آلة باسكال مع إزالة الغطاء

تعد الميكنة والأتمتة لعمليات الحوسبة أحد الإنجازات التقنية الأساسية في الثلث الثاني من القرن العشرين. وكما كان ظهور آلات الغزل الأولى بمثابة بداية الثورة الصناعية الكبرى في القرنين الثامن عشر والتاسع عشر، فإن إنشاء آلات الغزل الإلكترونية حاسوبأصبح نذيرًا لثورة علمية وتقنية ومعلوماتية عظيمة في النصف الثاني من القرن العشرين. هذا الحدث المهم سبقته قصة درامية طويلة. تمت المحاولات الأولى لتجميع آلة حاسبة في القرن السابع عشر، وظهرت أبسط أجهزة الحوسبة، مثل المعداد والعد، حتى في وقت سابق - في العصور القديمة والعصور الوسطى.

على الرغم من أن جهاز الحوسبة الأوتوماتيكية هو نوع من الآلات، إلا أنه لا يمكن وضعه على قدم المساواة مع الآلات الصناعية، على سبيل المثال، مخرطة أو آلة نسيج، لأنه على عكسها، لا يعمل بمواد مادية (خيوط أو فراغات خشبية)، ولكن مع المثالية، غير الموجودة في الطبيعة بالأرقام. ولذلك فإن منشئ أي جهاز كمبيوتر (سواء كان أبسط جهاز إضافة أو أحدث كمبيوتر فائق السرعة) يواجه مشاكل محددة لا تنشأ للمخترعين في مجالات التكنولوجيا الأخرى. يمكن صياغتها على النحو التالي: 1) كيفية تمثيل الأرقام ماديًا (موضوعيًا) في الآلة؟ 2) كيفية إدخال البيانات الرقمية الأولية؟ 3) كيفية محاكاة تنفيذ العمليات الحسابية؟ 4) كيفية عرض البيانات المدخلة ونتائج الحسابات على الكمبيوتر؟

وكان من أوائل الذين تغلبوا على هذه المشاكل العالم والمفكر الفرنسي الشهير بليز باسكال. كان يبلغ من العمر 18 عامًا عندما بدأ العمل على إنشاء آلة خاصة يمكن لأي شخص، حتى لو لم يكن على دراية بقواعد الحساب، إجراء أربع عمليات أساسية. وكتبت شقيقة باسكال التي شهدت عمله فيما بعد: “هذا العمل أتعب أخاه، لكن ليس بسبب إجهاد النشاط العقلي، وليس بسبب الآليات التي لم يكلفه اختراعها جهدا كبيرا، بل لأن العمال كان يجد صعوبة في فهمه." وهذا ليس مفاجئا. كانت ميكانيكا الدقة قد ولدت للتو، وكانت الجودة التي طالب بها باسكال تتجاوز قدرات أسياده. لذلك، كان على المخترع نفسه في كثير من الأحيان أن يأخذ ملفًا ومطرقة أو يفكر في كيفية تغيير تصميم مثير للاهتمام ولكنه معقد وفقًا لمهارة السيد. كان أول نموذج عمل للآلة جاهزًا في عام 1642. ولم يكن باسكال راضيًا عنه، وبدأ على الفور في تصميم نموذج جديد. كتب لاحقًا عن سيارته: "لم أدخر الوقت ولا العمل ولا المال لجعلها مفيدة ... كان لدي الصبر لصنع ما يصل إلى 50 طرازًا مختلفًا ..." أخيرًا، في عام 1645، توجت جهوده بالنجاح الكامل - قام باسكال بتجميع سيارة ترضيه بكل الطرق.

ما هو أول جهاز كمبيوتر في التاريخ وكيف تم حل المشكلات المذكورة أعلاه؟ تم وضع آلية الآلة في صندوق نحاسي خفيف. وكان على غطائه العلوي 8 فتحات مستديرة، حول كل منها مقياس دائري. تم تقسيم مقياس الحفرة الموجودة في أقصى اليمين إلى 12 جزءًا متساويًا، وقياس الحفرة المجاورة لها مقسمة إلى 20 جزءًا، أما الثقوب الستة المتبقية فكانت مقسمة إلى علامة عشرية. يتوافق هذا التدرج مع تقسيم الليفر، الوحدة النقدية الفرنسية الرئيسية في ذلك الوقت: 1 سو = 1/20 ليفر و1 دنير = 1/12 سو. في الثقوب، كانت عجلات التعديل الموجهة مرئية، وتقع أسفل مستوى الغطاء العلوي. كان عدد أسنان كل عجلة مساوياً لعدد أقسام المقياس للفتحة المقابلة.

ظاهرة الضغط موجودة في كل مكان تقريبا في حياتنا، ولا يسعنا حتى أن نذكر العالم الفرنسي الشهير بليز باسكال الذي اخترع وحدة قياس الضغط - 1 باسكال. نريد في هذا المقال أن نتحدث عن الفيزيائي والرياضي والفيلسوف والكاتب البارز، الذي ولد في 19 يونيو 1623 في مدينة أوفيرني الفرنسية (في تلك الأيام كليرمون فيران)، وتوفي في 1662 - 19 أغسطس.

بليز باسكال (1623-1662)

تخدم اكتشافات باسكال البشرية في مجال الهيدروليكا وتكنولوجيا الكمبيوتر حتى يومنا هذا. كما أثبت باسكال نفسه في تشكيل اللغة الفرنسية الأدبية.

