Az emberek már az ősidők óta keresték a módját, hogyan egyszerűsíthetnék a bonyolult számításokat. A kezdeti egyszerű eszközökből fokozatosan kifinomultabb szerkezetek lettek, amelyek megváltoztatták a számításokhoz való hozzáállásunkat. Ezeknek a gépeknek a fejlődése fontos pillanatokat hozott, amikor olyan feltalálók, mint Pascal, Leibniz vagy Babbage, ötleteikkel kitolták a lehetőségek határait, és lefektették a modern elektronikus számológépek alapjait, amelyeket ma jól ismerünk. Ez a cikk nemcsak a Pascal-gép történetét tárja fel, hanem más számítási eszközöket és egyszerűsítéseket is, amelyeket az elektronikus számológép megjelenése előtt használtak, és amelyekre sokan ma is emlékeznek.
Senki sem szeret fejben számolni – ezért az emberek már az ősidők óta megpróbálták egyszerűsíteni az embert próbáló számítási és könyvelési munkát. A legtöbben még emlékeznek a golyós számolóra, amit már az ókori rómaiak is ismertek abakus néven. Ez meglepően korán megjelent: változatai már az i. e. harmadik évezredben, Sumériában is megtalálhatók voltak, és gyakorlatilag mindenhol elterjedtek. Oroszországban mág ma is használják, de Indiában és Kínában is megtalálható.
Az ismétlődő számítások gyakorlatilag mechanikusak voltak – és olyan zsenik, mint a matematikus és filozófus Blaise Pascal, az automatizált számítás ötletével álltak elő. A saját mechanikus számológépét, a Pascal-gépet, 1642-ben találta fel, mindössze 19 évesen – ennek segítségével egyszerűen tudott összeadni és kivonni. Több változatot is készített a számológépből, majd igyekezett olcsóbban legyártatni, hogy a hétköznapi emberek számára is elérhető legyen, de egy súlyos baleset után felhagyott a tudományokkal, és már csak a filozófiával és a szellemi dolgokkal foglalkozott.
A stafétát utána a német matematikus, Gottfried Wilhelm von Leibniz (1646–1716) vette át. Leibniz volt az első, aki felfedezte a kettes számrendszer előnyeit, de a saját számológépe továbbra is a tízes számrendszert használta. A Pascal-gépre épített, de hozzáadta a szorzás lehetőségét is. 1820-ban a francia feltaláló és vállalkozó, Thomas de Colmar szabadalmaztatta a továbbfejlesztett mechanikus számítógépet, az arithmometert. Ez a gép Leibniz hengerének koncepciójára épült, és képes volt akár nyolcjegyű számok összeadására és kivonására, valamint részben automatikus szorzásra és osztásra is.
A mechanikus számológépek inspirálták az olyan vizionárius elképzeléseket, mint a Difference Engine (1822) és az Analytical Machine (1837), amelyeket a brit matematikus és feltaláló, Charles Babbage (1791–1871) tervezett. Ezek a rendkívül fejlett gépek azonban elbuktak azon, hogy rendkívül pontos mechanikát igényeltek – a legkisebb hibák is összeadódtak, ami ellenállást okozott a gép mozgásában, így a túl nagy és bonyolult mechanizmusokat szinte lehetetlen volt működésbe hozni.
A mechanikus számológépek meglehetősen meglepő utódja volt a The Curta Calculator, amelyet a zsidó származású feltaláló, Curt Herzstark (1902–1988) készített a náci koncentrációs táborban töltött fogsága alatt. 1943-ban a Buchenwaldi koncentrációs táborba került, de mivel már 1938 óta rendelkezett egy szabadalmaztatott hengeres mechanikus számológéppel, amely elfért a zsebében és méreteiben egy kézigránátra emlékeztetett, úgy döntött, hogy továbbfejleszti, és Hitlernek ajándékozza a háború sikeres befejezéséért. Ennek köszönhetően túlélte a fogságot – a háború után pedig forgalomba is bocsájtotta zsebméretű mechanikus számológépét, amely mindössze 230 grammot nyomott: ez volt az első kisméretű számológép.
