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文檔簡介
1、從算籌算盤到計算機從算籌算盤到計算機目錄1電子計算機的誕生2計算機的發(fā)展歷程3人類最初用手指進行計算。人有兩只手,十個手指頭,所以,自然而然地習慣用手指記數(shù)并采用十進制記數(shù)法。用手指進行計算雖然很方便,但計算范圍有限,計算結(jié)果也無法存儲。于是人們用繩子、石子等作為工具來延長手指的計算能力,如中國古書中記載的“上古結(jié)繩而治”,拉丁文中“Calculus”的本意是用于計算的小石子。 最原始的人造計算工具是算籌,我國古代勞動人民最先創(chuàng)造和使用了這種簡單的計算工具。算籌最早出現(xiàn)在何時,現(xiàn)在已經(jīng)無法考證,但在春秋戰(zhàn)國時期,算籌使用的已經(jīng)非常普遍了。根據(jù)史書的記載,算籌是一根根同樣長短和粗細的小棍子,一般
2、長為1314cm,徑粗0.20.3cm,多用竹子制成,也有用木頭、獸骨、象牙、金屬等材料制成的,如圖1所示。算籌采用十進制記數(shù)法,有縱式和橫式兩種擺法,這兩種擺法都可以表示1、2、3、4、5、6、7、8、9九個數(shù)字,數(shù)字0用空位表示,如圖2所示。算籌的記數(shù)方法為:個位用縱式,十位用橫式,百位用縱式,千位用橫式,這樣從右到左,縱橫相間,就可以表示任意大的自然數(shù)了。手動式計算工具計算工具發(fā)展史上的第一次重大改革是算盤,也是我國古代勞動人民首先創(chuàng)造和使用的。算盤由算籌演變而來,并且和算籌并存競爭了一個時期,終于在元代后期取代了算籌。算盤輕巧靈活、攜帶方便,應(yīng)用極為廣泛,先后流傳到日本、朝鮮和東南亞等
3、國家,后來又傳入西方。算盤采用十進制記數(shù)法并有一整套計算口訣,例如“三下五除二”、“七上八下”等,這是最早的體系化算法。算盤能夠進行基本的算術(shù)運算,是公認的最早使用的計算工具。 1617年,英國數(shù)學家約翰納皮爾(John Napier)發(fā)明了Napier乘除器,也稱Napier算籌,如圖4所示。Napier算籌由十根長條狀的木棍組成,每根木棍的表面雕刻著一位數(shù)字的乘法表,右邊第一根木棍是固定的,其余木棍可以根據(jù)計算的需要進行拼合和調(diào)換位置。Napier算籌可以用加法和一位數(shù)乘法代替多位數(shù)乘法,也可以用除數(shù)為一位數(shù)的除法和減法代替多位數(shù)除法,從而大大簡化了數(shù)值計算過程。 1621年,英國數(shù)學家威
4、廉奧特雷德(William Oughtred)根據(jù)對數(shù)原理發(fā)明了圓形計算尺,也稱對數(shù)計算尺。對數(shù)計算尺在兩個圓盤的邊緣標注對數(shù)刻度,然后讓它們相對轉(zhuǎn)動,就可以基于對數(shù)原理用加減運算來實現(xiàn)乘除運算。17世紀中期,對數(shù)計算尺改進為尺座和在尺座內(nèi)部移動的滑尺。18世紀末,發(fā)明蒸汽機的瓦特獨具匠心,在尺座上添置了一個滑標,用來存儲計算的中間結(jié)果。對數(shù)計算尺不僅能進行加、減、乘、除、乘方、開方運算,甚至可以計算三角函數(shù)、指數(shù)函數(shù)和對數(shù)函數(shù),它一直使用到袖珍電子計算器面世。即使在20世紀60年代,對數(shù)計算尺仍然是理工科大學生必須掌握的基本功,是工程師身份的一種象征。圖5所示是1968年由上海計算尺廠生產(chǎn)的
5、對數(shù)計算尺。 1. 手動式計算工具 機械式計算工具17世紀,歐洲出現(xiàn)了利用齒輪技術(shù)的計算工具。1642年,法國數(shù)學家帕斯卡(Blaise Pascal)發(fā)明了帕斯卡加法器,這是人類歷史上第一臺機械式計算工具,其原理對后來的計算工具產(chǎn)生了持久的影響。如圖6所示,帕斯卡加法器是由齒輪組成、以發(fā)條為動力、通過轉(zhuǎn)動齒輪來實現(xiàn)加減運算、用連桿實現(xiàn)進位的計算裝置。帕斯卡從加法器的成功中得出結(jié)論:人的某些思維過程與機械過程沒有差別,因此可以設(shè)想用機械來模擬人的思維活動。 德國數(shù)學家萊布尼茨(G .W .Leibnitz)發(fā)現(xiàn)了帕斯卡一篇關(guān)于“帕斯卡加法17世紀,歐洲出現(xiàn)了利用齒輪技術(shù)的計算工具。1642年,
6、法國數(shù)學家帕斯卡(Blaise Pascal)發(fā)明了帕斯卡加法器,這是人類歷史上第一臺機械式計算工具,其原理對后來的計算工具產(chǎn)生了持久的影響。如圖6所示,帕斯卡加法器是由齒輪組成、以發(fā)條為動力、通過轉(zhuǎn)動齒輪來實現(xiàn)加減運算、用連桿實現(xiàn)進位的計算裝置。帕斯卡從加法器的成功中得出結(jié)論:人的某些思維過程與機械過程沒有差別,因此可以設(shè)想用機械來模擬人的思維活動。 德國數(shù)學家萊布尼茨(G .W .Leibnitz)發(fā)現(xiàn)了帕斯卡一篇關(guān)于“帕斯卡加法器”的論文,激發(fā)了他強烈的發(fā)明欲望,決心把這種機器的功能擴大為乘除運算。1673年,萊布尼茨研制了一臺能進行四則運算的機械式計算器,稱為萊布尼茲四則運算器,如圖7
7、所示。這臺機器在進行乘法運算時采用進位-加(shift-add)的方法,后來演化為二進制,被現(xiàn)代計算機采用。器”的論文,激發(fā)了他強烈的發(fā)明欲望,決心把這種機器的功能擴大為乘除運算。1673年,萊布尼茨研制了一臺能進行四則運算的機械式計算器,稱為萊布尼茲四則運算器,如圖7所示。這臺機器在進行乘法運算時采用進位-加(shift-add)的方法,后來演化為二進制,被現(xiàn)代計算機采用。 1822年,巴貝奇開始研制差分機,專門用于航海和天文計算,在英國政府的支持下,差分機歷時10年研制成功,這是最早采用寄存器來存儲數(shù)據(jù)的計算工具,體現(xiàn)了早期程序設(shè)計思想的萌芽,使計算工具從手動機械躍入自動機械的新時代。2. 機械式計算工具3. 計算機發(fā)展簡史世界上第一臺計算機:1946年,美國賓夕法尼亞大學研制出世界上第一臺大型數(shù)字電子計算機,它的名字叫ENIAC(埃尼阿克)。它用了18000多個電子管,1500多個繼電器,每小時消耗電150度,每秒運算5000多次,占地167平方米,重量達30多噸。并且主要缺點是計算機不能自動、連續(xù)地讀取、執(zhí)行程序。 LOREM IPSUM DOLORLorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit.Lorem ipsum
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