第1章正文.doc

绪论 §1-1 计算工具的发展概况 计算工具Calculating Devices）是计算时所用的器具或辅助计算的实物。人们从数学产生之日，便不断寻求能方便进行和加速计算的工具。因此，计算和计算工具是息息相关的。 中国古代的数学是一种计算数学，当时的人创造了许多独特的计算工具及与工具有关的计算方法。早在公元前5世纪中国人已开始用算筹作为计算工具，并在公元前3世纪得到普遍的采用，一直沿用了二千年。11 古人在进行筹算 从唐代开始，中国的运算工具就由算筹向算盘演变。到元末明初，算盘已经非常普及了，珠算方法也发展得更加完善，并逐渐确定了流传至今的型制。明代以后，算盘分别通过陆路和海路流传到了朝鲜、日本和东南亚，不久又传到了欧洲。比算筹更加方便实用，把算法口诀化，从而加快了计算速度，还对人类有较强的数学教育功能，因此源用至今，并流传到海外，成为一种国际性的计算工具。 近代的科学发展促进了计算工具的发展比例规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，是利用比例的原理进行乘除比例等计算的工具。纳皮尔筹15世纪后，格子算法通行于中亚及欧洲，纳皮尔筹便是根据了格子算法的原理，但与格子算法不同的是它把格子和数字刻在筹﹝长条竹片或木片﹞上，这便可根据需要拼凑起来计算。纳皮尔筹12 纳皮尔筹计算尺在1614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。1620年，E.冈特最先利用对数计算尺来计算乘除。1632年，奥特雷德发明了有滑尺的计算尺，并制成了圆形计算尺。1652年，R.比萨克制成了有固定尺身和滑尺的计算尺。1850年，V.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。13 计算尺 机械计算器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。德国科学家席卡德是最早构思出机械式计算器，他在给天文学家J.开普勒的信上描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B.帕斯卡在1671年，G.W.莱布尼茨发明了一种能作四则运算的手摇计算器，是长1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L.H.托马斯，W.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。于17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。14 机械计算器 19世纪初，法国的J.M.雅卡尔发明了用穿孔卡片来控制的纺织机，1822年，英国的C.巴贝奇便根据同一原理制成了一部能执行计算程序的差分机，并于1834年，设计了一部完全过程控制的分析机，可惜碍于当时的机械技术所限制而没有制成，但已包含了现代计算的基本思想和主要的组成部分了。电计算器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算器。在1880年，美国的H.霍勒里斯与J.S.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一家制造电子计算的公司国际商业机器公司简称IBM。20世纪以来，电子技术与数学得到充分的发展，电子技术的改进，为计算器提供了物质上的基础，而数学的发展对设计及研制新型的计算器有很大的帮助。1941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100多年前巴贝奇的理想。1944年，美国的艾肯亦以同一方法制成了一台过程控制自动数字计算器。15 电动计算器 电子计算机 20世纪初，电子管的出现，使计算器的改革有了新的发展，并由于二次大战迫切的军事需要，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──“电子数字积分仪与计算ENIAC），由J.W.莫利和J.P.埃克特等主要设计，而J.冯.诺伊曼亦曾参与改进工作。ENIAC使用了18000个电子管，占地170平方米，功率150千瓦。16 ENIAC电子管计算机（世界上第一台电子计算机） 在ENIAC产生之前，英国的A.M.图灵已提出了理想计算的理论，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密码的计算，但由于军事必威体育官网网址，外人未知其详。现在，电子计算的功能已不止是一种计算工具，它已渗入了人类的活动领域，并改变着整个社会的面貌，使人类社会迈入一个新的阶段。通常认为，世界上第一台大规模集成电路计算器出现在1963年的英国。它的电路板上包含有几千个晶体管。这台计算器和一台打字机差不多大小，只能进行多位数四则运算。17 桌面电子计算器 此后，美国、日本、德国、英国、法国等竞相发展生产电子计算器。电子计算器已由过去的桌面型发展为袖珍型，由简单四则计算发展为函数计算、编程计算、计算过程及结果可打印输出或机外存储等功能的高级程序计算器（图1-8）。曾在工程测量领域内