دستگاه پاسکال با درب آن برداشته شده است

مکانیزاسیون و اتوماسیون عملیات محاسباتی یکی از دستاوردهای فنی اساسی در سومین دوم قرن بیستم است. درست همانطور که ظهور اولین ماشین های ریسندگی نشان دهنده آغاز انقلاب بزرگ صنعتی در قرن 18 و 19 بود، ایجاد دستگاه های الکترونیکی کامپیوتردر نیمه دوم قرن بیستم به منادی انقلاب عظیم علمی، فنی و اطلاعاتی تبدیل شد. پیش از این رویداد مهم، داستانی طولانی وجود داشت. اولین تلاش ها برای مونتاژ ماشین محاسبه در قرن هفدهم انجام شد و ساده ترین دستگاه های محاسباتی مانند چرتکه و شمارش حتی زودتر - در دوران باستان و قرون وسطی - ظاهر شدند.

اگرچه یک دستگاه محاسبات اتوماتیک یک نوع ماشین است، اما نمی توان آن را با ماشین های صنعتی، مثلا ماشین تراش یا بافنده، همتراز کرد، زیرا بر خلاف آنها، با مواد فیزیکی (نخ ها یا صفحات چوبی) کار نمی کند. با موارد ایده آل و غیر موجود در طبیعت از طریق اعداد. بنابراین، خالق هر کامپیوتری (چه ساده‌ترین ماشین اضافه‌کننده یا جدیدترین ابررایانه) با مشکلات خاصی مواجه است که برای مخترعان در زمینه‌های دیگر فناوری به وجود نمی‌آید. آنها را می توان به صورت زیر فرمول بندی کرد: 1) چگونه می توان اعداد را به صورت فیزیکی (عینی) در یک ماشین نشان داد؟ 2) چگونه می توان داده های عددی اولیه را وارد کرد؟ 3) چگونه می توان اجرای عملیات حسابی را شبیه سازی کرد؟ 4) چگونه داده های ورودی و نتایج محاسبات را به کامپیوتر ارائه کنیم؟

یکی از اولین کسانی که بر این مشکلات غلبه کرد دانشمند و متفکر مشهور فرانسوی بلز پاسکال بود. او 18 ساله بود که شروع به کار بر روی ایجاد یک ماشین خاص کرد که با کمک آن شخصی که حتی با قواعد حساب آشنا نیست، می تواند چهار عملیات اساسی را انجام دهد. خواهر پاسکال که شاهد کار او بود، بعداً نوشت: "این کار برادرش را خسته کرد، اما نه به دلیل فشار فعالیت ذهنی، و نه به دلیل مکانیسم هایی که اختراع آن باعث تلاش زیادی برای او نشد، بلکه به این دلیل که کارگران در درک او مشکل داشتم." و این تعجب آور نیست. مکانیک دقیق تازه متولد شده بود و کیفیتی که پاسکال خواستار آن بود فراتر از توانایی های استادانش بود. بنابراین، خود مخترع اغلب مجبور بود پرونده و چکش را در دست بگیرد یا مغز خود را در مورد چگونگی تغییر یک طرح جالب اما پیچیده مطابق با مهارت استاد در دست بگیرد. اولین مدل کارکرد دستگاه در سال 1642 آماده شد. پاسکال از آن راضی نبود و بلافاصله شروع به طراحی یک دستگاه جدید کرد. او بعداً در مورد ماشینش نوشت: "من پس انداز نکردم، نه در زمان، نه نیروی کار و نه پولی که آن را به وضعیت مفیدی برسانم... حوصله ساختن 50 مدل مختلف را داشتم..." سرانجام، در سال 1645، تلاش های او با موفقیت کامل به پایان رسید - پاسکال ماشینی را مونتاژ کرد که او را از هر نظر راضی کرد.

این اولین کامپیوتر در تاریخ چه بود و چگونه مشکلات ذکر شده در بالا حل شد؟ مکانیسم دستگاه در یک جعبه برنجی سبک محصور شده بود. روی جلد بالای آن 8 سوراخ گرد وجود داشت که دور هر کدام یک فلس دایره ای شکل بود. مقیاس سمت راست ترین سوراخ به 12 قسمت مساوی تقسیم شد، مقیاس سوراخ کنار آن به 20 قسمت تقسیم شد، شش سوراخ باقی مانده دارای تقسیم اعشاری بود. این درجه بندی مطابق با تقسیم لیور، واحد پولی اصلی فرانسه در آن زمان بود: 1 سو = 1/20 لیور و 1 دنیر = 1/12 سو. در سوراخ ها، چرخ های تنظیم دنده ای قابل مشاهده بودند که در زیر صفحه پوشش بالایی قرار داشتند. تعداد دندانه های هر چرخ با تعداد تقسیمات مقیاس سوراخ مربوطه برابر بود.

پدیده فشار تقریباً در همه جای زندگی ما وجود دارد و حتی نمی توان به دانشمند مشهور فرانسوی بلز پاسکال اشاره کرد که واحد اندازه گیری فشار - 1 Pa - را اختراع کرد. در این مقاله می خواهیم در مورد فیزیکدان، ریاضیدان، فیلسوف و نویسنده برجسته صحبت کنیم که در 19 ژوئن 1623 در شهر اوورن فرانسه (در آن روزها کلرمون-فران) متولد شد و در سال 1662 - 19 اوت درگذشت.

