22/09/98)
Эта статья посвящена незаменимым помощникам в нашей жизни - микрокалькуляторам. Описывается история возникновения советских микрокалькуляторов, их особенности и интересные возможности отдельных моделей.
ПЕРВЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛИ
Первым механическим приспособлением в России для автоматизации расчетов были счеты. Этот "народный калькулятор" продержался на рабочих местах кассирш в магазинах вплоть до середины девяностых годов. Интересно отметить, что в учебнике "Торговые вычисления" 1986 года методам вычисления на счетах посвящена целая глава.
Одновременно со счетами, в научных кругах, еще с дореволюционных времен, с успехом использовались логарифмические линейки, которые с XVII века практически без изменений прослужили "верой и правдой" вплоть до появления калькуляторов.
Пытаясь как-то автоматизировать процесс вычислений, человечество начинает изобретать механические считающие устройства. Даже известный математик Чебышев в конце XIX века предложил свою модель вычислителя. К сожалению, изображения не сохранилось.
Самым популярным механическим
вычислителем в советские времена являлся
арифмометр системы Однера "Феликс". Слева -
изображение арифмометра, взятое из "Малой
советской энциклопедии" 1932 года издания.
На этом арифмометре можно было производить
четыре арифметических действия - сложение,
вычитание, умножение и деление. В более поздних
моделях, например, "Феликс-М", можно видеть
ползуночки для указания положения запятой и
рычажок для сдвига каретки. Для производства
вычислений было необходимо крутить ручку - один
раз для сложения или вычитания, и несколько раз
для умножения и деления.
Один раз, конечно, покрутить ручку можно, и
даже интересно, но что делать, если вы работаете
бухгалтером, и за день необходимо произвести
сотни простых операций? Да и шум от крутящихся
шестеренок-счетчиков стоит приличный, особенно,
если одновременно в помещении с арифмометрами
работает несколько человек.
Однако, со временем крутить ручку начинало
надоедать, и человеческий ум изоблел
электрические счетные машины, которые
арифметические действия производили
автоматически или полуавтоматически. Справа -
изображение полулярной в 50-е годы многоклавишной
вычислительной машины ВММ-2 (Товарный словарь, VIII
том, 1960). Эта модель имела девять разрядов и
работала до 17-го порядка. У нее были габариты
440x330x240 мм и масса в 23 килограмма.
Все же наука взяла свое. В послевоенные годы
начала бурно развиваться электроника и
появились первые компьютеры -
электронные-вычислительные машины (ЭВМ). К началу
60-х годов между компьютерами и самыми мощными
счетно-клавишными вычислительными машинами
образовался по многим параметрам огромный
разрыв, несмотря на появление советских релейных
вычислительных машин "Вильнюс" и
"Вятка" (1961).
Но к тому времени в ленинградском
университете уже была спроектирована одна из
первых в мире настольных клавишных
вычислительных машин, в которой использовались
малогабаритные полупроводниковые элементы и
ферритовые сердечники. Был изготовлен и
действующий макет этой ЭКВМ - электронной
клавишной вычислительной машины.
А вообще, считается, что первый массовый
электронный калькулятор появился в Англии в 1963
году. Его схема была выполнена на печатных платах
и содержала несколько тысяч одних только
транзисторов. Размеры такого калькулятора были
как у пишущей машинки, а выполнял он лишь
арифметические операции с многоразрядными
числами. Слева показан калькулятор
"Электроника" - типичный представитель
калькуляторов этого поколения.
Распространение настольных ЭКВМ началось в 1964 г., когда в нашей стране был освоен серийный выпуск ЭКВМ "Вега" и начат выпуск настольных ЭКВМ в ряде других стран. В 1967 г. появилась ЭДВМ-11 (электронная десятиклавишная вычислительная машина) - первая в нашей стране ЭКВМ, автоматически вычислявшая тригонометрические функции.
Дальнейшее развитие вычислительной техники
неразрывно связано с достижениями
микроэлектроники. В конце 50-х годов была
разработана технология производства
интегральных схем, содержавших группы связанных
между собой электронных элементов, а уже в 1961 г.
появилась первая модель ЭВМ на интегральных
схемах, которая была в 48 раз меньше по массе и в 150
раз меньше по объему, чем полупроводниковые ЭВМ,
выполнявшие те же функции. В 1965 г. появляются и
первые ЭКВМ на интегральных схемах. Примерно в
это же время появились и первые переносные ЭКВМ
на БИСах (только что внедренных в производство) с
автономным питанием от встроенных
аккумуляторов. В 1971 г. габариты ЭКВМ стали
"карманными", в 1972 г. появились ЭМК
научно-технического типа с подпрограммами
вычисления элементарных функций,
дополнительными регистрами памяти и с
представлением чисел как в естественной форме,
так и в форме с плавающей запятой в самом широком
диапазоне чисел.
Развитие производства ЭКВМ в нашей стране шло
параллельно с его развитием в других наиболее
промышленно развитых странах мира. В 1970 г.
