基本介紹
- 中文名：機械計算機
- 外文名：mechanical computer
- 發明家：帕斯卡
- 別名：加減法計算機
- 性質：利用齒輪傳動原理製成的
簡介,發展歷程,電晶體計算機,積體電路計算機,當代計算機,例子,機電計算機,參見,
簡介
機械計算機（英語：mechanical computer）由槓桿、齒輪等機械部件而非電子部件構成。最常見的例子是加法器和機械計數器，它們使用齒輪的轉動來增加顯示的輸出。更複雜的例子可以進行乘法和除法。1960年代曾出售一個計算平方根的模型。
機械計算機在二戰期間達到頂峰，它們構成了複雜投彈瞄準器的基礎，包括Norden以及類似的船舶計算設備，諸如美國的Torpedo Data Computer和英國的海軍部消防隊。值得注意的是，早期太空飛行器的機械飛行儀表提供的計算輸出為表面位移的指示，而不是數字形式。從尤里·加加林的第一次載人航天到2002年，每個載人的蘇聯/俄羅斯太空飛行器Vostok、Voskhod和聯盟號宇宙飛船都配有Globus儀器，通過移動微型地球儀顯示太空飛行器在地球上方的位移，加之緯度和經度指標。
機械計算機繼續在1960年代使用，但很快被1960年代中期出現的使用陰極射線管輸出的電子計算器取代。1970年代，隨著低廉的手持式電子計算器推出，這一進化達到頂峰。機械計算機在1970年代逐漸消失，到1980年代絕跡。
發展歷程
在西歐，由中世紀進入文藝復興時期的社會大變革，極大地促進了自然科學技術的發展，人們長期被神權壓抑的創造力得到了空前的釋放 。而在這些思想創意的火花中 ，製造一台能幫助人進行計算的機器則是最耀眼、最奪目的一朵。從那時起，一個又一個科學家為了實現這一偉大的夢想而不懈努力著。但限於當時的科技水平，多數試驗性的創造都以失敗而告終，這也就昭示了拓荒者的共同命運: 往往在倒下去之前見不到自己努力的成果。而後人在享用這些甜美成果的時候，往往能夠從中品味出汗水與淚水交織的滋味……
1614 年:蘇格蘭人John Napier(1550 ～1617 年)發表了一篇論文 ，其中提到他發明了一種可以進行四則運算和方根運算的精巧裝置。
1625 年:William Oughtred(1575 ～1660 年)發明計算尺。
1668 年:英國人Samuel Morl(1625 ～1695 年)製作了一個非十進制的加法裝置，適宜計算錢幣。
1671 年:德國數學家Gottfried Leibniz 設計了一架可以進行乘法運算，最終答案長度可達16位的計算工具。
1822 年:英國人Charles Babbage(1792 ～1871 年)設計了差分機和分析機，其設計理論非常超前，類似於百年後的電子計算機，特別是利用卡片輸入程式和數據的設計被後人所採用。
1834 年:Babbage 構想製造一台通用分析機，在唯讀存儲器(穿孔卡片)中存儲程式和數據 。Babbage在以後的時間裡繼續他的研究工作，並於1840 年將操作位數提高到了40 位，並基本實現了控制中心(CPU)和存儲程式的構想，而且程式可以根據條件進行跳轉，能在幾秒內做出一般的加法，幾分鐘內做出乘、除法。
1848 年:英國數學家George Boole 創立二進制代數學，提前近一個世紀為現代二進制計算機的發展鋪平了道路。
1890 年:美國人口普查部門希望能得到一台機器幫助提高普查效率。Herman Hollerith (後來他的公司發展成了IBM 公司)借鑑Babbage 的發明，用穿孔卡片存儲數據，並設計了機器。結果僅用6 周就得出了準確的人口統計數據(如果用人工方法，大概要花10 年時間)。
1896 年:Herman Hollerith 創辦了IBM 公司的前身。
- 電子計算機問世 在以機械方式運行的計算器誕生百年之後，隨著電子技術的突飛猛進，計算機開始了真正意義上的由機械向電子時代的過渡，電子器件逐漸演變成為計算機的主體，而機械部件則漸漸處於從屬位置。二者地位發生轉化的時候，計算機也正式開始了由量到質的轉變，由此導致電子計算機正式問世。下面就是這一過渡時期的主要事件:
1906 年:美國人Lee De Forest 發明電子管，為電子計算機的發展奠定了基礎。
1924 年2 月:IBM 公司成立，從此一個具有劃時代意義的公司誕生。
1935 年:IBM 推出IBM 601 機。這是一台能在一秒鐘內算出乘法的穿孔卡片計算機 。這台機器無論在自然科學還是在商業套用上都具有重要的地位，大約製造了1500 台。
1937 年:英國劍橋大學的Alan M.Turing(1912 ～1954 年)出版了他的論文 ，並提出了被後人稱之為"圖靈機"的數學模型。
