計算技術の歴史的発展構造---- マイクロプロセッサー技術の歴史的位置づけのための基礎的考察 ----

明治大学経営学部
佐野正博

目 次(1) はじめに ................................................................................................................................................ 1(2) 「道具」段階における計算技術の歴史的発展 ......................................................................................... 3
a. そろばん ---- 現代 computer におけるレジスタの祖型としてのそろばんの玉 ........................................... 3b. ネーピアの算木(計算棒)による乗算器(1614) --- 計算表の利用による計算ステップ数の削減 ..................... 3c. 計算尺(17 世紀) --- アナログ型計算を実行するための道具 ......................................................................... 4(3) 計算「道具」から計算「機械」へのイノベーション--- 歯車を演算素子とすることによる演算作業の機械化 ............................................................. 4a. 初期の手回し計算機 --- 手動で動かす歯車式計算機 ................................................................................... 5b. 19 世紀における手回し計算機の実用化--- Charles Xavier Thomas(1820), Frank Stephen Baldwin(1875)............................................................................................................................................................................. 5c. 20 世紀日本における手回し計算機 ---- 矢頭良一(1902)および大本寅次郎(1923) ....................................... 6
d. 計算技術をめぐる二種類のバリュー・ネットワークの存在 ........................................................................ 6(4) 機械的計算機に関する動力のイノベーション(1) --- 蒸気動力駆動の歯車式計算機 .................................. 7a. 蒸気動力機関で動かす歯車式計算機(1)・・・・バベッジの階差機関 ......................................................... 7b. 蒸気動力機関で動かす歯車式計算機(2)・・・・パンチカードによるプログラム駆動可能な計算機としてのバベッジの解析機関 ............................................................................................................................................. 7(5) 機械的計算機に関する動力のイノベーション(2) --- 電動モーター駆動の歯車式 calculator...................... 9(6) 機械的計算機における、歯車からリレーへの演算素子のイノベーション ................................................ 9a. リレーを演算素子とする機械的 computer .................................................................................................. 9b. リレーを演算素子とする機械的 calculator .................................................................................................. 10(7) 機械的 Computer から電子的 Computer へのイノベーション--- 真空管による演算素子の電子化とプログラム動作の実用化................................................. 10(8) 電子的 computer における真空管からトランジスタへの演算素子のイノベーション ............................. 11(9) 電子的 computer の演算素子に関する日本独自のイノベーション ---- パラメトロン計算機 .................. 13(10) 電子的 calculator における真空管からトランジスタへの演算素子のイノベーション ........................... 15(11) 計算技術の歴史的発展構造とマイクロプロセッサー ........................................................................... 15
参考文献および補注................................................................................................................................... 17

佐野正博(2010)「計算技術の歴史的発展構造」(1) はじめに演算を実際に実行する回路の構成素子(演算素子）の「機械化」は、「そろばんの玉の移動」から「歯車の運動」への移行から始まった。そして「歯車」を演算素子とする機械的計算機は、そろばんの玉と同じく人間の手を動力源とする手動の歯車式計算機を歴史的出発点として、蒸気動力で動かす歯車式計算機、電動の歯車式計算機へと発展を遂げた。演算素子のイノベーションの後に、演算素子を動かす動力源のイノベーションが引き続いて起こったのである。
しかし「歯車」を演算素子とする歯車式の機械的計算機は、動力源に関するイノベーションによる速度向上には一定の限界があった。そこで「歯車」の回転速度の限界を超えるイノベーションが技術的課題となったのであるが、それは 20 世紀中頃から急速な歴史的発展を遂げた。
まずは、ベル研究所の Mode II(1942) や、ハーバード大学の Mark I(1944)、富士写真フイルムのFUJIC(1956)など、電磁石の磁力によるスイッチの開閉を利用した機械的な電気的回路である「リレー」を演算素子とするリレー式計算機の実用化が 1940 年代～1950 年代に進行した。
「リレー」という演算素子は電磁的作用を用いているとは言え、「歯車」と同じく機械的装置であった。「リレー」も機械的動作による演算素子としてスピードには一定の限界があった。そうした限界を超えたさらなる高速化の実現は、演算素子を機械的（mechanical）なものから電子的(electronic)なものに変える技術進歩によってもたらされた。
電子的な演算素子として最初に登場した回路素子が「真空管」であるが、真空管式電子計算機の研究開
発は、リレー式計算機とほぼ同時期におこなわれている。真空管は演算素子として長寿命化・高集積度化・消費電力低減という点において困難を抱えていた。
こうした困難の技術的克服を可能にしたのが半導体を素材とした回路素子の「ダイオード」や「トランジスタ」
である。二極真空管に代わってダイオードを、三極真空管に代わってトランジスタを回路素子として利用することで飛躍的な性能向上を実現することができた。
電 子 的 演 算 素 子 を 用 い た computer と し て 、 「 真 空 管 」 を 演 算 素 子 と す る ENIAC(1946) や
EDSAC(1949)などの computer を第一世代とすると、UNIVAC-1(1951)、IBM-701(1953) といった「トランジスタ」を演算素子とする computer が第二世代となる。
第二世代以降は演算素子としてトランジスタを用いている点では共通しているが、トランジスタの集積度によって世代分類がおこなわれている。第二世代ではトランジスタが単独の独立した回路素子として用いられたが、IBM360(発表 1964 年、出荷 1965 年)や DEC PDP-8(発表 1965 年) などの第三世代 computer
ではダイオード、抵抗、コンデンサー、コイルなどといった種々の回路素子を一つにまとめた集積回路(Integrated Circuit、IC）が用いられている。回路素子の集積度を IC よりも大きくした大規模集積回路(Large Scale Integrated circuit、LSI)を用いたのが IBM4300(発表 1979）などの第四世代 computerである。
このように第二世代以降は、トランジスタの集積度の向上を実現する技術革新が進展する中で、computer の性能向上が実現された。
以上のような計算技術の歴史的発展構造を図式化すると、表 1 のようになる。以下では、こうした演算素子に関わる技術発展という視点から、計算技術の歴史的発展のあり方および構造を尐し詳しく論じること
にしよう。

1

佐野正博(2010)「計算技術の歴史的発展構造」
表1

計算技術の歴史的発展構造

2佐野正博(2010)「計算技術の歴史的発展構造」(2) 「道具」段階における計算技術の歴史的発展--- デジタル型計算用道具としてのそろばん vs アナログ型計算用道具としての計算尺 --a. そろばん ---- 現代 computer におけるレジスタの祖型としてのそろばんの玉現在から 3,000-4,000 年前にそろばんの形態をしたものが存在したと言われている。そろばんは、そのように古くからある計算道具であるが、その技術的構成は現代のデジタ
ル computer と一定の共通性を持つものとして技術論的には解釈することができる。すな
わち、そろばんの玉は、計算結果を表示する「表示装置」、および、計算対象となる数
値や計算の途中結果を一時的に記憶する「 レジスタ」という機能を果たす素子として解釈することができる。
b. ネーピ アの算木 (計 算棒)に よる乗算器 (1614) --- 計 算表の利用によ る計算ス テップ数の削減
対数の発見者としても知られているネーピア(John Napier,1550-1617)は、計算作業