появились первые образцы ЭКВМ на ИС, с 1971 г. на
этих элементах начинается выпуск машин серии
"Искра". В 1972 г. стали производиться и первые
отечественные микро-ЭВМ на БИСах.
ПЕРВЫЙ СОВЕТСКИЙ КАРМАННЫЙ КАЛЬКУЛЯТОР
Первые советские настольные калькуляторы,
которые появились в 1971 году, быстро завоевали
популярность. ЭКВМ на основе БИС работали тихо,
потребляли мало энергии, вычисляли быстро и
безошибочно. Себестоимость микросхем быстро
снижалась, и можно было думать о создании МК
карманного размера, цена которого была бы
доступна широкому потребителю.
В августе 1973 года электронная
промышленность нашей страны поставила задачу за
один год создать электронный карманный
вычислитель на микропроцессорной БИС и с
жидкокристаллическим индикатором. Над этой
сложнейшей задачей работала группа из 27 человек.
Предстояла огромная работа: изготовить чертежи,
схемы и. шаблоны, состоящие из 144 тыс. точек,
разместить микропроцессор с 3400 элементами в
кристалле размером 5х5 мм.
Через пять месяцев работы были готовы первые
образцы МК, а через девять месяцев, за три месяца
до установленного срока, электронный карманный
вычислитель под названием "Электроника Б3-04"
был сдан государственной комиссии. Уже в начале
1974 года электронный гном поступил в продажу. Это
была большая трудовая победа, показавшая
возможности нашей электронной промышленности.
В этом микрокалькуляторе впервые был
применен индикатор на жидких кристаллах, причем
цифры изображались белыми знаками на черном фоне
(см. рис.).
Включение калькулятора производилось нажатием
на шторку, после чего открывалась крышка, и
калькулятор начинал работу.
Микрокалькулятор имел очень интересный алгоритм
работы. Для того, чтобы вычислить (20-8+7) необходимо
было нажать клавиши | C | 20 | += | 8 | -= | 7 | += |.
Результат: 5. Если результат надо умножить,
скажем, на три, то вычисления можно продолжить
нажатием клавиш: | X | 3 | += |.
Клавиша | K | использовалась для вычисления с
константой.
В этом калькуляторе были использованы
прозрачные платы с объемным монтажом. На рисунке
показана часть платы микрокалькулятора.
Микрокалькулятор содержит четыре микросхемы -
23-х разрядный сдвиговый регистр К145АП1,
устройство управления индикатором К145ПП1,
операционный регистр К145ИП2 и микропроцессор
К145ИП1. В блоке преобразования напряжения
использована микросхема преобразования уровней.
Интересно отметить, что этот калькулятор работал
от одной батарейки типа АА (А316 "Квант",
"Уран").
ПЕРВЫЕ СОВЕТСКИЕ МИКРОКАЛЬКУЛЯТОРЫ
В начале 70-х годов привычный сегодня язык работы с микрокалькуляторами только зарождался. Первые модели микрокалькуляторов вообще могли иметь свой язык работы, и на калькуляторе приходилось учиться считать. Возьмем, к примеру, первый калькулятор ленинградского завода "Светлана" серии "С". Это - калькулятор С3-07. Кстати, стоит отметить, что калькуляторы завода "Светлана" вообще стоят особняком.
Небольшое отступление. Все микрокалькуляторы в те времена получили общее обозначение "Б3" (цифра три на конце, а не буква "З", как многие считали). Настольные электронные часы получили буквы Б2, наручные электронные - Б5 (например, Б5-207), настольные электронные с вакуумным индикатором - Б6, большие настенные - Б7 и так далее. Буква "Б" - "бытовая техника". Только микрокалькуляторы Светлановского завода получили букву "С" - Светлана (СВЕТ ЛАмпочки НАкаливания - для тех, кто не знает).
Так вот, возьмем, к примеру,
калькулятор С3-07. Очень удивительный калькулятор,
особенно - его клавиатура и дисплей. Как видно из
картинки, на калькуляторе совмещены не только
клавиши | += | и | -= |, но и умножить/разделить | X -:- |.
Попробуйте сами догадаться, как на этом
калькуляторе умножать и делить. Подсказка:
калькулятор не воспринимает два нажатия на одну
клавишу, возможно только одно.
Ответ не менее удивителен: чтобы
произвести, скажем, умножение 2 на 3, надо нажать
на клавиши | 2 | X-:- | 3 | += |, а чтобы разделить 2 на 3,
надо нажать клавиши: | 2 | X-:- | 3 | -= |. Сложение и
вычитание происходит аналогично калькулятору
Б3-04, то есть, получение разности 2 - 3 будет
вычисляться так: | 2 | += | 3 | -= |. В некоторых моделях
этого калькулятора можно встретить и
удивительный восьмисегментный индикатор.
Начиная с этой модели калькуляторов, все простые калькуляторы Светлановского завода оперируют с числами с порядками до 10e16-1, даже если на дисплей помещается восемь или двенадцать разрядов. Если результат превышает 8 или 12 разрядов (в зависимости от модели), то запятая исчезает и на дисплее появляются первые 8 или 12 разрядов числа.