بلز پاسکال (1623-1662)

اکتشافات پاسکال تا به امروز در خدمت بشریت در زمینه هیدرولیک و فناوری کامپیوتر است. پاسکال همچنین خود را در شکل گیری زبان ادبی فرانسوی ثابت کرد.

بلز پاسکال در خانواده یک نجیب زاده ارثی به دنیا آمد و از بدو تولد از سلامتی ضعیفی برخوردار بود که پزشکان از نحوه زنده ماندن او شگفت زده شدند. به دلیل وضعیت نامناسب سلامتی، پدرش گاهی اوقات او را از تحصیل هندسه منع می کرد، زیرا او نگران سلامتی خود بود که ممکن بود به دلیل فشار روحی و روانی بدتر شود. اما چنین محدودیت‌هایی بلز را مجبور به ترک علم نکرد و در سنین پایین او اولین قضایای اقلیدس را اثبات کرد. اما وقتی پدر فهمید که پسرش موفق به اثبات قضیه 32 شده است، نتوانست او را از تحصیل در ریاضیات منع کند.

ماشین اضافه پاسکال

پاسکال در سن 18 سالگی پدرش را دید که یک گزارش مالیاتی برای کل منطقه (نرماندی) آماده می کند. این یک کار بسیار خسته کننده و یکنواخت بود که زمان و تلاش زیادی را صرف کرد، زیرا محاسبات در یک ستون انجام می شد. بلز تصمیم گرفت به پدرش کمک کند و حدود دو سال روی ایجاد یک کامپیوتر کار کرد. قبلاً در سال 1642 ، اولین ماشین حساب متولد شد.

ماشین اضافه پاسکال بر اساس اصل تاکسیمتر باستانی ساخته شده است - دستگاهی که برای محاسبه فاصله در نظر گرفته شده بود، فقط کمی تغییر یافته است. به جای 2 چرخ از 6 چرخ استفاده شد که امکان انجام محاسبات با اعداد شش رقمی را فراهم کرد.

ماشین اضافه پاسکال

در این کامپیوتر چرخ ها فقط می توانستند در یک جهت بچرخند. انجام عملیات جمع کردن در چنین ماشینی آسان بود. مثلاً باید جمع 10+15= را محاسبه کنیم؟ برای این کار باید چرخ را بچرخانید تا مقدار جمله اول روی 10 تنظیم شود، سپس همان چرخ را روی مقدار 15 می چرخانیم. در این حالت نشانگر بلافاصله 25 را نشان می دهد. یعنی شمارش در آن اتفاق می افتد. حالت نیمه اتوماتیک

تفریق را نمی توان در چنین ماشینی انجام داد، زیرا چرخ ها در جهت مخالف نمی چرخند. ماشین جمع پاسکال نمی توانست تقسیم و ضرب کند. اما حتی در این شکل و با چنین عملکردی، این دستگاه مفید بود و پاسکال پدر با خوشحالی از آن استفاده کرد. این دستگاه اضافات ریاضی سریع و بدون خطا را انجام داد. پاسکال پدر حتی برای تولید پاسکالین نیز سرمایه گذاری کرد. اما این فقط ناامیدی به همراه داشت، زیرا اکثر حسابداران و حسابداران نمی خواستند چنین اختراع مفیدی را بپذیرند. آنها معتقد بودند که وقتی چنین ماشین هایی راه اندازی می شوند، باید به دنبال کار دیگری باشند. در قرن هجدهم، ماشین‌های افزودن پاسکال به طور گسترده توسط ملوانان، توپخانه‌ها و دانشمندان برای جمع‌بندی حسابی استفاده می‌شد. این اختراع بیش از 200 سال توسط سرمایه گذاران خرابکاری شد.

مطالعه فشار اتمسفر.

در یک زمان، پاسکال آزمایش Evangelista Torricelli را اصلاح کرد و به این نتیجه رسید که یک فضای خالی باید بالای مایع در لوله ایجاد شود. او لوله های شیشه ای گران قیمت خرید و آزمایش هایی را بدون استفاده از جیوه انجام داد. در عوض از آب و شراب استفاده کرد. در طی آزمایشات، مشخص شد که شراب تمایل به افزایش بیشتر از آب دارد. دکورت در یک زمان ثابت کرد که بخارات آن باید بالای مایع قرار گیرد. اگر شراب سریعتر از آب تبخیر شود، بخار انباشته شده شراب باید از بالا آمدن مایع در لوله جلوگیری کند. اما در عمل، فرضیات دکارت رد شد. پاسکال پیشنهاد کرد که فشار اتمسفر روی مایعات سنگین و سبک به یک اندازه عمل می کند. این فشار می تواند شراب بیشتری را وارد لوله کند زیرا سبک تر است.

آزمایشات اوانجلیستا توریچلی

پاسکال، که برای مدت طولانی با آب و شراب آزمایش کرد، دریافت که ارتفاع افزایش مایعات بسته به شرایط آب و هوایی متفاوت است. در سال 1647، کشفی انجام شد که نشان داد فشار اتمسفر و فشار سنج به آب و هوا بستگی دارد.
پاسکال برای اینکه در نهایت ثابت کند ارتفاع ستون مایع در لوله توریچلی به تغییرات فشار اتمسفر بستگی دارد، از خویشاوند خود می‌خواهد تا با لوله از کوه پوی دووم بالا برود. ارتفاع این کوه از سطح دریا 1465 متر است و در قله فشار کمتری نسبت به پای خود دارد.

