以上就是祖衝之以前我國古代天文曆法的發展概況，這體現了我國廣大勞動人民和科學家對於天文曆法的觀測研究不斷深入、精確。正是他們持之以恒的研究，為祖衝之及後人再對天文曆法進行深入研究奠定了堅實的基礎。
通過對前人的優秀成果的研究，開拓了祖衝之的眼界，提高了他的認識。但是，祖衝之明白，隻是依靠前人留下的東西進行研究是遠遠不夠的，於是他非常重視科研實踐，走到大自然中，在實踐中獲取經驗，從實踐中檢驗所學的天文曆法理論的正確與否。
古代天文觀測，特別是為了製訂曆法所進行的天文觀測的中心課題是測量日影的長度。測量日影所用的儀器叫做表，是用銅製的標杆，垂直立於地麵上，記錄銅表在正午時的日影。這是一項細致而繁瑣的工作，需要很大的耐心。祖衝之的觀測記錄持續十年，從而對銅表這種儀器有了深刻的認識，他說：“我測量日影長度經曆十年多了，親自辨別日影長短，銅表很堅硬，日曬雨淋從不變形，而且表影分明，在進行觀測時，它的影子長度能夠辨別得很清楚。”
祖衝之用這種方法成年累月地測量日影，例如劉宋大明五年（公元461年）冬，為確定冬至時間，他一連四十多天，不畏寒冷的天氣連續觀測，用八尺高的銅表測量，再經過計算，確定該年的冬至在陰曆十一月三日。就用這種連續測量的辦法，祖衝之頂酷暑、冒嚴寒，最終測定了一年中二十四節氣的正午日影長度。
祖衝之為了準確地認識天體運動規律和測定時間，需要測得準確方位，方位不準就會影響到其他測量的準確性。他采用的方法是用五個銅表立於地麵，先立南表，在正午太陽照射的表影末端立中表；第三立北表於中表之北，令中表、北表末端都與天空北極星的方向對直。在春分或秋分時候立第四表與第五表。第四表在春秋二分太陽剛露出地平線一半時，立在中表的東邊，叫做東表，並使中表、東表和太陽的位置處在一條直線上。第五表在春秋二分日太陽隱入地平線時立在中表的西邊，稱之為西表，並使中表、西表與此時的太陽位置處於一條直線上。五表全部立完之後，還要進行校正。最後，連接南、中、北三表的直線就是指向南北方向；連接東、中、西三表的直線指向的就是東西方向。這時把中表所在的位置稱為“地中”。祖衝之就這樣長期進行天文觀測，積累了豐富的第一手資料，為他以後的曆法研究打下了堅實的基礎。
經過長期反複的研究和實際觀測，祖衝之發現古代十一家曆法（《黃帝曆》、《夏曆》、《商曆》、《周曆》、《魯曆》、《顓頊曆》、《太初曆》、《三統曆》、《四分曆》、《乾象曆》、《景初曆》）都有不少的錯誤，推算不夠精密。而當時，劉宋政府采用的曆法是何承天所製的《元嘉曆》。祖衝之認為此曆比以前的曆法有了相當的改進和提高，可以說是一部較好的曆法，同時他也發現《元嘉曆》存在不少的缺點和錯誤。他指出由於《元嘉曆》在推算日月等五個天體所在的位置上有差錯，因而由此推算出來的節氣和所設的閏月也都不夠精確。於是，祖衝之下決心改革以往的曆法，製定一部更好的、更符合自然實際的新的曆法。他根據自己多年的天文觀測實踐、參考了曆代的曆法，於宋孝武帝大明六年（公元462年）編成一部新的曆書，命名為《大明曆》。這時祖衝之才三十四歲。
《大明曆》是一部陰陽曆合壁的新曆法。包括推朔術、推二十四節氣術、推日所在度數、推月所在度數、推入陰陽曆數、推五星（金、木、水、火、土）位置術等幾個部分。它的內容收錄在梁朝的一位學者沈約所著的一部曆史著作——《宋書》當中，流傳至今。
《大明曆》中有不少重大改革和天文曆法上的先進成果。下麵所要介紹的是其中最重要的幾項。
把歲差引入曆法
