Арифмометр

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. Механическая вычислительная машина, ведущая автоматическую запись обрабатываемых чисел и результатов на особой ленте — арифмограф[1].

Арифмометр 1932 года выпуска

Принцип действия арифмометра — поразрядное сложение и сдвиг суммы частных произведений[2]. Арифмометр не может работать с конечными разностями и потому не способен давать приближённые решения дифференциальных уравнений[2].

Чаще всего арифмометры были настольными, изредка встречались карманные модели (например, «Curta»). Этим они были похожи на другие настольные механические счётные машины типа «Comptometer», «Contex-10» или «ВММ-2», но отличались от больших напольных вычислительных машин, таких как табуляторы (например, «Т-5М») или механические компьютеры (например, «Z-1», разностная машина Чарльза Бэббиджа).

Исторический обзор
См. также: История вычислительной техники

Схему подобного арифмометру механизма нарисовал Леонардо да Винчи[3]. Это устройство датируется 1500 годом и представляет собой 13-разрядную суммирующую машину на десятизубых колёсах. Однако в своё время идеи Леонардо никакого распространения не получили[2].

Другой неизвестный современникам арифмометр был создан Вильгельмом Шиккардом в 1623 году. Согласно чертежам, устройство представляло собой 6-разрядную машину из трёх узлов: устройства сложения-вычитания, множительного устройства и блока записи промежуточных результатов[2]. Также в XVII веке были созданы «паскалина» Блеза Паскаля и арифмометр Лейбница[3].

В 1674 году была создана машина Морленда. В 1709 году итальянский учёный маркиз Джованни де Полени представил свою модель арифмометра. В 1820 году Тома де Кольмар начал серийный выпуск арифмометров, в целом сходных с арифмометром Лейбница, но имевших ряд конструктивных отличий.

В 1850-х годах П. Л. Чебышёв создал первый автоматический арифмометр — первый суммирующий прибор непрерывного действия.[4] В 1876 г. Чебышёв выступил с докладом на V сессии Французской ассоциации содействия преуспеванию наук. Доклад назывался «Суммирующая машина с непрерывным движением». Один из первых экземпляров суммирующей машины Чебышева сохранился в Санкт-Петербурге.[5] Это 10-разрядная суммирующая машина с непрерывной передачей десятков. В машине с прорывной (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 соседнее колесо (а вместе с ним и все остальные) постепенно поворачивается на одно деление, пока колесо младшего разряда совершает один оборот. Чебышёв достигает этого применением планетарной передачи.[6][7]

Следующими этапами работы Чебышёва явились постройка новой модели суммирующей машины и передача её в 1878 г. в Парижский музей искусств и ремесел, а затем создание множительно-делительной приставки к суммирующей машине. Эта приставка также была передана в музей в Париже (1881 г.).

Фрэнк Стивен Болдуин в 1873 году создал машину под названием «арифмометр», патент был выдан 28 июля 1874 года. В 1890 году начато серийное производство арифмометров Однера — самого распространённого типа арифмометров XX века.

В СССР самым популярным арифмометром был производившийся в 1929—1978 годах «Феликс». Общий тираж этих машин составил несколько миллионов, было произведено более двух десятков модификаций. Школьников учили обращаться с этой машиной[8].

В настоящее время арифмометры можно найти в музеях, таких как Политехнический музей в Москве, Немецкий музей в Мюнхене или Музей вычислительной техники в Ганновере[2].

Принцип работы

Принцип работы арифмометров основан на механике, доступной в раннюю индустриальную эпоху, — зубчатых колёсах и цилиндрах[3].

Числа вводятся в арифмометр, преобразуются и передаются пользователю (выводятся в окнах счётчиков или печатаются на ленте) с использованием только механических устройств. На арифмометре «Феликс» ввод чисел осуществляется перемещением рычажков вверх-вниз. Операция сложения требует оттягивания расположенной справа ручки и проворачивания её на один оборот на себя. Операция вычитания — наоборот, проворачивания на один оборот от себя[8].

При этом арифмометр может использовать исключительно механический привод (для работы на них надо постоянно крутить ручку, как в «Феликсе») или производить часть операций с использованием электромотора. Арифмометры являются цифровыми (а не аналоговыми, как логарифмическая линейка) устройствами, поэтому результат вычисления не зависит от погрешности считывания и является точным.

Так как арифмометры предназначались в первую очередь для умножения и деления, почти у всех арифмометров есть устройство, отображающее количество сложений и вычитаний — счётчик оборотов (так как умножение и деление чаще всего реализовано как последовательные сложения и вычитания). Арифмометры могут выполнять сложение и вычитание, но на примитивных рычажных моделях (например, на арифмометре «Феликс») эти операции выполняются медленно — быстрее, чем умножение и деление, но медленнее, чем сложение и вычитание на простейших суммирующих машинах или вручную[9].

При работе на арифмометре порядок действий всегда задаётся вручную — непосредственно перед каждой операцией следует нажать соответствующую клавишу или повернуть соответствующий рычаг. Программируемых аналогов арифмометров практически не существовало.

