Кіріспе
19 ғасырдағы механикалық калькулятор, француз өнертапқышы Томас де Колмардың патенталған арифмометрі – кеңседе күнделікті қолдануға жеткілікті қуатты және сенімді алғашқы цифрлық механикалық калькулятор. Бұл калькулятор екі санды тікелей қосу және алу мүмкіндігімен қатар, ұзын көбейту мен бөлу амалдарын нәтижесін сақтау үшін жылжымалы аккумуляторды пайдаланып тиімді орындай алатын. 1820 жылы Францияда Томас де Колмар патенттеген және 1851 жылдан 1915 жылға дейін өндірілген бұл калькулятор коммерциялық сәттілікке жеткен алғашқы механикалық калькулятор болды. Оның берік құрылысы сенімділігі мен дәлдігіне жоғары баға берді және 19 ғасырдың екінші жартысында адамдардың есептеу жұмысынан есептеу машиналарын пайдалануға көшуде маңызды рөл атқарды. 1851 жылы өндіріске шығарылған арифмометр – коммерциялық өндірістегі жалғыз механикалық калькулятор түрі болды және ол әлемнің түкпір-түкпіріне сатылды. Осы кезеңнің соңында екі компания арифмометрдің көшірмесін жасауды бастады: 1878 жылы Германиядан Буркхардт, ал 1883 жылы Ұлыбританиядан Лейтон. Бірінші дүниежүзілік соғысқа дейін шамамен жиырма еуропалық компания арифмометрдің көшірмесін жасады.
The arithmometer was the first digital mechanical calculator strong enough and reliable enough to be used daily in an office environment. This calculator could add and subtract two numbers directly and could perform long multiplications and divisions effectively by using a movable accumulator for the result. Patented in France by Thomas de Colmar in 1820 and manufactured from 1851 to 1915, it became the first commercially successful mechanical calculator. Its sturdy design gave it a strong reputation for reliability and accuracy and made it a key player in the move from human computers to calculating machines that took place during the second half of the 19th century. Its production debut of 1851 the arithmometer was the only type of mechanical calculator in commercial production, and it was sold all over the world. During the later part of that period two companies started manufacturing clones of the arithmometer: Burkhardt, from Germany, which started in 1878, and Layton of the UK, which started in 1883. Eventually about twenty European companies built clones of the arithmometer until the beginning of World War I.
Шешім іздеу: 18201851
Бұл кезеңдегі арифмометрлер төрт операциялық машиналар болды; енгізу слайдерлеріне жазылған көбейтілгішті бір таңбалы көбейткішпен лентаны тарту арқылы (кейіннен жылдамдығы үшін кранк тұтқасымен алмастырылды) көбейтуге болатын. Бұл күрделі конструкция болғандықтан, өте аз машина салынды. Сонымен қатар, 1822 және 1844 жылдар аралығында ешқандай машина жасалмады. Бұл 22 жылдық үзіліс шамамен Чарльз Бэббидждің айырмашылық есептегішін британ үкіметінің қаржыландыру кезеңімен сәйкес келеді, ол қағаз жүзінде арифмометрден әлдеқайда күрделі болған, бірақ сол кезде аяқталмады. 1844 жылы Томас өзінің машинасын Франция индустриясы өнімдерінің көрмесінде жаңадан құрылған әртүрлі өлшеу құралдары, санағыштар және есептеу машиналарын санатына қойды, бірақ тек мақтауға ие болды. 1848 жылы ол машинаны қайта жасауды бастады. 1850 жылы, маркетингтік мақсатта Томас бірнеше машина жасады және оларды Еуропа патшаларына сыйлады, олардың қораптары таңғажайып Буль инкрустациясымен әшекейленген. 1849 және 1851 жылдар аралығында ол екі патент және екі қосымша патент алды. Ал 1851 жылы машинаның өндірісі басталды. Кейбір машиналарды үнемі пайдалану нәтижесінде әлсіз тасымалдау механизмі сияқты ұсақ конструкциялық кемшіліктер анықталды, ол 1856 жылы түзетілді, сондай-ақ кранк тұтқасы тым жылдам бұрылғанда Лейбниц цилиндрлерінің шамадан тыс айналуы Мальта кресін қосу арқылы түзетілді. Осы жаңалықтарды қамтитын патент 1865 жылы тіркелді, бірақ ол өндіріс үлгілеріне енгізілген жоқ.
