Механический калькулятор или счетная машина — это механическое устройство, используемое для автоматического выполнения основных арифметических операций или (исторически) моделирования, такого как аналоговый компьютер или логарифмическая линейка . Большинство механических калькуляторов были сопоставимы по размеру с небольшими настольными компьютерами и устарели с появлением электронного калькулятора и цифрового компьютера .
Сохранившиеся записи Вильгельма Шикарда 1623 года показывают, что он спроектировал и осуществил самую раннюю из современных попыток механизировать вычисления. Его машина состояла из двух наборов технологий: сначала счеты, сделанные из костей Непера , для упрощения операций умножения и деления, впервые описанных шестью годами ранее в 1617 году, а механическая часть имела шагомер с циферблатом для выполнения сложения и вычитания. Изучение сохранившихся заметок показывает, что машина застряла после нескольких записей на одном и том же циферблате [1] и что она могла быть повреждена, если перенос пришлось распространить на несколько цифр (например, прибавление 1 к 999). [2] Шикард отказался от своего проекта в 1624 году и никогда больше не упоминал о нем до своей смерти 11 лет спустя в 1635 году.
Через два десятилетия после предположительно неудачной попытки Шикарда, в 1642 году, Блез Паскаль решительно решил эти конкретные проблемы своим изобретением механического калькулятора. [3] Приняв участие в работе своего отца в качестве сборщика налогов в Руане, Паскаль разработал калькулятор, который помогал выполнять большой объем утомительных арифметических операций; [4] он назывался «Калькулятор Паскаля» или «Паскалин». [5]
В 1672 году Готфрид Лейбниц приступил к разработке совершенно новой машины под названием « Ступенчатый счетчик» . Он использовал ступенчатый барабан, построенный им и названный в его честь, колесо Лейбница , был первым калькулятором с двумя движениями, первым, кто использовал курсоры (создавая память о первом операнде), и первым, у которого была подвижная каретка. Лейбниц построил два ступенчатых счетчика, один в 1694 году и один в 1706 году . -1970-е годы. Лейбниц был также первым, кто выдвинул идею калькулятора с вертушкой . [7]
Арифмометр Томаса , первая коммерчески успешная машина, был изготовлен двести лет спустя, в 1851 году; это был первый механический калькулятор, достаточно мощный и надежный, чтобы его можно было ежедневно использовать в офисе. В течение сорока лет арифмометр был единственным типом механического калькулятора, доступным для продажи, вплоть до промышленного производства более успешного арифмометра Однера в 1890 году. [8]
Комптометр , представленный в 1887 году, был первой машиной, использовавшей клавиатуру, состоящую из девяти столбцов клавиш (от 1 до 9) для каждой цифры . Счетная машина «Дальтон», выпущенная в 1902 году, была первой, имевшей 10-клавишную клавиатуру. [9] Электродвигатели использовались в некоторых механических калькуляторах с 1901 года. [10] В 1961 году машина типа комптометра Anita Mk VII от Sumlock comptometer Ltd. стала первым настольным механическим калькулятором, получившим полностью электронный калькулятор. создавая связь между этими двумя отраслями и отмечая начало их упадка. Производство механических калькуляторов прекратилось в середине 1970-х годов, закрыв отрасль, просуществовавшую 120 лет.
