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计量工具的发展史

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,计算和计量工具是息息相关的。 

  

    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量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。后来,人们发明了算盘,并在15世纪得到普遍采用,取代了算筹。它是在算筹基础上发明的,比算筹更加方便实用,同时还把算法口诀化,从而加快了计算速度。后来更发现算盘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。 

  

    除中国外,其它中古的国家亦有各式各样的计量工具发明,例如罗马人的「算盘」,古希腊人的「算板」,印度人的「沙盘」,及英国人的「刻齿本片」等。这些计算工具的原理基本上是相同的,同样是透过某种具体的物体来代表数,并利用对物件的机械操作来进行运算。 

  

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」通行於中亚细亚及欧洲,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。 

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游标,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。 

机械计算机:机械式计算机是与计算尺同时出现的,是计量工具上的一大发明。席卡德[1623]是最早构思出机械式计算机,他在给天文学家J‧开普勒的信[1623,1624]上描述了他发明的四则计算机,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机是B‧帕斯卡[1642],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机,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机,并风行全世界。於17世纪末,这种计算机传入了中国,并由中国人制造了12位数的手摇计算机,独创出一种算筹式手摇计算机。 

电子计算机:一种能依照一定的「程序」自动控制的计算机。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,并於1834年,设计了一部完全程序控制的分析机,可惜碍於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。 

      此后,由於电力技术有了很大的发展,电动式计算机便慢慢取代以人工为动力的计算机。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机,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机的公司——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,为计算机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机有很大的帮助。 


      1941年,德国的楚泽采用了继电器,制成了第一部通用程序控制计算机,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程序控制自动数字计算机。 

  

       20世纪初,电子管的出现,使计算机的改革有了新的发展,并由於二次大战的迫切的军事需要,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机——「电子数字积分仪与计算机」[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。 

  

       在eniac产生之前,英国的A‧M图灵已提出了「理想计算机」的理论,并探讨了制造通用数字计算机的可能性。1943年实际上制造出破译密码的计算机,但由於军事保密,外人未知其详。 

  

        电子计算机[又称电脑]在40多年得到高速的发展,其使用的元件亦已经历了四代的变化。包括第一代的电子管、第二代的晶体管、第三代的集成电路、及第四代的大规模集成电路。 

  

        1983年底,中国制造了亿次「银河」计算机,这标志著中国已进入研制巨型机的行列。 

  

        现在,电子计算机的功能已不止是一种计量工具,它已渗入了人类的活动领域,并改变著整个社会的面貌,使人类社会迈入一个新的阶段。


本文来自于 烟台瑞量量具刃具有限公司 http://www.zhugaojl.com/xinwen/ds.asp?ID=3065

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