计算机科学入门 ​

计算机的早期历史 ​

算盘 ​

公认最早的计算设备是算盘，发明于“美索不达尼亚”，大约公元前2500年。

现在是伊拉克、土耳其、伊朗等国的地盘。

当时人们在泥板上挖出几条沟，沟和沟之间放上石头，不同沟里的石头代表不同的数量级，比如第一行的石头 一就是是一，二就是二，第二行的石头一个代表十，第三行的石头一个代表一百……

但是有人认为这种 “算盘” 只能记不能算，不能算是 “算盘” 。而中国算盘有 “珠算口诀” ，所以中国算盘才算是第一个算盘。

加法口诀：

一：一上一 一下五去四 一去九进一

二：二上二 二下五去三 二去八进一

三：三上三 三下五去二 三去七进一

四：四上四 四下五去一 四去六进一

五：五上五 五去五进一

六：六上六 六去四进一 六上一去五进一

七：七上七 七去三进一 七上二去五进一

八：八上八 八去二进一 八上三去五进一

九：九上九 九去一进一 九上四去五进一

在接下来的4000年，人类发明了各种各样的计算设备，如：星盘、计算尺、时钟。

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这些设备让原先很费力的事变得更快、更简单、更精确，降低了门槛，加强了我们的能力。

随着知识的增长和新工具的诞生，人工劳力会越来越少。——Charles Babbage

最早出现“计算机”一词的文献是来自1613年的一本书《The Yong Mans Gleaning》，作者是Richard Braithwait。但它指的并不是计算机，而是负责计算的人，这个职业一直到1800年还存在。

步进计算器 ​

步进计算器的发明者是戈特弗里德·威廉·莱布尼茨，没错就是那个求高阶导，莱布尼兹公式的莱布尼兹。

他7岁就开始学习大学课程——哲学，以及神学， 13岁可以一天作诗300首，还是拉丁文， 15岁时，莱布尼茨进入德国莱比锡大学， 然后一年半拿下哲学学士学位，14个月斩获硕士学位， 紧接着又攻读法学， 19岁便成为了哲学教授，同时申请法学博士。

见识了帕斯卡的“加法器”之后他发现加法器还有很大的改进空间，完全可以四则运算。

于是他设计出了这个东西：

有了“阶梯滚轮”的加持， 可以实现加法运算的不断叠加， 从而实现乘法运算；

比如：5*3 = 5 + 5 + 5

反之，不断地减也能实现除法运算。

比如：16÷5 = 16 - 5 - 5 - 5…… 直到减不动了，剩个1， 就得到了16=5×3+1

不断地加，步步递进，称之为“步进”，所以他把新版设备被称为“步进计算器”，俗称“乘法器”。

“阶梯滚轮”也被称为“莱布尼茨轮”，影响了机械计算设备的发展达3个世纪，一直用到1970年代，被电子计算器取代。

但是这种办法遇到大数字的时候就很慢，这时候出现了计算表（pre-computed table）。

你可以直接查出你想要的答案。

这种方法就相当于我们计算机中不变的真理：空间换时间，时间换空间。

差分机 ​

1819年，英国科学家 Charles Babbage 设计“差分机”,并于 1822 年制造出可动模型。这台机器能提高乘法速度和改进对数表等数字表的精确度，但是 并没有完成。

1991年，为纪念巴贝奇诞辰200周年，伦敦科学博物馆制作了完整差分机，它包含4000多个零件，重2.5吨。

分析机 ​

Charles Babbage 在设计差分机时发现差分机不好用，于是便开始设计分析机，它区别于以前的任何计算设备，你可以给它数据，让它进行一系列操作，但是它依旧 没有完成。但是，“机器可以自动完成一系列操作”这一概念时跨时代的，预示着计算机程序的诞生。

分析机采用的一些计算机思想延用至今。分析机包括的存储和碾磨，就非常类似于今天计算机中采用的内存和处理器。输入和输出都采用 打孔卡（十九世纪Jacquard发明的一种卡片）进行。Charles Babbage 在1834年开始进行分析机的研究工作。当时，分析机的出现并没有带来石破天惊的震撼，也没有被广泛的接受。

一直要到1890年，同样利用打洞卡为基础，美国统计学家赫曼·霍勒瑞斯（HermanHollerith）因应美国人口普查局 的需要所发明的电动制表机（Electric Tabulating Machine），在这之后他创立了制表机器公司，这家公司后来在1924年与其他机械制造商合并，成为了人称 蓝色巨人的传奇公司，也就是国际商业机器公司或万国商业机器公司，简称IBM。