מכונת חישוב
סקירה

תרבויות שונות, למן העת העתיקה, המציאו והשתמשו בעזרים שונים לביצוע פעולות חשבון. העזרים הראשונים יועדו לעזר בספירה, כמו מקל ספירה, שדוגמאות שלו ידועות בארכאולוגיה עוד בתקופה פרהיסטורית. ידוע גם השימוש בערימת אבנים כעזר לספירה, שמוזכר במקורות היסטוריים שונים, למשל אצל דמוסתנס.
המתקן המכני הראשון שיועד לסייע בביצוע פעולות חשבון, מעבר לספירה, הוא כנראה החשבונייה ("אבאקוס"). עדויות ראשונות לחשבוניות הופיעו בשומר, בין המאות ה-27 ל-23 לפני הספירה. חשבוניות אלו מבוססות על בסיס ספירה 60, הנקרא בסיס סקסגסימלי, בו השתמשו השומרים. מאוחר יותר יש עדויות לחשבוניות בתרבויות נוספות – במצרים העתיקה, וממלכת פרס, ומשם בתרבויות הסמוכות, הודו, יוון ועוד. החשבונייה בצורתה המוכרת הופיעה לראשונה בסין הקדומה במאה ה-2 לפני הספירה, ובשינויים מועטים. בסין משתמשים בחשבוניות כאלו עד היום.
מתקנים מכניים שונים לביצוע חישובים המשיכו להופיע בעת העתיקה:
מנגנון אנטיקיתרה, שפרטי פעולתו לא ידועים במדויק, וככל הנראה שימש לחישוב תנועת גרמי שמיים, וכנראה אפשר לחזות ליקוי חמה וליקוי ירח, מבוסס על גלגלי שיניים, וכנראה הכיל מחוונים שהציגו את תוצאת החישוב. המנגנון, או מנגנון דומה לו, מוזכר על ידי כותבים מהתקופה, אבל התיאורים לא ברורים ומפורטים מספיק כדי להבין את תפקידו המדויק, מה גם שהמידע שהיה בידי הכותבים הללו לגבי המתקן חלקי, ואולי שגוי.
המהנדס הרומי ויטרוביוס, בנה מתקן למדידת מרחקים (אודומטר או מד מרחק), שהשתמש במערכת תמסורת כדי להתמיר מספר סיבובים של אופן מרכבה לסיבוב אחד של גלגל, שבסיבובו הפיל אבן ממצבור אבנים לסל. כיוון שהיקף גלגל המרכבה ויחס התמסורת ידועים, כל אבן מייצגת מרחק קבוע ידוע. בעזרת ספירת האבנים, ניתן לחשב את המרחק.
בתחילת המאה ה-17 המציא המתמטיקאי הסקוטי ג'ון נפייר עזר חישוב מכני שמוכר כעצמות נפייר. עצמות נפייר מסייעות בביצוע פעולת כפל, ובעזרתן ניתן לבצע כפל כשהמשתמש נדרש לבצע פעולות חיבור בלבד (אין לבלבל עזר חישוב זה עם לוגריתמים, שגם הם הומצאו על ידי נפייר, וגם בעזרתם ניתן לחשב מכפלות בעזרת פעולות חיבור בלבד).
מאוחר יותר, במאה ה-17, החלו להופיע מכונות חישוב מכניות שמבוססות על מערכיות גלגלי שיניים ותמסורות. שימוש במכונות חישוב כאלו החל להתפשט מאמצע המאה ה-19, במהפכה התעשייתית, ולקראת סוף המאה ה-19 כבר התקיימה תעשייה, שעדיין הייתה צעירה אך כבר הכילה עשרות אם לא מאות יצרנים שונים, בכתריסר ארצות שונות.
בתקופה זו הופיע בבירור הופיעה בבירור הפרדה בין שני "זנים" של מכונות חישוב: הזן הראשון מכונה "מכונות חיבור", אף כי בחלקן ניתן לבצע גם פעולת חיסור, והזן השני נקרא "מכונות ארבע פעולות", בעזרתן ניתן לבצע חיבור, חיסור, חילוק וכפל.
במאה ה-20 התעשייה התפתחה במהירות, תפוצת המכונות המשיכה להתרחב, לשימושים מגוונים יותר ויותר – מכונות החיבור מצאו את מקומן במשרדי ניהול חשבונות ובקופות רושמות, ומכונות ארבע פעולות, בשימוש מדענים, מהנדסים, בנקאים, מודדים, ומקצועות רבים נוספים בהם נחוץ לבצע חישובים.