什麼是歲差呢？歲差是指春分點在黃道上的西移。由於日、月、行星的吸引，地球自轉軸的方向會發生緩慢而微小的變化，因此從這一年的春分到下一年的春分，從地球上看，太陽並沒有回到原來的位置，而是逐漸向西移，因此春分點也在移動，隨著春分點的移動，全部二十四個節氣的位置也在動。但是，在公元四世紀以前，我國還沒有發現歲差現象，天文觀測者和曆法製定者都認為太陽（實際是地球）從頭一年的冬至日到下一年冬至運行一周天，正好是一周年。也就是說，那時人們認為每年的冬至，太陽又回到原來出發的位置上了。直到東晉的時候，有一位天文學家虞（音yú）喜，一生不願做官求祿，獻身天文學，長期堅持天文觀測。當他把自己的觀測記錄和古代記錄下來的日月星辰的位置，尤其是冬至日的位置進行了仔細的比較，結果發現了古今的不同。太陽從前一年的冬至到下一年的冬至，並沒有回到原來的位置上。歲差被發現了，這是我國天文學史上的一項重要發現。虞喜通過觀測和詳細計算，求出歲差的值每五十年向西移動一度，這個結果雖然比實際大了一些（現代計算出來的歲差值為每年50.3秒，近72年移動一度），但這是我國天文學史上的第一個歲差值。
歲差的發現對於曆法的改革有巨大意義，可是在發現後的一百多年裏研究曆法的人都沒有注意和重視，何承天製定《元嘉曆》時也未引入這項成果，因而在改革曆法上未能取得大的成效。祖衝之是把歲差引入曆法的第一人。他根據自己的實際測驗和計算的結果，證實了歲差現象的存在。在編製《大明曆》時，他把歲差引進到曆法中去。這是我國曆法最早對歲差的應用，在我國曆法史上有劃時代的意義。
由於曆法中考慮了歲差，回歸年和恒星年才有了區別。回歸年是太陽連續兩次經過春分點所需要的時間，又叫太陽年，也就是我們在日常生活中所說的“年”。恒星年是太陽連續兩次經過某一恒星位置時所需要的時間，也就是地球繞太陽公轉的一個真正周期。現代計算表明，回歸年要比恒星年短二十分二十三秒，祖衝之也注意倒了回歸年和恒星年的區別，經過實測和計算，他求出了這兩種“年”的日數，並且非常精確地測出一回歸年的日數是365.24281481日。現代天文學所測一回歸年為365.24219879日，祖衝之的計算結果和這個數字隻差50秒，一年之中僅有六十萬分之一的誤差。這個結果是多麼的精確啊！
另外，由於引入了歲差，《大明曆》在推算閏年率等方麵要比古代曆法和《元嘉曆》精確。下麵，我們就來看看祖衝之在《大明曆》中是如何修改閏法的。
閏法的改革
遠古時代的人們，由於畜牧業和農業生產的需要，經過長期觀察，總結經驗，發現了日月運行的某些基本規律。我國人民早在四千年前就根據這種規律和月相的變化而製定了陰曆和陽曆兩種曆法。陰曆是觀察月的盈虧變化規律得到的，古人把由上一次月圓（或月缺）到下一次月圓（或月缺）的一段時間規定為一個月，每個月二十九天或三十天，十二個月為一年，共計有354天。陽曆是把地球繞太陽運行一周所需要的時間算做一年，陽曆一年也是十二個月，日數為365。當時人們還不知道地球繞太陽運行這一事實，而從現象上誤以為是太陽繞地球運行，但根據實際觀測和計算所得結果和地球繞日運行情況相符合。陰曆年和陽曆年的日數不同，前者比後者每年要少大約十一天，陽曆年符合季節的變化，每年情況都差不多；陰曆和節氣之間卻沒什麼規律可言，變化很大。因此就有必要調整陰曆年的日數，使之和陽曆年的日數一致。
我國古代勞動人民在長期實踐中找到了解決這個問題的辦法，發現了閏法，隔兩三個陰曆年，多加一個陰曆月，叫做“閏月”。加了閏月的陰曆就可以補上和陽曆的差距，這種曆法是陰陽全曆，一般稱之為“陰陽曆”。現在我們所說的農曆，實際上就是陰陽曆。當時所使用的閏法是十九年七閏，即十九個陰曆年中加七個閏月，並把這十九個陰曆年叫做一“章歲”。這種閏法在當時是一種創造。
