Арифмометр Феликс М

Идея

Интерес к механическим счётным устройствам у меня возник после упоминания вскользь в какой-то книге    [?]

вероятно, В. В. Медведева

(прочитанной ещё в школе), действия которой разворачивались в декорациях советского быта. До этого я читал краткий очерк про машину Лейбница в энциклопедии, но это не воспринималось как что-то заурядное, доступное в быту простому советскому инженеру.

Философская же предпосылка интереса к подобным аппаратам заключается в следующем. В этих машинах цепь семантика-синтаксис-семантика делает виток и утыкается вновь в синтаксис: окружающие процессы (семантика) сперва получают формальную арифметическую интерпретацию (синтаксис), которая со временем перерастает в самостоятельную абстрактную модель (семантика), и вот теперь человек снова приводит модель к формальным механическим процессам (повороты барабанов и движение штифтов). Если вдуматься - захватывает дух: моделирование одних процессов реального мира (прирост баранов в отаре) посредством других процессов реального мира (изменение состояний внутренних элементов арифмометра). Виртуализация. По мере чтения Таненбаума, Полунова и других авторов, желание повертеть в руках арифмометр крепло. Эксперименты по строительству логических схем в Minecraft тоже подогрели любопытство.

Другой стимул - посмотреть как механики прошлого века справились с задачей формализации арифметических операций. С одной стороны:


таким образом, "поковырять" подобное "железо" может быть любопытно чисто с позиции программиста.

С другой стороны - любая подобная (обучение машины выполнять человеческую работу) алгоритмизация косвенно касается и философских аспектов автоматики.

Поиск

По опыту удовлетворения другой хотелки - логарифмической линейки - я уже представлял дальнейший план действий. Дождавшись сухой погоды, мы выдвинулись в пригород, чтобы изучить ассортимент барахолки. (Помимо арифмометра нужно было посмотреть пару старых книжек.)

Несмотря на планирование, сели мы не на ту электричку и проехали на одну станцию дальше, чем надо. А это значит - прыжки с платформы и поход по шпалам под разгорающимся июньским солнцем.

Примечательно, что на рынке были представлены аппараты, на первый взгляд, сохранившиеся лучше, чем мой экземпляр. Это были машины без сильных потёртостей и следов ржавчины, однако, пришедшие в негодность, вероятно, ещё в период своей востребованности.

Я, разумеется, перед поездкой бегло изучил алгоритмы работы и проверки исправности машины, поэтому оценивал экземпляры не по эстетическим показателям, а по функциональности. Арифмометры, хранящиеся на более дорогих прилавках, выглядели весьма хорошо: для съёмок в исторической киноленте - хоть сейчас ставь на стол какому-нибудь бухгалтеру. На деле же - либо механизм не работал, либо ручка имела дефект (вероятно из-за неправильного хранения/транспортировки), из-за которого нельзя было её провернуть.

Вот так и с людьми: одни холёные, внешне приятные личности, но с нутром, тронутым гнильцой - пустые и абсолютно бесполезные. Другие - "серые мышки", с огромной душой и пламенным сердцем.

Однако я отвлёкся. Сбить цену, конечно же, не получилось, но и тогда, и сейчас, на эти деньги не купишь иную багатель, а тут - целый работающий арифмометр!

Карантин

Вернувшись домой (доперев аппарат), я обнаружил следующее:

• дозиметр отказывается работать при низком уровне заряда батареи (он предупреждал!);
  
• батарейки подходящего типоразмера в запаснике не было.
  

Вечерний поход по магазинам закончился покупкой контейнера для хранения арифмометра (в соответствии с правилами эксплуатации [2]) и покупкой батарей для дозиметра. Ещё я случайно чуть не назначил свидание продавщице.

После необходимых замеров, я временно законсервировал аппарат, надеясь вернуться к нему в ближайшее время.

Арифмометр пролежал в пластиковом ящике более года с момента покупки на барахолке.

Возрождение

Ура - отпуск! А это значит, что появилась возможность немного разгрести домашние дела. Добрался я и до арифмометра.

(На дне ящика я обнаружил несколько дохлых насекомых - отсрочка ковыряния в машине действительная была своеобразным карантином.)

