10 мар. 2009 г.

Железный Феликс

Ностальгическая мысль: "А вот взять и написать эмулятор "Железного Феликса",  и драйвера к нему сварганить..... Это арифмометр— механическое счётное устройство. В отличие от логарифмической линейки, он является цифровым. Пространство состояний арифмометра дискретно, и дискретность эта определяется тем, что он построен на зацеплении зубчатых колёс. 


Устройства для механического счёта создавались давно, ещё со времён Паскаля и Лейбница (конец XVII в.). Последний сконструировал приспособление, которое использовалось потом много лет — так называемый валик Лейбница — но в те времена оно было ещё слишком сложным и дорогим в производстве. Расцвет считающих машин начался лишь в XIX веке. 

Здесь к нему, кстати, тоже приложили руку знаменитые математики — в частности, из российских это Буняковский и Чебышёв. (Возможно, я когда-нибудь расскажу об их достижениях на этой почве.) Но подлинная революция наступила в 1870-х годах, когда российский инженер шведского происхождения Вильгодт Однер изобрёл колесо с выдвигающимися зубцами. Его тоже так и назвали колесом Однера. Несколько их, установленных на общем валу, образуют барабан Однера, который оказался удобнее и технологичнее валика Лейбница. 

Железный Феликс — это в чистом виде детище Однера. На правом снимке виден кожух барабана. Торчащие из-под кожуха рычажки как раз управляют выдвижением зубцов: чем дальше повернуть, тем больше зубцов выдвинется. А количество выдвинутых зубцов задаёт цифры. Они цепляют индикаторные колёсики, располагающиеся в каретке (это такая выступающая влево фиговина, из которой торчат «ушастые» рукоятки), те поворачиваются и показывают в окошечках результат. :) 

Основными задачами, для решения которых предназначен арифмометр, являются четыре арифметические действия. Чтобы сложить два числа, надо задать на барабане одно слагаемое и повернуть ручку от себя. Затем барабан сбрасывается. Для этого надо большим пальцем левой руки поджать задвижку блокиратора (торчит вверх над кареткой, как раз под надписью «Феликс») и с некоторым усилием повернуть ручку. Прорези закроются и рычажки барабана, уперевшись в них, вернутся в исходное положение. Теперь на барабане ставим второе слагаемое и крутим ручку еще раз. Пожалуйста — окошки в правой части каретки показывают сумму. :) 

Вычитание производится так же, но ручку надо крутить на себя. А ушастые рукоятки по бокам зануляют каретку перед новыми вычислениями. 

Умножение очень похоже на то, как оно выполняется вручную «в столбик». Допустим, умножаем 128 на 256. Задаём на барабане 128, крутим ручку от себя 6 раз. Сдвигаем каретку на один разряд вправо (для этого служит специальный хобот, на левом снимке торчащий как раз над движком логарифмической линейки). Ещё крутим от себя 5 раз. Ещё сдвигаем. Ещё крутим два раза. Готово, смотрим результат. 

Деление выполняется очень забавно. Сначала с барабана на каретку откладывается делимое (так же, как первое слагаемое при умножении). Потом барабан сбрасывается и на нём задаётся делитель. Каретка сдвигается так, чтобы делимое и делитель на каретке и барабане совпадали позициями первого разряда. Теперь крутим ручку на себя, пока на каретке не возникнет переполнение (результат упадёт ниже нуля). Спрятанный в недрах арифмометра специальный колокольчик извещает об этом звуком «бздынн!». :) Как услышали бздынн, надо отыграть последний оборот рукоятки обратно, сдвинуть каретку влево хоботом, и повторять процесс. Когда после очередного бздынна двигать стало некуда — в левой половине каретки смотрим частное, а в правой остаток. 

Если задать делимое с запасом нулей справа, то можно делить числа не нацело, с нахождением приближения в рамках сделанного запаса. Позицию запятой отслеживают при помощи движков-указателей, ездящих влево-вправо на подвижных линейках. 

Круто, да? :) На самом деле это проще, чем кажется: любой желающий обучается минут за десять. 

Прогресс не стоял на месте. В ХХ веке первым и самым очевидным усовершенствованием арифмометра было приделывание к нему электродвигателя, чтобы тот сам крутил барабан, пока нажата кнопка. Потом усовершенствовали умножение: оператор нажимал на одну из девяти клавиш, и барабан сразу делал соответствующее количество оборотов. Потом усовершенствовали и деление: одно лишь нажатие клавиши, и барабан сам крутился до бздынна, а потом отыгрывал один оборот назад. Потом реализовали задание чисел не движением рычажков, а нажатием кнопок. Потом появилась печать результата на бумажной ленте. 

В научных расчётах такие вот механические монстры изжили себя уже к середине 1960-х годов. Но в СССР арифмометры выпускали до 1978 года включительно: они пользовались популярностью у бухгалтеров. 

Последним прямым наследником арифмометра является электромеханический кассовый аппарат «Ока», который в советских и российских магазинах можно было видеть вплоть до середины 1990-х годов. Он приводился в движение электромотором, но имел гнездо для механической рукоятки: такими кассами можно было пользоваться и при отсутствии электричества. Продавцы называли эту штуку «ручкой дружбы»: когда электричество отключали, крутить её соглашались разве что для своих близких знакомых… :) 

Последним годом, когда «Ока» ещё выпускалась, был 1988. Различные её модели стали исключать из государственных реестров РФ, начиная с 1995 года, а с 2002 исчезла даже теоретическая возможность их применения в магазинах. Но всё же вполне возможно, что в самые первые годы XXI века наследники арифмометров где-то ещё трудились.

Комментариев нет:

Отправить комментарий