A mechanikus számítógépek közé kell sorolnunk a logarléces vonalzót is. Ez John Napier logaritmusain alapul, ezért hívják Napier-logaritmusnak: a számok szorzásának logaritmusa valójában a logaritmusaik összeadása, a számok osztásának logaritmusa pedig a logaritmusaik kivonása. Ha a logaritmikus tengelyt vonalzóra viszik, a számokat logaritmusaikra lehet átváltani, és így egyszerűen lehet szorozni és osztani. 1850-ben született meg a klasszikus logarléces vonalzó, ahogyan a műszaki szakok diákjai a következő száz évben ismerték – és igen, az Apollo-projekt mérnökei is használták!
A logarléces vonalzókat egyéb ötletek is követték: a 20. század közepére számos speciális mechanikus vonalzót és tárcsát fejlesztettek, amelyeket például a repülésben használtak a hatótáv kiszámításához, az oldalirányú szél miatti kurzuskorrekcióhoz, vagy mezőgazdasági számításokhoz permetezés közben. A vonalzók és a tárcsák ugyanazt az alapötletet valósítják meg: bármelyik függvényt pontosan rá lehet vinni a mérőeszközre, és a tárcsák forgatásával, illetve a csúszka eltolásával a bonyolult számítások is viszonylag egyszerűen elvégezhetők.
A mechanikus számológépek – amelyek között sok igazán érdekes darab is volt – hanyatlása a tranzisztorok megjelenésével kezdődött, amelyek lehetővé tették az elektronikus számológépek kialakulását. Az igazi forradalmat azonban a mikroprocesszorok hozták el, amik idővel mikrokontrollerekké fejlődtek – ma pedig teljes mértékben a mikrokontrollerek korában élünk.
1970-ben a Busicom megkereste az aprócska Intel vállalatot, hogy segítsenek kifejleszteni az olcsó Busicom 141-PF elektronikus számológépet. Az Intel nekik készítette el az első mikroprocesszort, az Intel 4004-et, egy 4 bites, nibble-s chipet – ezzel minden idők legkisebb és legkompaktabb univerzális számítógépét hozták létre. A mikroprocesszorok megjelenésével pedig egy lenyűgöző vízió is megszületett: korábban minden alkalmazáshoz külön speciális chipet vagy áramkört kellett fejleszteni, ami hosszadalmas, hibákkal teli és költséges folyamat volt.
A mikroprocesszorok mások: a tervezés összetettségét két részre bontják – hogyan van bekötve (hardver) és mit csinál valójában (szoftver) – és ezt idővel módosítani, javítani is lehet működés közben! Hogy a tervezés összetettségét két külön részre bontották, teljesen újszerű, forradalmi koncepció volt. Ez volt az igazi forradalom: azóta minden okos eszköz két részből áll, hardverből és szoftverből. Legyen szó modern számítógépről vagy számológépről, biztos lehetsz benne, hogy univerzális processzorra épülnek, és a konkrét funkciót a program, a szoftver biztosítja. Ma már odáig jutottunk, hogy még az egyszerűbb funkciókhoz is mikrokontrollereket használnak, mert egyszerűen olcsóbb standard mikrokontrollert venni és a megfelelő programmal kiegészíteni!
i
Az AlzaMagazinban további érdekes cikkeket is találsz:
Mindegyik ilyen találmány – legyen az a Pascal-gép, a Curt-féle mechanikus számológép vagy a különféle számolóvonalzók – bővítette a számítási lehetőségeket, és egyben szélesebb kör számára tette hozzáférhetővé a technológiát. A mikrochipek új korszakot hoztak, ahol a hardver univerzális, és a funkciókat a programok határozzák meg. Ma már a számológépeket természetesnek és nélkülözhetetlennek tartjuk, de érdemes tisztában lenni vele, hogy ezek csak néhány évtizede kerültek a kezünkbe.
