计算机发展史(一)

深秋已至，寒冬未央。这个时节各位小伙伴是不是都觉得自己又变酷了一丢丢，嗯~~这不是幻觉，因为又到了你一年一度该穿“秋裤”的时候啦。在此贴上一条严重警告：所有的“雨滴儿”们，别忘了添衣保暖！！

再过去的一段时间里，我拜读了Windows编程界的大神Charles Petzold的作品，他是一位世界顶级的技术作家，写过的书籍影响了一代又一代的程序员，有时候想，为何美国能最先出现互联网的巨无霸公司？当然因素是多重的，但有一点不可否认，像Charles Petzold这样的一批优秀技术作家起到了强有力的推动作用。

读完了由他创作且久负盛名的这本《编码：隐匿在计算机软硬件背后的语言》一书之后，又在中国大学MOOC看完了哈工大的《计算机思维导论》课程，让我萌发了尝试写一些科普类文章的想法。除此之外，也有一些私心，就是通过写作来整理和巩固自己的知识，我将尽自己所能来写好该系列的文章，尽量使其完整。这个系列会在“小宇滴”公众号平台上进行首发，建议读每一篇文章时挑一个整块时间来阅读。由于才疏学浅，有不正确之处还望大家及时指出。话不多说，现在开始啦。

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我先抛出一个问题——什么是计算机？ 似乎已经听到一个声音在说：“这么简单的事，还用回答么，那不就是电脑呗。能打游戏，能听歌，能上网，能使用各种辅助软件。”如果你是这样想的话，可以接着往下读。

计算机，百度百科给出了这样的解释——它是现代一种用于高速计算的电子计算机器，可以进行数值计算，又可以进行逻辑计算，还具有存储记忆功能。没错，说的简单一些，它就是一台会自动计算的机器。请大家先先记住这个关键词 “自动计算”。接下来，带着这四个字，想象你坐在一台时光机上，把当前的时间先按下暂停键，追本溯源，跟随我的笔触，来一场时空之旅吧……

                               时光机——启航

                                    用齿轮造一台计算器

时间：1639年； 地点：法国 巴黎

此刻，回溯到300多年前的巴黎。 你在时光机的屏幕上，看到一位16岁的少年，在房间里思索着什么，脸上带着一丝愁容，少年自言自语到：“唉，我辛苦的父亲，天天都这么忙，要是有什么机器能代替他工作该是多么好啊，哪怕只是一个什么工具，能减轻他的负担也行呀”。时光机的下方适时的显示出了事情的背景简介：这位小男孩的父亲是一位巴黎的税务官，每天有着大量的税务收支需要他来计算，工作很是繁重，他的孩子，也就是这位少年，希望能减轻父亲的工作量。

少年心想："为什么代替人行走的马车已经有了，而代替人计算的仪器却没有呢？既然没有，那我就造它一个出来。", 可说造一台代替人进行计算的仪器谈何容易。最后，少年退而求其次，希望造出来一个能帮助人计算的工具就行，不见得完全代替人去计算。即使这样，在当时来说也只是停留在空想阶段。可是少年天资聪颖，真的是一个名副其实的天才。他拜访了当地几个有名的工匠，认真钻研了齿轮机构的传动等一些机械知识。

转眼三年过去，到了1642年。当时的少年也已经19岁了，此时他正怀着激动的心情向众人公布自己的发明——一台精巧的仪器。少年说到：“大家快看，这是多么有趣而厉害的物件，我现在来介绍一下这台仪器。它主要有16个齿轮，分成上下两部分，每一部分都是8个齿轮，所以它最高能计算8位的数字，每个齿轮都有十个齿，依次表示0~9。要进行计算时，首先，需要把上面部分垂直竖起排成一排的齿轮先人工转动到相应数字的位置，然后仪器这边有一个把手。”少年用手指了指，示意大家向这个地方看，接着说道：“当你摇动把手的时候，下面一排的齿轮会自动转动，啮合着上面的一排齿轮也一起转动，当上面对应的齿轮转到9的时候，传动机构就会让它的下一个齿轮自动多转动一个齿（表示进位），当你摇动把手，把第二排的齿轮转动到对应的加数时，其实结果也就已经出来了。这就实现了加法计算”。

"帕斯卡"仪器俯视图

下面一位观众听完介绍后，发出质疑：“能自动计算倒是不错，不过，根据你说的来看，它也只能计算加减，并不能计算乘除啊！”，站在台上的少年也忽然意识到了这个问题。但不管怎样，对于一个十九岁的孩子来说，能创造出来这样的仪器，已经是天赋异禀了。之后，这种仪器很快在法国的贵族圈流传开来，这位叫“布莱兹·帕斯卡”的少年也随即被很多人所熟知。没错，正如你所想，他就是给人类科学史上留下浓墨重彩一笔的那个“帕斯卡”，后来的人生里，帕斯卡改进了水银气压计，发明了注射器，创造了水压机（这些都和气压有关，以至于后人为了纪念他，将压强单位称为“帕斯卡”，简称“帕”，记作“Pa”），甚至在晚年病魔缠身的时候，他也没有放弃研究，开创了或许是人类的第一条公共汽车线路——利用巴黎一辆有着许多座位的马车来载客。

“帕斯卡”加法器立体图

“帕斯卡”加法器开创了人类历史上第一次用机器帮助人进行计算的先河，现今保存下来的大约有5台，例如在巴黎工艺学校和大英博物馆，都能见到它的“身影”，据传在中国故宫博物院，还有两台铜制的复制品，是当年外国人送给慈禧老佛爷的礼品，但老佛爷哪里懂得它的奥妙，只把它当作西洋的玩具摆放于深宫之中。

可这台仪器的缺点也正如它的名字一样——只能计算加减法。在帕斯卡逝世近十年之后，又一位 “科学巨匠” 打造了这台仪器的升级版，他的影响在整个现代科学史上，都是意义重大且深远的。这位“巨人”就是.........

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