，计算，这个现代文明的基石，其起源远比我们想象的更为古老且机械，在电子计算机诞生之前，计算是一场围绕“齿轮咬合”与“算力”的漫长革命，早期的计算依赖人力或机械力，从中国的算盘到帕斯卡的加法器，再到牛顿时代的差分机，这些机械装置通过精确的齿轮传动模拟算术运算，是自动计算的雏形，查尔斯·巴贝奇设计的“分析机”更是提出了通用计算的概念，尽管当时受限于技术无法实现，但其思想为后来的计算机科学奠定了理论基础。真正的变革发生在20世纪，当“电子脉冲”开始接替“齿轮转动”，随着电子技术的发展，利用真空管作为开关元件构建的电子计算机应运而生，阿塔纳索夫-贝瑞计算机（ABC）和后来的ENIAC是这一时代的里程碑，它们标志着计算速度和能力的质的飞跃，将计算从繁琐的手工或机械操作带入了高速自动化的领域，随后，晶体管的发明和集成电路的出现，更是彻底革新了计算机的体积、速度和可靠性，开启了信息时代的大门，从机械齿轮的精密运转到电子脉冲的瞬时传递，计算方式的演变不仅改变了数据处理的效率，更深刻地重塑了人类社会的面貌。
本文目录导读：
你有没有想过，我们今天用着手指一点就能完成复杂运算的电脑，在几十年前是怎么“算”东西的？那时候的计算机，没有我们手机里装的APP，也没有图形界面，它们是怎么完成加减乘除甚至更复杂的计算的？我们就来聊聊老计算机是怎么“算”的，从机械齿轮到电子脉冲,带你走进一场计算的革命。
机械时代的计算：齿轮与算盘的“物理运算”
在电子计算机出现之前，人们已经有了一些计算工具，比如算盘、计算尺、甚至一些机械计算器，这些设备虽然简单,但它们是计算机的雏形。
算盘：东方智慧的计算神器
算盘是中国古代的一种计算工具，它通过珠子在杆上的移动来表示数字，算盘的计算方式非常直观，每个珠子代表一个数值，通过拨动珠子，可以完成加减乘除运算，算盘的计算速度虽然慢，但非常可靠，直到今天,它仍然在一些地方被使用。
机械计算器：齿轮的“算力”
19世纪，机械计算器开始出现，这些机器通过齿轮的转动来完成计算，美国发明家查尔斯·巴贝奇设计的“差分机”，就是一种机械计算器，它可以自动完成多项式的计算，虽然巴贝奇的机器在当时并没有被广泛使用,但它为后来的计算机发展奠定了基础。
表格：机械计算器与算盘的对比
| 特点 | 算盘 | 机械计算器 |
|---|---|---|
| 计算原理 | 珠子拨动 | 齿轮转动 |
| 计算速度 | 慢 | 相对较快 |
| 使用场景 | 个人计算 | 办公室、工厂 |
| 代表产品 | 算盘 | 巴贝奇差分机 |
电子管时代：从真空管到“巨人”
20世纪40年代，电子管的出现让计算机发生了翻天覆地的变化，电子管是一种可以放大电信号的器件,它让计算机从机械时代进入了电子时代。
ENIAC：世界上第一台通用电子计算机
1945年，世界上第一台通用电子计算机ENIAC（Electronic Numerical Integrator and Computer）诞生了，ENIAC使用了17000多个电子管，重达30吨，占地167平方米，它的计算速度虽然在当时非常快（每秒5000次加法），但它的操作非常复杂,需要重新布线才能完成不同的计算任务。
问答：ENIAC是怎么计算的？
问：ENIAC的计算原理是什么？
答：ENIAC使用电子管作为开关，通过电信号的通断来完成逻辑运算，它没有“存储程序”的概念，每次计算都需要重新设置线路。
存储程序概念：冯·诺依曼架构
后来，约翰·冯·诺依曼提出了“存储程序”概念，也就是我们现在所说的冯·诺依曼架构，这种架构将程序和数据存储在同一内存中，使得计算机可以像流水线一样连续执行指令，这个概念彻底改变了计算机的设计方式,成为现代计算机的基础。
晶体管革命：更小、更快、更便宜
