Calculadora mecanica

Una calculadora mecánica , o máquina de calcular , es un dispositivo mecánico que se utiliza para realizar las operaciones básicas de la aritmética de forma automática. La mayoría de las calculadoras mecánicas eran comparables en tamaño a las pequeñas computadoras de escritorio y se han vuelto obsoletas con la llegada de la calculadora electrónica .

Varias calculadoras mecánicas de escritorio utilizadas en la oficina desde 1851 en adelante. Cada uno tiene una interfaz de usuario diferente. Esta imagen muestra en el sentido de las agujas del reloj desde la parte superior izquierda: un aritmómetro , un comptómetro , una máquina sumadora Dalton, un Sundstrand y un aritmómetro Odhner.

Las notas sobrevivientes de Wilhelm Schickard en 1623 revelan que él diseñó y construyó el primer intento moderno de mecanizar el cálculo. Su máquina estaba compuesta por dos conjuntos de tecnologías: primero un ábaco hecho de huesos de Napier , para simplificar las multiplicaciones y divisiones descritas por primera vez seis años antes en 1617, y para la parte mecánica, tenía un podómetro marcado para realizar sumas y restas. Un estudio de las notas supervivientes muestra una máquina que se habría atascado después de algunas entradas en el mismo dial, [1] y que podría dañarse si un acarreo tuviera que propagarse sobre unos pocos dígitos (como sumar 1 a 999). [2] Schickard abandonó su proyecto en 1624 y nunca volvió a mencionarlo hasta su muerte 11 años después, en 1635.

Dos décadas después del intento supuestamente fallido de Schickard, en 1642, Blaise Pascal resolvió de manera decisiva estos problemas particulares con su invención de la calculadora mecánica. [3] Cooptado en el trabajo de su padre como recaudador de impuestos en Rouen, Pascal diseñó la calculadora para ayudar en la gran cantidad de aritmética tediosa requerida; [4] se llamaba Calculadora de Pascal o Pascalina. [5]

El aritmómetro de Thomas , la primera máquina comercialmente exitosa, se fabricó doscientos años después, en 1851; fue la primera calculadora mecánica lo suficientemente fuerte y confiable para usarse a diario en un entorno de oficina. Durante cuarenta años, el aritmómetro fue el único tipo de calculadora mecánica disponible para la venta. [6]

El comptómetro , introducido en 1887, fue la primera máquina en utilizar un teclado que constaba de columnas de nueve teclas (del 1 al 9) para cada dígito. La máquina sumadora Dalton, fabricada en 1902, fue la primera en tener un teclado de 10 teclas. [7] Se utilizaron motores eléctricos en algunas calculadoras mecánicas de 1901. [8] En 1961, una máquina tipo comptómetro, la Anita mk7 de Sumlock comptometer Ltd., se convirtió en la primera calculadora mecánica de escritorio en recibir un motor de calculadora totalmente electrónico, creando el vínculo entre estas dos industrias y marca el comienzo de su declive. La producción de calculadoras mecánicas se detuvo a mediados de la década de 1970, cerrando una industria que había durado 120 años.

Charles Babbage diseñó dos nuevos tipos de calculadoras mecánicas, que eran tan grandes que requerían la potencia de una máquina de vapor para funcionar y que eran demasiado sofisticadas para ser construidas durante su vida. El primero era una calculadora mecánica automática , su motor de diferencias , que podía calcular e imprimir automáticamente tablas matemáticas. En 1855, Georg Scheutz se convirtió en el primero de un puñado de diseñadores en lograr construir un modelo más pequeño y simple de su motor diferente. [9] El segundo era una calculadora mecánica programable , su motor analítico , que Babbage comenzó a diseñar en 1834; "en menos de dos años había esbozado muchas de las características más destacadas de la computadora moderna . Un paso crucial fue la adopción de un sistema de tarjetas perforadas derivado del telar Jacquard " [10], haciéndolo infinitamente programable. [11] En 1937, Howard Aiken convenció a IBM para que diseñara y construyera el ASCC / Mark I , la primera máquina de este tipo, basada en la arquitectura del motor analítico; [12] cuando la máquina estuvo terminada, algunos la aclamaron como "el sueño de Babbage hecho realidad". [13]

Un Suanpan chino (el número representado en la imagen es 6.302.715.408)

El deseo de economizar tiempo y esfuerzo mental en los cálculos aritméticos y de eliminar la propensión humana al error es probablemente tan antiguo como la propia ciencia de la aritmética. Este deseo ha llevado al diseño y construcción de una variedad de ayudas para el cálculo, comenzando con grupos de objetos pequeños, como guijarros, primero usados ​​sueltos, luego como contadores en tableros reglados, y más tarde todavía como cuentas montadas en alambres fijados en un marco, como en el ábaco. Este instrumento probablemente fue inventado por las razas semíticas y posteriormente adoptado en la India, desde donde se extendió hacia el oeste por Europa y hacia el este hasta China y Japón.
Después del desarrollo del ábaco, no se hicieron más avances hasta que John Napier ideó sus varas de numeración, o los huesos de Napier , en 1617. Aparecieron varias formas de los huesos, algunas acercándose al comienzo de la computación mecánica, pero no fue hasta 1642 que Blaise Pascal nos dio la primera máquina calculadora mecánica en el sentido en que se usa el término hoy.

-  Howard Aiken , máquina calculadora automática propuesta, presentada a IBM en 1937

Una breve lista de otros precursores de la calculadora mecánica debe incluir un grupo de computadoras analógicas mecánicas que, una vez configuradas, solo se modifican por la acción continua y repetida de sus actuadores (manivela, peso, rueda, agua ...). Antes de la era común , hay odómetros y el mecanismo de Antikythera , un reloj astronómico con engranajes aparentemente fuera de lugar , único , seguido más de un milenio más tarde por los primeros relojes mecánicos , astrolabios con engranajes y seguido en el siglo XV por podómetros . Todas estas máquinas estaban hechas de engranajes dentados unidos por algún tipo de mecanismo de transporte. Estas máquinas siempre producen resultados idénticos para configuraciones iniciales idénticas a diferencia de una calculadora mecánica donde todas las ruedas son independientes pero también están unidas por las reglas de la aritmética.