وُلد بليز باسكال في عائلة أحد النبلاء الوراثيين وكان يعاني من حالة صحية سيئة منذ ولادته، مما تفاجأ الأطباء بكيفية نجاته. بسبب سوء الحالة الصحية، منعه والده أحيانًا من دراسة الهندسة، لأنه كان قلقًا بشأن صحته، والتي قد تتفاقم بسبب الإرهاق العقلي. لكن مثل هذه القيود لم تجبر بليز على التخلي عن العلم، وفي سن مبكرة أثبت نظريات إقليدس الأولى. ولكن عندما علم الأب أن ابنه تمكن من إثبات النظرية الثانية والثلاثين، لم يستطع منعه من دراسة الرياضيات.

آلة الجمع لباسكال.

في عمر 18 عامًا، شاهد باسكال والده وهو يعد تقريرًا ضريبيًا لمنطقة بأكملها (نورماندي). لقد كانت مهمة مملة ورتيبة للغاية، والتي استغرقت الكثير من الوقت والجهد، حيث تم إجراء الحسابات في العمود. قرر بليز مساعدة والده وعمل لمدة عامين تقريبًا في إنشاء جهاز كمبيوتر. بالفعل في عام 1642، ولدت أول آلة حاسبة.

تم إنشاء آلة الجمع الخاصة بباسكال وفقًا لمبدأ عداد التاكسي القديم - وهو جهاز كان مخصصًا لحساب المسافات، ولم يتم تعديله إلا بشكل طفيف. بدلا من عجلتين، تم استخدام 6، مما جعل من الممكن إجراء عمليات حسابية بأرقام مكونة من ستة أرقام.

آلة الجمع لباسكال.

في هذا الكمبيوتر، يمكن للعجلات أن تدور في اتجاه واحد فقط. كان من السهل إجراء عمليات الجمع على مثل هذا الجهاز. على سبيل المثال، نحتاج إلى حساب المجموع 10+15=؟ للقيام بذلك، تحتاج إلى تدوير العجلة حتى يتم ضبط قيمة الحد الأول على 10، ثم ندير نفس العجلة إلى القيمة 15. في هذه الحالة، يظهر المؤشر على الفور 25. أي أن العد يحدث في الوضع شبه التلقائي.

لا يمكن إجراء عملية الطرح على مثل هذه الآلة، لأن العجلات لا تدور في الاتجاه المعاكس. آلة الجمع التي استخدمها باسكال لم تكن قادرة على القسمة والضرب. ولكن حتى في هذا الشكل وبهذه الوظيفة، كانت هذه الآلة مفيدة واستخدمها باسكال الأب بسعادة. قامت الآلة بإجراء إضافات رياضية سريعة وخالية من الأخطاء. حتى أن باسكال الأب استثمر الأموال في إنتاج الباسكالين. لكن هذا لم يجلب سوى خيبة الأمل، لأن معظم المحاسبين والمحاسبين لا يريدون قبول مثل هذا الاختراع المفيد. لقد اعتقدوا أنه عندما يتم تشغيل هذه الآلات، سيتعين عليهم البحث عن عمل آخر. في القرن الثامن عشر، تم استخدام آلات الجمع التي ابتكرها باسكال على نطاق واسع من قبل البحارة ورجال المدفعية والعلماء لإجراء عمليات الجمع الحسابي. تم تخريب هذا الاختراع من قبل الممولين لأكثر من 200 عام.

دراسة الضغط الجوي.

في وقت ما، قام باسكال بتعديل تجربة إيفانجليستا توريسيلي وخلص إلى أنه يجب أن يتشكل فراغ فوق السائل الموجود في الأنبوب. اشترى أنابيب زجاجية باهظة الثمن وأجرى تجارب دون استخدام الزئبق. وبدلا من ذلك، استخدم الماء والنبيذ. خلال التجارب تبين أن النبيذ يميل إلى الارتفاع أعلى من الماء. أثبت ديكورت ذات مرة أن أبخرةه يجب أن تكون فوق السائل. إذا كان النبيذ يتبخر بشكل أسرع من الماء، فيجب أن يمنع بخار النبيذ المتراكم السائل من الارتفاع في الأنبوب. ولكن في الممارسة العملية، تم دحض افتراضات ديكارت. اقترح باسكال أن الضغط الجوي يؤثر بالتساوي على السوائل الثقيلة والخفيفة. يمكن لهذا الضغط أن يدفع المزيد من النبيذ إلى الأنبوب لأنه أخف وزنًا.

تجارب إيفانجليستا توريسيلي

ووجد باسكال، الذي جرب الماء والنبيذ لفترة طويلة، أن ارتفاع صعود السوائل يختلف باختلاف الظروف الجوية. في عام 1647، تم اكتشاف أن الضغط الجوي وقراءات البارومتر تعتمد على الطقس.
ولإثبات أن ارتفاع صعود عمود السائل في أنبوب توريتشيلي يعتمد أخيرًا على التغيرات في الضغط الجوي، يطلب باسكال من قريبه تسلق جبل بوي دي دوم بالأنبوب. ويبلغ ارتفاع هذا الجبل 1465 متراً فوق سطح البحر ويكون الضغط عند قمته أقل منه عند سفحه.

