Pascalov stroj z odstranjenim pokrovom

Mehanizacija in avtomatizacija računalniških operacij je eden temeljnih tehničnih dosežkov druge tretjine 20. stoletja. Tako kot je pojav prvih predilnih strojev zaznamoval začetek velike industrijske revolucije v 18. in 19. stoletju, je nastanek elektronskih računalnik postal znanilec velike znanstvene, tehnične in informacijske revolucije v drugi polovici 20. to pomemben dogodek pred tem je dolga zgodba. Prvi poskusi sestavljanja računskega stroja so bili narejeni že v 17. stoletju, najpreprostejše računske naprave, kot sta abakus in štetje, pa so se pojavile že prej - v antiki in srednjem veku.

Čeprav je avtomatska računalniška naprava vrsta stroja, je ne moremo enačiti z industrijskimi stroji, na primer stružnico ali tkalnico, saj za razliko od njih ne deluje s fizičnim materialom (nitmi ali lesenimi surovci), ampak z idealnimi, neobstoječimi v naravi po številkah. Zato se ustvarjalec katerega koli računalnika (najpreprostejšega seštevalnika ali najnovejšega superračunalnika) sooči s specifičnimi težavami, ki se izumiteljem na drugih področjih tehnike ne pojavljajo. Lahko jih formuliramo takole: 1) kako fizično (objektivno) predstaviti števila v stroju? 2) kako vnesti začetne številske podatke? 3) kako simulirati izvajanje aritmetičnih operacij? 4) kako predstaviti vhodne podatke in rezultate izračuna računalniku?

Eden prvih, ki je te težave premagal, je bil slavni francoski znanstvenik in mislec Blaise Pascal. Imel je 18 let, ko je začel delati na ustvarjanju posebnega stroja, s pomočjo katerega bi lahko oseba, tudi če ni seznanjena s pravili aritmetike, opravila štiri osnovne operacije. Pascalova sestra, ki je bila priča njegovemu delu, je kasneje zapisala: »To delo je utrujalo njegovega brata, vendar ne zaradi obremenitve duševne dejavnosti in ne zaradi mehanizmov, katerih izum mu ni povzročal veliko truda, ampak zato, ker so delavci težko ga je razumel." In to ni presenetljivo. Precizna mehanika se je šele rojevala in kakovost, ki jo je zahteval Pascal, je presegala zmožnosti njegovih mojstrov. Zato je moral izumitelj sam pogosto vzeti v roke pilo in kladivo ali razbijati glavo, kako spremeniti zanimivo, a zapleteno zasnovo v skladu z mojstrovo spretnostjo. Prvi delujoči model stroja je bil pripravljen leta 1642. Pascal z njim ni bil zadovoljen in je takoj začel snovati novega. »Nisem varčeval,« je kasneje zapisal o svojem avtomobilu, »ne s časom, ne z delom, ne z denarjem, da bi ga spravil v stanje uporabnosti ... Imel sem potrpljenje, da sem naredil do 50 različnih modelov ...« Končno, leta 1645, so bila njegova prizadevanja okronana s popolnim uspehom - Pascal je sestavil avto, ki ga je zadovoljil v vseh pogledih.

Kateri je bil ta prvi računalnik v zgodovini in kako so reševali zgoraj naštete težave? Mehanizem stroja je bil zaprt v škatli iz lahke medenine. Na njegovem zgornjem pokrovu je bilo 8 okroglih lukenj, okoli vsake od njih je bila okrogla luska. Merilo skrajne desne luknje je bilo razdeljeno na 12 enakih delov, merilo luknje ob njej na 20 delov, preostalih šest lukenj je imelo decimalno razdelitev. Ta stopnja je ustrezala delitvi livra, glavne francoske denarne enote tistega časa: 1 sou = 1/20 livra in 1 denier = 1/12 souja. V luknjah so bila vidna zobata nastavitvena kolesa, ki so bila nameščena pod ravnino zgornjega pokrova. Število zob vsakega kolesa je bilo enako številu razdelkov ustrezne luknje.

Pojav tlaka je prisoten tako rekoč povsod v našem življenju, slavnega francoskega znanstvenika Blaisa Pascala, ki je izumil enoto za merjenje tlaka - 1 Pa, sploh ne moremo omeniti. V tem članku želimo govoriti o izjemnem fiziku, matematiku, filozofu in pisatelju, ki se je rodil 19. junija 1623 v francoskem mestu Auvergne (takrat Clermont-Ferrand) in umrl leta 1662 - 19. avgusta.