表2

ネーピアの算 木 による乗 算 の計 算 法

4を補助する道具として Napier's bones (別名Rabdology)を 発明し ている 。 Napier's bonesの基本的利用法は、表 2 のように算木(九1九の乗算結果を分解記入した計算棒）を桁2数分だけ並べて、算木に書かれた数字の和3を取ることで乗算作業の補助をすることである。応用として、除算の実行や平方根5を求めることもできる。
計算結果を一覧表として用意しておいて計算処理作業において利用するというこうした技術的手法は、 加算の実行に際してはあらかじめ記憶されている加算表を
参 照 す る よ う に な っ て い た

4IBM

1620(1959) ( 1 ) な ど の 20 世 紀 の 電 子 計 算 機

6
7
8
9

0
0
1
1
2
2
2
3
3

4
8
2
6
0
4
8
2
6

4
0
0
1
1
2
2
2
3
3

4
8
2
6
0
4
8
2
6

6
0
1
1
2
3
3
4
4
5

446×4 を 計 算 す る 場 合 、

6
2
8
4
0

4 の算木 2 本と 6 の算木
1 本を左図のように順に並べる。
4 の欄に書かれた数字を下記のように利用して 、 乗 算 の 結 果 が 1784となることを求めることができる。

6
2
8

千の位：

1

百 の 位 ： 6+1=7
十 の 位 ： 6+2=8
一の位：

4

4

や、除算の実行に際して計算表の参照により計算ステップ数を減尐させて計算の高速化を図ったインテルの Pentium プロセッサー(2)などでも用いられている。

(1) IBM1620 は、表 を用 いて加 算 を実 行 するため、加 算 を実 行 する回 路 をハードウェア的 には持 っていなかった。
(2) インテルの Pentium プロセッサーが除 算 の実 行 に際 して計 算 表 を用 いて計 算 時 間 の短 縮 を図 っていることは、
計 算 表 のデータの一 部 が誤 っていたために誤 動 作 を起 こすというバグを持 ったマイクロプロセッサーをインテルが出 荷 し、製 品 リコールに追 い込 まれたことで周 知 の事 実 となった。このバグの「問 題 の原 因 は、除 算 のためのハードウェアの実 装 に際 して用 いられた計 算 表 の一 部 の値 が間 違 っていた」（The cause of the problem traces itself
to a few missing entries in a lookup table used in the hardware implementation algorithm for the divide
operation）」(Intel,2004)ことにあった。

3

佐野正博(2010)「計算技術の歴史的発展構造」
c. 計算尺 (17 世紀 ) --- アナログ型計算を実行するための道具
1620 年，イギリスのガンター (Edmund Gunter、1581‐1626)の考案した対数目盛を応用したものが計算尺の原型と言われている。
logAB＝logA＋logB であることを利用すると、かけ算を足し算として実行することができる。平方や立方も、logA 2 ＝2logA、logA3＝3logA であることを利用すると、足し算として実行することができる。また、logA/B＝logA－logB であることを利用すると、除算を引き算として実行することができる。
このことを利用すると、2 種類のものさしを人間の手で移動させることで対数の値の和（あるいは差）を求めることができ、それに よって２つの数の積と商を計算することができる。
現在の計算尺は、固定された台

図 1 現 代 的 な計 算 尺 の一 例 (1918)

尺とこれに平行に動かせる滑尺と呼ばれる 2 種類のものさし、および、
カーソルからなり，どちらにも同[出 典 ]Dobson(1918)

じ尺度の目盛が刻まれていて，一方を滑らせて目盛を合わせることにより，対数の値の加減を求めて 2 数の積と商を計算することができる。こうした形態の計算尺の起源は、1850 年頃にフランスのアメデ・マンハイム(Amédée Mannheim,1831‐1906)の計算尺と言われている。
そ ろ ば ん や abacus は い わ ば デ ジ タ ル 型 計 算 を 実 行 す る 道 具 で あ る の に 対 し て 、計算尺はいわばアナログ型計算を実行する道具である。計算時間の短縮よりも計算精度が重要な場合にはデジタル型計算が、計算精度よりも計算時間の短縮が重要な場合にはアナログ型計算が適している。

(3) 計算「道具」から計算「機械」へのイノベーション --- 歯車を演算素子とすることによる演算作業の機械化
計算技術の歴史的発展においても他の技術と同じく、「道具」から「機械」への技術的発展という形態の技術的進歩が存在する。
計算「道具」においては、上記のそろばんに関して考察したように、データの記憶や表示用の素子が「道具」として技術的対象となっていたが、加算・減算・乗算・除算などの演算作業は人間が担っていた。すなわち、演算処理をおこなう ALU(Arithmetic Logic Unit、
演算論理装置)、割込処理やタイミングなどの制御回路装置、命令やデータの入出力を担う
インターフェースなど現代のデジタル型 computer の CPU が担っている処理機能は人間が担っていた。
そろばんや Abacus などの計算「道具」には担わせることができなかったそうした処理機
能の一部を機械化することが計算技術の次の発展段階を構成している。最初の技術的発展
は、「歯車」を演算素子として用いることで加算・減算・乗算・除算などの演算処理を機

4佐野正博(2010)「計算技術の歴史的発展構造」

械化することが実現された。
a. 初期の手回し計算機 --- 手動で動かす歯車式計算機
歯車のかみ合わせを利 用して計算を行う

図 2 パスカルの計 算 機 (1642)

初期の手動式計算「機械」としては、ダイ
ヤルを数字分だけ回すことで加減算を実行するマシン (3) である Wilhelm Schickard(1592-1635) の Calculating Clock(1623),フランスの貨幣単位に対応し税務計算を目的と し て 加 算 (4) を 実 行 で き た パ ス カ ル (Blaise
Pascal,1623-1662)の計算機 Pascaline(1645)、[出 典 ]Goldstein(1972)The Compute, Illustration 2

加算の繰返しで乗算を、減算の繰返しで除算を実行する四則計算機であったライプニッ
ツ(G.W.Leibniz,1646-1716 の計算機(1671)などが有名である。
b. 19 世 紀に おけ る手回 し計 算機 の実 用化 --Charles Xavier Thomas(1820),
Stephen Baldwin(1875)

図 3 ボールドウィンの特 許 申 請 図 (1989)

Frank

パスカルやライプニッ ツの計算機は、簡単な数値に対しては正しく計算を行えたが、桁上げが数桁以上繰り上がるときには，正しく動作しなかった。それは、機械
設計上の弱点と加工精度の不十分さとに起因したものであり、当時の技術では解決[出 典 ] Baldwin(1989) Fig.4
図 4 オドナーの計 算 機 (1877)

できなかった。
実用的な手回し計算機が登場したのは19 世紀になってからである。 1820 年にはトーマス（Charles Xavier Thomas)がライプニッツの計算機を改良した計算機を、
18775 年にはボールドウィン (Frank Stephen
Baldwin, 1838 - 1925)の 計 算 機 が商 業 的 に生産されるようになった。
この種の計算機の一応 の完成品は、1891
年に売り出されたスウェーデンのオドナ
ー (Willgodt Theophil Odhner,1845-1905) の[出 典 ] Leipälä (2003) p.10

