楊正波

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人類社會(huì)的進(jìn)步促進(jìn)了計(jì)算工具的創(chuàng)新，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從低級(jí)到高級(jí)的計(jì)算工具相繼出現(xiàn).如珠算算盤（圖1）、計(jì)算尺（圖2）、手搖機(jī)械計(jì)算機(jī)（圖3）、電動(dòng)機(jī)械計(jì)算機(jī)（圖4）等.

珠算算盤

珠算算盤也簡(jiǎn)稱算盤，是中國(guó)古代的一項(xiàng)重要發(fā)明，傳統(tǒng)的計(jì)算工具.在過去人們的生活中，普及程度十分廣泛.隨著算盤的使用，人們總結(jié)出許多計(jì)算口訣（珠算法則），使計(jì)算速度更快.這種用算盤計(jì)算的方法，叫珠算.熟練珠算的人打算盤，珠子噼啪作響，手指上下齊飛，運(yùn)算速度不亞于現(xiàn)在的計(jì)算器，尤其是在加減法方面.

計(jì)算尺

在發(fā)明計(jì)算機(jī)之前，計(jì)算尺是科學(xué)研究、技術(shù)革新，工程設(shè)計(jì)和生產(chǎn)實(shí)踐過程中使用最為廣泛、最便捷、最富有使用價(jià)值的計(jì)算工具.它由三個(gè)相互鎖定的有刻度的長(zhǎng)條和一個(gè)滑動(dòng)窗口組成，不僅能做加、減、乘、除、乘方、開方運(yùn)算，甚至可以計(jì)算三角函數(shù)、指數(shù)函數(shù)和對(duì)數(shù)函數(shù).然而，由于其精度不夠，很難用于財(cái)務(wù)、統(tǒng)計(jì)等方面，終于未能逃脫被電腦取代的厄運(yùn).

手搖式機(jī)械計(jì)算機(jī)

手搖式機(jī)械計(jì)算機(jī)由搖柄、數(shù)字鍵、殼體和顯示器幾部分組成，計(jì)算時(shí)全靠手工操作，可做四則混合運(yùn)算及乘方、開方運(yùn)算，若要輸入三角函數(shù)和對(duì)數(shù)，還需查表.在電子計(jì)算機(jī)普及前，這種純機(jī)械式手搖計(jì)算機(jī)是比較好的計(jì)算工具，只有部隊(duì)、大型通訊單位或科研部門才有，在中國(guó)“兩彈一星”研制中立過汗馬功勞.

電動(dòng)機(jī)械計(jì)算機(jī)

隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)開始了由機(jī)械技術(shù)向電子技術(shù)的轉(zhuǎn)變，在經(jīng)歷四個(gè)重要的歷史階段之后，使之成為人類處理信息必不可少的工具之一.

１．第一代電子管計(jì)算機(jī)（1945-1956）．1946年2月15日，人類第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)在美國(guó)誕生.機(jī)器被安裝在一排2.75 ｍ高的金屬柜里，占地面積為170 ｍ２左右，總重量達(dá)到30 ｔ；用十進(jìn)制計(jì)算，每秒能運(yùn)算5 000次加法，比機(jī)械式計(jì)算機(jī)快1 000倍.雖然它與現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)相比，除了體積大、速度慢、能耗大外，還有許多不足，比如儲(chǔ)存容量小，要用外接線路的方法來設(shè)計(jì)計(jì)算程序等，但是，它卻標(biāo)志著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入了新的電子計(jì)算機(jī)時(shí)代，人類社會(huì)從此大步邁進(jìn)了電腦時(shí)代的門檻.

２．第二代晶體管計(jì)算機(jī)（1956-1963）．1958年，IBM研制出第一臺(tái)全部使用晶體管的計(jì)算機(jī)．晶體管計(jì)算機(jī)主要以晶體管為基本元件，用磁芯作為主存儲(chǔ)器，外存儲(chǔ)器采用磁盤、或磁帶等；程序設(shè)計(jì)采用COBOL和FORTRAN等高級(jí)語(yǔ)言；在軟件方面還出現(xiàn)了操作系統(tǒng).以晶體管取代電子管，使計(jì)算機(jī)體積縮小、壽命增長(zhǎng)、價(jià)格和功耗降低、性能穩(wěn)定，運(yùn)算速度提高（每秒運(yùn)算可達(dá)幾十萬次），為其廣泛應(yīng)用創(chuàng)造了條件.

３．第三代集成電路計(jì)算機(jī)（1964-1971）．1964年4月，美國(guó)IBM公司研制成功第一個(gè)采用集成電路的計(jì)算機(jī)系列IBM360，成為計(jì)算機(jī)發(fā)展的第三個(gè)里程碑.

集成電路計(jì)算機(jī)以集成電路作為基本元件，可以使更多的元件集成到單一的半導(dǎo)體芯片上，從而使計(jì)算機(jī)的體積變得更小，功耗更低，速度更快（運(yùn)算速度每秒可達(dá)幾十萬次到幾百萬次），可靠性有更大的提高；用半導(dǎo)體存儲(chǔ)代替了磁芯存儲(chǔ)器；在軟件方面，操作系統(tǒng)日臻完善．計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)思想已逐步走向標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和系列化，應(yīng)用范圍更加廣泛.

４．第四代大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)（1971-現(xiàn)在）．1976年，蘋果微型計(jì)算機(jī)出世，它開始了個(gè)人電腦的歷史.此后由于大規(guī)模集成電路的研制獲得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，各種大型計(jì)算機(jī)相繼出世，并且一個(gè)比一個(gè)運(yùn)算速度快.隨著操作系統(tǒng)的通俗化和電腦多媒體功能的實(shí)現(xiàn)，電腦已遠(yuǎn)不僅僅是一臺(tái)計(jì)算機(jī)器，它參與并干預(yù)人們的生活達(dá)到了使人類離不開的程度.

目前，正在研究的智能計(jì)算機(jī)是一種具有類似人的思維能力，能“說”、“看”、“聽”、“想”、“做”；能替代人的一些體力勞動(dòng)和腦力勞動(dòng).不久的將來，還會(huì)出現(xiàn)速度更快、功能更強(qiáng)、更接近于人腦的光子計(jì)算機(jī)和生物計(jì)算機(jī).總而言之，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展正朝著巨型化、微型化的方向發(fā)展，計(jì)算機(jī)的傳輸和應(yīng)用正朝著網(wǎng)絡(luò)化、智能化的方向發(fā)展，并越來越廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域.