1、计算机发展史,引言,无处不在、无所不能的电脑，已历经了60多个春华秋实。60余年在人类的历史长河中只是一瞬间，电脑却彻底改变了我们的生活。 回顾电脑发展的历史，并依此上溯它的起源，真令人惊叹沧海桑田的巨变；历数电脑史上的英雄人物和跌宕起伏的发明故事，将给后人留下了长久的思索和启迪。 请同学们请随着我们的史话倒转时空，从电脑最初的源头说起。,“计算”的由来,谁都知道，电脑的学名叫做电子计算机。以人类发明这种机器的初衷，它的始祖应该是计算工具。 英语里“Calculus ：klkjuls ”（计算）一词来源于拉丁语，既有“算法”的含义，也有肾脏或胆囊里的“结石”的意思。 远古的人们用石头来计算捕获
2、的猎物，石头就是他们的计算工具。 著名科普作家阿西莫夫说，人类最早的计算工具是手指，英语单词“Digit didit ”既表示“手指”又表示“整数数字”；而中国古人常用“结绳”来帮助记事，“结绳”当然也可以充当计算工具。石头、手指、绳子，这些都是古人用过的“计算机”。,古代中国最有名气,不知何时，许多国家的人都不约而同想到用“筹码”来改进工具，其中要数中国的算筹最有名气。 商周时代问世的算筹，实际上是一种竹制、木制或骨制的小棍。古人在地面或盘子里反复摆弄这些小棍，通过移动来进行计算，从此出现了“运筹”这个词，运筹就是计算，后来才派生出“筹”的词义。 中国古代科学家祖冲之最先算出了圆周率小数点后
3、的第6位，使用的工具正是算筹，这个结果即使用笔算也很不容易求得。,欧洲人也不错,欧洲人发明的算筹与中国不尽相同，他们的算筹是根据“格子乘法”的原理制成。 例如要计算12345，可以先画一个矩形，然后把它分成32个小格子，在小格子边依次写下乘数、被乘数的各位数字，再用对角线把小格子一分为二，分别记录上述各位数字相应乘积的十位数与个位数。把这些乘积由右到左，沿斜线方向相加，最后就得到乘积。 1617年，英国数学家纳皮尔把格子乘法表中可能出现的结果，印刻在一些狭长条的算筹上，利用算筹的摆放来进行乘、除或其他运算。纳皮尔算筹在很长一段时间里，是欧洲人主要的计算工具。,还是国人强,算筹在使用中，一旦遇到
4、复杂运算常弄得繁杂混乱，让人感到不便，于是中国人又发明了一种新式的“计算机”。 著名作家谢尔顿在他的小说假如明天来临里讲过一个故事：骗子杰夫向经销商兜售一种袖珍计算机，说它“价格低廉，绝无故障，节约能源，十年中无需任何保养”。当商人打开包装盒一看，这台“计算机”原来是一把来自中国的算盘。 世界文明的四大发源地黄河流域、印度河流域、尼罗河流域和幼发拉底河流域先后都出现过不同形式的算盘，只有中国的珠算盘一直沿用至今。 珠算盘最早可能萌芽于汉代，定型于南北朝。它利用进位制记数，通过拨动算珠进行运算：上珠每珠当五，下珠每珠当一，每一档可当作一个数位。打算盘必须记住一套口诀，口诀相当于算盘的“软件”。
5、算盘本身还可以存储数字，使用起来的确很方便，它帮助中国古代数学家取得了不少重大的科技成果，在人类计算工具史上具有重要的地位。,计算的进一步发展,15世纪以后，随着天文、航海的发展，计算工作日趋繁重，迫切需要探求新的计算方法并改进计算工具。 1630年，英国数学家奥特雷德使用当时流行的对数刻度尺做乘法运算，突然萌生了一个念头：“我要新工具-计算机尺出现”。 18世纪末，以发明蒸汽机闻名于世的瓦特，成功地制出了第一把名副其实的计算尺。 瓦特原来就是一位仪表匠，他的蒸汽机工厂投产后，需要迅速计算蒸汽机的功率和气缸体积。瓦特设计的计算尺，在尺座上多了一个滑标，用来“存储”计算的中间结果，这种滑标很长时