1940 年1 月:Bell 實驗室的Samuel Williams 和Stibitz 製造成功了一個能進行複雜運算的計算機。該機器大量使用了繼電器，並借鑑了一些電話技術，採用了先進的編碼技術。
1941 年夏季:Atanasoff 和學生Berry 完成了能解線性代數方程的計算機，取名叫"ABC "(Atanasoff-Berry Computer)，用電容作存儲器 ，用穿孔卡片作輔助存儲器，那些孔實際上是"燒"上去的，時鐘頻率是60Hz，完成一次加法運算用時一秒。
1943 年1 月:Mark I 自動順序控制計算機在美國研製成功。整個機器有51 英尺長 、5 噸重 、75萬個零部件。該機使用了3304 個繼電器，60 個開關作為機械唯讀存儲器。程式存儲在紙帶上 ，數據可以來自紙帶或卡片閱讀器。Mark I 被用來為美國海軍計算彈道火力表。
1943 年9 月:Williams 和Stibitz 完成了"Relay Interpolator "，後來命名為"Model Ⅱ Re-
lay Calculator "的計算機。這是一台可程式計算機，同樣使用紙帶輸入程式和數據。它運行更可靠，每個數用7 個繼電器表示，可進行浮點運算。
1946 年:ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Computer)誕生 ，這是第一台真正意義上的數字電子計算機。開始研製於1943 年，完成於1946 年，負責人是John W.Mauchly 和J.Presper Eckert，重30 噸，用了18000 個電子管，功率25 千瓦，主要用於計算彈道和氫彈的研製。
電晶體計算機
真空管時代的計算機儘管已經步入了現代計算機的範疇，但因其體積大、能耗高、故障多、價格貴，從而制約了它的普及和套用。直到電晶體被發明出來，電子計算機才找到了騰飛的起點。
1947 年:Bell 實驗室的William B.Shockley 、 John Bardeen 和Walter H.Brattain 發明了晶體
管，開闢了電子時代新紀元。
1949 年:EDVAC(Electronic Discrete Variable Automatic Computer--電子離散變數自動計算機)--第一台使用磁帶的計算機。這是一個突破，可以多次在磁帶上存儲程式。這台機器是John von Neumann 提議建造的。
1951 年:Grace Murray Hopper 完成了高級語言編譯器。
1951 年:UNIVAC-1 --第一台商用計算機系統誕生，設計者是J.Presper Eckert 和John Mauchly 。
被美國人口普查部門用於人口普查，標誌著計算機進入了商業套用時代。
1953 年:磁芯存儲器被開發出來。
1957 年:IBM 開發成功第一台點陣式印表機。
積體電路計算機
儘管電晶體的採用大大縮小了計算機的體積、降低了價格 、減少了故障，但離用戶的實際要求仍相距甚遠，而且各行業對計算機也產生了較大的需求，生產性能更強、重量更輕、價格更低的機器成了當務之急。積體電路的發明解決了這個問題。高集成度不僅使計算機的體積得以減小，也使速度加快、故障減少。從此，人們開始製造革命性的微處理器。
1958 年9 月12 日:在Robert Noyce(Intel 公司創始人)的領導下，積體電路誕生，不久又發明了微處理器。但因為在發明微處理器時借鑑了日本公司的技術，所以日本對其專利不承認，因為日本沒有得到應有的利益。過了30 年，日本才承認，這樣日本公司可以從中得到一部分利潤。但到2001 年，這個專利就失效了。
1959 年:Grace Murray Hopper 開始開發COBOL(COmmon Business-Oriented Language)語言 ，完成於1961 年。
1960 年:ALGOL --第一個結構化程式設計語言推出。
1961 年:IBM 的Kennth Iverson 推出APL 程式語言。
1963 年:DEC 公司推出第一台小型計算機--PDP-8 。
1964 年:IBM 發布PL/1 程式語言。
1964 年:發布IBM 360 首套系列兼容機。
1964 年:DEC 發布PDB-8小型計算機。
1965 年:摩爾定律發表，處理器的電晶體數量每18 個月增加一倍，價格下降一半。
1965 年:Lofti Zadeh 創立模糊邏輯，用來處理近似值問題。
1965 年:Thomas E.Kurtz 和John Kemeny 完成BASIC(Beginner 's All-purpose Symbolic In-
struction Code)語言的開發。特別適合計算機教育和初學者使用，得以廣泛推廣。