計算機 Arithmometer である。

(3) 自 動 繰 り上 がり機 構 を有 してはいるが、加 減 算 の操 作 からすると原 始 的 な計 算 機 であった。すなわち、 300 を
加 算 する場 合 には 100 の位 のダイヤルを 3 数 字 分 だけ右 に回 し、300 を減 算 する場 合 には 100 の位 のダイヤル
を 3 数 字 分 だけ左 に回 すという機 構 であった。
(4) 減 算 は直 接 的 には実 行 できなかった。９の補 数 を利 用 することで間 接 的 に減 算 を実 行 する仕 組 みになっていた。

5

佐野正博(2010)「計算技術の歴史的発展構造」
c. 20 世紀日本における手回し計算機 ---- 矢頭良一 (1902)およ び大本寅次郎 (1923)
日本では、1902 年に矢頭良一が独自の構想による手回し計算機自働算盤を特許出願し、

図 5 タイガー計 算 機 (1931)

その後数年間に二百数十台を製造・販売した。
1923年には大本寅次郎(1887-1961)がタイガ
ー計算機 (5) の愛称で親しまれることになる計算機を開発した。当初は、公務員初任給の半年分以上というほどの高価格であったが 6 、1953
年から販売終了の1970年までかなりの物価上昇があったにも関わらず 3万5千円という同一価格を守り通して相対的な低価格化が進んだ[出 典 ] 株 式 会 社 タイガーWeb ページ、http://www.
tiger-inc.co.jp/temawashi/img/tmws7111_2.jpg

ことにより出荷数が増加し、ピーク時の 1968年頃には年間約4万台の出荷数を誇り、 1970
年頃までに累計で約50万台を製造・販売された。なお手回し式計算機として知られたタイガー計算機も1960年には電動モーターで動かすタイプの「E60-3型」が販売開始されるなど、手動式から電動式になっている。
こうした歯車式計算機は、電子式の第一世代 computer の真空管式計算機だけでなく、第三世代の集積回路式計算機の普及した 1960 年代末頃まで、多くの会社における経理など事務計算用のマシンとしての寿命を保ったのである。
歯車式計算機が商品競争力を最終的に失うことになったのは、対抗商品としての卓上型電子計算機(desktop calculator)、すなわち、電卓の価格が 20 万円を割るようになった 1969年頃である。
d. 計算技術をめぐる二種類のバリュー・ネットワークの存在
電子式の第一世代 computer から第三世代 computer へと連なる 20 世紀後半期における高性能性を追求した計算機の技術発展の一方で、そろばんや歯車式計算機といった旧世代の技術に基づく計算機がこのように戦後も長く使用され続けたことは、計算ニーズに関わる
バリュー・ネットワークが二種類存在することを示している。すなわち、大量の計算を高速かつ高い信頼性で実施することができるといった＜高性能性＞重視のバリュー・ネット
ワークと、低価格で計算を実行できるといった＜低価格性＞重視のバリュー・ネットワー
クの二種類が明確に分離された製品市場として存在することを示している。
．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
ＣＰＵの技術発展の流れも、こうした異なる二つのバリュー・ネットワークの存在に対．．．．．．．．．．．．．．
応して二種類に分かれている。

(5) 1923 年 5 月 に完 成 した第 一 号 機 は、発 明 者 大 本 寅 治 郎 の名 前 の「寅 」をとって「虎 印 計 算 器 」と命 名 し発 売 開
始 されたが、同 年 11 月 に「タイガー計 算 器 」というように名 称 変 更 された。（株 式 会 社 タイガーの会 社 沿 革
http://www.tiger-inc.co.jp/kaisya/kaisya.html の記 述 による。）(6) 株 式 会 社 タイガー(2002)「20 世 紀 の産 業 遺 物 ：手 廻 し式 計 算 機 器 の変 遷 」タイガー手 廻 計 算 器 資 料 館
http://www.tiger-inc.co.jp/temawashi/temawashi4.html によれば、1931 年 に公 務 員 初 任 給 が 75 円 であったのに対 して、495 円 と 6 ヶ月 分 以 上 の価 格 であった。

6

佐野正博(2010)「計算技術の歴史的発展構造」(4) 機械的計算機に関する動力のイノベーション (1) --- 蒸気動力駆動の歯車式
計算機
大きな数の計算をしようとすればするほど、歯車式計算機では噛み合わさる多数の歯車の間での摩擦力が大きくなるため、動作させるのにより大きな力が必要となる。そのため、歯車式計算機を動かすための動力として蒸気動力機関の利用を想定したバベッジの計算機が１９世紀に研究・開発された。
a. 蒸気動力機関で動かす歯車式計算機 (1)・・・・バベッジの階差機関
どのような多項式の数列でも階差を一回取るか、
あるいは、その階差によって構成される数列に関

図 6 バベッジの階 差 機 関 のモデル

してまた階差を取るといった作業を何回か繰り返
すと、最終的には階差が一定の数となる。
多項式の数列に関するこうした数学的性質を利用すると、加算によって多項式の数値を算出することができる。例えば整数を累乗した値は、二乗や三乗だけでなく何乗であっても 加算だけで計算することができる。階差によって関数の値を計算する歯車式計算機が階差機関 (Difference Engine)である。
バベッジ(Charles Babbage,1792‐1871)は、1820
年に階差機関の構想を発表した後、イギリス政府[出 典 ]Babbage(1864) Passages from theLife of a Philosopher の 扉 絵の約 17,000 ポ ン ド の 援助およびそれとほぼ 同じくらいの自己資産の投入により研究・開発を続け

図 7 階 差 機 関 の歯 車

た。階差機関のプロトタイプは 1833 年には完成したが、当初構想の機械は 1842 年になっても完成させることができず、イギリス政府は階差機関の研究・開発を断念した。そ の 後 、バ ベ ッ ジ の 階 差 機
関 の 説 明 書 が ス ウ ェ ー デ ン に 渡 り 、そ の 国 の 技 師
イ ェ オ リ ・ シ ュ ウ ツ の 手 に よ っ て 1834 年 に 動 作
する階差機関が完成された。

[出 典 ]Swade(2005)p.71

b. 蒸 気 動 力 機 関 で 動 か す 歯 車 式 計 算 機 (2)・ ・ ・ ・ パ ン チ カ ー ド に よ る プ ロ グ ラ ム 駆 動 可
能な計算機としてのバベッジの解析機関
バベッジは、パンチカードを利用して「計算手順の命令」を与えて、計算をおこなう歯車式計算機械である解析機関 (Analytical Engine)に関する最初の記述は 1834 年中頃になされ、1836 年中頃には、動作可能な設計にまで進歩を遂げているが、結局のところ動作する製品を完成させることはできなかった。
パンチカードは、Joseph Marie Jacquard (1752-1834)が 1801 年に考案したジャガード
織機において編む模様を機械に指示するために既に使われていたものであるが、バベッジ

7佐野正博(2010)「計算技術の歴史的発展構造」

はこれにプログラムやデータを記録させることを考えたのである。いわば解析機関は、カー ドによ って「 代数的な 模様を 織る」 機械であ る (Ada,1843)。バベッ ジは、 Jacquard 織機と解析機関の間には「ほぼ完全なアナロジーが成立する」(Babbage,1864,p.117)としている。なおパンチカードのこうした利用は、1940 年代～1970 年代の電子計算機において実際になされている。
解析機関の設計におい てバベッジは、