Говоря о языке работы с микрокалькуляторами первых выпусков, следует упомянуть и о калькуляторах Б3-02, Б3-05 и Б3-05М. Это - вехи старых калькуляторов типа "Искра". В этих калькуляторах при вычислениях постоянно горят все разряды индикатора. В основном, конечно, нули. Очень неудобно отыскивать на таких калькуляторах первый (да и последний) значимый разряд. Кстати, в модели C3-07, о которой говорилось ранее, уже была попытка решить эту проблему, хотя и несколько необычным способом - на этом калькуляторе ноль имеет половину высоты. Так вот, эти три калькулятора имели очень неудобную, но вполне объяснимую для ранних калькуляторов особенность: требуемая точность вычислений задается при вводе первого числа. То есть, если необходимо, скажем, вычислить частное от деления 23 на 32 с точностью до трех знаков после запятой, то число 23 необходимо ввести с тремя знаками после запятой: | 23,000 | -:- | 32 | = | (0.718). До тех пор, пока оператор не нажмет кнопку сброса, все последующие вычисления будут производиться с тремя знаками после запятой, а запятая вообще больше никуда не движется. Это, кстати, и называется "фиксированной запятой", а более поздние калькуляторы, в которых запятая уже перемещается по дипслею, тогда назывались "с плавающей запятой". Сейчас, в терминологии произошли изменения, в результате которых с "плавающей запятой" сейчас называются отображения числа с мантиссой слева и порядком справа.
Через год после разработки первого
карманного микрокалькулятора Б3-04 появились
новые, более совершенные модели карманных МК. Это
- модели Б3-09М, Б3-14 и Б3-14М. Эти калькуляторы были
сделаны на одной микросхеме процессора К145ИК2 и
одной микросхеме генератора фаз. Слева показан
калькулятор Б3-09М, в таком же корпусе сделан и
Б3-14М, справа - Б3-14. 
На этих моделях был уже
"стандартный" язык работы на калькуляторах,
включая вычисления с константой.
Эти калькуляторы уже могли работать как от блока
питания, так и от четырех (Б3-09М, Б3-14М) или трех
(Б3-14) элементов типа АА.
Хотя эти калькуляторы сделаны на одном и том же
чипе, они имеют разные функциональные
возможности. И вообще, "убирание" разных
функций было присуще многим моделям советских
микрокалькуляторов. Например, у
микрокалькулятора Б3-09М не было знака вычисления
квадратного корня, Б3-14М не умел вычислять
проценты.
Особенностью этих простых калькуляторов
являлось то, что запятая занимала отдельный
разряд. Это очень удобно для беглого считывания
информации, но при этом пропадает последний
знаковый разряд. У этих же калькуляторов перед
началом работы необходимо нажимать клавишу
"C" для очистки регистров.
ПЕРВЫЙ СОВЕТСКИЙ ИНЖЕНЕРНЫЙ МИКРОКАЛЬКУЛЯТОР
Следующим огромным шагом в истории
развития микрокалькуляторов стало появление
первого советского инженерного
микрокалькулятора. В конце 1975 года в Советском
Союзе был создан первый инженерный
микрокалькулятор Б3-18. Как писал по этому поводу
журнал "Наука и Жизнь" 10, 1976 в статье
"Фантастическая электроника": "...этот
калькулятор перешел Рубикон арифметики, его
математическое образование шагнуло в
тригонометрию и алгебру. "Электроника Б3-18"
умеет мгновенно возводить в квадрат и извлекать
квадратный корень, в два приема возводить в любую
степень в пределах восьми разрядов, вычислять
обратные величины, вычислять логарифмы и
антилогарифмы, тригонометрические функции...",
"...когда видишь, как машина, которая только что
мгновенно складывала огромные числа, тратит
несколько секунд, чтобы выполнить какую-либо
алгебраическую или тригонометрическую операцию,
невольно задумываешься о той большой работе,
которая идет внутри маленькой коробочки, прежде
чем на ее индикаторе засветится результат".
И действительно, была проделана огромная работа.
В единый кристалл размером 5 х 5,2 мм удалось
вместить 45000 транзисторов, резисторов,
конденсаторов и проводников, то есть полсотни
телевизоров того времени запихали в одну
клеточку арифметической тетради! Однако, и цена
такого калькулятора была немалой - 220 рублей в 1978
году. Для примера, инженер после окончания
института в те времена получал 120 рублей в месяц.
Но, покупка стоила того. Теперь не надо думать,
как не сбить ползунок логарифмической линейки,
не надо заботиться о погрешности, можно
забросить на полку таблицы логарифмов.
Кстати, в этом калькуляторе впервые была
применена клавиша префиксной функции "F".
Все же в микросхему К145ИП7 калькулятора Б3-18 не
удалось полностью вместить все, что хотелось.
Например, при вычислении функций, в которых
использовалось разложение в ряд Тэйлора,
очищался рабочий регистр, в результате чего
стирался предыдущий результат операции. В связи
с этим нельзя было производить цепочные
вычисления, такие как 5 + sin 2. Для этого сначала
нужно было получить синус от двух, а потом только
прибавить к результату 5.
