计算机发展史——前传

# 计算机发展史

人类为什么需要计算机

人类为什么会发明计算机？

计算机是什么样的工具？

为什么人类社会需要计算机？

计算机的诞生跟当下正在进行的美国总统选举颇有渊源。

在美国的总统选举中，各州分配得到的选举人票数量 = 参议员数量 + 众议员数量。

美国每个州参议员的数量是固定的——两位，而众议员数量则与各州的人口数量挂钩，因此人口普查是选举的前置条件。

由于选举需求，美国很早就开始在全国范围内进行系统的人口普查。随着美国人口数量的不断增长，人口普查需要处理的信息数量急剧增加，迫切需要合适的工具来帮助处理这些庞大的信息，计算机的前身之一——穿孔制表机应运而生。

早在 1890 年的人口普查中，美国人口普查局就使用了 IBM 早期重要人物何乐礼 (Herman Hollerith) 发明的打孔制表机，从而将原本需要近 10 年的工作量缩减到两年半完成，并且节省了大量的成本。

以穿孔制表机为代表的办公设备是现代计算机的前身，是机械时代信息处理设备的代表。

计算机本质是一种工具，人类在办公时使用的工具。

计算机为什么会被发明出来？

正如石器时代、青铜时代、铁器时代那样，人类发明各种工具都是为了提高工作效率，更好的完成各类工作。

计算机和石器工具、青铜工具、铁制工具等不同之处在于，计算机是人类在第二次工业革命发生以后才被发明的，为了帮助人类处理工业革命后日益增长的信息处理和科学计算需求。

为理解计算机行业的发展历程，我们必须了解 19 世纪末和 20 世纪初办公设备巨头的崛起，以及这一新兴行业如何发展而来。

计算机前身——打字机

文字输入是社会最基本的一项需求，在打字机发明之前世界各地通常都采用手写的方式。中国古代科举考试也会考察考生的书写能力，就是源于政府文件的书写需求。

第一次工业革命发生以后，随着社会生产力发展和贸易规模的扩大，社会对文字书写的需求急剧增加，抄写员的需求不断扩大，负责书写文件抄写员成为了最常见的办公室职业。

书写有两个主要缺陷 : 一是书写速度慢，二是书写质量不稳定影响阅读。

工业革命发生后随着社会生产力的发展，文字输入需求进一步增加，靠人工书写已经不能满足需求，迫切需要发明机器来提高人的文字输入能力。

急剧增长的文字输入需求促进了打字机的诞生，打字机最大的吸引力在于能毫不费力地阅读打出的文件，同时打字速度比手写文件快几倍。

美国企业最早发明和制造打字机，雷明顿制造的第一批打字机于 1874 年上市。

1878 年雷明顿推出二号打字机，可以打出大小写字母。到 1880 年，雷明顿打字机的年产量超过 100 台，是当时打字机市场的垄断者。

在 19 世纪七八十年代，打字机是当时能大规模生产的最复杂的机械设备，打字机不仅包括上百个运动部件，而且还使用了橡胶、铁皮、玻璃、钢材等不太常见的新材料。

1890 年，雷明顿打字机公司已成为一家非常庞大的企业，打字机的年产量达到两万台。

1900 年，市场上至少有十几家主要的打字机厂商，每年能生产十万台打字机。

在第一次世界大战爆发前，制造打字机的美国企业多达几十家。平均售价为七十五美元的打字机成为使用最广泛的商用设备，占据所有办公用品销售的半壁江山。

美国既是全球最大的打字机市场，也是最大的打字机生产国，美国的打字机产量远远超过欧洲国家。

计算机前身——加法机

打字机有助于记录信息，文件归档系统促进了信息存储，加法机则负责处理信息。

加法机在打字机问世大约十年后开始批量生产，两个行业的发展有诸多相似之处。

在加法机之前出现的运算设备是四则运算器，但直到十九世纪八十年代才出现可靠耐用的四则运算器，且其年产量始终没有超过几十台。

伯勒斯和费尔特研制的康普托计算器，以及伯勒斯加法机在二十世纪五十年代前称雄全球市场。

办公用加法机先后解决了两个主要挑战：第一是提高数字输入速度，第二是计算结果的存储。数字输入加法机后，机构特别是银行需要一份书面记录，以便能永久保存金融交易记录。

在二十世纪最初 10 年中，加法机市场成群雄逐鹿之势，有几十家计算设备制造商相继进入市场。 1913 年美国出台采用累进税率并扣缴工资税的新税法成为加法机行业发展的主要助力。

