Pascals summeringsmaskin: skapandets historia, enheten och dess utveckling. Blaise Pascals beräkningsmaskin Charles Babbages idéer

Den här sidan innehåller de viktigaste händelserna i historien om utvecklingen av tilläggsmaskiner. Det bör noteras att tyngdpunkten inte ligger på många experimentella modeller som inte har fått praktisk spridning, utan på design som massproducerats. Ungefär V - VI århundrade f.Kr. Utseendet på kulramen (Egypten, Babylon)

Omkring 600-talet e.Kr Kinesisk kulram dyker upp.

1846 Kummers kalkylator (ryska riket, Polen). Den liknar Slonimskys maskin (1842, ryska imperiet), men mer kompakt. Det användes flitigt över hela världen fram till 1970-talet som en billig fickanalog till ett konto.

1950-talet Framväxten av räknemaskiner och halvautomatiska aritmometrar. Det var vid den här tiden som de flesta modellerna av elektriska datorer släpptes.

1962 - 1964 Utseendet på de första elektroniska miniräknare (1962 - en experimentell serie ANITA MK VII (England), i slutet av 1964 producerades elektroniska miniräknare av många utvecklade länder, inklusive Sovjetunionen (VEGA KZSM)). En hård konkurrenskamp börjar mellan elektroniska miniräknare och de mest kraftfulla datormaskinerna. Men utseendet på miniräknare hade nästan ingen effekt på produktionen av små och billiga adderingsmaskiner (mestadels icke-automatiska och manuellt manövrerade).

1968 Produktionen av Contex-55 börjar, förmodligen den senaste högautomatiserade tillsatsmaskinen.

1969 Toppen av produktionen av aritmometrar i Sovjetunionen. Cirka 300 tusen Felix och VK-1 tillverkades.

1978 Ungefär vid denna tid upphörde tillverkningen av tillsatsmaskiner "Felix-M". Kanske var detta den sista typen av tillsatsmaskin som tillverkades i världen.

1988 Det sista autentiskt kända datumet för frisläppandet av en mekanisk dator - kassaapparat "Oka".

1995-2002 Mekaniska kassaregister (KKM) "Oka" (modeller 4400, 4401, 4600) är undantagna från Ryska federationens statliga register. Tydligen har det sista användningsområdet för komplexa mekaniska datorer på Rysslands territorium försvunnit.

2008 I vissa butiker i Moskva finns det fortfarande kulram...

Fransmannen Blaise Pascal var son till en skatteindrivare. När han såg sin fars ändlösa tråkiga beräkningar bestämde han sig för att skapa en datorenhet. Vid 19 års ålder började Blaise arbeta med att bygga en tilläggsmaskin. Tjugo år senare dog Pascal, men mänskligheten mindes honom som en enastående matematiker, filosof, författare och fysiker. Inte konstigt att ett av de vanligaste programmeringsspråken är uppkallat efter Pascal.

Pascals summeringsanordning var en låda med många växlar. På bara ett decennium lyckades forskaren bygga mer än femtio olika versioner av maskinen. Under arbetet med "pascaline" angavs de summerade siffrorna genom en viss rotation av typsättningshjulen. Divisioner från noll till nio tillämpades på varje, vilket motsvarade talets första decimal. Överskottet över de nio hjulet "bar" samtidigt som man gjorde en hel cirkel och flyttade det vänstra "äldre" hjulet ett framåt.

Trots universellt erkännande gjorde enheten inte forskaren rik. Men själva principen med länkade hjul utgjorde grunden för de flesta datormaskiner under de kommande tre århundradena. För sin uppfinning fick Pascal ett kungligt patent, enligt vilket han behöll upphovsrätten för tillverkning och försäljning av maskiner. Den begåvade uppfinnaren stannade dock inte där.

1648 slutförde Pascal "experiment angående tomrummet". Han bevisade frånvaron av "rädsla för tomhet" i naturen. Forskaren analyserade vätskors jämvikt under påverkan av atmosfärstryck. Resultaten av upptäckterna låg till grund för uppfinningen av den hydrauliska pressen, som låg långt före dåtidens teknik.

Men i ett vackert ögonblick blev den vetenskapliga vägen trött på den berömda vetenskapsmannen. Vetenskapens tempel visade sig vara trångt, och Pascal ville njuta av livets "charm". Light accepterade honom omedelbart, och i flera år kastade uppfinnaren in i atmosfären av aristokratiska salonger. Alla dessa år bad Pascals yngre syster, en nunna från Port Royal, outtröttligt för räddningen av sin brors förlorade själ.