Алтын дәуірі: 18871915
Луи Пайеннің, кейін оның жесірінің басшылығымен көптеген жақсартулар енгізілді, мысалы, көлбеу механизмі, алынып тасталатын үстіңгі бөлігі, оқуға ыңғайлы курсорлар мен нәтижелер терезелері және жылдам қайта нөлдеу механизмі. Осы кезеңде, көбінесе Германия мен Ұлыбританияда, көптеген көшірме жасаушылар пайда болды. Соңында жиырма тәуелсіз компания арифмометрдің көшірмесін өндірді. Бұл компаниялардың барлығы Еуропада орналасқан, бірақ машиналарын бүкіл әлемге сатты. Негізгі конструкция өзгеріссіз қалды, бірақ 50 жыл бойы көшбас болғаннан кейін арифмометр механикалық есептеуіштер индустриясындағы басымдығын жоғалтты. 1890 жылы арифмометр әлі де әлемдегі ең көп өндірілген механикалық есептеуіш болса, он жыл өткен соң, 1900 жылы төрт машина – АҚШ-тағы контмометр және Берроустың қосу машинасы, Ресейдегі Однер арифмометрі және Германиядағы Брунсвига – оны өндірілген машиналар саны бойынша озып кетті. Арифмометрдің өндірісі 1915 жылы Бірінші дүниежүзілік соғыс кезінде тоқтатылды. 1915 жылы бизнеске ие болған Альфонс Даррас соғыстан кейін жетіспеушіліктер мен білікті жұмысшылардың жетіспеуіне байланысты өндірісті қайта жандандыра алмады.
Alphonse Darras, who had bought the business in 1915, was unable to restart its manufacturing after the war because of the many shortages and a lack of qualified workers.
Мұра
Бұл алғашқы бұқаралық саудаға шығарылған және кеңінен көшірілген калькулятор болғандықтан, оның дизайны механикалық калькулятор өнеркәсібінің бастауы саналады. Бұл өнеркәсіп электрондық калькулятор өнеркәсібіне айналды. Алғашқы коммерциялық микропроцессордың – Intel 4004-тің 1971 жылы Busicom компаниясының калькуляторы үшін жасалуы нәтижесінде 1975 жылы алғашқы коммерциялық жеке компьютер – Altair пайда болды. Оның пайдаланушы интерфейсі механикалық калькулятор өнеркәсібінің 120 жылдық тарихы бойы қолданылып келді. Алдымен оның көшірмелерімен, содан кейін Однер арифмометрімен және оның көшірмелерімен, бұл арифмометрдің тісті дөңгелектер жүйесімен қайта жасалған нұсқасы болды, бірақ дәл сол пайдаланушы интерфейсі сақталды. Жылдар бойы «арифмометр» термині немесе оның бөліктері Однер арифмометрі, Арифмаурел немесе Комптометр сияқты көптеген машиналарда, сондай-ақ 1940 жылдардағы кейбір портативті қалталық есептеу машиналарында қолданылды. Burroughs корпорациясы 1886 жылы «Американдық арифмометр компаниясы» ретінде құрылды. 1920 жылдары ол Томас калькуляторының дизайнына негізделген кез келген машинаны білдіретін жалпы атауға айналды. Оның клондарын Burkhardt, Layton, Saxonia, Gräber, Peerless, Mercedes Euklid, XxX, Archimedes және тағы да басқа жиырмадай тәуелсіз компания өндірді.
Дизайн
Томас 1818 жылы француз армиясында қызмет етіп жүргенде өзінің машинасы үстінде жұмыс істеуге кірісті, онда оған көптеген есептеулер жасау қажет болды. Ол Лейбництің қадамдық есептегіші және Паскальдің есептеу машинасы сияқты бұрынғы механикалық есептеу машиналарының қағидаларын пайдаланды. Ол 1820 жылдың 18 қарашасында патент алды. Осы кезеңдегі белгілі жалғыз прототипі – 1822 жылғы машина, қазір Вашингтон қаласындағы Смитсонов институтында көрсетіліп тұр.
Бағалар
12 цифрлы арифмометр 1853 жылы 300 франкқа сатылды, бұл логарифм кестесі кітабының бағасынан 30 есе, ал бірінші сыныптық марканың құнынан 1500 есе (20 француз центі) жоғары болды. Бірақ логарифм кестесі кітабынан өзгеше, оны оператор арнайы білімі болмаса да сағаттап қолдануға болатын жеңіл машина еді. 1855 жылы жарияланған журналдан алынған жарнамада 10 цифрлы машина 250 франкқа, ал 16 цифрлы машина 500 франкқа сатылғаны көрсетілген.