Descripción general

El siglo XVII marcó el comienzo de la historia de las calculadoras mecánicas, ya que vio la invención de sus primeras máquinas, incluida la calculadora de Pascal , en 1642. [4] [14] Blaise Pascal había inventado una máquina que presentó como capaz de realizar cálculos que antes se pensaba que solo eran humanamente posibles. [15]

En cierto sentido, la invención de Pascal fue prematura, ya que las artes mecánicas de su época no estaban lo suficientemente avanzadas como para permitir que su máquina se fabricara a un precio económico, con la precisión y resistencia necesarias para un uso razonablemente prolongado. Esta dificultad no se superó hasta bien entrado el siglo XIX, momento en el que también se dio un renovado estímulo a la invención por la necesidad de muchos tipos de cálculo más intrincados que los considerados por Pascal.

-  S. Chapman, celebración del tricentenario de Pascal, Londres, (1942) [16]

El siglo XVII también vio la invención de algunas herramientas muy poderosas para ayudar a los cálculos aritméticos como los huesos de Napier , las tablas logarítmicas y la regla de cálculo que, por su facilidad de uso por parte de los científicos para multiplicar y dividir, gobernaron e impidieron el uso y desarrollo de la mecánica calculadoras [17] hasta el lanzamiento de producción del aritmómetro a mediados del siglo XIX.

Cuatro de las calculadoras de Pascal y una máquina construida por Lépine en 1725, [18] Musée des Arts et Métiers

Invención de la calculadora mecánica

Blaise Pascal inventó una calculadora mecánica con un sofisticado mecanismo de transporte en 1642. Después de tres años de esfuerzo y 50 prototipos [19] , presentó su calculadora al público. Construyó veinte de estas máquinas en los siguientes diez años. [20] Esta máquina podría sumar y restar dos números directamente y multiplicar y dividir por repetición. Dado que, a diferencia de la máquina de Schickard, los diales Pascaline solo podían girar en una dirección poniéndolo a cero después de que cada cálculo requería que el operador marcara todos los 9 y luego ( método de volver a poner a cero ) propagar un acarreo directamente a través de la máquina. [21] Esto sugiere que el mecanismo de acarreo habría demostrado su eficacia en la práctica muchas veces. Esto es un testimonio de la calidad del Pascaline porque ninguna de las críticas de los siglos XVII y XVIII a la máquina mencionaba un problema con el mecanismo de transporte y, sin embargo, se probó completamente en todas las máquinas, mediante sus reinicios, todo el tiempo. [22]

La invención de Pascal de la máquina calculadora, hace apenas trescientos años, se hizo cuando tenía diecinueve años. Se sintió impulsado al ver la carga del trabajo aritmético involucrado en el trabajo oficial de su padre como supervisor de impuestos en Rouen. Concibió la idea de hacer el trabajo mecánicamente y desarrolló un diseño apropiado para este propósito; mostrando aquí la misma combinación de ciencia pura y genio mecánico que caracterizó toda su vida. Pero una cosa era concebir y diseñar la máquina y otra hacerla y ponerla en funcionamiento. Aquí se necesitaban esos dones prácticos que mostró más tarde en sus inventos ...

-  S. Chapman, celebración del tricentenario de Pascal, Londres, (1942) [16]

En 1672, Gottfried Leibniz comenzó a trabajar en la suma de la multiplicación directa a lo que entendía que era el funcionamiento de la calculadora de Pascal. Sin embargo, es dudoso que alguna vez hubiera visto completamente el mecanismo y el método no podría haber funcionado debido a la falta de rotación reversible en el mecanismo. En consecuencia, finalmente diseñó una máquina completamente nueva llamada Stepped Reckoner ; usó sus ruedas Leibniz , fue la primera calculadora de dos movimientos, la primera en usar cursores (creando una memoria del primer operando) y la primera en tener un carro móvil. Leibniz construyó dos Stepped Reckoners, uno en 1694 y otro en 1706. [23] Sólo se sabe que existe la máquina construida en 1694; fue redescubierto a finales del siglo XIX después de haber sido olvidado en un ático de la Universidad de Göttingen . [23]

En 1893, se le pidió al inventor alemán de la máquina de calcular Arthur Burkhardt que pusiera la máquina Leibniz en condiciones de funcionamiento si era posible. Su informe fue favorable excepto por la secuencia en el acarreo. [24]

Leibniz había inventado su rueda homónima y el principio de una calculadora de dos movimientos, pero después de cuarenta años de desarrollo no pudo producir una máquina que estuviera en pleno funcionamiento; [25] esto hace que la calculadora de Pascal sea la única calculadora mecánica que funciona en el siglo XVII. Leibniz también fue la primera persona en describir una calculadora de molinete . [26] Una vez dijo: "No es digno de hombres excelentes perder horas como esclavos en el trabajo de cálculo que podría ser relegado con seguridad a cualquier otra persona si se usaran máquinas". [27]

Otras máquinas de calcular

Schickard, Pascal y Leibniz se inspiraron inevitablemente en el papel del mecanismo de relojería que fue muy celebrado en el siglo XVII. [28] Sin embargo, la aplicación simple de engranajes interconectados fue insuficiente para cualquiera de sus propósitos. Schickard introdujo el uso de un "engranaje mutilado" de un solo diente para permitir el transporte. Pascal mejoró eso con su famoso sautoir ponderado. Leibniz fue aún más lejos en relación con la capacidad de usar un carro móvil para realizar la multiplicación de manera más eficiente, aunque a expensas de un mecanismo de transporte completamente funcional.

... Ideé un tercero que funciona por muelles y que tiene un diseño muy simple. Este es el que, como ya he dicho, he utilizado muchas veces, oculto a la vista de una infinidad de personas y que todavía está en funcionamiento. Sin embargo, siempre mejorando, encontré razones para cambiar su diseño ...