پاسکال قانون خود را اینگونه تنظیم کرد: در همان فاصله از مرکز زمین - در یک کوه، دشت یا بدنه آب، فشار اتمسفر همان مقدار را دارد.

نظریه احتمال.

از سال 1650، پاسکال در حرکت با مشکل مواجه بود، زیرا فلج نسبی او را تحت تاثیر قرار داد. پزشکان معتقد بودند که بیماری او مربوط به اعصاب است و او باید خودش را تکان دهد. پاسکال شروع به بازدید از خانه های قمار کرد و یکی از موسسات "Pape-Royal" نام داشت که متعلق به دوک اورلئان بود.

در این کازینو، سرنوشت پاسکال را با شوالیه د مِر، که غیرعادی بود، همراه کرد توانایی های ریاضی. او به پاسکال گفت که وقتی یک تاس را 4 بار پشت سر هم پرتاب می کنیم، 6 گرفتن بیش از 50٪ است. هر زمان که در بازی شرط‌بندی کوچک می‌کردم، با استفاده از سیستمم برنده می‌شدم. این سیستم فقط هنگام پرتاب یک قالب کار می کرد. هنگامی که به میز دیگری می روید، جایی که یک جفت تاس پرتاب می شد، سیستم Mere سودی به همراه نداشت، بلکه فقط ضرر داشت.

این رویکرد به پاسکال ایده ای داد که در آن او می خواست احتمال را با دقت ریاضی محاسبه کند. این یک چالش واقعی برای سرنوشت بود. پاسکال تصمیم گرفت این مشکل را با استفاده از یک مثلث ریاضی حل کند که حتی در زمان های قدیم نیز شناخته شده بود (مثلاً عمر خیام به آن اشاره کرد) که بعداً به عنوان مثلث پاسکال نام گرفت. این هرمی متشکل از اعدادی است که هر کدام برابر است با مجموع جفت اعداد واقع در بالای آن.

افراد باهوش در همه چیز درخشان هستند. این جمله رایج برای دانشمند فرانسوی بلز پاسکال کاملاً قابل استفاده است. علایق پژوهشی مخترع شامل فیزیک و ریاضیات، ادبیات و فلسفه بود. این پاسکال است که یکی از بنیانگذاران آنالیز ریاضی و نویسنده قانون اساسی هیدرودینامیک به حساب می آید. او همچنین به عنوان اولین خالق کامپیوترهای مکانیکی شناخته می شود. این دستگاه ها نمونه اولیه کامپیوترهای مدرن هستند.

در آن زمان، مدل ها از بسیاری جهات منحصر به فرد بودند. از نظر ویژگی های فنی، آنها از بسیاری از آنالوگ های اختراع شده قبل از بلز پاسکال پیشی گرفتند. داستان «پاسکالینا» چیست؟ الان از کجا میشه این طرح ها رو پیدا کرد؟

اولین نمونه های اولیه

تلاش برای خودکارسازی فرآیندهای محاسباتی برای مدت طولانی انجام شده است. اعراب و چینی ها در این امور موفق ترین بودند. آنها را کاشف چنین وسیله ای مانند چرتکه می دانند. اصل کار بسیار ساده است. برای انجام محاسبه، لازم است استخوان ها را از یک قسمت به قسمت دیگر منتقل کنید. محصولات علاوه بر این اجازه عملیات تفریق را می دادند. ناراحتی های اولین چرتکه های عربی و چینی فقط با این واقعیت مرتبط بود که سنگ ها به راحتی در حین انتقال خرد می شوند. در برخی از مغازه‌های دوردست هنوز می‌توانید ساده‌ترین انواع چرتکه عربی را پیدا کنید، اگرچه اکنون به آنها چرتکه می‌گویند.

مرتبط بودن مشکل

پاسکال طراحی ماشین خود را در سن 17 سالگی آغاز کرد. افکار این نوجوان در مورد نیاز به خودکارسازی فرآیندهای معمول محاسباتی الهام گرفته از تجربه پدرش بود. واقعیت این است که والدین یک دانشمند باهوش به عنوان جمع آوری مالیات کار می کردند و مدت زیادی را صرف انجام محاسبات خسته کننده کردند. طراحی خود زمان زیادی را صرف کرد و نیاز به سرمایه گذاری فیزیکی، ذهنی و مادی زیادی از دانشمند داشت. در مورد دوم، بلز پاسکال توسط پدر خود، که به سرعت به مزایای رشد پسرش پی برد، کمک گرفت.

رقبا

طبیعتاً در آن زمان صحبتی از استفاده از ابزار الکترونیکی محاسباتی وجود نداشت. همه چیز فقط از طریق مکانیک انجام می شد. استفاده از چرخش چرخ برای انجام عملیات افزودن خیلی قبل از پاسکال پیشنهاد شده بود. به عنوان مثال، دستگاهی که در سال 1623 ساخته شد، در زمان خود محبوبیت کمتری نداشت، با این حال، دستگاه پاسکال نوآوری‌های فنی خاصی را معرفی کرد که فرآیند اضافه کردن را به طور قابل توجهی ساده کرد. برای مثال، یک مخترع فرانسوی طرحی را برای انتقال خودکار یک واحد زمانی که یک عدد به یک رقم بالاتر منتقل می‌شود، ایجاد کرد. این امر امکان افزودن اعداد چند رقمی را بدون دخالت انسان در فرآیند شمارش فراهم کرد که عملاً خطر خطا و عدم دقت را از بین می برد.

