计算工具的变化

1、计算工具的变化1 比例规比例规:伽利略发明了比例规，它的外伽利略发明了比例规，它的外形像圆规，两脚上各有刻度，可任意开合形像圆规，两脚上各有刻度，可任意开合，是利用比例的原理进行乘除比例等计算，是利用比例的原理进行乘除比例等计算的工具。的工具。 2 算筹或称算子，是中国古代一种十进制计算工具算筹或称算子，是中国古代一种十进制计算工具。起源于商代的占卜。商代占卜盛行，用现成的。起源于商代的占卜。商代占卜盛行，用现成的小木棍做计算，这就是最早的算筹。古代筹、策小木棍做计算，这就是最早的算筹。古代筹、策、算三字都带竹头，表示用竹制成。策为束字加、算三字都带竹头，表示用竹制成。策为束字加竹头，表示手握

2、一束竖立的算策，作为占卜之用竹头，表示手握一束竖立的算策，作为占卜之用。筹可能代表周易八卦横向排列时用的阴阳竹，。筹可能代表周易八卦横向排列时用的阴阳竹，算筹横竖二式，可能来源于此。算筹横竖二式，可能来源于此。3 算盘，又作祘盘，是汉族劳动人民发明创造的一种简便的算盘，又作祘盘，是汉族劳动人民发明创造的一种简便的计算工具。中国是算盘的故乡，在计算机已被普遍使用的计算工具。中国是算盘的故乡，在计算机已被普遍使用的今天，古老的算盘不仅没有被废弃，反而因它的灵便、准今天，古老的算盘不仅没有被废弃，反而因它的灵便、准确等优点，在许多国家方兴未艾。因此，人们往往把算盘确等优点，在许多国家方兴未艾。因此，

3、人们往往把算盘的发明与中国古代四大发明相提并论，北宋名画的发明与中国古代四大发明相提并论，北宋名画清明上清明上河图河图中赵太丞家药铺柜就画有一架算盘。由于珠算盘运中赵太丞家药铺柜就画有一架算盘。由于珠算盘运算方便、快速，几千年来一直是汉族劳动人民普遍使用的算方便、快速，几千年来一直是汉族劳动人民普遍使用的计算工具，即使现代最先进的电子计算器也不能完全取代计算工具，即使现代最先进的电子计算器也不能完全取代珠算盘的作用。联合国教科文组织刚刚在阿塞拜疆首都巴珠算盘的作用。联合国教科文组织刚刚在阿塞拜疆首都巴库通过，珠算正式成为人类非物质文化遗产。这也是我国库通过，珠算正式成为人类非物质文化遗产。这也

4、是我国第第30项被列为非遗的项目。项被列为非遗的项目。4 纳皮尔筹又叫纳皮尔筹又叫纳皮尔计算尺纳皮尔计算尺，它是由十根木条组成的，它是由十根木条组成的，每根木条上都刻有数码，右边第一根木条是固定的，其余每根木条上都刻有数码，右边第一根木条是固定的，其余的都可根据计算的需要进行拼合或调换位置。纳皮尔只不的都可根据计算的需要进行拼合或调换位置。纳皮尔只不过是把格子乘法里填格子的工作事先做好而已，需要哪几过是把格子乘法里填格子的工作事先做好而已，需要哪几个数字时，就将刻有这些数字的木条按格子乘法的形式拼个数字时，就将刻有这些数字的木条按格子乘法的形式拼合在一起。纳皮尔筹与中国的算筹在原理上大相径庭，

5、它合在一起。纳皮尔筹与中国的算筹在原理上大相径庭，它已经显露出对数计算方法的特征。已经显露出对数计算方法的特征。 纳皮尔筹也传到过中国，北京故宫博物院里至今还有珍藏纳皮尔筹也传到过中国，北京故宫博物院里至今还有珍藏品。品。5 计算尺计算尺:在在1614年，对数被发明以后，乘除运算可以化为年，对数被发明以后，乘除运算可以化为加减运算，对数计算尺便是依据这一特点来设计。加减运算，对数计算尺便是依据这一特点来设计。1620年年，E.冈特最先利用对数计算尺来计算乘除。冈特最先利用对数计算尺来计算乘除。1632年，奥特年，奥特雷德发明了有滑尺的计算尺，并制成了圆形计算尺。雷德发明了有滑尺的计算尺，并制成

6、了圆形计算尺。1652年，年，R.比萨克制成了有固定尺身和滑尺的计算尺。比萨克制成了有固定尺身和滑尺的计算尺。1850年年，V.曼南在计算尺上装上光标，因此而受到当时科学工作曼南在计算尺上装上光标，因此而受到当时科学工作者，特别是工程技术人员所广泛采用。者，特别是工程技术人员所广泛采用。 6 机械计算器机械计算器:机械式计算器是与计算尺同时出现的，是计机械式计算器是与计算尺同时出现的，是计算工具上的一大发明。席卡德算工具上的一大发明。席卡德1623是最早构思出机械式是最早构思出机械式计算器，他在给天文学家计算器，他在给天文学家J.开普勒的信开普勒的信1623，1624上描上描述了他发明的四则计