هكذا صاغ باسكال قانونه: على نفس المسافة من مركز الأرض - على جبل أو سهل أو مسطح مائي، يكون للضغط الجوي نفس القيمة.

نظرية الاحتمالات.

منذ عام 1650، كان باسكال يعاني من صعوبة في الحركة، إذ أصيب بشلل جزئي. اعتقد الأطباء أن مرضه مرتبط بالأعصاب وأنه بحاجة إلى تغيير حالته. بدأ باسكال بزيارة دور القمار وكانت إحدى هذه المؤسسات تسمى "بابي رويال" والتي كان يملكها دوق أورليانز.

في هذا الكازينو، جمع القدر باسكال مع شوفالييه دي مير، الذي كان غير عادي القدرات الرياضية. أخبر باسكال أنه عند رمي النرد 4 مرات متتالية، فإن الحصول على 6 يكون أكثر من 50%. كلما قمت بوضع رهانات صغيرة في اللعبة، فزت باستخدام نظامي. يعمل هذا النظام فقط عند رمي نرد واحد. عند الانتقال إلى طاولة أخرى، حيث تم إلقاء زوج من النرد، لم يحقق نظام المير ربحًا، بل خسائر فقط.

أعطى هذا النهج لباسكال فكرة أراد من خلالها حساب الاحتمالية بدقة رياضية. لقد كان تحديًا حقيقيًا للقدر. قرر باسكال حل هذه المشكلة باستخدام المثلث الرياضي، الذي كان معروفًا حتى في العصور القديمة (على سبيل المثال، ذكره عمر الخيام)، والذي سمي فيما بعد بمثلث باسكال. هذا هرم يتكون من أرقام، كل منها يساوي مجموع زوج الأرقام الموجود فوقه.

الأشخاص الرائعون رائعون في كل شيء. تنطبق هذه العبارة الشائعة بشكل كامل على العالم الفرنسي بليز باسكال. وشملت الاهتمامات البحثية للمخترع الفيزياء والرياضيات والأدب والفلسفة. ويعتبر باسكال أحد مؤسسي التحليل الرياضي، ومؤلف القانون الأساسي للديناميكا المائية. ويُعرف أيضًا بأنه أول مبتكر لأجهزة الكمبيوتر الميكانيكية. هذه الأجهزة هي نماذج أولية لأجهزة الكمبيوتر الحديثة.

في ذلك الوقت، كانت النماذج فريدة من نوعها في نواح كثيرة. من حيث ميزاتها التقنية، فقد تجاوزت العديد من نظائرها التي تم اختراعها قبل بليز باسكال. ما هي قصة "باسكالينا"؟ أين يمكنك أن تجد هذه التصاميم الآن؟

النماذج الأولية

لقد جرت محاولات لأتمتة عمليات الحوسبة لفترة طويلة. وكان العرب والصينيون هم الأكثر نجاحاً في هذه الأمور. وهم يعتبرون مكتشفي جهاز مثل المعداد. مبدأ التشغيل بسيط للغاية. لإجراء الحساب، من الضروري نقل العظام من جزء إلى آخر. بالإضافة إلى ذلك، سمحت المنتجات بعمليات الطرح. ارتبطت مضايقات العدادات العربية والصينية الأولى فقط بحقيقة أن الحجارة تتفتت بسهولة أثناء النقل. في بعض المحلات التجارية في المناطق النائية، لا يزال بإمكانك العثور على أبسط أنواع العداد العربي، على الرغم من أنه يسمى الآن العداد.

أهمية المشكلة

بدأ باسكال بتصميم سيارته عندما كان عمره 17 عامًا. كانت أفكار المراهق حول الحاجة إلى أتمتة عمليات الحوسبة الروتينية مستوحاة من تجربة والده. الحقيقة هي أن والد أحد العلماء اللامعين كان يعمل في تحصيل الضرائب وقضى وقتًا طويلاً في إجراء حسابات مملة. استغرق التصميم نفسه وقتًا طويلاً وتطلب استثمارات جسدية وعقلية ومادية كبيرة من العالم. في الحالة الأخيرة، ساعد بليز باسكال والده، الذي أدرك بسرعة مزايا تنمية ابنه.

المنافسين

وبطبيعة الحال، في ذلك الوقت لم يكن هناك حديث عن استخدام أي وسيلة إلكترونية للحوسبة. تم تنفيذ كل شيء فقط من خلال الميكانيكا. تم اقتراح استخدام دوران العجلة لتنفيذ عملية الإضافة قبل وقت طويل من باسكال. على سبيل المثال، لم يكن الجهاز الذي تم إنشاؤه عام 1623 أقل شعبية في ذلك الوقت، ومع ذلك، قدمت آلة باسكال بعض الابتكارات التقنية التي سهّلت عملية الجمع بشكل كبير. على سبيل المثال، قام مخترع فرنسي بتطوير مخطط لنقل الوحدة تلقائيًا عندما ينتقل الرقم إلى رقم أعلى. وهذا جعل من الممكن إضافة أرقام متعددة الأرقام دون تدخل بشري في عملية العد، مما أدى فعليًا إلى القضاء على مخاطر الأخطاء وعدم الدقة.

