Георгий Члиянц (UY5XE)                                            

Необходимость быстрого и точного проведения трудоёмких и математических расчётов при составлении математических таблиц  для астрономии и морской навигации, по-видимому, в значительной степени стимулировали в ХIX веке разработку цифровых счётных машин. Первые попытки создать калькулятор были предприняты деловыми людьми, которые вынуждены были складывать и вычитать длинные колонки цифр и практически не занимались нелинейными функциями. И хотя работы над аналоговыми машинами для расчёта математических функций начались во второй половине XIX века, заметного прогресса в аналоговых машинах не наблюдалось до середины XX века.

Самый первый механический компьютер был всего лишь суммирующей машиной,

которая могла складывать и вычитать, но не умела умножать и делить. Построенная

французским физиком, математиком и религиозным философом и писателем Блезом Паскалем [1623-1662] в 1641 (1642) г. машина  использовалась для сложения

колонок цифр в конторе его отца. Калькулятор имел числовые колеса,

установленные на параллельных горизонтальных осях. Положение этих колес могли

быть определены, а их суммы считывались через окна в кожухах. Числа вводились

при помощи горизонтальных наборных колес, которые были связаны с числовыми

колесами посредством штифтов. Большинство числовых колес работали в десятичной

системе, каждое колесо было связано с колесом более высокого разряда при помощи

храпового механизма переноса.

 

Полагают, что ещё до Паскаля счётная машина была создана Вильгельмом Шикхардом

из Тюбингема в Германии в период с 1623 по 1624 годы, однако достаточно веских

доказательств этому не существует.

 

В 1673 г. Готфридом Вильгельмом Лейбницем [1646-1716], немецким философом,

математиком, физиком и изобретателем было создано счётное устройство, в котором

использовался механизм, известный под названием колёса Лейбница. Счётная машина

обеспечивала не только автоматическое сложение и вычитание, но также умножение

и деление. Счётные машины с видоизмененными колесами Лейбница использовались

вплоть до второй мировой войны.

 

Однако лишь в 1820 г., когда Чарльз Томас продемонстрировал свой арифмометр, началось промышленное производство калькуляторов, выполняющих четыре арифметические функции, причём вплоть по конца XIX века они выпускались

малыми сериями.

 

По-видимому, первая серьёзная работа в области первых цифровых

компьютеров была выполнена английским математиком и изобретателем Чарльзом

Бэбиджем по заказу британского правительства. В 1823 г. Бэбидж начал работать

над "разностной машиной" - специализированным калькулятором, который должен был

помочь британскому морскому ведомству в составлении различных мореходных

таблиц.

 

Это могли быть таблицы умножения, логарифмов, синусов, косинусов, а

также всевозможные таблицы результатов физических измерений и наблюдений.

 

Машина Бэбиджа должна была выполнять все арифметические операции,

используя для этих целей целый 20-разрядный регистр, и производить печать

выходных данных. Однако математик, так и не закончив работу над "разностной

машиной", приступив в 1833 г. к реализации проекта "аналитической машины", но

эта идея не получила практического воплощения. Машина была задумана как

универсальный компьютер и по своему замыслу очень напоминала компьютер

"Марк 1", созданный век спустя в 1930 г. в Гарвардском университете. Бэбидж

предсказал необходимость в двух отдельных устройствах - хранения (или памяти),

где находятся информация и команды, введенные в машину с помощью перфокарт, и

перерабатывающего блока (или процессора), который выполняет операции, пользуясь

находящимися в памяти информацией и командами. Бэбидж изобрёл приспособление к

ткацкому станку, автоматизирующее процесс получения узора на ткани. Жаккард

использовал набор карт с пробитыми отверстиями, соответствующими необходимому

рисунку. Крючки проходили через отверстия в картах и протягивали вниз нити

основы. В результате чего челнок проходил над определенным образом выбранными

нитями.

 

"Аналитическая машина" Бэбиджа должна была хранить в памяти 1000 слов, каждое

из 50 разрядов, и при произвольном доступе к таблицам функций она должна была

звонить, предупреждая оператора о необходимости ввода дополнительной

информации. Устройство, использующее концепцию "разностной машины" Бэбиджа,

было изготовлено Пьером Георгом Шетцем в Швеции в 1854 г.

 

Примечание: Однако, создать работающую модель "аналитической машины" удалось лишь через сто лет фирме “InternationalBusinessMashines” (IBM).

 

До Джорджа Буля [1815-1864] математические методы не позволяли

удовлетворительно объяснить формальную логику, столь необходимую для работы

вычислительных машин. Этот английский математик-логик опубликовал труды

"Математический анализ логики" в 1848 г. и "Исследование законов мышления" в

1854 г., которые легли в основу современной символической логики. Изложенная в

этих трудах теория позволила выразить логические правила в виде простых

алгебраических уравнений.