ظاهر و اصل عملکرد

از نظر بصری، اولین ماشین افزودنی پاسکال شبیه یک جعبه فلزی معمولی بود که چرخ دنده های متصل به یکدیگر در آن قرار داشتند. کاربر با چرخاندن چرخ های صفحه، مقادیر مورد نیاز خود را تنظیم می کند. هر کدام از آنها با اعداد 0 تا 9 مشخص شده بودند نوبت کاملدنده دنده مجاور (مرتبط با رتبه بالاتر) را یک واحد تغییر داد.

اولین مدل فقط پنج دنده داشت. متعاقباً، ماشین محاسبه بلز پاسکال با توجه به افزایش تعداد دنده‌ها دستخوش تغییراتی شد. 6 مورد از آنها ظاهر شد، سپس این تعداد به 8 افزایش یافت. این نوآوری امکان انجام محاسبات تا 9999999 را فراهم کرد. پاسخ در بالای دستگاه ظاهر شد.

عملیات

چرخ های ماشین محاسبات پاسکال فقط می توانستند در یک جهت بچرخند. در نتیجه، کاربر فقط قادر به انجام عملیات افزودن بود. با کمی مهارت، دستگاه ها برای ضرب نیز سازگار شدند، اما انجام محاسبات در این مورد به طور قابل توجهی دشوارتر بود. نیاز به اضافه کردن اعداد یکسان چندین بار پشت سر هم وجود داشت که بسیار ناخوشایند بود. ناتوانی در چرخاندن چرخ سمت معکوساجازه محاسبات با اعداد منفی را نمی دهد.

در حال گسترش

از زمان ایجاد نمونه اولیه، دانشمند حدود 50 دستگاه ساخته است. ماشین مکانیکی پاسکال علاقه بی سابقه ای را در فرانسه برانگیخت. متأسفانه، این محصول هرگز نتوانست محبوبیت گسترده ای را به دست آورد، حتی با وجود طنین انداز در بین عموم مردم و در محافل علمی.

مشکل اصلی محصولات قیمت بالای آنها بود. تولید گران بود و طبیعتا این موضوع بر قیمت نهایی کل دستگاه تاثیر منفی داشت. این مشکلات در انتشار بود که منجر به این واقعیت شد که این دانشمند نتوانست بیش از 16 مدل را در کل زندگی خود بفروشد. مردم از تمام مزایای محاسبه خودکار قدردانی کردند، اما نمی خواستند دستگاه ها را بگیرند.

بانک ها

تمرکز اصلی بلز پاسکال در طول اجرا بر روی بانک ها بود. اما موسسات مالی در اکثر موارد از خرید ماشینی برای محاسبات خودکار خودداری کردند. مشکلات به دلیل سیاست پولی پیچیده فرانسه به وجود آمد. در آن زمان مملکت لیور و منکر و سوسی داشت. یک لیور شامل 20 سو و یک سو از 12 دنیر بود. یعنی هیچ سیستم اعداد اعشاری وجود نداشت. به همین دلیل است که استفاده از ماشین پاسکال در بانکداری در واقعیت عملا غیرممکن بود. فرانسه تنها در سال 1799 به سیستم اعدادی روی آورد که در سایر کشورها اتخاذ شد. با این حال، حتی پس از این زمان، استفاده از یک دستگاه خودکار به طور قابل توجهی پیچیده بود. این قبلاً بر مشکلات ذکر شده قبلی در تولید تأثیر گذاشته است. کار عمدتاً دستی بود، بنابراین هر دستگاه نیاز به کار پر زحمت داشت. در نتیجه، آنها به سادگی تولید آنها را متوقف کردند.

حمایت دولت

بلز پاسکال یکی از اولین ماشین های محاسبه خودکار را به صدراعظم Seguier داد. این یکی دولتمرددر اولین مراحل ایجاد یک دستگاه خودکار، از دانشمند تازه کار پشتیبانی کرد. در همان زمان، صدراعظم موفق شد از شاه امتیازی برای تولید این واحد به طور خاص برای پاسکال بگیرد. اگرچه اختراع ماشین کاملاً متعلق به خود دانشمند بود، اما قانون ثبت اختراع در آن زمان در فرانسه توسعه نیافته بود. این امتیاز از شخص سلطنتی در سال 1649 دریافت شد.

حراجی

همانطور که در بالا ذکر شد، ماشین پاسکال محبوبیت زیادی به دست نیاورد. خود دانشمند فقط در ساخت دستگاه‌ها فعالیت می‌کرد؛ دوستش روبروال مسئول فروش بود.

توسعه

اصل چرخش چرخ دنده های مکانیکی که در رایانه پاسکال پیاده سازی شده است، به عنوان پایه ای برای توسعه سایر دستگاه های مشابه در نظر گرفته شد. اولین پیشرفت موفقیت آمیز به پروفسور آلمانی ریاضیات لایبنیتس نسبت داده می شود. تاریخ ایجاد ماشین افزودن به سال 1673 باز می گردد. افزودن اعداد نیز در سیستم اعشاری انجام شد، اما خود دستگاه با عملکرد بیشتر متمایز شد. واقعیت این است که با کمک آن می توان نه تنها جمع را انجام داد، بلکه ضرب، تفریق، تقسیم و حتی جذر را نیز گرفت. این دانشمند چرخ خاصی را به طرح اضافه کرد که امکان تسریع عملیات اضافه کردن مکرر را فراهم کرد.