Чарльз Бэббидж разработал два новых типа механических калькуляторов, которые были настолько большими, что для их работы требовалась мощность парового двигателя , и которые были слишком сложны, чтобы их можно было построить при его жизни. Первым был автоматический механический калькулятор, его разностная машина , которая могла автоматически вычислять и распечатывать математические таблицы. В 1855 году Георг Шойц стал первым из немногих конструкторов, которому удалось построить уменьшенную и более простую модель своей разностной машины. [11] Вторым был программируемый механический калькулятор, его аналитическая машина , которую Бэббидж начал проектировать в 1834 году; «менее чем за два года он набросал многие существенные особенности современного компьютера . Решающим шагом стало принятие системы перфокарт, полученной на основе жаккардового ткацкого станка » [12] , что сделало ее бесконечно программируемой. [13] В 1937 году Говард Эйкен убедил IBM спроектировать и построить ASCC/Mark I , первую машину такого рода, основанную на архитектуре аналитической машины; [14] Когда машина была закончена, некоторые назвали ее «сбывшейся мечтой Бэббиджа». [15]
Желание сэкономить время и умственные усилия при арифметических вычислениях и устранить склонность человека к ошибкам , вероятно, так же старо, как сама наука арифметика. Это желание привело к разработке и созданию различных средств для вычислений, начиная с групп мелких предметов, таких как камешки, которые сначала использовались свободно, затем в качестве фишек на разлинованных досках, а еще позже в виде бусинок, закрепленных на проволоке, закрепленной в решетке. рамка, как на счетах. Этот инструмент, вероятно, был изобретен семитскими расами и позже принят в Индии, откуда он распространился на запад по всей Европе и на восток в Китай и Японию.
После разработки счетов никаких дальнейших достижений не было сделано до тех пор, пока Джон Нэпьер не изобрел свои нумерационные стержни, или « Кости Нэпьера» , в 1617 году. Появились различные формы костей, некоторые из которых приближались к началу механических вычислений, но только в 1642 году Блез Паскаль дал нам первую механическую вычислительную машину в том смысле, в котором этот термин используется сегодня.- Говард Эйкен , Предлагаемая автоматическая счетная машина, представленная IBM в 1937 году.
Краткий список других предшественников механического калькулятора должен включать группу механических аналоговых компьютеров , которые после установки модифицируются только непрерывным и повторяющимся действием их приводов (кривошипной ручки, груза, колеса, воды...). До нашей эры существовали одометры и антикиферский механизм , казалось бы , неуместные , уникальные астрономические часы с приводом , за которыми более тысячелетия спустя последовали ранние механические часы , астролябии с приводом , а в 15 веке - шагомеры . Все эти машины состояли из зубчатых колес , соединенных своего рода механизмами переноски. Эти машины всегда дают одинаковые результаты при одинаковых начальных настройках, в отличие от механического калькулятора, где все колеса независимы, но также связаны между собой правилами арифметики.
17 век ознаменовал начало истории механических калькуляторов, когда в 1642 году были изобретены первые машины, в том числе калькулятор Паскаля . [4] [16] Блез Паскаль изобрел машину, которую он представил как способную выполнять вычисления, которые раньше считались возможными только для человека. [17]
В некотором смысле изобретение Паскаля было преждевременным, поскольку механическое искусство в его время не было достаточно развито, чтобы позволить изготовить его машину по экономичной цене, с точностью и прочностью, необходимыми для достаточно длительного использования. Эта трудность не была преодолена вплоть до девятнадцатого века, когда новый стимул к изобретениям был дан необходимостью во многих видах вычислений, более сложных, чем те, которые рассматривал Паскаль.
- С. Чепмен, Празднование трехсотлетия Паскаля, Лондон, (1942) [18]
В 17 веке также были изобретены некоторые очень мощные инструменты для облегчения арифметических вычислений, такие как кости Непера , логарифмические таблицы и логарифмическая линейка , которые из-за простоты их использования учеными при умножении и делении ограничивали и препятствовали использованию и развитию механических инструментов. калькуляторы [19] вплоть до серийного выпуска арифмометра в середине 19 века.
