四則運算器

1820年：法國人Charles Xavier Thomas deColmar (1785-1870)，製作成功第一台成品計算機(Arithmometer)，非常的可靠，可以放在桌面上，在後來的90多年間一直在市場上出售。

基本介紹

• 中文名：四則運算器
• 誕生時間：1820年
• 發明者：Charles Xavier Thomas deColmar
• 地點：法國

第一台成品計算機

打字機有助於信息文本化，而存檔系統便利了信息的儲存。計數機則有關信息的處理。在打字機發展之後，計數機的發展和成批生產經歷了大約十幾年的時間，而且許多其它產品隨著打字機和計數機的發展而發展。

與帕斯卡計算器的比較

第一台商用計數機是由法國阿爾薩斯地區的托瑪斯·杜·寇莫( Thomas de Colmar) 在1820 年初研發的四則運算機(Arithmometer)。然而四則運算機從未大批生產，也許只以一個月一兩台的數量手工製造。四則運算機不是一種非常可靠的機器，過了一代之後才真正大規模的生產（實際上直到1851年在倫敦舉行的博覽會上四則運算機才被人提起）。結實可靠的四則運算機在1880年代生產，但每年的產量不超過幾十台。

儘管四則運算機相當便宜，只有150 美元一台，但由於其運算速度對於辦公室的日常計算來說太慢，所以需求量低下。這種四則運算機要用一隻針尖撥動一組輪子上的數字操作和用一個手搖的曲柄啟動。保險公司和工程計算需要四則運算機，因他們的計算必須要有七位數的精確度。但四則運算機不能代替普通的薄記員。1880年代的薄記員被訓練能準確無誤地筆算四位數的數，而且他們可做的比四則運算機快得多。

四則運算器

1880年代初設計辦公室計數機的決定性挑戰是數字打入的速度。當然一旦這個問題解決了，第二個問題又出現了：金融機構，特別是銀行，需要先寫下數字，然後將數字打入計數機，這樣他們就有了資金轉賬的永久記錄了。

當時的廣告

在解決這兩個問題的過程中出現了道·費特( Dorr E. Felt) 和威廉S. 伯露菲( WilliamS. Burroughs) 兩個典型的發明家兼企業家。他們發明的機器——the Comptometer 和the Burroughs牌計數機主導了世界市場直到進入1950年代。然而只有伯露菲成立的公司成功地轉型進入計算機時代。

道·E·費特開始他的計數機工作的時候只是芝加哥一名默默無聞的機械師。他在他的計數機上取得的技術突破是“鍵入”。與四則運算機的撥數法不同，或與其它必須費力設定的計數機上的控制桿不同，費特的計數機上有一組鍵，有點像打字機上的按鍵。鍵從零到九豎排。如果按下一排上的一個數字，如7，9，2，6，9鍵，數額$792.69就加入機器顯示的總數中了。一個靈巧的操作者在一次動作中可以打入十個數字（即一個手指按一個數字）。費特為計數機所做的事情實際上就是肖勒為打字機所做的事。

1887年費特二十七歲的時候與當地的一名製造商羅伯特.塔雷(RobertTarrant)合夥成立了the Felt& Tarrant 製造公司建造他的計數機。像打字機一樣，銷售最初很慢，但到1900 年公司一年已可賣出一千台的機器。

各種計算器

然而對費特的Comptometer 計數機的生意來說僅僅製造和出賣機器是不夠的。像打字機一樣，使用Comptometer計數機的技術不容易掌握。因此公司建立了Comptometer 訓練學校。到一次大戰時在美國的多數大城市和歐洲的幾個中心都有這樣的學校。在Comptometer學校高中畢業的年輕男女通過幾個月的密集訓練即可熟練使用機器。快速操作Comptometer計數機的情景令人印象深刻：在老電影片的檔案中人們可以發現無聲的電影片斷顯示Comptometer計數機的操作者可用比書字快得多的速度打入數據，甚至比影片拍的速度還快——他們的手指快得在影片中看不清。像學騎腳踏車一樣，一旦掌握了技術就一直受用——直到1950年代Comptometer計數機才被淘汰。

兩次大戰期間費特的公司取得了令人注目的成功，生產了幾百萬台的計數機。但是費特的公司從未進入計算機時代。這基本上是因為Felt & Tarrant公司在1930年代沒有研發先進的電機產品。因此當真空管電腦在第二次世界大戰後出現的時候，公司對於朝計算機做技術性的跨躍沒有準備。最後它像許多老的生產辦公室用品的公司一樣，在1960年代被兼併，成為過去。

William S.Burroughs公司在辦公室計數機的第二個決定性問題上做了第一個成功的事情：將計數結果印出來。伯露菲是聖路易市一個機械工的兒子，在銀行做事，銀行里長時間將大量的數字加起來的苦差事據說損壞了他的健康。他在二十四歲的時候因此決定辭去銀行的工作，像他的父親一樣做一名機械工。銀行工作和機械工的兩種經驗使伯露菲開始為銀行研發一種計數機，它不僅可以像Comptometer 計數機那樣快速地加數，而且可以將輸入的數字印出來。