1965 年:Douglas Englebart 提出滑鼠器的構想，但沒有進一步研究，直到1983年才被蘋果電腦公司大量採用。
1965 年:第一台超級計算機CD6600 開發成功。
1967 年:Niklaus Wirth 開始開發PASCAL 語言，1971 年完成。
1968 年:Robert Noyce 和他的幾個朋友創辦了Intel 公司。
1968 年:Seymour Paper 和他的研究小組在MIT 開發了LOGO 語言。
1969 年:ARPANet(Advanced Research Projects Agency Network)計畫開始啟動，這是現代Internet 的雛形。
1969 年4 月7 日:第一個網路協定標準RFC 推出。
1970 年:第一塊RAM 晶片由Intel 推出，容量1KB 。
1970 年:Ken Thomson 和Dennis Ritchie 開始開發UNIX作業系統。
1970 年:Forth程式語言開發完成。
1970 年:Internet 的雛形ARPANet 基本完成，開始向非軍用部門開放。
1972 年:1972 年以後的計算機習慣上被稱為第四代計算機。基於大規模積體電路及後來的超大規模積體電路。這一時期的計算機功能更強，體積更小。此時人們開始懷疑計算機能否繼續縮小，特別是發熱量問題能否解決。同時，人們開始探討第五代計算機的開發。
1972 年:C 語言開發完成。其主要設計者是UNIX 系統的開發者之一Dennis Ritche。這是一個非常強大的語言，特別受人喜愛。
1972 年:Hewlett-Packard發明了第一個手持計算器。
1972 年4 月1 日:Intel 推出8008 微處理器。
1972 年:ARPANet 開始走向世界，Internet 革命拉開序幕。
1973 年:街機遊戲Pong 發布，得到廣泛歡迎。發明者是Nolan Bushnell(Atari 的創立者)。
1974 年:第一個具有並行計算機體系結構的CLIP-4 推出。
當代計算機
在此之前，應該說計算機技術還是主要集中於大型機和小型機領域的發展。隨著超大規模積體電路和微處理器技術的進步，計算機進入尋常百姓家的技術障礙逐漸被突破。特別是在Intel 公司發布了其面向個人用戶的微處理器8080 之後，這一浪潮終於洶湧澎湃起來，同時也催生出了一大批資訊時代的弄潮兒，如Stephen Jobs(史締芬·賈伯斯)、Bill Gates(比爾·蓋茨)等 ，至今他們對整個計算機產業的發展還起著舉足輕重的作用。在此時段，網際網路技術和多媒體技術也得到了空前的套用與發展，計算機真正開始改變我們的生活。
1974 年4 月1 日:Intel 發布其8 位微處理器晶片8080。
1975 年:Bill Gates 和Paul Allen 創辦Microsoft 公司(現已成為全球最大、最成功的軟體公司)。3 年後就收入50 萬美元，員工增加到15 人。1992 年達28 億美元，1 萬名雇員。1981 年Microsoft為IBM 的PC 機開發作業系統，從此奠定了在計算機軟體領域的領導地位。
1976 年:Stephen Wozinak 和Stephen Jobs 創辦蘋果計算機公司，並推出其Apple Ⅰ計算機。
1978 年6 月8 日:Intel 發布其16 位微處理器8086 。1979 年6 月又推出準16 位的8088 來滿足市場對低價處理器的需要，並被IBM 的第一代PC 機所採用。該處理器的時鐘頻率為4.77MHz 、8MHz和10MHz，大約有300 條指令，集成了29000 個電晶體。
1979 年:低密軟磁碟誕生。
1979 年:IBM 公司眼看個人計算機市場被蘋果等電腦公司占有，決定開發自己的個人計算機 。為了儘快推出自己的產品，IBM 將大量工作交給第三方來完成(其中微軟公司就承擔了作業系統的開發工作 ，這同時也為微軟後來的崛起奠定了基礎)，於1981 年8 月12 日推出了IBM-PC 。
1980 年:"只要有1 兆記憶體就足夠DOS 盡情表演了"，微軟公司開發DOS 初期時說 。今天來聽這句話有何感想呢？
們從Tim Paterson 那裡購買了一個叫86-DOS的程式並加以改進。由IBM 銷售的版本叫PC-DOS，由Microsoft 銷售的叫MS-DOS 。Microsoft 與IBM 的合作一直到1991 年的DOS 5.0 為止。最初的DOS 1.0
非常簡陋，每張盤上只有一個根目錄，不支持子目錄，直到1983 年3 月的2.0 版才有所改觀。MS-DOS在1995 年以前一直是與IBM-PC 兼容的作業系統，Windows 95 推出並迅速占領市場之後，其最後一個版本命名為DOS 7.0 。
