АРХИВ СТАТЕЙ ЖУРНАЛА «МОЙ КОМПЬЮТЕР» ЗА 2003 ГОД

Компьютерные хроники

• Все журналы \ Номер 21/244 `2003 от 26.05.2003 \ Компьютерные хроники

Владимир СИРОТА vovsir@yandex.ru

Продолжение, начало см. в № 18 (241), 20 (243)
В этой части нашего повествования мы проследим, как развивались отечественные вычислительный устройства в «доэлектронный» период.

Дела давно минувших дней, преданья старины глубокой

Самым древним из «стандартизированных» отечественных вычислительных приборов можно считать русские счеты. Именно в них впервые на Руси была использована привычная десятичная система исчисления.

Считается, что изобретено это устройство в XVI веке, когда десятичная система счета была официально утверждена в денежном обороте государства. Если точнее, случилось это примерно в 30-е годы XVI века, когда московское правительство осуществило денежную реформу, в ходе которой были унифицированы основные использовавшиеся на то время московская и новгородская денежные системы. Благодаря этому была введена новая счетная денежная единица — монета, названная копейкой. Рубль состоял из 100 копеек.

К сожалению, имя изобретательного человека, который решил усовершенствовать широко применявшийся в старину метод счета «костьми» по горизонтальным линиям, повесив «кости» на параллельно натянутые веревки, осталось неизвестным. Впрочем, в те времена даже слова такого — «счеты» — не существовало. А устройства, на них похожие, именовались «дощаным счетом». (Ибо тогдашние «аппараты для счета» представляли собой деревянные ящики, в которых были натянуты веревки или проволочки с нанизанными на них «косточками».) Название «счеты» окончательно сформировалось примерно в XVII столетии (например, в «Переписной книге домной казны патриарха Никона 1658 г.» уже упоминаются «счоты»). Примерно в то же время устройства подобного рода уже производились для массовой продажи.

Где-то к концу XVIII столетия счеты приняли вид, в каковом они дошли и до наших дней (рис. 1). Осталось лишь одно счетное поле (то есть отказались от «многоящиковой модели»), на спицах которого располагалось по 10 или по 4 «кости». 4 «косточки» — это наследие от «полушки», денежной единицы в 1/4 копейки.

Механизация

Однако счеты, хоть и гениальное, но не выходящее из ряда вон изобретение, — устройства аналогичного рода применялись практически во всем мире. А можем ли мы привести примеры вычислительных механизмов, созданных на просторах нашей древней родины :-), не имеющие аналогов? Конечно же, да. Во второй половине XVIII века (до 1770 года) в городе Несвиже (Литва, Минское воеводство) часовым мастером и механиком Евной Якобсоном была создана суммирующая машина. Устройство было довольно сложным, а сам механизм мог использоваться для выполнении операций сложения (сумма не должна была превышать 109) и вычитания чисел. Машина Якобсона (рис. 2) имела функциональные блоки для фиксации промежуточных результатов вычислений, а если с ее помощью необходимо было произвести умножение и деление, они выполнялись как последовательные операции сложения и вычитания соответственно.

В начале XIX века З.Я.Слонимский сконструировал множительное устройство, работа которого базировалась на доказанной им же теореме. Аппарат представлял собой нечто вроде механической таблицы умножения любого числа (разрядность которого не превышала разрядности вычислительного устройства) на число от 2 до 9. В 1845 г. на машину Слонимского «Снаряд для сложения и вычитания» был выдан патент, а за само устройство от Петербургской академии автор получил Демидовскую премию второй степени. Однако прибор Слонимского (рис. 3) оказался не очень удобен в эксплуатации, предусматривалось проведение части вычислений традиционным способом, то есть «вручную на бумаге». Кроме того, работа с машиной требовала от оператора устройства специальных знаний. Поэтому широкого распространения изобретение Слонимского не получило. Однако этот аппарат дал толчок появлению другого, сравнительно простого множительного устройства — брусков Иофе (о них далее), которые стали достаточно популярны.