Blaise Pascal (1623-1662)

Pascalova odkritja služijo človeštvu na področju hidravlike in računalniške tehnologije še danes. Pascal se je izkazal tudi pri oblikovanju knjižnega francoskega jezika.

Blaise Pascal se je rodil v družini dednega plemiča in je bil od rojstva slabega zdravja, na kar so bili zdravniki presenečeni, kako je sploh preživel. Oče mu je zaradi slabega zdravja včasih prepovedal študij geometrije, saj ga je skrbelo za njegovo zdravje, ki bi se lahko poslabšalo zaradi duševne preobremenjenosti. Toda takšne omejitve Blaisa niso prisilile, da bi opustil znanost, in že v zgodnji mladosti je dokazal prve Evklidove izreke. Ko pa je oče izvedel, da je njegovemu sinu uspelo dokazati 32. izrek, mu ni mogel prepovedati študija matematike.

Pascalov seštevalec.

Pri 18 letih je Pascal opazoval svojega očeta, kako pripravlja davčno poročilo za celotno regijo (Normandijo). To je bilo zelo dolgočasno in monotono opravilo, ki je zahtevalo veliko časa in truda, saj so izračuni potekali v koloni. Blaise se je odločil pomagati očetu in približno dve leti delal na ustvarjanju računalnika. Že leta 1642 se je rodil prvi kalkulator.

Pascalov seštevalec je bil ustvarjen na principu starodavnega taksimetra - naprave, ki je bila namenjena računanju razdalj, le nekoliko spremenjena. Namesto 2 koles je bilo uporabljenih 6, kar je omogočilo izračune s šestmestnimi številkami.

Pascalov seštevalec.

V tem računalniku so se kolesa lahko vrtela le v eno smer. Na takem stroju je bilo enostavno izvajati operacije seštevanja. Na primer, izračunati moramo vsoto 10+15=? Če želite to narediti, morate zavrteti kolo, dokler vrednost prvega izraza ni nastavljena na 10, nato pa isto kolo zavrtimo na vrednost 15. V tem primeru kazalec takoj pokaže 25. To pomeni, da se štetje pojavi v polavtomatski način.

Odštevanja na takem stroju ni mogoče izvesti, saj se kolesa ne vrtijo v nasprotni smeri. Pascalov seštevalec ni mogel deliti in množiti. Toda tudi v tej obliki in s takšno funkcionalnostjo je bil ta stroj uporaben in Pascal starejši ga je z veseljem uporabljal. Stroj je izvedel hitro in brez napak matematično seštevanje. Pascal starejši je celo vložil denar v proizvodnjo pascalina. A to je prineslo le razočaranje, saj večina računovodij in računovodij ni želela sprejeti tako uporabnega izuma. Menili so, da bodo morali, ko bodo takšni stroji zagnali, poiskati drugo delo. V 18. stoletju so Pascalove seštevalnike pogosto uporabljali mornarji, topničarji in znanstveniki za aritmetično seštevanje. Ta izum so financerji sabotirali več kot 200 let.

Študija atmosferskega tlaka.

Nekoč je Pascal spremenil eksperiment Evangelista Torricellija in ugotovil, da mora nad tekočino v cevi nastati praznina. Kupil je drage steklene cevi in ​​izvajal poskuse brez uporabe živega srebra. Namesto tega je uporabil vodo in vino. Med poskusi se je izkazalo, da se vino rad dvigne višje od vode. Decort je nekoč dokazal, da morajo biti njegovi hlapi nad tekočino. Če vino izhlapeva hitreje kot voda, potem naj bi nakopičena vinska para preprečila, da bi se tekočina dvignila v cevi. Toda v praksi so bile Descartesove domneve ovržene. Pascal je predlagal, da atmosferski tlak deluje enako na težke in lahke tekočine. Ta pritisk lahko potisne več vina v cev, ker je lažje.

Poskusi Evangeliste Torricelli

Pascal, ki je dolgo eksperimentiral z vodo in vinom, je ugotovil, da se višina dviga tekočin spreminja glede na vremenske razmere. Leta 1647 je prišlo do odkritja, ki kaže, da so atmosferski tlak in odčitki barometra odvisni od vremena.
Da bi dokončno dokazal, da je višina dviga stolpca tekočine v Torricellijevi cevi odvisna od sprememb atmosferskega tlaka, Pascal prosi svojega sorodnika, naj se s cevjo povzpne na goro Puy de Dome. Višina te gore je 1465 metrov nad morsko gladino in ima na vrhu manjši pritisk kot ob vznožju.

