計算工具的發(fā)展史

現(xiàn)在人們常用計算器來計算，既快捷，又精準(zhǔn)，給人們的生活、工作帶來了方便。但是計算機的發(fā)展經(jīng)歷了漫長的過程，凝聚著勞動人民的智慧。

我國春秋時期出現(xiàn)的算籌是世界上最古老的計算工具。計算的時候擺成縱式和橫式兩種數(shù)字，按照縱式相間的原則表示任何自然數(shù)，從而進行加、減、乘、除、開放以及其它的代數(shù)計算。負(fù)數(shù)出現(xiàn)后，算籌分為紅和兩種，紅籌表示正數(shù)，黑籌表示負(fù)數(shù)。這種運算工具和運算方法是當(dāng)時世界上獨一無二的。后來我國勞動人民創(chuàng)造了算盤作為運算工具。早在公元15世紀(jì)，算盤已經(jīng)在我國廣泛使用，后來流傳到日本、朝鮮等國。它的特點是結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，特別實用，它計算數(shù)目較大的和數(shù)目較多的加減法，更為簡便。算盤已經(jīng)基本具備了現(xiàn)代計算器的主要結(jié)構(gòu)特征。例如，撥動算珠，也就是向算盤輸入數(shù)據(jù)，這時算盤起著“儲存器”的作用；運算時，珠算口訣起著“運算指令”的作用，而算盤則起著“運算器”的作用。當(dāng)然，算珠畢竟要靠人的手來撥動，而且也根本談不上“自動運算”。

除中國外，其它中古的國家亦有各式各樣的計算工具發(fā)明，例如羅馬人的「算盤」，古希臘人的「算板」，印度人的「沙盤」，及英國人的「刻齒本片」等。這些計算工具的原理基本上是相同的，同樣是透過某種具體的物體來代表數(shù)，并利用對物件的機械操作來進行運算。

比例規(guī)：伽利略發(fā)明了「比例規(guī)」，它的外形像圓規(guī)，兩腳上各有刻度，可任意開合，是利用比例的原理進行乘除比例等計算的工具。

納皮爾籌：15世紀(jì)后，「格子算法」通行于中亞細(xì)亞及歐洲，納皮爾籌便是根據(jù)了「格子算法」的原理，但與格子算法不同的是它把格子和數(shù)字刻在「籌」﹝長條竹片或木片﹞上，這便可根據(jù)需要拼湊起來計算。

計算尺：在1614年，對數(shù)被發(fā)明以后，乘除運算可以化為加減運算，對數(shù)計算尺便是依據(jù)這一特點來設(shè)計。1620年，E?岡特最先利用對數(shù)計算尺來計算乘除。1632年，奧特雷德發(fā)明了有滑尺的計算尺，并制成了圓形計算尺。1652年，R?比薩克制成了有固定尺身和滑尺的計算尺。1850年，V?曼南在計算尺上裝上游標(biāo)，因此而受到當(dāng)時科學(xué)工作者，特別是工程技術(shù)人員所廣泛采用。

機械計算機：機械式計算機是與計算尺同時出現(xiàn)的，是計算工具上的一大發(fā)明。席卡德﹝1623﹞是最早構(gòu)思出機械式計算機，他在給天文學(xué)家J?開普勒的信﹝1623，1624﹞上描述了他發(fā)明的四則計算機，但并沒有成功制成。而能成功創(chuàng)制第一部能計算加減法的計算機是B?帕斯卡﹝1642﹞，在1671年，G?W?萊布尼茨發(fā)明了一種能作四則運算的手搖計算機，是長1米的大盒子。自此以后，經(jīng)過人們在這方面多年的研究，特別是經(jīng)過L?H?托馬斯，W?奧德內(nèi)爾等人的改良后，出現(xiàn)了多種多樣的手搖計算機，并風(fēng)行全世界。于17世紀(jì)末，這種計算機傳入了中國，并由中國人制造了12位數(shù)的手搖計算機，獨創(chuàng)出一種算籌式手搖計算機。

電子計算機：一種能依照一定的「程序」自動控制的計算機。19世紀(jì)初，法國的J?M?雅卡爾發(fā)明了用穿孔卡片來控制的紡織機，1822年，英國的C?巴貝奇便根據(jù)同一原理制成了一部能執(zhí)行計算程序的差分機，并于1834年，設(shè)計了一部完全程序控制的分析機，可惜礙于當(dāng)時的機械技術(shù)所限制而沒有制成，但已包含了現(xiàn)代計算的基本思想和主要的組成部分了。

此后，由于電力技術(shù)有了很大的發(fā)展，電動式計算機便慢慢取代以人工為動力的計算機。在1880年，美國的H?霍勒里斯與J?S?比林斯發(fā)明了電動穿孔卡片式計算機，能機械化地處理數(shù)據(jù)。后來他們更開創(chuàng)了第一家制造電子計算機的公司──國際商業(yè)機器公司﹝簡稱IBM﹞。

因此人類便一直想發(fā)明一種“神奇的機器”，這個重?fù)?dān)自然而然地落在數(shù)學(xué)家身上。

世界上第一臺能夠自動運算的計算器，是1822年由英國數(shù)學(xué)家巴貝其發(fā)明的。是以蒸汽為動力代替人類進行具體運算。20實際上半葉，科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，更發(fā)明了不少電器型計算器，進一步為巴貝其的夢想實現(xiàn)提供了物質(zhì)、技術(shù)基礎(chǔ)。

1941年，德國的楚澤采用了繼電器，制成了第一部通用程序控制計算機，實現(xiàn)了100多年前巴貝奇的理想。

1944年，美國的艾肯亦以同一方法制成了一臺程序控制自動數(shù)字計算機。

20世紀(jì)初，電子管的出現(xiàn)，使計算機的改革有了新的發(fā)展，并由于二次大戰(zhàn)的迫切的軍事需要，美國賓夕法尼亞大學(xué)和有關(guān)單位在1946年制成了第一臺電子計算機──「電子數(shù)字積分儀與計算機」﹝ENIAC﹞，由J?W莫利和J?P??？颂氐戎饕O(shè)計，而J?馮?諾伊曼亦曾參與改進工作。ENIAC使用了18000個電子管，占地170平方米，功率150千瓦。在ENIAC產(chǎn)生之前，英國的A?M圖靈已提出了「理想計算機」的理論，并探討了制造通用數(shù)字計算機的可能性。1943年實際上制造出破譯密碼的計算機，但由于軍事保密，外人未知其詳。

20世紀(jì)以來，電子技術(shù)與數(shù)學(xué)得到充分的發(fā)展，電子技術(shù)的改進，為計算機提供了物質(zhì)上的基礎(chǔ)，而數(shù)學(xué)的發(fā)展對設(shè)計及研制新型的計算機有很大的幫助。

電子計算機﹝又稱電腦﹞在40多年得到高速的發(fā)展，其使用的元件亦已經(jīng)歷了四代的變化。包括第一代的電子管、第二代的晶體管、第三代的集成電路、及第四代的大規(guī)模集成電路。1983年底，中國制造了億次「銀河」計算機，這標(biāo)志著中國已進入研制巨型機的行列。

現(xiàn)在，電子計算機的功能已不止是一種計算工具，它已滲入了人類的活動領(lǐng)域，并改變著整個社會的面貌，使人類社會邁入一個新的階段。

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