纵观计算工具的发展历史,人类的计算工具已经经过了算筹、算盘、计算尺、机械计算机、电子管计算机、晶体管计算机、大规模和超大规模集成电路计算机等多个阶段,正在向生物计算、光计算、量子计算等方向探索。
人类从记数、计数到计算,经历了漫长的历史阶段,即从手工阶段、机械阶段,一直发展到现今的电子阶段。
1.手工计算阶段
人类计算工具的开发足从记数开始的。在远古时代,人类还只能通过结绳和刻木等简单方法来记载生活中的事件,这便是记数的简单工具。随着生产力的发展,剩余物资开始增多,于是便产生了数的概念,计算工具从记数走向计数,即对数进行度量。最简单的计数工具是人的十个手指,可以表达从1到10的数。随着生产力的发展,在中国的春秋时期,出现了一种用来模拟和扩展手指运算功能的计算工具——算筹,算筹是由木头或竹子做成的小木棍,多个长短粗细相同的小木棍可以通过纵横相问的摆放来表达超过十的数字。算盘是另一种用来扩展手指运算功能的计算工具。中国在公元前五六世纪就已出现了算盘,配套有完整的运算口诀和操纵方法。17世纪出现了一种计算工具——计算尺。它是一种可滑动的尺子,以长度来模拟运算数字,除了能进行简单的四则运算外,还能进行一些三角函数、对数等比较复杂的非四则运算。从石块、结绳、刻痕、十指、算筹,到算盘和计算尺,都停留在手工计算的阶段,计算的能力、速度、准确度等方面都很有限,在面对大型复杂计算问题时都无能为力。
2.机械计算阶段
人们在使用计算工具的过程中,逐渐研制出比绳索、算盘更高级,可以借助各种机械的计算工具。1642年,法国人布莱兹-帕斯卡发明了用齿轮计算的机械加法器。1666年英国人奠兰发明了可以进行加减运算的机械计算器。1673年德国人莱布尼兹改进帕斯卡的设计。增加了乘除运算。1822年,英国人巴贝奇首先提出来整个计算过程自动化的概念,设计出了第一台通用自动时序控制机械式计算机,称为“巴贝奇差分机”。这台机器能提高乘法速度和改进对数表等数字表的精确度。巴贝奇研制的差分机为现代计算机设计思想的发展奠定了基础。
3.电子计算阶段
1946年2月,在美国宾夕法尼亚大学,世界上第一台真正意义上的电子计算机ENIAC(Electronic Numerical Integrator And计算机的诞生
Computer,电子数字积分计算机)诞生。ENIAC是个划时代的创举,成为现代数字计算机的始祖。
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