Итак, работа проделана большая, потрачены большие усилия, и в результате появился хороший, но очень дорогой калькулятор. Чтобы калькулятор был доступен массовым слоям населения, было принято решение на базе калькулятора Б3-18А сделать более дешевую модель. Чтобы не изобретать велосипед, наши инженеры пошли по самому легкому пути. Они взяли и убрали клавишу префиксной функции "F" с калькулятора. Калькулятор превратился в обычный, получил название "Б3-25А" и стал доступным широким слоям населения. И только разработчики и ремонтники калькуляторов знали тайну переделки Б3-25А.
ДАЛЬНЕЙШЕЕ РАЗВИТИЕ МИКРОКАЛЬКУЛЯТОРОВ
Сразу вслед за калькулятором Б3-18 совместно с инженерами из ГДР был выпущен микрокалькулятор Б3-19М. В этом калькуляторе была использована, так называемая, "обратная польская запись". Сначала набирается первое число, затем нажимается клавиша ввода числа в стек , затем второе число, и только после этого - требуемая операция. Стек в калькуляторе состоит из трех регистров - X, Y и Z. В этом же калькуляторе впервые был применен ввод порядка числа и показ числа в формате с плавающей запятой (с мантиссой и порядком). В калькуляторе был использован 12-разрядный индикатор на красных светоизлучающих диодах.
В 1977 году появился другой очень мощный инженерный калькулятор - С3-15. Этот калькулятор имел повышенную точность вычислений (до 12 разрядов), работал с порядками до 9,(9) в 99 степени, имел три регистра памяти, но самое замечательное - работал с алгебраической логикой. То есть, для того, чтобы вычислить по формуле 2 + 3 * 5, не нужно было сначала вычислять 3 * 5, а затем к результату прибавлять 2. Эту формулу можно было записывать в "естественном" виде: | 2 | + | 3 | * | 5 | = |. Кроме того, в калькуляторе использовались скобки до восьми уровней. Еще этот калькулятор - единственный калькулятор, который вместе со своим настольным братом МК-41, имеет клавишу /p/. Эта клавиша использовалась для вычислений по формуле sqrt (x^2 + y^2).
В 1977 году была разработана микросхема
К145ИП11, которая породила целую серию
калькуляторов. Самым первым из них был очень
известный калькулятор Б3-26 (на рисунке справа).
Как и с калькуляторами Б3-09М, Б3-14 и Б3-14М, а также с
Б3-18А и Б3-25А, с ним поступили также - удалили
некоторые функции.
На основе калькулятора Б3-26 были сделаны калькуляторы Б3-23 с процентами, Б3-23А с квадратным корнем, Б3-24Г с памятью. Кстати, калькулятор Б3-23А впоследствии стал самым дешевым советским калькулятором с ценой всего в 18 рублей. Б3-26 вскоре стал называться МК-26 и появился его сводный брат МК-57 и МК-57А с аналогичными функциями.
Светлановский завод также порадовал своей моделью С3-27, которая, правда, не прижилась, и ее вскоре заменила очень популярная и дешевая модель С3-33 (МК-33).
Еще одним направлением в развитии
микрокалькуляторов стали инженерные Б3-35 (МК-35) и
Б3-36 (МК-36). Б3-35 отличался от Б3-36 более простым
дизайном и стоил на пять рублей дешевле. 
Эти
микрокалькуляторы умели переводить градусы в
радианы и наоборот, умножать и делить числа в
памяти.
Очень интересно эти калькуляторы вычисляли
факториал - простым перебором. На вычисление
максимального значения факториала в 69 на
микрокалькуляторе Б3-35 уходило более пяти секунд.
Эти калькуляторы были очень популярны у нас, хотя
и обладали, на мой взгляд, некоторым недостатком:
они показывали на индикаторе ровно столько
значащих разрядов, сколько об этом сказано в
инструкции. Обычно их пять-шесть для
трансцендентных функций.
На основе этих калькуляторов был сделан настольный вариант МК-45.
Кстати, многие карманные инженерные
калькуляторы имеют своих настольных братьев. Это
- калькуляторы МК-41 (С3-15), МКШ-2 (Б3-30), МК-45 (Б3-35, Б3-36).
Калькулятор МКШ-2 - единственный "школьный"
калькулятор выпускавшийся нашей
промышленностью за исключением больших
демонстрационных, о которых будет сказано ниже.
Этот калькулятор, как и калькулятор Б3-32 (на
рисунке слева), умел вычислять корни квадратного
уравнения и находить корни системы уравнений с
двумя неизвестными. По дизайну этот калькулятор
полностью идентичен калькулятору Б3-14.
Особенность калькулятора, кроме описанных выше, -
все надписи на клавишах выполнены по иностранным
стандартам. Например, клавиша записи числа в
память обозначалась не "П" и не "x->П", а
"STO". Вызов числа из памяти - "RCL".