יחסית למחשבונים בני ימינו, מכונות החישוב גדולות, כבדות, ויקרות, ומעולם לא הגיעו לתפוצה דומה לתפוצת המחשבונים. עד תום עידן מכונות החישוב הופיעו שכלולים רבים, כמו הנעה חשמלית, הדפסה, ואוטומציה מקיפה יותר ויותר, וגם ממשק המשתמש המשיך להשתכלל – באריתמומטר המקורי ביצוע פעולת כפל היא פעולה מורכבת הדורשת מיומנות, כשבמכונות החישוב האחרונות, אופן השימוש דומה לשימוש במחשבון בן ימינו, כשגם החילוק וגם הכפל מחושבים באופן אוטומטי לחלוטין. אחד היצרנים האמריקאיים (פרידן), בנה מכונות שיכלו אפילו לחשב שורש ריבועי.
ב-1962 הופיעה באנגליה מכונת החישוב האלקטרונית הראשונה, ובין השנים 1962 ו-1970, התקיימו מכונות החישוב המכניות והאלקטרוניות אלו לצד אלו. מכונות החישוב האלקטרוניות הראשונות השתמשו בממשק משתמש זהה למכונות החישוב המכניות, אך תוך זמן קצר ממשק המשתמש המוכר, של עשרה מקשי ספרות, עם מקשים נוספים להזנת סדר הפעולות לחישוב. רבות ממכונות החישוב האלקטרוניות היו ניתנות ל"תכנות", שביצעו תוכניות חישוב קצרות של כמה עשרות פעולות, כדי לחשב תוצאות מורכבות. באמצע העשור כבר היו מכונות חישוב אלקטרוניות "מדעיות", עם יכולות נוספות, כמו חישוב פונקציות "מדעיות" של לוגריתמים והעלאה בחזקה. ב-1968 מכונת חישוב של HP, בשם 9100, הציגה פונקציות מדעיות מלאות למחשבון – לוגריתמים, שימוש ב"נקודה צפה", עם תחום בין  \pm 10^{99} ל- \pm 10^{-99} ועוד.
עידן מכונות החישוב המכניות הסתיים בצורה פתאומית, כאשר המחשבונים האלקטרוניים, שמראשיתם עלו על המכונות המכניות במהירותן ובפעולתן השקטה, הכו את מכונות החישוב גם במחיר, בעקבות פיתוח המעגל המשולב. אחרי שיאי מכירות לקראת סוף שנות ה-60 של המאה העשרים, עד אמצע שנות ה-70 כבר לא נותר אף יצרן פעיל במערב. בגוש המזרחי נותרו מספר יצרנים פעילים של מכונות חישוב מכניות עד סוף שנות ה-70, כנראה משום שזמינותם הנרחבת של המחשבונים הופיעה במדינות אלו מאוחר יותר.
| מספרי מכונות חישוב מכניות ומחשבונים שנמכרו ביפן, בין השנים 1960 ו-1975 |
| --- | --- | --- | --- | --- |
"טייגר" היה היצרן הגדול ביותר של מכונות חישוב ביפן, לצד מספר מתחרים.
| שנה | טייגר ידני | טייגר חשמלי | כל היצרנים, יפנים ואחרים | מכונות חישוב אלקטרוניות ומחשבונים |
| 1960      | 19683 |  | 37968 |  |
| 1961 | 22130 | 560 | 46030 |  |
| 1962 | 28160 | 400 | 51168 |  |
| 1963 | 27040 |  | 48255 |  |
| 1964 | 30980 | 200 | 54616 |  |
| 1965 | 30400 | 400 | 53259 | 4,355 |
| 1966 | 27935 | 300 | 53671 | 25,479 |
| 1967 | 31800 | 170 | 68703 | 63,137 |
| 1968 | 38200 |  | 85084 | 163,387 |
| 1969 | 22770 |  | 75554 | 453,964 |
| 1970 | 18410 |  | 38415 | 1,423,487 |
| 1971 | 9220 |  | 20802 | 2,040,287 |
| 1972 | 290 |  | 6793 | 3,886,221 |
| 1973 | 770 |  | 5177 | 9,960,403 |
| 1974 | 380 |  | 276 | 15,452,709 |
| 1975 |  |  | 160 | 30,040,140 |