發明差分機

① 請問什麼是差分機啊

巴貝奇的第一個貢獻是製作了一台"差分機"。所謂"差分"的含義，是把函數表的復雜算式轉化為差分運算，用簡單的加法代替平方運算。1812年，20歲的巴貝奇從法國人傑卡德發明的提花編織機上獲得了靈感，差分機設計閃爍出了程序控制的靈光──它能夠按照設計者的旨意，自動處理不同函數的計算過程。巴貝奇耗費了整整十年光陰，於1822年完成了第一台差分機，它可以處理3個不同的5位數，計算精度達到6位小數，當即就演算出好幾種函數表。
由於當時工業技術水平極低，第一台差分機從設計繪圖到機械零件加工，都是巴貝奇親自動手完成。成功的喜悅激勵著巴貝奇，他連夜奮筆上書皇家學會，要求政府資助他建造第二台運算精度為20位的大型差分機。然而，第二台差分機在機械製造過程中，因為主要零件的誤差達不到每英寸千分之一的高精確度，以失敗告終，但他把全部設計圖紙和已完成的部分零件送進倫敦皇家學院博物館供人觀賞。
1834年，巴貝奇就已經提出了一項新的更大膽的設計。他最後沖刺的目標，不是僅僅能夠製表的差分機，而是一種通用的數學計算機。巴貝奇把這種新的設計叫「分析機」，它能夠自動解算有100個變數的復雜算題，每個數可達25位，速度可達每秒鍾運算一次。

② 第一台計算器是誰發明的

1946年2月14日，來在美國賓夕法尼亞大學的莫爾自電機學院，到處洋溢著喜慶的氣氛。許多來賓懷著激動的心情來到這里，因為他們要參加人類歷史上第一台現代電子計算機的揭幕典禮。呈現在人們面前的是一個外形奇怪、渾身閃閃發光的龐然大物。它，就是世界上第一台現代電子計算機「埃尼阿克」(ENIAC)。這個龐然大物佔地面積達170平方米，重達30噸。在揭幕儀式上，「埃尼阿克」為來賓表演了它的「絕招」———分別在1秒鍾內進行了5000次加法運算和500次乘法運算，這比當時最快的繼電器計算機的運算速度要快1000多倍。這次完美的亮相，使得來賓們喝彩不已。然而誰又知道，在這個龐然大物誕生的過程中，有多少人為之傾注了無數的心血！

③ 巴貝奇的發明有哪些簡略的說

發明差分機和解析機 巴貝奇於1792年出生在英格蘭的得文郡。他的父親是一個銀行家，也是一位富翁。可貴的是，小巴貝奇沒有染上少爺公子的惡習。他祟尚科學，對數學尤為喜愛。在中學時代，他幾乎學會了大學的所有代數課程。在大學時期，巴貝奇並不局限於學習數學，而且對諸多的領域表現出極大的興趣。有一次，他在一冊關於航海的圖書中，發現英國編制的航海表中有一系列錯誤。 巴貝奇想對航海表進行修訂。可是，這要計算許許多多的數據，要制許許多多的表格。當時，雖然已有帕斯卡和萊布尼茲的機械式計算機，但實際應用起來並不盡如人意。由此，巴貝奇萌生了研製「會製表的機器」的念頭。 此後，在課余時間，巴貝奇開始了這方面的研究。 大學畢業後，巴貝奇留校任教授。他在數學研究方面，取得了豐碩的成果，成為一名著名的數學家。1816年，他被選為英國皇家學會會員。與此同時，他並沒有放鬆對「會製表機器」的研製工作。 研製工作進展緩慢，因為巴貝奇不僅要製造單個部件，而且還要造一些機器來製作這些部件。可巴貝奇並沒有被困難嚇住。他一個部件一個部件地加工。 1822年，巴貝奇終於研製出了第一台「會製表的機器」——差分機。它有3個寄存器，每個寄存器有6個部分，每個部分有一個字輪。它可以編制平方表和一些其他的表格，還能計算多項式的加法，運算的精確度達6位小數。 差分機的研製成功，極大地鼓舞了巴貝奇。他發現這是一個大有作為的天地。他的「野心」更大了。他在給英國皇家學會主席的信中，提出准備造一台比這台差分機大得多的差分機，它應當可以處理20位數，有7個20位的寄存器，並且還附設了印刷裝置，可以直接將結果製成表格。這台新的差分機可用於編制天文和航海表。 英國政府認為巴貝奇的「新機器」頗有意義，給予1.7萬英鎊的研製資金。 1823年，巴貝奇開始研製「新機器」。計劃原定兩至三年完成。估計製成的機器重約兩噸。可是，限於當時的機械製作工藝水平，所研製的部件精度不夠；再加上在研製過程中，巴貝奇不斷地修改設計方案，引起工程人員的不滿，以致紛紛離開研製小組，因此，工作進展緩慢。 10年過去了，巴貝奇只完成「新機器」的一部分，可政府資助的經費早已用完，巴貝奇自己還花費了1.3萬英鎊。巴貝奇 還指望政府予以進一步的資助，可政府認為這是在造一部「吃英鎊」的機器，因此不予資助。巴貝奇毫無辦法，只好中斷研製工作。半成品的差分機連同它的全部圖紙，被送至倫敦的皇家學院博物館保存。 巴貝奇雖然無奈地中斷了大差分機的研製工作，但他在這方面的熱情不減。1834年，他又設想出了一個更新的機器。它的計算性能遠遠超過差分機，能進行各種算術和邏輯運算，能解多元方程組。巴貝奇稱它為「解析機」。 按照巴貝奇原設想，解析機的結構相當復雜，它包含了現代計算機的一些主要思想。 從這以後，巴貝奇夜以繼日地進行解析機的設計工作。為了集中精力搞好這項工作，巴貝奇在1839年辭去了劍橋大學盧卡斯教研室教授的職務。這可是一個地位顯赫的職務啊!教研室的第一位教授是牛頓的老師博羅，第二位是牛頓。但對巴貝奇來說，沒有比發明創造更重要的了。他畫了2000多張原比例的機器及其單個部件的設計圖紙，圖紙上共畫5萬多個零件。 要完成解析機的研製工作，必須得到社會及各界人士的支持，否則，如此浩大的工程靠個人的力量是絕對無法完成的。為了宣傳他的設計思想，巴貝奇四處演說。可由於他的設計思想太超前，再加上他有過失敗的經歷，因此絕大多數的人對他的設計方案不感興趣。只有英國大詩人拜倫的獨生女兒——阿達·奧古斯塔以及她的丈夫，給予巴貝奇極大的支持。 由於政府不支持，學術界的專家們不感興趣，巴貝奇只好自己一點一點地干。可他耗盡財產，弄得傾家盪產，一直到1871年他去世時，家裡一貧如洗，也沒能製成解析機。 可巴貝奇的絕妙構思為後人留下了一筆巨大的財富。後來的計算機研製專家無不為巴貝奇的設計方案喝彩。現代計算機的先驅之一，美國的艾肯博士感慨萬分地說：「假如巴貝奇晚生70年，我可就得失業了。」 為了紀念為解析機奮斗終生的巴貝奇，在20世紀90年代，專家們根據巴貝奇的設計圖紙，按原樣製造出了一台解析機。九泉之下的巴貝奇若知道這一消息，當欣慰萬分