لایب نیتس محصول خود را در فرانسه و انگلیس عرضه کرد. یکی از خودروها حتی به امپراتور روسیه پیتر کبیر ختم شد که آن را به پادشاه چین تقدیم کرد. محصول به دور از ایده آل بود. چرخی که لایب‌نیتس برای تفریق اختراع کرد، متعاقباً در سایر ماشین‌های جمع مورد استفاده قرار گرفت.

اولین موفقیت تجاری مکانیکی به سال 1820 برمی گردد. این ماشین حساب توسط مخترع فرانسوی Charles Xavier Thomas de Colmar ساخته شده است. اصل کار از بسیاری جهات یادآور دستگاه پاسکال است، اما خود دستگاه از نظر اندازه کوچکتر است، ساخت کمی آسان تر و ارزان تر است. این همان چیزی است که موفقیت بازرگانان را از پیش تعیین کرد.

سرنوشت خلقت

این دانشمند در طول زندگی خود حدود 50 ماشین ساخت که تنها تعداد کمی از آنها تا به امروز باقی مانده است. اکنون می توان به طور قابل اعتماد سرنوشت تنها 6 دستگاه را ردیابی کرد. چهار مدل در موزه هنر و صنایع دستی پاریس و دو مدل دیگر در موزه کلرمون نگهداری می‌شوند. دستگاه های محاسباتی باقی مانده خانه خود را در مجموعه های خصوصی پیدا کردند. به طور قطع مشخص نیست که در حال حاضر مالک آنها چه کسی است. قابلیت سرویس دهی واحدها نیز زیر سوال است.

نظرات

برخی از زندگی نامه نویسان توسعه و ایجاد ماشین افزودن پاسکال را با سلامتی ناموفق خود مخترع مرتبط می دانند. همانطور که در بالا ذکر شد، دانشمند اولین کارهای خود را در جوانی آغاز کرد. آنها به مقدار زیادی قدرت ذهنی و جسمی از نویسنده نیاز داشتند. کار تقریباً 5 سال به طول انجامید. در نتیجه، بلز پاسکال از سردردهای شدید رنج می برد که سپس تا پایان عمر همراه او بود.

بلز پاسکال فرانسوی در سال 1642 در سن 19 سالگی و پس از مشاهده کار پدرش که یک باجگیر بود و اغلب محاسبات طولانی و خسته کننده انجام می داد، شروع به ساخت ماشین افزودن پاسکالینا کرد.

ماشین پاسکال یک وسیله مکانیکی به شکل جعبه با چرخ دنده های متعدد بود که به یکدیگر متصل بودند. اعدادی که باید اضافه شوند با چرخاندن شماره‌گیرها به دستگاه وارد شدند. هر یک از این چرخ‌ها، مربوط به یک رقم اعشار از یک عدد، با تقسیم‌بندی از 0 تا 9 مشخص شدند. هنگام وارد کردن یک عدد، چرخ‌ها به عدد مربوطه پیمایش می‌کردند. پس از تکمیل یک چرخش کامل، مازاد بر عدد 9 به رقم مجاور منتقل شد و چرخ مجاور را 1 موقعیت جابجا کرد. اولین نسخه پاسکالینا دارای پنج دنده بود، بعداً تعداد آن به شش یا حتی هشت افزایش یافت که کار با اعداد بزرگ را تا 9999999 ممکن می کرد. پاسخ در قسمت بالایی بدنه فلزی ظاهر شد. چرخش چرخ ها فقط در یک جهت امکان پذیر بود، بدون اینکه امکان کار مستقیم با اعداد منفی را نداشت. با این حال، ماشین پاسکال این امکان را فراهم کرد که نه تنها جمع، بلکه سایر عملیات را نیز انجام دهد، بلکه نیاز به استفاده از یک روش نسبتاً نامناسب برای جمع های مکرر داشت. تفریق با استفاده از مکمل های نه انجام شد که برای کمک به خواننده، در یک پنجره ظاهر شد. بالاتر از مقدار اصلی تنظیم شده قرار دارد.

با وجود مزایای محاسبات خودکار، استفاده از ماشین اعشاری برای محاسبات مالی در چارچوب سیستم پولی موجود در فرانسه در آن زمان دشوار بود. محاسبات در livres، sous de livre انجام شد. واضح است که استفاده از سیستم اعشاری روند دشوار محاسبات را پیچیده کرد.

با این حال، در حدود 10 سال، پاسکال حدود 50 دستگاه ساخت و حتی موفق شد حدود 12 مدل از ماشین خود را بفروشد. علیرغم تحسین عمومی که باعث شد، این دستگاه برای خالق خود ثروتی به ارمغان نیاورد. پیچیدگی و هزینه بالای دستگاه، همراه با قابلیت‌های محاسباتی ضعیف، مانعی برای استفاده گسترده از آن بود. با این وجود، اصل چرخ های متصل زیر بنای پاسکالینا برای تقریباً سه قرن اساس اکثر دستگاه های محاسباتی ایجاد شده بود.