En novemberkväll 1654 fick Pascal en mystisk insikt. När han kom till skrev han omedelbart ner uppenbarelsen på en bit pergament och sydde fast den i fodret på sin klänning. Denna relik fanns hos vetenskapsmannen till sista dagen.

På dagen för Pascals död upptäckte hans vänner pergamentet. Händelsen blev en vändpunkt i uppfinnarens liv, som lämnade vetenskaplig praktik och experiment. Från och med nu var hans skrivbegåvning inriktad på att försvara kristendomen. Forskaren publicerar flera konstnärliga essäer under titeln "Brev till en provinsial".

Pascal ägnade det sista året av sitt liv åt pilgrimsfärd till Paris kyrkor. Han hemsöktes av fruktansvärd huvudvärk och läkarna förbjöd mental stress. Patienten lyckades dock skriva ner de tankar som kom till honom på allt material som dök upp. Den 19 augusti 1662 tog en långvarig smärtsam sjukdom över och Blaise Pascal dog.

Efter hans död upptäckte vänner många buntar av sedlar bundna med garn. Senare dechiffrerades de och publicerades sedan som en separat bok. Den är känd för den moderna läsaren under namnet "Tankar".

Ett programmeringsspråk är uppkallat efter Pascal. Hans far är Niklaus Wirth. Arbetet med pascalspråket utfördes under 1968-1969. 1970 anses vara Pascalspråkets födelseår.Datorgemenskapen har i det hittat ett effektivt verktyg för strukturerad programmering och undervisning i korrekt programmering.

Blaise Pascals räknemaskin är en uppfinning som överraskade samtida, men som aldrig hittade sin kundkrets. Mekanismen, som är baserad på kugghjul, anses vara en av räknarens stamfader.

Historien om utvecklingen av summeringsanordningar började på 1600-talet. "Pascaline" är en uppfinning av den franske vetenskapsmannen Blaise Pascal, som tillskrivs ett av stadierna i bildandet av datorteknik. Pascal började redan vid 19 års ålder utveckla sin egen räknemaskin, som nu kan läsas på läroböckers sidor. Denna uppfinning anses vara en av prototyperna för räknaren.

"Pascalina": händelsens historia

Skapandet av en av de tidigaste modellerna för att lägga till maskiner tillhör den franske fysikern och matematikern Blaise Pascal. Pascals far var skatteindrivare, så redan vid 19 års ålder såg den framtida vetenskapsmannen hur olika räkneoperationer gick till. Redan under denna period skapades de första teckningarna av Pascalina. Totalt tog den slutliga utvecklingen av enheten 5 år.

I teorin var Pascals mekanism ganska enkel att använda, men på grund av den dåliga utvecklingen av den tekniska sidan blev genomförandet av vetenskapsmannens plan en svår uppgift, för vilken många svårigheter måste övervinnas.

Blaise ville att hans adderingsmaskin skulle förenkla utförandet av alla komplexa beräkningar, både för en utbildad person och för någon som inte förstod lite om aritmetik. Pascal berörde ett viktigt problem som inte bara gäller hans familj, utan också vetenskapens utveckling på 1600-talet.

Under loppet av 10 år skapade forskaren mer än 50 beräkningsmaskiner, men han kunde bara sälja en liten bråkdel av sina uppfinningar. Pascal gav en av de första färdiga apparaterna till förbundskansler Sergier som tack för hans hjälp i den unge Blaises vetenskapliga arbete.

Vad är Blaise Pascals räknemaskin?

"Pascalina" är en liten låda där det finns många kugghjul (kugghjul) sammankopplade. Varje hjul var markerat från noll till nio. För att utföra tilläggsoperationen var det nödvändigt att slå de summerade siffrorna med det erforderliga antalet varv på växlarna. Hjulen rörde sig tills rätt nummer dök upp. Med ett helt varv av den återstående balansen (mer än 9), växlade växeln till en annan siffra, och flyttade det intilliggande hjulet med en division.

Användningen av hjulvarv för tilläggsprocessen var inte en innovation i Pascals vetenskapliga verksamhet, eftersom denna idé uttrycktes redan 1623 av Wilhelm Schickard. Uppfinningen av Blaise anses faktiskt vara överföringen av resten till nästa urladdning med full rotation av kugghjulet.

I de första "pascalines" fanns det fem kugghjul, och med ytterligare modernisering av tekniken i mekanismen nådde deras antal åtta stycken, vilket gjorde det möjligt att arbeta med stora antal (upp till 9999999).

