Kalkulator mechaniczny

Różne mechaniczne kalkulatory stacjonarne używane w biurze od 1851 roku. Każdy z nich ma inny interfejs użytkownika. To zdjęcie pokazuje, zgodnie z ruchem wskazówek zegara, od lewego górnego rogu: Arithmometer , Comptometer , Dalton adding machine , Sundstrand i Odhner Arithmometer

Kalkulator mechaniczny lub maszyna licząca to urządzenie mechaniczne służące do automatycznego wykonywania podstawowych operacji arytmetycznych lub (historycznie) symulacji, takich jak komputer analogowy lub suwak logarytmiczny . Większość kalkulatorów mechanicznych była porównywalna pod względem wielkości do małych komputerów stacjonarnych i stała się przestarzała wraz z pojawieniem się kalkulatora elektronicznego i komputera cyfrowego .

Zachowane notatki Wilhelma Schickarda z 1623 r. Ujawniają, że zaprojektował i zbudował najwcześniejszą ze współczesnych prób mechanizacji obliczeń. Jego maszyna składała się z dwóch zestawów technologii: najpierw liczydła wykonanego z kości Napiera , aby uprościć mnożenie i dzielenie, po raz pierwszy opisane sześć lat wcześniej w 1617 r., a jeśli chodzi o część mechaniczną, miał wybierany krokomierz do wykonywania dodawania i odejmowania. Badanie zachowanych notatek pokazuje, że maszyna zacięłaby się po kilku wpisach na tej samej tarczy i mogłaby zostać uszkodzona, gdyby przeniesienie musiało zostać rozłożone na kilka cyfr (jak dodanie 1 do 999). Schickard porzucił swój projekt w 1624 roku i nigdy więcej o nim nie wspomniał, aż do swojej śmierci 11 lat później w 1635 roku.

Dwie dekady po rzekomo nieudanej próbie Schickarda, w 1642 roku, Blaise Pascal zdecydowanie rozwiązał te szczególne problemy, wynalazł mechaniczny kalkulator. Dokooptowany do pracy swojego ojca jako poborca ​​podatkowy w Rouen, Pascal zaprojektował kalkulator, który pomagał w wykonywaniu dużej ilości żmudnej arytmetyki; nazywał się Kalkulator Pascala lub Pascaline.

W 1672 roku Gottfried Leibniz zaczął projektować zupełnie nową maszynę o nazwie Stepped Reckoner . Używał schodkowego bębna, zbudowanego przez niego i nazwanego jego imieniem, koło Leibniza , był pierwszym kalkulatorem z dwoma ruchami, pierwszym, który używał kursorów (tworząc pamięć pierwszego operandu) i pierwszym, który miał ruchomy wózek. Leibniz zbudował dwa Stepped Reckoner, jeden w 1694 i jeden w 1706. Koło Leibniza było używane w wielu maszynach liczących przez 200 lat, a do lat 70 . kalkulator ręczny, aż do pojawienia się kalkulatora elektronicznego w połowie lat siedemdziesiątych. Leibniz był również pierwszym, który promował ideę kalkulatora Wiatraczek .

Arithmometer Thomasa , pierwsza maszyna, która odniosła sukces komercyjny, została wyprodukowana dwieście lat później, w 1851 roku; był to pierwszy kalkulator mechaniczny na tyle mocny i niezawodny, że można go było używać codziennie w środowisku biurowym. Przez czterdzieści lat arytmometr był jedynym rodzajem kalkulatora mechanicznego dostępnym w sprzedaży, aż do przemysłowej produkcji bardziej udanego arytmometru Odhnera w 1890 roku.

Komptometr , wprowadzony na rynek w 1887 roku, był pierwszą maszyną, w której zastosowano klawiaturę składającą się z kolumn po dziewięć klawiszy (od 1 do 9) dla każdej cyfry. Maszyna sumująca Dalton, wyprodukowana w 1902 roku, jako pierwsza miała 10-klawiszową klawiaturę. Silniki elektryczne były używane w niektórych kalkulatorach mechanicznych od 1901 roku. W 1961 roku maszyna typu komptometr Anita Mk VII z Sumlock comptometer Ltd., stał się pierwszym mechanicznym kalkulatorem biurkowym, który otrzymał całkowicie elektroniczny silnik kalkulatora, tworząc połączenie między tymi dwoma branżami i wyznaczając początek jego upadku. Produkcja kalkulatorów mechanicznych została zatrzymana w połowie lat 70., zamykając przemysł, który trwał 120 lat.

Charles Babbage zaprojektował dwa nowe rodzaje mechanicznych kalkulatorów, które były tak duże, że wymagały do ​​działania mocy silnika parowego i które były zbyt wyrafinowane, aby można je było zbudować za jego życia. Pierwszym z nich był automatyczny kalkulator mechaniczny, jego silnik różnicowy , który mógł automatycznie obliczać i drukować tabele matematyczne. W 1855 roku Georg Scheutz jako pierwszy z garstki projektantów odniósł sukces w zbudowaniu mniejszego i prostszego modelu swojego silnika różnicowego. Drugim był programowalny kalkulator mechaniczny, jego silnik analityczny , który Babbage zaczął projektować w 1834 roku; „w mniej niż dwa lata naszkicował wiele najistotniejszych cech współczesnego komputera . Kluczowym krokiem było przyjęcie systemu kart perforowanych wywodzącego się z krosna żakardowego ”, dzięki czemu można go programować w nieskończoność. W 1937 roku Howard Aiken przekonał IBM do zaprojektowania i zbudowania ASCC/Mark I , pierwszej maszyny tego typu, opartej na architekturze silnika analitycznego; kiedy maszyna została ukończona, niektórzy okrzyknęli ją „spełnieniem marzeń Babbage'a”.

Historia starożytna

Suanpan chiński (liczba przedstawiona na obrazku to 6 302 715 408)
Dalsze informacje: Arytmetyka i liczydło

Chęć zaoszczędzenia czasu i wysiłku umysłowego w obliczeniach arytmetycznych oraz wyeliminowania ludzkiej odpowiedzialności za błędy jest prawdopodobnie tak stara, jak sama nauka o arytmetyce. Ta chęć doprowadziła do zaprojektowania i skonstruowania różnorodnych pomocy obliczeniowych, poczynając od grup małych przedmiotów, takich jak kamyki, najpierw używanych luzem, później jako żetony na planszach w linie, a jeszcze później jako paciorki osadzone na drutach umocowanych w ramka, jak w liczydle. Instrument ten został prawdopodobnie wynaleziony przez rasy semickie, a później przyjęty w Indiach, skąd rozprzestrzenił się na zachód w całej Europie i na wschód do Chin i Japonii.
Po opracowaniu liczydła nie poczyniono dalszych postępów, dopóki John Napier nie wymyślił swoich prętów numerujących, czyli Kości Napiera w 1617 r. Pojawiły się różne formy kości, niektóre zbliżały się do początków obliczeń mechanicznych, ale dopiero w 1642 r. Blaise Pascal dał nam pierwszą mechaniczną maszynę liczącą w znaczeniu, w jakim termin ten jest używany dzisiaj.