図 8 バベッジの解 析 機 関 の一 部

計 算 機 に 「 store」 、 「 mill」 「 control」という３つの機能を持たせようと 考えた(7)。Store は、演算結果および演算対象となるすべての変数を記憶するための装置であり、mill は演算対象を処理するための装置である。Control の一例は図 9 のような装置である。（図 9 の装置はマイク
ロプログラミング機能を 実現するための装置と言われている。）
このようにこれらの装置は、今日のcomputer における記憶装置、演算装置、制御装置に相当するものであった。
バベッジの解析機関の 構想は、当時の技術的制約から実際には 完成品としてうまく実現することはできなかった。また
歯車を演算素子として利用する機械的計
算機ではプログラム駆動において実用的[出 典 ]Williams(1997)History of Computing Technology,p187
図 9 歯 車 式 計 算 機 における「CPU」 --- バベッジの
miroprogram control 装 置

な速度の確保が困難であったと思われるが、バベッジの解析機関の構想にはcomputer の設計思想として現在につながるものがあった。

[出 典 ]Bromley(1982)p.205 の Figure 8(7) バベッジは Babbage(1864)p.117 においては解 析 機 関 が store と mill という二 つの部 分 から構 成 されているとしているが、本 文 中 にあるように store と mill に加 えて、control 装 置 もバベッジは考 えている。

8佐野正博(2010)「計算技術の歴史的発展構造」(5) 機械的計算機に関する動力のイノベーション (2) --- 電動モーター駆動の歯車式 calculator
手回しの歯車式計算機と同様の内部的機構を

図 10

モンロー社 の電 動 電 卓持つマシンに電動モーターを取り付けることで、手回し作業を不要としたものが、電動の歯車式
計 算 機 で あ り 、 一 般 に は 電 動 計 算 機(electromechanical calculator)と呼ばれている。
機械的計算機における電気動力へのこうしたイノベーションは、20 世紀前半に生じた。電動計算機の代表的なマシンが、米国モンロー社の電動計算機で、図 10 のように数値の各桁ごとにテンキーを持ついわゆるフルキーボード式電卓であった。

[出 典 ] Masch(1929)の Figure 1(上 記 の 39 番が 電 動 モ ー タ ー 部 で あ る ) (8)(6) 機械的計算機における、歯車からリレーへの 演算素子のイノベーション
a. リレーを演算素子とする機械的 computer
プログラム駆動型の機械的計算機の実用化

図 11 リレーの開 閉 動 作 に関 する図は、歯車駆動の動力源に関する蒸気動力や電気
動力というイノベーションによってでは なく、演算素子に関する「歯車」から「リレー」(継電器）へのイノベーションによって実現された。
リレーとは、電磁石に電流を流すと発生する磁．．．．
力を利用してスイッチのオン・オフを機械的におこなう装置である。

[出 典 ]松 下 電 器 製 造 ・ 技 術 研 修 所 (1978)p.63

ただし新しい演算子であるリレーという機械的部品は、より高速な機械的計算機に対す．．． ．．．．． ．．．．．．．．．．．．．．
る必要性 に対応して 新規に発明されたものではなく 、電話交換機用の部品として既に利用されていた部品である。 歯車を演算素子とする 機械的計算機の高速化のための技術的シーズ(seeds)としてリレーが利用された のである。
リレーが演算素子として利用可能であることは 1930 年代後半に広く知られるようになっ た 。 プ ロ グ ラ ム が 動 作 す る リ レ ー 式 計 算 機 の 最 初 期 の も の に 、 ド イ ツ の ツ ー ゼ (Konrad
Zuse,1910-1995)の Z2(1939、リレー数 600 個)やリレーを Z3(1941、リレー数 2,600 個)、ア
メリカのエイケン(Howard Aiken)が考案し IBM が製作した Harvard Mark I(1944、リレー数
3,304 個)などがある。
エイケンのハーバード大学における博士論文の指導教授 E. L. Chaffee の専門は真空管および真空管回路であり、エイケンの博士論文も真空管に関わるエレクトロニクス分野のものであったにも関わらず、エイケン が Harvard Mark I において演算素子として真空管ではなくリレーを選択したのは、技術的問題というよりは「製造コスト」および「実際の設 計 ・(8) モンローの最 初 の電 動 計 算 機 は 1922 年 の Monroe Model K(1922)であり、それに関 連 した 1922 年 申 請 の特許 Chase(1922)にも同 様 の図 がある。

9

佐野正博(2010)「計算技術の歴史的発展構造」

開発を担ったのが IBM であった」という二つの要素によるものである。
例えばエイケンはリレーを選択した理由に関するインタビューの中で、「答えは製造コ
ストにある。(the answer is money)」、「真空管を用いたデジタル・カウンターの技術を利用 す る こ と で 、 電 子 的部 品 を 用 い て 製 造 可 能な こ と は 明 ら か で あ った 。 ・ ・ ・ も し RCAが興味を持っていれば、［真空管を用いた］電子的計算機となったであろう。」(Cohen,1999,p.43、［］内は引用者による補足 )と述べている。
リ レ ー 式 計 算 機 は 第 二 次 大 戦 中 だ け で な く 、 Harvard Mark I の 後 継 機 Harvard Mark
II(1947) な ど に 見 ら れ る よ う に 第 二 次 大 戦 終 了 後 も 製 作 さ れ て い る 。 ENIAC(1946) や
EDVAC(1948)など真空管式電子計算機が登場した後 に、リレー式計算機が単純に時代遅れのものとしてすぐに廃れたわけではなく、その研究・開発 は引き続き行われていた。
戦後日本でもリレー式計算機の研究・開発がおこなわれている。例えば 日本で最初に製作 さ れ た デジ タ ル式 計算 機 で あ る電 気 試験 所の ETL Mark I(1952)は リ レ ー 式 計算 機 であったし、その後継機の ETL Mark II(1955、リレー数 22,253 個)もリレー式計算機であった。
ま た 富 士 通 は 、 1950 年代 に は 真 空 管 式 電 子 計算 機 の 研 究 開 発 が 主 流で あ っ た に も 関 わ らず、「当時の真空管の動作があまりにも不安定だった」ことや「電話交換機に用いられる部品であるリレーに関して優れた技術的蓄積が社内にあった」といった技術的理由から F
ACOM 100(1954)という日本初の実用リレー式計算機を開発するとともに 、その後も FAC
OM128A(1956)、FACOM128B(1958)、FACOM138A(1960)などリレー式の大型計算機の研究開発・販売をおこなっている。
b. リレーを演算素子とする機械的 calculator
プログラム型計算機である computer 分野だけでなく、四則演算など数値計算を主とする計算機である calculator 分野においても、リレー式 計算機の研究開発がおこなわれている。
たとえばカシオ計算機は、1957 年にリレーを用いた卓上型電子計算機「カシオ 14-A」(消費電力 300W、重量 140kg)を完成させ 485.000 円で販売を開始した。高速に 14 桁の計算をした「カシオ 14-A」はテンキー入力で数値をランプで表示する方式が採用されていた。な
おテンキー方式を採用したのは、卓上型計算機として数値入力部の大きさを小さくするためである (9) 。
リレー式電子計算機としての computer では 22,253 個ものリレーを利用した ETL Mark I
I(1955)などに見られるように多数のリレーが使用されていたのに対して、普通の事務所での使用を想定した calculator として小型化を実現するために、カシオ 14-A では使用するリ
レーの数を 342 個までに減らしていた。