④ 機器語言是怎麼被人類發明出來的

現在我們所說的計算機，其全稱是通用電子數字計算機，「通用」是指計算機可服務於多種用途，「電子」是指計算機是一種電子設備，「數字」是指在計算機內部一切信息均用0和1的編碼來表示。計算機的出現是20世紀最卓越的成就之一，計算機的廣泛應用極大地促進了生產力的發展。 一、計算工具的發展簡史 自古以來，人類就在不斷地發明和改進計算工具，從古老的「結繩記事」，到算盤、計算尺、差分機，直到1946年第一台電子計算機誕生，計算工具經歷了從簡單到復雜、從低級到高級、從手動到自動的發展過程，而且還在不斷發展。回顧計算工具的發展歷史，從中可以得到許多有益的啟示。 1. 手動式計算工具 人類最初用手指進行計算。人有兩只手，十個手指頭，所以，自然而然地習慣用手指記數並採用十進制記數法。用手指進行計算雖然很方便，但計算范圍有限，計算結果也無法存儲。於是人們用繩子、石子等作為工具來延長手指的計算能力，如中國古書中記載的「上古結繩而治」，拉丁文中「Calculus」的本意是用於計算的小石子。 最原始的人造計算工具是算籌，我國古代勞動人民最先創造和使用了這種簡單的計算工具。算籌最早出現在何時，現在已經無法考證，但在春秋戰國時期，算籌使用的已經非常普遍了。根據史書的記載，算籌是一根根同樣長短和粗細的小棍子，一般長為13～14cm，徑粗0.2～0.3cm，多用竹子製成，也有用木頭、獸骨、象牙、金屬等材料製成的。算籌採用十進制記數法，有縱式和橫式兩種擺法，這兩種擺法都可以表示1、2、3、4、5、6、7、8、9九個數字，數字0用空位表示。算籌的記數方法為：個位用縱式，十位用橫式，百位用縱式，千位用橫式，……，這樣從右到左，縱橫相間，就可以表示任意大的自然數了。 計算工具發展史上的第一次重大改革是算盤，也是我國古代勞動人民首先創造和使用的。算盤由算籌演變而來，並且和算籌並存競爭了一個時期，終於在元代後期取代了算籌。算盤輕巧靈活、攜帶方便，應用極為廣泛，先後流傳到日本、朝鮮和東南亞等國家，後來又傳入西方。算盤採用十進制記數法並有一整套計算口訣，例如「三下五除二」、「七上八下」等，這是最早的體系化演算法。算盤能夠進行基本的算術運算，是公認的最早使用的計算工具。 1617年，英國數學家約翰·納皮爾（John Napier）發明了Napier乘除器，也稱Napier算籌。Napier算籌由十根長條狀的木棍組成，每根木棍的表面雕刻著一位數字的乘法表，右邊第一根木棍是固定的，其餘木棍可以根據計算的需要進行拼合和調換位置。Napier算籌可以用加法和一位數乘法代替多位數乘法，也可以用除數為一位數的除法和減法代替多位數除法，從而大大簡化了數值計算過程。 1621年，英國數學家威廉·奧特雷德（William Oughtred）根據對數原理發明了圓形計算尺，也稱對數計算尺。對數計算尺在兩個圓盤的邊緣標注對數刻度，然後讓它們相對轉動，就可以基於對數原理用加減運算來實現乘除運算。17世紀中期，對數計算尺改進為尺座和在尺座內部移動的滑尺。18世紀末，發明蒸汽機的瓦特獨具匠心，在尺座上添置了一個滑標，用來存儲計算的中間結果。對數計算尺不僅能進行加、減、乘、除、乘方、開方運算，甚至可以計算三角函數、指數函數和對數函數，它一直使用到袖珍電子計算器面世。即使在20世紀60年代，對數計算尺仍然是理工科大學生必須掌握的基本功，是工程師身份的一種象徵。 2. 機械式計算工具 17世紀，歐洲出現了利用齒輪技術的計算工具。1642年，法國數學家帕斯卡（Blaise Pascal）發明了帕斯卡加法器，這是人類歷史上第一台機械式計算工具，其原理對後來的計算工具產生了持久的影響。帕斯卡加法器是由齒輪組成、以發條為動力、通過轉動齒輪來實現加減運算、用連桿實現進位的計算裝置。帕斯卡從加法器的成功中得出結論：人的某些思維過程與機械過程沒有差別，因此可以設想用機械來模擬人的思維活動。 德國數學家萊布尼茨（G .W .Leibnitz）發現了帕斯卡一篇關於「帕斯卡加法器」的論文，激發了他強烈的發明慾望，決心把這種機器的功能擴大為乘除運算。1673年，萊布尼茨研製了一台能進行四則運算的機械式計算器，稱為萊布尼茲四則運算器。這台機器在進行乘法運算時採用進位-加（shift-add）的方法，後來演化為二進制，被現代計算機採用。 萊布尼茨四則運算器在計算工具的發展史上是一個小高潮，此後的一百多年中，雖有不少類似的計算工具出現，但除了在靈活性上有所改進外，都沒有突破手動機械的框架，使用齒輪、連桿組裝起來的計算設備限制了它的功能、速度以及可靠性。 1804年，法國機械師約瑟夫·雅各（Joseph Jacquard）發明了可編程織布機，通過讀取穿孔卡片上的編碼信息來自動控制織布機的編織圖案，引起法國紡織工業革命。雅各織布機雖然不是計算工具，但是它第一次使用了穿孔卡片這種輸入方式。如果找不到輸入信息和控制操作的機械方法，那麼真正意義上的機械式計算工具是不可能出現的。直到20世紀70年代，穿孔卡片這種輸入方式還在普遍使用。 19世紀初，英國數學家查爾斯·巴貝奇（Charles Babbage）取得了突破性進展。巴貝奇在劍橋大學求學期間，正是英國工業革命興起之時，為了解決航海、工業生產和科學研究中的復雜計算，許多數學表（如對數表、函數表）應運而生。這些數學表雖然帶來了一定的方便，但由於採用人工計算，其中的錯誤很多。巴貝奇決心研製新的計算工具，用機器取代人工來計算這些實用價值很高的數學表。 1822年，巴貝奇開始研製差分機，專門用於航海和天文計算，在英國政府的支持下，差分機歷時10年研製成功，這是最早採用寄存器來存儲數據的計算工具，體現了早期程序設計思想的萌芽，使計算工具從手動機械躍入自動機械的新時代。 1832年，巴貝奇開始進行分析機的研究。在分析機的設計中，巴貝奇採用了三個具有現代意義的裝置： ⑴ 存儲裝置：採用齒輪式裝置的寄存器保存數據，既能存儲運算數據，又能存儲運算結果； ⑵ 運算裝置：從寄存器取出數據進行加、減、乘、除運算，並且乘法是以累次加法來實現，還能根據運算結果的狀態改變計算的進程，用現代術語來說，就是條件轉移； ⑶ 控制裝置：使用指令自動控制操作順序、選擇所需處理的數據以及輸出結果。 