-  Pascal, Publicidad Necesaria para aquellos que tengan curiosidad por ver la Máquina Aritmética y operarla (1645) [29]

Cuando, hace varios años, vi por primera vez un instrumento que, cuando se lo lleva, registra automáticamente el número de pasos de un peatón, se me ocurrió de inmediato que toda la aritmética podría estar sometida a un tipo similar de maquinaria para que no solo contar, sino también sumar y restar, multiplicar y dividir se puede realizar fácilmente, rápidamente y con resultados seguros mediante una máquina colocada adecuadamente

-  Leibniz, en su máquina de calcular (1685) [30]

El principio del reloj (ruedas de entrada y ruedas de visualización agregadas a un mecanismo similar a un reloj) para una máquina calculadora de entrada directa no se pudo implementar para crear una máquina calculadora totalmente efectiva sin una innovación adicional con las capacidades tecnológicas del siglo XVII. [31] porque sus engranajes se atascarían cuando un acarreador tuviese que moverse varios lugares a lo largo del acumulador. Los únicos relojes calculadores del siglo XVII que han sobrevivido hasta el día de hoy no tienen un mecanismo de transporte para toda la máquina y, por lo tanto, no pueden llamarse calculadoras mecánicas completamente efectivas. Un reloj de cálculo mucho más exitoso fue construido por el italiano Giovanni Poleni en el siglo XVIII y era un reloj de cálculo de dos movimientos (los números se inscriben primero y luego se procesan).

  • En 1623, Wilhelm Schickard , un profesor alemán de hebreo y astronomía, diseñó un reloj calculador que dibujó en dos letras que le escribió a Johannes Kepler . La primera máquina construida por un profesional fue destruida durante su construcción y Schickard abandonó su proyecto en 1624. Estos dibujos habían aparecido en varias publicaciones a lo largo de los siglos, comenzando en 1718 con un libro de las cartas de Kepler de Michael Hansch , [32] pero en 1957 fue presentado por primera vez como una calculadora mecánica perdida por el Dr. Franz Hammer. La construcción de la primera réplica en la década de 1960 mostró que la máquina de Schickard tenía un diseño sin terminar y, por lo tanto, se agregaron ruedas y resortes para que funcionara. [33] El uso de estas réplicas mostró que la rueda de un solo diente, cuando se usaba dentro de un reloj calculador, era un mecanismo de transporte inadecuado. [34] ( ver Pascal versus Schickard ). Esto no significaba que dicha máquina no pudiera usarse en la práctica, pero el operador, cuando se enfrentara al mecanismo que resiste la rotación, en las circunstancias inusuales de que se requiera un acarreo más allá de (digamos) 3 diales, tendría que "ayudar" al siguiente. llevar para propagar.
  • Alrededor de 1643, un relojero francés de Rouen, después de enterarse del trabajo de Pascal, construyó lo que afirmó ser un reloj calculador de su propio diseño. Pascal despidió a todos sus empleados y dejó de desarrollar su calculadora tan pronto como se enteró de la noticia. [35] Sólo después de estar seguro de que su invención estaría protegida por un privilegio real, reinició su actividad. [36] Un examen cuidadoso de este reloj de cálculo mostró que no funcionaba correctamente y Pascal lo llamó avorton (feto abortado). [37] [38]
  • En 1659, el italiano Tito Livio Burattini construyó una máquina con nueve ruedas independientes, cada una de estas ruedas estaba emparejada con una rueda de transporte más pequeña. [39] Al final de una operación, el usuario tenía que sumar manualmente cada acarreo al siguiente dígito o sumar mentalmente estos números para crear el resultado final.
  • En 1666, Samuel Morland inventó una máquina diseñada para sumar sumas de dinero, [40] pero no era una verdadera máquina de sumar ya que el acarreo se agregaba a una pequeña rueda de acarreo situada encima de cada dígito y no directamente al siguiente dígito. Era muy similar a la máquina de Burattini. Morland creó también máquinas multiplicadoras con discos intercambiables basados ​​en los huesos de Napier. [41] [42] En conjunto, estas dos máquinas proporcionaron una capacidad similar a la de la invención de Schickard, aunque es dudoso que Morland haya encontrado alguna vez el reloj calculador de Schickard.
  • En 1673, el relojero francés René Grillet describió en Curiositez mathématiques de l'invention du Sr Grillet, horlogeur à Paris una máquina de calcular que sería más compacta que la calculadora de Pascal y reversible para la resta. Las únicas dos máquinas Grillet conocidas [43] no tienen mecanismo de transporte, muestran tres líneas de nueve diales independientes y también tienen nueve varillas giratorias para multiplicar y dividir. Contrariamente a lo que afirma Grillet, después de todo, no era una calculadora mecánica. [44]

Detalle de una réplica de una calculadora del siglo XVIII, diseñada y construida por el alemán Johann Helfrich Müller.

Descripción general

El siglo XVIII vio la primera calculadora mecánica que podía realizar una multiplicación automáticamente; diseñado y construido por Giovanni Poleni en 1709 y hecho de madera, fue el primer reloj calculador exitoso. Para todas las máquinas construidas en este siglo, la división aún requería que el operador decidiera cuándo detener una resta repetida en cada índice y, por lo tanto, estas máquinas solo brindaban una ayuda para dividir, como un ábaco . Tanto las calculadoras de molinete como las calculadoras de rueda de Leibniz se construyeron con algunos intentos fallidos de comercialización.

