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计算工具

计算工具是指从事计算所使用的器具或辅助计算的实物。

人们从数学产生之日,便不断寻求能方便进行和加速计算的工具。因此,计算和计算工具是息息相关的。

从事计算所使用的器具或辅助计算的实物。

指算手指可算是最方便的计算工具。儿童学算,总是先扳动指头,成人表示数目也常常伸出手指。中国古代有“掐指一算”之说,欧洲直到15世纪还盛行着指算,现代有些地方的人还用手指来进行简单的计算,可见手指长期以来被用作计算工具。

古代的计算工具1900年,潜水员在安迪基提腊岛附近发现一个青铜器具,上有齿轮和刻度盘,是公元前65年左右古希腊人用来计算天体运行的工具。意大利的庞培城,公元79年被火山岩浆湮没,直到20世纪才大白于世,在遗物中发现罗马时代的比例规。这些都是古代计算工具的实物。

计算尺对数发明(1614)以后,乘除运算可以化为加减运算,利用这一特点,可制成对数计算尺。这是计算工具又一大发明。最早的设计者是英国的E.冈特,不过当时只是一些刻有对数的尺度,远未具备近代的形式。以后经多次的改进,才成为现代的计算尺。几次大的进步是:1632年W.奥特雷德发明有滑尺的计算尺,同时造出圆形计算尺。1652年R.比萨克、1657年S.帕特里奇制造有固定尺身和滑尺的计算尺奔誉灶坑。1850年法国的V.-M.-A.曼南将游标装在尺上,被广泛采用。19世纪末叶以来,种类繁多的计算尺一直是科学工作者特别是工程技术人员不可或缺的计算工具。

和计算尺同时,17世纪另一项重大发明是机械计算机。最早的设计者是W.席卡德,他在给天文学家J.开普勒的信(1623、1624)中描述了自己发明的四则计算机,不过实际并未制作成功。第一台能算加、减法的计算机的创制者是B.帕斯卡(1642),还有几台保存在巴黎。1671年左右,G.W.莱布尼茨发明能做加、减、乘、除的计算机。现德国汉诺威藏有一台,是长1米的大盒子。自此以后,许多人在这方面做了大量的工作。特别是经过L.H.托马斯、W.奥德内尔等人的改良之后,生产出多种手摇计算机,风行于全世界。

电子计算机的诞生和发展19世纪初,法国的J.M.雅卡尔,发明用穿孔卡片来控制纺织机。受此启发,英国的C.巴贝奇提出带有程序控制的完组束拘全自动计算机的思想。1822年他造出一台“差分机”的模型,1834年又设计一台“分析机”,由于机械技术等困难没有最后造成,然而已包含现代计算机的基本思想和主要组成部分。

英国的G.布尔从1847年起开创了逻辑代数这一学科,为近代计算机的建造提供了重要的理论工具。

1880年美国的H.霍勒里斯与J.S.比林斯发明电动穿孔卡片计算机,使数据处理机械化,用于人口调查,获得极大成功。他们开办了造表公司,以后发展成为制造电子计算机的垄断企业-国际商业机器公司(简称 IBM)。

德国的康拉德.楚泽在1941年、美国的H.H.艾肯在1944年分别采用继电器,造出通用程序控制的计算机,基本上实现了100多年前巴贝奇的理想。

20世纪初电子管的出现,为计算机的改革开辟料享背了新的道路。由于军事上的迫切需要,美国宾夕法尼亚大学和有关单位研制成功第一台电子计算机,命名为“电子数字积分仪与计算机”,简称ENIAC。主要的设计者是J.W.莫克利和J.P.埃克特等,约翰.冯·诺依曼也曾参与工作,改进其设计。此机使用18000个电子管,占地170平方米,功率150千瓦。1946年初正式投入运行。

早在ENIAC诞生之前,英国的A.M.图灵就洪套提出了“理想计算机”(后称为图灵机)的理论,探讨了通用数字计算机制造的可能性。他并在嫌才束1943年实际造出破译密码的计算机,在时间上还早于ENIAC,但由于军事保密,外人未知其详。

40年来,电子计算机(又称电脑)高速发展,所使用的元件已经嚷艰驼历了四代的变化。第一代使用电子管,第二代使用晶体管,第三代使用集成电路,第四代使用大规模集成电路。1983年底中国第一台亿次“银河”计算机诞生,标志中国已进入研制巨型机的行列。

电子计算机的功能已远远不止是一种计算工具,它渗入人类几乎所有的活动领域,正改变着整个社会面貌,使人类历史迈入一个新的阶段──电脑时代。乃樱夜抹



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