Механизм, изобретенный петербургским учителем музыки Куммером и представленный им в 1846 г., оказался довольно удачным. Некоторые принципы конструкции прибора были «позаимствованы» Куммером у аппарата Слонимского. Впрочем, счислитель Куммера (рис. 4) получился значительно более эффективным, чем прибор Слонимского, его конструкция куда более простой, а сам аппарат удобнее в обращении. Важнейшим преимуществом счислителя Куммера над устройством Слонимского была портативность. Причем как раз разумная — некоторые отмечали, что при меньших размерах с прибором Куммера было бы неудобно обращаться.

Еще один интересный счетный прибор той эпохи, получивший известность не столько благодаря своим достоинствам, сколько благодаря имени его изобретателя — это самосчеты Буняковского (рис. 5). Владимир Яковлевич Буняковский, вице-президент Российской Академии наук, создал в 1867 г. вычислительный механизм, основанный на принципе действия русских счетов. Аппарат предназначался для сложения большого числа двузначных чисел, хотя на нем можно было (хотя и без особого комфорта) производить и вычитание. Увы, прибор оказался удобен исключительно для сложения большого количества небольших чисел. Хотя бы потому, что в аппарат нельзя было вводить числа, превышающие 14 :-). Посему, видимо, и популярности особой самосчеты не снискали.

Мэтры и их арифмометры

Петербургский инженер В.Т.Однером является создателем арифмометра, первый экземпляр которого был изготовлен в 1874 г. на заводе «Русский дизель». Арифмометр Однера (рис. 6) в течение многих десятилетий являлся самой распространенной вычислительной машиной. Можно сказать, что именно его появление сало началом отечественного математического машиностроения. В чем же заключалось главное достоинство изобретения Однера? Первые серийные арифмометры, использующие идею ступенчатых валиков Лейбница, имели большие размеры. Главным образом потому, что на каждый разряд числа был необходим отдельный валик. Идея Однера заключалась в том, чтобы заменить ступенчатые валики более совершенной и компактной деталью —зубчатым колесом (т.н. колесо Однера) с меняющимся числом зубцов (рис. 7). Изобретенный механизм действовал замечательно. В 1890 г. Однер налаживает массовый выпуск усовершенствованных арифмометров. Они оказались настолько удачным изобретением, что прожили долгую жизнь. В 1925 г. на Сущевском механическом заводе им.Ф.Э.Дзержинского, в Москве, было налажено производство этих арифмометров под маркой «Оригинал-Однер», а затем, с 1931 г., устройства стали известны как арифмометры «Феликс» (рис. 8). Модификации «Феликс» выпускалась в СССР до 70-х годов ХХ века!

Важный вклад в развитие отечественных вычислительных устройств внес выдающийся математик и механик Пафнутий Львович Чебышев (рис. 9). Изучив самосчеты Буняковского, Чебышев увидел многие недостатки устройства. И загорелся идеей создать собственный прибор для сложения и вычитания.

Самый первый аппарат, созданный Чебышевым, нельзя отнести к арифмометрам. (Арифмометр — прибор для выполнения четырех базовых арифметических действий: сложения, вычитания, умножения и деления.) То была просто суммирующая машина, 10-разрядная, однако, с нововведением — непрерывной передачей десятков. В типичных механических вычислительных машинах с дискретной передачей колесо высшего разряда продвигается сразу на одно деление, в то время как колесо низшего разряда переходит с 9 на 0. При непрерывной передаче десятков пока колесо младшего разряда совершает полный оборот, колесо высшего разряда (впрочем, как и все остальные) постепенно поворачивается на одно деление. В механизме Чебышева такой эффект был достигнут благодаря применению планетарной передачи. (Планетарная передача — зубчатая передача, имеющая колеса с перемещающимися геометрическими осями (сателлиты), которые обкатываются вокруг центрального колеса.) Лучше всего аппарат подходил для сложения, операции вычитания на нем проводить оказалось неудобно.