(7) 機械的 Computer から電子的 Computer へのイノベーション --- 真空管による演算素子の電子化 とプログラム動作の実用化
歯車に代わる演算素子として 20 世紀中頃からリレーと並んで利用され始めたのが 真空管である。真空管を演算素子として用いて計算をおこなった最初のマシンは、アタナソフ(9) フルキー方 式 ではそのマシンで四 則 演 算 可 能 な桁 数 が多 くなればなるほど入 力 部 のスペースが大 きくなってしまう。

10佐野正博(2010)「計算技術の歴史的発展構造」(John Vincent Atanasoff) と ベ リ ー (Clifford Berry) に よ る ABC(Atanasoff–Berry
Computer,1942,真空管 280 本)である。ただしこのマシンは、ガウス消去法 という数学的手法によって連立一次方程式を解くこと に特化した特定目的用マシンであり汎用的計算をおこなえるものではなかった し、プログラム可能でもなかった 。それゆえ演算素子の技術的構成のみに着目した視点からは電子的な計算機として位置づけることができるものであるにしても、ソフトウェアも含めたシステムとしての computer という視点からは最初の真空管式電子計算機として位置づけること はできない (10) 。
プ ロ グ ラ ム 可 能 な 最 初 の 真 空 管 式 電 子 計 算 機 は 、 ENIAC(Electronic Numerical
Integrator and Computer,1946)であり、真空管を 17,468 本も使用し、総重量は約 30 トンもあった。ENIAC 以後も、Manchester Mark I (1949)、EDSAC(1949)、EDVAC(1951)
な ど 様 々 な 真 空 管 式 電 子 計 算 機 の 開 発 が 続 き 、 UNIVAC I(1951) や IBM701(1952 発
表,1953 出荷)、IBM702(1953 発表、1955 出荷)など商用の真空管式電子計算機が登場するまでになり、第一世代 computer の時代が形成されることになった 。
日本における真空管式電子式計算機は、アメリカに尐し遅れたが 1950 年代後半には富士 フ イ ル ム の FUJIC(1956, 真 空 管 1700 本 ) や 東 京 大 学 の TAC(Tokyo AutomaticComputer,1959,真空管 7000 本)などが開発されている。
演算 素子 の電子化および記憶装置の能力 向上 により、プログラ ム動 作可能な computerの実用化および商用化が 1950 年代には世界的に可能になったのである。

(8) 電子的 computer における真空管からトランジスタへ の演算素子のイノベーション
消費電力の大きさや集積度の低さなどの問題から、電子的計算機における演算素子は真空管からトランジスタへと移行した。
トランジスタを演算素子として用いて世界最初に動作した電子計算機は、真空管式電子計算機の演算部を真空管からトランジスタに置き換える形で イギリスで試作されたマシン
で あ る 。 1949 年 に イ ギ リ ス の マ ン チ ェ ス タ ー 大 学 で 製 作 さ れ た 真 空 管 式 電 子 計 算 機Manchester Mark I (1949、真空管 1300 本)の信頼性向上を目的としてグリムスデール(R.L.
Grimsdale)の設計のもとに 1953 年にトランジスタ化が実行されたのである。
このマシンは点接触型ゲルマニウム・トランジスタを使用したもので 尐し信頼性が低く、平均命令実行時間も 30ms と低速であった。Metropolitan-Vickers 社は、信頼性向上のためトランジスタを接合型に代えた上で、それを原型としたトランジスタ式計算機(10) ABC マシンの発 明 の先 行 性 を根 拠 として、1973 年 10 月 19 日 の米 国 ミネアポリス連邦 地 方 裁 判 所 において
電 子 計 算 機 に関 する ENIAC 特 許 が無 効 とされた。そうしたこともあり、ENIAC ではなく ABC マシンが世 界 最 初の電 子 計 算 機 であるとする見 解 も強 い。
これに対 して星 野 力 は、星 野 力 (1995,p.81 および pp.141-142)において「プログラム可 変 内 蔵 方 式 」の計 算 機をコンピュータと定 義 する立 場 から、ABC マシンは真 空 管 を演 算 素 子 とする電 子 的 な論 理 回 路 を構 築 するなど
独 創 的 で先 駆 的 な業 績 を挙 げたものではあるが、プログラム内 蔵 ではないという意 味 で世 界 最 初 のコンピュータとするのは不 適 当 である、としている。
また星 野 力 とは異 なる立 場 からではあるが、能 澤 徹 は、ABC マシンの最 大 の功 績 は「真 空 管 による演 算 器 の作
動 」(能 澤 徹 ,2003,p.165)にあるとし、「プログラム制 御 機 構 ないしはその概 念 はまったく存 在 しなかった」 (能 澤徹 ,2003,p.159)ことなどから「コンピュータというには不 十 分 なもの」(能 澤 徹 ,2003,p.155)であった、としている。

11佐野正博(2010)「計算技術の歴史的発展構造」

Metrovick 950 を 1956 年に 6 台完成させている(Lavington, 1980,p.48,邦訳 p.64)。
ア メ リ カ に お け る 最 初 の ト ラ ン ジ ス タ 式 電 子 計 算 機 は 、 ベ ル 研 究 所 が 1954年 に 完 成 した TRADIC(TRAnsistor DIgital Computer ま た は TRansistorized Airborne DIgital Comput
erの 略 )で あ る 。 TRADICは 、 684個 の 点 接 触 型 ト ラ ン ジ ス タ と 10,358個 の 点 接 触 型 ゲ ル マ
ニ ウ ム ・ ダ イ オ ー ド を 使 用 し 、 加 算 実 行 時 間 16μ s、 乗 算 実 行 時 間 300μ sと い う 性 能 で あっ た (Irvine,2001,p.34)。
IBMも 早 く か ら ト ラ ン ジ ス タ に 関 心 を

