Уважаемые читатели. В прошлых статьях мы обсудили первые инструменты для счета. Но как известно, человечество не стоит на месте и постоянно, что-то улучшает и изобретает новое. Первым изобретением для упрощения счета был «Абак», но после него уже появились первые механические машины, которым дали название Арифмометры. Изобретение Леонардо Да Винчи, дало старт механическому этапу вычислительной техники.
Арифмометр. Понятие и история изобретения
Арифмо́метр (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.
Сам арифмометр позволял работать с большими числами, кроме того, обеспечивался результат высокой точности вычисления. Для выполнения арифметических действий использовали механический привод. В дальнейшем его доработали и улучшили, таким образом, что он уже работал на электроэнергии в автоматическом и полуавтоматическом режиме.
Первым арифмометром считается изобретение Леонардо Да Винчи, к сожалению, данная модель не была воссоздана в то время и осталась только в чертежах. В 1968 году по чертежам Да Винчи был создан один экземпляр, который находится в музее IBM.
Первым же, который получил массовое распространение, был изобретен в XIX веке Шарлем Ксавье Тома де Кольмаром. Но обо всем подпорядку.
Механический калькулятор Леонардо Да Винчи
Эпоха Возрождения. С этим периодом связано много имен выдающихся людей и одним из самых ярких был Леонардо Да Винчи. Он известен как художник, философ, изобретатель, инженер. Этот Великий ученый, оставил свой след и в развитии вычислительной техники, создав первый механический калькулятор, позже такие изобретения получили общее название арифмометр.
К сожалению, дальше чертежа дело не дошло, тем не менее в своем труде Леонардо Да Винчи очень хорошо описал как устройство своего изобретения, так и принцип работы.
Состоял механический калькулятор из 13 вращающихся осей, на каждой из которых имелось по два зубчатых колеса, один большого диаметра, второй меньшего. Соседние оси были расположены таким образом, чтобы маленькая шестеренка вращала большую шестеренку соседней оси. Таким образом выполнив 10 оборотов, одна из осей заставляла соседнею сделать один оборот.
Только в 1968 году, был создан один экземпляр данной машины для музея IBM, где находится и по сей день.
Первые арифмометры
По праву первым счетным устройством называют экземпляр, созданный в 1623 году немецким математиком Шикарном. Его устройство прозвали «Часами», из-за того, что в его механическую часть входили детали в виде звездочек и шестеренок. Устройство представляло собой шестиразрядную механическую вычислительную модель.
В 1642 году, была разработана модель «Паскалина», известным ученым Паскаль. Устройство представляло собой небольшой ящик с зубчатыми колесиками и шестеренками, с разметкой от 0 до 9. На этой машине можно было выполнять сложение и вычитания, но сам процесс выполнения задачи был крайне затруднительным и неудобным.
1673 год, ученый Лейбниц изобретает устройство, на котором можно было не только выполнить сложение и вычитание, но и умножение с делением. Основной механизм, был изобретен самим ученым и назван «Колесо Лейбница». Усовершенствованием своей модели ученый занимался сам и потратил на это 20 лет. Действующий механизм его устройства использовался вплоть до ХХ века. Цена изготовления арифмометра была высока, поэтому количество созданных экземпляров было ограничено и делались они под заказ.
«Томас-машина» и арифмометр Однера
«Колесо Лейбница» - или ступенчатые валики, послужили основой многих изобретений. Карл Томас – начало его арифмометров было основано на изобретении Лейбница. Арифмометры Томаса получили репутацию одного из лучших устройств, активно рекламировались. Модификации устройств Томаса получили название «Томас-машин». Его вычислительные машины производились в Германии, так же в Англии распространением занимался Дж. Эдмондзон.
Одним из важнейших этапов в развитии арифмометров стала разработка инженера Однера. Существовавшие машины до изобретения Петербургского инженера были достаточно больших размеров и использовать их было не просто. Однако Однер создал доступный, небольшого размера, легкий и простой в обращении аппарат. Арифометр помогал осуществлять точные и быстрые вычисления, активно использовался как в бизнесе, так и в государственных структурах. Главной особенностью изобретения Однера, было замена ступенчатых валиков на зубчатое колесо с переменным числом штырьков, в дальнейшем прозванное «колесом Однера». Его арифмометр мог не только производить простые арифметические действия, а также извлекать корни. 1976 год – в это время Однер смог запатентовать свое устройство, однако массовое производство началось только в 1897 году. После революции, наследники изобретателя открыли производство в Швеции с названием «Оригинал Однер».
Устройство и принцип работы арифмометра
Арифмометр - механическое устройство для вычислений. Использование в его работе колес и цилиндров заложило основу работы механизмов. Одним из важнейших элементов является колесо Однера.
Работа производилась следующим образом. Рычажки служили для выставления числа. Когда перемещали колесико, штырьки выходили из гнезд. К барабану крепилась рукоятка, при вращении которой происходили операции. На неподвижной каретке находился результирующий счетчик, на подвижной считались обороты. Слева располагался блокиратор, предохраняющий от произвольного вращения рычажков. Рычаг снизу регулировал смену разрядов. По бокам устройства располагались «барашки», которые обнуляли значения счетчиков.
Число, участвующее в операции, набирают прокручиванием рычажка до нужной цифры, поворачивают рукоятку, и число отображается на счетчике. Затем набирают второе значение. Операция сложения проводится вращением ручки по часовой стрелке, для вычитания её крутят в обратном направлении. Итог отображается на счетчике результатов. Для умножения или деления применяется метод многократного поразрядного сложения или вычитания. Для выполнения действия нужно повернуть ручку столько раз, сколько единиц в первом разряде множителя. Затем передвинуть каретку вправо, и еще раз прокрутить рукоятку в том же направлении столько раз, сколько единиц во втором разряде, и так далее.
Итог
За время использования арифмометров было создано большое количество разнообразных устройств. НО все они делились на два вида. Первый был сделан на основе колеса Однера, второй на основе ступенчатого валика Лейбница.
Новые модели выходили в разных странах мира, не отставала в этом и СССР. Самая распространённая модель в СССР была «Феликс» созданная на заводе Дзержинского. Серийно арифмометры выпускались вплоть до 1970 года. Следующим улучшением стали Калькуляторы их эра настала с 1980 годов.