Tako je Pascal formuliral svoj zakon: na enaki razdalji od središča Zemlje - na gori, ravnini ali vodnem telesu, ima atmosferski tlak enako vrednost.

Teorija verjetnosti.

Od leta 1650 se je Pascal težko premikal, saj ga je prizadela delna paraliza. Zdravniki so menili, da je njegova bolezen povezana z živci in da se mora pretresti. Pascal je začel obiskovati igralnice in ena od ustanov se je imenovala "Pape-Royal", ki je bila v lasti vojvode Orleanskega.

V tej igralnici je usoda združila Pascala s Chevalierjem de Merejem, ki je imel nenavadno matematične sposobnosti. Pascalu je povedal, da ko štirikrat zaporedoma vržete kocko, dobite 6 več kot 50 %. Kadarkoli sem v igri stavil majhne stave, sem zmagal s svojim sistemom. Ta sistem je deloval samo pri metanju ene kocke. Pri prehodu na drugo mizo, kjer je bil vržen par kock, sistem Mere ni prinesel dobička, temveč le izgube.

Ta pristop je Pascalu dal idejo, da je želel izračunati verjetnost z matematično natančnostjo. To je bil pravi izziv za usodo. Pascal se je odločil rešiti to težavo s pomočjo matematičnega trikotnika, ki je bil znan že v starih časih (omenil ga je na primer Omar Khayyam), ki je kasneje dobil ime Pascalov trikotnik. To je piramida, sestavljena iz števil, od katerih je vsako enako vsoti para števil, ki se nahajajo nad njim.

Briljantni ljudje so briljantni v vsem. Ta skupna izjava v celoti velja za francoskega znanstvenika Blaisa Pascala. Izumiteljevi raziskovalni interesi so vključevali fiziko in matematiko, literaturo in filozofijo. Prav Pascal velja za enega od utemeljiteljev matematične analize, avtorja temeljnega zakona hidrodinamike. Znan je tudi kot prvi ustvarjalec mehanskih računalnikov. Te naprave so prototipi sodobnih računalnikov.

Takrat so bili modeli edinstveni v marsičem. Po svojih tehničnih lastnostih so presegli številne analoge, izumljene pred Blaiseom Pascalom. Kakšna je zgodba o "Pascalini"? Kje lahko zdaj najdete te modele?

Prvi prototipi

Poskusi avtomatizacije računalniških procesov se izvajajo že dolgo. V teh zadevah so najbolj uspeli Arabci in Kitajci. Veljajo za odkritelji takšne naprave, kot je abakus. Načelo delovanja je precej preprosto. Za izvedbo izračuna je potrebno premakniti kosti iz enega dela v drugega. Produkti so dodatno omogočali operacije odštevanja. Nevšečnosti prvih arabskih in kitajskih abacijev so bile povezane le z dejstvom, da so se kamni med prenosom zlahka drobili. V nekaterih trgovinah v notranjosti še vedno najdete najpreprostejše vrste arabskih abakusov, čeprav se zdaj imenujejo abakus.

Relevantnost problema

Pascal je svoj avto začel oblikovati pri 17 letih. Najstnikove misli o potrebi po avtomatizaciji rutinskih računalniških procesov so navdihnile izkušnje njegovega očeta. Dejstvo je, da je starš briljantnega znanstvenika delal kot pobiralec davkov in dolgo časa delal dolgočasne izračune. Samo oblikovanje je trajalo dolgo in je od znanstvenika zahtevalo velike fizične, psihične in materialne vložke. Pri slednjem je Blaiseu Pascalu pomagal lastni oče, ki je hitro spoznal prednosti sinovega razvoja.

Tekmovalci

Seveda takrat še ni bilo govora o uporabi kakršnega koli elektronskega računalništva. Vse je potekalo samo prek mehanikov. Uporaba vrtenja kolesa za izvajanje operacije dodajanja je bila predlagana že dolgo pred Pascalom. Na primer, naprava, ustvarjena leta 1623, ni bila nič manj priljubljena v svojem času, vendar je Pascalov stroj uvedel nekatere tehnične novosti, ki so bistveno poenostavile postopek dodajanja. Na primer, francoski izumitelj je razvil shemo za samodejni prenos enote, ko se število premakne na višjo števko. To je omogočilo seštevanje večmestnih števil brez človeškega posredovanja v procesu štetja, kar je praktično odpravilo tveganje napak in netočnosti.