المظهر ومبدأ التشغيل

من الناحية المرئية، كانت آلة الإضافة الأولى لباسكال تشبه صندوقًا معدنيًا عاديًا توجد فيه تروس متصلة ببعضها البعض. يقوم المستخدم، عن طريق تدوير عجلات الاتصال، بتعيين القيم التي يحتاجها. تم تمييز كل واحد منهم بأرقام من 0 إلى 9. متى بدوره الكاملقام الترس بتغيير الترس المجاور (المناظر لرتبة أعلى) بمقدار وحدة واحدة.

كان النموذج الأول يحتوي على خمسة تروس فقط. بعد ذلك، خضعت الآلة الحاسبة لبليز باسكال لبعض التغييرات فيما يتعلق بزيادة عدد التروس. ظهرت 6 منها، ثم ارتفع هذا العدد إلى 8. هذا الابتكار جعل من الممكن إجراء عمليات حسابية تصل إلى 9,999,999، وظهرت الإجابة في الجزء العلوي من الجهاز.

عمليات

لا يمكن للعجلات في آلة باسكال الحاسبة أن تدور إلا في اتجاه واحد. ونتيجة لذلك، كان المستخدم قادرا فقط على تنفيذ عمليات الإضافة. مع بعض المهارة، تم تكييف الأجهزة أيضًا للضرب، لكن إجراء العمليات الحسابية في هذه الحالة كان أكثر صعوبة بشكل ملحوظ. كانت هناك حاجة لإضافة نفس الأرقام عدة مرات متتالية، وهو أمر غير مريح للغاية. عدم القدرة على تدوير العجلة الجانب المعاكسلم يسمح بالحسابات ذات الأرقام السالبة.

الانتشار

ومنذ إنشاء النموذج الأولي، صنع العالم حوالي 50 جهازًا. أثارت آلة باسكال الميكانيكية اهتمامًا غير مسبوق في فرنسا. لسوء الحظ، لم يتمكن المنتج أبدًا من اكتساب شعبية واسعة النطاق، حتى على الرغم من الصدى الذي لقيه بين عامة الناس وفي الأوساط العلمية.

كانت المشكلة الرئيسية في المنتجات هي تكلفتها العالية. كان الإنتاج باهظ الثمن، وبطبيعة الحال، كان لذلك تأثير سلبي على السعر النهائي للجهاز بأكمله. كانت الصعوبات في الإصدار هي التي أدت إلى حقيقة أن العالم لم يتمكن من بيع ما لا يزيد عن 16 نموذجًا طوال حياته. أعرب الناس عن تقديرهم لجميع مزايا الحساب التلقائي، لكنهم لم يرغبوا في أخذ الأجهزة.

البنوك

كان التركيز الرئيسي لبليز باسكال أثناء التنفيذ على البنوك. لكن المؤسسات المالية رفضت في معظمها شراء آلة لإجراء العمليات الحسابية التلقائية. نشأت المشاكل بسبب السياسة النقدية المعقدة لفرنسا. في ذلك الوقت، كان في البلاد ليفر ومنكرون وسوس. الليفر الواحد يتكون من 20 سوس، والسوس 12 منكرًا. أي أنه لم يكن هناك نظام أرقام عشري على هذا النحو. ولهذا السبب كان من المستحيل عمليا استخدام آلة باسكال في الأعمال المصرفية في الواقع. تحولت فرنسا إلى نظام الأرقام المعتمد في بلدان أخرى فقط في عام 1799. ومع ذلك، حتى بعد هذا الوقت، كان استخدام الجهاز الآلي معقدًا بشكل ملحوظ. لقد تطرق هذا بالفعل إلى الصعوبات المذكورة سابقًا في الإنتاج. كان العمل في الغالب يدويًا، لذا كانت كل آلة تتطلب عملاً مضنيًا. ونتيجة لذلك، توقفوا ببساطة عن صنعها تمامًا.

الدعم الحكومي

أعطى بليز باسكال واحدة من أولى الآلات الحاسبة الأوتوماتيكية للمستشار سيجوييه. هذا رجل دولةقدم الدعم للعالم المبتدئ في المراحل الأولى من إنشاء جهاز أوتوماتيكي. وفي الوقت نفسه، تمكن المستشار من الحصول على امتيازات من الملك لإنتاج هذه الوحدة خصيصًا لباسكال. وعلى الرغم من أن اختراع الآلة كان ملكًا بالكامل للعالم نفسه، إلا أن قانون براءات الاختراع لم يكن قد تم تطويره في فرنسا في ذلك الوقت. تم الحصول على الامتياز من الشخص الملكي في عام 1649.

مبيعات

كما ذكرنا أعلاه، فإن آلة باسكال لم تكتسب شعبية كبيرة. كان العالم نفسه يعمل فقط في تصنيع الأجهزة، وكان صديقه روبيرفال مسؤولاً عن البيع.

تطوير

تم أخذ مبدأ دوران التروس الميكانيكية المطبق في كمبيوتر باسكال كأساس لتطوير أجهزة أخرى مماثلة. ويُنسب أول تحسن ناجح إلى أستاذ الرياضيات الألماني لايبنتز. يعود تاريخ إنشاء آلة الإضافة إلى عام 1673. تم إجراء إضافات الأرقام أيضًا في النظام العشري، لكن الجهاز نفسه كان يتميز بوظائف أكبر. والحقيقة هي أنه بمساعدتها لم يكن من الممكن إجراء عملية الجمع فحسب، بل أيضًا الضرب والطرح والقسمة وحتى أخذ الجذر التربيعي. وأضاف العالم إلى التصميم عجلة خاصة، مما جعل من الممكن تسريع عمليات الإضافة المتكررة.