1900 年以后，加法机的市场规模已经十分庞大，每年有几十万台的销量。此时第二次工业革命已经发生，社会生产力的发展带来了更多的数据处理需求，银行、保险公司、清算机构则是最主要的需求者。

加法机是欧美国家在工业革命时期发明的工具，算盘则是中国在农业文明时代发明的工具，二者的功能是相似的，都是为了方便进行数字计算。

加法机和算盘的不同之处在于工业革命发生以后人类需要更强大的工具，因此加法机的效率高于算盘。

计算机前身——穿孔制表机

在南北战争之前，美国唯一重要的数据处理机构是位于华盛顿特区的美国人口调查局。根据 1790 年通过的一项国会法案美国需要定期进行人口普查以确定众议院议员名额的分配。

早期美国的人口数量较少，人口普查完全依靠人工方式进行。在 1790 年进行首次人口普查时，美国的人口规模为 390 万， 1840 年达到 1710 万。

1880 年人口普查代表了美国在人工数据处理方面的高峰，至少 1495 名职员受雇处理普查数据。这次普查编制的普查报告超过 2.1 万页，历时 7 年才处理完成。时间之长令人难以忍受，这使得利用机械化或其他手段加快人口普查的意愿变得愈发强烈。

何乐礼在人口调查局工作，目睹了超大规模的文书作业。熟悉人口普查流程的何乐礼设计出一种电动制表系统，使大部分文书工作实现了机械化处理。

何乐礼的主要想法是将每一个人的普查结果打孔后记录在打孔纸带或一组打孔卡上，然后就能利用机器自动计算孔洞的数量并生成表格。

为了将自己的发明商业化，何乐礼于 1896 年创立制表机公司，这家公司奠定了国际商业机器公司 IBM 的基础。

何乐礼的电动制表系统造价极高、专业性很强，初期仅应用于美国人口调查局这样的机构。此后他继续完善商用机器，制造出一系列在之后 20 年中一直生产的自动化产品——商用穿孔制表机。

办公设备初期的最大用户就是企业以及政府机构。各类工厂，钢铁厂，保险公司，电力照明和牵引公司，电话公司，批发市场和百货店，纺织厂，汽车公司，众多铁路公司以及市政府及州政府中都能看到这套系统的身影。

穿孔制表机用于编制劳动力成本，效率记录，销售分配，用品和材料的内部领料单，生产统计以及计件工作。公用事业公司利用这套系统分析人生，火灾与意外伤害保险的风险，以确定工厂支出与服务销售。

此外，这种穿孔制表机可以为定期报告与所有专门报告提供数据，且一旦需要很快就能得到。

最著名的穿孔制表机制造商是 IBM ，而 IBM 后来也正是全球最著名的计算机制造企业。

IBM 的前身是 CTR 公司，而 CTR 公司是弗林特合并制表机公司、计算尺公司与国际时间记录公司，并从三家公司各自的名称中取一个字母贡献给新的控股公司，组成计算——制表——记录公司，简称 CTR 。 1924 年， CTR 更名为 IBM 。

20 世纪 30 年代 IBM 推出 400 系列记账机，在竞争中遥遥领先对手，这也标志着两次世界大战期间穿孔制表机的发展达到高潮。系列中最重要且利润最高的是 405 型电动记账机。 60 年代末，穿孔制表机最终完全让位于计算机， 400 系列记帐机直到那时才停止生产。

到 1940 年， IBM 已成为全世界最大的办公设备供应商。