Даму шығындары
1856 жылы Томас де Колмар өзінің өнертабысын жетілдіруге кеткен тридцать жылдың ішінде жеке қаражатынан 300 000 франк жұмсағанын бағалады.
Физикалық жобалау
Арифмометр – көбінесе емен немесе магониядан, ал ең көнелері эбен ағашынан (қатты немесе қаптама) жасалған ағаш қорапқа орналасқан мыс аспап. Аспаптың өзі екі бөлікке бөлінеді.
Кірісі басқару орындау
Төменгі бөлігі операндардың мәнін енгізуге арналған слайдерлер жиынтығынан құралған. Сол жағында ағымдағы операцияны – қосу/көбейту немесе алу/бөлуді – таңдауға мүмкіндік беретін басқару тұтқасы орналасқан. Слайдерлердің оң жағындағы айналдырғыш басқару тұтқасымен таңдалған операцияны жүзеге асыру үшін қолданылады.
Шығыс аккумулятор
Жоғарғы бөлігі екі дисплейлік тіркелгіштен және екі қалпына келтіру батырмасынан тұратын жылжымалы шанақ. Жоғарғы дисплейлік тіркелгіш алдыңғы операцияның нәтижесін сақтайды және ағымдағы операция үшін аккумулятор рөлінде әрекет етеді. Әрбір команда слайдерлерде көрсетілген санды аккумулятордың тікелей үстіндегі бөлігіне қосады немесе азайтады. Төменгі дисплейлік тіркелгіш әрбір индекс бойынша орындалған операциялар санын есептейді, сондықтан көбейту соңында көбейтушіні, ал бөлу соңында бөліндіні көрсетеді. Аккумулятордағы әрбір санды оның астында орналасқан бұрылыс тұтқасымен жеке-жеке орнатуға болады. Бұл мүмкіндік операция санағыш тіркелгіші үшін міндетті емес. Аккумулятор және нәтиже санағыш бірден мазмұнын қалпына келтіруге арналған екі батырманың арасында орналасқан. Сол жақ батырма аккумуляторды қалпына келтіреді, ал оң жақ батырма операция санағышты қалпына келтіреді. Бұл батырмалар шанақты көтеру және жылжыту кезінде тұтқа ретінде де қолданылады.
Арифмометрдің Лейбництік дөңгелегі
Жақтағы анимацияда тоғыз тісті Лейбниц дөңгелегі қызыл санау дөңгелегімен байланыстырылған. Санау дөңгелегі әр айналымда үш тіспен қабысатындай орналасқан, сондықтан әр айналымда санаушыға 3-ті қосу немесе алу мүмкін. Арифмометрдің есептеу механизмі бір-бірімен байланысқан Лейбниц дөңгелектерінің жиынтығынан және айырбасты тұтқадан тұрады. Айырбасты тұтқаның әрбір айналымы Лейбниц дөңгелектерінің барлығын бір толық айналымға бұрады. Кіріс сырғылары санау дөңгелектерін Лейбниц дөңгелектерінің бойымен жоғары және төмен жылжытады, ал олар өздері тасымалдау механизмімен байланысқан. Арифмометрде Лейбниц дөңгелектері әрқашан бір бағытта айналады. Қосу мен алу арасындағы айырмашылық орындау тетігімен басқарылатын және жылжымалы дисплей шанағында орналасқан кері айналдыру арқылы қамтамасыз етіледі.
Жоғарғы вагондарды жылжыту
Алдымен арбаны оның шеттеріндегі қалпына келтіру түймелерін пайдаланып көтеріңіз, содан кейін жылжытыңыз. Арба бастапқыда тек оңға қана жылжытылуы мүмкін. Оны қалаған индекстің (бірлік, ондық, жүздік, ...) үстіне келгенде босатыңыз.
Дисплейлерді қалпына келтіру
Алдымен арбаны оның шеттерінде орналасқан қалпына келтіру түймелерін пайдаланып көтеріңіз, содан кейін дисплей тіркегіштерін қалпына келтіру үшін оларды бұраңыз. Сол жақ түйме аккумуляторды қалпына келтіреді, оң жақ түйме операция санағышын қалпына келтіреді.