Следующей этапом для Чебышева было создание множительно-делительной приставки к суммирующей машине (более совершенному аналога первого суммирующего механизма). Таким образом, созданный в итоге изобретателем арифмометр Чебышева оказался состоящим из двух устройств: суммирующего и множительно-делительного механизмов.

Однако с учетом имеющихся к концу XIX века требований к работе арифмометров, сознанные Чебышевым прибор оказался малопригодным для практического использования. Недостатки заключались в трудностях считывания результатов, неудобстве выполнения суммирующей машиной операций вычитания. Трудности возникали и с множительно-делительной приставкой: работа оператора при выполнении операции деления оказывалась настолько сложной, что едва ли не проще было пользоваться привычными карандашом и бумагой. При помощи приставки Чебышева так никто и не производил вычислений. Необходимость приложения значительных усилий при наборе чисел также нельзя отнести к разряду достоинств аппарата. Все вышеперечисленное поставило крест на арифмометре Чебышева. Тем не менее, этот механизм заслуживает внимания благодаря ряду новаторских решений, к которым, в первую очередь, нужно отнести непрерывную передачу десятков и автоматический переход каретки с разряда на разряд при умножении. Обе последних новации стали особо актуальны в 30-е годы ХХ века, когда в вычислительных машинах появился электропривод, а также получили массовое распространение полуавтоматические и автоматические клавишные вычислительные устройства.

Считая бруски

Счетные бруски Иофе, о которых мы уже упоминали ранее, были предложены изобретателем в 1881 г. Принцип работы с ними базируется на теореме Слонимского. «Вычислитель» Иофе состоит из 70 четырехгранных брусков, что позволило разместить на 280-ти их гранях 280 столбцов таблицы Слонимского. Каждый брусок и каждый столбец помечены арабскими и римскими цифрами, а также буквами латинского алфавита. Латинские буквы и римские цифры служили для указания порядка, в котором нужно было размещать бруски, чтобы извлечь произведение множимого на одноразрядный множитель. Полученные произведения (а их было столько, сколько и разрядов во множителе) складывались вручную (как и при использовании устройства Слонимского), с помощью карандаша и бумаги. Хотя это кажется и не совсем удобным, но для XIX века было вполне приемлемым — ведь арифмометров почти не существовало, а бруски Иофе значительно упрощали умножение чисел. Французский авторитет в этой области Бойль в 1896 г. сделал такой вывод: «Бруски Иофе упрощают умножение чисел еще в большей степени, нежели палочки Непера (о них см. в МК, № 18 (241)) и их видоизменения».

Электричество плюс механика равно…

Пришел ХХ век. А вместе с ним умы изобретателей начали будоражить новые идеи. Вычислительные устройства будут развиваться в этом веке просто бешеными темпами. Но об истории непосредственно отечественных ЭВМ мы расскажем в следующий раз, а пока обратимся к усовершенствованным, электромеханическим арифмометрам, выпуск которых был налажен на просторах нашей бывшей родины уже при советской власти. Представителями первых советских электромеханических машин стали полуавтоматические арифмометры КСМ (клавишная счетная машина).

Первый клавишный полуавтоматический арифмометр КСМ-1 (рис. 10) был выпущен в СССР в 1935 г. Этот аппарат имел два привода: один электрический, а второй — ручной, на случай отсутствия электропитания. Клавиатура машины состояла из 8 вертикальных рядов по 10 клавиш в каждом, т.е. машина могла обрабатывать 8-значные числа. Для удобства набора группы разрядов клавиши в рядах были окрашены в разные цвета, кроме того, использовался механизм гашения набранного числа на случай, если вдруг проскочила неверная цифра. Аппарат обладал 16-разрядным счетчиком результатов, о переполнении которого автоматически мог сигнализировать звонок.

В послевоенные годы были выпущены подобные аппараты КСМ-2, конструктивно незначительно отличающиеся от КСМ-1, но обладающие более удобным размещением рабочих деталей.

(Продолжение следует)

Идёт загрузка...

Данную страницу никто не комментировал. Вы можете стать первым.

Ваше имя:
Ваша почта:
Комментарий:
Введите символы или вычислите пример: * Обновить