Prototipos y tiradas limitadas

  • En 1709, el italiano Giovanni Poleni fue el primero en construir una calculadora que podía multiplicar automáticamente. Utilizaba un diseño de molinete, fue el primer reloj de cálculo operativo y estaba hecho de madera; [45] lo destruyó después de escuchar que Antonius Braun había recibido 10,000 Guldens por dedicar una máquina de molinete de su propio diseño al emperador Carlos VI de Viena. [46]
  • En 1725, la Academia de Ciencias de Francia certificó una máquina calculadora derivada de la calculadora de Pascal diseñada por Lépine, un artesano francés. La máquina era un puente entre la calculadora de Pascal y un reloj calculador. Las transmisiones de acarreo se realizaron simultáneamente, como en un reloj de cálculo, y por lo tanto "la máquina debe haberse bloqueado más allá de unas pocas transmisiones de acarreo simultáneas". [47]
  • En 1727, un alemán, Antonius Braun , presentó la primera máquina de cuatro operaciones completamente funcional a Carlos VI, emperador del Sacro Imperio Romano Germánico en Viena. Tenía forma cilíndrica y estaba hecho de acero, plata y latón; estaba finamente decorado y parecía un reloj de mesa renacentista. Su dedicación al emperador grabada en la parte superior de la máquina también dice "... para facilitar a las personas ignorantes, sumar, restar, multiplicar e incluso dividir". [48]
  • En 1730, la Academia de Ciencias de Francia certificó tres máquinas diseñadas por Hillerin de Boistissandeau . El primero utilizó un mecanismo de transporte de un solo diente que, según Boistissandeau, no funcionaría correctamente si un transporte tuviera que moverse más de dos lugares; las otras dos máquinas usaban resortes que se armaban gradualmente hasta que liberaban su energía cuando un acarreo tenía que moverse hacia adelante. Era similar a la calculadora de Pascal, pero en lugar de usar la energía de la gravedad, Boistissandeau usó la energía almacenada en los resortes. [49]
  • En 1770, Philipp Matthäus Hahn , un pastor alemán, construyó dos máquinas calculadoras circulares basadas en cilindros de Leibniz. [50] [51] JC Schuster , el cuñado de Hahn, construyó algunas máquinas diseñadas por Hahn a principios del siglo XIX. [52]
  • En 1775, Lord Stanhope del Reino Unido diseñó una máquina de molinete. Estaba colocado en una caja rectangular con un asa en el lateral. También diseñó una máquina con ruedas de Leibniz en 1777. [53] "En 1777 Stanhope produjo el demostrador lógico, una máquina diseñada para resolver problemas en lógica formal. Este dispositivo marcó el comienzo de un nuevo enfoque para la solución de problemas lógicos por mecánica métodos." [40]
  • En 1784, Johann-Helfrich Müller construyó una máquina muy similar a la de Hahn. [54]

Descripción general

Luigi Torchi inventó la primera máquina de multiplicación directa en 1834. [55] Esta fue también la segunda máquina accionada por llave en el mundo, después de la de James White (1822). [56]

La industria de la calculadora mecánica comenzó en 1851 Thomas de Colmar lanzó su Arithmomètre simplificado , que fue la primera máquina que se podía usar a diario en un entorno de oficina.

Durante 40 años, [57] el aritmómetro fue la única calculadora mecánica disponible para la venta y se vendió en todo el mundo. En 1890, se habían vendido unos 2.500 aritmómetros [58] más algunos cientos más de dos fabricantes de clones de aritmómetros autorizados (Burkhardt, Alemania, 1878 y Layton, Reino Unido, 1883). Felt y Tarrant, el único otro competidor en producción comercial real, había vendido 100 comptómetros en tres años. [59]

El siglo XIX también vio los diseños de las máquinas calculadoras de Charles Babbage, primero con su motor diferencial , iniciado en 1822, que fue la primera calculadora automática ya que utilizó continuamente los resultados de la operación anterior para la siguiente, y segundo con su motor analítico. , que fue la primera calculadora programable, que usaba tarjetas de Jacquard para leer programas y datos, que comenzó en 1834, y que dio el modelo de las computadoras mainframe construidas a mediados del siglo XX. [60]

Calculadoras mecánicas de escritorio en producción durante el siglo XIX

Calculadoras de escritorio producidas

Panel frontal de un aritmómetro Thomas con su carro de resultados móvil extendido
  • En 1851, Thomas de Colmar simplificó su aritmómetro eliminando el multiplicador / divisor de un dígito. Esto lo convirtió en una máquina sumadora simple, pero gracias a su carro móvil usado como un acumulador indexado, aún permitía una fácil multiplicación y división bajo el control del operador. El aritmómetro se adaptó ahora a las capacidades de fabricación de la época; Por tanto, Thomas pudo fabricar de forma constante una máquina robusta y fiable. [61] Se imprimieron manuales y a cada máquina se le asignó un número de serie. Su comercialización lanzó la industria de las calculadoras mecánicas. [62] Los bancos, las compañías de seguros y las oficinas gubernamentales comenzaron a utilizar el aritmómetro en sus operaciones diarias, y poco a poco llevaron las calculadoras mecánicas de escritorio a la oficina.
  • En 1878, Burkhardt, de Alemania, fue el primero en fabricar un clon del aritmómetro de Thomas. Hasta entonces, Thomas de Colmar había sido el único fabricante de calculadoras mecánicas de sobremesa en el mundo y había fabricado unas 1.500 máquinas. [63] Con el tiempo, veinte empresas europeas fabricarán clones del aritmómetro de Thomas hasta la Segunda Guerra Mundial.
  • Dorr E. Felt , en los EE. UU., Patentó el Comptometer en 1886. Fue la primera máquina sumadora y calculadora exitosa impulsada por teclas. ["Accionado por llave" se refiere al hecho de que con solo pulsar las teclas se calcula el resultado, no es necesario accionar ninguna palanca o manivela por separado. Otras máquinas a veces se denominan "juego de llaves".] En 1887, se unió a Robert Tarrant para formar Felt & Tarrant Manufacturing Company. [64] La calculadora de tipo comptómetro fue la primera máquina en recibir un motor de calculadora totalmente electrónico en 1961 (el ANITA mark VII lanzado por el comptómetro Sumlock del Reino Unido).
  • En 1890, WT Odhner obtuvo los derechos para fabricar su calculadora de Königsberger & C , que los había tenido desde que se patentó por primera vez en 1878, pero que en realidad no había producido nada. Odhner utilizó su taller de San Petersburgo para fabricar su calculadora y construyó y vendió 500 máquinas en 1890. Esta operación de fabricación se cerró definitivamente en 1918 con 23.000 máquinas producidas. El Aritmómetro Odhner fue una versión rediseñada del Aritmómetro de Thomas de Colmar con un motor de molinete, lo que lo hizo más barato de fabricar y le dio una huella más pequeña manteniendo la ventaja de tener la misma interfaz de usuario. [sesenta y cinco]
  • En 1892, Odhner vendió la sucursal de Berlín de su fábrica, que había abierto un año antes, a Grimme, Natalis & Co. Trasladaron la fábrica a Braunschweig y vendieron sus máquinas bajo la marca Brunsviga (Brunsviga es el nombre en latín de la ciudad de Braunschweig). [66] Esta fue la primera de muchas empresas que venderían y fabricarían clones de la máquina de Odhner en todo el mundo; finalmente, se vendieron millones hasta bien entrada la década de 1970. [sesenta y cinco]
  • En 1892, William S. Burroughs comenzó la fabricación comercial de su calculadora de impresión y suma. [67] Burroughs Corporation se convirtió en una de las empresas líderes en los negocios de máquinas contables y computadoras.
  • La calculadora "Millonario" se introdujo en 1893. Permitía la multiplicación directa por cualquier dígito: "una vuelta de la manivela por cada cifra del multiplicador". Contenía una tabla de búsqueda de productos mecánicos, que proporcionaba unidades y decenas de dígitos por diferentes longitudes de postes. [68] Otro multiplicador directo fue parte de la máquina de facturación Moon-Hopkins ; esa empresa fue adquirida por Burroughs a principios del siglo XX.
Comptómetro del siglo XIX en una caja de madera
Máquinas de calcular del siglo XIX y principios del XX, Musée des Arts et Métiers
Aritmómetro de odhner

