Попытки создать вычислительный механизм восходят к глубокой древности. Сложность таблицы умножения и утомительность совершения операций сложения-вычитания над числами от 0 до 9 подавляющим большинством людей (в том числе и автором) привели к тому, что человечество вместо того, чтобы со всем возможным рвением совершать операции над числами, измышляли способы, как бы автоматизировать эту работу. Оставим в стороне арабские камни, индейские пояса и "русский компьютер" - конторские счеты. Все эти инструменты не производят вычислений. Они всего лишь переводят арифметические действия в визуальную, более понятную для восприятия человеком форму.

Создать простой, дешевый и достаточно быстродействующий вычислительный аппарат удалось только в XIX в. Причем в разных странах этот процесс начался чуть ли не одновременно. В Швеции в 1866 г. появился счетный прибор Арцберга, русский математик В. Я. Буняковский в 1867 г. создал самосчеты, в Германии в 1878 г. Лейнер сконструировал свой стержень для сложения, а в 1885 г. инженер Патейтн во Франции предложил свой прибор для сложения.

Около 1876 г. русский математик П. Л. Чебышев (1821-1894) создал суммирующий аппарат с непрерывной передачей десятков. В 1881 г. он же сконструировал к нему приставку для умножения и деления. Принцип непрерывной передачи десятков широко использовался в различных счетчиках (спидометр Н. Теслы) и вычислительных машинах.

Однако все эти агрегаты были довольно громоздки и устанавливались стационарно. Настоящую революцию в счетном деле произвели два человека: шведский эмигрант в России, инженер Вильдгот Теофил Однер и американский инженер Вильям Барроуз.

В 1873 г. Однер построил арифмометр, в котором использовал зубчатую передачу с переменным числом зубцов. В основе конструкции зубчатки, вошедшей в историю вычислительной техники под названием "колесо Однера", лежит следующий принцип. Подвижный диск со ступенчатой прорезью соприкасается плоскостью с неподвижным диском, несущим на пазах радикальные выдвигающиеся зубья, бородки которых входят в ступенчатую прорезь. Если вращать подвижный диск, то по мере того, как бородки будут проходить ступеньку в прорези, зубцы будут выдвигаться на край колеса. Вращение диска осуществляется нажатием на его рычажок, выступающий наружу из прорези в корпусе арифмометра. Таким способом устанавливается на колесе Однера любая цифра от 0 до 9.

В 1875 г. Однер вступает в контакт с фирмой "Кенигсбергер и К", вместе с которой собирается выпускать свой арифмометр. Однако серийный выпуск аппаратов был налажен только к началу 90-х гг. Популярность аппарата была совершенно невообразимой. "Однер-машины", или, как называли арифмометры у нас в стране, "железные Феликсы", стали создаваться во многих странах мира. Аппарат надолго пережил своего создателя. Автор статьи лично видел используемые арифмометры в бухгалтерии одного из минских заводов еще в 1978 году.

А что же Барроуз? Барроуз в 1885 году запатентовал, а в 1890 г. сконструировал суммирующую "листинговую машину". Ввод данных в машине Барроуза производился с клавиатуры, а результат вычислений печатался на бумажной ленте. Это был первый прообраз современного калькулятора. За свое изобретение Барроуз был удостоен медали Джона Скотта Франклиновского института.

Если с историей калькулятора все более или менее ясно, то с историей первого программируемого вычислительного не все так однозначно. Официальный титул "изобретателя компьютера" носит немецкий инженер Конрад Цузе, родившийся в 1910 году. В 1934 г. Цузе придумал модель автоматического калькулятора, которая состояла из устройства управления, вычислительного устройства и памяти и полностью совпадала с архитектурой сегодняшних компьютеров. В те годы Цузе пришел к выводу, что будущие компьютеры будут основаны на шести принципах:

• двоичная система счисления;
• использование устройств, работающих по принципу "да/нет" (логические 1 и 0);
• полностью автоматизированный процесс работы вычислителя;
• программное управление процессом вычислений;
• поддержка арифметики с плавающей запятой;
• использование памяти большой емкости.