Denna mekanism användes aktivt i olika tekniska enheter fram till 1900-talet. Dess fördel var möjligheten att automatiskt lägga till flersiffriga nummer av själva enheten.

Forskare i historien om uppkomsten av räknemekanismer tror att Pascal skapade sin adderingsmaskin praktiskt taget från grunden, eftersom han inte var bekant med Schikkards projekt.

Enheten överraskade modern vetenskap, men på grund av den höga kostnaden och komplexiteten i driften kunde den inte hitta sin publik. Ändå gav uppfinningen av Pascal ett stort bidrag till historien om utvecklingen av datorteknik.

Pascal summeringsmaskin(Pascaline) - en datorenhet som uppfanns av den franske forskaren Blaise Pascal (1641, enligt andra källor 1643). I Pascals maskin motsvarade varje siffra en viss position på bithjulet, uppdelat i 10 sektorer. Tillägg i en sådan maskin utfördes genom att vrida hjulet med motsvarande antal sektorer. Idén att använda hjulets rotation för att utföra addition (och subtraktion) föreslogs redan före Pascal (till exempel av Wilhelm Schickard, 1623), men en innovation i Pascals maskin var den automatiska överföringen av en till nästa, högsta siffran när hjulet för den föregående siffran roterades helt (precis som i den vanliga additionen av decimaltal, tiotal, bildade som ett resultat av att lägga till enheter, hundratals - från att lägga till tiotal, överförs till den högsta siffran i talet). Detta gjorde det möjligt att lägga till flersiffriga nummer utan mänsklig inblandning i driften av mekanismen. Denna princip användes från mitten av 1600-talet till 1900-talet vid konstruktionen av tilläggsmaskiner (manövrerade) och elektriska tangentbordsdatorer (drivna av en elmotor).

Blaise Pascal började bygga tilläggsmaskinen i sin ungdom och såg sin far arbeta som en skatteindrivare som tvingades utföra långa och tråkiga beräkningar. Pascalina var en mekanisk anordning i form av en låda med många växlar kopplade till varandra. De tillagda numren matades in i maskinen genom att vrida på rattarna. På vart och ett av dessa hjul, motsvarande en decimal av numret, tillämpades divisioner från 0 till 9. Vid inmatning av ett nummer rullade hjulen till motsvarande siffra. Efter att ha gjort en hel varv överförde hjulet överskottet över siffran 9 till den intilliggande siffran och flyttade det intilliggande hjulet med en position. De första versionerna av Pascalina hade fem växlar - decimaler, senare ökade antalet till sex eller åtta. Svaret dök upp överst i metallhöljet. Rotationen av hjulen var endast möjlig i en riktning, exklusive möjligheten att arbeta med negativa tal. Pascals maskin tillät inte bara tillägg, utan krävde också användningen av en obekväm procedur för upprepade tillägg.

Trots fördelarna med automatiska beräkningar var det svårt att använda en decimalmaskin för finansiella beräkningar inom ramen för det då gällande monetära systemet i Frankrike. Beräkningar gjordes i livres (pund), sous (fasta ämnen) och denier (denarer). Det fanns 20 sous i livren, 12 deniers i sousen. Under sådana förhållanden komplicerade användningen av decimalsystemet beräkningsprocessen.

På cirka 10 år byggde Pascal cirka 50 enheter och lyckades sälja cirka ett dussin varianter av sin maskin. Trots den allmänna spänningen den orsakade, fungerade komplexiteten i tillverkningen och den höga kostnaden för maskinen som ett hinder för dess distribution. Icke desto mindre blev principen om anslutna hjul som fastställdes i basen av Pascalina grunden för de flesta av de senare datorenheterna. Pascals maskin var den andra riktigt fungerande datorenheten efter Wilhelm Schickards räkneklocka.

Pascaline

Den första datorenheten som blev populär under författarens livstid var Pascaline eller, som det ibland kallas, Pascal Wheel. Den skapades 1644 av Blaise Pascal (19/06/1623-08/19/1662) och tog i århundraden platsen för den första räknemaskinen, eftersom vid den tiden en extremt smal krets av människor kände till Schickards "Computing Clock" .

Skapandet av "Pascalina" orsakades av Pascals önskan att hjälpa sin far. Faktum är att den store vetenskapsmannen Etienne Pascals far 1638 ledde en grupp hyresgäster som protesterade mot regeringens beslut att avskaffa betalningen av hyran, för vilket han föll i unåde hos kardinal Richelieu, som beordrade arresteringen av rebellen. . Pascals pappa var tvungen att fly.

