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计算机的早期发展历史

 拿破仑小子 2018-08-07

算盘

由于社会的不断发展,例如原来村子里只有几十人到几千人,很多需要计量的数目都在不断地增长,人们靠单纯的心算已经不能解决很多的计数问题,因此,算盘发明出来了,算盘的发明被看成是最早的计算机。

计算机的早期发展历史

算盘

那个时候,没有计算机这个词,英文单词“computer”最早在1613年的一本书里出现,这本书的作者是Richard Braithwait (理查德·布莱赛特)Computer 那时指负责计算的人。

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理查德·布莱赛特

步进计算器

1964年德国博学家戈特弗里德·莱布尼兹建造了步进计算器,它的原理很类似于算盘,它的内部结构是精密的齿轮,每增加一个数,齿轮便转动一下,当它转到9并再增加一个数时,它会回到0这个位置,并且另外一个齿轮会转到1这个位置,它不仅可以计算加减,而且还可以乘除,当然,它的计算能力有限。如果要算很大的数的开方,这个是不方便的,而且这个机器也很贵。

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步进计算器

计算表 射程表

所以那时运用比较广泛的是计算表,这类似于乘法口诀表,就是把很多的计算结果列在上面,例如 1到10000的开方。等等,如果对于具体的问题,则有具体的表,例如射程表,但是射程表的使用范围很窄,如果新型号的大炮被设计出来,射程表就需要更新,这样非常的不方便。

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射程表

差分机

十九世纪三十年代,英国数学家、发明家Charles Babbage(查尔斯·巴贝奇)在1822年写了一篇论文,标题为“机械在天文与计算表中的应用”他提出了一种新型的机械装置叫“差分机”,所谓'差分'的含义,是把函数表的复杂算式转化为差分运算,用简单的加法代替平方运算。1812年,20岁的巴贝奇从法国人杰卡德发明的提花编织机上获得了灵感,差分机设计闪烁出了程序控制的灵光──它能够按照设计者的旨意,自动处理不同函数的计算过程。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。分析机采用的一些计算机思想延用至今。他在1823年开始建造第二台差分机,并在接下里的20年里,试图制作和组装25000个零件,总重接近15吨,但是,这个项目最终被放弃了。在1991年历史学家根据Charles Babbage 的草稿做了一个差分机,居然真的可以运行。

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差分机

分析机

更重要的是,在差分机的建造过程中,Charles Babbage 构想了一个更复杂的机器——分析机。分析机包括的存储和碾磨,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(十九世纪Jacquard发明的一种卡片)进行。巴贝尔1834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,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。分析机和当时的其他计算设备的最大的不同在于,分析机是“通用计算机”,他可以计算很多问题,而不单单是某一种特定的问题,它有内存,可以暂时存放中间的计算数据,甚至一个很原始的打印机,当然,这种概念机太超前了,它也没有建造成功。但是,这种”自动计算机“的概念是一个跨时代的概念,预示着计算机程序的诞生。

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分析机

世界上第一位程序员

英国数学家Ada Lovelace(阿达·洛芙莱斯)给分析机写了假象的程序,她说:“未来会诞生一门全新的,强大的,专为分析所用的语言”。因此Ada Lovelace被认为是世界上第一位程序员。分析机激励了第一代计算机科学家,所以,Charles Babbage 经常被认为是“计算之父”

打孔卡片制表机

到了19世纪末,只有在科学和工程领域中,才会用上计算机,但是在政府,公司,家庭中很少能看到计算设备,然而,在1890年美国政府政府的人口大普查中使用到了计算机。美国宪法规定,国家每10年需要进行一次人口大普查,但是在那个年代,美国是移民者的良好的目的地,因此美国的人口急剧增长,人口普查工作面临严重的问题,人口普查如果纯粹靠人力来统计的话,预计需要13年甚至更长的时间,这种普查效率是相当低下的。

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有孔纸卡

人口普查局找到了Herman Hollerith,他发明了打孔卡片制表机——一种电驱动的机械计算装置,结构类似于莱布尼茨的乘法器,但用电动结构连接其他部件,这种机器需要使用特殊的纸卡——打孔卡,打孔卡就是一张上面有孔洞的纸卡片,它在进行人口普查时,会使用这种纸卡,这种纸卡很像我们现在在英语考试当中的答题卡,如果这题你选A,那么就把那一题的空白位置涂上A,类似的,在人口普查中,如果 你是结婚人士,那么你就在那个婚姻状态一栏打一个孔,这种机器在运作时,会把纸卡读进去,它里面有一个金属探针,如果你是已婚,那么探针就会穿过孔洞,并使电路连通,驱动电机,带动齿轮,是已婚齿轮+1。这样,以此类推其他统计项目,最后完成统计工作。最后这种机器使得人口普查在两年半的时间内完成了。

IBM

慢慢地,企业开始意识到计算机的价值,社会的发展也需要更多的计算力来解决很多的数据密集型任务,为了满足这一需求,Hollerith成立了制表机械公司,这家公司后来在1924年与其他的机械制造商合并成为了“国际商业机器公司”简称IBM(International Business Machines Corporation)

资料来源

特此鸣谢 The Crash Course

官方网站 https://www./

由于是国外网站,可能打开比较慢。

下一篇短文讲述计算机发展的近代史,求关注嗷嗷。

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