Несмотря на возможность работы с числами с
большими порядками, на этом калькуляторе
использовался восьмиразрядный дисплей, такой же
как и в Б3-14. Получалось, что если отображать число
с мантиссой и порядком, то на индикаторе
умещается только пять значащих цифр. Чтобы
решить эту проблему в микрокалькуляторе
использовалась клавиша "CN". Если, к примеру,
результатом вычислений являлось число 1.2345678e-12,
то на индикаторе оно отображалось как 1.2345-12.
Нажав | F | CN |, видим на индикаторе 12345678. Запятая
при этом гаснет.
Развитие новой отрасли на пике телевизионного бума
Мы привыкли пользоваться электронными калькуляторами и в личных, и в деловых целях. В 1964 г., когда Япония готовилась к Олимпийским играм в Токио, компания Sharp снова представила принципиально новый продукт - первый в мире полностью транзисторно-диодный электронный калькулятор.
Предложение молодых инженеров
Несколькими годами ранее, в 1960 г., продажи телевизоров и прочих изделий резко возросли до уровня, в 18 раз превышающего показатели 1950 года, - это поразительное достижение за десятилетний период. Некоторые молодые инженеры, работающие в компании около четырех или пяти лет, проанализировав передовые технологии, интенсивно занялись исследованием компьютерных и полупроводниковых технологий. Руководство приняло их предложения, и была учреждена новая исследовательская лаборатория.
Компьютеры как абак
По ряду причин компания оставила свои первоначальные цели по разработке крупных компьютеров и вместо этого решила разрабатывать компьютеры, которые мог бы использовать каждый, в любое время и в любом месте, простые, как абак.
Выполнение после ознакомления с истоками
Как и в ситуации с радиотехникой, разработка компьютеров представлялась группе разработчиков практически непреодолимой задачей. Но уже в 1964 г. компания Sharp представила первый в мире полностью транзисторно-диодный электронный настольный калькулятор CS-10A. Стоимость калькулятора составляла 535 000 иен.
Новая сенсация развязывает "войну электронных калькуляторов"
Первый полностью транзисторно-диодный электронный калькулятор был высококачественным изделием, который невозможно было перепутать с абаком. Скорость осуществления расчетов и бесшумная работа были сенсационными. Производители устремились в эту отрасль, где вскоре уже было 33 компании-изготовителя, предлагающих 210 различных моделей таких устройств. Эта жесткая конкуренция привела к так называемой "войне электронных калькуляторов."
Обслуживание как стартовая точка реорганизации
Успешная разработка полностью транзисторно-диодного электронного калькулятора послужила началом разработок компании Sharp в сфере полупроводников, ЖК-экранов, информационных систем и систем связи. В результате компания превратилась в комплексное предприятие по производству электронной техники. Жесткая конкуренция стимулировала разработку более недорогих, компактных и легких электронных калькуляторов и обеспечила интенсивное развитие электронных технологий.
В 1965 г. после ажиотажа Олимпийских игр японская экономика переживала кризис и спад. Рынок "трех священных сокровищ" и других изделий, стимулирующих развитие отрасли бытовых электрических и электронных устройств, стал насыщенным. Для последующего развития объема продаж и рынка электронных устройств компания оперативно приняла стратегию по преодолению данной ситуации.
"Стратегия 70" для укрепления сети сбыта
Новая "Стратегия 70" компании Sharp была направлена на укрепление и расширение существующей сети сбыта. Ее целью было укрепление сети к 1970 году через продажи в дочерних предприятиях (их объем сбыта должен был составить до 70% от общего объема продаж). Осуществлялись и отдельные операции, включая открытие новых магазинов (Операция A) и увеличение транзакций с крупными розничными торговцами (Операция B), благодаря чему цель "Стратегии 70" была достигнута к 1971 г.
Комплексный рост потребностей в цветном телевидении
В 1966 г. произошло неожиданно быстрое восстановление экономики, развеявшее мрачные настроения в деловых кругах Японии. Автомобилестроение, кондиционеры воздуха и цветные телевизоры стали "тремя китами экономики", в результате чего доходы компании Sharp увеличивались благодаря постоянному росту объемов продаж цветных телевизоров и созданию первых в отрасли микроволновых печей с поворотным столом.
Первый в мире электронный калькулятор на интегральных микросхемах
Исследования по миниатюризации калькуляторов путем замены транзисторов на интегральные микросхемы привели к созданию первого в мире электронного калькулятора на интегральных микросхемах (CS-31A). Масса, количество деталей и стоимость нового изделия составляли почти половину от характеристик первого калькулятора Sharp, представленного на рынок.
История развития такого вычислительного механизма как калькулятор начинается еще в ХVII веке, а первые прообразы этого аппарата существовали в VI столетии до нашей эры. Само слово «калькулятор» происходит от латинского «calculo», что в переводе означает «считаю», «подсчитываю». Но более детальное изучение этимологии этого понятия показывает, что изначально следует говорить о слове «calculus», которое переводится как «камешек». Ведь изначально именно камешки использовались как атрибут для счета.
Калькулятор – один из самых простых и часто используемых механизмов в повседневной жизни, однако это изобретение имеет большую историю и ценный опыт для развития науки.