ماشین پاسکال بعد از ساعت شمارش ویلهلم شیکارد (آلمانی) به دومین دستگاه محاسباتی واقعاً کارآمد تبدیل شد. ویلهلم شیکارد) در سال 1623 ایجاد شد.

در سال 1799، انتقال فرانسه به سیستم متریک بر سیستم پولی آن نیز تأثیر گذاشت که در نهایت به اعشار تبدیل شد. با این حال، تقریباً تا آغاز قرن نوزدهم، ایجاد و استفاده از ماشین‌های شمارش بی‌سود باقی ماند. تا سال 1820 بود که چارلز خاویر توماس د کولمار چارلز خاویر توماس de کولمار) اولین ماشین حساب مکانیکی را ثبت کرد که به موفقیت تجاری تبدیل شد.

ماشین حساب لایب نیتس تاریخ خلقت

ایده ایجاد ماشینی که محاسبات را انجام می‌دهد، پس از ملاقات با ریاضی‌دان و ستاره‌شناس هلندی کریستین گوینیان، از سوی ریاضی‌دان و فیلسوف برجسته آلمانی، گوتفرید ویلهلم لایب‌نیتس، مطرح شد. تعداد زیادی از محاسباتی که ستاره شناس باید انجام می داد، لایب نیتس را به ایده ایجاد یک دستگاه مکانیکی که می تواند چنین محاسباتی را تسهیل کند، سوق داد ("از آنجایی که ارزش این افراد شگفت انگیز مانند بردگان را ندارد که وقت خود را برای کار محاسباتی تلف کنند. که می تواند در هر زمان به هر کسی سپرده شود.» با استفاده از دستگاه»).

ماشین حساب مکانیکی توسط لایب نیتس در سال 1673 ساخته شد. اضافه کردن اعداد با استفاده از چرخ های متصل به یکدیگر انجام شد، درست مانند ماشین محاسباتی دانشمند و مخترع برجسته دیگر بلز پاسکال - "پاسکالین". یک قطعه متحرک اضافه شده به طرح (نمونه اولیه کالسکه متحرک ماشین حساب های رومیزی آینده) و یک دسته ویژه که امکان چرخش یک چرخ پله ای (سیلندرها در نسخه های بعدی دستگاه) را فراهم می کند، سرعت عملیات اضافه کردن مکرر را ممکن می کند. ، که به کمک آن تقسیم و ضرب اعداد انجام شد. تعداد مورد نیاز از اضافات مکرر به صورت خودکار انجام شد.

این ماشین توسط لایب نیتس در آکادمی علوم فرانسه و انجمن سلطنتی لندن به نمایش گذاشته شد. یک نسخه از ماشین حساب به پیتر کبیر رسید و او آن را به امپراتور چین ارائه کرد و می خواست دومی را با دستاوردهای فنی اروپایی غافلگیر کند.

دو نمونه اولیه ساخته شد، تا به امروز تنها یکی از آنها در کتابخانه ملی نیدرزاکسن (آلمانی) باقی مانده است. Niedersächsische Landesbibliothek) در هانوفر آلمان. چندین نسخه بعدی در موزه‌های آلمان وجود دارد، مانند یکی در موزه آلمان در مونیخ.

پاسکالین

اولین وسیله محاسباتی که در زمان حیات نویسنده به شهرت رسید، پاسکالین یا همانطور که گاهی اوقات به آن چرخ پاسکال می‌گویند بود. این در سال 1644 توسط بلز پاسکال (06/19/1623-08/19/1662) ایجاد شد و برای قرن ها جای اولین ماشین محاسبه را گرفت، زیرا در آن زمان "ساعت محاسبه" شیکارد در یک دایره بسیار باریک شناخته شده بود. مردم.

ایجاد «پاسکالینا» ناشی از تمایل پاسکال برای کمک به پدرش بود. واقعیت این است که پدر دانشمند بزرگ اتین پاسکال در سال 1638 رهبری گروهی از رانت خواران را برعهده داشت که به تصمیم دولت مبنی بر لغو پرداخت اجاره اعتراض کردند و به همین دلیل از نظر کاردینال ریشلیو که دستور دستگیری شورشیان را صادر کرد، ناامید شد. . پدر پاسکال مجبور به فرار شد.

در 4 آوریل 1939، به لطف ژاکلین، کوچکترین دختر پدر دانشمند، و دوشس d'Aiguillon، آنها موفق به دریافت بخشش کاردینال شدند.اتین پاسکال به سمت ناظر ژنرال روئن منصوب شد و در ژانویه. در 2 سال 1640، خانواده پاسکال وارد روئن شدند.پدر پاسکال بلافاصله سر کار رفت و روز و شب در حال محاسبه درآمدهای مالیاتی بود.در سال 1642، در سن 19 سالگی، بلز پاسکال، که می خواست کار پدرش را آسان تر کند، شروع به کار کرد. ماشین اضافه کردن

اولین مدل ایجاد شده او را راضی نکرد و او بلافاصله شروع به بهبود آن کرد. در مجموع حدود 50 مدل مختلف از دستگاه های محاسباتی ایجاد شد. پاسکال در مورد کار خود چنین نوشت: "من هیچ وقت، هیچ نیروی کار و هیچ پولی صرفه جویی نکردم تا آن را به حالت مفیدی برسانم... من حوصله ساختن 50 مدل مختلف را داشتم: مقداری چوبی، دیگران عاج، چوب آبنوس، مس...» نسخه نهایی دستگاه در سال 1645 ساخته شد.