図 12 IBM の Standard Modular System(SMS)カード

持 ち 、計 算 機 に お け る ト ラ ン ジ ス タ 利 用の た め の 研 究 開 発 を お こ な っ て い る 。例
え ば IBMの Halsey Dickinsonは 、ベ ル 研 究所による点接触型トランジスタの発明に 関 す る 1948年 の 発 表 か ら 数 週 間 以 内に 見 本 の ト ラ ン ジ ス タ を 取 り 寄 せ 、ト ラ
ン ジ ス タ に 関 す る 研 究 を 始 め て い る (Pugh,1995,p.228)。IBMは 、ポ キ プ シ ー (Poughkeepsie)研 究 所 で ト ラ ン ジ ス タ 技 術 の研 究 を 進 め 、1954年 10月 に は 真 空 管 式 で
四 則 演 算 を 実 行 す る 計 算 機 IBM 604 Ele
ctronic Calculating Punch (1948)の ト ラ
ン ジ ス タ 化 を お こ な っ て い る 。こ の 試 作
機 を 基 礎 と し て 開 発 さ れ た の が IBM 608
Calculator(1955年 4月 発 表 、 1957年 12月
出 荷 )で あ り 、こ の マ シ ン は 周 辺 回 路 も 含
めて完全にトランジスタ化された最初の 商 用 マ シ ン で あ り 、3000個 以 上 の ト ラ
ン ジ ス タ を 使 用 し て い た 。 IBM 608は ト
ラ ン ジ ス タ 化 に よ り 、同 性 能 の 真 空 管 式[出 典 ]IBM(1992)p.18の 計 算 機 と 比 べ て 容 積 を 約 半 分 に 、 消 費 電 力 を 90%削 減 す る こ と が で き た 。
電 子 計 算 機 に お け る ト ラ ン ジ ス タ の 利 用 に 関 す る IBMの 興 味 深 い 試 み の 一 つ は 、ス ト レ
ッ チ (Stretch)プ ロ ジ ェ ク ト の 中 で 1955年 に 開 発 さ れ た Standard Modular System(SMS)カ ー
ド で あ る 。 SMSカ ー ド は 、 プ リ ン ト 基 板 上 に ト ラ ン ジ ス タ 、 ダ イ オ ー ド 、 抵 抗 、 コ ン デ
ン サ ー な ど を 配 置 し た 図 12に 示 し た よ う な 形 状 の も の で 、 IBM7000シ リ ー ズ お よ び 1400
シ リ ー ズ で 使 用 さ れ て い る 。 様 々 な 種 類 の SMSカ ー ド が 製 作 さ れ た が 、 基 本 的 に は 16端
子 で 2.5イ ン チ ×4.5イ ン チ と い う 同 一 サ イ ズ で あ っ た （ 図 11は single幅 の カ ー ド で あ る が、 そ の 倍 の double幅 の カ ー ド も あ る ） 。
日 本 に お け る 最 初 の ト ラ ン ジ ス タ 式 電 子 計 算 機 は 、 電 気 試 験 所 電 子 部 が 1954年 よ り 開
発 を 開 始 し 1956年 7月 に 始 動 に 成 功 し た 小 型 の 実 験 機 ETL Mark IIIで あ る 。点 接 触 型 ト ラ
ン ジ ス タ の 発 明 は 1948年 、 接 合 型 ト ラ ン ジ ス タ の 発 明 は 1951年 で あ っ た が 、 ト ラ ン ジ ス
タは真空管よりも高価でなおかつ不安定な部品 であったこともあり、日本でもトランジ
ス タ を 用 い た 電 子 計 算 機 の 開 発 開 始 は 1950年 代 中 頃 と な っ た の で あ る 。

12

佐野正博(2010)「計算技術の歴史的発展構造」

ETL Mark III(1956)の 主 要 構 成 要 素 は 、 点 接 触 型 ト ラ ン ジ ス タ 130個 、 ゲ ル マ ニ ウ ム ・
ダ イ オ ー ド 1800個 で あ っ た が 、そ の CPUの 大 き さ は 85cm×44cm×53cmと 現 在 の マ イ ク ロ
プ ロ セ ッ サ ー と 比 べ る と 極 め て 大 き か っ た (Takahashi,1986,p.148)。マ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ ーの 登 場 に 至 る ま で は ま だ ICや LSIに 関 わ る 技 術 発 達 を 必 要 と し た の で あ る 。
電 気 試 験 所 は ETL Mark III(1956)に 引 き 続 き ト ラ ン ジ ス タ 式 電 子 計 算 機 の 実 用 化 の た
め の 研 究 開 発 を 1956年 10月 よ り 始 め 、一 年 後 の 1957年 11月 に は 後 継 機 の ETL Mark IV(1957)を 完 成 さ せ て い る 。Mark IVは 、接 合 型 ト ラ ン ジ ス タ 470個 、ゲ ル マ ニ ウ ム・ダ イ オ ー
ド 4600個 と 前 世 代 機 よ り も か な り 増 加 さ せ た こ と も あ り 、そ の CPUの 大 き さ は 140cm×20
cm×120cmと さ ら に 大 き く な っ た (Takahashi,1986,p.150)。
Mark IVは 、ト ラ ン ジ ス タ を 点 接 触 型 か ら 接 合 型 に 代 え た こ と に よ り 、加 算・減 算 の 平
均 所 要 時 間 は 560μ sか ら 3.4msへ 、乗 算 の 平 均 所 要 時 間 は 768μ sか ら 4.8msへ と 数 倍 以 上 も
計 算 速 度 は 遅 く な っ た (Takahashi,1986,p.148お よ び p.150)も の の 、 ト ラ ン ジ ス タ 素 子 の 安
定 性 ・ 信 頼 度 は 向 上 し 、 Mark IIIに 比 べ て は る か に 安 定 稼 動 し た 。
そ う し た Mark IVの 成 功 な ど も あ り 、日 本 電 気 の NEAC 2201(1958)、 NEAC 2203(1959)、日 立 の HITAC 301(1959)、HITAC 102(1960)、松 下 通 信 工 業 の MADIC I(1959)、MADICIIA(1961)、沖 電 気 の OKITAC 5080(1960)、OTC 6020(1960)、東 芝 の TOSBAC 3100(1960)、 三 菱 電 機 の MELCOM LD1(1960)、 MELCOM 1101(1960)、 北 辰 電 機 の HOC100(1958)、
HOC200(1960)な ど 数 多 く の 民 間 企 業 が 1950年 代 後 半 に ト ラ ン ジ ス タ 式 電 子 計 算 機 の 開 発に取り組んでいる。

(9) 電子的 computer の演算素子に関する日本独自のイノベーション ---- パラ
メトロン計算機
表 1 には記 載 していないが、日 本 人 の発 明 になる日 本 独 自 タイプの演 算 素 子 にパラメトロン(Parametron)がある。パラメトロンを演算素子や記憶素子として利用した computer の開発が日本では 1950 年代後半に積極的に進められた。
20 世紀中頃における computer の研究開発において、日本では演算素子としてリレー、真空管、トランジスタと並んでパラメトロンが利用されたのである。
パラメトロンとは、「計 算 機 に必 要 な三 作 用 、即 ち記 憶 、論 理 演 算 、増 幅 がすべてこの一 つの素子によってできる」(高橋秀俊,1968,p.3)という特徴を持つ素子であり、後藤英一が 1954 年に考案したものである (11) 。パラメトロンは、フェライトの環 状 磁 心 にコイルとコンデンサーを組 み合 わせた共振回路をもつ電気的な回路素子であり、機械的可動部を持たないというその構造から言えば、パラメト(11) フォン・ノイマンも、パラメトロンと同 様 にパラメーター励 振 を利 用 した素 子 を考 案 し、アメリカで特 許 出 願 をしている（米 国 特 許 番 号 2815488、特 許 譲 受 人 IBM）,このフォン・ノイマンの特 許 申 請 は、1954 年 4 月 28 日 で後 藤英 一 の特 許 申 請 よりも一 ヶ月 前 であった。ただしフォン・ノイマンは真 空 管 に対 抗 できる高 速 動 作 を目 的 としていたこともあり、その特 許 申 請 はマイクロウェーブ(1,000MHz~10,000MHz)によるものであった点 で、励 振 電 流 の周
波 数 を 2.3MHz とした後 藤 英 一 のパラメトロンとは異 なっていた。また特 許 申 請 書 に原 理 的 な解 説 はあったが、
具 体 的 な設 計 についての記 述 や図 面 はなかった。
高 橋 秀 俊 (1972,pp.81-82)は、パラメトロンの特 許 出 願 をドイツにした時 にフォン・ノイマンの特 許 との類 似 性 を
指 摘 され、アメリカの特 許 を調 べて「まさに原 理 的 にはわれわれのパラメトロンと同 じであり、しかもむこうのほうが、たった一 月 だが早 く出 願 されていることがわかり、非 常 に驚 いた」としている。なお、Muroga&Takashima(1959)論
文 のレフェリーも、パラメトロンとフォン・ノイマンとの類 似 性 を指 摘 している。