巴貝奇的分析機是可編程計算機的設計藍圖，實際上，我們今天使用的每一台計算機都遵循著巴貝奇的基本設計方案。但是巴貝奇先進的設計思想超越了當時的客觀現實，由於當時的機械加工技術還達不到所要求的精度，使得這部以齒輪為元件、以蒸汽為動力的分析機一直到巴貝奇去世也沒有完成。 3. 機電式計算機 1886年，美國統計學家赫爾曼·霍勒瑞斯（Herman Hollerith）借鑒了雅各織布機的穿孔卡原理，用穿孔卡片存儲數據，採用機電技術取代了純機械裝置，製造了第一台可以自動進行加減四則運算、累計存檔、製作報表的製表機，這台製表機參與了美國1890年的人口普查工作，使預計10年的統計工作僅用1年零7個月就完成了，是人類歷史上第一次利用計算機進行大規模的數據處理。霍勒瑞斯於1896年創建了製表機公司TMC公司，1911年，TMC與另外兩家公司合並，成立了CTR公司。1924年，CTR公司改名為國際商業機器公司（International Business Machines Corporation），這就是赫赫有名的IBM公司。 1938年，德國工程師朱斯（K.Zuse）研製出Z-1計算機，這是第一台採用二進制的計算機。在接下來的四年中，朱斯先後研製出採用繼電器的計算機Z-2、Z-3、Z-4。Z-3是世界上第一台真正的通用程序控制計算機，不僅全部採用繼電器，同時採用了浮點記數法、二進制運算、帶存儲地址的指令形式等。這些設計思想雖然在朱斯之前已經提出過，但朱斯第一次將這些設計思想具體實現。在一次空襲中，朱斯的住宅和包括Z-3在內的計算機統統被炸毀。德國戰敗後，朱斯流亡到瑞士一個偏僻的鄉村，轉向計算機軟體理論的研究。 1936年，美國哈佛大學應用數學教授霍華德·艾肯（Howard Aiken）在讀過巴貝奇和愛達的筆記後，發現了巴貝奇的設計，並被巴貝奇的遠見卓識所震驚。艾肯提出用機電的方法，而不是純機械的方法來實現巴貝奇的分析機。在IBM公司的資助下，1944年研製成功了機電式計算機Mark-I。Mark-I長15.5米，高2.4米，由75萬個零部件組成，使用了大量的繼電器作為開關元件，存儲容量為72個23位十進制數，採用了穿孔紙帶進行程序控制。它的計算速度很慢，執行一次加法操作需要0.3秒，並且雜訊很大。盡管它的可靠性不高，仍然在哈佛大學使用了15年。Mark-I只是部分使用了繼電器，1947年研製成功的計算機Mark-Ⅱ全部使用繼電器。 艾肯等人製造的機電式計算機，其典型部件是普通的繼電器，繼電器的開關速度是1/100秒，使得機電式計算機的運算速度受到限制。20世紀30年代已經具備了製造電子計算機的技術能力，機電式計算機從一開始就註定要很快被電子計算機替代。事實上，電子計算機和機電式計算機的研製幾乎是同時開始的。 4. 電子計算機 1939年，美國依阿華州大學數學物理學教授約翰·阿塔納索夫（John Atanasoff）和他的研究生貝利（Clifford Berry）一起研製了一台稱為ABC（Atanasoff Berry Computer）的電子計算機。由於經費的限制，他們只研製了一個能夠求解包含30個未知數的線性代數方程組的樣機。在阿塔納索夫的設計方案中，第一次提出採用電子技術來提高計算機的運算速度。 第二次世界大戰中，美國賓夕法尼亞大學物理學教授約翰"莫克利（John Mauchly）和他的研究生普雷斯帕"埃克特（Presper Eckert）受軍械部的委託，為計算彈道和射擊表啟動了研製ENIAC（Electronic Numerical Integrator and Computer）的計劃，1946年2月15日，這台標志人類計算工具歷史性變革的巨型機器宣告竣工。ENIAC是一個龐然大物，共使用了18 000多個電子管、1 500多個繼電器、10 000多個電容和7 000多個電阻，佔地167平方公尺，重達30噸。ENIAC的最大特點就是採用電子器件代替機械齒輪或電動機械來執行算術運算、邏輯運算和存儲信息，因此，同以往的計算機相比，ENIAC最突出的優點就是高速度。ENIAC每秒能完成5 000次加法，300多次乘法，比當時最快的計算工具快1 000多倍。ENIAC是世界上第一台能真正運轉的大型電子計算機，ENIAC的出現標志著電子計算機（以下稱計算機）時代的到來。 雖然ENIAC顯示了電子元件在進行初等運算速度上的優越性，但沒有最大限度地實現電子技術所提供的巨大潛力。ENIAC的主要缺點是：第一，存儲容量小，至多存儲20個10位的十進制數；第二，程序是「外插型」的，為了進行幾分鍾的計算，接通各種開關和線路的准備工作就要用幾個小時。新生的電子計算機需要人們用千百年來製造計算工具的經驗和智慧賦予更合理的結構，從而獲得更強的生命力。 1945年6月，普林斯頓大學數學教授馮"諾依曼（Von Neumann）發表了EDVAC（Electronic Discrete Variable Computer，離散變數自動電子計算機）方案，確立了現代計算機的基本結構，提出計算機應具有五個基本組成成分：運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備，描述了這五大部分的功能和相互關系，並提出「採用二進制」和「存儲程序」這兩個重要的基本思想。迄今為止，大部分計算機仍基本上遵循馮"諾依曼結構。 需要強調的是，EDVAC方案是集體智慧的結晶，馮"諾依曼的偉大功績在於他運用雄厚的數理知識和非凡的分析、綜合能力，在EDVAC的總體配置和邏輯設計中起到了關鍵的作用。可以說，現代計算機的發明決不是僅憑傑出科學家的個人努力就能完成的事業，研製電子計算機不僅需要巨大的資金，而且需要數學家、邏輯學家、電子工程師以及組織管理人員的密切合作，需要團隊的共同努力。