Calculadoras mecánicas automáticas

El motor diferencial de trabajo del London Science Museum, construido siglo y medio después del diseño de Charles Babbage.
  • En 1822, Charles Babbage presentó un pequeño conjunto de rueda dentada que demostraba el funcionamiento de su motor diferencial , [69] una calculadora mecánica que sería capaz de contener y manipular siete números de 31 dígitos decimales cada uno. Era la primera vez que una máquina calculadora podía funcionar automáticamente utilizando como entrada los resultados de sus operaciones anteriores. [60] Fue la primera máquina de calcular en utilizar una impresora. El desarrollo de esta máquina, más tarde llamada "Motor Diferencial No. 1", se detuvo alrededor de 1834. [70]
  • En 1847, Babbage comenzó a trabajar en un diseño de motor diferencial mejorado: su "Motor diferencial nº 2". Ninguno de estos diseños fue construido completamente por Babbage. En 1991, el Museo de Ciencias de Londres siguió los planes de Babbage de construir un Motor Diferencial No. 2 en funcionamiento utilizando la tecnología y los materiales disponibles en el siglo XIX.
  • En 1855, Per Georg Scheutz completó un motor diferencial de trabajo basado en el diseño de Babbage. La máquina tenía el tamaño de un piano y se demostró en la Exposición Universal de París en 1855. Se utilizó para crear tablas de logaritmos .
  • En 1875, Martin Wiberg rediseñó el motor diferencial Babbage / Scheutz y construyó una versión del tamaño de una máquina de coser.

Calculadoras mecánicas programables

Parte de demostración mínima pero funcional del molino del motor analítico , terminado por el hijo de Babbage alrededor de 1906
  • En 1834, Babbage comenzó a diseñar su motor analítico , que se convertirá en el antepasado indiscutible de la computadora central moderna [71] con dos flujos de entrada separados para datos y programas (una arquitectura primitiva de Harvard ), impresoras para generar resultados (tres tipos diferentes). , unidad de procesamiento (molino), memoria (almacenamiento) y el primer conjunto de instrucciones de programación. En la propuesta que Howard Aiken le dio a IBM en 1937 mientras solicitaba fondos para Harvard Mark I, que se convirtió en la máquina de entrada de IBM en la industria informática, podemos leer: "Pocas máquinas de calcular se han diseñado estrictamente para su aplicación en investigaciones científicas, siendo las notables excepciones los de Charles Babbage y otros que lo siguieron. En 1812 Babbage concibió la idea de una máquina calculadora de un tipo superior a las construidas anteriormente para ser utilizada para calcular e imprimir tablas de funciones matemáticas ... Después de abandonar el motor de diferencias , Babbage dedicó su energía al diseño y construcción de un motor analítico de potencias mucho más altas que el motor diferencial ... " [72]
  • En 1843, durante la traducción de un artículo francés sobre el motor analítico, Ada Lovelace escribió, en una de las muchas notas que incluyó, un algoritmo para calcular los números de Bernoulli . Este se considera el primer programa informático.
  • Desde 1872 hasta 1910, Henry Babbage trabajó intermitentemente en la creación del molino, la "unidad central de procesamiento" de la máquina de su padre. Después de algunos contratiempos, dio en 1906 una demostración exitosa del molino que imprimió los primeros 44 múltiplos de pi con 29 lugares de cifras.

Cajas registradoras

La caja registradora, inventada por el tabernero estadounidense James Ritty en 1879, abordó los viejos problemas de desorganización y deshonestidad en las transacciones comerciales. [73] Era una máquina sumadora pura junto con una impresora , una campana y una pantalla de dos lados que mostraba a la parte que pagaba y al dueño de la tienda, si lo deseaba, la cantidad de dinero intercambiada por la transacción actual.

