计算机发展史_计算机历史发展历程

时间：2018-07-23 23:19:36　来源：天一资源网本文已影响人

人类最早的计算工具是手指，英语单词“Dight”既表示“手指”又表示“整数数字”；而中国古人常用“结绳”来帮助记事，“结绳”当然也可以充当计算工具。石头、手指、绳子„„，这些都是古人用过的“计算机”。
不知何时，许多国家的人都不约而同想到用“筹码”来改进工具，其中要数中国的算筹最有名气。
欧洲人发明的算筹与中国不尽相同，他们的算筹是根据“格子乘法”的原理制成。例如要计算1248×456，•可以先画一个矩形，然后把它分成3×2个小格子，在小格子边依次写下乘数、被乘数的各位数字，再用对角线把小格子一分为二，分别记录上述各位数字相应乘积的十位数与个位数。•把这些乘积由右到左，•沿斜线方向相加，最后就得到乘积。1617年，英国数学家纳皮尔把格子乘法表中可能出现的结果，印刻在一些狭长条的算筹上，利用算筹的摆放来进行乘、除或其他运算。纳皮尔算筹在很长一段时间里，是欧洲人主要的计算工具。
算筹在使用中，一旦遇到复杂运算常弄得繁杂混乱，让人感到不便，于是中国人又发明了一种新式的“计算机”-算盘。
世界文明的四大发源地──黄河流域、印度河流域、尼罗河流域和幼发拉底河流域──先后都出现过不同形式的算盘，只有中国的珠算盘一直沿用至今。珠算盘最早可能萌芽于汉代，定型于南北朝。它利用进位制记数，通过拨动算珠进行运算：上珠每珠当五，下珠每珠当一，每一档可当作一个数位。打算盘必须记住一套口诀，口诀相当于算盘的“软件”。算盘本身还可以存储数字，使用起来的确很方便，它帮助中国古代数学家取得了不少重大的科技成果，在人类计算工具史上具有重要的地位。
15世纪以后，随着天文、航海的发展，计算工作日趋繁重，迫切需要探求新的计算方法并改进计算工具。1630年，英国数学家奥特雷德使用当时流行的对数刻度尺做乘法运算，突然萌生了一个念头：若采用两根相互滑动的对数刻度尺，不就省得用两脚规度量长度吗？他的这个设想导致了“机械化”计算尺的诞生。奥特雷德是理论数学家，对这个小小的计算尺并不在意，也没有打算让它流传于世，此后二百年，他的发明未被实际运用。18世纪末，以发明蒸汽机闻名于世的瓦特，成功地制出了第一把名副其实的计算尺。瓦特原来就是一位仪表匠，他的蒸汽机工厂投产后，需要迅速计算蒸汽机的功率和气缸体积。瓦特设计的计算尺，在尺座上多了一个滑标，用来“存储”计算的中间结果，这种滑标很长时间一直被后人所沿用。
1850年以后，对数计算尺迅速发展，成了工程师们必不可少的随身携带的“计算机”，直到20世纪五、六十年代，它仍然是代表工科大学生身份的一种标志。
凝聚着许许多多科学家和能工巧匠智慧的早期计算工具，在不同的历史阶段发挥过巨大作用，但也将随着科学发展而逐渐消亡，最终完成它们的历史使命。
第一台真正的计算机是著名科学家帕斯卡（B.Pascal）发明的机械计算机。
帕斯卡的计算机是一种系列齿轮组成的装置，外形像一个长方盒子，用儿童玩具那种钥匙旋紧发条后才能转动，只能够做加法和减法。然而，即使只做加法，也有个“逢十进一”的进位问题。聪明的帕斯卡采用了一种小爪子式的棘轮装置。当定位齿轮朝9转动时，棘爪便逐渐升高；•一旦齿轮转到0，棘爪就“咔嚓”一声跌落下来，推动十位数的齿轮前进一档。
帕斯卡发明成功后，一连制作了50台这种被人称为“帕斯卡加法器”的计算机，至少现在还有5台保存着。•比如，在法国巴黎工艺学校、英国伦敦科学博物馆都可以看到帕斯卡计算机原型。据说在中国的故宫博物院，也保存着两台铜制的复制品，是当年外国人送给慈僖太后的礼品，“老佛爷”哪里懂得它的奥妙，只把它当成了西方的洋玩具，藏在深宫里面。
莱布尼茨早年历经坎坷。当幸运之神降临之时，他获得了一次出使法国的机会。帕斯卡的故乡张开臂膀接纳他，为他实现计算机器的夙愿创造了契机。在巴黎，他聘请到一些著名机械专家和能工巧匠协助工作，终于在1674年造出一台更完美的机械计算机。
莱布尼茨发明的新型计算机约有1米长，•内部安装了一系列齿轮机构，除了体积较大之外，•基本原理继承于帕斯卡。•不过，莱布尼茨技高一筹，他为计算机增添了一种名叫“步进轮”的装置。步进轮是一个有9个齿的长圆柱体，9个齿依次分布于圆柱表面；旁边另有个小齿轮可以沿着轴向移动，以便逐次与步进轮啮合。每当小齿轮转动一圈，步进轮可根据它与小齿轮啮合的齿数，分别转动1/10、2/10圈„„，直到9/10圈，这样一来，它就能够连续重复地做加法。
巴贝奇耗费了整整十年光阴，于1822年完成了第一台差分机，它可以处理3个不同的5位数，计算精度达到6位小数，当即就演算出好几种函数表。由于当时工业技术水平极低，第一台差分机从设计绘图到机械零件
加工，都是巴贝奇亲自动手完成。当他看着自己的机器制作出准确无误的《数学用表》，高兴地对人讲：“哪怕我的机器出了故障，比如齿轮被卡住不能动，那也毫无关系。你看，每个轮子上都有数字标记，它不会欺骗任何人。”以后实际运用证明，这种机器非常适合于编制航海和天文方面的数学用表。
艾肯设计的马克1号已经是一种电动的机器，•它借助电流进行运算，最关键的部件，用的是普通电话上的继电器。•马克1号上大约安装了3000个继电器，每一个都有由弹簧支撑着的小铁棒，•通过电磁铁的吸引上下运动。吸合则接通电路，代表“1”；释放则断开电路，代表“0”。继电器“开关”能在大约1/100秒的时间内接通或是断开电流，当然比巴贝奇的齿轮先进得多。
1944年2月，马克1号计算机在哈佛大学正式运行。从外表看，它的外壳用钢和玻璃制成，长约15米，高约2.4米，自重达到31.5吨，是个像恐龙般巨大身材的庞然大物。据说，艾肯和他的同事们，•为它装备了15万个元件和长达800公里的电线。这台机器能以令当时人们吃惊的速度工作──每分钟进行200次以上的运算。它可以作23位数加23位数的加法，一次仅需要0.3秒；而进行同样位数的乘法，则需要6秒多的时间。只是它运行起来响声不绝于耳，有的参观者说：“就象是挤满了一屋子编织绒线活的妇女”，也许你会联想到，马克1号计算机也与杰卡德编织机有天然的联系。马克1号代表着自帕斯卡以来，•人类所制造的机械计算机或电动计算机之顶尖水平，当时就被用来计算原子核裂变过程。它以后运行了15年，编出的数学用表我们至今还在使用。1946年，艾肯和霍波联袂发表文章说，这台机器能自动实现人们预先选定的系列运算，甚至可以求解微分方程。

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