Videz in princip delovanja

Vizualno je prvi Pascalov seštevalec spominjal na navadno kovinsko škatlo, v kateri so bili med seboj povezani zobniki. Uporabnik z vrtenjem številčnic nastavlja vrednosti, ki jih potrebuje. Vsak izmed njih je bil označen s številkami od 0 do 9. Kdaj polni obrat prestava premaknila sosednjo (ki ustreza višjemu rangu) za eno enoto.

Že prvi model je imel samo pet prestav. Kasneje je računski stroj Blaisa Pascala doživel nekaj sprememb v zvezi s povečanjem števila prestav. Pojavilo se jih je 6, nato pa se je to število povečalo na 8. Ta novost je omogočila izvedbo izračunov do 9.999.999. Odgovor se je pojavil na vrhu naprave.

Operacije

Kolesa v Pascalovem računskem stroju so se lahko vrtela le v eno smer. Posledično je uporabnik lahko izvajal samo operacije seštevanja. Z nekaj spretnosti so bile naprave prilagojene tudi za množenje, vendar je bilo računanje v tem primeru opazno težje. Ista števila je bilo treba sešteti večkrat zaporedoma, kar je bilo zelo neprijetno. Nezmožnost vrtenja kolesa hrbtna stran ni omogočal izračunov z negativnimi števili.

Širjenje

Od nastanka prototipa je znanstvenik izdelal približno 50 naprav. Pascalov mehanski stroj je v Franciji vzbudil izjemno zanimanje. Na žalost izdelek kljub odmevnosti v širši javnosti in znanstvenih krogih nikoli ni mogel pridobiti širše priljubljenosti.

Glavna težava izdelkov je bila njihova visoka cena. Proizvodnja je bila draga, kar je seveda negativno vplivalo na končno ceno celotne naprave. Težave z izidom so privedle do dejstva, da je znanstvenik v svojem življenju uspel prodati največ 16 modelov. Ljudje so cenili vse prednosti avtomatskega izračuna, vendar niso želeli vzeti naprav.

Banke

Blaise Pascal se je med implementacijo osredotočal predvsem na banke. Toda finančne institucije so večinoma zavrnile nakup stroja za avtomatske izračune. Težave so nastale zaradi zapletene monetarne politike Francije. Takrat je imela država libre, deniers in sous. En livre je obsegal 20 sousov, sous pa 12 denierjev. To pomeni, da decimalnega številskega sistema kot takega ni bilo. Zato je bilo Pascalov stroj praktično nemogoče uporabiti v bančništvu. Francija je prešla na številčni sistem, sprejet v drugih državah, šele leta 1799. Toda tudi po tem času je bila uporaba avtomatske naprave opazno zapletena. To se je že dotaknilo prej omenjenih težav v proizvodnji. Delo je bilo večinoma ročno, zato je vsak stroj zahteval mukotrpno delo. Posledično so jih preprosto nehali izdelovati.

Državna podpora

Blaise Pascal je kanclerju Seguierju podaril enega prvih avtomatskih računskih strojev. Točno ta državnik nudil podporo znanstveniku začetniku v prvih fazah ustvarjanja avtomatske naprave. Istočasno je kancler uspel pridobiti od kralja privilegije za izdelavo te enote posebej za Pascala. Čeprav je izum stroja v celoti pripadal znanstveniku samemu, patentno pravo v Franciji takrat ni bilo razvito. Privilegij kraljeve osebe je bil prejet leta 1649.

Prodaja

Kot že omenjeno, Pascalov stroj ni pridobil velike priljubljenosti. Znanstvenik sam je sodeloval samo pri izdelavi naprav; njegov prijatelj Roberval je bil odgovoren za prodajo.

Razvoj

Načelo vrtenja mehanskih zobnikov, implementirano v Pascalovem računalniku, je bilo vzeto kot osnova za razvoj drugih podobnih naprav. Prvo uspešno izboljšavo pripisujejo nemškemu profesorju matematike Leibnizu. Nastanek seštevalnika sega v leto 1673. Seštevanje števil je potekalo tudi v decimalnem sistemu, vendar se je naprava sama odlikovala z večjo funkcionalnostjo. Dejstvo je, da z njegovo pomočjo ni bilo mogoče samo seštevati, ampak tudi množiti, odštevati, deliti in celo vzeti kvadratni koren. Znanstvenik je zasnovi dodal posebno kolo, ki je omogočilo pospešitev ponavljajočih se seštevalnih operacij.