但十九年七閏法並不夠精確和完善，經過二百年就會多出一天，將會影響到曆法中的其他數據。於是有人提出了改革，破除章歲。東晉義熙八年（公元412年），北朝北涼的趙（音fēi）作《元始曆》，第一次改革了舊閏法，在六百年中加入二百二十一個閏月，但是沒能被人們接受。二十一年後，何承天編製的《元嘉曆》仍然用的是十九年七閏的舊閏法。
過了整整半個世紀，祖衝之不畏舊章法的束縛，徹底打破了十九年七閏的延用了近千年的舊閏法。他根據自己的長期實際觀測，再加上趙改革閏法的啟發，在《大明曆》中將閏法改為三百九十一年中設一百四十四個閏月，以解決舊章法閏數過多的問題。祖衝之改革閏法、破除章歲的行動，在科學界產生了很大的影響。後來研究曆法的人總要討論閏法問題，改革閏法也就成為以後改革曆法的主要內容之一。祖衝之以後，十九年七閏的舊閏法被徹底廢棄。這是祖衝之在曆法改革中的一項重要的貢獻。
祖衝之在製定《大明曆》時，不僅做了上述兩項重大改革，在其它方麵也取得了出色的成就。比如在曆法計算中第一次引入了交點月的概念。所謂交點月，是月亮沿白道（月亮在天球上運行的路線）運行的時候，過一個黃白交點（黃道是太陽在天球上運行的路線，黃白交點就是黃道和白道的交點）環行一周的時間。他推算出一交點月是27.21223日，和現代數據相差不到一秒鍾。由於日食和月食都發生在黃白交點附近，所以準確求得交點月，就能精確的預測日月食。例如用《大明曆》推算從元嘉十三年到大明三年（公元436—459年）這二十三年中所發生的四次月食和月亮在天空的位置與時間，都和實際情況完全符合。
祖衝之是我國天文學史上第一個提出交點月的天文學家，並且也是求出交點月數值的第一人。這是祖衝之在天文學上的另一項重大貢獻。由於發現了交點月，使我國曆法上關於月的概念才算完備了。“月”一共有五種概念，即祖衝之的交點月概念和“近點月”、“經天月”、“恒星月”、“朔望月”等四種概念。“近點月”即月球在自己軌道上由上一次近地點到下一次近地點的運行周期；“經天月”就是在一章歲中月長的平均值；“朔望月”是月相由朔（月亮開始看不見之時）到朔或由望（月亮滿月之時）到望的周期；“恒星月”是月亮在天空運行一周的時間。
木星運行周期的精確計算
在現代，我們知道太陽係有九大行星；水星、金星、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星以及我們人類生存的地球。按照距太陽遠近的次序，地球在第三位，處於金星和火星之間。而在古代，由於觀測水平的限製，隻發現了距地球最近的五顆行星，即水星、金星、火星、木星、土星。又因古代天文觀測是以地球為宇宙中心的錯誤宇宙觀，所以認為這五顆行星都是圍繞地球轉的。在古代所說的“五星”、“五律”、“五珠”等等就是指的水、金、火、木、土這五顆肉眼能看到的行星。
我國古代人民很早就對五大行星進行了觀測研究，並給它們起了專門的名稱，比如把金星叫“太白”（這樣我們也就知道了神話傳說中為什麼管那個天上的白胡子老神仙叫做“太白金星”了吧），土星叫作“鎮星”，木星叫“歲星”等等，此外還發現了它的出沒規律。我國古代從西周開始使用歲星紀年法。由於當時發現木星運行一周天所需時間為十二年，於是把它的軌道分為相等的十二段，每一段稱為一“辰”，也就是一年。由於重要星座大都位於黃道附近，所以將黃道也分為十二段，與木星運行的軌道相對應，這樣就便於天文觀測和記年（歲），故木星又名“歲星”。
