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摘要

日本在二战后,拥有了一批以计算机技术为核心的高科技企业,而机械式计算机是其中的一种重要产物。机械式计算机作为中间产品,使得日本得以在迅速发展的计算机行业中保持竞争力,这也成为了日本计算机产业崛起过程中的重要历史文化事件。本文将对机械式计算机进行简要介绍,并从五个方面对其进行深入论证。

正文

一、机械式计算机的产生与发展

 

机械式计算机指的是利用机械部件(齿轮、传动组、凸轮等)与电子部件(电动机、传感器等)相结合的计算机。在上世纪50年代初期,世界上仅有若干部、甚至不到10部机械式计算机,而日本最早开发的这类设备便是1951年研制出的臭气机。 臭气机(Canal machine)是日本制造的第一台真正意义上的计算机。它采用了许多独特的设计,如专门制作的2.5个英寸宽的标准电路板,实现了模块化和易于维护,使它成为了1950年代初期,世界上最先进的计算机之一。随着不断的改良,臭气机在1952年取得了良好的销售成绩,成为了日本电气工业的代表性产品。 之后,日本公司纷纷开发了机械式计算机。其中最具代表性的是富士通开发的计算机FACOM,这也是日本机械式计算机发展的最高点。在1960年代初期,FACOM在日本和亚洲市场上占据了相当比例的份额,并吞下了IBM 1620等机型的市场份额,成为了世界主要的机械式计算机生产商之一。

二、机械式计算机的构造与工作原理

机械式计算机最基本的构成单元是数字计算元件。它们是由数控机床上的数字显示工具改造而成的(因此,计算机的原型是数控机床),通过旋转机械部件把数字转化为机械运动来进行计算。在机械式计算机内部,数字计算元件以动力驱动和传递运动反应,产生运动的部件被称为齿轮,它们的旋转使机械运动反应,促使数据在计算机内传输,形成计算数据的过程。 机械式计算机的工作原理与电子计算机不同,主要是使用机械装置进行数字计算和加减运算。数字计算元件被放置在垂直的轮轴上,每个轴代表一个数字。轮轴之间通过自锁齿轮和摆杆进行传递和计算。通过手动设定此轴的方向和旋转次数,来完成一次计算。机械式计算机必须由专门的计算机操作员进行操作,因此,其操作难度和繁琐度较高,并且仅能完成一些简单的计算。

三、机械式计算机的优劣势比较

相比于电子计算机,机械式计算机拥有许多独特的优势和劣势。首先,相对于电子计算机,机械式计算机可在极恶劣的环境下工作,不会受到电磁波、辐射等因素的影响,长时间使用也不会损坏器件。其次,机械式计算机体积较大,但是在维护和保养方面相对来讲容易,不需要进行高难度的维修操作。最后,机械式计算机的操作难度较大,但它所完成的处理结果准确无误,具有极高的精度。 然而,相比较之下,机械式计算机相对来说存在一些劣势和不足。首先,它的计算速度相对来说过慢,需要经过一段时间的旋转才能完成一个计算过程。其次,其可完成的计算任务范围有限,仅能完成简单的计算操作。最后,机械式计算机的价格相对来说较为昂贵,不同型号之间的价格差距较大。

四、机械式计算机的应用场景

机械式计算机作为早期计算机技术的重要产物,应用领域较为狭窄。一方面,由于机械式计算机的成本较高、使用难度大,一些企业或个人并不愿意采用这种计算机;另一方面,由于计算能力的限制,机械式计算机所能完成的计算任务范围非常有限。 不过,机械式计算机在设计、工程、物理学、统计、业务分析、保险等领域得到广泛应用。例如在业务分析领域,机械式计算机可以完成复杂的保险账户计算和编排任务;在工程领域,它可以模拟真实物理系统中的运动,帮助通用汽车公司设计新车型;在物理学领域,可以用于计算天体物理学模型的发展和运动情况等。

五、机械式计算机的现代化技术发展

虽然机械式计算机已经很少用于实际生产活动中,但是人们一直在研究机械式计算机的现代化技术。这些工作主要是为了更好地了解机械式计算机的历史和原理,而不是想要把它重新应用在生产现场。 产生这种现象的原因,一方面是因为机械式计算机已经无法满足现代社会演化的需求;另一方面,全球范围内计算机科学领域的发展迅猛,迫使人们将研究重点转向了电子计算机和信息科技的研究上。

结语

总体来说,机械式计算机作为早期计算机技术中的一种重要产物,具有极高的技术水准和良好的市场反响。机械式计算机的出现和发展对全球计算机行业产生了深远的影响,直接促进了日本科技产业的崛起和发展,在当今科技社会中仍具有重要的历史和文化意义。相对于电子计算机,机械式计算机存在优势和劣势,但在今天的生产和计算环境中,它已经被电子计算机所取代。

 

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