17世紀是數學和計算工具大發展的黃金時代,機械計算機的出現是劃時代的大事。
1. 帕斯卡加法器和萊布尼茨乘法器
布萊斯·帕斯卡(Blaise Pascal),法國人。16歲那年,他父親出任諾曼第省的監察官,負責徵收稅賦,整天忙著計算稅率、稅款,這促使3歲喪母的帕斯卡想要造一臺計算用的機器。3年後的1642年,帕斯卡用齒輪傳動原理,造出了一臺「加法器」(Pascal' s calculator)),可以做加減法。這是一個半米長、拳頭般粗的黃銅材質的方盒子,內部有一系列齒輪,面板上有一列顯示數字的小窗口。用一支專用的鐵筆,像撥電話號碼那樣把數字撥進去,再輸入另外一個加數,讀數窗就會顯示出兩數之和。他用一種特製的棘輪解決了最難的進位問題。這是世界上第一款不需要知道原理、口訣等就能直接使用的計算工具,雖然只能做加減法,但計算過程不再依賴人的大腦,因此意義重大。
1674年,德國著名哲學家、數學家萊布尼茨(Leibniz)在他28歲這年製造出一個長1米的「乘法器」。因為增加了一個「步進輪」,解決了進位和連續計算的問題,可以進行四則運算。帕斯卡加法器和萊布尼茨乘法器是手搖計算機的雛形。
2. 手搖計算機
手搖計算機面世後一度受到冷遇,1820年法國率先量產後才得到廣泛應用。到20世紀70年代,又經過了許多改進,如用按鈕代替撥號,輸出使用打字紙帶等。二戰後,它被裝上了電動機,從此不再用手來搖。瑞典、德國、法國、英國、義大利、美國、日本等國家都生產過手搖計算機,傳世的品牌有奧德涅、布朗斯、凱旋者、安塔列斯、舒伯特、梅利塔、好利獲得、安塔雷斯、門羅、瓦爾特、虎牌等。
3. 科塔計算器(Curta)
手搖計算機存在的時間較長,名機輩出,被稱為「最小的手搖計算機」的Curta就是其中的佼佼者。Curta是世界上第一臺能用單手拿著和計算的機械手搖計算機,它代表西方機械技術的頂峰,被稱為「人類文明瑰寶」和「技術奇蹟」。它的外形為圓柱,頂部有一個曲柄,高約10釐米,像一個胡椒磨;包括螺釘、軸、齒輪、數字輪、歸位環、設定旋鈕、37層的「進位鼓」等600個零件,重量僅230克左右。Curta有I和Ⅱ兩個型號,I型小些,Ⅱ型稍大,計算結果可以分別精確到11位和15位。
4. 中國的手搖計算機
我國手搖計算機誕生較晚,最早只有一北一南兩個廠家。天津市紅星工廠模仿日本虎牌於1957年生產了「文化」;上海計算機印表機廠旗下則有「飛魚」和「通用」。「文化」為中國生產的第一款手搖計算機,而「飛魚」產量最大。中國最常見的手搖計算機品牌就是文化、飛魚和通用,稱得上我國手搖計算機的三駕馬車,「飛魚」更成為兩彈一星的功勳。此外,還有現代、飛輪、飛馬、蓮花等品牌,但極為罕見。
5. 小型加法器
20世紀初至60年代,手持計算器還沒出現,手搖計算機又太笨重。在這個空檔,西方國家生產了許多輕便、小型的加法器,便於攜帶,也可以用於辦公。加法器可以連續加減,但一般只有4-7位。20世紀60年代初,計算工具發生了一次革命:計算器來了!
四大家族:
1961年,第一臺全電子化的桌面計算器誕生了,是英國的ANITA,但它是個幾十斤重的大傢伙,而且價格昂貴。伴隨著激烈、殘酷的競爭,計算器一如既往地朝著小、輕和多功能的方向發展。到20世紀80年代,全世界基本只剩下「四大家族」:日本的卡西歐(Casio)、夏普(SHARP),美國的惠普(HP)、德州儀器(Texas Instruments,TI)。
卡西歐:卡西歐早在1954年就開始研製世界第一款小型電動式計算器,並創造了許多世界第一。Casio MINI計算器於1972年研製成功,是世界第一款個人計算器,真正讓計算器走進了尋常百姓家。在此之前,計算器不對個人銷售,一般百姓也買不起,而Casio MINI是當時計算器價格的1/3。Casio fx-10,是世界第一款個人函數計算器;Casio fx-7000G,是世界第一部圖形計算器,圖形計算器的始祖可以說,卡西歐為世界電子技術的發展打下了基礎,袖珍計算器為日本成為超級電子大國立下了汗馬功勞。
夏普:全球首款全電晶體計算器、世界上最早的現代意義上的電子計算器誕生在夏普;1969年,全球首款大規模集成電路(LSI)計算器SHARPQT-8D也出自夏普。1973年, SHARP EL-805在全球第一次使用了CMOS-LSI,成為第一臺手持式液晶顯示計算器,而且液晶顯示屏(LCD)的電路是玻璃的----夏普第一個敲開了未來顯示技術的大門。
惠普:1968年,惠普誕生了世界第一臺臺式科學計算器。1972年,世界第一臺袖珍型科學計算器圖HP-35問世了,加減乘除和三角函數、指數函數都可以運算,也是第一個進入太空的便攜計算器。它還是一臺真正能夠放進口袋的計算器,改變了科學家、工程師和學生的工作、學習方式,逼得風頭正勁的計算尺退出江湖,被美國電氣與電子工程師協會(IEEE)授予「裡程碑」稱號(全球僅有不到100個)。
德州儀器:1976年,德州儀器的TI-30成為最受美國中學生歡迎的科學計算器,也是當時價格最低的計算器之一。德州繪圖計算器從TI-81開始,TI-83是德州第一個支持彙編語言的圖形計算器,具有功能圖形、極坐標/參數/序列圖形模式、統計、三角函數和代數函數等多種功能,以及許多應用程式。
20世紀70年代,是電子計算器快速成長的時期,也是競爭最激烈的時期。日美等國的各大廠商放開手腳,各展其能,產品蜂擁而出,大放異彩,拉開了計算器盛宴的大幕。到了80年代,竟爭見分曉,技術和市場成熟了,創造性大大降低,產品整齊劃一。從收藏的角度看,已沒有多少可觀之處。
部分國外在20世紀70年代生產的計算器,造型古樸,形狀各異,具有非常鮮明的時代特徵,而且大部分可以正常使用。常見的計算器大致可分為四類:算術型計算器、科學型計算器、程式設計師計算器、統計計算器,也可根據功能分為基礎型、函數、金融、可編程和圖形計算器。當然也有其他的分類方法。