После проверки корректности сложения, я для острастки проверил вычитание и корректность работы счётчика оборотов. Судя по результатам этой проверки, остальные операции должны работать. Вентили сброса также работали.

Я снял панели, удерживаемые болтиками и заглянул внутрь корпуса. Помимо пыли, намотанной паутины и волос, на дне я обнаружил заброшенное осиное гнездо. Я сразу представил, как арифмометр, стоящий где-нибудь на чердаке или в МестеХраненияВещейКоторыеЖалкоВыбросить где-нибудь на деревенском огороде, хранил тепло для небольшой колонии летунов. Как удачно прорези для рычажков установки цифр выполняли роль узких лазов в это поселение насекомых. Если гнездо было покинуто не в самый последний момент, то можно предположить не самые плохие условия хранения арифмометра.

Гнездо было удалено при помощи пинцета. Пыль и паутина сдута спринцовкой.

Не подлежащие покраске части были закрыты малярным скотчем и газетой, после чего прокрашены при помощи аэрозольного баллона с краской.

Излишки краски удалялись при помощи зубочистки, места с подтёками и прочими нежелательными следами краски - вата и одеколон.

Покраска вышла, скажем прямо, не шедевр, но она преследовала конкретную цель: убрать дефекты корпуса, подготовив его к эксплуатации в тепличных условиях. Несмотря на отличные условия для засыхания и обещанные краткие сроки, в краске я перепачкал пальцы основательно.

Завершающий этап - смазка всех механизмов



В итоге: считать можно, но установка отдельных разрядов требует значительных усилий, из-за тугой работы штифтов в соответствующих колёсах Однера. Не уверен, что эти детали подразумевают обслуживание путём вскрытия, а разбирать весь вал не рискнул.

Несерьёзный обзор

Сумма накапливается на нижнем правом барабане, выполняющем роль (если проводить аналогию) регистра-аккумулятора. Основная атомарная операция - взаимодействие с регистром-операндом, являющимся интерфейсом ввода чисел. Эдакая RISC-архитектура: арифмометр умеет складывать - крути ручку в другую сторону и получишь вычитание. Арифмометр умеет считать количество повторений операции, значит можно реализовать ручной цикл для мультипликативных операций (в силу механической природы - последнее заданное число фиксиурется в регистре-операнде до выполнения принудительного сброса). Ещё доступна операция десятичного сдвига (барабан-аккумулятор можно дискретно двигать подобно каретке печатающей машинки) и манипуляция c показателем степени (ползунки). Доступны операции обнуления счётчика операций, аккумулятора и выставленного на вводном барабане числа.

Существуют ещё целые пособия [1] по всяческим трюкам, оптимизирующим вычисления - таким образом, роль интерпретатора, разворачивающего команды в последовательности RISC-инструкций, отводится оператору счётной машины.

Самое интересное в Феликсе, как мне показалось - это колесо Однера. Перемещая установочный рычажок (на фотографии - выступ с закруглённым концом, слева от множества штырьков прямоугольного сечения), можно выдвигать/задвигать штырьки. Таким образом, колесо Однера - шестерня с изменяемым количеством зубцов. Иными словами колесо - это декодер, преобразующий угол отклонения рычажка (код) в соответствующее количество выступов. Нетрудно заметить, что каждому углу отклонения соответствует своя цифра на панели. Ну а дальше - дело техники: n зубцов, при полном повороте ручки, толкнут аккумулятор n раз (в "плюс" или "минус").

На самом деле, это, разумеется, не единственное нетривиальное место в вычислительной машине, но именно оно лежит в основе оригинального арифмометра Однера. Кстати своё название в СССР аппарат получил в честь Ф. Э. Дзержинского, по инициативе которого был организован один из заводов счётной техники [3].

Литература

• Березин С. И. Техника элементарных вычислений. Изд. 2-е, доп. и переработан. Л., "Машиностроение" (Ленингр. отд-ние), 1974. 136 с.
  
• Арифмометр "Феликс". Инструкция по эксплуатации и техническое описание. 1969
  
• Полунов Ю. Л. От абака до компьютера: судьбы людей и машин. Книга для чтения по истории вычислительной техники в двух томах. Том I. - М.: Издательско-торговый дом "Русская редакция", 2004. - 480 стр.: ил.