1885年伯露菲申請了他的第一個專利，建立了the AmericanArithmometer Company (美國運算機公司) 。伯露菲的第一批推銷對象是銀行和現金兌現所，他的機器是為銀行和兌現所特別設計的。經過十幾年的改善和發展，到1895年公司已可一年賣出幾百台的機器，一台機器的平均價格是220美元。伯露菲在1898年四十幾歲的時候就去世了，當時公司的規模仍然相當小，那年賣出不到一千台計數機。

工作原理圖

而在新世紀的最初幾年，銷售量非常快的上升。1904年公司一年製造了4500台機器，設在聖路易市的工廠已容納不下，因而搬往底特略，公司更名為“BurroughsAdding Machine Company”(伯露菲計數機公司)。年產量上升到近8000台，有148名銷售代表和幾家培訓學校。三年以後伯露菲一年可賣出13000台機器，它的廣告上說有五十八種不同的機型：“One Built for Every Line of Business (一機多用)”。

新世紀的頭十年里，十幾家其它的計算機器製造廠如Dalton(1902), Wales(1903), National(1904) 和Madas(1908) 加入了Felt & Tarrant 和伯露菲計數機公司。1903年新稅法的公布對美國計數機業是一個重要的促進。新稅法採用了進步的稅率和從支付工資中預扣稅額的方法。第一次世界大戰期間因公司稅的擴大，文書份量進一步增加。

在所有第一次世界大戰前存在的美國計數機公司中，只有伯露菲公司成功地轉型進入計算機時代。原因之一是伯露菲不僅生產計數機，也潛移默化地使計數機進入現有的商業機構，公司對商業運作非常熟知，在賣計數機的同時也賣商業系統。另一個因素是伯露菲不死守著一種產品，而是逐步順套用戶的需要擴大自己的產品範圍。在兩次世界大戰之間，伯露菲已走出計數機的單一產品，生產完整的會計機。商用會計系統的知識深深地包含在伯露菲的銷售文化中，這使它較易在1950年代和1960年代轉向計算機工業。

早期的計算工具

中國人發明算盤，用手指克服算數人類利用工具輔助算數已有數千年的歷史，例如利用重量平衡原理所發明的秤，或是帳房拿方格布以簡易的數據結構原理，按照高度清點錢幣堆疊。專門用來算數的工具則是算盤，最早由中國人所發明，用骨架及鐵絲構成，鐵絲上串有算珠，以算珠的排列位置作為計數結果。

齒輪是部分機械裝備的心臟20世紀初期，希臘人在一艘約西元(公元)前65年遇難的沉船上，找到已有兩千年歷史的安提凱希拉儀器（Antikythera Mechanism），據信用途是計算天體運行周期，協助古人籌備宗教節日和提醒穀物收割。此器件由37道青銅齒輪和刻度盤組成，齒輪彼此咬合，有一組齒輪的作用甚至是模擬月球的運動方式。這項技術工藝失傳後，直到1600年後人類才有能力發明出複雜度旗鼓相當的計算機械。

發明者

計算尺是基本的手動計算器，易於乘除1614年，蘇格蘭數學家納皮爾發現利用加減計算乘除的方法，依此發明對數，納皮爾在製作第一張對數表的時候，必需進行大量的乘法運算，而一條物理線的距離或區間可表示真數，於是他設計出計算器納皮爾的骨頭協助計算[1]。到1633年，英國牧師奧特雷德（William Oughtred）利用對數基礎，發明出一種圓形計算工具比例環（Circles ofProportion），後來逐漸演變成近代熟悉的計算尺。直到口袋型計算器發明之前，有一整個世代的工程師，以及跟數學沾上邊的專業人士都使用過計算尺。美國阿波羅計畫里的工程師甚至利用計算尺就將人類送上了月球，其精確度達到3或4位的有效數位（Significance arithmetic）。

計算器

巴斯卡的滾輪式加法器1623年，德國科學家施卡德（WilhelmSchickard）建造出世界已知的第一部機械式計算器，成為計算機世代之父，這部機械改良自時鐘的齒輪技術，能進行六位數的加減，並經由鐘聲輸出答案，因此又稱為“算數鐘”，可惜後來毀於祝融，施卡德也因戰禍而逝。

1642年法國數學家帕斯卡為稅務所苦的稅務員父親發明了滾輪式加法器2（Pascaline），可透過轉盤進行加法運算。1673年德國數學家萊布尼茨使用階梯式圓柱齒輪加以改良，製作出可以四則運算的步進計算器（Stepped Reckoner），可惜成本高昂，不受當代重視。

直到1820年之後，機械式計算器才被廣為使用。法國人湯瑪斯（Charles Xavier Thomas）以萊布尼茨的設計為基礎，率先成功量產可作四則運算的機械式計算器，後來命名為湯瑪斯計算器（Thomas Arithmometer），此後機械式計算器風行草偃，直到1970年代的150年間，有十進制的加法機（Addiator）、康普托計算器（Comptometer）、門羅計算器（Monroe Calculator）以及科塔計算器（Curta Calculator）等相繼面市。萊布尼茨還倡導過現代電腦的核心理論──二進制系統，不過直到1940年代（從1800年代的巴貝奇，到1946年誕生的埃尼阿克），大部分的設計連小數點都未能兼顧。

計算器