1982 年:基於TCP/IP 協定的Internet 初具規模。
1982 年2 月:80286 發布，時鐘頻率提高到20MHz 、增加了保護模式、可訪問16MB 記憶體、支持1GB以上的虛擬記憶體、每秒執行270 萬條指令、集成了13.4 萬個電晶體。
1983 年春季:IBM XT 機發布，增加了10MB 硬碟、128KB 記憶體、一個軟碟機、單色顯示器、一台印表機、可以增加一個8087 數字協處理器。當時的價格為5000 美元。
1983 年3 月:MS-DOS 2.0 和PC-DOS 2.0 增加了類似UNIX 分層目錄的管理形式。
1984 年底:Compaq 開始開發IDE 接口，能以更快的速度傳輸數據，並被許多同行採納，後來在此基礎上開發出了性能更好的EIDE 接口。
1985 年11 月:Microsoft Windows 發布。該作業系統需要DOS 的支持，類似蘋果機的操作界面 ，以致被蘋果控告，該訴訟到1997 年8 月才終止。
1985 年12 月:MS-DOS 3.2 和PC-DOS 3.2 發布。這是第一個支持3.5 英寸磁碟的系統，但只支持到720KB，3.3 版才支持1.44MB 。
1987 年:Microsoft Windows 2.0 發布。
1988 年:EISA 標準建立。
1989 年:歐洲物理粒子研究所的Tim Berners-Lee創立World Wide Web 雛形。通過超文本連結，新手也可以輕鬆上網瀏覽。這大大促進了Internet 的發展。
1989 年3 月:EIDE 標準確立，可以支持超過528MB 的硬碟，能達到33.3MB/s 的傳輸速度，並被許多CD-ROM 所採用。
1989 年4 月10 日:80486 DX 發布。該處理器集成了120 萬個電晶體，其後繼型號的時鐘頻率達到
100MHz 。
1989 年11 月:Sound Blaster Card(音效卡)發布。
1990 年5 月22 日:微軟發布Windows 3.0，兼容MS-DOS 模式。
1990 年11 月:第一代MPC(多媒體個人電腦標準)發布。該標準要求處理器至少為80286/12MHz(後來增加到80386SX/16MHz)及一個光碟機，至少150KB/sec 的傳輸率。
1991 年:ISA 標準發布。
1991 年6 月:MS-DOS 5.0 和PC-DOS 5.0 發布。為了促進OS/2 的發展，Bill Gates 說DOS 5.0 是 DOS終結者，今後將不再花精力於此。該版本突破了640KB 的基本記憶體限制。這個版本也標誌著微軟與IBM 在DOS 上合作的終結。
1992 年:Windows NT 發布，可定址2GB 記憶體。
1992 年4 月:Windows 3.1 發布。
1993 年:Internet 開始商業化運行。
1993 年:經典遊戲Doom 發布。
1993 年3 月22 日:Pentium 發布，該處理器集成了300 多萬個電晶體、早期版本的核心頻率為60 ～
66MHz 、每秒鐘執行1 億條指令。
1993 年5 月:MPC 標準2 發布，要求CD-ROM 傳輸率達到300KB/s，在320 ×240 的視窗中每秒播放15 幀圖像。
1994 年3 月7 日:Intel 發布90 ～100MHz Pentium 處理器。
1994 年:Netscape 1.0 瀏覽器發布。
1994 年:著名的即時戰略遊戲Command&Conquer(命令與征服)發布。
1995 年3 月27 日:Intel 發布120MHz 的Pentium 處理器。
1995 年6 月1 日:Intel 發布133MHz 的Pentium 處理器。
1995 年8 月23 日:純32 位的多任務作業系統Windows 95 發布。該作業系統大大不同於以前的版本 ，完全脫離MS-DOS，但為照顧用戶習慣還保留了DOS 模式。Windows 95 取得了巨大成功。
1995 年11 月1 日:Pentium Pro 發布，主頻可達200MHz 、每秒可執行4.4 億條指令、集成了550萬個電晶體。
1995 年12 月:Netscape 發布其javascript 。
1996 年1 月:Netscape Navigator 2.0 發布。這是第一個支持javascript 的瀏覽器。
1996 年1 月4 日:Intel 發布150 ～166MHz 的Pentium 處理器，集成了310 ～330 萬個電晶體。
1996 年:Windows 95 OSR2 發布，修正了部分BUG，擴充了部分功能。
1997 年:Heft Auto 、Quake 2 和Blade Runner 等著名遊戲軟體發布，並帶動3D圖形加速卡迅速崛起。