但實際上木星的公轉周期並非恰好是十二年。西漢時期，漢武帝從民間調了一批天文學家到朝廷研究曆法，在公元前104年編出著名的《太初曆》，其中對木星運行周期為十二年的古法進行了更正。《太初曆》認為每一百四十四年木星就要超辰一次，即木星實際上多走了一辰。辰的時間比年短一些。這個結果雖不精確，但卻是重要發現，被稱為“超辰法”。祖衝之在製定《大明曆》時，發現《太初曆》“超辰法”的計算結果不夠精密，因此他又重新進行了測定和研究。他計算的結果是隻要八十四年，木星就超辰一次，即八十四年間應有八十五辰。按照這個數值推算，木星公轉時間應該是11.859年，這同現在測定的數值相比較已經是很接近了。祖衝之同時也對另外四顆行星的公轉周期進行了研究。他所測得的水星公轉周期是115.83日，這與現代所測的結果完全一樣。金星的公轉周期為583.93日，較現代所測僅差0.01日。以上的計算結果的精確度較前人都有了很大提高。
總之，祖衝之在天文曆法方麵作出了很大貢獻，《大明曆》是他長期從事科學實踐和辛勤勞動的研究成果。但我們也應該看到他的《大明曆》也存在著缺點，例如火星、土星的公轉周期就不夠精密；曆法計算中，繁瑣的上元積年計算也沒有廢除。雖然這樣，《大明曆》是一部好曆法是勿容置疑的。
《大明曆》編成以後，祖衝之上表給劉宋孝武帝，請求準予頒行。祖衝之在天文曆法方麵所取得的成就之大，在古代天文學史上是少有的，說明他的改革曆法是卓有成效的，本來應該受到朝廷的支持，新曆法也應得到采用。然而事與願違，新曆法上奏朝廷後卻遭到以戴法興為首的頑固守舊派的竭力反對。戴法興原是孝武帝當藩王時的寵臣，孝武帝繼位後，對戴法興言聽計從，戴法興也是獨斷專權，權勢顯赫。他閱讀過一些天文曆法著作，但研究不深，而且思想守舊，一味地推崇古曆，反對關於曆法的任何改革。
當祖衝之以所製《大明曆》上奏朝廷，請求施行時，孝武帝令群臣展開討論，大部分官吏無異議，唯有戴法興堅決反對。他攻擊祖衝之才疏學淺，沒有能力改革曆法；並認為古曆、特別是三代曆法和《魯曆》是先聖先賢製定的。所以永遠不應更改，因而戴法興主張恢複以往的古曆，反對任何改革，這是十分保守、消極的主張。他還給祖衝之扣上“背離經典、有辱上天”的罪名，就連在曆法方麵頗有創舉的何承天及《元嘉曆》也受到了攻擊。戴法興是朝中權勢顯赫的權臣，朝中文武百官懼怕他的權勢，大多附和他。而祖衝之當時隻是一個地方官員，支持他的隻有一個名叫巢尚之的人。但祖衝之根據他淵博的學識和豐富的實踐經驗，對於戴法興的攻擊論點逐一加以駁斥，寫出了一篇非常有名的駁議《辨戴法興難新曆》。在這篇駁議中，祖衝之引用前人的經驗與自己的觀測結果，證明《大明曆》對以往的曆法進行改革是有科學根據的，戴法興的非難是毫無道理的。這樣就展開了我國曆法史上一場著名的大辯論，這場辯論的實質是革新和守舊、科學與迷信的尖銳鬥爭。
戴法興攻擊的矛頭主要指向祖衝之對曆法的兩項重大改革——引進歲差和改革閏法。戴法興堅持“太陽有自己固定的變化規律，星座的相對位置也不會有什麼變化，自古以來的冬至日每次都發生在同一天，絕不會有變化”的陳舊觀點，認為古代聖賢製定的曆法決不會錯，應該流傳萬古，是不能更改的。祖衝之則針鋒相對地回答說：“人不應該迷信古人而對今人的成就妄自菲薄。”他以有力的論據表明了過去的曆法因測量不準確或推算不精而存在這樣或那樣的錯誤。而他用《大明曆》推算從元嘉十三年到大明三年（公元436—459）這二十三年間發生的四次月食的時間以及月亮在天空中的位置，結果完全符合實際。而把古代曆法捧得高高的戴法興，他的推算結果時間不符，位置比實際相差了十度。在辯論中，祖衝之指出：曆法的準確與否，關係到國計民生，是一件非常重要的事，決不能掉以輕心。而古曆錯誤頗多，延用時間越久，偏差就越大。以閏月為例，如用舊曆法每三百年就與實際相差一天，所以曆法需要經常改進，不應抱著古人的觀點不放。
