Механическая вычислительная машина

Механическая вычислительная машина или механический компьютер — устройство для автоматизации вычислений, которое состоит из механических компонентов, таких, как рычаги и шестерни, а не на основе электронных компонентов^[1]. Наиболее распространёнными примерами являются арифмометры и механические счётчики, которые используют повороты шестерёнок для сложения чисел. Более сложные примеры могут выполнять умножение и деление, и даже дифференциальный анализ (правда, большинство таких устройств использовали аналоговые методы) ^{[2] [3][4][5]} См. также Интегратор.

Арифмометр Hamann Manus R

История

Механические вычислительные устройства достигли своего апогея во время Второй Мировой войны; они легли в основу комплекса бомбовых прицелов, включая прицел Нордена^[англ.], в ПУАЗО, а также аналогичных устройств для судовых вычислений (например, Torpedo Data Computer).

Также заслуживают внимания механические пилотажные приборы для первых космических кораблей, которые обеспечивали компьютерный вывод не в виде цифр, а смещением индикатора поверхностей. Начиная от первого пилотируемого космического полета Юрия Гагарина и до 2002 года, каждый из советских и российских космических кораблей «Восток», «Восход» и «Союз» был оснащен прибором Глобус^{[англ.] [6][7][8]}, который с помощью часового механизма показывал текущее положение корабля над Землёй.

Механические вычислительные устройства продолжали использоваться в 1960-х годах^[9], но в скором времени были заменены на электронные калькуляторы с дисплеями на электронных лампах-индикаторах^[10], которые появились в середине 1960-х годов. Эволюция завершилась в 1970-х годах с введением дешевых карманных электронных калькуляторов. Механические вычислительные устройства были полностью вытеснены электронными в 1980-х годах.

Примеры

• Антикитерский механизм, ок. 100 до н. э.
• Суммирующая машина Паскаля, 1642 — арифметическая машина Блеза Паскаля, которая могла непосредственно складывать и вычитать два числа, а также умножать и делить повторением действий.
• Арифмометр Лейбница, 1672 — механический калькулятор Готфрида Вильгельма Лейбница который мог складывать, вычитать, умножать и делить.
• Разностная машина Чарльза Бэббиджа, 1822 и 1837 — механические устройства Чарльза Бэббиджа.
• Ball-and-disk integrator^[англ.], 1886 — использовался Уильямом Томсоном для измерения высоты прилива путём вычисления коэффициентов ряда Фурье.
• Marchant calculator^[англ.], 1918 — самый сложный механический калькулятор.
• Z1, 1938 — Конрад Цузе
• Калькулятор Курта, 1948
• MONIAC, 1949 — аналоговый компьютер, который использовался для моделирования экономики Великобритании.
• Digi-Comp I^[англ.], 1963 — 3-разрядный цифровой механический компьютер
• Dr. Nim^[англ.] — середина 1960-х, механический компьютер, который умел играть в игру «ним»
• Digi-Comp II^[англ.], середина 1960-х, цифровой механический компьютер
• Автомат — механические устройства, которые могут хранить данные, производить вычисления, а также выполнять некоторые другие задачи.

Электромеханические компьютеры

Первые электрические компьютеры, построенные на переключателях и реле, а не на вакуумных трубках (лампах) или транзисторах, классифицируются как электро-механические компьютеры. Например:

• Z1, 1938
• Z2, 1939
• Z3, 1941 -- разработан Конрадом Цузе
• Марк I (компьютер), 1944 построен в IBM.
• Гарвардский Марк II, 1947 («электромагнитные реле»)
• «Binary Arithmetic Relay Calculator» (BARK), 1950
• Симон (компьютер)^[англ.], 1950
• BESK^[англ.], 1953
• Релейный компьютер Гарри Портера, Университет штата Орегон в Портленде, 2005^[11]

См. также

• Вычислительная машина
• История вычислительной техники
• Полнота по Тьюрингу
• Аналоговый компьютер

Примечания

1. К механическим вычислительным устройствам можно отнести и электромеханические устройства, в которых применялись электродвигатели и электромеханические реле.
2. В 1943 г. построена машина Белл-II на основе телефонных реле. Эта машина была специализированной и решала задачи интерполяции, некоторые задачи гармонического анализа, дифференциальные уравнения и т. д.. Машина работала до 1961 года (Апокин, Майстров 1990).
3. Александров, Колмогоров, Лаврентьев, 1956, с. 346.
4. Капеллен, 1950, с. 135-146.
5. Тукачинский, 1952, с. 58-61.
6. Spacecraft «Vostok» Control and Instrument Panel Site кк «Восток»  (неопр.). Дата обращения: 25 февраля 2016. Архивировано 5 марта 2016 года.
7. www.collectspace.com  (неопр.). Дата обращения: 25 февраля 2016. Архивировано 4 марта 2016 года.
8. web.mit.edu/ Архивная копия от 25 июля 2018 на Wayback Machine Information Display Systems for Russian Spacecraft: Aнамn Overview
9. В 1954 году, под управлением Н. И. Бессонова, была построена машина РВМ-I (релейная вычислительная машина), которая несколько запоздала, поскольку была введена в эксплуатацию на два года позже БЭСМ. Однако, обладая скоростью от 200 тыс. до 2 млн арифметических операций, смогла конкурировать с ЭВМ. РВМ-I была очень надёжной, в то время как ламповые машины особой надёжностью не отличались. Машина проработала до 1965 года (Апокин, Майстров 1990).
10. См. раздел VACUUM FLUORESCENT DISPLAY MODULE (Вакуумный флюоресцентный индикаторный модуль)  (неопр.). Дата обращения: 13 марта 2016. Архивировано 13 марта 2016 года.
11. Harry Porter’s Relay Computer  (неопр.). Дата обращения: 25 февраля 2016. Архивировано 3 марта 2016 года.

Литература

• Под ред. Александрова А.Д., Колмогорова А.Н., Лаврентьева М.А. Математика, ее содержание, методы и значение. — М.: Изд. Академии наук СССР, 1956. — Т. 2.
• М.С. Тукачинский. Как считают машины. — Москва, Ленинград: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1952. — (Научно-популярная библиотека). (Приведены электрические (не электронные) и гидравлические машины интегрирования дифференциальных уравнений.)
• В. Мейер Цкр Капеллен. Математические инструменты. — Москва: Издательство иностранной литературы, 1950. — С. 135-146. (Обсуждается решение систем уравнений механическими машинами)
• И.А. Апокин, Л. Е. Майстров. История вычислительной техники. — М.: Наука, 1990. — ISBN 5-02-000096-5.