⑤ 差分機的曲折的誕生

1812年，20歲的巴貝奇從法國人傑卡德發明的提花編織機上獲得了靈感，差分機設計閃爍出了程序控制的靈光──它能夠按照設計者的旨意，自動處理不同函數的計算過程。

1822 年，巴貝奇的想法得到了英國政府的支持，開始了差分機的設計和製造，希望將從計算到印刷的過程全部自動化，這樣就可以避免人為誤差。由於當時製造工藝水平較低，這個 10 英尺高，10 英尺寬，5 英尺長，重 2 噸，以蒸汽機驅動的龐然大物在 10 年間只完成了七分之一。

看不到未來的英國政府不得不停止了對該項目的支持（畢竟按照這個趨勢，要 70 年才能完成）。雖然失去了政府的支持，但是在設計和製造差分機的十年讓巴貝奇有了設計更強大機器的能力，更加精密的分析機因此面世。

在分析機之後，在1847~1849 年間巴貝奇運用在開發過程中得到的心得，重新設計了差分機2號。可惜的是，這時候巴貝奇已經找不到願意出資的人了，因此差分機2號也只停留在了紙面上。

第二個差分機在1849年設計出來卻在有生之年只實現了很小一部分。盡管如此，巴貝奇為電腦科學留下了一份極其珍貴的精神遺產，包括30種不同設計方案，近2000張組裝圖和50000張零件圖。

(5)發明差分機擴展閱讀：

1819年，英國科學家巴貝奇設計「差分機」，並於1822年製造出可動模型。 這台機器能提高乘法速度和改進對數表等數字表的精確度。

1985年時，倫敦科學博物館照著巴貝奇的圖紙，打造了一台完整的差分機2號，這台巨大的手搖智能機械計算機，長3.35米，高2.13米，有4000多個零件，重2.5噸。

英國人查爾斯.巴貝奇研製出差分機和分析機為現代計算機設計思想的發展奠定基礎。美國加州的計算機歷史博物館也有一台差分機2號，是根據巴貝奇稍早的一個設計方案製作的。

⑥ 如果差分機被成功發明，那麼世界會變成什麼樣

那~~~LZ,需求會推動物質的產生，物質的產生也會推動需求，當文明發展到了一定內的時候，有的東容西為了滿足人們的需要，必定會應運而生，這四大發明沒在古代中國產生，也一定會在美洲，歐洲，非洲啥的某一個角落產生的。至於讓我們華夏偉大的祖先，先一步發明了。只能說我們的文明程度發展到一定的境界了，也就是說，那會兒我們絕對是領先於世界的！不知寧滿意我的回答嗎？

⑦ 計算機是怎麼被發明創造出來的

計算機是新技術革命的一支主力，也是推動社會向現代化邁進的活躍因素。計算機科學與技術是第二次世界大戰以來發展最快、影響最為深遠的新興學科之一。計算機產業已在世界范圍內發展成為一種極富生命力的戰略產業。

現代計算機是一種按程序自動進行信息處理的通用工具,它的處理對象是信息，處理結果也是信息。利用計算機解決科學計算、工程設計、經營管理、過程式控制制或人工智慧等各種問題的方法，都是按照一定的演算法進行的。這種演算法是定義精確的一系列規則，它指出怎樣以給定的輸入信息經過有限的步驟產生所需要的輸出信息。

信息處理的一般過程，是計算機使用者針對待解抉的問題,事先編製程序並存入計算機內，然後利用存儲程序指揮、控制計算機自動進行各種基本操作，直至獲得預期的處理結果。計算機自動工作的基礎在於這種存儲程序方式，其通用性的基礎則在於利用計算機進行信息處理的共性方法。