В 1623 и 1624 годах Вильгельм Шикард в двух письмах, которые он отправил Иоганну Кеплеру , сообщил о своем проекте и конструкции того, что он называл «arithmeticumorganum» («арифметический инструмент»), который позже будет описан как Rechenuhr (вычислительный инструмент). Часы). Машина была разработана для выполнения всех четырех основных арифметических функций (сложение, вычитание, умножение и деление). Среди применений Шиккард предположил, что он поможет в трудоемкой задаче расчета астрономических таблиц. Машина могла складывать и вычитать шестизначные числа, а о переполнении этой емкости сигнализировала звонком в колокольчик. Счетная машина в базе в первую очередь предназначалась для помощи в сложной задаче сложения или умножения двух многозначных чисел. С этой целью на нем было установлено хитроумное устройство из вращающихся костей Непера. У него даже был дополнительный «регистр памяти» для записи промежуточных вычислений. Хотя Шикард отметил, что счетная машина работала, в его письмах упоминается, что он попросил профессионала, часовщика по имени Иоганн Пфистер, построить готовую машину. К сожалению, он был уничтожен во время пожара либо еще незавершенным, либо, во всяком случае, до доставки. Вскоре после этого Шикард отказался от своего проекта. Он и вся его семья были уничтожены в 1635 году бубонной чумой во время Тридцатилетней войны.
В машине Шикарда использовались часовые колеса, которые были сделаны прочнее и, следовательно, тяжелее, чтобы предотвратить их повреждение под действием силы оператора. Для каждой цифры использовалось колесо отображения, колесо ввода и промежуточное колесо. Во время переноса все эти колеса вошли в зацепление с колесами цифры, принимающей перенос.
Блез Паскаль изобрел механический калькулятор со сложным механизмом переноски в 1642 году. После трех лет усилий и создания 50 прототипов [21] он представил свой калькулятор публике. За следующие десять лет он построил двадцать таких машин. [22] Эта машина могла напрямую складывать и вычитать два числа, а также умножать и делить путем повторения. Поскольку, в отличие от машины Шикарда, циферблаты Паскалина могли вращаться только в одном направлении, обнуляя их после каждого расчета, требовалось, чтобы оператор набирал все девятки, а затем ( метод повторного обнуления ) распространял перенос через машину. [23] Это говорит о том, что переносной механизм многократно зарекомендовал себя на практике. Это свидетельство качества Pascaline, поскольку ни в одной критике машины в 17 и 18 веках не упоминалось о проблеме с механизмом переноски, и тем не менее она постоянно полностью тестировалась на всех машинах путем их перезагрузки. [24]
Изобретение счетной машины Паскалем всего триста лет назад было сделано, когда он был девятнадцатилетним юношей. К этому его подтолкнуло видение бремени арифметического труда, связанного с официальной работой его отца в качестве налогового инспектора в Руане. Он задумал выполнить работу механически и разработал подходящую для этой цели конструкцию; демонстрируя здесь то же сочетание чистой науки и механического гения, которое характеризовало всю его жизнь. Но одно дело — задумать и спроектировать машину, а другое — изготовить и ввести ее в эксплуатацию. Здесь были нужны те практические дарования, которые он проявил позднее в своих изобретениях...
- С. Чепмен, Празднование трехсотлетия Паскаля, Лондон, (1942) [18]
В 1672 году Готфрид Лейбниц начал работать над добавлением прямого умножения к тому, что, как он понимал, было работой калькулятора Паскаля. Однако сомнительно, что он когда-либо полностью видел механизм, и метод не мог сработать из-за отсутствия реверсивного вращения в механизме. Соответственно, в конце концов он разработал совершенно новую машину под названием « Ступенчатый счетчик» ; он использовал колеса Лейбница , был первым калькулятором с двумя движениями, первым, кто использовал курсоры (создавая память о первом операнде), и первым, у которого была подвижная каретка. Лейбниц построил два ступенчатых счетчика, один в 1694 году и один в 1706 году. [6] Известно, что существует только машина, построенная в 1694 году; он был вновь открыт в конце 19 века, будучи забытым на чердаке Геттингенского университета . [6]
В 1893 году немецкому изобретателю счетной машины Артуру Буркхардту было поручено по возможности привести машину Лейбница в рабочее состояние. Его отчет был благоприятным, за исключением эпизода с переносом. [25]
Лейбниц изобрел одноименное колесо и принцип двухходового калькулятора, но после сорока лет разработок он не смог создать полностью работоспособную машину; [26] это делает калькулятор Паскаля единственным работающим механическим калькулятором в 17 веке. Лейбниц был также первым, кто описал калькулятор с вертушкой . [27] Однажды он сказал: «Недостойно выдающихся людей терять часы, как рабы, на расчетах, которые можно было бы безопасно поручить кому-либо другому, если бы использовались машины». [28]
Шикард, Паскаль и Лейбниц неизбежно вдохновлялись ролью часового механизма, которая широко прославлялась в семнадцатом веке. [29] Однако простодушное применение взаимосвязанных механизмов было недостаточным для любой из их целей. Шикард представил использование «искалеченной шестерни» с одним зубом, позволяющей переносить оружие. Паскаль улучшил это в своем знаменитом утяжеленном сотуаре. Лейбниц пошел еще дальше в отношении возможности использовать подвижную каретку для более эффективного выполнения умножения, хотя и за счет полностью работающего механизма переноски.