13佐野正博(2010)「計算技術の歴史的発展構造」

ロンを演算素子として利用した計算機は電子的計算機の系列に位置づけることができる。
パラメトロンは、その発明当時の対抗技術である真空管と比べ構 造が簡単で信頼 度が高く (12) 、コスト的にも安かった (13) ことや、

図 13 パラメトロン素 子

リレーよりも高 速 であったことなどから、電 電 公 社 電 気 通 信 研 究
所 の Musashino-1(1957) ( 14 ) 、 Musashino-1B(1960) 、 東 大 のPC-1(1957) 、 PC-2(1960) 、 日 立 の HIPAC MK-1(1957) 、
HIPAC101(1960)
FACOM200(1958)

、

、

富

士

FACOM212(1959)、

NEC

HIPAC103(1961)
、

通

の
の

NEAC1101(1958)、NEAC1103(1960)などいくつものパラメトロン
計算機が製作されている。
パラメトロン計算機 は、それと同時 代のリレー式 計算機 や真 空
管 式 電 子計 算 機 よりも優れた面 を持 っていたが、真 空 管の次 世[出 典] 高 橋 秀 俊 (1972)p.59

代 技 術であるトランジスタに比べて集 積 度・速度 ・消 費 電力の点で务っていた。
例 えば高 橋 茂 (1996,p.12)は、電 気 試 験 所 でトランジスタ式 電 子 計 算 機 の開 発 に取 り組 もうと計画していたグループがパラメトロン採用をもちかけられ、その性能をチェックした時に、「原理はおもしろいけれども、トランジスタに比べていかにも動作が遅く、消費 電力が大きいことを実感 し・・・最初の計画通りトランジスタで進むことを決めました」と書いている。
実際、トランジスタ式電子計算機の ETL Mark III(1956)は 300W、ETL Mark IV(1957)は 550W と小 さ か っ た (Takahashi,1986,p.148 お よ び p.150) の に 対 し て 、 パ ラ メ ト ロ ン 計 算 機 のMusashino-1(1957)の消費電力は 4.76kW(Muroga&Takashima,1959,p.315)と大きかった。
温度特性の優れたシリコントランジスタの登場など 1960 年代におけるトランジスタ技術の進展の結 果として、トランジスタに対 するパラメトロンの大きな利 点であった信 頼度が「あまり大きな特色 とは(12) 点 接 触 型 トランジスタを演 算 素 子 として利 用 した日 本 最 初 のトランジスタ式 電 子 計 算 機 ETL Mark III(1956)の開 発 に携 わった高 橋 茂 は、「困 ったのが点 接 触 型 トランジスタの务 化 でした。・・・昨 日 取 り替 えたばかりのトラン
ジスタがもう故 障 だなどということもしばしば」(高 橋 茂 ,1996,p.13)であったと当 時 の点 接 触 型 トランジスタの信 頼 度の低 さを証 言 している。また真 空 管 の信 頼 度 の低 さに関 しては、高 橋 秀 俊 が真 空 管 式 電 子 計 算 機 に関 して真空 管 を「毎 朝 テストして、何 本 か不 良 品 を取 り替 えるというのが常 識 だった」(高 橋 秀 俊 ,1979,p.143)と証 言 している。
(13) パ ラ メ ト ロ ン 開 発 を 主 導 し た 高 橋 秀 俊 は 、「 パ ラ メ ト ロ ン は ・ ・ ・ 安 価 で 、 安 定 な 部 品 だ け か ら 組
み立てられていること、そうして、これ一種で完全な論理回路が組めるということが特徴で、特にまだ ト ラ ン ジ ス タ が 非 常 に 高 価 で あ っ た 当 時 、価 格 の 点 で ま っ た く ユ ニ ー ク な も の と 思 わ れ た 」(高 橋 秀
俊 ,1968,p.3)と し て い る 。実 際 パ ラ メ ト ロ ン 計 算 機 の 開 発 開 始 時 点 の 1954 年 当 時 で 、パ ラ メ ト ロ ン 素
子は一素子あたり約五百円という低価格であったが、「 同 じ だ け の も の を 真 空 管 で つ く れ ば 、廉 く 見 積
も っ て 一 万 円 は し た だ ろ う 。ト ラ ン ジ ス タ に い た っ て は 当 時 は 1 個 が 数 千 円 も し た 」(高 橋 秀 俊 ,1972,p.62)の で あ る 。 た だ し パ ラ メ ト ロ ン 計 算 機 の 完 成 時 点 の 1957 年 頃 に は 「 ト ラ ン ジ ス タ ー 素 子 の 速 度
は ず っ と 速 い の で・・・結 局 、価 格 の 点 で は そ れ ほ ど 違 わ な い 」(高 橋 秀 俊 ,1972,p.62)と い う 結 果 に なっていた。
(14) Musashino-1 は 1957 年 3 月 に 運 転 開 始 し た 日 本 最 初 の パ ラ メ ト ロ ン 計 算 機 で あ る が 、7400 個 の パ
ラ メ ト ロ ン（ 制 御 装 置 用 1600 個 、算 術 演 算 装 置 用 2800 個 、磁 気 コ ア メ モ リ 用 1000 個 、磁 気 テ ー プ
メ モ リ 用 2000 個 ） と と も に 、 679 本 の 真 空 管 （ 算 術 論 理 演 算 装 置 用 280 本 、 磁 気 コ ア メ モ リ 用 239
本 、 磁 気 テ ー プ メ モ リ 用 160 本 ） も 使 用 さ れ て お り (Muroga&Takashima,1959,p.309)、 い わ ば ハ イ
ブリッド型の電子計算機であった。

14

佐野正博(2010)「計算技術の歴史的発展構造」

いえなくなった」(高橋秀俊,1968,p.3)結果として、「パラメトロンは日本の電子計算機工業にとって大きな道草であった」という批判 (高橋秀俊,1968,p.iii)が 1960 年代後半には見られるようになった。
集積度・速度・消費電力の点で务るだけでなく、信頼度の点でもさほどの性能差別化が確保できなくなったパラメトロン計算 機 は、1960 年代 末には「現 在の所 、大型 機には明 らかに不利 、中型 機にはあまり有利ではない」(高橋秀俊,1968,p.18)という事態に直面することになった。
価格の問題に関しては、1960 年代後半の時点でもなお「パラメトロン素子の価格をトランジスタによる相当論理素子と比較 する場合、速 度のことを問題にしない限りパラメトロンの方が格段に安 いことは間違いのない事実 」(高橋秀俊,1968,p.17)であったから、小型機に関してはまだ可能性があると考えられていたが、トランジスタの相対的な低価格化、IC や LSI の登場の結果として、結局のところ
パラメトロンは技術的主流になることがなく、日本独自の技術としての位置づけに止まった (15) 。