計算機的歷史

現代計算機的誕生和發展 現代計算機問世之前，計算機的發展經歷了機械式計算機、機電式計算機和萌芽期的電子計算機四個階段。

早在17世紀，歐洲一批數學家就已開始設計和製造以數字形式進行基本運算的數字計算機。1642年，法國數學家帕斯卡採用與鍾表類似的齒輪傳動裝置，製成了最早的十進制加法器。1678年，德國數學家萊布尼茲製成的計算機，進一步解決了十進制數的乘、除運算。

英國數學家巴貝奇在1822年製作差分機模型時提出一個設想，每次完成一次算術運算將發展為自動完成某個特定的完整運算過程。1884年，巴貝奇設計了一種程序控制的通用分析機。這台分析機雖然已經描繪出有關程序控制方式計算機的雛型，但限於當時的技術條件而未能實現。

巴貝奇的設想提出以後的一百多年期間，電磁學、電工學、電子學不斷取得重大進展，在元件、器件方面接連發明了真空二極體和真空三極體；在系統技術方面，相繼發明了無線電報、電視和雷達……。所有這些成就為現代計算機的發展准備了技術和物質條件。

與此同時，數學、物理也相應地蓬勃發展。到了20世紀30年代，物理學的各個領域經歷著定量化的階段，描述各種物理過程的數學方程，其中有的用經典的分析方法已根難解決。於是，數值分析受到了重視，研究出各種數值積分，數值微分，以及微分方程數值解法，把計算過程歸結為巨量的基本運算，從而奠定了現代計算機的數值演算法基礎。

社會上對先進計算工具多方面迫切的需要，是促使現代計算機誕生的根本動力。20世紀以後，各個科學領域和技術部門的計算困難堆積如山，已經阻礙了學科的繼續發展。特別是第二次世界大戰爆發前後，軍事科學技術對高速計算工具的需要尤為迫切。在此期間，德國、美國、英國部在進行計算機的開拓工作，幾乎同時開始了機電式計算機和電子計算機的研究。

德國的朱賽最先採用電氣元件製造計算機。他在1941年製成的全自動繼電器計算機Z-3，已具備浮點記數、二進制運算、數字存儲地址的指令形式等現代計算機的特徵。在美國，1940～1947年期間也相繼製成了繼電器計算機MARK-1、MARK-2、Model-1、Model-5等。不過，繼電器的開關速度大約為百分之一秒，使計算機的運算速度受到很大限制。

電子計算機的開拓過程，經歷了從製作部件到整機從專用機到通用機、從「外加式程序」到「存儲程序」的演變。1938年，美籍保加利亞學者阿塔納索夫首先製成了電子計算機的運算部件。1943年，英國外交部通信處製成了「巨人」電子計算機。這是一種專用的密碼分析機，在第二次世界大戰中得到了應用。

1946年2月美國賓夕法尼亞大學莫爾學院製成的大型電子數字積分計算機(ENIAC)，最初也專門用於火炮彈道計算，後經多次改進而成為能進行各種科學計算的通用計算機。這台完全採用電子線路執行算術運算、邏輯運算和信息存儲的計算機，運算速度比繼電器計算機快1000倍。這就是人們常常提到的世界上第一台電子計算機。但是，這種計算機的程序仍然是外加式的，存儲容量也太小，尚未完全具備現代計算機的主要特徵。

新的重大突破是由數學家馮·諾伊曼領導的設計小組完成的。1945年3月他們發表了一個全新的存儲程序式通用電子計算機方案—電子離散變數自動計算機(EDVAC)。隨後於1946年6月，馮·諾伊曼等人提出了更為完善的設計報告《電子計算機裝置邏輯結構初探》。同年7～8月間，他們又在莫爾學院為美國和英國二十多個機構的專家講授了專門課程《電子計算機設計的理論和技術》，推動了存儲程序式計算機的設計與製造。

1949年，英國劍橋大學數學實驗室率先製成電子離散時序自動計算機(EDSAC)；美國則於1950年製成了東部標准自動計算機(SFAC)等。至此，電子計算機發展的萌芽時期遂告結束，開始了現代計算機的發展時期。

在創制數字計算機的同時，還研製了另一類重要的計算工具——模擬計算機。物理學家在總結自然規律時，常用數學方程描述某一過程；相反，解數學方程的過程，也有可能採用物理過程模擬方法，對數發明以後，1620年製成的計算尺，己把乘法、除法化為加法、減法進行計算。麥克斯韋巧妙地把積分(面積)的計算轉變為長度的測量，於1855年製成了積分儀。

19世紀數學物理的另一項重大成就——傅里葉分析，對模擬機的發展起到了直接的推動作用。19世紀後期和20世紀前期，相繼製成了多種計算傅里葉系數的分析機和解微分方程的微分分析機等。但是當試圖推廣微分分析機解偏微分方程和用模擬機解決一般科學計算問題時，人們逐漸認識到模擬機在通用性和精確度等方面的局限性，並將主要精力轉向了數字計算機。

電子數字計算機問世以後，模擬計算機仍然繼續有所發展，並且與數字計算機相結合而產生了混合式計算機。模擬機和混合機已發展成為現代計算機的特殊品種，即用在特定領域的高效信息處理工具或模擬工具。

20世紀中期以來，計算機一直處於高速度發展時期，計算機由僅包含硬體發展到包含硬體、軟體和固件三類子系統的計算機系統。計算機系統的性能—價格比，平均每10年提高兩個數量級。計算機種類也一再分化，發展成微型計算機、小型計算機、通用計算機(包括巨型、大型和中型計算機)，以及各種專用機(如各種控制計算機、模擬—數字混合計算機)等。

計算機器件從電子管到晶體管，再從分立元件到集成電路以至微處理器，促使計算機的發展出現了三次飛躍。

在電子管計算機時期(1946～1959)，計算機主要用於科學計算。主存儲器是決定計算機技術面貌的主要因素。當時，主存儲器有水銀延遲線存儲器、陰極射線示波管靜電存儲器、磁鼓和磁心存儲器等類型，通常按此對計算機進行分類。