...Я разработал третий, работающий на пружинах и имеющий очень простую конструкцию. Это тот самый, как я уже говорил, которым я пользовался много раз, скрытый на виду у бесконечного числа людей и который до сих пор находится в рабочем состоянии. Тем не менее, постоянно совершенствуя его, я находил причины изменить его конструкцию...
- Паскаль, Реклама, необходимая тем, кому любопытно увидеть арифметическую машину и управлять ею (1645 г.) [30]
Когда несколько лет назад я впервые увидел прибор, который при ношении автоматически записывает количество шагов пешехода, мне сразу пришло в голову, что всю арифметику можно выполнить с помощью аналогичного механизма, так что не только счет, но также сложение и вычитание, умножение и деление могли быть выполнены с помощью соответствующим образом устроенной машины легко, быстро и с надежными результатами.
- Лейбниц о своей счетной машине (1685 г.) [31]
Принцип часов (колеса ввода и колеса дисплея, добавленные к часовому механизму) для счетной машины с прямым вводом не мог быть реализован для создания полностью эффективной счетной машины без дополнительных инноваций с технологическими возможностями 17 века. [32] , потому что их шестерни заклинивали, когда переноску приходилось перемещать на несколько мест по аккумулятору. Единственные дошедшие до наших дней счетные часы XVII века не имеют общемашинного переносного механизма и поэтому не могут называться вполне эффективными механическими счетными устройствами. Гораздо более удачные счетные часы были построены итальянцем Джованни Полени в XVIII веке и представляли собой двухходовые счетные часы (сначала записываются числа, а затем они обрабатываются).
В 18 веке появился первый механический калькулятор, который мог автоматически выполнять умножение; Разработанные и построенные Джованни Полени в 1709 году и сделанные из дерева, это были первые успешные счетные часы. Для всех машин, построенных в этом столетии, деление по-прежнему требовало от оператора решения, когда прекратить повторное вычитание по каждому индексу, и поэтому эти машины лишь помогали при делении, как счеты . И калькуляторы с вертушкой, и калькуляторы с колесом Лейбница были созданы после нескольких неудачных попыток их коммерциализации.
Луиджи Торки изобрел первую машину прямого умножения в 1834 году. [56] Это была также вторая машина с ключевым приводом в мире после машины Джеймса Уайта (1822). [57]
Производство механических калькуляторов началось в 1851 году. Томас де Кольмар выпустил свой упрощенный арифмометр , который стал первой машиной, которую можно было использовать ежедневно в офисе.