قدم لايبنيز منتجه في فرنسا وإنجلترا. حتى أن إحدى السيارات انتهى بها الأمر مع الإمبراطور الروسي بطرس الأكبر الذي قدمها إلى العاهل الصيني. كان المنتج بعيدًا عن الكمال. العجلة التي اخترعها لايبنتز للطرح تم استخدامها لاحقًا في آلات الجمع الأخرى.

يعود أول نجاح تجاري للآلات الميكانيكية إلى عام 1820. تم إنشاء الآلة الحاسبة على يد المخترع الفرنسي تشارلز كزافييه توماس دي كولمار. يذكرنا مبدأ التشغيل من نواحٍ عديدة بآلة باسكال، لكن الجهاز نفسه أصغر حجمًا وأسهل قليلاً في التصنيع وأرخص. هذا ما حدد نجاح رجال الأعمال مسبقًا.

مصير الخلق

طوال حياته، ابتكر العالم حوالي 50 آلة، ولم ينج سوى عدد قليل منها حتى يومنا هذا. أصبح من الممكن الآن تتبع مصير 6 أجهزة فقط بشكل موثوق. توجد أربعة نماذج في المخزن الدائم في متحف باريس للفنون والحرف، واثنان آخران في متحف كليرمون. وجدت أجهزة الحوسبة المتبقية موطنها في مجموعات خاصة. ولا يُعرف على وجه اليقين من يملكها حاليًا. إن صلاحية الوحدات موضع تساؤل أيضًا.

آراء

يربط بعض كتاب السيرة بين تطوير وإنشاء آلة الجمع الخاصة بباسكال وبين تدهور صحة المخترع نفسه. كما ذكر أعلاه، بدأ العالم أعماله الأولى في شبابه. لقد تطلبوا كميات هائلة من القوة العقلية والجسدية من المؤلف. استمر العمل لمدة 5 سنوات تقريبًا. ونتيجة لذلك، بدأ بليز باسكال يعاني من الصداع الشديد الذي رافقه بعد ذلك بقية حياته.

بدأ الفرنسي بليز باسكال في بناء آلة الجمع باسكالينا في عام 1642 عندما كان عمره 19 عامًا، بعد مراقبة عمل والده، الذي كان يعمل في تحصيل الضرائب وغالبًا ما كان يقوم بإجراء حسابات طويلة ومملة.

كانت آلة باسكال عبارة عن جهاز ميكانيكي على شكل صندوق به العديد من التروس المتصلة ببعضها البعض. تم إدخال الأرقام المراد إضافتها إلى الجهاز عن طريق إدارة الأقراص وفقًا لذلك. تم تمييز كل عجلة من هذه العجلات، التي تتوافق مع منزلة عشرية واحدة لرقم، بأقسام من 0 إلى 9. عند إدخال رقم، يتم تمرير العجلات إلى الرقم المقابل. بعد الانتهاء من الدورة الكاملة، تم نقل الفائض فوق الرقم 9 إلى الرقم المجاور، مما أدى إلى تحويل العجلة المجاورة بمقدار موضع واحد. كانت الإصدارات الأولى من Pascalina تحتوي على خمسة تروس، ثم زاد العدد لاحقًا إلى ستة أو حتى ثمانية، مما جعل من الممكن العمل بأعداد كبيرة تصل إلى 9999999. وظهرت الإجابة في الجزء العلوي من العلبة المعدنية. كان دوران العجلات ممكنا فقط في اتجاه واحد، باستثناء إمكانية العمل مباشرة مع الأرقام السالبة. ومع ذلك، فإن آلة باسكال جعلت من الممكن ليس فقط إجراء عملية الجمع، ولكن أيضًا عمليات أخرى، ولكنها تطلبت استخدام إجراء غير مريح إلى حد ما لعمليات الجمع المتكررة، حيث تم إجراء الطرح باستخدام مكملات التسعة، والتي ظهرت في نافذة لمساعدة القارئ تقع فوق القيمة الأصلية المحددة.

وعلى الرغم من مزايا الحسابات التلقائية، إلا أن استخدام الآلة العشرية للحسابات المالية في إطار النظام النقدي المعمول به في فرنسا في ذلك الوقت كان صعبا. تم إجراء الحسابات بالليفر، وكان هناك 20 سوس في الليفر، و12 منكرًا في السوس. من الواضح أن استخدام النظام العشري أدى إلى تعقيد عملية الحسابات الصعبة بالفعل.

ومع ذلك، في حوالي 10 سنوات، قام باسكال ببناء حوالي 50 سيارة وتمكن من بيع حوالي عشرة أنواع مختلفة من سيارته. وعلى الرغم من الإعجاب العام الذي أثارته الآلة، إلا أنها لم تجلب الثروة لخالقها. كان التعقيد والتكلفة العالية للآلة، إلى جانب ضعف قدرات الحوسبة، بمثابة عقبة أمام استخدامها على نطاق واسع. ومع ذلك، فإن مبدأ العجلات المتصلة الذي يقوم عليه باسكالينا أصبح الأساس لما يقرب من ثلاثة قرون لمعظم أجهزة الكمبيوتر التي تم إنشاؤها.