— Howard Aiken , Proponowana automatyczna maszyna licząca, przedstawiona firmie IBM w 1937 r
Dalsze informacje: Kalkulator Pascala § Prekursory

Krótka lista innych prekursorów mechanicznego kalkulatora musi obejmować grupę mechanicznych komputerów analogowych , które po ustawieniu są modyfikowane jedynie przez ciągłe i powtarzające się działanie ich siłowników (korba, ciężarek, koło, woda ...). Przed naszą erą istniały liczniki kilometrów i mechanizm z Antykithiry , pozornie nie na miejscu , unikalny zegar astronomiczny z przekładnią , a ponad tysiąc lat później pojawiły się wczesne zegary mechaniczne , astrolabia z przekładnią a następnie w XV wieku krokomierze . Wszystkie te maszyny były wykonane z zębatych kół zębatych połączonych jakimś rodzajem mechanizmów nośnych. Maszyny te zawsze dają identyczne wyniki przy identycznych ustawieniach początkowych, w przeciwieństwie do kalkulatora mechanicznego, w którym wszystkie koła są niezależne, ale są również połączone ze sobą za pomocą reguł arytmetycznych.

XVII wiek

Przegląd

w 1642 roku wynaleziono pierwsze maszyny, w tym kalkulator Pascala . Blaise Pascal wynalazł maszynę, którą przedstawił jako zdolną do wykonywania obliczeń, które wcześniej uważano za być możliwe tylko po ludzku.

W pewnym sensie wynalazek Pascala był przedwczesny, ponieważ sztuka mechaniczna w jego czasach nie była wystarczająco zaawansowana, aby umożliwić wykonanie jego maszyny po ekonomicznej cenie, z dokładnością i siłą potrzebną do rozsądnie długiego użytkowania. Trudność ta została przezwyciężona dopiero na długo w XIX wieku, kiedy to również nowy bodziec dla wynalazczości dała potrzeba wielu rodzajów obliczeń bardziej skomplikowanych niż te, które uważał Pascal.

— S. Chapman, Święto trzechsetlecia Pascala, Londyn, (1942)

W XVII wieku wynaleziono również bardzo potężne narzędzia wspomagające obliczenia arytmetyczne, takie jak kości Napiera , tablice logarytmiczne i suwak logarytmiczny , które ze względu na łatwość użycia przez naukowców przy mnożeniu i dzieleniu rządziły i utrudniały użycie i rozwój mechanicznych kalkulatory aż do wypuszczenia do produkcji arytmometru w połowie XIX wieku.

Cztery kalkulatory Pascala i jedna maszyna zbudowana przez Lépine'a w 1725 r., Musée des Arts et Métiers

Wynalezienie kalkulatora mechanicznego

Replika kalkulatora Schickarda

W 1623 i 1624 roku Wilhelm Schickard w dwóch listach wysłanych do Johannesa Keplera opisał swój projekt i budowę czegoś, co nazwał „arithmeticum organum” („instrumentem arytmetycznym”), który później został opisany jako Rechenuhr (zegar liczący). Maszyna została zaprojektowana do pomocy we wszystkich czterech podstawowych funkcjach arytmetycznych (dodawanie, odejmowanie, mnożenie i dzielenie). Wśród jego zastosowań Schickard zasugerował, że pomoże w pracochłonnym zadaniu obliczania tablic astronomicznych. Maszyna potrafiła dodawać i odejmować liczby sześciocyfrowe, a przekroczenie tej pojemności sygnalizowała dzwonkiem. Licznik w podstawie służył przede wszystkim do pomocy w trudnym zadaniu dodawania lub mnożenia dwóch liczb wielocyfrowych. W tym celu zamontowano na nim pomysłowy układ obrotowych kości Napiera. Miał nawet dodatkowy „rejestr pamięci” do zapisywania pośrednich obliczeń. Podczas gdy Schickard zauważył, że maszyna sumująca działa, jego listy wspominają, że poprosił profesjonalistę, zegarmistrza Johanna Pfistera, o zbudowanie gotowej maszyny. Niestety został zniszczony w pożarze, albo gdy był jeszcze niekompletny, albo w każdym razie przed dostawą. Wkrótce potem Schickard porzucił swój projekt. On i cała jego rodzina zostali zniszczeni w 1635 roku przez dżumę podczas wojny trzydziestoletniej.

Maszyna Schickarda wykorzystywała koła zegarowe, które zostały wzmocnione, a przez to cięższe, aby zapobiec ich uszkodzeniu przez siłę działania operatora. Każda cyfra wykorzystywała koło wyświetlacza, koło wejściowe i koło pośrednie. Podczas transferu przenoszenia wszystkie te koła zazębiały się z kołami cyfry otrzymującej przeniesienie.

Blaise Pascal wynalazł mechaniczny kalkulator z wyrafinowanym mechanizmem do noszenia w 1642 roku. Po trzech latach wysiłków i 50 prototypach przedstawił swój kalkulator publicznie. W ciągu następnych dziesięciu lat zbudował dwadzieścia takich maszyn. Ta maszyna mogła bezpośrednio dodawać i odejmować dwie liczby oraz mnożyć i dzielić przez powtarzanie. Ponieważ, w przeciwieństwie do maszyny Schickarda, tarcze Pascaline mogły obracać się tylko w jednym kierunku, zerowanie go po każdym obliczeniu wymagało od operatora wybrania wszystkich 9, a następnie ( metoda ponownego zerowania ) propagować przeniesienie przez maszynę. Sugeruje to, że mechanizm przenoszenia sprawdziłby się w praktyce wiele razy. Jest to świadectwo jakości Pascaline, ponieważ żadna z XVII i XVIII-wiecznych krytyki maszyny nie wspominała o problemie z mechanizmem nośnym, a mimo to była ona w pełni testowana na wszystkich maszynach, przez ich resetowanie, przez cały czas.

Pascal wynalazł maszynę liczącą zaledwie trzysta lat temu, gdy miał dziewiętnaście lat. Zachęcił go do tego widok ciężaru pracy arytmetycznej związanej z oficjalną pracą jego ojca jako nadzorcy podatkowego w Rouen. Wpadł na pomysł wykonania pracy mechanicznie i opracował projekt odpowiedni do tego celu; pokazując tutaj tę samą kombinację czystej nauki i mechanicznego geniuszu, która charakteryzowała całe jego życie. Ale wymyślenie i zaprojektowanie maszyny to jedno, a wykonanie i wprowadzenie do użytku to co innego. Tu potrzebne były te praktyczne dary, które wykazywał później w swoich wynalazkach...

— S. Chapman, Święto trzechsetlecia Pascala, Londyn, (1942)
W pokazanym położeniu koło liczące zazębia się z trzema z dziewięciu zębów koła Leibniza.

