590-х роках), який відмітів, що множення та ділення чисел может бути виконане додаванням та відніманням, відповідно, логаріфмів ціх чисел (log(a*b) = log(a) +log(b)). В якості додатку до свого відкриття він розробив прилад, який назвав «рахунковими паличками».

Дійсні числа можуть бути представлені інтервалами довжини на лінійці, і це лягло у 1620 році в основу обчислень за допомогою логарифмічної лінійки, що дозволило виконувати множення та ділення набагато швидше. Першу логарифмічну лінійку створив вже після смерті Непера англієць Роберт Біссакар.

Логарифмічні лінійки використовувалися декількома поколіннями інженерів та інших професіоналів, аж до появи кишенькових калькуляторів. Існує легенда, що інженери програми «Аполлон» відправили людину на Місяць, виконавши на логарифмічних лінійках всі обчислення, багато з яких вимагали точність в 3-4 знаки.