你了解计算机吗？(一）
http://www.newdu.com 2024/12/05 03:12:00 人民教育出版社 佚名 参加讨论
你了解计算机吗？(一） 计算机做为记数和计算的工具发展到今天，曾经历了漫长的路程。 人类最初是用手指来作为记数和计算工具的，图1是一种手指记数法。在古代，人们还广泛地使用过筹码和结绳（图2）来作为记数和计算的工具，其中筹码可能采用石子、木棍、滑片等，每一个可以单独使用也可用工具在其刻上道使用，如图3。  图1
我们中华民族的祖先，在公元前5世纪以前开始使用算筹。利用算筹记数，用笔写下来就是筹算数字，如图4，当时这在世界上是十分先进的。到了明代，我们的祖先又发明了珠算盘（图5），这是人类经过设计加工，制造出来的第一种计算工具。  图4 筹算数字及记数法  图5 中国算盘 古代其他民族也发明过各种工匠 计算工具，例如罗马人的算盘，印度人的沙盘；英国古代的刻齿木片（图6），这种刻齿木片曾是英国财政部的记账工具，它用小齿表示英镑，大些的表示十镑、百镑。  图6 刻齿木片 （英国账板） 在这一时期人们使用的计算工具都是力图通过某种具体的物来表示数，利用对物的机械操作来进行计算。从而借助用人的体力来延伸脑力，提高计算精度，加快计算速度。然而，随着大工业生产的出现，社会向计算提出了更高的要求：需要更快、更精确的计算工具；同时，大工业生产的出现也提供了发现新的计算工具的物质技术条件。于是，新的计算工具──机械式计算机就诞生了。 头一个提出近代的机械式计算机的设计思想的是德国人席卡德（1592-1635），他在1623年到1624年间设计的计算机，可以进行四则运算，用齿轮传动，不过席卡德没有制造出机器来。1642～1644年间，法国数学家帕斯卡（1588—1651）设计并制成了第一台机械式计算机──加法机，他的这台机器用齿轮作为主要部件，用手摇动并用手控制帕斯卡计算机外表如图7所示，尺寸为36×13×8  。1671年，德国数学家莱布尼兹（1646—1716）设计了一种能作四则运算的手摇计算机，1673年制成样机，它的尺寸是100×30×25 主要的部件也是齿轮。 图 7 17世纪是欧洲各国连年战争及航海的年代。各大船队为了扩大势力范围，沿着前一个世纪由哥伦布和加玛所开辟的航线驶往各地。为了适应寻找正确航线的需要，天文学变得兴盛起来，同样为了航海的需要，也要求对数据量非常庞大的天文历和航海历进行计算。在这样的社会要求背景下，不少数学家投身到计算机的研制中去。到19世纪初，法国已开始成批生产计算机，这种计算机的速度可以达到：两个8位数乘法用15秒，1个16位数除以8位数用25秒。 研制自动化计算工具的第一个人是英国的巴贝吉（1791—1871），1822年他制成了一合能够执行计算程序的差分机。到1834年，他又构思了一台完全程序控制的计算机，准备用刻有数字的轮子来存储数据，通过齿轮的旋转来进行计算，用一组齿轮和杠杆构成的装置来传送数据，用穿孔卡片输入程序和数据，用穿孔卡片和打印机输出计算结果。尽管因当时的技术条件所限，这台分析机未能制造出来，但巴贝吉的设计思想是不朽的，它与现代电子计算机完全吻合。 1888年，美国的霍勒里斯（1860—1929）为了给每10年一次的国情调查编制人口统计表，研制了一种根据穿孔卡片而工作的继电器计算机，在1890年的人口调查中获得了很大的成功。他以这个成果为基础于1896年成立了制表机器公司，后改名为IBM公司。1839～1944年，IBM公司与哈佛大学的艾肯共同协作，研制成功了第一台Mark—I型顺序控制的通用计算机。这台机器与现在的计算机非常接近，它可以把计算时所需要的数据以及分解成四则运算的计算步骤送给机器，然后被顺序地一步一步地执行。但这仍然是继电器计算机。 第二次世界大战的爆发，促进了计算机的研制工作。战争中许多计算问题迫切需要一种运算速度快、计算精度高、容量大、可靠性强的新型计算工具，迫使交战各国尽全力利用当时的理论上技术上的成果来研究新型计算机。1946年，世界上第一台电子数字计算机终于问世了，这台机器简称为“ENIAC”，是由美国陆军兵器局出资由弹道研究所出技术研制成的。主要应用于弹道计算。当时的ENIAC机仅用30秒钟就出色地完成了从发射到击中目标飞行了一分钟的弹道计算，于是喧嚣一时，被称为“比子弹还快”的超人。这台电子计算机用了18000个电子管，1500多个继电器，70000个电阻，6000多个开关，耗电150千瓦，占地面积170平方米，重30吨。运算速度每秒钟5000次，比当时的继电器计算机快1000倍。  第一台电子计算机制成以来，计算机就以人类技术史上前所未有的高速度发展着。有关资料表明每5～8年，电子计算机的计算速度就加快10倍，体积则缩小10倍，成本也随之降低10倍。如下图所示： (责任编辑：admin) |
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