W 1672 roku Gottfried Leibniz zaczął pracować nad dodaniem mnożenia bezpośredniego do tego, co, jak rozumiał, było działaniem kalkulatora Pascala. Wątpliwe jest jednak, czy kiedykolwiek w pełni widział mechanizm, a metoda nie mogła zadziałać z powodu braku odwracalnej rotacji w mechanizmie. W związku z tym ostatecznie zaprojektował całkowicie nową maszynę o nazwie Stepped Reckoner ; używał jego kół Leibniza , był pierwszym kalkulatorem z dwoma ruchami, pierwszym, który używał kursorów (tworząc pamięć pierwszego operandu) i pierwszym, który miał ruchomy karetkę. Leibniz zbudował dwa Stepped Reckoner, jeden w 1694 i jeden w 1706. Wiadomo, że istnieje tylko maszyna zbudowana w 1694; został ponownie odkryty pod koniec XIX wieku, zapomniany na strychu Uniwersytetu w Getyndze .

W 1893 roku niemiecki wynalazca maszyny liczącej Arthur Burkhardt został poproszony o doprowadzenie maszyny Leibniza do stanu używalności, jeśli to możliwe. Jego raport był korzystny, z wyjątkiem kolejności w prowadzeniu.

Leibniz wynalazł koło o tej samej nazwie i zasadę działania kalkulatora dwukierunkowego, ale po czterdziestu latach rozwoju nie był w stanie wyprodukować maszyny, która byłaby w pełni sprawna; to sprawia, że ​​​​kalkulator Pascala jest jedynym działającym kalkulatorem mechanicznym w XVII wieku. Leibniz był także pierwszą osobą, która opisała kalkulator z wiatraczkiem . Powiedział kiedyś: „Niegodne jest, aby znakomici ludzie tracili godziny jak niewolnicy na obliczeniach, które można by bezpiecznie przenieść na kogokolwiek innego, gdyby używano maszyn”.

Inne maszyny liczące

Schickard, Pascal i Leibniz nieuchronnie inspirowali się rolą mechanizmu zegarowego, który był bardzo ceniony w XVII wieku. Jednak proste zastosowanie połączonych kół zębatych było niewystarczające do żadnego z ich celów. Schickard wprowadził użycie jednozębnej „okaleczonej przekładni”, aby umożliwić przenoszenie. Pascal poprawił to dzięki swojemu słynnemu ważonemu sautoirowi. Leibniz poszedł jeszcze dalej w kwestii możliwości wykorzystania ruchomego karetki do wydajniejszego wykonywania mnożenia, choć kosztem w pełni sprawnego mechanizmu nośnego.

... Wymyśliłem trzeci, który działa na sprężynach i ma bardzo prostą konstrukcję. To jest ten, jak już powiedziałem, z którego korzystałem wiele razy, ukryty na oczach nieskończonej liczby osób i który nadal działa. Niemniej jednak, choć ciągle go ulepszałem, znalazłem powody, by zmienić jego wygląd...

— Pascal, Reklama niezbędna tym, którzy są ciekawi, jak zobaczyć maszynę arytmetyczną i ją obsługiwać (1645)

Kiedy kilka lat temu po raz pierwszy zobaczyłem przyrząd, który po przeniesieniu automatycznie rejestruje liczbę kroków pieszego, od razu przyszło mi do głowy, że całą arytmetykę można by poddać podobnej maszynerii, tak że nie tylko liczenie, ale także dodawanie i odejmowanie, mnożenie i dzielenie może być wykonane przez odpowiednio ustawioną maszynę łatwo, szybko i z pewnymi wynikami

— Leibniz, na swojej maszynie liczącej (1685)

Zasada zegara (koła wejściowe i koła wyświetlacza dodane do mechanizmu podobnego do zegara) dla maszyny liczącej z bezpośrednim wejściem nie mogła zostać wdrożona w celu stworzenia w pełni efektywnej maszyny liczącej bez dodatkowych innowacji z możliwościami technologicznymi XVII wieku. ponieważ ich koła zębate zacięłyby się, gdy trzeba było przesunąć nośnik o kilka miejsc wzdłuż akumulatora. Jedyne XVII-wieczne zegary liczące, które przetrwały do ​​​​dziś, nie mają mechanizmu nośnego obejmującego całą maszynę i dlatego nie można ich nazwać w pełni skutecznymi kalkulatorami mechanicznymi. Znacznie skuteczniejszy zegar liczący zbudował Włoch Giovanni Poleni w XVIII wieku i był zegarem liczącym z dwoma ruchami (najpierw cyfry są wpisywane, a następnie przetwarzane).

  • W 1623 roku Wilhelm Schickard , niemiecki profesor hebrajskiego i astronomii, zaprojektował zegar liczący, który narysował na podstawie dwóch listów, które napisał do Johannesa Keplera . Pierwsza maszyna zbudowana przez profesjonalistę została zniszczona podczas jej budowy, a Schickard porzucił swój projekt w 1624 r. Rysunki te pojawiały się w różnych publikacjach na przestrzeni wieków, począwszy od księgi listów Keplera autorstwa Michaela Hanscha w 1718 r., ale w 1957 r. został po raz pierwszy zaprezentowany jako dawno zaginiony kalkulator mechaniczny przez dr Franza Hammera. Zbudowanie pierwszej repliki w latach 60. XX wieku pokazało, że maszyna Schickarda miała niedokończoną konstrukcję i dlatego dodano koła i sprężyny, aby działała. Użycie tych replik wykazało, że koło z jednym zębem, używane w zegarze liczącym, było nieodpowiednim mechanizmem nośnym. ( patrz Pascal kontra Schickard ). Nie oznaczało to, że takiej maszyny nie można było zastosować w praktyce, ale operator w obliczu mechanizmu stawiającego opór obrotowi, w nietypowych okolicznościach, gdy wymagane było przeniesienie poza (powiedzmy) 3 tarcze, musiałby „pomóc” kolejnemu nosić do propagowania.
  • Około 1643 roku francuski zegarmistrz z Rouen, po usłyszeniu o pracy Pascala, zbudował coś, co uważał za zegar liczący własnego projektu. Pascal zwolnił wszystkich swoich pracowników i przestał rozwijać swój kalkulator, gdy tylko usłyszał o nowościach. Dopiero po upewnieniu się, że jego wynalazek będzie chroniony przywilejem królewskim, wznowił działalność. Dokładne zbadanie tego liczącego zegara wykazało, że nie działa on prawidłowo, a Pascal nazwał go avortonem ( poroniony płód).
  • W 1659 roku Włoch Tito Livio Burattini zbudował maszynę z dziewięcioma niezależnymi kołami, z których każde było połączone z mniejszym kołem nośnym. Pod koniec operacji użytkownik musiał albo ręcznie dodać każde przeniesienie do następnej cyfry, albo mentalnie dodać te liczby, aby uzyskać końcowy wynik.
  • W 1666 roku Samuel Morland wynalazł maszynę przeznaczoną do dodawania sum pieniędzy, ale nie była to prawdziwa maszyna sumująca, ponieważ przenoszenie było dodawane do małego kółka nośnego znajdującego się nad każdą cyfrą, a nie bezpośrednio do następnej cyfry. Był bardzo podobny do maszyny Burattiniego. Morland stworzył także mnożące maszyny z wymiennymi dyskami na bazie kości Napiera. Wzięte razem te dwie maszyny zapewniały wydajność podobną do wynalazku Schickarda, chociaż wątpliwe jest, aby Morland kiedykolwiek spotkał zegar liczący Schickarda.
  • W 1673 roku francuski zegarmistrz René Grillet opisał w Curiositez mathématiques de l'invention du Sr Grillet, horlogeur à Paris maszynę liczącą, która byłaby bardziej zwarta niż kalkulator Pascala i odwracalna do odejmowania. Jedyne dwie znane maszyny Grillet nie mają mechanizmu nośnego, wyświetlającego trzy linie dziewięciu niezależnych tarcz, mają również dziewięć obrotowych prętów napiera do mnożenia i dzielenia. Wbrew twierdzeniom Grilleta nie był to przecież kalkulator mechaniczny.