В течение 40 лет [58] арифмометр был единственным механическим калькулятором, доступным в продаже, и продавался по всему миру. К 1890 году было продано около 2500 арифмометров [59] плюс еще несколько сотен от двух лицензированных производителей клонов арифмометров (Буркхардт, Германия, 1878 г. и Лейтон, Великобритания, 1883 г.). Felt and Tarrant, единственные конкуренты в сфере настоящего коммерческого производства, продали 100 комптометров за три года. [60]
В 19 веке также были созданы вычислительные машины Чарльза Бэббиджа, сначала с его разностной машиной , начатой в 1822 году, которая была первым автоматическим калькулятором, поскольку он постоянно использовал результаты предыдущей операции для следующей, а затем с его аналитической машиной. , который был первым программируемым калькулятором, использующим карты Жаккарда для считывания программ и данных, который он начал в 1834 году и который дал чертеж мэйнфреймов, построенных в середине 20-го века. [61]
.jpg/1280px-Analytical_Engine_(2290032530).jpg)
Кассовый аппарат, изобретенный американским владельцем салона Джеймсом Ритти в 1879 году, решил старые проблемы дезорганизации и нечестности в деловых операциях. [74] Это был чистый арифмометр, соединенный с принтером , звонком и двусторонним дисплеем, который показывал плательщику и владельцу магазина, если он того пожелает, сумму денег, обмениваемую на текущую транзакцию.
Кассовый аппарат был прост в использовании и, в отличие от настоящих механических калькуляторов, был необходим и быстро принят многими предприятиями. «В период с 1888 по 1895 год восемьдесят четыре компании продавали кассовые аппараты, только три выжили какое-то время». [75]
В 1890 году, через 6 лет после того, как Джон Паттерсон основал NCR Corporation , только его компанией было продано 20 000 машин по сравнению с примерно 3500 всех настоящих калькуляторов вместе взятых. [76]
К 1900 году NCR построила 200 000 кассовых аппаратов [77] , и компаний, производивших их, было больше, по сравнению с компанией по производству арифмометров Thomas/Payen, которая только что продала около 3300 [78] , а компания Burroughs продала только 1400 машин. [79]
К этому времени сложились два разных класса механизмов: возвратно-поступательные и вращательные. Механизм первого типа обычно приводился в действие ручной рукояткой с ограниченным ходом; некоторые внутренние детальные операции выполнялись при извлечении, а другие — при выпуске в рамках полного цикла. Иллюстрированная машина 1914 года относится к этому типу; кривошип расположен вертикально, на правой стороне. Позже некоторые из этих механизмов приводились в действие электродвигателями и редукторами, которые приводили в действие кривошип и шатун для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное.
Последний тип, роторный, имел по крайней мере один главный вал, который совершал один [или более] непрерывный оборот[ы], одно сложение или вычитание за оборот. Многие конструкции, особенно европейские калькуляторы, имели рукоятки и замки, гарантирующие возврат рукояток в точное положение после завершения поворота.
В первой половине 20-го века произошло постепенное развитие механизма механического калькулятора.
Машина сложения списков Далтона, представленная в 1902 году, была первой в своем типе, которая использовала только десять клавиш, и стала первой из множества различных моделей «списков списков с 10 клавишами», производимых многими компаниями.
В 1948 году был представлен цилиндрический калькулятор Curta , который был достаточно компактным, чтобы его можно было держать в одной руке, после того, как он был разработан Куртом Херцстарком в 1938 году. Это было крайнее развитие счетного механизма со ступенчатой передачей. Он вычитался путем добавления дополнений; между зубами для сложения находились зубцы для вычитания.
С начала 1900-х по 1960-е годы механические калькуляторы доминировали на рынке настольных компьютеров. Основными поставщиками в США были Friden , Monroe и SCM/Marchant . Эти устройства приводились в движение двигателем и имели подвижные каретки, на которых результаты вычислений отображались с помощью циферблатов. Почти все клавиатуры были заполнены - каждая цифра, которую можно было ввести, имела свой столбец из девяти клавиш, 1..9, плюс клавишу очистки столбца, позволяющую вводить несколько цифр одновременно. (См. иллюстрацию фигурки Маршана ниже.) Эту запись можно было бы назвать параллельной, в отличие от последовательной записи с десятью клавишами, которая была обычным явлением в механических счетных машинах, а теперь является универсальной в электронных калькуляторах. (Почти все калькуляторы Friden, а также некоторые поворотные (немецкие) Diehls имели вспомогательную клавиатуру с десятью клавишами для ввода множителя при умножении.) Полные клавиатуры обычно имели десять столбцов, хотя некоторые более дешевые машины имели восемь. Большинство машин, произведенных тремя упомянутыми компаниями, не печатали результаты, хотя другие компании, такие как Olivetti , производили печатающие калькуляторы.