أصبحت آلة باسكال ثاني جهاز حاسوبي يعمل بالفعل بعد ساعة العد الخاصة بفيلهلم شيكارد (الألمانية). فيلهلم شيكارد) ، تم إنشاؤها عام 1623.

وفي عام 1799، أثر تحول فرنسا إلى النظام المتري أيضًا على نظامها النقدي، الذي أصبح في النهاية نظامًا عشريًا. ومع ذلك، حتى بداية القرن التاسع عشر تقريبًا، ظل إنشاء واستخدام آلات العد غير مربح. لم يكن حتى عام 1820 أن تشارلز كزافييه توماس دي كولمار تشارلز كزافييه توماس دي كولمار) حصل على براءة اختراع أول آلة حاسبة ميكانيكية، والتي حققت نجاحًا تجاريًا.

آلة حاسبة لايبنيز تاريخ الخلق

جاءت فكرة إنشاء آلة تقوم بإجراء العمليات الحسابية من عالم الرياضيات والفيلسوف الألماني المتميز جوتفريد فيلهلم لايبنتز بعد أن التقى بعالم الرياضيات والفلكي الهولندي كريستيان جوينيان. العدد الهائل من الحسابات التي كان على عالم الفلك القيام بها قاد لايبنتز إلى فكرة إنشاء جهاز ميكانيكي يمكنه تسهيل مثل هذه الحسابات ("بما أنه لا يستحق مثل هؤلاء الأشخاص الرائعين، مثل العبيد، إضاعة الوقت في العمل الحسابي" يمكن أن يعهد بها إلى أي شخص في أي وقت." باستخدام الآلة").

تم إنشاء الآلة الحاسبة الميكانيكية بواسطة لايبنتز عام 1673. تم تنفيذ إضافة الأرقام باستخدام عجلات متصلة ببعضها البعض، تمامًا كما هو الحال في آلة الحوسبة الخاصة بعالم ومخترع بارز آخر بليز باسكال - "باسكالين". تمت إضافة جزء متحرك إلى التصميم (نموذج أولي للعربة المتحركة للآلات الحاسبة المكتبية المستقبلية) ومقبض خاص جعل من الممكن تدوير عجلة متدرجة (الأسطوانات في الإصدارات اللاحقة من الماكينة) جعل من الممكن تسريع عمليات الإضافة المتكررة ، والتي تم من خلالها إجراء قسمة وضرب الأرقام. تم تنفيذ العدد المطلوب من الإضافات المتكررة تلقائيًا.

تم عرض الآلة بواسطة لايبنتز في الأكاديمية الفرنسية للعلوم والجمعية الملكية في لندن. وصلت نسخة واحدة من الآلة الحاسبة إلى بطرس الأكبر، الذي قدمها إلى الإمبراطور الصيني، راغبًا في مفاجأة الأخير بالإنجازات التقنية الأوروبية.

تم بناء نموذجين أوليين، ولم يبق حتى يومنا هذا سوى نموذج واحد فقط في المكتبة الوطنية في ولاية ساكسونيا السفلى (الألمانية). Niedersächsische Landesbibliothek) في هانوفر، ألمانيا. توجد عدة نسخ لاحقة في متاحف في ألمانيا، مثل تلك الموجودة في المتحف الألماني في ميونيخ.

باسكالين

كان أول جهاز حاسوبي أصبح مشهورًا خلال حياة المؤلف هو Pascaline أو، كما يطلق عليه أحيانًا، Pascal Wheel. تم إنشاؤها في عام 1644 من قبل بليز باسكال (19/06/1623-19/08/1662) وحلت لعدة قرون محل أول آلة حاسبة، حيث كانت "الساعة الحسابية" الخاصة بشيكارد معروفة في ذلك الوقت لدائرة ضيقة للغاية من الأشخاص. الناس.

كان سبب إنشاء "باسكالينا" هو رغبة باسكال في مساعدة والده. والحقيقة هي أن والد العالم الكبير إتيان باسكال قاد في عام 1638 مجموعة من المستأجرين الذين احتجوا على قرار الحكومة بإلغاء دفع الإيجار، الأمر الذي لم يحظ بسببه الكاردينال ريشيليو، الذي أمر بالقبض على المتمردين . اضطر والد باسكال إلى الفرار.

في 4 أبريل 1939، وبفضل جاكلين، الابنة الصغرى لوالد العالم، ودوقة إيجيلون، تمكنوا من الحصول على عفو الكاردينال. تم تعيين إتيان باسكال في منصب مراقب قيادة روان العامة، وفي يناير 1939، في 2 نوفمبر 1640، وصلت عائلة باسكال إلى روان، وانهمك والد باسكال على الفور في العمل، حيث كان يجلس ليلًا ونهارًا يحسب عائدات الضرائب. آلة الإضافة.

النموذج الأول الذي تم إنشاؤه لم يرضيه، وبدأ على الفور في تحسينه. في المجموع، تم إنشاء حوالي 50 نماذج مختلفة من أجهزة الكمبيوتر. كتب باسكال عن عمله على هذا النحو: "لم أدخر أي وقت، ولا عمل، ولا مال لأجعله مفيدًا لك... كان لدي الصبر لصنع ما يصل إلى 50 نموذجًا مختلفًا: بعضها خشبي، والبعض الآخر من العاج وخشب الأبنوس والنحاس..." تم إنشاء النسخة النهائية من الجهاز في عام 1645.

