计算机科学速成课 Crash Course Computer Science 第一集 计算机早期历史 Early Computing

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计算机科学速成课 Crash Course Computer Science

第一集 计算机早期历史 Early Computing

算盘

公认最早的计算设备：算盘

最早使用“计算机（computer）”一词的文献来自1613年的一本书，作者Richard Braithwait，指的是一种职业，而不是机器。

“I have read the truest computer of times, and the best arithmetician that ever breathed, and he reduceth thy dayes into a short number.”

步进计算器

“步进计算器”（Step Reckoner）最有名：由德国博学家 戈特弗里德·莱布尼茨 建造于1694年。

“步进计算器”类似于汽车里的里程表，不断累加里程数。它有一连串可以转动的齿轮，每个齿轮有十个齿，代表数字0到9，每当一个齿轮转过9，它会转回0，同时让旁边的齿轮前进1个齿。做减法时，机器会反向运作。步进计算器也能做乘法和除法（乘法和除法实际上只是多个加法和减法）

“步进计算器”是第一台能做“加减乘除”全部四种运算的机器。

计算表

在20世纪以前，大部分人会用预先算好的计算表（pre-computed tables）

在战争期间，出现了射程表，炮手可以查环境条件和射击距离，表会告知角度是多少。

缺点：如果改了大炮或炮弹的设计，就要算一张新表，很耗时且会出错。

差分机和分析机

Charles Babbage提出了一种新型机械装置叫“差分机”（Difference Engine），一个更复杂的机器，能近似多项式，多项式描述了几个变量之间的关系，多项式可以用于近似对数和三角函数。

Charles Babbage在1823年开始建造差分机，不幸，该项目最终放弃了。

在1991年，历史学家根据Charles Babbage的草稿做了一个差分机并可以使用，更重要的是，在差分机的建造期间，Charles Babbage构想了一个更复杂的机器：分析机（Analytical Engine）。

分析机不像差分机，步进计算器和以前的其他计算设备，分析机是“通用计算机”。它可以做很多事情，不只是一种特定运算，甚至可以给它数据，然后按顺序执行一系列操作。它有内存，甚至一个很原始的打印机，就像差分机，这台机器太超前了，所以没有建成。然而这种“自动计算机”的概念，计算机可以自动完成一系列操作，是个跨时代的概念，预示着计算机程序的诞生。

英国数学家Ada Lovelace给分析机写了假想的程序，她说：“A new, a vast, and a powerful language is developed for the future use of analysis.”因此Ada被认为是世上第一位程序员。

分析机激励了第一代计算机科学家，所以Charles Babbage经常被认为是“计算之父”。

打孔卡片制表机

美国人口普查的背景下，Herman Hollerith发明了打孔卡片制表机（tabulating machine），是“电动机械的”：用传统机械来计数，结构类似莱布尼茨的乘法器，但用电动结构连接其他组件。

打孔卡片制表机用打孔卡（punch cards）：一种纸卡，上面有网络，用打孔来表示数据。当卡插入机器时，小金属针会到卡片上，如果有个地方打孔了，针会穿过孔，泡入一小瓶汞，联通电路，电路会驱动电机，再驱动齿轮。

这种机器的速度是手动的10倍左右，使得人口普查在短短两年半内完成。

IBM

企业开始意识到计算机的价值，可以提升劳动力以及数据密集型任务来提升利润。为了满足这一需求，Hollerith成立了制表机器公司，这家公司后来在1924年与其它机械制造商合并，成为了“国际商业机器公司”（The International Business Machines Corporation），简称IBM。

到了1900年代中叶，世界人口的爆炸和全球贸易的兴起。要求更快更灵活的工具来处理数据，为电子计算机的发展奠定基础。

1900年代中叶，世界人口的爆炸和全球贸易的兴起。要求更快更灵活的工具来处理数据，为电子计算机的发展奠定基础。