История обчислювальної техніки

История обчислювальної техники

С виникненням в давніх людей здібності рахунки виникла потреба в використанні пристосувань, які б полегшити роботу. Один із таких знарядь праці і наших предків було знайдено під час розкопок поселення Дольни Вестоници на південному сході Чехії в Моравії. Звичайна кістку з карбами, названа «вестоницкая кістку», використовувалася ними для ведення рахунки може бути за 30 тыс. лет до н.э.

Различные древні цивілізації довгий час використовували такий спосіб для записи чисел. Приміром, за 2 тис. років е. навколішки статуї шумерського царя Гудеа висіченого лінійка, поділена на шістнадцять рівних частин. Один із цих частин був у своє чергу поділена на дві, друга втричі, третя чотирма, четверта п’ять, а п’ята на шість рівних частин. Причому п’яту частину довжина ділень становила 1 мм.

Примерно до VIII віці е. древніми індійськими цивілізаціями придумали інший спосіб для записи чисел. Для цього вони використовували узелковое лист, в якому знаками служили камені та різнобарвні черепашки, сплетені разом веревками.

Развитие государст Європи та Азії, і навіть посилення торговельних відносин між ними привело до створення геть нової інструмента, відомого у всіх народів. Вперше його запровадити у Вавилоні, а невдовзі нове винахід потрапив у Грецію, де здобули своє розвиток. Це пристосування була дерев’яну дощечку, посипану морським піском, у якому завдавалися борозенки. Размещенные у тих борозенках камінчики обозночали цифри. При цьому чисельність камінчиків У першій бороздке відповідало еденицам, на другий — десяткам, у третій — сотням тощо. Якщо одній з борозенок набиралося десять камінчиків, їх знімали і добовляли один камінчик в таку борозенку.

.

Немного пізніше замість дерев’яних дощок використовують кам’яні плити з виточеними у яких желобками. Один із таких плит було виявлено на острові Саламін в Егейському морі в 1899 року. «Саламинская дошка», довгою півтора метри і завширшки трохи іще сімдесяти сантиметрів, було виготовлено приблизно за 300 років е. І на цій мармуровій плиті на лівої її частки було завдано одинадцать вертикальних ліній, розділених горизонтальній рисою, в такий спосіб, що вони утворювали десять шпальт. У правій частині також було прорізано п’ять вертикальних ліній, які, своєю чергою, утворювали чотири шпальти. За периметром плити були також викарбувані літери грецького алфавита.

.

В у Стародавньому Римі «Саламинская дошка» з’явилася, мабуть, в V-VI ст н.е. і називалася вона calculi чи abakuli. Для виготовлення римського абака, крім кам’яних плит, використовують бронзу, слонячу кістку і навіть кольорове скло. У вертикальних желобках, розділених на два поля, також поміщалися камінчики чи мармурові кульки, у своїй жолобки нижнього поля служили для рахунки від одиниці до п’яти. Якщо цього желобке набиралося п’ять кульок, то верхнє відділення додавався один кулька, та якщо з нижнього поля все кульки снимали.

.

Суан-пан — китайська різновид абака — з’явилася VI столітті н.е. У XII-XIII століттях він придбав свою класичну форму, дошедшую донині. Суан-пан є прямокутну раму з натягнутими паралельно одна одній дев’ятьма або як нитками. Так само як і римський абак, суан-пан розділений на два поля, мають свої назви. Більша полі називається «Земля», а менше — «Небо». У більшому поле, на кожної мотузці нанизано по п’ять кульок, а меншому лише два. При підрахунку кульки не знімаються з поля, вони лищь пересуваються убік сусіднього поля. Кожен кулька більшого поля соответсвует одиниці, а кожен кулька меншого поля — пяти.

.

Из Китаю суан-пан в XV-XVI століттях було завезено до Японії. Від неї стався соробан, що остаточно сформувався лише у тридцятих років ХХ століття. Соробан відрізняється від свого попередника меншою кількістю кульок у кожному полі. Так було в меншому полі лише кулька замість двох, а нижньому — чотири замість пяти.

Примерно в X-XI століттях іншою континенті цивілізацією Ацтеків була придумана своя різновид абака. Вони назвали «nepohualtzitzin». Крізь дерев’яний каркас були простягнені нитки, у яких нанизувалися зерна кукурудзи. Каркас був розділений на два поля, у одному з яких кожної нитки розміщувалося по три зерна, а іншому — чотири. Робота з такою інструментом використовувалася своя особлива система счета Распространяясь у країнах, римський абак поступово видозмінювався. У XV столітті в Англії з’явилася нова його форма, звана «линейчатой дошкою» (line-board).