到了20世纪50年代，晶体管的发明让计算机进入了一个新的时代，晶体管比电子管小得多，更稳定，也更节能，它让计算机变得更小、更快、更便宜。
IBM 1401：第一台商用晶体管计算机
1954年，IBM推出了第一台商用晶体管计算机——IBM 1401，它使用了晶体管而不是电子管，体积比ENIAC小了很多，而且更加可靠，IBM 1401的出现，使得计算机开始进入商业和科学领域,成为企业和科研机构的重要工具。
案例：IBM 1401在银行的应用
在20世纪50年代，许多银行开始使用IBM 1401来进行账目计算和数据处理，它可以通过卡片输入和输出数据，大大提高了银行的运营效率，一台IBM 1401可以同时处理多个银行客户的账目,这在当时是不可思议的。
磁芯存储器与磁带：老计算机的“记忆”
在老计算机中，存储数据的方式和现在完全不同，它们没有硬盘、没有U盘，而是使用磁芯存储器、磁带等设备。
磁芯存储器：计算机的“大脑记忆”
磁芯存储器是一种通过磁场来存储数据的设备，每个磁芯可以表示0或1，通过改变磁场方向，可以存储二进制数据，磁芯存储器在20世纪50年代到70年代被广泛使用,直到被半导体存储器取代。
磁带：数据备份的“老朋友”
磁带是另一种常见的存储设备，它通过磁带上的磁性颗粒来存储数据，磁带存储容量大，但读取速度慢,常用于数据备份和长时间存储。
表格：老计算机存储设备对比
| 存储设备 | 存储原理 | 容量 | 速度 | 应用场景 |
|---|---|---|---|---|
| 磁芯存储器 | 磁性颗粒 | 小 | 快 | 主内存 |
| 磁带 | 磁性颗粒 | 大 | 慢 | 数据备份 |
| 空磁盘 | 电磁原理 | 大 | 快 | 现代计算机 |
老计算机的输入输出：卡片与打字机
老计算机的输入输出方式也和现在大不相同，它们通常使用打孔卡片作为输入设备,输出则是通过打印机或打字机。
打孔卡片：计算机的“食粮”
打孔卡片是一种通过在卡片上打孔来表示数据的设备，每个孔对应一个字符或指令，在20世纪50年代，打孔卡片是计算机的主要输入方式，用于数据录入、程序输入等。
打印机：计算机的“嘴巴”
老计算机的输出设备通常是打字机或打印机，它们通过打印字符来输出结果，一台计算机可以同时连接多台打印机,以便多人同时查看结果。
老计算机的“弱点”：体积大、耗电高、操作复杂
虽然老计算机在当时是科技的巅峰,但它们也有明显的缺点：
- 体积庞大：一台计算机可能需要占据一个房间。
- 耗电量大：电子管和晶体管需要大量电力支持。
- 操作复杂：程序员需要手动设置线路,编写程序非常繁琐。
- 价格昂贵：一台计算机可能需要几百万美元,只有大型机构才能负担得起。
从齿轮到电子脉冲，计算的进化史
老计算机的计算方式虽然和现在大不相同，但它们为现代计算机的发展奠定了坚实的基础，从机械齿轮到电子管，再到晶体管，计算机的计算能力不断提升，体积不断缩小,成本不断降低。
我们手中的智能手机比当年的ENIAC强大无数倍，但它们的计算原理依然来源于那些老计算机，了解老计算机的计算方式，不仅是为了回顾历史,更是为了理解我们今天所使用的技术是如何一步步发展而来的。
知识扩展阅读
大家好啊！今天咱们来聊聊那些年我们用过的老计算机是怎么算的，别小看这些老式计算机，它们可是曾经科技界的“大腕儿”，虽然现在看来慢得像蜗牛，但在当时可是绝对的“顶配”！
计算机的基本工作原理
咱们得知道计算机是怎么工作的，计算机内部有个叫做“中央处理器”的东西，咱们简称它为“CPU”，CPU就像是个聪明的大脑，它负责处理所有的指令和数据，除了CPU，计算机还有个“内存”，用来暂时存储正在处理的数据和指令，还有个“硬盘”,用来长期存储数据和程序。