6、间一直被后人所沿用。 1850年以后，对数计算尺迅速发展，成了工程师们必不可少的随身携带的“计算机”，直到20世纪五、六十年代，它仍然是代表工科大学生身份的一种标志。 凝聚着许许多多科学家和能工巧匠智慧的早期计算工具，在不同的历史阶段发挥过巨大作用，但也将随着科学发展而逐渐消亡，最终完成它们的历史使命。,你认识“帕斯卡”吗？,凝聚着许许多多科学家和能工巧匠智慧的早期计算工具，在不同的历史阶段发挥过巨大作用，但也将随着科学发展而逐渐消亡，最终完成它们的历史使命。第一台真正的计算机是著名科学家帕斯卡（B.Pascal）发明的机械计算机。,“帕斯卡”的一生,帕斯卡1623年出生在法国一位数学家家庭，
7、他三岁丧母，由担任着税务官的父亲拉扯他长大成人。从小，他就显示出对科学研究浓厚的兴趣。 少年帕斯卡对他的父亲一往情深，他每天都看着年迈的父亲费力地计算税率税款，很想帮助做点事，可又怕父亲不放心。于是，未来的科学家想到了为父亲制做一台可以计算税款的机器。19岁那年，他发明了人类有史以来第一台机械计算机。,“帕斯卡”的计算机,帕斯卡的计算机是一种系列齿轮组成的装置，外形像一个长方盒子，用儿童玩具那种钥匙旋紧发条后才能转动，只能够做加法和减法。然而，即使只做加法，也有个“逢十进一”的进位问题。 聪明的帕斯卡采用了一种小爪子式的棘轮装置。当定位齿轮朝9转动时，棘爪便逐渐升高；一旦齿轮转到0，棘爪就“咔
8、嚓”一声跌落下来，推动十位数的齿轮前进一档。,天才早逝,帕斯卡是真正的天才，他在诸多领域内都有建树。后人在介绍他时，说他是数学家、物理学家、哲学家、流体动力学家和概率论的创始人。 凡是学过物理的人都知道一个关于液体压强性质的“帕斯卡定律”，这个定律就是他的伟大发现并以他的名字命名的。他甚至还是文学家，其文笔优美的散文在法国极负盛名。 可惜，长期从事艰苦的研究损害了他的健康，1662年英年早逝，死时年仅39岁。他留给了世人一句至理名言：“人好比是脆弱的芦苇，但是他又是有思想的芦苇。” 全世界“有思想的芦苇”，尤其是计算机领域的后来者，都不会忘记帕斯卡在浑沌中点燃的亮光。1971年发明的一种程序设
9、计语言PASCAL语言，就是为了纪念这位先驱，使帕斯卡的英名长留在电脑时代里。,“帕斯卡”的启示,帕斯卡亲自撰写的关于加法计算机的论文，使被称为“西方文明最伟大的人物之一”的莱布尼茨（G.Leibnitz）醍醐灌顶，勾起强烈的发明欲。 在1674年造出一台更完美的机械计算机。莱布尼茨发明的新型计算机约有1米长，内部安装了一系列齿轮机构，除了体积较大之外，基本原理继承于帕斯卡。不过，莱布尼茨技高一筹，他为计算机增添了一种名叫“步进轮”的装置。 莱布尼茨的计算机，加、减、乘、除四则运算一应俱全，也给其后风靡一时的手摇计算机铺平了道路。,据说他的想法来自中国,不久，莱布尼茨，又为计算机提出了“二进制
10、”数的设计思路。有人说，他的想法来自于东方中国。 大约在公元1700年左右某天，友人送给他一幅从中国带来图画，名称叫做“八卦”，是宋朝人邵雍所摹绘的一张“易图”。莱布尼茨用放大镜仔细观察八卦的每一卦象，发现它们都由阳（）和阴（-）两种符号组合而成。他挠有兴趣地把8种卦象颠来倒去排列组合，脑海中突然火花一闪这不就是很有规律的二进制数字吗？ 若认为阳（）是“1”，阴（-）是“0”，八卦恰好组成了二进制000到111共8个基本序数。正是在中国人睿智的启迪下，莱布尼茨最终悟出了二进制数之真谛。虽然莱布尼茨设计的计算机用的还是十进制，但他率先系统提出了二进制数的运算法则，直到今天，二进制数仍然左右着现代电脑的高速运算。,格子乘法原理,例如，要计算934314，首先将9，3，4和3，1，4摆成如下图所示，遇到对角线上的两上数字就加在一起，这就容易得到934分别乘以3，1，4的结果为2802，934和3736，然后再错位相加，就得到所要求的结果293276。,
