Механические устройства для вычислений

Вспомогательные механические устройства для вычислений

Абак. Глиняная или деревянная доска с углублениями, в которые помещались камушки или глиняные шарики. Прародитель современных счетов. Использовался для помощи в вычислениях в Вавилоне (приблизительно 2000 лет до н. э.), Египте (приблизительно 1500 лет до н. э.), Древней Греции (приблизительно V век до н. э). Пройдя через три цивилизации, практически не изменил своей конструкции.

Римский абак. Приблизительно III век до н. э. Римская нотация была тяжела для вычислений, а вычислять приходилось много (империя собирала налоги и тонула в роскоши, развитие торговли вынуждало считать все больше и быстрее), поэтому в Древнем Риме абак применялся особенно широко. Конструкция абака развива­лась, появились его наладонные версии (первые «наладонники»).

Китайский абак. Приблизительно IV век до н. э. Представлял собой прямо­угольный деревянный каркас с натянутыми поперечными шнурами, на которые были нанизаны косточки. Это уже прямой прототип сегодняшних счетов.

Европейский абак. Приблизительно XV век. Постепенно римский абак в Европе приобрел вид, напоминающий сильно усложненные современные счеты. В прямо­угольном каркасе были протянуты нити, на которые нанизывалось разное коли­чество косточек. Каркас был разделен на несколько частей, в каждой из которой хранились свои результаты вычислений. Устройство получило название линейной доски.

Русские счеты. Первое упоминание в 1658 г. Европейский абак, попав в Россию, был быстро упрощен до вида, в котором мы его сегодня знаем как счеты. Счеты, между прочим, широко использовались в нашей стране еще во второй половине прошлого века, вплоть до появления электронных калькуляторов.

Все перечисленные устройства даже при большом желании трудно назвать вычислительными машинами. Это скорее внешние механические запоминающие устройства для хранения промежуточных результатов вычислений.

Механические непрограммируемые счетные машины

Антикирский механизм. Древняя Греция, приблизительно I век до н. э. Устрой­ство, состоящее из множества связанных зубчатых колес и циферблата со стрел­ками. Позволяло рассчитывать движение небесных тел.

Счетная машина Леонардо Да Винчи. 1492 г. Машина была выполнена в виде эскиза в дневнике гениального итальянца. Она была реализована в XX в. и выпол­няла сложение двух 13-разрядных чисел.

С этого времени и до 1801 г. развитие счетных машин шло по двум основным направлениям:

□ механические счетные машины на зубчатых колесах или ступенчатых валиках развивались вплоть до появления арифмометров (активно использовались в нашей стране еще во второй половине XX в.);

□ аналоговые механические вычислительные устройства, основанные на таблицах логарифмов, являли собой логарифмические линейки разного типа (также активно применялись вплоть до появления электронного калькулятора).

Механические программируемые устройства

В 1801 г. произошло знаменательное событие: Жозеф Мари Жаккар изобрел ткацкий станок с программным управлением. Этот станок мог менять рисунок на ткани в соответствии с программой, вводимой с перфокарт. Впервые появилось программируемое, хотя пока еще механическое устройство. С этого момента на­учная мысль уже нацелилась на создание устройства, которое мы сегодня называем компьютером. Однако до появления первого «настоящего» компьютера было еще полтора века.

С 1822 по 1828 г. английский ученый Чарльз Бэббидж работал над созданием своей разностной машины. Машина была проработана до деталей в чертежах, но не построена из-за недостатка денег. Начиная с 1834 г., Бэббидж работал над идеей аналитической машины, которую можно смело назвать первым прообразом современного компьютера. Будучи механической, эта машина тем не менее содер­жала все основные блоки, из которых состоит современный компьютер: процессор («мельница»), запоминающее устройство («склад») на 1000 пятидесятиразрядных чисел, контроллер передачи данных и перфокарточное устройство ввода-вывода. Эту машину Бэббидж придумывал вместе с Адой Августой Лавлейс (дочерью Джорджа Байрона). Ада Лавлейс проделала огромную работу по популяризации машины Беббиджа и составила первые программы для нее. В честь Ады Лавлейс назван язык программирования Ада. К сожалению, при жизни Бэббиджа не были созданы ни разностная, ни аналитическая машины. Но после того как великий изобретатель и ученый ушел из жизни, они были построены и доказали свою ра­ботоспособность.

В 1876 г. русский математик П. Л. Чебышев создал суммирующий аппарат с непрерывной передачей десятков, доработанный позднее для осуществления умножения и деления.

1887 г. был отмечен созданием американским изобретателем Холлеритом элек­трического табулятора для работы с перфокартами.

В 1912 г. появилась машина для интегрирования простых дифференциальных уравнений по проекту русского инженера А. Н. Крылова.