在事實麵前，戴法興理屈詞窮，但是仍然蠻橫地宣稱：古曆就是有錯誤，也決不能有什麼改革。對此，祖衝之予以有力的駁斥並且指出：日月五星的運行有其一定的規律，與什麼神仙鬼怪無關，通過觀測與研究，是可以推算出來的，而且推算結果會越來越精確。要是明知古代曆法有誤差，還要永遠使用下去，真就沒什麼道理可言了。祖衝之還要求戴法興拿出事實來證明自己的論點，但戴法興拿不出任何事實來，隻好羅列出許多儒家經典上的名詞，根本抓不住問題的本質。祖衝之指出戴法興的話中有許多自相矛盾的東西，沒什麼可取的地方。如果隻是強詞奪理、仗勢壓人，那他是決不會屈服的。就這樣，祖衝之以大無畏的鬥爭精神，駁倒了戴法興。宋孝武帝聽了雙方的辯論，也知道了《大明曆》的諸多優點，準備加以采用。到了大明八年（公元464年），他決定在第二年換年號的時候采用新曆。然而就在這一年，孝武帝死去，劉宋統治集團內部忙於爭奪權位的鬥爭，根本無暇過問曆法的改革問題。
過了不久，劉宋也就滅亡了，代之而起的是齊。齊武帝之子文惠太子蕭長懋看到了祖衝之的《大明曆》的底稿，認為是一部好曆法，建議武帝在齊施行。未及施行，文惠太子逝世，改曆之事又被束之高閣。直至梁武帝天監年間（公元502－519年），祖衝之之子祖日恒繼承父業，重修《大明曆》，使其進一步完善，隨後積極向梁武帝推薦，建議施行。梁武帝令人進行天文實測檢驗，確認《大明曆》優於古曆及《元嘉曆》，然後批準予以采用，在梁施行《大明曆》，廢除《元嘉曆》。這時距祖衝之去世已經十多年了。《大明曆》一直沿用了八十年。
五、多才多藝的發明家
除了上述在數學和天文學方麵的巨大成就外，祖衝之還可以稱得上是一位天才的機械發明家。他在機械製造與發明方麵的成就是很多的，以下分成四個方麵加以介紹。
重造指南車
公元464年，劉宋孝武帝去世，前廢帝即位，統治集團內部鬥爭十分激烈，和祖衝之有關係的皇族劉子鸞被殺，祖衝之也被調到婁縣擔任縣令。到劉宋末年，他才被召回到都城建康，任謁者仆射這一職務，這是掌管朝廷宴會、皇帝接見大臣的朝見以及辦理重大受封典禮的禮節官員。在此期間，他的研究方向，幾乎完全轉到機械製造方麵。此時他在機械方麵最早的一項工作是他重造了指南車。
指南車是一種雙輪獨轅車，它的作用類似於指南針，是用來指示方向的。車上立一個木人伸臂南指，隻要一開始、行車的時候，使木人的手臂指向南，那麼此後不管車子向何處拐彎，木人的手臂就始終指向南方。
指南車是何人在何時發明的，現在已無法探究了。傳說在上古黃帝時期，黃帝部落和南方的（音chī）尤部落作戰，遇上大霧，無法辨清方向，於是黃帝就製造了指南車，認明了方向，打敗了尤部落。當然這已經無法證實了。根據史書記載，東漢傑出的科學家張衡總結了以前的機械製造經驗，製造過指南車，並且獲得了人們的好評。三國時卓越的機械巨匠馬鈞也製造過指南車。但是他們關於指南車的製造方法很快失傳了，製造原理也沒有留下什麼記載。
到東晉時，北方的後趙、後秦統治者都令人給他們製造過指南車，這當然不是為了指引方向，而是在出巡時講排場罷了。東晉義熙十三年（公元417年），大將劉裕率晉軍北上攻占後秦首都長安（今陝西西安市），滅掉後秦。劉裕在長安獲得了指南車，將它運回江南。可是這時，這輛指南車隻剩下一個空架子，內部機械已經完全散失。因此每當行走的時候，隻好讓人藏在車內來轉動木人，使它指向南方。後來劉裕和他的子孫做了皇帝，都是用這部舊指南車做做樣子而已。