Антикитерский механизм
Первым прообразом калькулятора считается Антикитерский механизм , который был обнаружен в начале ХХ века возле острова Антикитер на затонувшем корабле, принадлежавшему Италии. Ученые считают, что механизм можно датировать вторым веком до нашей эры.
Устройство предназначалось для того, чтобы высчитывать движение планет, спутников. Также Антикитерский механизм мог складывать, вычитать и делить.
Абак
В то время как торговые отношения между Азией и Европой начинали налаживаться, потребность в разных счетных операциях становилась все больше и больше. Именно поэтому в VI веке был изобретен первый прообраз счетной машины – Абак .
Абак – это небольшая деревянная доска, на которой были сделаны специальные бороздки. В этих небольших углублениях чаще всего лежали камешки или жетоны, обозначающие числа.
Механизм работал по принципу вавилонского счета, в основе которого лежала шестидесятеричная система. Любой разряд числа состоял из 60 единиц и, исходя из того, где располагалось число, каждая бороздка соответствовала количеству единиц, десятков и т.д. Из-за того, что в каждом углублении держать по 60 камешков было достаточно неудобно, то углубления были разделены на 2 части: в одной – камешки, обозначавшие десятки (не больше 5), во второй – камешки, обозначавшие единицы (не больше 9). При этом, в первом отделении камешки соответствовали единицам, во втором отделении – десяткам и т.д. Если в одной из бороздок число, необходимое при операции, превышало цифру 59, то один из камешков перекладывался в соседний ряд.
Абак был популярен вплоть до ХVIII и имел множество модификаций.
Счетная машина Леонардо да Винчи
В дневниках Леонардо да Винчи можно было увидеть чертежи первой счетной машины , которые получили название - «Мадридский кодекс».
Аппарат представлял собой несколько стержней с колесиками разного размера. Каждое колесо по своему основанию имело зубцы, благодаря которым механизм мог работать. Десять вращений первой оси приводили к одному вращению второй, а десять вращений второй оси к одному полному обороту третьей.
Скорей всего, при жизни Леонардо так и не смог перенести свои идеи в материальный мир, поэтому приянто считать, что во второй половине 19 века появилась первая модель счетной машины,созданная доктором Роберто Гуателли.
Палочки Непера
Шотландский исследователь Джон Непер в одной из своих книг, вышедшей в 1617 году изложил принцип умножения с помощью деревянных палочек. Вскоре подобный метод стал называться палочками Непера . В основе этого механизма лежал популярный в то время метод умножения решеткой.
«Палочки Непера» - это комплект деревянных палочек, на большинстве которых была нанесена таблица умножений, а также одна палочка с разметкой цифр от одного до девяти.
Для того, чтобы произвести операцию умножения, нужно было выложить палочки, которые бы соответствовали значению разряда множимого, а верхний ряд каждой дощечки должен был образовать множимое. В каждой строке числа суммировались, и потом результат после операции складывался.
Вычисляющие часы Шиккарда
Прошло больше, чем 150 лет после того, как Леонардо да Винчи изобрел свою счетную машину, когда немецкий профессор Вильгельм Шиккард в одном из своих писем Иоганну Кеплеру в 1623 году написал о своем изобретении. По словам Шиккарда, аппарат мог производить операции сложения и вычитания, а также умножения и деления.
Это изобретение вошло в историю как один из прототипов калькулятора, а название «механических часов» оно получило из-за принципа работы механизма, который основывался на применении звездочек и шестеренок.
Вычисляющие часы Шиккарда – это первое механическое устройство, которое могло совершать 4 арифметические операции.
Два экземпляра устройства сгорели во время пожара, а чертежи их создателя были найдены лишь в 1935 году.
Счетная машина Блеза Паскаля
В 1642 году Блез Паскаль начал заниматься разработкой новой счетной машины, будучи в возрасте 19 лет. Отец Паскаля, занимаясь сбором налогов, был вынужден иметь дело с постоянными расчетами, поэтому его сын и решил создать аппарат, который смог бы облегчить подобную работу.
Счетная Машина Блеза Паскаля – это небольшой ящик, в котором находится множество связанных между собой шестеренок. Цифры, необходимые для произведения любой из четырех арифметических операций, вводились с помощью оборотов колесиков, которые соответствовали десятичному разряду числа.
В течение 10 лет Паскаль смог сконструировать около 50 экземпляров машин, 10 из которых продал.
Арифмометр Кальмара
В первой половине 19го века Томас де Кальмар создал первое коммерческое устройство, которое могло выполнять четыре арифметические операции. Арифмометр был создан на основе механизма предшественника Кальмара – Вильгельма Лейбница. Сумев усовершенствовать уже существующий аппарат, Кальмар назвал свое изобретение «арифмометром».
Арифмометр Кальмара – это небольшой железный или деревянный механизм, внутри которого находится автоматизированный счетчик, с помощью которого можно выполнять четыре арифметические операции. Это было устройство, которое превосходило ряд уже существующих моделей, так как оно могло работать с тридцатизначными числами.