7、算器，但并没有成功制成。而能成功述了他发明的四则计算器，但并没有成功制成。而能成功创制第一部能计算加减法的计算器是创制第一部能计算加减法的计算器是B.帕斯卡帕斯卡1642，在，在1671年，年，G.W.莱布尼茨发明了一种能作四则运算的手摇计莱布尼茨发明了一种能作四则运算的手摇计算器，是长算器，是长1米的大盒子。自此以后，经过人们在这方面米的大盒子。自此以后，经过人们在这方面多年的研究，特别是经过多年的研究，特别是经过L.H.托马斯，托马斯，W.奥德内尔等人的奥德内尔等人的改良后，出现了多种多样的手摇计算器，并风行全世界。改良后，出现了多种多样的手摇计算器，并风行全世界。于于17世纪末，这种计算

8、器传入了中国，并由中国人制造了世纪末，这种计算器传入了中国，并由中国人制造了12位数的手摇计算器，独创出一种算筹式手摇计算器。位数的手摇计算器，独创出一种算筹式手摇计算器。 7 差分机，差分机，1822年出现模型，能提高乘法速度和改年出现模型，能提高乘法速度和改进对数表等数字表的精确度。进对数表等数字表的精确度。1834年，巴贝奇就年，巴贝奇就已经提出了一项新的更大胆的设计并称之为分析已经提出了一项新的更大胆的设计并称之为分析机。另外威廉机。另外威廉吉布森和布鲁斯吉布森和布鲁斯斯特林斯特林 于于1991年年写了小说写了小说差分机差分机。小说主人公是历史上实有。小说主人公是历史上实有其人的英国数

9、学家巴贝奇。其人的英国数学家巴贝奇。8 穿孔卡片有许多种类。按处理手段可分为手工穿孔卡片和穿孔卡片有许多种类。按处理手段可分为手工穿孔卡片和机器穿孔卡片。还可以按穿孔部位、孔洞形状、编码方法机器穿孔卡片。还可以按穿孔部位、孔洞形状、编码方法等特征来分类。种由薄纸板制成，用孔洞位置或其组合表等特征来分类。种由薄纸板制成，用孔洞位置或其组合表示信息，通过穿孔或轧口方式记录和存储信息的方形卡片示信息，通过穿孔或轧口方式记录和存储信息的方形卡片。是手工检索和机械化情报检索系统的重要工具。是手工检索和机械化情报检索系统的重要工具。 18世纪末，西方一些国家已将穿孔卡片应用于纺织业，用世纪末，西方一些国家

10、已将穿孔卡片应用于纺织业，用来贮存纺织机工作过程控制的信息。后来，其应用领域扩来贮存纺织机工作过程控制的信息。后来，其应用领域扩展到统计工作中，如美国展到统计工作中，如美国1890年的人口普查就使用了穿孔年的人口普查就使用了穿孔卡片，即卡片，即Hollerith制表机。制表机。20世纪世纪4060年代，它得到了西年代，它得到了西方情报检索界的重视和应用。方情报检索界的重视和应用。9 此后，由于电力技术有了很大的发展，电此后，由于电力技术有了很大的发展，电动式计算器便慢慢取代以人工为动力的计动式计算器便慢慢取代以人工为动力的计算器。在算器。在1880年，美国的年，美国的H.霍勒里斯与霍勒里斯与J

11、.S.比林斯发明了电动穿孔卡片式计算器，能比林斯发明了电动穿孔卡片式计算器，能机械化地处理数据。后来他们更开创了第机械化地处理数据。后来他们更开创了第一家制造电子计算器的公司一家制造电子计算器的公司-国际商业机器国际商业机器公司公司简称简称IBM。10分析机分析机(AnalyticalEngine)算得上是世界上第一台计算机。算得上是世界上第一台计算机。十九世纪三十年代，英国数学家、发明家查尔斯十九世纪三十年代，英国数学家、发明家查尔斯巴贝尔设计了分析巴贝尔设计了分析机。分析机采用的一些计算机思想延用至今。分析机包括的存储和碾机。分析机采用的一些计算机思想延用至今。分析机包括的存储和碾磨，就非