.

Примерно у цей самий час на Русі поширився так званий «дощатий рахунок», завезений, певне, купцями із Європи. Він був рамку з укріпленими горизонтальними мотузками, куди були нанизані просвердлені сливові чи вишневі кісточки. Ця рамка розбивалася спочатку чотирма, а потім на два рахункових поля. У 1658 року у «Переписний книзі ділової скарбниці Патріарха Никона» замість «дощатий рахунок» вживається слово «счоты». На початку XVIII століття рахунки прийняли свій звичний вид, який надалі не зазнав докорінних змін. Вони залишилося одне рахункове поле, на спицях якого розміщувалося до десятьох косточек.

После винаходи абака людська думку стояв дома. Багато винахідники і натуралісти намагалися придумати пристосування, здатні полегшити процес вычислений.

В 1617 року Шотландський математик Джон Непер (John Naiper, 1550−1617) запропонував інструмент, який отримав назву «лічильні палички Непера». Вони виконувалися в вигляді прямокутних брусків, розділених до 10 квадратів. Кожен квадрат, в своє чергу, крім найвищого, ділився по-діагоналі на частини, в кожної з яких певному порядку записувалися числа. Найбільш верхній квадрат містив всього одну цифру. До того ж в набір входив іще одна брусок, поділений на десять частин. Верхній квадрат такого бруски залишався порожнім, а нижні записувалися усе своєю чергою числа від одиниці до девяти.

.

Для здійснення операції множення двох чисел брався основний брусок і брусок, у що його верхньому квадраті був записаний одне із множників. Далі ці бруски розташовувалися поруч те щоб їхні краї збігалися. Після цього, у тому квадраті, що розташувався в одній лінії з іншим множником, з основного бруски складалися два що були там числа, у своїй число располагавшеяся лівіше обозночало десятки, а число правіше — еденицы. Отже операція множення полягала в сложению.

.

Приблизительно в 1650 року, через майже років після відкриття Джоном Непером логорифмов, англійці Роберт Биссакар, а 1657 року — незалежно від цього — С. Патридж винайшли логарифмічну лінійку — пристрій, що дозволяє значно прискорити процес обчислення. Шкала на логарифмічною лінійці размечалась з допомогою таблиць логарифмів. Робота логарифмічною лінійки виходила з властивості логарифмів — для множення двох чисел досить скласти їх логарифми. Завдяки даному властивості, складна операція множення зводиться до простий операції сложения.

Линейка Вата — перша універсальна логарифмічна лінійка, придатна до виконання будь-яких інженерних розрахунків, сконструювали 1779 року видатним англійським механіком Джоном Ваттом. Він отримав назву «сохо-линейки», по імені містечка біля Бірмінгема, де він працював Ватт.

В кінці ХІХ століття офіцером французької армії Амеди Маннхеимом (1831−1906) була розроблена кругла логарифмічна лінійка, обчислення де відрізнялися більшої точністю, ніж звичайній прямий линейке.

Несмотря на що здається здавалося б простоту, майже всі перші інструменти для роботи з числами як дожили донині, але де-не-де використовуються досі пор.

Одна із найперших спроб створення механічної лічильної машини, мабуть належить великому італійському художнику, скульптору і винахіднику епохи Відродження Леонардо так Вінчі (1452−1519). Серед двотомної зборів рукописів відомі як «Codex Madrid» і майже зовсім присвячених механіки, знайшли креслення і опис такого устрою. Схожі малюнки також було віднайдено й в рукописах «Codex Atlanticus».

Основу машини за задумом автора мали складати стрижні у яких кріпилися два зубчастих колеса, велике з одного боку стрижня, маленьке з іншого. Ці стрижні, розташовувалися в такий спосіб щоб менше колесо однією стрижні входила участь у зачеплення з великим колесом на сусідньому стрижні. У цьому менше колесо другого стрижня сцеплялось з великим колесом следуещего — третього стрижня, тощо. Десять оборотів першого колеса, призводили до одному повного обороту другого, десять оборотів другого одного повного обороту третього, і так аж до останнього колеса. Усе це система, що складається з тринадцяти таких стрижнів з зубцюватими колесами мала наводитися в рух набором грузов.

История цього проекту набула свого продовження в XX столітті. Саме тоді 1968 року, по ескізам Леонардо так Вінчі, було побудовано і продемонстровано суммирующее устройство.

.

Также нереалізованим за життя автора мабуть опинився чужий і проект прфессора Тюбинского університету Вільгельма Шиккарда (Wilhelm Schikard, 1592−1635). У своїх листах до Иогану Кеплеру в 1623 року, Шиккард, описує суммирующую машину, що він назвав «рахунковими часами».