Модели арифмометров
  • Счётная машинка «Феликс» (Музей Воды, Санкт-Петербург)
  • Арифмометр Facit CA 1-13
  • Mercedes R38SM

Модели арифмометров различались в основном по степени автоматизации (от неавтоматических, способных самостоятельно выполнять только сложение и вычитание, до полностью автоматических, снабжённых механизмами автоматического умножения, деления и некоторыми другими) и по конструкции (наиболее распространены были модели на основе колеса Однера и валика Лейбница).

Неавтоматические и автоматические машины выпускались в одно и то же время. Автоматические были гораздо удобнее, но стоили заметно дороже. Например, по данным каталога центрального бюро технической информации приборостроения и средств автоматизации (1958 года выпуска), в 1956 году арифмометр «Феликс» стоил 110 рублей, а вычислительная машина «ВММ-2» — 6000.

В культуре

Жюль Верн в своём раннем, не опубликованном при жизни, фантастико-футурологическом романе «Париж 100 лет спустя»[10], описывает механические вычислительные устройства, напоминающие сильно увеличенные арифмометры, одновременно похожие на рояль и представляющие собой дальнейшее усовершенствование моделей, которые создал Тома де Кольмар. Это единственное описание вычислительной техники у Жюля Верна[11].

Артур Конан Дойль в повести «Знак четырёх» использовал арифмометр как символ машинной точности мышления: именно с этим устройством доктор Ватсон сравнивает Шерлока Холмса[12].

Русский поэт Сергей Нельдихен в 1920-х годах задавал риторический на тот момент вопрос: «Арифмометр изобрели. А рифмометр?»[13].

Министр экономического развития России Алексей Улюкаев, получив в подарок на юбилей арифмометр «Феликс», назвал его «очень хорошей вещью»[8].

См. также

Примечания
  1. Н. Идельсон и Э. Гагенторн (возм. И. Э. Гаген-Торн) Вычислительные машины // Большая советская энциклопедия / О. Ю. Шмидт. — 1-е изд. — М.: Советская энциклопедия, 1991. — Т. 14. — 432 с. — столбец 65.
  2. Владимир Тучков. Цифровая мельница XVII века. Вокруг света (12 декабря 2006 года). Дата обращения: 21 июня 2016.
  3. Олег Макаров. Килобайты шестерёнок: Жизнь без компьютеров // Популярная механика : журнал. — 2008. — № 74.
  4. Чебышев Пафнутий Львович / Б. В. Гнеденко // Чаган — Экс-ле-Бен. — М. : Советская энциклопедия, 1978. — (Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров ; 1969—1978, т. 29).
  5. История механики в России / Под ред. А. Н. Боголюбова, И. З. Штокало. — Киев: Наукова думка, 1987. — 392 с.
  6. Чебышев Пафнутий Львович русский математик и механик. Создаёт суммирующую машину (1878 г) - Российская империя - Наука/изобретения - Статьи - Славные имена. slavnyeimena.ru. Дата обращения: 16 февраля 2019.
  7. Стройк Д. Я. Краткий очерк истории математики. 3-е изд. — М.: Наука, 1984. — 285 с.
  8. Ксения Шестакова. Какие задачи может решить «машинка прогноза» Улюкаева. Hi-Tech Mail.ru (24 марта 2016 года). Дата обращения: 17 июня 2016.
  9. Как утверждается в книге «Счётные машины» (написанной Евдокимовым, Евстигнеевым и Криушином), умножение и деление на арифмометре «Феликс» оказывается в 4 — 5 раз быстрее, чем на счётах, а сложение и вычитание — в 1,3 — 1,7 раз медленнее. Стоит, однако, иметь в виду, что скорость подсчётов на счётах в большой степени зависит от навыка работы с ними.
  10. Жюль Верн. Париж в XX веке на сайте «Лаборатория Фантастики»
  11. В. В. Шилов. История вычислительной техники за рубежом. Жюль Верн и вычислительные машины. www.computer-museum.ru. Дата обращения: 17 июня 2016.
  12. Арья Розенхольм, Ирина Савкина. Дело Шерлока Холмса // Топографии популярной культуры: Сборник статей. — Новое Литературное Обозрение, 2015-09-28. — 602 с. — ISBN 9785444804117.
  13. Арифмометр?. svpressa.ru. Дата обращения: 17 июня 2016.

Литература
  1. Организация и техника механизации учёта; Б. Дроздов, Г. Евстигнеев, В. Исаков; 1952
  2. Счётные машины; И. С. Евдокимов, Г. П. Евстигнеев, В. Н. Криушин; 1955
  3. Вычислительные машины, В. Н. Рязанкин, Г. П. Евстигнеев, Н. Н. Тресвятский. Часть 1.
  4. Каталог центрального бюро технической информации приборостроения и средств автоматизации; 1958

Документалистика

Ссылки
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.