ظهر وصف "باسكالينا" لأول مرة في موسوعة ديدرو في القرن الثامن عشر.

كان عبارة عن صندوق نحاسي صغير مقاس 36×13×8 سم، يحتوي بداخله على العديد من التروس المترابطة وبه عدة عجلات قرصية بأقسام من 0 إلى 9، يتم من خلالها إجراء التحكم - إدخال أرقام العمليات عليها وعرض نتائج العمليات فيها شبابيك.

كل طلب يتوافق مع رقم واحد من الرقم. كانت الإصدارات الأولى من الجهاز ذات خمسة بتات، وبعد ذلك أنشأ باسكال إصدارات ذات ستة وحتى ثمانية بتات.

تم تكييف أدنى رقمين من باسكالينا ذات الثمانية بتات للعمل مع منكر وسو، أي. كان الرقم الأول عشريًا، والثاني ثنائي عشري، لأن نظام العملة الفرنسي في تلك الأيام كان أكثر تعقيدًا من النظام الحديث. وكان في المنكر 12 سوس وفي المنكر 20 سوس. عند إجراء العمليات العشرية العادية، كان من الممكن إيقاف تشغيل الأرقام المخصصة للتغييرات الصغيرة. يمكن للإصدارات المكونة من ستة وخمسة أرقام من الآلات أن تعمل فقط مع الأرقام العشرية.

تم تدوير عجلات الاتصال يدويًا باستخدام دبوس محرك، تم إدخاله بين الأسنان، وكان عددها عشرة للمنازل العشرية، واثني عشر للمنازل الاثني عشرية، وعشرين للمنازل العشرية. ولتسهيل إدخال البيانات، تم استخدام نقطة توقف ثابتة، مثبتة في الجزء السفلي من القرص، على يسار الرقم 0 مباشرةً.

تم نقل دوران عجلة القرص إلى أسطوانة العد باستخدام جهاز خاص موضح في الشكل الموجود على اليسار. تم توصيل عجلة القرص (A) بشكل صارم بعجلة التاج (C) باستخدام قضيب (B). تم تعشيق العجلة التاجية (C) مع العجلة التاجية (D) الموضوعة بزوايا قائمة على العجلة التاجية (C). وبهذه الطريقة، تم نقل دوران عجلة القرص (A) إلى العجلة التاجية (D)، والتي كانت متصلة بشكل صارم بالقضيب (E)، الذي تم تثبيت العجلة التاجية (F) عليه، والمستخدمة لنقل الفائض إلى الرقم الأكثر أهمية باستخدام الأسنان (F1) واستقبال الفائض من الرقم الصغير باستخدام الأسنان (F2). تم أيضًا تثبيت عجلة التاج (G) على القضيب (E)، والتي تم استخدامها لنقل دوران عجلة القرص (A) إلى أسطوانة العد (J) باستخدام عجلة تروس (H).

عندما تم تدوير القرص بالكامل، تم نقل نتيجة الفائض إلى الرقم الأكثر أهمية في باسكالين باستخدام الآلية الموضحة في الأشكال "آلية نقل الفائض في باسكالين".

لنقل الفائض، تم استخدام عجلتين تاجيتين (B وH) من الأرقام المجاورة. على العجلة التاجية (ب) من الفئة الثانوية كان هناك قضيبان (ج) يمكنهما التعامل مع شوكة (أ) مثبتة على رافعة مزدوجة الكرنك د. تدور هذه الرافعة بحرية حول المحور (هـ) للفئة العليا . تم أيضًا إرفاق الدقرة المحملة بنابض (F) بهذه الرافعة.

عندما وصل القرص الصغير إلى الرقم 6، اشتبكت القضبان (C) مع الشوكة (A). في اللحظة التي يتحرك فيها القرص من الرقم 9 إلى الرقم 0، تنفصل الشوكة عن القضبان (C) وتسقط تحت تأثير وزنها، بينما يتعامل الدقر مع قضبان العجلة التاجية (G) (هـ) من الفئة الأعلى ونقله خطوة إلى الأمام.

يتم توضيح مبدأ تشغيل آلية نقل الفائض في باسكالين في الرسوم المتحركة أدناه.

وكان الغرض الرئيسي من الجهاز بالإضافة. للإضافة، كان عليك القيام بعدد من العمليات البسيطة:

1. قم بإعادة ضبط النتيجة السابقة عن طريق تدوير الأقراص، بدءًا من الرقم الأقل أهمية، حتى تظهر الأصفار في كل نافذة.

2. باستخدام نفس العجلات، يتم إدخال الحد الأول بدءًا من الرقم الأقل أهمية.

يوضح الرسم المتحرك أدناه كيفية عمل باسكالينا باستخدام مثال إضافة 121 و32.

كان الطرح أكثر تعقيدًا بعض الشيء، نظرًا لأن نقل البتات الفائضة حدث فقط عندما تم تدوير الأقراص في اتجاه عقارب الساعة. تم استخدام ذراع القفل (I) لمنع عجلات القرص من الدوران عكس اتجاه عقارب الساعة.