Den 4 april 1939 lyckades de, tack vare Jacqueline, den yngsta dottern till vetenskapsmannens far, och hertiginnan d "Aiguillon få kardinalens förlåtelse. Etienne Pascal utsågs till posten som intendant för Rouens generalsekreterare, och den 2 januari 1640 anlände familjen Pascal till Rouen.Pascals far störtade omedelbart År 1642, vid 19 års ålder, började Blaise Pascal, som ville göra sin fars jobb enklare, arbeta på en tilläggsmaskin.

Den första skapade modellen tillfredsställde honom inte, och han fortsatte omedelbart att förbättra den. Totalt skapades ett 50-tal olika modeller av datorenheter. Pascal skrev om sitt arbete på detta sätt: "Jag sparade varken tid, arbete eller pengar för att få det till ett tillstånd att vara användbart för dig ... Jag hade tålamodet att göra upp till 50 olika modeller: några av trä , andra gjorda av elfenben, ebenholts, koppar... Den slutliga versionen av enheten skapades 1645.

Beskrivningen av Pascalina dök upp för första gången i Diderots Encyclopedia på 1700-talet.

Det var en liten mässingslåda 36x13x8 cm i storlek, innehållande inuti en mängd sammankopplade växlar och med flera sättningshjul med indelningar från 0 till 9, med hjälp av vilken kontroll utfördes - ange siffror för operationer på dem och visa resultaten av operationer i Windows.

Varje ratt motsvarade en siffra i numret. De första versionerna av enheten var fembitars, senare skapade Pascal sex- och till och med åttabitarsversioner.

De två minst signifikanta siffrorna i den åttasiffriga "Pascaline" var anpassade för att fungera med denier och sous, d.v.s. den första platsen var vigesimal och den andra duodecimalen, eftersom det franska monetära systemet på den tiden var mer komplicerat än det moderna. Livren var 12 denier och denier var 20 sous. När man utförde normala decimaloperationer var det möjligt att stänga av siffrorna avsedda för ett tokenmynt. Sex- och femsiffriga versioner av maskinerna kunde bara fungera med decimalsiffror.


Uppringningshjulen vreds manuellt med hjälp av en drivstift, som sattes in mellan kryddnejlorna, vars antal var tio för decimaler, tolv för duodecimaler och tjugo för tjugo. För att underlätta datainmatningen användes ett fast stopp, fixerat längst ner på typhjulet, något till vänster om siffran 0.

Typhjulets rotation överfördes till räknetrumman med hjälp av en speciell anordning som visas i bilden till vänster. Typinställningshjulet (A) var fast anslutet till kronhjulet (C) med hjälp av en stång (B). Kronhjulet (C) var i ingrepp med kronhjulet (D) i rät vinkel mot kronhjulet (C). Sålunda överfördes rattens (A) rotation till kronhjulet (D), som var stelt förbundet med stången (E), på vilken kronhjulet (F) var fixerad, som användes för att överföra överflöde till det mesta signifikant siffra med hjälp av tänder (F1) och för att ta emot översvämning från den minst signifikanta siffran med tänderna (F2). På stången (E) fanns också ett kronhjul (G) som användes för att överföra rotationen av typhjulet (A) till räknetrumman (J) med hjälp av ett kugghjul (H).

När ratten var helt vriden till den övre siffran i Pascaline, överfördes överflödesresultatet med hjälp av mekanismen som visas i figurerna "Bräddningsöverföringsmekanism i Pascaline".

Två kronhjul (B och H) av intilliggande borrkronor användes för att transportera spill. Det lågordnade kronhjulet (B) hade två stift (C) som kunde gå i ingrepp med en gaffel (A) fäst vid en dubbel vevarm D. Denna spak roterade fritt runt den höga axeln (E). En fjäderbelastad spärrhake (F) var också fäst vid denna spak.

När urtavlan för låg ordning nådde siffran 6, satte stängerna (C) i ingrepp med gaffeln (A). I det ögonblick då urtavlan gick från nummer 9 till nummer 0, lossade gaffeln från tapparna (C) och föll ner under verkan av sin egen vikt, medan spärrhaken gick i ingrepp med stiften (G) på kronhjulet (E) ) av högsta ordning och förde honom ett steg framåt.

Funktionsprincipen för överflödesöverföringsmekanismen i Pascaline illustreras i animationen nedan.

Huvudsyftet med enheten var tillägg. Dessutom var det nödvändigt att göra ett antal enkla operationer:

1. Återställ föregående resultat genom att vrida rattarna med början från den minst signifikanta siffran tills nollor visas i vart och ett av fönstren.

