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公元前3000年的古埃及人用結繩來記錄土地面積和收獲的谷物。
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進制計數法有許多種,人們最常用的是十進制,而古代瑪雅人則使用二十進制。
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公元前2000年的美索不達米亞人用泥板計數,這塊泥板上的楔形文字代表25。
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最古老的計算工具:算籌
我國春秋時期出現的算籌是世界上最古老的計算工具。計算的時候擺成縱式和橫式兩種數字,按照縱橫相間的原則表示任何自然數,從而進行加、減、乘、除、開方以及其它的代數計算。負數出現后,算籌分紅黑兩種,紅籌表示正數,黑籌表示負數。這種運算工具和運算方法,在當時世界上是獨一無二的。
據《漢書·律歷志》記載:算籌是圓形竹棍,它長23.86厘米、橫截面直徑是0.23厘米。到公元六、七世紀的隋朝,算籌長度縮短,圓棍改成方的或扁的。根據文獻記載,算籌除竹籌外,還有木籌、鐵籌、玉籌和牙籌。
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中國人發明算盤
隨著計算技術的發展,在求解一些更復雜的數學問題時,算籌顯得越來越不方便了。于是在大約六、七百年前,中國人發明了算盤,它結合了十進制計數法和一整套計算口訣并一直沿用至今,被許多人看作是最早的數字計算機。
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算籌與圓周率
算籌為人類文明做出過巨大貢獻,我國古代著名的數學家祖沖之,就是借助算籌計算出圓周率的值介于3.1415926和3.1415927之間;中國古代的天文學家也運用算籌,總結出了精密的天文歷法。
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算盤的變化
明朝以后,算盤在世界各地流傳開來,并出現了許多變種
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我們熟悉的常用語“三下五除二”、“七上八下”等,就是起源于珠算口訣,這是最早的體系化算法。
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達·芬奇
歐洲文藝復興時期的偉人達·芬奇是一位曠世奇才,他在科學方面的造詣絲毫不亞于其藝術成就,他很早就提出過計算工具的設想。后人在達·芬奇的手稿中,發現了關于機械式計算工具設計方案的記錄。
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后人根據達芬奇的手稿仿制出了機械式計算器。
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岡特計算尺
1621年,英國人岡特發明計算尺,這是世界上最早的模擬計算工具。17世紀的文獻詳細記載了岡特發明這種計算工具的過程。
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希克爾德的創意
德國科學家希克爾德被許多人認為是世界上真正的第一臺計算機的發明人,后人在他的手稿中發現了他對計算機的設計草圖和詳盡的文字描述,并在1960年根據其方案成功仿制了一臺機械式計算機。
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帕斯卡加法機
1642年,法國數學家、物理學家和思想家帕斯卡發明加法機,這是人類歷史上第一臺機械式計算機,其原理對后來的計算機械產生了持久的影響。
帕斯卡從加法機的成功中得出結論:人的某些思維過程與機械過程沒有差別,因此可以設想用機械模擬人的思維活動。
1971年瑞士人沃斯把自己發明的高級語言命名為Pascal,以表達對帕斯卡的敬意。
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萊布尼茲乘法機
1673年,德國數學家萊布尼茲發明乘法機,這是第一臺可以運行完整的四則運算的計算機。萊布尼茲同時還提出了“可以用機械代替人進行繁瑣重復的計算工作”的偉大思想,這一思想至今鼓舞著人們探求新的計算機。
萊布尼茲因獨立發明微積分而與牛頓齊名,并被《不列顛百科全書》列為“西方文明最偉大的人之一”。 據記載,萊布尼茲曾把自己的乘法機復制品送給康熙皇帝。
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八卦
萊布尼茲認為,中國的八卦是最早的二進制計數法。在八卦圖的啟迪下,萊布尼茲系統地提出了二進制運算法則。
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巴貝奇差分機
1822年,英國數學家巴貝奇發明差分機,專門用于航海和天文計算。這是最早采用寄存器來存儲數據的計算機,體現了早期程序設計思想的萌芽。 第一臺差分機從設計到制造完成,花費了整整十年。它可以處理3個5位數,計算精度達到6位小數。
巴貝奇是一位偉大的天才,他因為遠遠超前于他的時代而注定要成為一位悲劇偉人。
巴貝奇分析機采用了三個具有現代意義的裝置:保存數據的寄存器(齒輪式裝置);從寄存器取出數據進行運算的裝置,并且機器的乘法以累次加法來實現;控制操作順序、選擇所需處理的數據以及輸出結果的裝置。
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赫爾曼·霍勒斯博士發明穿孔卡片,這是電腦軟件的雛形。
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赫爾曼·霍勒斯制表機
1888年,美國人赫爾曼·霍勒斯發明了制表機,它采用穿孔卡片進行數據處理,并用電氣控制技術取代了純機械裝置。
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1890年,美國人口普查全部采用了霍勒斯制表機。在1900年美國人口普查中,由于采用了制表機,全部統計處理工作只用了1年零7個月時間。
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從CTR到IBM
霍勒斯于1896年創立了制表機公司,1911年該公司并入CTR(計算制表記錄)公司,這就是著名的IBM公司的前身。1924年,托馬斯·沃森一世把CTR更名為IBM。
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二極管
1904年,英國人弗萊明發明真空電子二極管。電子管的誕生,是人類電子文明的起點。
弗萊明真空二極管的發明得益于愛迪生發現的“愛迪生效應”。
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三極管
1906年,美國人德弗雷斯特發明電子三極管,并在研究中發現,三極管可以通過級聯使放大倍數大增,這使得三極管的實用價值大大提高,從而促成了無線電通信技術的迅速發展。
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三極管的發明最初居然被指控為商業詐騙,并被法官判定為一個“毫無價值的玻璃管”。
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德弗雷斯特因發明三極管而被稱為“無線電之父”。
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朱斯的Z系列計算機
1938年,德國科學家朱斯制造出Z-1計算機,這是第一臺采用二進制的計算機。在接下來的四年中,朱斯先后研制出采用繼電器的Z-2、Z-3和Z-4。
Z-3使用了2600個繼電器,它在1944年美軍對柏林進行的空襲中被炸毀。
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“巨人”計算機
1943年,英國科學家研制成功第一臺“巨人”計算機,專門用于破譯德軍密碼。“巨人”算不上真正的數字電子計算機,但在繼電器計算機與現代電子計算機之間起到了橋梁作用。
第一臺“巨人”有1500個電子管,5個處理器并行工作,每個處理器每秒處理5000個字母。二戰期間共有10臺“巨人”在英軍服役,平均每小時破譯11份德軍情報。
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艾肯研制MARK-1的靈感來自一個世紀以前巴貝奇留下的思想精華。
艾肯的MARK—I 1944年,美國科學家艾肯在IBM的支持下,研制成功機電式計算機MARK-I。這是世界上最早的通用型自動機電式計算機之一,它取消了齒輪傳動裝置,以穿孔紙帶傳送指令。
MARK-1外殼用鋼和玻璃制成,長15米,高2.4米,自重31.5噸,使用了15萬個元件和800公里電線,每分鐘進行200次運算。
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