 

Предложенное им математическое уравнение, является основным в т.н. «булевой

Алгебре» и в числовых значениях имеет только два решения: 0 и 1.

 

Примечание: Существующие компьютеры пользуются данной двоичной системой, а их логические блоки выполняют операции с двоичными числами.

 

1890 г. ознаменовался зарождением двух компьютерных фирм: “Burrougths” и

IBM. В этом году Уильям Барроуз изобрел "суммирующую листинговую машину" -

весьма популярный в то время конторский калькулятор, а Герман Холлерит оказал

большую помощь в обработке информации переписи населения США 1890 г. своим

ранее созданным процессором.

 

В 1896 г. Холлерит организовал фирму “Tabulating Machine”, которая

выпускала как вычислительную технику, так и используемые в них карты.

 

Сортировальное устройство и счетчик Холлерита, 1896 г.

 

Примечание: В 1911 г. эта фирма слилась с компанией, производившей весы и

промышленные часы, и в результате чего образовалась фирма

“Computer-Tabulating-Recording”. В 1924 г., под руководством Томаса Уотсона, эта

фирма была переименована в известное всему миру название - IBM].

 

Машина Холлерита состояла из трёх частей: табулятора с напоминающими часы механизмами, который получал сигнал от считывающих щёток, сортирующего устройства с 24 бункерами, электрически связанными со счётчиками табулятора, и вставляемых вручную перфокарт. Каждая перфокарта (размерами 168 х 83 мм) имела 288 позиций для пробивки отверстий. В нормальном состоянии все крышки бункеров были закрыты, а при "чтении" отверстия электрическая схема замыкалась, освобождала защелку и крышка поднималась. Затем, карта опускалась в бункер вручную. И лишь несколько лет спустя Холлерит сумел автоматизировать эту

часть процесса.

 

В 1907 г. американцу Джеймсу Пауэрсу, инженеру бюро переписи, было

поручено сконструировать автоматический карточный перфоратор, а в 1911 г. он

создал фирму “Powers Tabulating-Recording”, которая в течении нескольких лет

конкурироваласфирмой“Computer-Tabulating-Recording”.

 

Примечание: В 1927 г. фирма Пауэрса была поглощена компанией “Remington Rand”, объединившейся в 1955 г с фирмой “Sperry Gyroscope”.

 

В 1919 г., работавшие в Англии, У.Г. Экклсон и Ф.У. Джордан изобрели триггер - схему с двумя устойчивыми состояниями, применение которых дало возможность последующего создания компьютера, выполняющего операции с двоичными числами.

 

В 1929 г. фирма IBM насчитывала 4400 сотрудников и специализировалась на производстве самописцев, табуляторов и весов. Имея техническую базу в виде разработанного Германом Холлеритом электромеханического табулятора с вводом

исходных данных с перфокарт IBM изготовила для Колумбийского университета машину для статистической обработки данных. Это цифровой вычислитель или, как его называли в то время, дифференциальный табулятор, в котором для поиска и запоминания информации использовались регистры, позволил реализовать многие из идей, высказанных приблизительно сто лет назад до этого Бэбиджем.

 

В отличии от цифровых компьютеров аналоговые вычислительные машины

начали серьёзно разрабатываться только в 1930 г. в Массачусетском

технологическом институте под руководством Ванневара Буша.

 

Примечание: До этого работы над аналоговыми машинами проводились в Англии в конце XIX века братьями Джеймсом и Уильямом Томсон. Джеймс Томсон разрабатывал планиметр, в котором использовался интегратор с шаром и диском. Уильям Томсон (впоследствии - лорд Кельвин) применил этот интегратор в анализаторе гармоник и предсказателе морских приливов. Позже он выдвинул идею дифференциального анализа, однако практическая реализация его оказалась неосуществимой в связи с техническими трудностями.

 

В 1931 г. дифференциальный табулятор Бэбиджа был положен фирмой IBM в

основу умножающих машин серии "600" - предшественников компьютера "Марк 1",

разработчиком которого во второй половине 30-х годов был Говард Айкен.

 

Как видно из вышеизложенного, вычислительная техника, начав свое развитие с механических устройств, впоследствии прошла свою короткую электромеханическую стадию в 30-х годах и стала электронной в 40-х годах прошлого века.

 

Интересно, что создателем компьютера «Atari» является коротковолновик- Нолан Бушнелл (W7DUK)

 

Литература:

 1. "Электроника: прошлое, настоящее, будущее" (Пер. с анг. под ред. чл.-кор.

АН СССР В.И. Сифорова (М.: "Мир", 1980,  296 с.)

 2. БСЭ (третье издание) (М.: "СЭ”? 1971-75? т. 4 - с. 107, т. 14 - с. 268-269?  т. 19 - с. 260-261).

 3. Георгий Члиянц (UY5XE). "Хроника истории вычислительной техники"

("Радиолюбитель. Ваш компьютер"; #11/2000, c.10-11).