XVIII wiek

Fragment repliki XVIII-wiecznej maszyny liczącej, zaprojektowanej i zbudowanej przez Niemca Johanna-Helfricha Müllera .

Przegląd

Dalsze informacje: Kalkulator wiatraczka i koło Leibniza

W XVIII wieku pojawił się pierwszy kalkulator mechaniczny, który mógł automatycznie wykonywać mnożenie; zaprojektowany i zbudowany przez Giovanniego Poleniego w 1709 roku i wykonany z drewna, był pierwszym udanym zegarem liczącym. W przypadku wszystkich maszyn zbudowanych w tym stuleciu dzielenie nadal wymagało od operatora decydowania, kiedy zatrzymać powtarzające się odejmowanie przy każdym indeksie, dlatego te maszyny jedynie pomagały w dzieleniu, jak liczydło . Zarówno kalkulatory wiatraczek, jak i kalkulatory Leibniza zostały zbudowane po kilku nieudanych próbach ich komercjalizacji.

Prototypy i limitowane serie

Kalkulator mechaniczny firmy Anton Braun z 1727 r
  • W 1709 roku Włoch Giovanni Poleni jako pierwszy zbudował kalkulator, który mógł mnożyć automatycznie. Używał konstrukcji wiatraczka, był pierwszym działającym zegarem liczącym i był wykonany z drewna; zniszczył go po tym, jak dowiedział się, że Antonius Braun otrzymał 10 000 guldenów za poświęcenie wiatraczka własnego projektu Świętemu Cesarzowi Rzymskiemu Karolowi VI w Wiedniu .
  • W 1725 roku Francuska Akademia Nauk certyfikowała maszynę liczącą opartą na kalkulatorze Pascala, zaprojektowaną przez francuskiego rzemieślnika Lépine'a. Maszyna była pomostem pomiędzy kalkulatorem Pascala a liczącym zegarem. Transmisje przenoszenia były wykonywane jednocześnie, jak w zegarze liczącym, dlatego „maszyna musiała się zaciąć poza kilkoma jednoczesnymi transmisjami przenoszenia”.
  • W 1727 roku Niemiec Anton Braun przedstawił cesarzowi Karolowi VI w Wiedniu pierwszą w pełni funkcjonalną czterooperacyjną maszynę. Miał cylindryczny kształt i był wykonany ze stali, srebra i mosiądzu; był pięknie zdobiony i wyglądał jak renesansowy zegar stołowy. Jego dedykacja dla cesarza wyryta na górze maszyny brzmi również: „... aby ułatwić ignorantom dodawanie, odejmowanie, mnożenie, a nawet dzielenie”.
  • W 1730 roku Francuska Akademia Nauk certyfikowała trzy maszyny zaprojektowane przez Hillerina de Boistissandeau. W pierwszym zastosowano mechanizm nośny z jednym zębem, który według Boistissandeau nie działałby prawidłowo, gdyby noszenie musiało zostać przesunięte o więcej niż dwa miejsca; dwie pozostałe maszyny wykorzystywały sprężyny, które były stopniowo uzbrojone, aż uwolniły swoją energię, gdy trzeba było przesunąć ładunek do przodu. Był podobny do kalkulatora Pascala, ale zamiast wykorzystywać energię grawitacji, Boistissandeau wykorzystywał energię zmagazynowaną w sprężynach.
  • W 1770 roku niemiecki pastor Philipp Matthäus Hahn zbudował dwie okrągłe maszyny liczące oparte na cylindrach Leibniza. JC Schuster, szwagier Hahna, zbudował kilka maszyn projektu Hahna na początku XIX wieku.
  • W 1775 roku Lord Stanhope z Wielkiej Brytanii zaprojektował wiatraczek. Umieszczono go w prostokątnym pudełku z rączką z boku. Zaprojektował także maszynę wykorzystującą koła Leibniza w 1777 r. „W 1777 r. Stanhope wyprodukował Logic Demonstrator , maszynę przeznaczoną do rozwiązywania problemów w logice formalnej. To urządzenie zapoczątkowało nowe podejście do rozwiązywania problemów logicznych metodami mechanicznymi.
  • W 1784 roku Niemiec Johann-Helfrich Müller zbudował maszynę bardzo podobną do maszyny Hahna.

XIX wiek

Przegląd

Luigi Torchi wynalazł pierwszą maszynę mnożenia bezpośredniego w 1834 r. Była to również druga maszyna na świecie z kluczem, po maszynie Jamesa White'a (1822).

Branża kalkulatorów mechanicznych rozpoczęła się w 1851 r. Thomas de Colmar wypuścił swój uproszczony Arithmomètre , który był pierwszą maszyną, której można było używać codziennie w środowisku biurowym.

Przez 40 lat arytmometr był jedynym dostępnym w sprzedaży kalkulatorem mechanicznym i był sprzedawany na całym świecie. Do 1890 roku sprzedano około 2500 arytmometrów plus kilkaset więcej od dwóch licencjonowanych producentów klonów arytmometrów (Burkhardt, Niemcy, 1878 i Layton, Wielka Brytania, 1883). Felt and Tarrant, jedyny inny konkurent w prawdziwie komercyjnej produkcji, sprzedał 100 komtometrów w ciągu trzech lat.

W XIX wieku pojawiły się również projekty maszyn liczących Charlesa Babbage'a, najpierw z jego silnikiem różnicowym , zapoczątkowanym w 1822 roku, który był pierwszym kalkulatorem automatycznym, ponieważ nieprzerwanie wykorzystywał wyniki poprzedniej operacji do następnego, a następnie z jego silnikiem analitycznym , który był pierwszym programowalnym kalkulatorem, wykorzystującym karty Jacquarda do odczytu programów i danych, który rozpoczął w 1834 roku i który dał plan komputerów mainframe zbudowanych w połowie XX wieku.