Следуя з описів і кресленням наведеним у листах, можна припустити следущее. До кожному з 6 основних стрижнів, розміщених у один ряд, з зовнішнього боку машини кріпився диск для установки чисел. До нього зсередини кріпилася шестірня з десятьма зубами. На бічну поверхню цієї шестерні завдавалися цифри від нуля до дев’яти, кторые були помітні у спеціальному віконці. І, насамкінець цьому ж стрижні кріпилося спеціальне колесо з однією зубцем. Його роль зводилася до того, що з повному обороті першого стрижня це колесо повертало сусідній стрижень лише на десяту частину. Зв’язок між сусідніми стрижнями здійснювалася з допомогою проміжного колеса з десятьма зубцями, що слід захопив здобуття права все основні стрижні оберталися до однієї бік. Отже проводилися операції складання і вирахування. До того ж предпологалось використовувати спеціальні палички Напьє циліндричною форми, які вставлялися в верхню частина машини. З їхньою допомогою можна було б виконувати ще й умножение.

Были чи побудовано «лічильні годинник» Шиккарда за життя винахідника? І його листи — від 25 лютого 1624 року варто, що обидві виготовлених примірника машини, одне із яких призначався Кеплеру, згоріли під час пожежі. Отже, очевидно, ніхто, крім Шиккарда і механіка Вільгельма Пфистера, який виконував його замовлення, бачив виготовлені машини. А саме щодо проекту забули довгі роки. Лише шістдесяті роки ХХ століття використовую листи Шиккарда і навіть чорнильний начерк з розпорядженнями для Вільгельма Пфистера вдалося побудувати модель «рахункових часов».

.

Поистине титанічна праця виконав видатний математик, фізик, винахідник і механік Блез Паскаль (Blaise Pascal, 1623−1662) до створення машини, з допомогою якої можна було виробляти арифметичні операції. Протягом часу роботи над пристроєм, Паскалем було зроблено який понад п’ятдесят різних моделей, в яких винахідник експериментував лише з матеріалом, але й формою деталей машины.

Первая працююча машини було виготовлено вже у 1642 року, але остаточного варіанта арифметичній машини чи «колеса Паскаля «з'явився до 1645 року. Вона являла собою легкий латунний скринькою розміром 350×125×75 мм. На верхньої кришці було зроблено вісім круглих отворів, навколо кожного нанесена кругова шкала. Шкала крайнього правого отвори розділена на дванадцять рівний частин, шкала сусіднього з нею отвори — на двадцять частин, шкали інших шести отворів мають десяткове деление.

Такая калібрування використовувалася за такою причини. Паскаль створював машину в допомогу свого батька, який був збирачем податків. Отже в основі він поклав систему рахунки французької валюти на той час. Основний грошової одиницею тоді був лівр, которй дорівнював двадцяти су. Су, своєю чергою складалася з дванадцяти денье.

В отворах розташовувалися зубчасті коеса. Кількість зубів кожного колеса дорівнювало числу ділень шкали відповідного отвори. То в крайнього правого колеса дванадцять зубів, в сусідського — двадцять, в інших до десятьох. У кожної шестерні був один подовжений зубець, який за повному повороті колеса повертав сусіднє колесо. Так при дванадцяти повних поворотів крайнього правого колеса рахунок цього зубця сусіднє колесо здійснювало один повний поворот. Поворот колеса передається у вигляді внутрішнього механізму машини циліндричному барабану, вісь якого распологалась горизонтально. Один поворот зубчастого колеса відповідав однієї операції складання. На бічний поверхні барабана було нанесено цифри від нуля до дев’яти, котрые були помітні у прямокутних вікнах кришки. У цих вікнах переводився результат арифметичній операції. Так само як й у машині Шиккарда, щоб зубчасті колеса оберталися до однієї бік вони з'єднувалися у вигляді додаткової проміжної шестерні, але у протилежність «рахунковим годинах», колеса пересувалися лише з годинниковий стрілкою і були призначені тільки до складання чисел. Віднімання можна було виконати, застосовуючи досить громіздку методику.

В протягом наступних понад тридцять років по винайденні Паскаля, багато намагалися створити свій варіант обчислювальної машини, спираючись цей проект. Найбільш відомої із кількості була лічильна машина англійця Семюеля Морланда (Samuel Morland, 1625−1695). Винайдена в 1666 року використовувала двенадцатеричную шкалу, що грунтувалася на системі рахунки англійських грошових единиц.

Список литературы

Для підготовки даної роботи було використані матеріали із сайту internet.