Leibniz je svoj izdelek predstavil v Franciji in Angliji. Eden od avtomobilov je končal celo pri ruskem cesarju Petru Velikem, ki ga je podaril kitajskemu monarhu. Izdelek še zdaleč ni bil popoln. Kolo, ki ga je Leibniz izumil za odštevanje, so pozneje uporabili v drugih seštevalnikih.

Prvi komercialni uspeh mehanskih sega v leto 1820. Kalkulator je ustvaril francoski izumitelj Charles Xavier Thomas de Colmar. Princip delovanja v marsičem spominja na Pascalov stroj, sama naprava pa je manjša, nekoliko lažja za izdelavo in cenejša. To je tisto, kar je vnaprej določilo uspeh poslovnežev.

Usoda stvarstva

V svojem življenju je znanstvenik ustvaril približno 50 strojev; le nekaj jih je preživelo do danes. Zdaj je mogoče zanesljivo slediti usodi le 6 naprav. Štirje modeli so v stalni hrambi v pariškem Muzeju za umetnost in obrt, še dva pa v muzeju Clermont. Preostale računalniške naprave so svoj dom našle v zasebnih zbirkah. Zagotovo ni znano, kdo je njihov trenutni lastnik. Vprašljiva je tudi uporabnost enot.

Mnenja

Nekateri biografi povezujejo razvoj in ustvarjanje Pascalovega seštevalnika s slabim zdravjem izumitelja samega. Kot že omenjeno, je znanstvenik svoja prva dela začel v mladosti. Od avtorja so zahtevale ogromno duševne in fizične moči. Delo je trajalo skoraj 5 let. Zaradi tega so Blaisa Pascala začeli mučiti hudi glavoboli, ki so ga nato spremljali do konca življenja.

Francoz Blaise Pascal je leta 1642 pri 19 letih začel izdelovati seštevalec Pascalina, potem ko je opazoval delo svojega očeta, ki je bil davkar in je pogosto opravljal dolge in dolgočasne izračune.

Pascalov stroj je bil mehanska naprava v obliki škatle s številnimi med seboj povezanimi zobniki. Številke, ki jih je treba sešteti, so bile vnesene v stroj z ustreznim vrtenjem gumbov. Vsako od teh kolesc, ki ustreza eni decimalki števila, je bilo označeno z razdelki od 0 do 9. Pri vnosu številke so se kolesca pomikala do ustrezne številke. Po opravljenem polnem obratu se je presežek nad številko 9 prenesel na sosednjo števko, pri čemer se je sosednje kolo premaknilo za 1 položaj. Prve različice Pascaline so imele pet prestav, kasneje se je število povečalo na šest ali celo osem, kar je omogočilo delo z velikimi številkami, vse do 9999999. Odgovor se je pojavil v zgornjem delu kovinskega ohišja. Vrtenje koles je bilo možno le v eno smer, kar je izključevalo možnost neposrednega delovanja z negativnimi števili. Vendar pa je Pascalov stroj omogočal izvajanje ne samo seštevanja, ampak tudi drugih operacij, vendar je zahteval uporabo precej neprijetnega postopka za večkratno seštevanje, ki se je izvajalo z uporabo devetih komplementov, ki so se v pomoč bralcu pojavili v oknu ki se nahaja nad nastavljeno prvotno vrednostjo.

Kljub prednostim avtomatskih izračunov je bila uporaba decimalnega stroja za finančne izračune v okviru takrat veljavnega denarnega sistema v Franciji težavna. Izračuni so bili izvedeni v livrih, sous de livre. V enem livru je bilo 20 sousov, v sousu pa 12 denijev. Jasno je, da je uporaba decimalnega sistema zapletla že tako težak proces izračuna.

Vendar pa je Pascal v približno 10 letih izdelal približno 50 in celo uspel prodati približno ducat različic svojega avtomobila. Kljub splošnemu občudovanju, ki ga je povzročil, stroj svojemu ustvarjalcu ni prinesel bogastva. Kompleksnost in visoki stroški stroja v kombinaciji s slabimi računalniškimi zmogljivostmi so bili ovira za njegovo široko uporabo. Kljub temu je načelo povezanih koles, na katerem temelji Pascalina, postalo osnova za skoraj tri stoletja za večino ustvarjenih računalniških naprav.

Pascalov stroj je postal druga resnično delujoča računalniška naprava po števni uri Wilhelma Schickarda (nem.). Wilhelm Schickard), nastala leta 1623.