到了晶體管計算機時期(1959～1964)，主存儲器均採用磁心存儲器，磁鼓和磁碟開始用作主要的輔助存儲器。不僅科學計算用計算機繼續發展，而且中、小型計算機，特別是廉價的小型數據處理用計算機開始大量生產。

1964年，在集成電路計算機發展的同時，計算機也進入了產品系列化的發展時期。半導體存儲器逐步取代了磁心存儲器的主存儲器地位，磁碟成了不可缺少的輔助存儲器，並且開始普遍採用虛擬存儲技術。隨著各種半導體只讀存儲器和可改寫的只讀存儲器的迅速發展，以及微程序技術的發展和應用，計算機系統中開始出現固件子系統。

20世紀70年代以後，計算機用集成電路的集成度迅速從中小規模發展到大規模、超大規模的水平，微處理器和微型計算機應運而生，各類計算機的性能迅速提高。隨著字長4位、8位、16位、32位和64位的微型計算機相繼問世和廣泛應用，對小型計算機、通用計算機和專用計算機的需求量也相應增長了。

微型計算機在社會上大量應用後，一座辦公樓、一所學校、一個倉庫常常擁有數十台以至數百台計算機。實現它們互連的局部網隨即興起，進一步推動了計算機應用系統從集中式系統向分布式系統的發展。

在電子管計算機時期，一些計算機配置了匯編語言和子程序庫，科學計算用的高級語言FORTRAN初露頭角。在晶體管計算機階段，事務處理的COBOL語言、科學計算機用的ALGOL語言，和符號處理用的LISP等高級語言開始進入實用階段。操作系統初步成型，使計算機的使用方式由手工操作改變為自動作業管理。

進入集成電路計算機發展時期以後，在計算機中形成了相當規模的軟體子系統，高級語言種類進一步增加，操作系統日趨完善，具備批量處理、分時處理、實時處理等多種功能。資料庫管理系統、通信處理程序、網路軟體等也不斷增添到軟體子系統中。軟體子系統的功能不斷增強，明顯地改變了計算機的使用屬性，使用效率顯著提高。

在現代計算機中，外圍設備的價值一般已超過計算機硬體子系統的一半以上，其技術水平在很大程度上決定著計算機的技術面貌。外圍設備技術的綜合性很強，既依賴於電子學、機械學、光學、磁學等多門學科知識的綜合，又取決於精密機械工藝、電氣和電子加工工藝以及計量的技術和工藝水平等。

外圍設備包括輔助存儲器和輸入輸出設備兩大類。輔助存儲器包括磁碟、磁鼓、磁帶、激光存儲器、海量存儲器和縮微存儲器等；輸入輸出設備又分為輸入、輸出、轉換、、模式信息處理設備和終端設備。在這些品種繁多的設備中，對計算機技術面貌影響最大的是磁碟、終端設備、模式信息處理設備和轉換設備等。

新一代計算機是把信息採集存儲處理、通信和人工智慧結合在一起的智能計算機系統。它不僅能進行一般信息處理，而且能面向知識處理，具有形式化推理、聯想、學習和解釋的能力，將能幫助人類開拓未知的領域和獲得新的知識。

計算技術在中國的發展 在人類文明發展的歷史上中國曾經在早期計算工具的發明創造方面寫過光輝的一頁。遠在商代，中國就創造了十進制記數方法，領先於世界千餘年。到了周代，發明了當時最先進的計算工具——算籌。這是一種用竹、木或骨製成的顏色不同的小棍。計算每一個數學問題時，通常編出一套歌訣形式的演算法，一邊計算，一邊不斷地重新布棍。中國古代數學家祖沖之，就是用算籌計算出圓周率在3.1415926和3.1415927之間。這一結果比西方早一千年。

珠算盤是中國的又一獨創，也是計算工具發展史上的第一項重大發明。這種輕巧靈活、攜帶方便、與人民生活關系密切的計算工具，最初大約出現於漢朝，到元朝時漸趨成熟。珠算盤不僅對中國經濟的發展起過有益的作用，而且傳到日本、朝鮮、東南亞等地區，經受了歷史的考驗，至今仍在使用。

中國發明創造指南車、水運渾象儀、記里鼓車、提花機等，不僅對自動控制機械的發展有卓越的貢獻，而且對計算工具的演進產生了直接或間接的影響。例如，張衡製作的水運渾象儀，可以自動地與地球運轉同步，後經唐、宋兩代的改進，遂成為世界上最早的天文鍾。

記里鼓車則是世界上最早的自動計數裝置。提花機原理劉計算機程序控制的發展有過間接的影響。中國古代用陽、陰兩爻構成八卦，也對計算技術的發展有過直接的影響。萊布尼茲寫過研究八卦的論文，系統地提出了二進制算術運演算法則。他認為，世界上最早的二進製表示法就是中國的八卦。

經過漫長的沉寂，新中國成立後，中國計算技術邁入了新的發展時期，先後建立了研究機構，在高等院校建立了計算技術與裝置專業和計算數學專業，並且著手創建中國計算機製造業。

1958年和1959年，中國先後製成第一台小型和大型電子管計算機。60年代中期，中國研製成功一批晶體管計算機，並配製了ALGOL等語言的編譯程序和其他系統軟體。60年代後期，中國開始研究集成電路計算機。70年代，中國已批量生產小型集成電路計算機。80年代以後，中國開始重點研製微型計算機系統並推廣應用；在大型計算機、特別是巨型計算機技術方面也取得了重要進展；建立了計算機服務業，逐步健全了計算機產業結構。

在計算機科學與技術的研究方面，中國在有限元計算方法、數學定理的機器證明、漢字信息處理、計算機系統結構和軟體等方面都有所建樹。在計算機應用方面，中國在科學計算與工程設計領域取得了顯著成就。在有關經營管理和過程式控制制等方面，計算機應用研究和實踐也日益活躍。