Komputerowe kalkulatory mechaniczne produkowane w XIX wieku

Produkcja kalkulatorów biurkowych

Panel przedni arytmometru Thomasa z wysuniętym ruchomym wózkiem wyników
  • W 1851 roku Thomas de Colmar uprościł swój arytmometr , usuwając jednocyfrowy mnożnik/dzielnik. To sprawiało, że była to prosta maszyna sumująca, ale dzięki ruchomemu wózkowi pełniącemu rolę indeksowanego akumulatora nadal pozwalała na łatwe mnożenie i dzielenie pod kontrolą operatora. Arytmometr został teraz dostosowany do ówczesnych możliwości produkcyjnych; Thomas mógł zatem konsekwentnie produkować solidną i niezawodną maszynę. Wydrukowano instrukcje i każdej maszynie nadano numer seryjny. Jego komercjalizacja zapoczątkowała przemysł kalkulatorów mechanicznych. Banki, firmy ubezpieczeniowe, urzędy państwowe zaczęły wykorzystywać arytmometr w swoich codziennych działaniach, powoli wprowadzając do biur mechaniczne kalkulatory biurkowe.
  • W 1878 roku Burkhardt z Niemiec jako pierwszy wyprodukował klon arytmometru Thomasa. Do tego czasu Thomas de Colmar był jedynym producentem mechanicznych kalkulatorów biurkowych na świecie i wyprodukował około 1500 maszyn. Docelowo dwadzieścia europejskich firm będzie produkować klony arytmometru Thomasa aż do II wojny światowej.
  • Dorr E. Felt z USA opatentował Comptometer w 1886 roku. Była to pierwsza udana maszyna do dodawania i liczenia sterowana kluczem. [„Napędzany kluczem” odnosi się do faktu, że samo naciśnięcie klawiszy powoduje obliczenie wyniku, nie trzeba obsługiwać oddzielnej dźwigni ani korby. Inne maszyny są czasami nazywane „zestawem kluczy”.] W 1887 roku połączył się z Robertem Tarrantem, tworząc Felt & Tarrant Manufacturing Company. Kalkulator typu komptometru był pierwszą maszyną, która otrzymała całkowicie elektroniczny silnik kalkulatora w 1961 roku (znak ANITA VII wydany przez kompatometr Sumlock w Wielkiej Brytanii).
  • W 1890 roku WT Odhner otrzymał prawa do produkcji swojego kalkulatora od firmy Königsberger & C , która posiadała je od czasu pierwszego opatentowania w 1878 roku, ale tak naprawdę nic nie wyprodukowała. Odhner wykorzystał swój w Sankt Petersburgu do wyprodukowania swojego kalkulatora, aw 1890 roku zbudował i sprzedał 500 maszyn. Ta operacja produkcyjna została ostatecznie zamknięta w 1918 roku, kiedy wyprodukowano 23 000 maszyn. Arytmometr Odhnera była przeprojektowaną wersją arytmometru Thomasa de Colmara z silnikiem wiatrakowym, co sprawiło, że był tańszy w produkcji i zajmował mniej miejsca, zachowując jednocześnie zaletę posiadania tego samego interfejsu użytkownika.
  • W 1892 roku Odhner sprzedał berlińską filię swojej fabryki, którą otworzył rok wcześniej, firmie Grimme, Natalis & Co. Przenieśli oni fabrykę do Brunszwiku i sprzedawali swoje maszyny pod marką Brunsviga (Brunsviga to łacińska nazwa miasto Brunszwik). Była to pierwsza z wielu firm, które sprzedawały i produkowały klony maszyny Odhnera na całym świecie; ostatecznie miliony zostały sprzedane jeszcze w latach siedemdziesiątych.
  • W 1892 roku William S. Burroughs rozpoczął komercyjną produkcję swojego kalkulatora drukarskiego Burroughs Corporation stała się jedną z wiodących firm w branży maszyn księgowych i komputerów.
  • „Milioner” został wprowadzony w 1893 roku. Pozwalał on na bezpośrednie mnożenie przez dowolną cyfrę – „jeden obrót korby na każdą cyfrę w mnożniku”. Zawierał tabelę wyszukiwania produktów mechanicznych, dostarczającą jednostki i cyfry dziesiątek według różnych długości postów. Inny bezpośredni mnożnik był częścią maszyny rozliczeniowej Moona-Hopkinsa; firma ta została przejęta przez Burroughs na początku XX wieku.
Komtometr z XIX wieku w drewnianej skrzynce
Maszyny liczące z XIX i początku XX wieku, Musée des Arts et Métiers
arytmometr Odhnera

Automatyczne kalkulatory mechaniczne

Działająca różnica silnika Londyńskiego Muzeum Nauki, zbudowana półtora wieku według projektu Charlesa Babbage'a.
  • W 1822 roku Charles Babbage przedstawił mały zespół koła zębatego, który zademonstrował działanie jego silnika różnicowego , mechanicznego kalkulatora, który byłby w stanie przechowywać i manipulować siedmioma liczbami po 31 cyfr po przecinku każda. Po raz pierwszy maszyna licząca mogła działać automatycznie, wykorzystując jako dane wejściowe wyniki swoich poprzednich operacji. Była to pierwsza maszyna licząca z drukarką. Rozwój tej maszyny, zwanej później „silnikiem różnicowym nr 1”, zatrzymał się około 1834 roku.
  • W 1847 roku Babbage rozpoczął pracę nad ulepszonym projektem silnika różnicowego - swoim „silnikiem różnicowym nr 2”. Żaden z tych projektów nie został całkowicie zbudowany przez Babbage'a. W 1991 roku London Science Museum zrealizowało plany Babbage'a dotyczące zbudowania działającego silnika różnicowego nr 2 przy użyciu technologii i materiałów dostępnych w XIX wieku.
  • W 1855 roku Per Georg Scheutz ukończył działający silnik różnicowy oparty na projekcie Babbage'a. Maszyna była wielkości pianina i została zademonstrowana na Wystawie Światowej w Paryżu w 1855 roku. Służyła do tworzenia tablic logarytmów .
  • W 1875 roku Martin Wiberg przeprojektował silnik różnicowy Babbage/Scheutz i zbudował wersję wielkości maszyny do szycia.

Programowalne kalkulatory mechaniczne

Minimalna, ale działająca demonstracyjna część młyna z silnika analitycznego , ukończona przez syna Babbage'a około 1906 roku
  • W 1834 roku Babbage zaczął projektować swój silnik analityczny , który stanie się niekwestionowanym przodkiem współczesnego komputera mainframe z dwoma oddzielnymi strumieniami wejściowymi danych i programu (prymitywna architektura harwardzka ), drukarkami do wyprowadzania wyników (trzy różne rodzaje), jednostką przetwarzającą (młyn), pamięć (przechowywanie) oraz pierwszy w historii zestaw instrukcji programistycznych. W propozycji, którą Howard Aiken złożył IBM w 1937 roku, prosząc o fundusze na Harvard Mark I która stała się pierwszą maszyną IBM w przemyśle komputerowym, możemy przeczytać: „Niewiele maszyn liczących zostało zaprojektowanych wyłącznie do zastosowania w badaniach naukowych, godnymi uwagi wyjątkami były maszyny Charlesa Babbage'a i innych jego następców. W 1812 Babbage wpadł na pomysł maszyna licząca wyższego typu niż poprzednio konstruowane do obliczania i drukowania tablic funkcji matematycznych. .... Po porzuceniu silnika różnicowego , Babbage poświęcił się zaprojektowaniu i zbudowaniu silnika analitycznego o mocach znacznie większych niż silnik różnicy ...”
  • W 1843 roku, podczas tłumaczenia francuskiego artykułu na temat silnika analitycznego, Ada Lovelace napisała w jednej z wielu notatek, które załączyła, algorytm obliczania liczb Bernoulliego . Jest to uważane za pierwszy program komputerowy.
  • Od 1872 do 1910 roku Henry Babbage z przerwami pracował nad stworzeniem młyna, „jednostki centralnej” maszyny jego ojca. Po kilku niepowodzeniach dał w 1906 roku udaną demonstrację młyna, który wydrukował pierwsze 44 wielokrotności pi z 29 miejscami cyfr.