Leta 1799 je prehod Francije na metrični sistem vplival tudi na njen denarni sistem, ki je nazadnje postal decimalni. Vendar pa je skoraj do začetka 19. stoletja ustvarjanje in uporaba števcev ostala nedonosna. Šele leta 1820 je Charles Xavier Thomas de Colmar Charles Xavier Thomas de Colmar) patentiral prvi mehanski kalkulator, ki je postal komercialni uspeh.

Leibnizov kalkulator Zgodovina nastanka

Zamisel o izdelavi stroja, ki izvaja izračune, je prišla od izjemnega nemškega matematika in filozofa Gottfrieda Wilhelma Leibniza, potem ko je srečal nizozemskega matematika in astronoma Christiana Guyniana. Ogromno število izračunov, ki jih je moral opraviti astronom, je pripeljalo Leibniza do ideje o izdelavi mehanske naprave, ki bi lahko olajšala takšne izračune (»Ker je nevredno tako čudovitih ljudi, kot so sužnji, da izgubljajo čas z računskim delom ki bi ga lahko kadar koli zaupali komur koli.").

Mehanski kalkulator je leta 1673 ustvaril Leibniz. Seštevanje števil je bilo izvedeno s kolesi, povezanimi med seboj, tako kot na računalniškem stroju drugega izjemnega znanstvenika-izumitelja Blaisa Pascala - "Pascaline". Premični del, dodan zasnovi (prototip premičnega vozička prihodnjih namiznih kalkulatorjev) in poseben ročaj, ki je omogočal vrtenje stopničastega kolesa (cilindri v poznejših različicah stroja), sta omogočila pospešitev ponavljajočih se seštevalnih operacij. , s pomočjo katerega se je izvajalo deljenje in množenje števil. Zahtevano število ponovljenih dodatkov je bilo izvedeno samodejno.

Stroj je Leibniz demonstriral na Francoski akademiji znanosti in Kraljevi družbi v Londonu. En primerek kalkulatorja je prišel do Petra Velikega, ki ga je podaril kitajskemu cesarju, da bi slednjega presenetil z evropskimi tehničnimi dosežki.

Izdelana sta bila dva prototipa, do danes se je ohranil le eden v Nacionalni knjižnici Spodnje Saške (nem.). Niedersächsische Landesbibliothek) v Hannovru v Nemčiji. Več kasnejših kopij je v muzejih v Nemčiji, kot je ena v Deutsches Museum v Münchnu.

Pascaline

Prva računalniška naprava, ki je zaslovela v času avtorjevega življenja, je bil Pascaline ali, kot ga včasih imenujejo, Pascalovo kolo. Leta 1644 ga je ustvaril Blaise Pascal (06/19/1623-08/19/1662) in je stoletja nadomeščal prvi računski stroj, saj je takrat Schiccardovo »Računsko uro« poznal zelo ozek krog ljudi. ljudi.

Ustvarjanje "Pascaline" je povzročila Pascalova želja, da bi pomagal očetu. Dejstvo je, da je oče velikega znanstvenika Etienne Pascal leta 1638 vodil skupino rentnikov, ki so protestirali proti odločitvi vlade o preklicu plačila najemnine, zaradi česar je padel v nemilost kardinala Richelieuja, ki je ukazal aretacijo upornika. . Pascalov oče je moral pobegniti.

4. aprila 1939 sta po zaslugi Jacqueline, najmlajše hčerke znanstvenikovega očeta, in vojvodinje d'Aiguillon uspela pridobiti kardinalov odpustek, Etienne Pascal pa je bil imenovan na mesto intendanta rouenskega generalštaba. 2. leta 1640 je družina Pascal prispela v Rouen. Pascalov oče se je takoj lotil dela, dan in noč sedel nad izračuni davkov. Leta 1642 je Blaise Pascal, ki je želel olajšati delo svojega očeta, začel delati na. stroj za seštevanje.

Prvi ustvarjeni model ga ni zadovoljil in takoj ga je začel izboljševati. Skupno je bilo ustvarjenih približno 50 različnih modelov računalniških naprav. Pascal je o svojem delu zapisal takole: »Nisem prihranil ne časa, ne dela, ne denarja, da bi ga spravil v stanje, da bi vam bilo uporabno ... Imel sem potrpljenje, da sem naredil do 50 različnih modelov: nekaj lesenih, drugi slonovina, ebenovina, baker ..." Končna različica naprave je bila ustvarjena leta 1645.