La caja registradora era fácil de usar y, a diferencia de las calculadoras mecánicas genuinas, era necesaria y rápidamente adoptada por un gran número de empresas. "Ochenta y cuatro empresas vendieron cajas registradoras entre 1888 y 1895, sólo tres sobrevivieron durante algún tiempo". [74]

En 1890, 6 años después de que John Patterson comenzara NCR Corporation , solo su compañía había vendido 20,000 máquinas contra un total de aproximadamente 3,500 para todas las calculadoras genuinas combinadas. [75]

Para 1900, NCR había construido 200.000 cajas registradoras [76] y había más empresas que las fabricaban, en comparación con la empresa de aritmómetro "Thomas / Payen" que acababa de vender alrededor de 3.300 [77] y Burroughs sólo había vendido 1.400 máquinas. [78]

Prototipos y tiradas limitadas

Los aritmómetros construidos entre 1820 y 1851 tenían un cursor divisor / multiplicador de un dígito (parte superior de marfil) a la izquierda. Solo se construyeron prototipos de estas máquinas.
  • En 1820, Thomas de Colmar patentó el aritmómetro. Era una verdadera máquina de cuatro operaciones con un multiplicador / divisor de un dígito (la calculadora Millionaire lanzada 70 años después tenía una interfaz de usuario similar [79] ). Pasó los siguientes 30 años y 300.000 francos desarrollando su máquina. [80] Este diseño fue reemplazado en 1851 por el aritmómetro simplificado que era solo una máquina de sumar.
  • A partir de 1840, Didier Roth patentó y construyó algunas máquinas de calcular, una de las cuales era descendiente directa de la calculadora de Pascal .
  • En 1842, Timoleon Maurel inventó el Arithmaurel , basado en el Aritmómetro, que podía multiplicar dos números simplemente ingresando sus valores en la máquina.
  • En 1845, Izrael Abraham Staffel exhibió por primera vez una máquina que podía sumar, restar, dividir, multiplicar y obtener una raíz cuadrada.
  • Alrededor de 1854, Andre-Michel Guerry inventó el Ordonnateur Statistique, un dispositivo cilíndrico diseñado para ayudar a resumir las relaciones entre los datos sobre variables morales (crimen, suicidio, etc.) [81]
  • En 1872, Frank S. Baldwin en los Estados Unidos inventó una calculadora de molinete .
  • En 1877, George B. Grant de Boston, MA, comenzó a producir la máquina calculadora mecánica Grant capaz de sumar, restar, multiplicar y dividir. [82] La máquina medía 13x5x7 pulgadas y contenía ochenta piezas de trabajo hechas de latón y acero templado. Se presentó por primera vez al público en la Exposición del Centenario de 1876 en Filadelfia. [83]
  • En 1883, Edmondson del Reino Unido patentó una caja de ritmos circular escalonada [84]
Detalle de una de las primeras máquinas de calcular inventadas por Didier Roth alrededor de 1840. Esta máquina es un descendiente directo de la Calculadora de Pascal .
Barril de Grant, 1877

Las calculadoras mecánicas alcanzan su cenit

En ese momento se habían establecido dos clases diferentes de mecanismos, alternativo y giratorio. El primer tipo de mecanismo era operado típicamente por una manivela de recorrido limitado; algunas operaciones internas detalladas se llevaron a cabo en el tirón y otras en la parte de liberación de un ciclo completo. La máquina ilustrada de 1914 es de este tipo; la manivela es vertical, en su lado derecho. Más tarde, algunos de estos mecanismos fueron operados por motores eléctricos y engranajes reductores que accionaban una manivela y una biela para convertir el movimiento giratorio en alternativo.

El último tipo, rotativo, tenía al menos un eje principal que hacía una [o más] revoluciones continuas, una suma o resta por vuelta. Numerosos diseños, especialmente calculadoras europeas, tenían manivelas y cerraduras para garantizar que las manivelas volvieran a las posiciones exactas una vez que se completaba un giro.

Calculadora mecánica de 1914

La primera mitad del siglo XX vio el desarrollo gradual del mecanismo de la calculadora mecánica.

La máquina sumadora-listadora de Dalton introducida en 1902 fue la primera de su tipo en usar sólo diez claves, y se convirtió en la primera de muchos modelos diferentes de " listas adicionales de diez claves" fabricadas por muchas empresas.

Se puede usar un sumador para sumar y restar.

En 1948 se introdujo la calculadora cilíndrica Curta , que era lo suficientemente compacta como para sostenerse en una mano, después de haber sido desarrollada por Curt Herzstark en 1938. Este fue un desarrollo extremo del mecanismo de cálculo de engranajes escalonados. Restaba agregando complementos; entre los dientes para la suma había dientes para la resta.

Desde principios de la década de 1900 hasta la de 1960, las calculadoras mecánicas dominaron el mercado de la computación de escritorio. Los principales proveedores de EE. UU. Incluían a Friden , Monroe y SCM / Marchant . Estos dispositivos eran impulsados ​​por motor y tenían carros móviles donde los resultados de los cálculos se mostraban mediante diales. Casi todos los teclados estaban llenos : cada dígito que se podía ingresar tenía su propia columna de nueve teclas, 1..9, más una tecla para borrar la columna, lo que permitía ingresar varios dígitos a la vez. (Vea la ilustración a continuación de una Figuramática de Marchant.) Se podría llamar a esta entrada paralela, en contraste con la entrada en serie de diez teclas que era común en las máquinas sumadoras mecánicas, y ahora es universal en las calculadoras electrónicas. (Casi todas las calculadoras Friden, así como algunas Diehls rotativas (alemanas) tenían un teclado auxiliar de diez teclas para ingresar el multiplicador al hacer la multiplicación.) Los teclados completos generalmente tenían diez columnas, aunque algunas máquinas de menor costo tenían ocho. La mayoría de las máquinas fabricadas por las tres empresas mencionadas no imprimieron sus resultados, aunque otras empresas, como Olivetti , sí fabricaron calculadoras de impresión.

En estas máquinas, la suma y la resta se realizaban en una sola operación, como en una máquina sumadora convencional, pero la multiplicación y la división se lograban mediante repetidas sumas y restas mecánicas. Friden hizo una calculadora que también proporcionaba raíces cuadradas , básicamente haciendo división, pero con un mecanismo adicional que incrementaba automáticamente el número en el teclado de manera sistemática. Era probable que la última de las calculadoras mecánicas tuviera una multiplicación de atajo, y algunos tipos de entrada en serie de diez teclas tenían teclas de punto decimal. Sin embargo, las claves de punto decimal requerían una complejidad interna adicional significativa, y se ofrecieron solo en los últimos diseños que se hicieron. Las calculadoras mecánicas de mano, como la Curta de 1948, se siguieron utilizando hasta que fueron reemplazadas por las calculadoras electrónicas en la década de 1970.