(10) 電子的 calculator における真空管からトランジスタへの演算素子のイノ
ベーション
トランジスタが安定して製造されるようにな

図 14 コンペット CS-10A の内 部 の写 真

る と 、 calculator の 分 野 に お い て も 真 空 管 か ら ト
ランジスタへの移行が進められ た。
1964 年 に は シ ャ ー プ が 世 界 初 の オ ー ル ト ラ ン
ジ ス タ 式 電 子 計 算 機 「 コ ン ペ ッ ト CS-10A」 の 開
発 に 成 功 し た 。コ ン ペ ッ ト CS-10A は 、ゲ ル マ ニウ ム・ト ラ ン ジ ス タ を 530 個 、ダ イ オ ー ド を 2300
個 用 い て 作 ら れ て お り 、金 銭 登 録 機 ほ ど の 大 き さ
で 机 の 上 に 置 い て 用 い る こ と が で き た が 、重 量 は25kg も あ っ た 。 10 桁 の 計 算 を 行 い 、 入 力 は 各 桁に 10 個 の キ ー が 配 置 さ れ た 当 時 の 金 銭 登 録 機 と[出 典 ]http://www.dentaku-museum.com/calc/

同 じ フ ル キ ー 方 式 で あ っ た 。電 動 計 算 機 よ り も 計

calculator/sharpd/cs10a/inside/5.jpg

算速度が速く、計算時に振動音が発生しない点がメリットであったが、まだ 価格は535,000 円 と 高 か っ た 。

(11) 計算技術の歴史的発展構造とマイクロプロセッサー「計算」作業を実行するための道具や機械としての計算技術は、その個別的演算の実行に関して、他の機械的技術の場合と同じく、①「作業」要素関連の技術発達の先行、②「動力」要素関連の「後追い」的技術発達、③「作業」要素関連の次なる技術発達による新しい発展、というような 3 段階の螺旋的発展構造を持っている。
「計算」作業を担う演算素子に関して、そろばんや abacus などにおける「玉」から、「歯車」への移行により計算作業の機械化が可能になった。 そして計算作業の機械化により、(15) この点 に関 してはパラメトロン計 算 機 の開 発 において主 導 的 役 割 を果 たした高 橋 秀 俊 自 身 も、素 子 の物 理 的
特 性 から考 えてパラメトロンよりもトランジスタの方 が技 術 的 可 能 性 の点 で優 れていることは認 めていた。「トランジ
スタ技 術 が一 定 のレベルまで進 歩 すれば、パラメトロンが第 一 線 から退 場 せざるを得 なくなるのは、当 然 のことであった」とし、「そのことは当 初 からある程 度 は予 想 したことであったが、IC、LSI の時 代 がこれほど早 く来 るとは誰も予 想 しなかった」（高 橋 秀 俊 ,1972,pp.83-84）だけであるとしている。

15

佐野正博(2010)「計算技術の歴史的発展構造」

複数の演算を連続して自動的に実行処理 することが原理的には可能となった。そうした演
算 の 連 続 的 処 理 お よ びプ ロ グ ラ ム 処 理 を 実 行す る マ シ ン を 最 初 に 構想 し 設 計 し た の が 19
世紀の Babbage である。
「作業」要素関連の「玉」から「歯車」へという先行的な技術発達に続いて、演算作業を担う歯車を動かすための動力に関して、 演算の連続的自動処理をおこなう歯車式計算機
における「人間動力」から「蒸気動力」へのイノベーション、あるいは、個別的演算を断続的に実行する歯車式計算機における「人間動力」から「電気動力」へ のイノベーションというように、「動力」要素関連の技術が「作業」要素に対して「後追い」的技術発達を遂げたのである。
「歯車」式計算機よりも高速な計算を可能にするために考え出された「作業」要素関連の技術的発明が、電磁石の磁力を利用したスイッチ機構のリレーであ り、リレーを演算素子とする computer も実際に製造された。しかしながら「リレー」式計算機も「歯車」式計算機と同じく機械的機構を利用する点においては変わりがなく、計算速度や計算実行時の騒音に関して機械的計算機に固有の限界を持っていた。
そうした機械的計算機の限界を超える技術 的発明が、「演算」素子の電子化である。「演算」素子を機械的機構から電子的機構へと変えることで、計算速度の向上だけでなく、プログラムによる動作が現実的なものとなった。これにより四則演算 の個別的実行を主とす
る calculator と、四則演算の連続的実行だけでなく条件分岐などのプログラム動作も可能
な computer の製品区分が生じることになった (16) 。
一方で、電子的な「演算」素子に関しては、「真空管」→「トランジスタ」→「IC」→「LSI」というような発展を遂げた。こうした技術発展により演算速度の向上、演算素子 の軽量化や小型化が進展し た中で、computer 系 列の技術開発からではなく calculator 系列の技術開発の中から CPU のマイクロプロセッサー化が 1970 年代初頭に実現することになったのである。（この点については次章で詳しく論じることとする。）
本報告書は、こうした CPU のマイクロプロセッサー化のプロセスを歴史的および技術論的視点から考察するとともに、マイクロプロセッサー技術の発展によって可能となった製品としてのパーソナル・コンピュータ（以下で PC と略記）技術の歴史的発展を論じようとするものである。

(16) calculator や computer をどのように定 義 し区 別 するのかに関 しては様 々な立 場 が存 在 する。例 えば星 野 力(1995,p.8)は computer を「プログラム可 変 内 蔵 方 式 」計 算 機 と定 義 し、アタナソフとベリーによる ABC も、ENIAC
も computer ではない、としている。
本 稿 ではそうした computer にのみ注 目 した理 論 的 論 争 を取 り扱 うことはせずに、計 算 技 術 の二 つの発 展 方 向としての calculator と computer の相 対 的 区 別 に必 要 な限 りで理 論 的 定 義 を問 題 としている。すなわち、四 則 演
算 の個 別 的 実 行 機 能 に限 定 されたマシンを calculator の典 型 とし、四 則 演 算 と論 理 演 算 をともに実 行 でき、条件 分 岐 も含 むプログラム制 御 が可 能 なマシンを computer の典 型 とする立 場 から、記 述 をおこなっている。

16

佐野正博(2010)「計算技術の歴史的発展構造」

参考文献および補注
Ada, A.(1843) “Note A”

in Richard Taylor ed. (1843) Scientific memoirs, selectedfrom the transactions of foreign academies of science and learned societies, and fromforeign journals , Richard and John E. Taylor,Vol.3,pp.691-701
解 析 機 関 に 関 す る イ タ リ ア で の バ ベ ッ ジ の 講 演 に つ い て Federico Luigi Conte di Menabrea が 書
い た 記 録 の 英 訳 Menabrea, L. F. “Sketch of

The Analytical Engine Invented by Charles

Babbage”, in Richard Taylor ed. (1843) Scientific memoirs, selected from the transactions offoreign academies of science and learned societies, and from foreign journals , Richard and John
E. Taylor,Vol.3,pp.666-690 に 対 し て 、Augusta Ada King, Countess of Lovelace (1815–1852)が 付
し た 注 で あ る 。 こ の Note A の 中 の p.696 で Ada が 解 析 機 関 に つ い て 、“ the Analytical Engine

weaves algebraical patterns just as the Jacquard-loom weaves flowers and leaves”と い う 有 名 な
文章を書き記している。
Google ブ ッ ク ス よ り pdf が 全 文 ダ ウ ン ロ ー ド 可 能 で あ る 。

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