1997 年1 月8 日:Intel 發布Pentium MMX CPU，處理器的遊戲和多媒體功能得到增強。
1997 年4 月:IBM 的深藍(Deep Blue)計算機戰勝人類西洋棋世界冠軍卡斯帕羅夫。
1997 年5 月7 日:Intel 發布Pentium Ⅱ，增加了更多的指令和Cache 。
1997 年6 月2 日:Intel 發布233MHz Pentium MMX 。
1998 年2 月:Intel 發布333MHz Pentium Ⅱ處理器，採用0.25 μm 工藝製造，在速度提升的同時減少了發熱量。
1998 年6 月25 日:Microsoft 發布Windows 98，一些人企圖肢解微軟，微軟回擊說這會傷害美國的國家利益。
1999 年1 月25 日:Linux Kernel 2.2.0 發布，人們對其寄予厚望。
1999 年2 月22 日：AMD 公司發布K6-3 400MHz 處理器。
1999 年10 月25 日:代號為Coppermine(銅礦)的Pentium Ⅲ處理器發布。採用0.18 μm 工藝製造的Coppermine 晶片核心尺寸進一步縮小，雖然內部集成了256KB 全速On-Die L2 Cache ，內建2800萬個電晶體，但其尺寸卻只有106 平方毫米。
2000 年3 月:Intel 發布代號為"Coppermine 128 "的新一代的Celeron 處理器。新款Celeron 與老C eleron 處理器最顯著的區別就在於採用了與新P Ⅲ處理器相同的Coppermine核心及同樣的FC-PGA封裝方式，同時支持SSE 多媒體擴展指令集。
2000 年4 月27 日:AMD 宣布正式推出Duron 作為其新款廉價處理器的商標，並以此準備在低端向Intel 發起更大的衝擊，同時，面向高端的ThunderBird 也在其後的一個月間發布。
2000 年7 月:AMD 領先Intel 發布了1GHz 的Athlon 處理器，隨後又發布了1.2GMHz Athlon 處理器。
2000 年7 月:Intel 發布研發代號為Willamette 的Pentium 4 處理器，管腳為423 或478 根，其芯
2001 年5 月14 日，AMD 發布用於筆記本電腦的Athlon 4 處理器。該處理器採用0.18 微米工藝造，前端匯流排頻率為200MHz，有256KB二級快取和128KB一級快取。
2001 年5 月21 日 ，VIA 發布C3 出處理器 。該處理器採用 0.15 微米工藝製造(處理器核心僅為2mm 2 )， 包括192KB 全速快取(128KB一級快取、64KB 二級快取)，並採用Socket 370 接口。支持133MHz 前端匯流排頻率和3DNow！、MMX 多媒體指令集。
2001 年8 月15 日，VIA 宣布其兼容DDR 和SDRAM 記憶體的P4晶片組P4X266 將大量出貨。該晶片組的記憶體頻寬達到4GB，是i850 的兩倍。
2001 年8 月27 日，Intel 發布主頻高達2GHz 的P4 處理器。每千片的批發價為562 美元。
例子
- 安提基特拉機械，公元前100年
- Pascaline，1642年 –布萊茲·帕斯卡的算術機，主要用作加法器，它可以直接加和減兩個數，以及通過重複進行乘法和除法。
- Stepped Reckoner，1672年 –戈特弗里德·萊布尼茨的機械計算器，可以加、減、乘、除。
- Marchant Calculator，1918年 – 最先進的機械計算器。關鍵設計出自Carl Friden。
- Kerrison Predictor
- Z1，1938年由Konrad Zuse
- 科塔計算器，1948年
- Voskhod太空飛行器“Globus”IMP導航儀器，1960年代早期
- Digi-Comp I，1963年，一個教育性的3位數字計算機
- Dr. NIM，1960年代中期，一個玩尼姆遊戲的機械計算機
- Digi-Comp II，1960年代中期，滾球數字計算機
- 自動機– 在某些情況下，機械設備可以存儲數據和執行計算，以及執行其他複雜任務。
機電計算機
- Z2，1939年
- Harvard Mark II，1947年（“電磁繼電器”）
- “二進制算術計算器”BARK，1950年
- Simon (computer)，1950年
- Bell Labs Mark 6
- Harry Porter的繼電器計算機，波特蘭州立大學，2005年
參見
- 骨牌計算機
- 檯球計算機
- 計算器硬體歷史
- 計算機科學先驅者列表
- 圖靈完全性