Арифмометры 19-20 века
После того, как человечество поняло, что вычислительная техника заметно упрощает работу с цифрами, в 19-20 веках появилось множество изобретений, связанных со счетными механизмами. Наиболее популярным устройством в этот период считался арифмометр.
Арифмометр Кальмара: изобретен в 1820 году, первый коммерческий механизм, выполняющий 4 арифметические операции.
Арифмометр Чернышева: первый арифмометр, появившийся в России, изобретен в 50-х годах 19 столетия.
Арифмометр Однера – один из самых популярных арифмометров ХХ века, появился в 1877 году.
Арифмометр Mercedes-Euklid VI: первый арифмометр, способный выполнять четыре арифметические операции без помощи человека, изобретен в 1919 году.
Калькуляторы в ХХІ веке
В наше время калькуляторы играют значимую роль во всех сферах жизни: начиная профессиональной, заканчивая бытовой. Эти вычислительные приборы заменили человечеству абаки и счеты, пользующиеся популярностью в свое время.
Исходя из целевой аудитории и характеристик, калькуляторы делятся на простые, инженерные, бухгалтерские и финансовые. Также существуют программируемые калькуляторы, которые можно вынести в отдельный класс. Они могут работать со сложными программами, предварительно заложенными в сам механизм. Для работы с графиками можно воспользоваться графическим калькулятором.
Также, классифицируя калькуляторы по исполнению, выделяют компактный и настольный виды.
История счетной техники – это процесс приобретения опыта и знаний человечеством, в результате чего счетные механизмы смогли гармонично вписаться в жизнь человека.
Сегодня повсеместное использование калькуляторов существенно облегчает работу человека в самых различных сферах. Впрочем, представить себе жизнь без таких помощников практически невозможно – ведь счетные устройства повсюду сопровождали человека в самые различные исторические периоды, хотя механизм их работы и был устроен иначе.
Уже три тысячи лет назад в Древнем Вавилоне появился первый абак – старинный аналог счет, в котором круглые камешки передвигались по специальным направляющим в форме углублений, и каждая из направляющих представляла собой отображение ряда единиц, десятков, сотен. Абак был известен также и в Древней Индии, а в X-ом веке нашей эры он также появился и в Западной Европе. Однако здесь вместо камешков было принято использовать специальные жетоны, на которые наносились цифры.
На Руси первым аналогом абака стали счеты – впервые они были построены в конце XV-го века и с тех пор их конструкция осталась практически неизменной, и по сей день они по-прежнему используются в различных областях торговли.
Абак и счеты представляют собой относительно простое приспособление для совершения математических действий. И всё же уже с самых древних времен люди стремились максимально упростить и ускорить проведение расчетов, а потому математиками изобретались всё новые и новые алгоритмы, а также – оригинальные устройства.
Например, найденный на древнем затонувшем судне близ греческого острова Антикитера механизм датируется приблизительно 100-150 гг. до н.э., однако это устройство уже поражает своими техническими возможностями. Бронзовые шестерни на деревянном корпусе, обрамленном красивым циферблатом со стрелками представляют собой древнейшее достижение ученых, которые при помощи Антикирейского механизма и подобных ему устройств осуществляли расчет движения небесных тел – ведь данное приспособление выполняло различные математические действия, в частности – сложение, вычитание, деление.
Следующее техническое достижение в области механизации расчетов датируется 1643-им годом и связано с именем ученого Блеза Паскаля. Новшество представляет собой суммирующую арифметическую машину, которая казалась совершенным достижением, но уже через тридцать лет Готфрид Вильгельм Лейбниц представил еще более сложное изобретение – первый механизированный калькулятор. Примечательно, что именно в эти годы (начало нового времени) несколько утихает борьба между «абацистами» и «алгоритмистами», и калькулятор представляет собой ожидаемый компромисс между двумя конфликтующими сторонами.
Активнейший всплеск в развитии калькуляторов происходит в XIX-XX-ом веках. В 1890-ые гг. в России активно используется арифмометр собственного производства, в уже в 50-ые годы последующего века налаживается массовое производство моделей с электрическим приводом – «Быстрица», «ВММ» и т.п. Карманные калькуляторы оказываются доступными нашим согражданам с 1974-го года, и первой такой моделью становится «Электроника Б3-04». В это же время в СССР появляются и первые программируемые калькуляторы, пиком развития которых становится модель «Электроника МК-85», работающая на языке программирования Basic.
За рубежом развитие счетных машин происходит не менее интенсивно. Первый калькулятор массового выпуска – ANITA MK VIII – выпускается в Англии в 1961-ом году и представляет собой устройство, работающее на газоразрядных лампах. Это устройство было достаточно громоздким по современным меркам, оно оснащалось клавиатурой для ввода числа, а также дополнительной 10-ти клавишной консолью для задания множителя. В 1965-ом году калькуляторы Wang впервые научились считать логарифмы, а уже через четыре года в США появился и первый настольный программируемый калькулятор. А в 1970-ые годы мир калькуляторов становится более совершенным и разнообразным – появляются новые настольные и карманные машины, а также профессиональные инженерные калькуляторы, позволяющие производить сложнейшие расчеты.