2. Med samma hjul skrivs den första termen in, med början från den minst signifikanta siffran.

Animationen nedan illustrerar Pascalinas arbete med exemplet att lägga till 121 och 32.

Subtraktionen var lite mer komplicerad, eftersom överföringen av överflödesbitar endast skedde när rattarna roterades medurs. En låsspak (I) användes för att förhindra moturs rotation av rattarna.

En sådan bräddavloppsanordning ledde till ett problem med att implementera subtraktion på Pascaline genom att vrida rattarna i motsatt riktning, som gjordes i Schickards "Counting Clock". Därför ersatte Pascal operationen subtraktion med addition med niokomplement.

Låt mig förklara metoden som används av Pascal med ett exempel. Låt oss säga att du måste lösa ekvationen Y=64-37=27. Med hjälp av komplementmetoden representerar vi talet 64 som skillnaden mellan talen 99 och 35 (64=99-35), så vår ekvation reduceras till följande form: Y=64-37=99-35-37=99 -(35+37)= 27. Som framgår av transformationen ersattes subtraktionen delvis av addition och subtraktion av resultatet av addition från 99, vilket är den omvända additionstransformationen. Följaktligen var Pascal tvungen att lösa problemet med automatisk addition till nio, för vilket han skrev in två rader med siffror på räknetrumman så att summan av två siffror placerade under varandra alltid var lika med 9. Alltså talet som visas i toppen raden i beräkningsresultatfönstret, var tillägget av numret på den nedre raden till 9.

I utökad form visas raderna tryckta på cylindern i figuren till vänster.

Den nedre raden användes för addition och den översta raden för subtraktion. För att den oanvända raden inte skulle distrahera från beräkningarna var den täckt med en stång.

Betrakta Pascalinas arbete med exemplet att subtrahera 132 från 7896 (7896-132=7764):

1. Stäng den nedre raden med fönster som används för tillägg.

2. Vrid rattarna så att numret 7896 visas i den översta raden, medan numret 992103 visas i den nedre stängda raden.

3. Ange subtrahend på samma sätt som vi anger termerna i tillägg. För siffran 132 görs detta så här:

Ett stift installeras mitt emot siffran 2 på den minst signifikanta siffran i "Pascaline", och ratten vrids medurs tills stiftet vilar mot stoppet.

Ett stift installeras mittemot nummer 3 i den andra kategorin "Pascaline", och ratten vrids medurs tills stiftet vilar mot stoppet.

Ett stift installeras mittemot nummer 1 i den tredje kategorin "Pascaline", och ratten vrids medurs tills stiftet vilar mot stoppet.

Resten av siffrorna ändras inte.

4. Resultatet av subtraktionen 7896-132=7764 kommer att visas i den övre raden av fönster.

Multiplikation i enheten utfördes i form av multipel addition; multipel subtraktion kan användas för att dividera ett tal.

När han utvecklade en beräkningsmaskin stod Pascal inför många problem, varav det mest akuta var tillverkningen av noder och växlar. Arbetarna förstod inte vetenskapsmannens idéer väl, och instrumenteringstekniken var låg. Ibland var Pascal själv tvungen att ta upp verktygen och föra tankarna till vissa delar av maskinen, eller förenkla deras konfiguration så att mästarna kunde tillverka dem.

Uppfinnaren presenterade en av de första framgångsrika Pascalina-modellerna till förbundskansler Séguier, vilket hjälpte honom att få ett kungligt privilegium den 22 maj 1649, vilket bekräftade upphovsrätten till uppfinningen och säkrade Pascals rätt att tillverka och sälja maskinen. Under 10 år skapades ett 50-tal modeller av en dator och ett dussintal såldes. 8 prover har överlevt till vår tid.

Även om maskinen var revolutionerande för sin tid och orsakade allmän glädje, gav den inte rikedom till skaparen, eftersom den inte fick praktisk tillämpning, även om mycket sa och skrevs om dem. Kanske för att tjänstemännen som var avsedda att hjälpa maskinen var rädda för att förlora sina jobb på grund av det, och arbetsgivarna var snåla med att köpa en dyr enhet och föredrog billig arbetskraft.

Icke desto mindre blev idéerna bakom byggandet av Pascalina grunden för utvecklingen av datorteknik. Pascal fick också omedelbara efterträdare. Så Rodriguez Pereira, känd för sitt system för att lära dövstumma, designade två beräkningsmaskiner baserade på principerna för Pascalina, men som ett resultat av ett antal förbättringar, som visade sig vara mer perfekta.


Dela med sig