Қосу
Басқару тұтқасын қосу/көбейту күйіне қойып, дисплей тіркегіштерін нөлдеңіз. Орындау тұтқасын әрбір айналдыру слайдерлерден санды аккумуляторға қосады. Алғашқы санды енгізіп, тұтқаны бір рет айналдырыңыз (ол нөлге қосылады), содан кейін екінші санды енгізіп, тұтқаны тағы бір рет айналдырыңыз.
Көбейту
Басқару жегісін қосу/көбейту күйіне қойып, дисплей тіркегіштерін қалпына келтіріңіз. 921-ді 328-ге көбейту үшін, алдымен 921-ді енгізу сызғыштарына енгізіңіз, содан кейін орындау рычагын 8 рет бұрыңыз. Аккумулятор мен операция санағы 8 көрсетіп тұр. Енді, арбаны оңға бір рет жылжытып, рычагты 2 рет бұраңыз, аккумулятор көрсетіп, операция санағы 28 көрсетіп тұр. Арбаны соңғы рет оңға жылжытып, 3 рет бұраңыз, көбейтінді аккумуляторда пайда болады және операция санағы 328 көбейтушіні көрсетіп тұр.
Алу
Басқару тұтқасын "Азайту/Бөлу" күйіне қойыңыз. Көлікті жоғары көтеріп, дисплей тіркегіштерін нөлдеңіз және азайғышты оң жаққа тізіліп, тиісті салмақтар арқылы аккумуляторға енгізіңіз. Көлікті бастапқы қалпына түсіріп, содан кейін азайғышты кіргізу сырғаларына орнатыңыз және орындау тұтқасын бір рет бұраңыз.
Бүкіл сандарды бөлу
Басқару тұтқасын азайту/бөлуге қойып, бөлгішті кіріс сызғыштарына орнатыңыз. Арбаны көтеріп тұрғанда, дисплей тіркегіштерін нөлдеңіз, дивидендті оң жаққа қарай, тиісті салмақтағыштарды қолданып, орнатыңыз және дивидендтегі ең үлкен сан бөлгіштегі ең үлкен санмен сәйкес келетіндей арбаны жылжытыңыз. Арбаны төмендетіңіз, содан кейін орындау тұтқасын, бөлгіштен жоғарыдағы сан бөлгіштен кіші болғанша, қажетті ретте айналдырыңыз, содан кейін арбаны бір рет солға жылжытыңыз және арба бастапқы қалпына келгенше және аккумулятордағы сан бөлгіштен кіші болғанша осы амалды қайталаңыз. Содан кейін бөліндіні операциялар санауышында көруге болады, ал қалдық аккумуляторда қалады.
Ондық бөлшек
Ондық бөліністің дәлдігін арттыру үшін, бөлінгінің оң жағына қажетті мөлшерде нөлдер қосыңыз, бірақ оны оң жаққа тізіліп енгізіңіз, содан кейін бүтін санды бөлу сияқты амалдарды орындаңыз. Бөліндіні оқығанда ондық нүктенің қайда екенін білу маңызды (кейбір белгілер, бастап азу тісінен, кейін металдан жасалған, әдетте машинамен бірге сатылып, осы мақсатта қолданылды).
Нұсқалар
1885 жылы Ұлыбританияның Галифакс қаласында Джозеф Эдмондсон өзінің "Айналмалы калькуляторына" патент алды. Бұл, негізінен, 20 таңбалы арифмометр, оның тік сызықты жылжымалы арбасының орнына айналмалы арбасы (слайдтар радиалды түрде орналасқан) болды. Мұның бір артықшылығы – арба әрқашан машинаның негізгі бөлігінде (қазіргі терминологиямен айтқанда) қалып, жоғары ондықтар қолданылғанда корпусқа шығып тұрмайды. Тағы бір мүмкіндігі – арабаның жартысын пайдаланып он таңбаға дейін есептеу жасап, содан кейін арабаны 180 градусқа бұруға болады; есептеу нәтижесі машинаның каркасына бекітілген мыс тіректер арқылы сақталады, ал оны жаңа слайдерлермен үйлестірілген жаңа көрсету терезелерін пайдаланып, толығымен жаңа есептеу жасау үшін сол күйінде қалдыруға болады. Осылайша, машинаның қарапайым жадқа ие екенін айтуға болады. Суреттер мен толық сипаттама үшін Rechenmaschinen Illustrated веб-сайтына кіріңіз (сыртқы сілтемелер төменде).