Triumphator CRN1 (1958)
Walther WSR160 (una de las calculadoras más comunes en Europa central) (1960)
Máquina sumadora de Dalton (hacia 1930)
"> Reproducir medios
Mecanismo de calculadora mecánica
Mercedes Euklidische, Mod. 29 en el Museo Europäischer Kulturen

Las máquinas europeas típicas de cuatro operaciones utilizan el mecanismo Odhner o variaciones del mismo. Este tipo de máquina incluía el Original Odhner , Brunsviga y varios imitadores siguientes, desde Triumphator, Thales, Walther, Facit hasta Toshiba. Aunque la mayoría de ellos funcionaban con manivelas, había versiones motorizadas. Las calculadoras Hamann se asemejaban externamente a las máquinas de molinete, pero la palanca de ajuste colocó una leva que desenganchó un trinquete de transmisión cuando el dial se había movido lo suficiente.

Aunque Dalton introdujo en 1902 la primera máquina de sumar (dos operaciones, la otra de sustracción) de impresión de 10 teclas , estas características no estuvieron presentes en las máquinas de computación (cuatro operaciones) durante muchas décadas. Facit-T (1932) fue la primera máquina informática de 10 teclas que se vendió en grandes cantidades. Olivetti Divisumma-14 (1948) fue la primera máquina informática con impresora y un teclado de 10 teclas.

Las máquinas de teclado completo, incluidas las impulsadas por motor, también se construyeron hasta la década de 1960. Entre los principales fabricantes se encontraban Mercedes-Euklid, Archimedes y MADAS en Europa; en los Estados Unidos, Friden, Marchant y Monroe fueron los principales fabricantes de calculadoras rotativas con carro. Las calculadoras recíprocas (la mayoría de las cuales eran máquinas de sumar, muchas con impresoras integradas) fueron fabricadas por Remington Rand y Burroughs, entre otros. Todos estos fueron clave. Felt & Tarrant fabricó Comptómetros, así como Victor, que se manejaban con teclas.

El mecanismo básico de Friden y Monroe era una rueda de Leibniz modificada (más conocida, quizás informalmente, en los Estados Unidos como un "tambor escalonado" o "contador escalonado"). El Friden tenía un accionamiento de inversión elemental entre el cuerpo de la máquina y los diales del acumulador, por lo que su eje principal siempre giraba en la misma dirección. El MADAS suizo fue similar. El Monroe, sin embargo, invirtió la dirección de su eje principal para restar.

Los primeros Marchants eran máquinas de molinete, pero la mayoría eran tipos rotativos notablemente sofisticados. Funcionaron a 1300 ciclos de adición por minuto si se mantiene presionada la barra [+]. Otros estaban limitados a 600 ciclos por minuto, porque los diales de su acumulador se iniciaban y se detenían en cada ciclo; Los diales Marchant se movían a una velocidad constante y proporcional para ciclos continuos. La mayoría de los Marchants tenían una fila de nueve teclas en el extremo derecho, como se muestra en la foto del Figurematic. Estos simplemente hicieron que la máquina sumara el número de ciclos correspondiente al número en la tecla, y luego desplazó el carro un lugar. Incluso nueve ciclos de adición tomaron poco tiempo.

En un Marchant, cerca del comienzo de un ciclo, los diales del acumulador se movieron hacia abajo "en la inmersión", alejándose de las aberturas de la cubierta. Engancharon los engranajes impulsores en el cuerpo de la máquina, que los hicieron girar a velocidades proporcionales al dígito que se les alimentaba, con movimiento adicional (reducido 10: 1) de los carros creados por los diales a su derecha. Al finalizar el ciclo, los diales estarían desalineados como los indicadores de un medidor de vatios-hora tradicional. Sin embargo, a medida que salieron de la depresión, una leva de disco de avance constante los realineó mediante un diferencial de engranaje recto (recorrido limitado). Además, los acarreos para órdenes inferiores fueron añadidos por otro diferencial planetario. (¡La máquina que se muestra tiene 39 diferenciales en su acumulador de [20 dígitos]!)

En cualquier calculadora mecánica, en efecto, un engranaje, sector o algún dispositivo similar mueve el acumulador por el número de dientes del engranaje que corresponde al dígito que se suma o resta: tres dientes cambian la posición contando hasta tres. La gran mayoría de los mecanismos básicos de la calculadora mueven el acumulador arrancando, luego moviéndose a una velocidad constante y deteniéndose. En particular, la parada es fundamental, porque para obtener un funcionamiento rápido, el acumulador debe moverse rápidamente. Las variantes de los impulsores de Ginebra generalmente bloquean el sobreimpulso (que, por supuesto, generaría resultados incorrectos).

Sin embargo, dos mecanismos básicos diferentes, el Mercedes-Euklid y el Marchant, mueven los diales a velocidades correspondientes al dígito que se suma o resta; a [1] mueve el acumulador más lento y a [9], más rápido. En el Mercedes-Euklid, una palanca larga ranurada, pivotada en un extremo, mueve nueve bastidores ("engranajes rectos") en los extremos por distancias proporcionales a su distancia desde el pivote de la palanca. Cada bastidor tiene un pin de unidad que se mueve por la ranura. La rejilla para [1] está más cerca del pivote, por supuesto. Para cada dígito del teclado, un engranaje selector deslizante, muy parecido al de la rueda de Leibniz, se acopla al bastidor que corresponde al dígito ingresado. Por supuesto, el acumulador cambia en la carrera de avance o retroceso, pero no en ambas. Este mecanismo es notablemente sencillo y relativamente fácil de fabricar.