В этих машинах сложение и вычитание производилось за одну операцию, как и в обычной арифмационной машине, а умножение и деление осуществлялись путем многократного механического сложения и вычитания. Фриден создал калькулятор, который также извлекал квадратные корни , в основном путем деления, но с добавленным механизмом, который систематически автоматически увеличивал число на клавиатуре. Последний из механических калькуляторов, вероятно, имел сокращенное умножение, а некоторые десятиклавишные типы с последовательным вводом имели клавиши с десятичной точкой. Однако клавиши с десятичной запятой требовали значительной внутренней дополнительной сложности и предлагались только в последних разработанных проектах. Портативные механические калькуляторы, такие как Curta 1948 года , продолжали использоваться, пока в 1970-х годах их не вытеснили электронные калькуляторы.
Типичные европейские четырехоперационные машины используют механизм Однера или его варианты. К этому типу машин относились Original Odhner , Brunsviga и несколько последующих подражателей, начиная от Triumphator, Thales, Walther, Facit и заканчивая Toshiba. Хотя большинство из них приводились в движение ручными рукоятками, существовали версии с моторным приводом. Калькуляторы Hamann внешне напоминали машины с вертушкой, но регулировочный рычаг располагал кулачок, который отключал приводную собачку, когда циферблат перемещался достаточно далеко.
Хотя Дальтон представил в 1902 году первую 10-клавишную печатающую арифметическую машину (две операции, другая — вычитание), эти функции отсутствовали в вычислительных машинах (четыре операции) в течение многих десятилетий. Facit-T (1932 г.) был первой 10-клавишной вычислительной машиной, продававшейся в больших количествах. Olivetti Divisumma-14 (1948 г.) была первой вычислительной машиной с принтером и 10-клавишной клавиатурой.
Полноклавиатурные машины, в том числе с моторным приводом, также производились до 1960-х годов. Среди крупнейших производителей были Mercedes-Euklid, Archimedes и MADAS в Европе; в США Фриден, Маршан и Монро были основными производителями роторных калькуляторов с каретками. Поршневые калькуляторы (большинство из которых представляли собой счетные машины, многие со встроенными принтерами) производились, среди прочего, компаниями Remington Rand и Burroughs. Все это было с ключами. Компания Felt & Tarrant, как и Victor, производила комптометры с ключевым приводом.
Базовым механизмом Фридена и Монро было модифицированное колесо Лейбница (более известное, возможно неофициально, в США как «ступенчатый барабан» или «ступенчатый счетчик»). Фриден имел элементарный реверсивный привод между корпусом машины и циферблатами аккумулятора, поэтому его главный вал всегда вращался в одном и том же направлении. Швейцарский MADAS был аналогичным. Однако «Монро» изменил направление своего главного вала, чтобы вычесть.
Первые машины Marchants представляли собой вращающиеся машины, но большинство из них были удивительно сложными роторными машинами. Они работали со скоростью 1300 циклов сложения в минуту, если полоска [+] удерживаться нажатой. Другие были ограничены до 600 циклов в минуту, потому что их аккумуляторные шкалы включались и останавливались при каждом цикле; Циферблаты Marchant двигались с постоянной и пропорциональной скоростью для продолжающихся циклов. У большинства Marchants был ряд из девяти клавиш в крайнем правом углу, как показано на фотографии Figurmatic. Они просто заставляли машину прибавлять количество циклов, соответствующее числу на ключе, а затем сдвигали каретку на одно место. Даже девять циклов добавления заняли совсем немного времени.