Kasy fiskalne

Dalsze informacje: Kasy fiskalne

Kasa fiskalna, wynaleziona przez amerykańskiego właściciela saloonu Jamesa Ritty'ego w 1879 roku, rozwiązała stare problemy dezorganizacji i nieuczciwości w transakcjach biznesowych. Była to czysta maszyna licząca połączona z drukarką , dzwonkiem i dwustronnym wyświetlaczem, który pokazywał wpłacającemu i właścicielowi sklepu, jeśli sobie tego życzył, kwotę wymienianych pieniędzy za bieżącą transakcję.

Kasa fiskalna była łatwa w użyciu iw przeciwieństwie do prawdziwych kalkulatorów mechanicznych była potrzebna i szybko przyjęta przez wiele firm. „Osiemdziesiąt cztery firmy sprzedawały kasy fiskalne w latach 1888–1895, tylko trzy przetrwały przez dłuższy czas”.

W 1890 roku, 6 lat po tym, jak John Patterson założył NCR Corporation , tylko jego firma sprzedała 20 000 maszyn, podczas gdy łącznie około 3500 wszystkich oryginalnych kalkulatorów.

Do 1900 roku NCR zbudowało 200 000 kas fiskalnych i produkowało je więcej firm, w porównaniu z firmą arytmometryczną „Thomas / Payen”, która właśnie sprzedała około 3300, a Burroughs sprzedał tylko 1400 maszyn.

Prototypy i limitowane serie

Arytmometry zbudowane w latach 1820-1851 miały jednocyfrowy kursor mnożnika / dzielnika (u góry z kości słoniowej) po lewej stronie. Zbudowano tylko prototypy tych maszyn.
  • W 1820 roku Thomas de Colmar opatentował arytmometr. Była to prawdziwa czterooperacyjna maszyna z jednocyfrowym mnożnikiem/dzielnikiem ( kalkulator Millionaire wydany 70 lat później miał podobny interfejs użytkownika). Spędził następne 30 lat i 300 000 franków na rozwijaniu swojej maszyny. Ten projekt został zastąpiony w 1851 roku uproszczonym arytmometrem, który był tylko maszyną sumującą.
  • Od 1840 roku Didier Roth opatentował i zbudował kilka maszyn liczących, z których jedna była bezpośrednim potomkiem kalkulatora Pascala .
  • W 1842 roku Timoleon Maurel wynalazł Arithmaurel , oparty na arytmometrze, który mógł pomnożyć dwie liczby, po prostu wprowadzając ich wartości do maszyny.
  • W 1845 roku Izrael Abraham Staffel po raz pierwszy zaprezentował maszynę, która potrafiła dodawać, odejmować, dzielić, mnożyć i pierwiastkować.
  • Około 1854 roku Andre-Michel Guerry wynalazł Ordonnateur Statistique, cylindryczne urządzenie zaprojektowane, aby pomóc w podsumowaniu relacji między danymi dotyczącymi zmiennych moralnych (przestępczość, samobójstwo itp.)
  • W 1872 roku Frank S. Baldwin w USA wynalazł kalkulator wiatraczek .
  • W 1877 roku George B. Grant z Bostonu w Stanach Zjednoczonych rozpoczął produkcję mechanicznej maszyny liczącej Granta, zdolnej do dodawania, odejmowania, mnożenia i dzielenia. Maszyna miała wymiary 13 x 5 x 7 cali i zawierała osiemdziesiąt elementów roboczych wykonanych z mosiądzu i hartowanej stali. Po raz pierwszy został zaprezentowany publiczności na Wystawie Stulecia w Filadelfii w 1876 roku.
  • W 1883 roku Edmondson z Wielkiej Brytanii opatentował okrągły schodkowy kalkulator bębnowy.
Fragment wczesnej maszyny liczącej wynalezionej przez Didiera Rotha około 1840 roku. Ta maszyna jest bezpośrednim potomkiem kalkulatora Pascala .
Beczka Granta, 1877

1900 do 1970

Dalsze informacje: Historia sprzętu komputerowego

Kalkulatory mechaniczne osiągają zenit

Kalkulator mechaniczny z 1914 roku
Addiator może być używany do dodawania i odejmowania .

W tym czasie ustanowiono dwie różne klasy mechanizmów, tłokowe i obrotowe. Poprzedni typ mechanizmu był obsługiwany zwykle za pomocą ręcznej korby o ograniczonym skoku; niektóre wewnętrzne szczegółowe operacje miały miejsce na pociągnięciu, a inne na części zwalniającej pełnego cyklu. Ilustrowana maszyna z 1914 roku jest tego typu; korba jest pionowa, po prawej stronie. Później niektóre z tych mechanizmów były obsługiwane przez silniki elektryczne i przekładnię redukcyjną, która obsługiwała korbę i korbowód w celu przekształcenia ruchu obrotowego w ruch posuwisto-zwrotny.

Ten ostatni typ, obrotowy, miał co najmniej jeden wał główny, który wykonywał jeden [lub więcej] ciągły obrót [y], jedno dodawanie lub odejmowanie na obrót. Liczne projekty, zwłaszcza kalkulatory europejskie, miały korby ręczne i zamki, aby zapewnić powrót korb do dokładnych pozycji po zakończeniu obrotu.

W pierwszej połowie XX wieku nastąpił stopniowy rozwój mechanicznego mechanizmu kalkulatora.

Maszyna do dodawania list Dalton wprowadzona w 1902 r. Była pierwszą tego typu, która używała tylko dziesięciu klawiszy i stała się pierwszym z wielu różnych modeli „10-klawiszowych list dodanych” produkowanych przez wiele firm.

W 1948 r. Cylindryczny kalkulator Curta , który był wystarczająco kompaktowy, aby można go było trzymać w jednej ręce, został wprowadzony po opracowaniu go przez Curta Herzstarka w 1938 r. Był to ekstremalny rozwój mechanizmu obliczeniowego ze stopniowanym kołem zębatym. Odjęto, dodając dopełnienia; między zębami do dodawania były zęby do odejmowania.

Od początku XX wieku do lat sześćdziesiątych XX wieku na rynku komputerów stacjonarnych dominowały kalkulatory mechaniczne. Główni dostawcy w USA to Friden , Monroe i SCM/Marchant . Urządzenia te były napędzane silnikiem i posiadały ruchome wózki, na których tarcze wyświetlały wyniki obliczeń. Prawie wszystkie klawiatury były pełne – każda cyfra, którą można było wprowadzić, miała swoją własną kolumnę z dziewięcioma klawiszami, 1..9, plus klawisz kasowania kolumn, pozwalający na wprowadzenie kilku cyfr jednocześnie. (Zobacz poniższą ilustrację Marchant Figurematic). Można by nazwać ten wpis równoległy, w przeciwieństwie do dziesięcioklawiszowego wpisu szeregowego, który był powszechny w mechanicznych maszynach sumujących, a obecnie jest uniwersalny w kalkulatorach elektronicznych. (Prawie wszystkie kalkulatory Friden, a także niektóre obrotowe (niemieckie) Diehls miały dziesięcioklawiszową klawiaturę pomocniczą do wprowadzania mnożnika podczas mnożenia). Pełne klawiatury miały na ogół dziesięć kolumn, chociaż niektóre tańsze maszyny miały osiem. Większość maszyn wyprodukowanych przez trzy wymienione firmy nie drukowała swoich wyników, chociaż inne firmy, jak np Olivetti , robił kalkulatory drukarskie.

