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计算机的发展史

要知道，世界上的第一台计数设备是原始人发明的，他们使用木棍、石头以及骨头作为计数工具。

随着人类文明和科技的进步，先后涌现了大量的计数设备。本节挑选了一些各时间段具有代表性的计数设备，带领大家感受计算机的发展史。

一，算盘

谈到计算机的发展史，还是从算盘讲起。据说，中国人早在 4000 多年以前就发明了算盘。

从上图可以看到，算盘外形是一个木制的方形架子，内部嵌有多个串联等量珠子（算珠）的木棒或金属棒。

算盘的使用也很简单，只需按照一定规则移动算盘上的算珠，即可进行计算。到目前为止，在中国、俄罗斯以及日本等一些国家，仍然可以看到有人在使用算盘。

二，纳皮尔骨筹

纳皮尔骨筹是一种手动计算设备，由约翰·纳皮尔（John Napier，1550-1617) 发明，它也是第一台使用小数点的机器。

“骨筹”这一名称的由来，是因为纳皮尔在这套计算设备中，使用了 9 种不同的象牙骨头，将其制作成条状并标上数字。

三，帕斯卡林

帕斯卡林被公认为是世界上第一台自动的机械式计算器，它又可以被称为算法器或者加法器，是由法国数学家、哲学家布莱斯·帕斯卡（Biaise Pascal）在 1642-1644 年之间发明的。

帕斯卡的父亲是一名税务会计师，帕斯卡发明计算器的直接原因是想帮助他的父亲征税。

如上图所示，从外形上看，帕斯卡林计算器就是一个装有很多齿轮的箱子，当一个齿轮转动时，会带动相邻轮子转起来。每个轮子顶部都设有一个窗口，用来读取数值。

四，莱布尼茨步进计算器

1673 年，德国数学家、哲学家戈特弗里德·威廉·莱布尼茨（Gottfried Wilhelm Leibnitz）对帕斯卡林计算机做了改进，发明了莱布尼茨步进计算器。

和帕斯卡林计算机一样，莱布尼茨步进计算器也属于机械式计算机。不同之处在于，改进后的莱布尼茨步进计算器不仅可以完成加法、减法运算，还能完成乘法、除法以及自乘运算。

五，差分机

1820 年代初期，查尔斯·巴贝奇（Charles Babbage，被誉为“现代计算机之父”）设计发明了差分机。

差分机也属于机械式计算机，比较特殊的一点是，它采用蒸汽作为动力。

差分机可以提高乘法运算的效率，主要用来改进一些数字表（比如对数表）的精确度。

六，分析机

继发明差分机之后，在 1830 年查尔斯·巴贝奇又研发出了一种计算机——分析机。

分析机也是由蒸汽驱动的机械式计算机，用户使用打孔卡向分析机中输入数据。分析机可以解决任何数学问题，更重要的是它还能将数据永久存储起来。

七，制表机

1890 年，美国统计学家赫尔曼·霍列瑞斯博士（Herman Hollerith）发明了一种计算机，称为制表机。

后期，霍列瑞斯博士还成立了制表机公司，该公司在 1924 年发展成为 IBM。

制表机也属于机械式计算机，采用打孔卡作为输入设备，它可以将统计到的信息制作成表格，还可以对数据进行排序。此类型计算机曾在 1890 年美国人口普查时大显身手。

八，微分分析机

1930 年，由美国麻省理工学院范内瓦·布什（Vannevar Bush）教授领导，在一些工程技术人员的协助下，设计制造了世界上第一台电子计算机，又称微分分析机。
微分分析机通过真空管来转换电信号，从而执行计算，该类型计算机可以在几分钟内完成 25 次计算。

九，Mark I 计算机

1937 年是计算机发展的又一个重要时刻，当时就读于哈弗大学的霍华德·艾肯（Howard Aiken）计划制造一种可进行大量数值计算的计算机。

1939 年艾肯与 IBM 合作，并最终与 1944 年成功设计制造了 Mark I 计算机，该计算机是世界上第一台可编程的数字计算机。

十，五代计算机

在 1946 年，电路被成功设计出来，它取代了之前计算机中用来计数的齿轮等其它机械组件。由此开始至今，计算机的发展共经历了 5 代，每一代计算机内部的电路都比上一代更微型化、更先进。有关这 5 代计算机的介绍，如下表所示。

计算机的发展

计算机类别	特 点
第一代计算机（1946~1959）	采用真空管作为 CPU 和内存的基本组件，体积庞大，价格昂贵，运行缓慢。
第二代计算机（1959~1965）	真空管被晶体管替代，结构紧凑、价格便宜、运行效率更高。
第三代计算机（1965~1971）	晶体管被集成电路（简称 IC）替代，单个 IC 就可以封装大量的晶体管，体积更小、价格更低、运行效率更高。
第四代计算机（1971~1980）	采用超大规模集成电路（简称 VLSI）代替 IC，计算机体积更小、价格更合理，运行效率也更高。
第五代计算机（1980 至今）	特大规模集成电路（简称 ULSI）取代了 VLSI 技术，这一代计算机的体积更好，功能更强大，且价格更合理。