Opis "Pascalina" se je prvič pojavil v Diderotovi enciklopediji v 18. stoletju.

Šlo je za majhno medeninasto škatlo velikosti 36 x 13 x 8 cm, v kateri je bilo veliko medsebojno povezanih zobnikov in je imela več številčnic z razdelki od 0 do 9, s pomočjo katerih se je izvajal nadzor - vnašanje številk za operacije na njih in prikaz rezultatov operacij v okna.

Vsaka številčnica je ustrezala eni številki številke. Prve različice naprave so bile petbitne, kasneje je Pascal ustvaril šest- in celo osembitne različice.

Najnižji dve števki osembitnega Pascalina sta bili prilagojeni za delovanje z denierjem in sou, tj. Prva številka je bila decimalna, druga pa dvanajstiška, ker je bil v tistih časih francoski sistem kovancev bolj zapleten od sodobnega. V livru je bilo 12 denierjev, v denierju pa 20 soujev. Pri izvajanju običajnih decimalnih operacij je bilo mogoče izklopiti števke, namenjene drobižu. Šest- in petmestne različice strojev so lahko delovale samo z decimalnimi števili.

Številčnice so obračali ročno s pogonskim zatičem, ki so ga vstavili med zobce, katerih število je bilo deset za decimalna mesta, dvanajst za dvanajst in dvajset za decimalna mesta. Za lažji vnos podatkov je bil uporabljen fiksni prislon, pritrjen na spodnji strani številčnice, levo od številke 0.

Vrtenje številčnice se je prenašalo na števni boben s pomočjo posebne naprave, prikazane na sliki levo. Številčno kolo (A) je bilo s palico (B) togo povezano s kronskim kolesom (C). Kronsko kolo (C) je bilo povezano s kronskim kolesom (D), postavljenim pravokotno na kronsko kolo (C). Na ta način se je vrtenje številčnice (A) prenašalo na kronsko kolo (D), ki je bilo togo povezano s palico (E), na katero je bilo pritrjeno kronsko kolo (F), ki je služilo za prenos preliva na najpomembnejšo števko z zobci (F1) in za sprejem presežka iz pomožne števke z zobci (F2). Na palico (E) je bilo pritrjeno tudi kronsko kolo (G), ki se je uporabljalo za prenos vrtenja številčnice (A) na števni boben (J) s pomočjo zobnika (H).

Ko je bila številčnica obrnjena do konca, se je rezultat preliva prenesel na najpomembnejšo števko pascalina z uporabo mehanizma, prikazanega na slikah »Mehanizem za prenos preliva v paskalinu«.

Za prenos preliva sta bili uporabljeni dve kronski kolesi (B in H) sosednjih števk. Na kronskem kolesu (B) manjše kategorije sta bili dve palici (C), ki sta se lahko zataknili z vilicami (A), nameščenimi na dvojni ročici D. Ta ročica se je prosto vrtela okoli osi (E) višje kategorije. . Na ta vzvod je bila pritrjena tudi vzmetna taca (F).

Ko je manjša številčnica dosegla številko 6, so palice (C) zaskočile z vilicami (A). V trenutku, ko se je številčnica premaknila s številke 9 na številko 0, so se vilice sprostile od palic (C) in pod vplivom lastne teže padle navzdol, zatič pa se je zataknil v palice (G) kronskega kolesa. (E) najvišje kategorije in ga pomaknil za stopničko naprej.

Načelo delovanja mehanizma za prenos pretoka v Pascaline je prikazano v spodnji animaciji.

Glavni namen naprave je bil dodatek. Če želite dodati, ste morali narediti več preprostih operacij:

1. Ponastavite prejšnji rezultat z vrtenjem gumbov, začenši z najmanj pomembno števko, dokler se v vsakem oknu ne prikažejo ničle.

2. Z istimi kolesci se vnese prvi izraz, začenši z najmanj pomembno števko.

Spodnja animacija na primeru seštevanja 121 in 32 prikazuje, kako deluje Pascalina.

Odštevanje je bilo nekoliko bolj zapleteno, saj je do prenosa prelivnih bitov prišlo šele, ko so se številčnice vrtele v smeri urinega kazalca. Za preprečevanje vrtenja številčnic v nasprotni smeri urinega kazalca je bila uporabljena zaklepna ročica (I).

Ta naprava za prenos preliva je povzročila težave pri izvajanju odštevanja na Pascaline z vrtenjem številčnic v nasprotni smeri, kot je bilo storjeno v Schickardovi štetni uri. Zato je Pascal zamenjal operacijo odštevanja s seštevanjem s komplementom devet.