这些部件是怎么协同工作的呢？当计算机开机后，CPU会从内存中读取指令和数据，然后进行处理，处理完后，结果可能会被写入硬盘或者继续留在内存中供后续使用，这个过程是连续不断的，就像是电脑在不停地“跑步”一样。
老计算机的算力怎么算？
说到算力，这可是计算机性能的重要指标，那老计算机的算力是怎么计算的呢？其实啊，算力主要是通过“CPU的时钟频率”和“核心数量”来衡量的。
- CPU的时钟频率：就是CPU每秒钟可以进行的周期性振荡次数，频率越高,CPU处理数据的速度就越快。
- 核心数量：多核心CPU可以同时处理多个任务,大大提高了计算机的运算效率。
举个例子，咱们小时候用的老式台式机，可能只有几个CPU核心，算力自然有限，而现在的高性能计算机，可能有几十甚至上百个核心,算力简直爆表！
老计算机的存储方式
除了算力，存储也是老计算机的一大特色，那时候的计算机存储方式主要有两种：内存存储和硬盘存储。
- 内存存储：就是把数据暂时存放在CPU内部的一个小地方，这个地方的速度非常快,但断电后数据就消失了。
- 硬盘存储：就是把数据存储在一个更大的地方，这个地方的速度相对较慢，但断电后数据不会丢失，硬盘存储容量大，但读写速度慢,这也是老计算机的一个短板。
那时候，咱们用电脑存照片、文档这些，都要先把它们转移到硬盘上，等啊等，等了好久，才能把大文件存进去，现在呢，这些操作都变得轻而易举,简直不要太方便！
老计算机的编程和软件使用
在老计算机上编程可是个技术活儿，那时候的编程语言比较简单，比如BASIC、Fortran等，编程语言就像是一种特殊的“编程语言”，咱们需要按照它的规则来写代码,让计算机按照我们的指令去执行。
那时候的软件也是五花八门，什么游戏、办公软件、图像处理软件都有，不过啊，这些软件的安装和使用都得靠咱们手动来完成，安装个软件都要折腾好半天,现在想想都觉得好笑。
老计算机的常见故障和处理方法
虽然老计算机很神奇，但也不是万能的，它们也会经常出现各种故障，常见的故障包括：开机黑屏、死机、内存不足等。
- 开机黑屏：可能是显卡驱动程序没装好或者显卡坏了，这时候啊，咱们就得打开电脑外壳，看看显卡上是否沾了灰尘,或者试着换个显卡试试。
- 死机：可能是CPU过热或者内存条松动了，这时候啊，咱们就得给电脑散热,或者重新插拔一下内存条。
- 内存不足：可能是内存条损坏或者电脑内存不够用，这时候啊，咱们就得更换内存条,或者升级电脑的内存。
老计算机的升级和维护
虽然老计算机性能有限，但通过适当的升级和维护，还是能让它们焕发第二春的，常见的升级和维护项目包括：加内存条、换显卡、升级散热系统等。
- 加内存条：就是把原来容量较小的内存条换成容量更大的内存条,这样就能提高电脑的运算速度了。
- 换显卡：就是把原来性能较差的显卡换成性能更好的显卡,这样就能让电脑支持更多的应用程序和游戏了。
- 升级散热系统：就是给电脑的散热系统加固加肥，让它更好地散热,这样可以避免电脑因过热而损坏。
老计算机的情怀和回忆
说了这么多关于老计算机的事情，是不是觉得它们很神奇呢？这些老式计算机不仅承载了咱们童年的回忆，更是见证了科技的进步和发展，虽然现在的高性能计算机已经取代了它们的地位，但在某些特定领域和场景下,老计算机依然有着不可替代的作用。
对于很多老一辈的人来说，这些老式计算机不仅仅是工具，更是情感的寄托，它们陪伴着咱们度过了无数个日日夜夜，见证了咱们成长的点点滴滴，每当我们看到这些老式计算机时,都会想起那些美好的时光和难忘的回忆。
最后啊，我想说：科技在进步，但有些东西是永远不会过时的，这些老式计算机虽然已经退出了历史舞台,但它们的精神和智慧将永远激励着我们前行！
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