W tych maszynach dodawanie i odejmowanie wykonywano w jednej operacji, tak jak na konwencjonalnej maszynie sumującej, ale mnożenie i dzielenie odbywało się poprzez powtarzane mechaniczne dodawanie i odejmowanie. Friden stworzył kalkulator, który zapewniał również pierwiastki kwadratowe , głównie poprzez dzielenie, ale z dodatkowym mechanizmem, który automatycznie zwiększał liczbę na klawiaturze w systematyczny sposób. Ostatni z mechanicznych kalkulatorów prawdopodobnie miał skrótowe mnożenie, a niektóre typy dziesięcioklawiszowych wpisów szeregowych miały klawisze z przecinkiem dziesiętnym. Jednak klucze z przecinkiem dziesiętnym wymagały znacznej wewnętrznej złożoności i były oferowane tylko w ostatnich projektach, które miały zostać wykonane. Podręczne kalkulatory mechaniczne, takie jak 1948 Curta był nadal używany, dopóki nie został wyparty przez kalkulatory elektroniczne w latach 70.

Triumphator CRN1 (1958)
Walther WSR160 (jeden z najpopularniejszych kalkulatorów w Europie Środkowej) (1960)
Maszyna sumująca Daltona (ok. 1930 r.)
Mechanizm mechanicznego kalkulatora
Mercedes Euklidische, mod. 29 w Muzeum Europäischer Kulturen

Typowe europejskie maszyny czterooperacyjne wykorzystują mechanizm Odhnera lub jego odmiany. Do tego typu maszyn należał Original Odhner , Brunsviga i kilku kolejnych naśladowców, począwszy od Triumphatora, Thalesa, Walthera, Facita aż do Toshiby. Chociaż większość z nich była obsługiwana za pomocą korb ręcznych, istniały wersje napędzane silnikiem. Kalkulatory Hamanna z zewnątrz przypominały wiatraczki, ale dźwignia ustawiająca ustawiała krzywkę, która odłączała zapadkę napędową, gdy tarcza przesunęła się wystarczająco daleko.

Chociaż Dalton wprowadził w 1902 roku pierwszą 10-klawiszową maszynę do dodawania (dwie operacje, druga to odejmowanie), cechy te nie były obecne w maszynach liczących (cztery operacje) przez wiele dziesięcioleci. Facit-T (1932) był pierwszą 10-klawiszową maszyną obliczeniową sprzedawaną w dużych ilościach. Olivetti Divisumma-14 (1948) była pierwszą maszyną komputerową z drukarką i 10-klawiszową klawiaturą.

Do lat 60. XX wieku budowano również maszyny z pełną klawiaturą, w tym napędzane silnikiem. Wśród głównych producentów w Europie byli Mercedes-Euklid, Archimedes i MADAS; w USA Friden, Marchant i Monroe byli głównymi producentami kalkulatorów obrotowych z wózkami. Kalkulatory tłokowe (z których większość była maszynami sumującymi, wiele z wbudowanymi drukarkami) zostały wykonane między innymi przez Remingtona Randa i Burroughsa. Wszystko to było ustawione na klucz. Felt & Tarrant wyprodukowali Comptometers, a także Victor, które były sterowane kluczem.

Podstawowym mechanizmem Fridena i Monroe było zmodyfikowane koło Leibniza (lepiej znane, być może nieformalnie, w USA jako „bęben schodkowy” lub „rachownik schodkowy”). Friden miał elementarny napęd rewersyjny między korpusem maszyny a tarczami akumulatora, więc jego główny wał obracał się zawsze w tym samym kierunku. Szwajcarski MADAS był podobny. Monroe jednak odwrócił kierunek swojego głównego wału, aby odjąć.

Najwcześniejsi Marchanci byli maszynami typu wiatraczek, ale większość z nich była niezwykle wyrafinowanymi typami obrotowymi. Biegły z prędkością 1300 cykli dodawania na minutę, jeśli pasek [+] jest wciśnięty. Inne były ograniczone do 600 cykli na minutę, ponieważ ich tarcze akumulatorów uruchamiały się i zatrzymywały w każdym cyklu; Tarcze Marchant poruszały się ze stałą i proporcjonalną prędkością dla ciągłych cykli. Większość Marchantów miała rząd dziewięciu klawiszy po prawej stronie, jak pokazano na zdjęciu Figurematic. Te po prostu sprawiły, że maszyna dodała liczbę cykli odpowiadającą liczbie na kluczu, a następnie przesunęła karetkę o jedno miejsce. Nawet dziewięć cykli dodawania trwało bardzo krótko.

W Marchancie, na początku cyklu, tarcze akumulatora przesunęły się w dół „do zagłębienia”, oddalając się od otworów w pokrywie. Włączyli przekładnie napędowe w korpusie maszyny, która obracała je z prędkością proporcjonalną do podawanej do nich cyfry, z dodatkowym ruchem (zmniejszonym 10: 1) z nośników utworzonych przez tarcze po ich prawej stronie. Po zakończeniu cyklu tarcze byłyby źle ustawione, jak wskazówki w tradycyjnym liczniku watogodzin. Jednak, gdy wyszli z zanurzenia, krzywka tarczowa o stałym prowadzeniu przestawiła je za pomocą mechanizmu różnicowego z kołem zębatym czołowym (o ograniczonym skoku). Również nośniki dla niższych zamówień zostały dodane przez inny, planetarny mechanizm różnicowy. (Pokazana maszyna ma 39 różnic w swoim [20-cyfrowym] akumulatorze!)

W efekcie w każdym kalkulatorze mechanicznym koło zębate, sektor lub podobne urządzenie przesuwa akumulator o liczbę zębów koła zębatego, która odpowiada dodawanej lub odejmowanej cyfrze - trzy zęby zmieniają położenie o trzy. Zdecydowana większość podstawowych mechanizmów kalkulatora porusza akumulatorem, uruchamiając go, następnie poruszając się ze stałą prędkością i zatrzymując się. W szczególności zatrzymanie jest krytyczne, ponieważ aby uzyskać szybkie działanie, akumulator musi poruszać się szybko. Warianty napędów genewskich zazwyczaj blokują przeregulowanie (co oczywiście skutkowałoby błędnymi wynikami).