В Marchant ближе к началу цикла циферблаты аккумулятора переместились вниз «в провал», в сторону от отверстий в крышке. Они задействовали приводные шестерни в корпусе машины, которые вращали их со скоростью, пропорциональной подаваемой на них цифре, с дополнительным движением (уменьшенным 10:1) от переносов, создаваемых циферблатами справа от них. По завершении цикла циферблаты сместятся, как стрелки традиционного счетчика ватт-часов. Однако, когда они выходили из провала, дисковый кулачок с постоянным шагом выровнял их с помощью прямозубого дифференциала (с ограниченным ходом). Кроме того, для более низких порядков был добавлен еще один планетарный дифференциал. (Показанная машина имеет 39 дифференциалов в [20-значном] аккумуляторе!)
Фактически в любом механическом калькуляторе шестерня, сектор или какое-либо подобное устройство перемещает аккумулятор на количество зубцов шестерни, соответствующее прибавляемой или вычитаемой цифре — три зубца меняют положение на счет три. Подавляющее большинство основных механизмов калькулятора приводит в движение аккумулятор, начиная его, затем перемещая с постоянной скоростью и останавливая. В частности, остановка имеет решающее значение, поскольку для обеспечения быстрой работы аккумулятор должен двигаться быстро. Варианты Женевских приводов обычно блокируют перерегулирование (что, конечно, приводит к неверным результатам).
Однако два разных базовых механизма, Мерседес-Эвклид и Маршан, перемещают циферблаты со скоростью, соответствующей добавляемой или вычитаемой цифре; a [1] перемещает аккумулятор медленнее всего, а a [9] — быстрее всего. В автомобиле «Мерседес-Эуклид» длинный рычаг с прорезью, повернутый на одном конце, перемещает девять стоек («прямые шестерни») в стороны на расстояния, пропорциональные их расстоянию от оси рычага. Каждая стойка имеет приводной штифт, который перемещается вместе с пазом. Стойка для [1], естественно, находится ближе всего к шарниру. Для каждой цифры клавиатуры скользящая шестерня, очень похожая на шестерню Лейбница, зацепляет рейку, соответствующую введенной цифре. Конечно, аккумулятор меняется либо при прямом, либо при обратном ходе, но не при обоих обоих. Этот механизм особенно прост и относительно легок в изготовлении.
Однако в Marchant на каждую из десяти колонок клавиш приходится девятиступенчатая «трансмиссия с преселектором» с выходной цилиндрической шестерней в верхней части корпуса машины; эта шестерня входит в зацепление с шестерней аккумулятора. Когда кто-то пытается подсчитать количество зубьев в такой трансмиссии, простой подход приводит к рассмотрению механизма, подобного тому, который используется в регистрах механических бензонасосов, используемых для указания общей цены. Однако этот механизм очень громоздкий и совершенно непрактичный для калькулятора; В бензонасосе скорее всего найдутся шестерни с 90 зубьями. Практические шестерни вычислительной части калькулятора не могут иметь 90 зубцов. Они были бы либо слишком большими, либо слишком тонкими.
Учитывая, что девять передаточных чисел в столбце подразумевают значительную сложность, Marchant содержит всего несколько сотен отдельных передач, многие из которых находятся в аккумуляторе. По сути, циферблат аккумулятора должен поворачиваться на 36 градусов (1/10 оборота) для [1] и на 324 градуса (9/10 оборота) для [9], не допуская входящих переносов. В какой-то момент передачи один зуб должен пройти для [1], а девять зубьев для [9]. Невозможно добиться необходимого движения от карданного вала, который вращается на один оборот за цикл, с небольшим количеством шестерен, имеющих практичное (относительно небольшое) количество зубьев.