توصیف "پاسکالینا" اولین بار در دانشنامه دیدرو در قرن هجدهم ظاهر شد.

این یک جعبه کوچک برنجی به ابعاد 36x13x8 سانتی متر بود که در داخل بسیاری از چرخ دنده های متصل به هم و دارای چندین چرخ شماره گیری با تقسیمات 0 تا 9 بود که با کمک آنها کنترل انجام می شد - وارد کردن اعداد برای عملیات روی آنها و نمایش نتایج عملیات در پنجره ها.

هر شماره گیری مربوط به یک رقم از یک عدد بود. اولین نسخه های دستگاه پنج بیتی بود، بعداً پاسکال نسخه های شش و حتی هشت بیتی را ایجاد کرد.

دو رقم پایین‌ترین پاسکالینای هشت بیتی برای کار با دنیر و سو، یعنی. رقم اول اعشاری و رقم دوم دوازده اعشاری بود، زیرا در آن روزها سیستم ضرب سکه فرانسوی پیچیده تر از سیستم مدرن بود. 12 منکر در لیور و 20 سو در منکر وجود داشت. هنگام انجام عملیات اعشاری عادی، می توان ارقام در نظر گرفته شده برای تغییرات کوچک را خاموش کرد. نسخه های شش و پنج رقمی ماشین ها فقط می توانستند با ارقام اعشاری کار کنند.

چرخ های شماره گیری به صورت دستی با استفاده از یک پین محرک که بین دندان ها قرار می گرفت چرخانده می شد که تعداد آن برای ارقام اعشار ده عدد، برای ارقام دوازدهه دوازده عدد و برای اعشار بیست عدد بود. برای سهولت در ورود داده ها، از یک توقف ثابت استفاده شده است که به پایین صفحه، درست در سمت چپ عدد 0 متصل شده است.

چرخش چرخ شماره گیری با استفاده از یک دستگاه خاص که در شکل سمت چپ نشان داده شده است به درام شمارش منتقل می شود. چرخ شماره گیری (A) با استفاده از میله (B) به طور صلب به چرخ تاج (C) متصل شد. چرخ تاج (C) با چرخ تاج (D) در زوایای قائم به چرخ تاج (C) درگیر بود. به این ترتیب، چرخش چرخ صفحه (A) به چرخ تاج (D) منتقل می شد، که به طور محکم به میله (E) متصل بود، که چرخ طوقه (F) روی آن ثابت بود، که برای انتقال سرریز استفاده می شد. مهم ترین رقم با استفاده از دندان (F1) و دریافت سرریز از رقم کوچک با استفاده از دندان (F2). همچنین به میله (E) یک چرخ تاج (G) متصل بود که برای انتقال چرخش چرخ صفحه (A) به درام شمارش (J) با استفاده از چرخ دنده (H) استفاده می شد.

هنگامی که صفحه به طور کامل چرخانده شد، نتیجه سرریز با استفاده از مکانیسم نشان داده شده در شکل های "مکانیسم انتقال سرریز در پاسکالین" به مهم ترین رقم پاسکالین منتقل شد.

برای انتقال سرریز از دو چرخ تاج (B و H) از ارقام مجاور استفاده شد. روی چرخ تاج (B) از دسته فرعی دو میله (C) وجود داشت که می توانستند با یک چنگال (A) نصب شده بر روی یک اهرم دو لنگ D درگیر شوند. این اهرم آزادانه حول محور (E) دسته ارشد می چرخید. . همچنین به این اهرم یک پنجه فنری (F) متصل بود.

وقتی صفحه مینور به عدد 6 رسید، میله ها (C) با چنگال (A) درگیر شدند. در لحظه ای که صفحه از عدد 9 به عدد 0 حرکت کرد، چنگال با میله های (C) جدا شد و تحت تأثیر وزن خود به پایین افتاد، در حالی که پنجه با میله های (G) چرخ تاج درگیر شد. (ه) از بالاترین رده و او را یک قدم به جلو برد.

اصل عملکرد مکانیسم انتقال سرریز در پاسکالین در انیمیشن زیر نشان داده شده است.

هدف اصلی دستگاه افزودن بود. برای اضافه کردن، باید تعدادی عملیات ساده را انجام دهید:

1. نتیجه قبلی را با چرخاندن شماره‌گیرها، با کمترین رقم شروع کنید تا صفرها در هر یک از پنجره‌ها ظاهر شوند.

2. با استفاده از همان چرخ ها اولین عبارت وارد می شود که از کمترین رقم شروع می شود.

انیمیشن زیر نحوه کار پاسکالینا را با استفاده از مثال اضافه کردن 121 و 32 نشان می دهد.

تفریق کمی پیچیده‌تر بود، زیرا انتقال بیت‌های سرریز تنها زمانی اتفاق می‌افتد که شماره‌گیرها در جهت عقربه‌های ساعت می‌چرخند. از یک اهرم قفل (I) برای جلوگیری از چرخش چرخ های صفحه در خلاف جهت عقربه های ساعت استفاده شد.