Сегодня усовершенствованные модели калькуляторов представляют собою высокотехнологичные разработки, при создании которых был использован колоссальный опыт инженерных предприятий во всем мире. И, несмотря на абсолютный приоритет ЭВМ, калькуляторы и прочие счетные устройства по-прежнему сопровождают человека в различных отраслях деятельности!
Каждому приходилось пользоваться калькулятором. Он уже стал обыденным предметом, не вызывающим удивления. Но какова история его развития? Кто изобрел калькулятор первым? Как выглядело и функционировало средневековое устройство?
Древние вычислительные средства
С началом возникновения торговли и обмена люди стали испытывать потребность в счете. С этой целью использовали пальцы на руках и ногах, зерна, камни. Примерно в 500 году до н. э. появились первые счеты. Абаки выглядели как ровная доска, на которой в бороздках раскладывались мелкие предметы. Распространение получил такой вид исчисления в Греции и Риме.
Китайцы основой счета использовали 5, а не 10. Суан-пан - прямоугольная рама для вычислений, на которой вертикально натянуты нити. Конструкция условно делилась на 2 части - нижняя "Земля" и верхняя "Небо". Нижние шарики представляли собой единицы, а верхние - десятки.
Славяне пошли по стопам восточных соседей, только несколько изменили прибор. Появилось дощатое счетное устройство в XV веке. Отличие от китайского суан-пан в том, что веревки располагались горизонтально, а система исчисления применялась десятичная.
Первый механический прибор
Немецкий математик и астроном, в 1623 году смог воплотить свою мечту и стал автором устройства, в основе которого лежал часовой механизм. Считающие часы могли производить простейшие математические операции. Но так как прибор был сложным и большим, то широкого применения не получил. Иоганн Кепплер стал первым пользователем механизма, хоть и считал, что вычисления проще выполнять в уме. С этого момента начинается история калькулятора, а преобразования в конструкции и функциях устройства постепенно приведут его к современной форме.
Французский физик и философ Паскаль через 20 лет предложил прибор, осуществляющий счет посредством шестеренок. Чтобы произвести сложение или вычитание, требовалось повернуть колесико необходимое количество раз.
В 1673 году усовершенствованное немецким математиком Готфридом Лейбницем устройство стало первым калькулятором - позже название закрепилось в истории. При помощи него стало возможным выполнять умножение и деление. Однако себестоимость механизма была высокой, поэтому сделать прибор доступным для использования было невозможно.
Серийное производство
О том, кто изобрел калькулятор, было известно давно - механизм Лейбница даже приобрел Петр 1. Его идеи использовали Вагнер и Левин. После смерти изобретателя аналогичный прибор соорудил Буркхардт, дальнейшим усовершенствованием занимались Мюллер и Кнутцен.
В коммерческих целях устройство стал использовать француз Шарль Ксавье Тома де Кольмар. Серийный выпуск предприниматель организовал в 1820 году, его машина почти не отличалась от первого калькулятора. Кто изобрел его из этих двух ученых, ходили споры, француза даже обвиняли в присвоении чужого достижения, однако конструкция счетной машины у Кольмара все же отличалась.
В царской России первый арифмометр - это результат работы ученого Чернышова. Он создал аппарат в 50-х годах XIX века, а вот название запатентовал в 1873 году Фрэнк Болдуин. Принцип работы механической счетной машины основан на цилиндрах и зубчатых колесах.
На рубеже XIX-XX столетия в России началось серийное производство калькуляторов. В Советском Союзе прибор с названием "Феликс" получил распространение в 30-х годах прошлого века и использовался до конца 70-х.
Электронные калькуляторы
Первый электронный калькулятор изобрели братья Кассио. В 1957 началась эпоха бурного развития в отрасли ЭВМ. Весило устройство Casio 14-A целых 140 кг, имело электрическое реле и 10 кнопок. На дисплей выводились цифры и отображался результат. К 1965 году вес уменьшился до 17 кг.
Отечественный электронный калькулятор - это заслуга ученых ленинградского университета, которые разработали его в 1961 году. В промышленный выпуск модель ЭКВМ-1 поступила уже в 1964. Через три года аппарат усовершенствовали, он мог работать с тригонометрическими функциями. Инженерный калькулятор первой изобрела компания Hewlett Packard в 1972 году.
Следующая ступень развития - микросхемы. Кто изобрел калькуляторы этого поколения в СССР? Разработкой занималось 27 инженеров. Ими было потрачено около 15 лет, пока в продажу в 1975 году не поступил инженерный калькулятор "Электроника В3-18". Квадратные корни, степени, логарифмы и транзисторный микропроцессор завоевали народное признание, однако стоимость устройства составляла 200 рублей и позволить его могли не все желающие.
Прорывом в советских технологиях стал микрокалькулятор ВЗ-34. При стоимости в 85 рублей он стал первым отечественным домашним компьютером. Программное обеспечение позволяло устанавливать не только инженерные, но и игровые программы.
Шедевром прошлого века стал МК-90. Аналогов на тот момент прибор не имел: графический дисплей, энергонезависимое ОЗУ и программирование на языке бейсик.