Naj na primeru razložim metodo, ki jo uporablja Pascal. Recimo, da morate rešiti enačbo Y=64-37=27. Z metodo seštevanja število 64 predstavimo kot razliko med številoma 99 in 35 (64=99-35), tako da se naša enačba zreducira na naslednjo obliko: Y=64-37=99-35-37=99 -(35+37)= 27. Kot je razvidno iz transformacije, je odštevanje delno nadomestilo seštevanje in odštevanje rezultata seštevanja od 99, kar je inverzna transformacija seštevanju. Posledično je moral Pascal rešiti problem samodejnega seštevanja devet, za kar je vnesel dve vrstici števil na štetni boben, tako da je bila vsota dveh števil, ki se nahajata ena pod drugo, vedno enaka 9. Tako je število, prikazano v zgornja vrstica okna z rezultatom izračuna je seštevek števila v spodnji vrstici k 9.

V razširjeni obliki so vrstice, ki se nanašajo na valj, prikazane na sliki na levi.

Spodnjo vrstico smo uporabljali za seštevanje, zgornjo pa za odštevanje. Za zagotovitev, da neuporabljena vrstica ne moti izračunov, je prekrita s palico.

Poglejmo Pascalinino delo na primeru odštevanja 132 od 7896 (7896-132=7764):

1. Zaprite spodnjo vrstico oken, uporabljenih za dodajanje.

2. Zavrtite kolesca tako, da se v zgornji vrstici prikaže številka 7896, medtem ko se številka 992103 prikaže v spodnji zaprti vrstici.

3. Subtrahend vnesemo na enak način, kot vnesemo izraze pri seštevanju. Za številko 132 se to naredi takole:

Zatič je nameščen nasproti številke 2 najnižje številke "Pascalina", številčnica pa se obrača v smeri urinega kazalca, dokler se zatič ne nasloni na omejevalnik.

Zatič je nameščen nasproti številke 3 druge številke "Pascalina", številčnica pa se obrača v smeri urinega kazalca, dokler se zatič ne nasloni na omejevalnik.

Zatič je nameščen nasproti številke 1 tretje številke "Pascalina", številčnica pa se obrača v smeri urinega kazalca, dokler se zatič ne nasloni na omejevalnik.

Preostale števke se ne spremenijo.

4. Rezultat odštevanja 7896-132=7764 bo prikazan v zgornji vrstici oken.

Množenje v napravi je potekalo v obliki ponavljajočega seštevanja, večkratno odštevanje pa je bilo mogoče uporabiti za deljenje števila.

Pri razvoju računskega stroja se je Pascal soočal s številnimi težavami, med katerimi je bila najbolj pereča izdelava sestavnih delov in zobnikov. Delavci niso dobro razumeli znanstvenikovih idej, tehnologija izdelave instrumentov pa je bila nizka. Včasih je moral Pascal sam pobrati orodje in zloščiti določene dele stroja ali poenostaviti njihovo konfiguracijo, da so jih mojstri lahko izdelali.

Izumitelj je kanclerju Seguierju predstavil enega prvih uspešnih modelov Pascaline, s čimer je 22. maja 1649 prejel kraljevi privilegij, ki je potrdil avtorstvo izuma in Pascalu dodelil pravico do izdelave in prodaje stroja. V 10 letih je bilo ustvarjenih približno 50 modelov računalnikov in približno ducat prodanih. Do danes se je ohranilo 8 vzorcev.

Čeprav je bil stroj za svoj čas revolucionaren in je vzbudil vsesplošno občudovanje, svojemu ustvarjalcu ni prinesel bogastva, saj praktična uporaba Nisem je prejel, čeprav se je o njih veliko govorilo in pisalo. Morda zato, ker so se uradniki, ki jim je bil stroj namenjen, bali, da bodo zaradi njega izgubili službo, delodajalci pa so bili skopi z nakupom drage naprave in so imeli raje poceni delovno silo.

Kljub temu so ideje, na katerih temelji izgradnja Pascaline, postale osnova za razvoj računalniške tehnologije. Pascal je imel tudi neposredne naslednike. Tako je Rodriguez Pereira, znan po svojem sistemu poučevanja gluhonemih, zasnoval dva računska stroja, ki temeljita na načelih Pascalina, vendar sta se zaradi številnih modifikacij izkazala za naprednejša.