أدى جهاز نقل الفائض هذا إلى مشكلة في تنفيذ الطرح على باسكالين عن طريق تدوير الأقراص في الاتجاه المعاكس، كما حدث في ساعة العد الخاصة بشيكارد. لذلك، استبدل باسكال عملية الطرح بالجمع بمكمل التسعة.

اسمحوا لي أن أشرح الطريقة التي يستخدمها باسكال مع مثال. لنفترض أنك بحاجة إلى حل المعادلة Y=64-37=27. باستخدام طريقة الجمع، نمثل الرقم 64 على أنه الفرق بين الرقمين 99 و 35 (64=99-35)، وبذلك تختصر معادلتنا إلى الشكل التالي: Y=64-37=99-35-37=99 -(35+37)= 27. كما يتبين من التحويل، تم استبدال الطرح جزئيًا بالجمع والطرح نتيجة الجمع من 99، وهو التحويل العكسي للجمع. ونتيجة لذلك، كان على باسكال أن يحل مشكلة الإضافة التلقائية إلى تسعة، حيث قام بإدخال صفين من الأرقام على أسطوانة العد بحيث يكون مجموع الرقمين الموجودين أحدهما أسفل الآخر يساوي دائمًا 9. وبالتالي، فإن الرقم المعروض في يمثل الصف العلوي من نافذة نتيجة الحساب إضافة الرقم الموجود في الصف السفلي إلى 9.

في شكل موسع، تظهر الصفوف المطبقة على الأسطوانة في الشكل الموجود على اليسار.

تم استخدام الصف السفلي للجمع، والصف العلوي للطرح. للتأكد من أن الصف غير المستخدم لا يصرف الانتباه عن العمليات الحسابية، فهو مغطى بشريط.

دعونا نلقي نظرة على عمل باسكالينا باستخدام مثال طرح 132 من 7896 (7896-132=7764):

1. أغلق الصف السفلي من النوافذ المستخدمة للإضافة.

2. قم بتدوير عجلات القرص بحيث يتم عرض الرقم 7896 في الصف العلوي، بينما يتم عرض الرقم 992103 في الصف المغلق السفلي.

3. أدخل المطروح بنفس الطريقة التي ندخل بها المصطلحات بالإضافة إلى ذلك. بالنسبة للرقم 132 يتم ذلك على النحو التالي:

يتم تثبيت الدبوس مقابل الرقم 2 من الرقم الأدنى من "باسكالينا"، ويتم تدوير القرص في اتجاه عقارب الساعة حتى يستقر الدبوس في مواجهة التوقف.

يتم تثبيت الدبوس مقابل الرقم 3 من الرقم الثاني من "باسكالينا"، ويتم تدوير القرص في اتجاه عقارب الساعة حتى يستقر الدبوس في مواجهة التوقف.

يتم تثبيت الدبوس مقابل الرقم 1 من الرقم الثالث من "باسكالينا"، ويتم تدوير القرص في اتجاه عقارب الساعة حتى يستقر الدبوس في مواجهة التوقف.

الأرقام المتبقية لا تتغير.

4. سيتم عرض نتيجة الطرح 7896-132=7764 في الصف العلوي من النوافذ.

تم إجراء الضرب في الجهاز على شكل جمع متكرر، كما يمكن استخدام الطرح المتعدد لقسمة عدد.

عند تطوير آلة حاسبة، واجه باسكال العديد من المشاكل، وكان من أكثرها إلحاحًا تصنيع المكونات والتروس. ولم يفهم العمال أفكار العالم جيدًا، وكانت تكنولوجيا صنع الأدوات منخفضة. في بعض الأحيان، كان على باسكال نفسه أن يلتقط الأدوات ويصقل أجزاء معينة من الآلة، أو يبسط تكوينها حتى يتمكن الحرفيون من صنعها.

قدم المخترع أحد النماذج الناجحة الأولى لآلة باسكالينا إلى المستشار سيغير، مما ساعده في الحصول على امتياز ملكي في 22 مايو 1649، والذي أكد تأليف الاختراع وأعطى باسكال الحق في تصنيع وبيع الآلة. على مدار 10 سنوات، تم إنشاء ما يقرب من 50 طرازًا من أجهزة الكمبيوتر وتم بيع حوالي عشرة نماذج منها. وقد نجت 8 عينات حتى يومنا هذا.

على الرغم من أن الآلة كانت ثورية في وقتها وتسببت في إعجاب الجميع، إلا أنها لم تجلب الثروة لخالقها منذ ذلك الحين تطبيق عمليلم أتلقها، على الرغم من أن الكثير قد قيل وكتب عنهم. ربما لأن الموظفين الذين كانت الآلة مخصصة لهم كانوا خائفين من فقدان وظائفهم بسببها، وكان أصحاب العمل بخيلين في شراء جهاز باهظ الثمن، مفضلين العمالة الرخيصة.

ومع ذلك، أصبحت الأفكار التي قام عليها بناء باسكالينا هي الأساس لتطوير تكنولوجيا الكمبيوتر. وكان لباسكال أيضًا خلفاء مباشرون. وهكذا، قام رودريجيز بيريرا، المعروف بنظامه لتعليم الصم والبكم، بتصميم آلتين حسابيتين بناءً على مبادئ باسكالينا، ولكن نتيجة لعدد من التعديلات، تبين أنهما أكثر تقدمًا.