12、常类似于今天计算机中采用的内存和处理器。输入和输出都磨，就非常类似于今天计算机中采用的内存和处理器。输入和输出都采用打孔卡采用打孔卡(十九世纪十九世纪Jacquard发明的一种卡片发明的一种卡片)进行。巴贝尔进行。巴贝尔1834年年开始进行分析机的研究工作。他把分析机制造成了由黄铜配件组成，开始进行分析机的研究工作。他把分析机制造成了由黄铜配件组成，用蒸汽驱动的机器。当时，分析机的出现并没有带来石破天惊的震撼用蒸汽驱动的机器。当时，分析机的出现并没有带来石破天惊的震撼，也没有被广泛的接受。分析机，也没有被广泛的接受。分析机一直要到一直要到1890年，同样利用打洞卡为基础，美国统计学家赫曼年，同

13、样利用打洞卡为基础，美国统计学家赫曼霍勒霍勒瑞斯瑞斯(HermanHollerith)因应美国人口普查局的需要所发明的电动制表因应美国人口普查局的需要所发明的电动制表机机(Electric Tabulating Machine)，才开始应用在实务的信息处理上。，才开始应用在实务的信息处理上。巴贝尔的工作得到了巴贝尔的工作得到了AdaAugusta-拉弗拉斯伯爵夫人的大力支持，拉弗拉斯伯爵夫人的大力支持，Ada被广泛认为是世界上第一个程序员。她设计了一个打孔卡片程序被广泛认为是世界上第一个程序员。她设计了一个打孔卡片程序用来计算贝努力数列。用来计算贝努力数列。伦敦科学馆的复制品分析机是由英国数学

14、家查尔斯伦敦科学馆的复制品分析机是由英国数学家查尔斯巴贝奇设计的一巴贝奇设计的一种机械式通用计算机。从种机械式通用计算机。从1837年首次提出这种机器的设计，一直到他年首次提出这种机器的设计，一直到他去世的去世的1871年，由于种种原因，这种机器并没有被真正的制造出来。年，由于种种原因，这种机器并没有被真正的制造出来。但它本身的设计逻辑却非常的先进，是大约但它本身的设计逻辑却非常的先进，是大约100年后电子通用计算机年后电子通用计算机的先驱。的先驱。11 1941年，德国的楚泽采用了继电器，制成年，德国的楚泽采用了继电器，制成了第一部通用过程控制计算器，实现了了第一部通用过程控制计算器，实现了

15、100多年前巴贝奇的理想。多年前巴贝奇的理想。 12 20世纪初期。随着机电工业的发展，出现了一些世纪初期。随着机电工业的发展，出现了一些具有控制功能的电器元件，并逐渐为计算工具所具有控制功能的电器元件，并逐渐为计算工具所采用。采用。1925年，美国麻省理工学院由布什年，美国麻省理工学院由布什(Vannever Bush)领导的一个小组制造了第一台机领导的一个小组制造了第一台机械模拟式计算机。械模拟式计算机。1942年，又制成了采用继电器年，又制成了采用继电器、速度更快的模拟式计算机。、速度更快的模拟式计算机。1944年，艾肯年，艾肯(HowardAiken)在美国国际商用机器公司在美国国际商

16、用机器公司(IBM)的赞的赞助下领导研制成功了世界上第一台数字式自动计助下领导研制成功了世界上第一台数字式自动计算机算机Mark I，实现了当年巴贝奇的设想。这台机，实现了当年巴贝奇的设想。这台机器使用了三千多个继电器，故有继电器计算机之器使用了三千多个继电器，故有继电器计算机之称。称。13 20世纪初，电子管的出现，使计算器的改革有了新的发展，并由于世纪初，电子管的出现，使计算器的改革有了新的发展，并由于二次大战的迫切的军事需要，美国宾夕法尼亚大学和有关单位在二次大战的迫切的军事需要，美国宾夕法尼亚大学和有关单位在1946年制成了第一台电子计算器年制成了第一台电子计算器-电子数字积分仪与计算

17、器电子数字积分仪与计算器ENIAC，由由J.W.莫利和莫利和J.P.埃克特等主要设计，而埃克特等主要设计，而J.冯冯.诺伊曼亦曾参与改进工作诺伊曼亦曾参与改进工作。ENIAC使用了使用了18000个电子管，占地个电子管，占地170平方米，功率平方米，功率150千瓦。千瓦。 在在ENIAC产生之前，英国的产生之前，英国的A.M.图灵已提出了理想计算器的理论图灵已提出了理想计算器的理论，并探讨了制造通用数字计算器的可能性。，并探讨了制造通用数字计算器的可能性。1943年实际上制造出破译年实际上制造出破译密码的计算器，但由于军事保密，外人未知其详。密码的计算器，但由于军事保密，外人未知其详。 电子计算器电子计算器又称计算机又称计算机在在40多年得到高速的发展，其使用的组件亦多年得到高速的发展，其使用的组件亦已经历了四代的变化。包括第一代的电子管、第二代的晶体管、第三已