El Marchant, sin embargo, tiene, para cada una de sus diez columnas de llaves, una "transmisión preselectora" de nueve relaciones con su engranaje recto de salida en la parte superior del cuerpo de la máquina; ese engranaje engrana el engranaje del acumulador. Cuando uno intenta calcular el número de dientes en una transmisión de este tipo, un enfoque sencillo lleva a uno a considerar un mecanismo como el de los registros mecánicos de las bombas de gasolina, que se utilizan para indicar el precio total. Sin embargo, este mecanismo es muy voluminoso y totalmente impráctico para una calculadora; Es probable que se encuentren engranajes de 90 dientes en la bomba de gasolina. Los engranajes prácticos en las partes de computación de una calculadora no pueden tener 90 dientes. Serían demasiado grandes o demasiado delicados.

Dado que nueve relaciones por columna implican una complejidad significativa, un Marchant contiene unos pocos cientos de engranajes individuales en total, muchos en su acumulador. Básicamente, el dial del acumulador tiene que girar 36 grados (1/10 de vuelta) para un [1], y 324 grados (9/10 de vuelta) para un [9], no permitiendo acarreos entrantes. En algún punto del engranaje, un diente debe pasar por un [1] y nueve dientes por un [9]. No hay forma de desarrollar el movimiento necesario a partir de un eje de transmisión que gira una revolución por ciclo con pocos engranajes que tienen un número práctico (relativamente pequeño) de dientes.

El Marchant, por lo tanto, tiene tres ejes de transmisión para alimentar las pequeñas transmisiones. Durante un ciclo, giran 1/2, 1/4 y 1/12 de revolución. [1] . El eje de 1/2 vuelta lleva (para cada columna) engranajes con 12, 14, 16 y 18 dientes, correspondientes a los dígitos 6, 7, 8 y 9. El eje de 1/4 de vuelta lleva (también, cada columna ) engranajes con 12, 16 y 20 dientes, para 3, 4 y 5. Los dígitos [1] y [2] son ​​manejados por engranajes de 12 y 24 dientes en el eje de 1/12 de revolución. El diseño práctico coloca la 12a rev. eje más distante, por lo que el eje de 1/4 de vuelta lleva engranajes intermedios de 24 y 12 dientes que giran libremente. Para la resta, los ejes de transmisión cambiaron de dirección.

En la primera parte del ciclo, uno de los cinco colgantes se mueve fuera del centro para activar el engranaje de transmisión apropiado para el dígito seleccionado.

Algunas máquinas tenían hasta 20 columnas en sus teclados completos. El monstruo en este campo fue el Duodecillion fabricado por Burroughs con fines de exhibición.

Para la moneda esterlina, £ / s / d (e incluso farthings), hubo variaciones de los mecanismos básicos, en particular con diferentes números de dientes de engranaje y posiciones del dial del acumulador. Para acomodar chelines y peniques, se agregaron columnas adicionales para los dígitos de las decenas, 10 y 20 para los chelines y 10 para los peniques. Por supuesto, estos funcionaban como mecanismos radix-20 y radix-12.

Una variante del Marchant, llamada Binary-Octal Marchant, era una máquina radix-8 (octal). Se vendió para comprobar la precisión de las primeras computadoras binarias de válvulas (válvulas). (En aquel entonces, la calculadora mecánica era mucho más confiable que una computadora de válvulas / válvulas).

Además, había un Marchant gemelo, que constaba de dos Marchants de molinete con una manivela de accionamiento común y una caja de cambios de marcha atrás. [85] Las máquinas gemelas eran relativamente raras y aparentemente se usaban para cálculos topográficos. Se fabricó al menos una máquina triple.

La calculadora Facit, y una similar a ella, son básicamente máquinas de molinetes, pero la matriz de molinetes se mueve hacia los lados, en lugar del carro. Los molinetes son biquinarios; los dígitos 1 a 4 hacen que el número correspondiente de pasadores deslizantes se extienda desde la superficie; Los dígitos del 5 al 9 también extienden un sector de cinco dientes, así como los mismos pines del 6 al 9.

Las llaves operan levas que operan una palanca basculante para desbloquear primero la leva de posicionamiento del pasador que es parte del mecanismo del molinete; un movimiento adicional de la palanca (por una cantidad determinada por la leva de la llave) hace girar la leva de posicionamiento de pasadores para extender el número necesario de pasadores. [86]

Los sumadores operados por lápiz óptico con ranuras circulares para el lápiz y ruedas de lado a lado, como los fabricados por Sterling Plastics (EE. UU.), Tenían un ingenioso mecanismo anti-sobreimpulso para asegurar transportes precisos.

Corta Tipo I
Duodecillion (hacia 1915)
Marchant Figurematic (1950-1952)
Calculadora Friden
Facit NTK (1954)
Olivetti Divisumma 24 interior, (1964)
Aritmómetro Odhner (1890-1970)

El fin de una era

Las calculadoras mecánicas continuaron vendiéndose, aunque en números rápidamente decrecientes, hasta principios de la década de 1970, y muchos de los fabricantes cerraron o fueron absorbidos. Las calculadoras de tipo comptómetro a menudo se conservaban durante mucho más tiempo para su uso para agregar y enumerar tareas, especialmente en contabilidad, ya que un operador capacitado y capacitado podía ingresar todos los dígitos de un número con un movimiento de las manos en un comptómetro más rápido de lo que era posible en serie. con una calculadora electrónica de 10 teclas. De hecho, era más rápido ingresar dígitos más grandes en dos trazos usando solo las teclas de números más bajos; por ejemplo, un 9 se ingresaría como 4 seguido de 5. Algunas calculadoras con teclas tenían teclas para cada columna, pero solo del 1 al 5; eran correspondientemente compactos. La difusión de la computadora en lugar de la simple calculadora electrónica puso fin al comptómetro. Además, a fines de la década de 1970, la regla de cálculo se había vuelto obsoleta.

  • Ábaco
  • Una máquina de sumar
  • Calculadora
  • Historia del hardware informático
  • Computadora mecánica
  • Máquina de tabulación
  • George Brown (inventor)

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  • Mařík, lista de reproducción de Robert Mechanical Calculators en YouTube
  • Medios relacionados con calculadoras mecánicas en Wikimedia Commons