Jednak dwa różne podstawowe mechanizmy, Mercedes-Euklid i Marchant, poruszają tarczami z prędkością odpowiadającą dodawanej lub odejmowanej cyfrze; a [1] przesuwa akumulator najwolniej, a [9] najszybciej. W Mercedesie-Euklidzie długa szczelinowa dźwignia, obracana na jednym końcu, przesuwa dziewięć zębatek („prostych kół zębatych”) wzdłuż osi o odległości proporcjonalne do ich odległości od osi dźwigni. Każdy stojak ma sworzeń napędowy, który jest przesuwany przez szczelinę. Stojak na [1] jest oczywiście najbliżej osi obrotu. Dla każdej cyfry na klawiaturze przesuwane koło zębate wybieraka, podobnie jak w kole Leibniza, włącza zębatkę odpowiadającą wprowadzonej cyfrze. Oczywiście akumulator zmienia się albo podczas jazdy do przodu, albo do tyłu, ale nie w obu przypadkach. Mechanizm ten jest szczególnie prosty i stosunkowo łatwy w produkcji.

Marchant ma jednak, dla każdej ze swoich dziesięciu kolumn klawiszy, dziewięciostopniową „przekładnię preselekcyjną” z wyjściowym kołem zębatym czołowym w górnej części korpusu maszyny; ten bieg włącza bieg akumulatora. Kiedy próbuje się obliczyć liczbę zębów w takiej przekładni, proste podejście prowadzi do rozważenia mechanizmu takiego jak w mechanicznych rejestrach pompy benzynowej, służących do wskazywania ceny całkowitej. Jednak ten mechanizm jest bardzo nieporęczny i całkowicie niepraktyczny dla kalkulatora; 90-zębowe koła zębate prawdopodobnie znajdują się w pompie gazu. Praktyczne koła zębate w częściach obliczeniowych kalkulatora nie mogą mieć 90 zębów. Byłyby albo za duże, albo za delikatne.

Biorąc pod uwagę, że dziewięć przełożeń na kolumnę oznacza znaczną złożoność, Marchant zawiera w sumie kilkaset pojedynczych biegów, wiele w swoim akumulatorze. Zasadniczo tarcza akumulatora musi obrócić się o 36 stopni (1/10 obrotu) dla [1] i 324 stopnie (9/10 obrotu) dla [9], nie pozwalając na nadchodzące prowadzenie. W pewnym momencie przekładni jeden ząb musi przejść dla [1], a dziewięć zębów dla [9]. Nie ma sposobu na uzyskanie potrzebnego ruchu z wału napędowego, który obraca się o jeden obrót na cykl z kilkoma kołami zębatymi mającymi praktyczną (stosunkowo małą) liczbę zębów.

Marchant ma zatem trzy wały napędowe do zasilania małych przekładni. W jednym cyklu obracają się o 1/2, 1/4 i 1/12 obrotu. [1] . Wał o 1/2 obrotu zawiera (dla każdej kolumny) koła zębate o 12, 14, 16 i 18 zębach, odpowiadające cyfrom 6, 7, 8 i 9. Wał o 1/4 obrotu zawiera (również w każdej kolumnie ) koła zębate z 12, 16 i 20 zębami, dla 3, 4 i 5. Cyfry [1] i [2] są obsługiwane przez 12 i 24-zębowe koła zębate na wale 1/12-obrotowym. Praktyczny projekt umieszcza 12-rev. wał bardziej oddalony, więc wałek o 1/4 obrotu przenosi swobodnie obracające się 24- i 12-zębowe koła zębate luźne. W celu odejmowania wały napędowe zmieniły kierunek.

We wczesnej fazie cyklu jeden z pięciu wisiorków przesuwa się poza środek, aby włączyć odpowiednie koło napędowe dla wybranej cyfry.

Niektóre maszyny miały aż 20 kolumn w swoich pełnych klawiaturach. Potworem w tej dziedzinie był Duodecillion wykonany przez Burroughsa na potrzeby wystawy.

W przypadku waluty funta szterlinga, £ / s / d (a nawet groszy), istniały odmiany podstawowych mechanizmów, w szczególności z różną liczbą zębów przekładni i pozycjami tarczy akumulatora. Aby pomieścić szylingi i pensy, dodano dodatkowe kolumny dla cyfr dziesiątek, 10 i 20 dla szylingów oraz 10 dla pensów. Oczywiście działały one jako mechanizmy radix-20 i radix-12.

Wariant Marchanta, zwany Binary-Octal Marchant, był maszyną radix-8 (ósemkową). Został sprzedany w celu sprawdzenia dokładności bardzo wczesnych komputerów binarnych z lampą próżniową (zaworami). (Wtedy kalkulator mechaniczny był znacznie bardziej niezawodny niż komputer lampowo-zaworowy).

Był też bliźniaczy Marchant, składający się z dwóch Marchantów z wiatrakiem ze wspólną korbą napędową i rewersyjną skrzynią biegów. Bliźniacze maszyny były stosunkowo rzadkie i najwyraźniej były używane do obliczeń geodezyjnych. Wykonano co najmniej jedną potrójną maszynę.

Kalkulator Facit i podobny do niego to w zasadzie wiatraczki, ale układ wiatraczków porusza się na boki zamiast karetki. Wiatraczki są biquinary; cyfry od 1 do 4 powodują wysunięcie odpowiedniej liczby kołków ślizgowych z powierzchni; cyfry od 5 do 9 również rozszerzają sektor z pięcioma zębami, a także te same piny dla cyfr od 6 do 9.

Klawisze obsługują krzywki, które obsługują wahliwą dźwignię, aby najpierw odblokować krzywkę pozycjonującą kręgle, która jest częścią mechanizmu wiatraczka; dalszy ruch dźwigni (o wielkość określoną przez krzywkę klucza) obraca krzywkę ustalającą kołek w celu rozciągnięcia niezbędnej liczby kołków.

Sumatory obsługiwane trzpieniem z okrągłymi gniazdami na trzpień i kołami obok siebie, wykonane przez Sterling Plastics (USA), miały genialny mechanizm zapobiegający przeregulowaniu, aby zapewnić dokładne przenoszenie.

Curta typ I
Duodecylion (ok. 1915)
Marchant figuratyczny (1950–52)
Kalkulator Freda
Fakt NTK (1954)
Olivetti Divisumma 24 wnętrze (1964)
Arytmometr Odhnera (1890–1970)

Koniec ery

Kalkulatory mechaniczne były nadal sprzedawane, choć w szybko malejącej liczbie, do wczesnych lat 70., kiedy wielu producentów zostało zamkniętych lub przejętych. Kalkulatory typu komptometr były często zachowywane znacznie dłużej, aby były używane do dodawania i wyliczania obowiązków, zwłaszcza w księgowości, ponieważ wyszkolony i wykwalifikowany operator mógł wprowadzić wszystkie cyfry liczby jednym ruchem ręki na komptometrze szybciej niż było to możliwe seryjnie z 10-klawiszowym kalkulatorem elektronicznym. W rzeczywistości wprowadzanie większych cyfr dwoma pociągnięciami było szybsze, używając tylko klawiszy o niższych numerach; na przykład 9 zostanie wprowadzone jako 4, po którym następuje 5. Niektóre kalkulatory sterowane kluczami miały klucze dla każdej kolumny, ale tylko od 1 do 5; były odpowiednio zwarte. Rozprzestrzenianie się komputera zamiast prostego kalkulatora elektronicznego położyło kres komptometrowi. Również pod koniec lat 70 suwak logarytmiczny stał się przestarzały.

Zobacz też

Źródła

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Mechanical_calculator&oldid=1136522311 ”