計算機科學與技術

計算機科學與技術是一門實用性很強、發展極其迅速的面向廣大社會的技術學科，它建立在數學、電子學 (特別是微電子學)、磁學、光學、精密機械等多門學科的基礎之上。但是，它並不是簡單地應用某些學科的知識，而是經過高度綜合形成一整套有關信息表示、變換、存儲、處理、控制和利用的理論、方法和技術。

計算機科學是研究計算機及其周圍各種現象與規模的科學，主要包括理論計算機科學、計算機系統結構、軟體和人工智慧等。計算機技術則泛指計算機領域中所應用的技術方法和技術手段，包括計算機的系統技術、軟體技術、部件技術、器件技術和組裝技術等。計算機科學與技術包括五個分支學科，即理論計算機科學、計算機系統結構、計算機組織與實現、計算機軟體和計算機應用。

理論計算機學 是研究計算機基本理論的學科。在幾千年的數學發展中，人們研究了各式各樣的計算，創立了許多演算法。但是，以計算或演算法本身的性質為研究對象的數學理論，卻是在20世紀30年代才發展起來的。

當時，由幾位數理邏輯學者建立的演算法理論，即可計算性理論或稱遞歸函數論，對20世紀40年代現代計算機設計思想的形成產生過影響。此後，關於現實計算機及其程序的數學模型性質的研究，以及計算復雜性的研究等不斷有所發展。

理論計算機科學包括自動機論、形式語言理論、程序理論、演算法分析，以及計算復雜性理論等。自動機是現實自動計算機的數學模型，或者說是現實計算機程序的模型，自動機理論的任務就在於研究這種抽象機器的模型；程序設計語言是一種形式語言，形式語言理論根據語言表達能力的強弱分為O～3型語言，與圖靈機等四類自動機逐一對應；程序理論是研究程序邏輯、程序復雜性、程序正確性證明、程序驗證、程序綜合、形式語言學，以及程序設計方法的理論基礎；演算法分析研究各種特定演算法的性質。計算復雜性理論研究演算法復雜性的一般性質。

計算機系統結構 程序設計者所見的計算機屬性，著重於計算機的概念結構和功能特性，硬體、軟體和固件子系統的功能分配及其界面的確定。使用高級語言的程序設計者所見到的計算機屬性，主要是軟體子系統和固件子系統的屬性，包括程序語言以及操作系統、資料庫管理系統、網路軟體等的用戶界面。使用機器語言的程序設計者所見到的計算機屬性，則是硬體子系統的概念結構(硬體子系統結構)及其功能特性，包括指令系統(機器語言)，以及寄存器定義、中斷機構、輸入輸出方式、機器工作狀態等。

硬體子系統的典型結構是馮·諾伊曼結構，它由運算器控制器、存儲器和輸入、輸出設備組成，採用「指令驅動」方式。當初，它是為解非線性、微分方程而設計的，並未預見到高級語言、操作系統等的出現，以及適應其他應用環境的特殊要求。在相當長的一段時間內，軟體子系統都是以這種馮·諾伊曼結構為基礎而發展的。但是，其間不相適應的情況逐漸暴露出來，從而推動了計算機系統結構的變革。

計算機組織與實現 是研究組成計算機的功能、部件間的相互連接和相互作用，以及有關計算機實現的技術，均屬於計算機組織與實現的任務。

在計算機系統結構確定分配給硬子系統的功能及其概念結構之後，計算機組織的任務就是研究各組成部分的內部構造和相互聯系，以實現機器指令級的各種功能和特性。這種相互聯系包括各功能部件的布置、相互連接和相互作用。

隨著計算機功能的擴展和性能的提高，計算機包含的功能部件也日益增多，其間的互連結構日趨復雜。現代已有三類互連方式，分別以中央處理器、存儲器或通信子系統為中心，與其他部件互連。以通信子系統為中心的組織方式，使計算機技術與通信技術緊密結合，形成了計算機網路、分布計算機系統等重要的計算機研究與應用領域。

與計算實現有關的技術范圍相當廣泛，包括計算機的元件、器件技術，數字電路技術，組裝技術以及有關的製造技術和工藝等。

軟體 軟體的研究領域主要包括程序設計、基礎軟體、軟體工程三個方面。程序設計指設計和編製程序的過程，是軟體研究和發展的基礎環節。程序設計研究的內容，包括有關的基本概念、規范、工具、方法以及方法學等。這個領域發展的特點是：從順序程序設計過渡到並發程序設計和分幣程序設計；從非結構程序設計方法過渡到結構程序設計方法；從低級語言工具過渡到高級語言工具；從具體方法過渡到方法學。

基礎軟體指計算機系統中起基礎作用的軟體。計算機的軟體子系統可以分為兩層：靠近硬體子系統的一層稱為系統軟體，使用頻繁，但與具體應用領域無關；另一層則與具體應用領域直接有關，稱為應用軟體；此外還有支援其他軟體的研究與維護的軟體，專門稱為支援軟體。

軟體工程是採用工程方法研究和維護軟體的過程，以及有關的技術。軟體研究和維護的全過程，包括概念形成、要求定義、設計、實現、調試、交付使用，以及有關校正性、適應性、完善性等三層意義的維護。軟體工程的研究內容涉及上述全過程有關的對象、結構、方法、工具和管理等方面。

軟體目動研究系統的任務是：在軟體工程中採用形式方法：使軟體研究與維護過程中的各種工作盡可能多地由計算機自動完成；創造一種適應軟體發展的軟體、固件與硬體高度綜合的高效能計算機。

計算機產業

計算機產業包括兩大部門，即計算機製造業和計算機服務業。後者又稱為信息處理產業或信息服務業。計算機產業是一種省能源、省資源、附加價值高、知識和技術密集的產業，對於國民經濟的發展、國防實力和社會進步均有巨大影響。因此，不少國家採取促進計算機產業興旺發達的政策。

計算機製造業包括生產各種計算機系統、外圍設備終端設備，以及有關裝置、元件、器件和材料的製造。計算機作為工業產品，要求產品有繼承性，有很高的性能-價格比和綜合性能。計算機的繼承性特別體現在軟體兼容性方面，這能使用戶和廠家把過去研製的軟體用在新產品上，使價格很高的軟體財富繼續發揮作用，減少用戶再次研製軟體的時間和費用。提高性能-價格比是計算機產品更新的目標和動力。