Таким образом, у Marchant есть три карданных вала для питания маленьких трансмиссий. За один цикл они совершают поворот на 1/2, 1/4 и 1/12 оборота. [1]. На 1/2-оборотном валу установлены (для каждой колонки) шестерни с 12, 14, 16 и 18 зубьями, что соответствует цифрам 6, 7, 8 и 9. На 1/4-оборотном валу установлены (также каждая колонна) ) шестерни с 12, 16 и 20 зубьями — для 3, 4 и 5. Цифры [1] и [2] соответствуют шестерням с 12 и 24 зубьями на валу с частотой вращения 1/12. Практичный дизайн размещает 12-е изд. вал расположен дальше, поэтому вал с поворотом на 1/4 оборота несет свободно вращающиеся промежуточные шестерни с 24 и 12 зубьями. При вычитании карданные валы меняли направление.
В начале цикла один из пяти подвесок смещается от центра, чтобы задействовать соответствующую приводную шестерню для выбранной цифры.
На некоторых машинах полная клавиатура имела до 20 колонок. Монстром в этой области был Дуодециллион , созданный Берроузом для выставочных целей.
Для фунта стерлингов в сутки (и даже фартингов) существовали вариации основных механизмов, в частности, с разным количеством зубьев шестерен и положениями шкалы аккумулятора. Для размещения шиллингов и пенсов были добавлены дополнительные столбцы для цифр десятков, 10 и 20 для шиллингов и 10 для пенсов. Конечно, они функционировали как механизмы оснований-20 и оснований-12.
Вариант Marchant, названный Binary-Octal Marchant, представлял собой машину с счислением 8 (восьмеричную). Он был продан для проверки точности очень ранних ламповых (ламповых) двоичных компьютеров. (Тогда механический калькулятор был гораздо надежнее, чем компьютер для трубок и клапанов.)
Также существовал твин-Маршан, состоящий из двух вертушек Маршана с общим кривошипом и реверсивной коробкой передач. [86] Машины-близнецы были относительно редки и, по-видимому, использовались для геодезических расчетов. Была изготовлена как минимум одна трехместная машина.
Калькулятор Facit и аналогичный ему по сути представляют собой машину с вертушкой, но ряд вертушек движется вбок, а не каретка. Вертушки бибинарные; цифры с 1 по 4 вызывают выход соответствующего количества скользящих штифтов из поверхности; цифры с 5 по 9 также расширяют сектор с пятью зубцами, как и те же штифты для цифр с 6 по 9.
Ключи управляют кулачками, которые приводят в действие поворотный рычаг, чтобы сначала разблокировать кулачок позиционирования штифта, который является частью механизма вертушки; Дальнейшее перемещение рычага (на величину, определяемую кулачком ключа) поворачивает кулачок позиционирования штифтов, чтобы выдвинуть необходимое количество штифтов. [87]
Управляемые стилусом сумматоры с круглыми прорезями для стилуса и расположенными рядом колесами производства Sterling Plastics (США) имели оригинальный механизм предотвращения перерегулирования, обеспечивающий точность переноса.
Механические калькуляторы продолжали продаваться, хотя и в быстро уменьшающихся количествах, до начала 1970-х годов, когда многие производители закрылись или были поглощены. Калькуляторы типа комптометра часто сохранялись гораздо дольше и использовались для сложения и перечисления обязанностей, особенно в бухгалтерском учете, поскольку обученный и опытный оператор мог ввести все цифры числа одним движением рук на комптометре быстрее, чем это было возможно серийно. с 10-клавишным электронным калькулятором. Фактически, вводить большие цифры двумя нажатиями было быстрее, используя только клавиши с меньшими номерами; например, цифра 9 будет вводиться как цифра 4, за которой следует цифра 5. Некоторые калькуляторы с клавишами имели клавиши для каждого столбца, но только от 1 до 5; соответственно они были компактными. Распространение компьютера, а не простого электронного калькулятора, положило конец комптометру. Кроме того, к концу 1970-х годов логарифмическая линейка устарела.
СМИ, связанные с механическими калькуляторами, на Викискладе?