Он первым в мире сказал, что обработка данных начинается с бита (бит он называл да/нет-статусом, а формулы двоичной алгебры - условными суждениями), первым ввел термин "машинное слово" (word), первым объединил в вычислителе арифметические и логические операции, отметив, что "элементарная операция компьютера - проверка двух двоичных чисел на равенство. Результатом будет тоже двоичное число с двумя значениями (равно, не равно)". При этом Цузе не имел никакого представления не только об аналогичных исследованиях коллег в США и Англии, но даже о механическом вычислителе Чарльза Бэббиджа, созданном в XIX веке.

В 1936 г. Цузе запатентовал идею механической памяти. Год спустя он создал работающую память для хранения 12 двоичных чисел по 24 бита и активно занялся созданием первой версии своего вычислителя. Арифметический модуль мог работать с числами с плавающей запятой, осуществлял преобразования двоичных чисел в десятичные и обратно и поддерживал ввод и вывод данных. Устройство ввода программы с помощью перфорированной киноленты сделал Хельмут Шрейер, друг Цузе, который раньше работал киномехаником. Результаты расчетов показывались с помощью электрических ламп.

Однако Цузе был далеко не первым, кто создал автоматическое программируемое вычислительное устройство. Честь являться изобретателем компьютера по праву должны разделить между собой французский ткач и механик Жозеф Жаккар и американский инженер Герман Холлерит.

Жозеф Жаккар создал первый образец машины, управляемой введением в нее информации. В 1802 г. он построил машину, которая облегчила процесс производства тканей со сложным узором. При изготовлении такой ткани нужно поднять или опустить каждую из ряда нитей. После этого ткацкий станок протягивает между поднятыми и пущенными нитями другую нить. Затем каждая из нитей опускается или поднимается в определенном порядке, и станок снова пропускает через них нить. Этот процесс многократно повторяется до тех пор, пока не будет получена нужная длина ткани с узором. Для задания узора на ткани Жаккар использовал ряды отверстий на картах. Если применялось десять нитей, то в каждом ряду карты предусматривалось место для десяти отверстий. Карта закреплялась на станке в устройстве, которое могло обнаруживать отверстия на карте. Это устройство с помощью щупов проверяло каждый ряд отверстий на карте. Информация на карте управляла станком.

От станка, управляемого программой, до абстрактного числового вычислителя всего один шаг. И этот шаг сделал сын немецких эмигрантов в Америке Германн Холлерит.

Для создания этой машины Холлерит обратился к идеям Жаккара, исследуя путь создания им ткацкого станка. Но вскоре понял, что ткацкий станок не сможет ему ничем помочь, однако он понимал, что перфокарты были эффективным способом хранить информацию.

В 1884 г. Холлерит получил свой первый патент (всего он получил больше 30 патентов в Соединенных Штатах в течение всей карьеры). В штате Массачусетс в институте технологии он нашел метод чтения пробитых перфокарт. Холлерит разработал специальный перфоратор для своей машины, а к нему особенные перфокарты.

Удачная проверка повлекла за собой более серьезное испытание в ходе американской переписи 1890 года. Машина Холлерита с сильным отрывом победила на соревновании с двумя другими системами. Выиграв, Холлерит получил деньги на создание нового перфоратора. Он был создан похожим на пишущую машинку, имеющую простую клавиатуру. Аппарат получил название "Табулятор". Ввод данных осуществлялся при помощи клавиатуры, хранение - на перфокартах, а программирование аппарата - при помощи механических и электрических перемычек, которые определяли последовательность действий, производимых над данными.

В 1896 г. Г. Холлерит основал фирму по выпуску вычислительной техники и перфокарт. А в 1924 г. она была преобразована в фирму IBM (International Business Maschines).

Вычислительные машины Холлерита широко использовались не только в США, но и в Австрии, Канаде и других странах. В 1897 г. они применялись для обработки результатов переписи населения в России. "Табуляторы" Холлерита в начале XX в. с успехом работали на больших предприятиях и в статистических управлениях США и Европы.

Табулятор был апофеозом века механических вычислений. Он на многие десятилетия определил направление и идеологию развития вычислительной техники. Первые дорогие и капризные электронные компьютеры перестали быть всего лишь капризной игрушкой и шагнули в массы только благодаря скрещиванию своей электронной начинки и механизмам "Табулятора".

Яхен П.