劉宋末年，蕭道成當了禁軍首領，他打算有一輛真正的指南車。這時祖衝之正任謁者仆射，平時又有博學之名，於是蕭道成找到祖衝之，希望他能夠重造指南車，祖衝之答應了。以前所造幾輛指南車，其內部機械可能是木製的。祖衝之經過詳細研究，把內部機械部件改用銅製，靈敏度自然比木製的要高，這是一項成功的改進。指南車造成後，蕭道成讓兩個手下大臣去試驗車的性能。試驗的結果證明，這輛車構造精巧，運轉靈活，不論朝什麼方向轉變，木頭人的手始終指向南方。在場的人紛紛稱讚祖衝之的才能。
就在這時，北朝有個叫索馭（音lín）的人來到了建康，聲稱也能製造指南車。蕭道成便讓他再製造一輛。製成後，蕭道成下令讓這一輛和祖衝之的那輛在樂遊苑（皇家花園）裏進行比賽。結果，索馭的那輛指南車比不上祖衝之的靈活，運行中時常指不準方向，索馭非常羞愧，隻好把自己的車給毀掉了。而祖衝之製造的指南車，不久也毀於戰火，指南車的製造方法再次失傳。
到北宋時代，有兩位能工巧匠燕肅和吳德仁分別於公元1027年和公元1107年各自造出了指南車。這兩輛指南車雖然也早已失傳，但製造原理卻得益於《宋史》的記載而保存下來了。指南車的主要部分是一組五個齒輪所組成的差動齒輪機；在車廂中間安裝一個大平輪，上麵豎一長軸，軸上有一木人；左右各裝一小平輪；外側各裝一立齒輪，起轉動作用，能夠跟隨左右的行走輪轉動。車行之前先將木人之手指向正南。當指南車一直向前行駛的時候，左右水平輪和中心大平輪是分離的，不相接觸，因此兩邊行走輪的轉動不影響中心大平輪。如果車向左轉彎，右邊的行走輪就會帶動立齒輪、牽動小平輪，小平輪又使大平輪向相反方向轉動。因此中心大平輪受右邊行車輪的影響而向右轉動，恰好能抵消車輛向左轉變的影響，使木人手臂仍舊指向南方。車子向右轉變也是同樣的道理。
祖衝之重造的指南車，其具體結構不一定是和燕肅、吳德仁的一樣。但無疑也是用差動齒輪原理製造的。因為在祖衝之以前很久我國勞動人民就發明了齒輪，而且指南車隻有通過齒輪的作用，才能很好地解決傳動、變速、變向等問題。所以祖衝之采用這種原理是必然的。
製造水碓磨
劉宋的統治由於不斷的內爭而日益削弱，朝中大權就落到了禁軍首領蕭道成手中。他趁劉宋衰落之機，於公元479年奪取了政權，在建康做了皇帝，改國號為齊（曆史上稱南齊）。隨後的十幾年中，南齊境內沒有大的戰亂以及內爭，國家出現了暫時的穩定局麵，農業生產有所發展。
由於祖衝之曾經長期做過地方官，比較了解勞動人民的生活疾苦和生產實際狀況。所以在這段時期他關心生產，用很大精力研究農具的提高與改進的問題。他把前人的發明創造加以改進，取得了新的成就。水碓磨的創造就是其中最重要的一項。他在做地方官時，就注意到農民春（音chōng）米、磨粉很費力，就想利用機械來代替人力，提高工作效率以便減輕農民的勞動強度。現在，他利用在朝做官比較清閑的機會研究出了糧食加工機械，稱為水碓磨。水碓磨造成後，進行了公開試驗，運行效果很好，齊武帝也親往觀看。
水碓磨是利用水流衝擊的力量進行工作的水利機械。礁和磨是我國過去糧食加工的主要工具，為了把穀物的皮殼去掉，人們在很早以前就知道用杵舂米的方法，不過效率很低。到了漢代，人們就開始利用水力舂米的水碓。在戰國時期，南方已經采用水力代替畜力進行磨粉，發明了水磨。水碓和水磨的發明，提高了一定的勞動效率。西晉的杜預發明了連機碓，利用水力同時驅動幾個石杵舂米；同時他還創造了水轉連磨，在水力充足的地方，能帶動八個磨同時進行磨粉。連機碓和水轉連磨的發明，無疑提高了糧食加工的效率。但是它們是分開的，碓和磨不能同時使用，仍有不方便之處。祖衝之的水碓磨就是根據連機碓和水轉連磨的結構而改進的，他把水碓和水磨結合起來，能同時舂米和磨粉。由於這種機械直接服務於農業勞動，因此得以推廣，流傳至今，雖然有所改進，但仍是在祖衝之的基礎上進行的。