計算機製造業提供的計算機產品，一般僅包括硬體子系統和部分軟體子系統。通常，軟體子系統中缺少適應各種特定應用環境的應用軟體。為了使計算機在特定環境中發揮效能，還需要設計應用系統和研製應用軟體此外，計算機的運行和維護，需要有掌握專業知識的技術人員，這常常是一股用戶所作不到的。

針對這些社會需要，一些計算機製造廠家十分重視向用戶提供各種技術服務和銷售服務。一些獨立於計算機製造廠家的計算機服務機構，也在50年代開始出現。到60年代末期，計算機服務業在世界范圍內已形成為獨立的行業。

計算機的發展與應用

計算機科學與技術的各門學科相結合，改進了研究工具和研究方法，促進了各門學科的發展。過去，人們主要通過實驗和理論兩種途徑進行科學技術研究。現在，計算和模擬已成為研究工作的第三條途徑。

計算機與有關的實驗觀測儀器相結合，可對實驗數據進行現場記錄、整理、加工、分析和繪制圖表，顯著地提高實驗工作的質量和效率。計算機輔助設計已成為工程設計優質化、自動化的重要手段。在理論研究方面，計算機是人類大腦的延伸，可代替人腦的若干功能並加以強化。古老的數學靠紙和筆運算，現在計算機成了新的工具，數學定理證明之類的繁重腦力勞動，已可能由計算機來完成或部分完成。

計算和模擬作為一種新的研究手段，常使一些學科衍生出新的分支學科。例如，空氣動力學、氣象學、彈性結構力學和應用分析等所面臨的「計算障礙」，在有了高速計算機和有關的計算方法之後開始有所突破，並衍生出計算空氣動力學、氣象數值預報等邊緣分支學科。利用計算機進行定量研究，不僅在自然科學中發揮了重大的作用，在社會科學和人文學科中也是如此。例如，在人口普查、社會調查和自然語言研究方面，計算機就是一種很得力的工具。

計算機在各行各業中的廣泛應用，常常產生顯著的經濟效益和社會效益，從而引起產業結構、產品結構、經營管理和服務方式等方面的重大變革。在產業結構中已出觀了計算機製造業和計算機服務業，以及知識產業等新的行業。

微處理器和微計算機已嵌入機電設備、電子設備、通信設備、儀器儀表和家用電器中，使這些產品向智能化方向發展。計算機被引入各種生產過程系統中，使化工、石油、鋼鐵、電力、機械、造紙、水泥等生產過程的自動化水平大大提高，勞動生產率上升、質量提高、成本下降。計算機嵌入各種武器裝備和武器系統干，可顯著提高其作戰效果。

經營管理方面，計算機可用於完成統計、計劃、查詢、庫存管理、市場分析、輔助決策等，使經營管理工作科學化和高效化，從而加速資金周轉，降低庫存水準，改善服務質量，縮短新產品研製周期，提高勞動生產率。在辦公室自動化方面，計算機可用於文件的起草、檢索和管理等，顯著提高辦公效率。

計算機還是人們的學習工具和生活工具。藉助家用計算機、個人計算機、計算機網、資料庫系統和各種終端設備，人們可以學習各種課程，獲取各種情報和知識，處理各種生活事務(如訂票、購物、存取款等)，甚至可以居家辦公。越來越多的人的工作、學習和生活中將與計算機發生直接的或間接的聯系。普及計算機教育已成為一個重要的問題。

總之，計算機的發展和應用已不僅是一種技術現象而且是一種政治、經濟、軍事和社會現象。世界各國都力圖主動地駕馭這種社會計算機化和信息化的進程，克服計算機化過程中可能出現的消極因素，更順利地向高

⑧ 為什麼說差分機具有計算智能,而算盤沒有

巴貝奇的第一個貢獻是製作了一台;差分機;。所謂;差分;的含義，是把函數表的復專雜算式轉化為屬差分運算，用簡單的加法代替平方運算。1812年，20歲的巴貝奇從法國人傑卡德發明的提花編織機上獲得了靈感，差分機設計閃爍出了程序控制的靈光——它能夠按照設計者的旨意，自動處理不同函數的計算過程。巴貝奇耗費了整整十年光陰，於1822年完成了第一台差分機，它可以處理3個不同的5位數，計算精度達到6位小數，當即就演算出好幾種函數表。由於當時工業技術水平極低，第一台差分機從設計繪圖到機械零件加工，都是巴貝奇親自動手完成。成功的喜悅激勵著巴貝奇，他連夜奮筆上書皇家學會，要求政府資助他建造第二台運算精度為20位的大型差分機。然而，第二台差分機在機械製造過程中，因為主要零件的誤差達不到每英寸千分之一的高精確度，以失敗告終，但他把全部設計圖紙和已完成的部分零件送進倫敦皇家學院博物館供人觀賞。

⑨ 究竟是誰發明了計算機

手工復計算機，現代公認最制早是中國古代的算盤，大約出現在東漢，成形於北宋，發明人不詳。
機械計算機，又稱為加法機，發明人帕斯卡，發明時間1623年。

萊布尼茨於1674年改進帕斯卡的加法機，並提出二進制。
1822年，巴貝奇發明差分機。
1944年，美國人霍德華·艾肯發明機械/電動方式計算機馬克1號。
以莫希利、埃克特（John Eckert）為首的研製小組在1946年2月14日，世界上第二台電子計算機，世界上第一台通用計算機 埃歷阿克」（ENIAC，譯成中文是「電子數字積分和計算機」）誕生於美國賓夕法尼亞大學，這是現代意義上的第一台計算機。
1945年6月，馮·諾依曼提出「101頁報告」，奠定了現代電腦體系結構堅實的根基。現代所有計算機均被稱為「諾依曼機」，馮·諾依曼也被稱為「計算機之父」。