این دستگاه انتقال سرریز منجر به مشکل در اجرای تفریق بر روی پاسکالین با چرخاندن شماره‌گیرها در جهت مخالف شد، همانطور که در ساعت شمارش شیکارد انجام شد. بنابراین پاسکال عمل تفریق را با جمع با متمم نه جایگزین کرد.

اجازه دهید روش استفاده شده توسط پاسکال را با یک مثال توضیح دهم. فرض کنید باید معادله Y=64-37=27 را حل کنید. با استفاده از روش جمع، عدد 64 را به عنوان تفاوت بین اعداد 99 و 35 (64=99-35) نشان می دهیم، بنابراین معادله ما به شکل زیر کاهش می یابد: Y=64-37=99-35-37=99 -(35+37)= 27. همانطور که از تبدیل پیداست، تفریق تا حدی با جمع و تفریق حاصل جمع از 99 جایگزین شده است که تبدیل معکوس جمع است. در نتیجه، پاسکال مجبور شد مشکل جمع خودکار به 9 را حل کند، که برای آن دو ردیف از اعداد را در طبل شمارش وارد کرد به طوری که مجموع دو عددی که یکی زیر دیگری قرار دارند همیشه برابر با 9 باشد. بنابراین، عدد نمایش داده شده در ردیف بالای پنجره نتیجه محاسبه، جمع کردن عدد در ردیف پایین به 9 نشان داده می شود.

در شکل گسترش یافته، ردیف های اعمال شده روی استوانه در شکل سمت چپ نشان داده شده است.

ردیف پایین برای جمع و ردیف بالا برای تفریق استفاده می شود. برای اطمینان از اینکه ردیف استفاده نشده از محاسبات منحرف نمی شود، با یک نوار پوشانده شده است.

بیایید به کار پاسکالینا با استفاده از مثال تفریق 132 از 7896 (7896-132=7764) نگاه کنیم:

1. ردیف پایین پنجره های مورد استفاده برای اضافه کردن را ببندید.

2. چرخ های صفحه را بچرخانید تا در ردیف بالا عدد 7896 و در ردیف بسته پایین عدد 992103 نمایش داده شود.

3. همانگونه که اصطلاحات را به اضافه وارد می کنیم، subtrahend را وارد کنید. برای عدد 132 این کار به صورت زیر انجام می شود:

پین در مقابل عدد 2 از پایین ترین رقم "Pascalina" نصب می شود و صفحه در جهت عقربه های ساعت چرخانده می شود تا زمانی که پین ​​در برابر استاپ قرار گیرد.

پین در مقابل شماره 3 رقم دوم "Pascalina" نصب می شود و صفحه در جهت عقربه های ساعت چرخانده می شود تا زمانی که پین ​​در برابر استاپ قرار گیرد.

پین در مقابل شماره 1 از رقم سوم "Pascalina" نصب می شود و صفحه در جهت عقربه های ساعت چرخانده می شود تا زمانی که پین ​​در برابر استاپ قرار گیرد.

ارقام باقی مانده تغییر نمی کنند.

4. نتیجه تفریق 7896-132=7764 در ردیف بالای پنجره ها نمایش داده می شود.

ضرب در دستگاه به صورت جمع مکرر انجام می شد و می توان از تفریق چندگانه برای تقسیم یک عدد استفاده کرد.

پاسکال هنگام توسعه ماشین حساب با مشکلات زیادی روبرو شد که مهمترین آنها ساخت قطعات و چرخ دنده ها بود. کارگران ایده های دانشمند را به خوبی درک نکردند و فناوری ساخت ابزار پایین بود. گاهی اوقات خود پاسکال مجبور بود ابزارها را برمی‌داشت و قسمت‌های خاصی از دستگاه را صیقل می‌داد یا پیکربندی آنها را ساده می‌کرد تا صنعتگران بتوانند آنها را بسازند.

مخترع یکی از اولین مدل های موفق پاسکالینا را به صدراعظم Seguier ارائه کرد که به او کمک کرد در 22 مه 1649 یک امتیاز سلطنتی دریافت کند که مؤلف اختراع را تأیید کرد و به پاسکال حق ساخت و فروش دستگاه را واگذار کرد. در طول 10 سال، تقریباً 50 مدل از رایانه ساخته شد و حدود 12 مدل به فروش رسید. 8 نمونه تا به امروز باقی مانده است.

اگرچه این ماشین برای زمان خود انقلابی بود و تحسین جهانی را برانگیخت، اما برای خالق خود ثروتی به ارمغان نیاورد. کاربرد عملیمن آن را دریافت نکردم، اگرچه در مورد آنها بسیار گفته و نوشته شد. شاید به این دلیل که کارمندانی که این دستگاه برای آنها در نظر گرفته شده بود، می ترسیدند که شغل خود را به دلیل آن از دست بدهند، و کارفرمایان برای خرید یک دستگاه گران قیمت خسیسی داشتند و نیروی کار ارزان را ترجیح می دادند.

با این وجود، ایده های زیربنایی ساخت پاسکالینا مبنایی برای توسعه فناوری رایانه شد. پاسکال جانشینان فوری نیز داشت. بنابراین، رودریگز پریرا، که به دلیل سیستم آموزش ناشنوایان و لال ها شناخته می شود، دو ماشین محاسبه را بر اساس اصول پاسکالینا طراحی کرد، اما در نتیجه تعدادی از تغییرات، آنها پیشرفته تر بودند.