一、計(jì)算機(jī)的發(fā)展
自從1946年2月現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)的鼻祖ENIAC（electronic numerical integrator and computer）在美國賓夕法尼亞大學(xué)問世以后，短短50年里，計(jì)算機(jī)技術(shù)經(jīng)歷了巨大的變革。
學(xué)術(shù)界經(jīng)常使用器件（硬件）劃分計(jì)算機(jī)的發(fā)展史，如第一代電子管計(jì)算機(jī)（1947～1957），第二代晶體管計(jì)算機(jī)（1958～1964），第三代集成電路計(jì)算機(jī)（1964～1972），第四代大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)（1972～），目前提出了所謂的第五代（或新一代）計(jì)算機(jī)。
從1946年到50年代后期（1946～1957）為電子管計(jì)算機(jī)時(shí)期。計(jì)算機(jī)的元器件主要由電子管（vacuum tube）組成。其特點(diǎn)是體積龐大、功耗高、運(yùn)算速度較低。如ENIAC占地170m 2 ，重達(dá)30t，功耗為140kW，有18000多個(gè)電子管，每秒鐘能進(jìn)行5000次加法計(jì)算。這一階段，計(jì)算機(jī)主要用于軍事、國防等尖端技術(shù)領(lǐng)域。除了ENIAC以外，1945年左右，馮?諾依曼等人在研制EDVAC（electronic discrete variable computer）時(shí)，提出了存儲(chǔ)程序（stored-program）概念，奠定了以后計(jì)算機(jī)發(fā)展的基石。IBM公司1954年12月推出的IBM650是第一代計(jì)算機(jī)的代表。從20世紀(jì)50年代后期到60年代中期（1958～1964）為晶體管計(jì)算機(jī)時(shí)期。自從1947年晶體管（transistor）在貝爾實(shí)驗(yàn)室誕生后，引發(fā)了一場(chǎng)影響深遠(yuǎn)的電子革命。體積小、功耗低、價(jià)格便宜的晶體管取代了電子管，不僅提高了計(jì)算機(jī)的性能，也使計(jì)算機(jī)在科研、商業(yè)等領(lǐng)域內(nèi)廣泛地被應(yīng)用。第二代計(jì)算機(jī)不僅采用了晶體管器件，而且存儲(chǔ)器改用速度更快的磁芯存儲(chǔ)器;與此同時(shí)高級(jí)編程語言和系統(tǒng)軟件的出現(xiàn)，也大大提高了計(jì)算機(jī)的性能和拓寬了其應(yīng)用領(lǐng)域。這一時(shí)期計(jì)算機(jī)的代表主要有DEC公司1957年推出的PDP-I、IBM公司于1962年推出的7094以及CDC公司1964年研制成功的CDC6600。1969年CDC公司研制的DCD7600平均速度達(dá)到每秒千萬次浮點(diǎn)運(yùn)算。
從20世紀(jì)60年代中期到70年代初期（1965～1972）為集成電路計(jì)算機(jī)時(shí)代。第一代和第二代計(jì)算機(jī)均采用分離器件（discrete component）組成。集成電路（integrated circuit）的出現(xiàn)，宣告了第三代計(jì)算機(jī)的來臨。由于采用了集成電路，使得計(jì)算機(jī)的制造成本迅速下降;同時(shí)因?yàn)檫壿嫼痛鎯?chǔ)器件集成化的封裝，大大提高了運(yùn)行速度，功耗也隨之下降;集成電路的使用，使得計(jì)算機(jī)內(nèi)各部分的互聯(lián)更加簡(jiǎn)單和可靠，計(jì)算機(jī)的體積也進(jìn)一步縮小。這一時(shí)期的代表為IBM的system/360和DEC的PDP-8。來源：www.examda.com
從20世紀(jì)70年代初期到70年代后期（1972～1978）為大規(guī)模集成電路（LSI）計(jì)算機(jī)時(shí)代。20世紀(jì)70年代初半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的出現(xiàn)，迅速取代了磁芯存儲(chǔ)器，計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器向大容量、高速度的方向飛速發(fā)展。存儲(chǔ)器芯片從1kbit，4kbit，16kbit，64kbit，256kbit，1Mbit，4Mbit發(fā)展到16Mbit（1992年）。
接著就進(jìn)入了超大規(guī)模集成電路（VLSI）計(jì)算機(jī)時(shí)代。隨著技術(shù)的日新月異，軟件和通信的重要性也逐步上升，成為和硬件一樣舉足輕重的因素。同時(shí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)對(duì)計(jì)算機(jī)的性能也有巨大的影響（中斷系統(tǒng)、Cache存儲(chǔ)器、流水線技術(shù)等等）。實(shí)際上在第三代計(jì)算機(jī)以后，就很難找到一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃分。
也可以從應(yīng)用的觀點(diǎn)來劃分計(jì)算機(jī)的發(fā)展史。最早的應(yīng)用是軍事上的需要，如炮彈彈道計(jì)算，核武器的設(shè)計(jì)等;其次是廣泛地用于科學(xué)計(jì)算，工程設(shè)計(jì)計(jì)算;第三階段是大量用于管理，現(xiàn)在計(jì)算機(jī)的80%以上用于管理;再接著是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）和輔助制造（CAM）;進(jìn)入90年代，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用已趨向于綜合化和智能化，例如在一個(gè)企業(yè)里，計(jì)算機(jī)不僅用于科學(xué)計(jì)算、輔助設(shè)計(jì)和輔助制造，還用于輔助管理和輔助決策（MIS與DSS），以及辦公自動(dòng)化（OA）等等，使設(shè)計(jì)、生產(chǎn)自動(dòng)化和管理自動(dòng)化融為一體，形成所謂計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS-Computer Integrated Manufacturing System），再發(fā)展下去就是工廠自動(dòng)化（Factory Automation）或稱無人工廠。DSS（Decision Support System）/ES（Expert System）利用人工智能（AI———Artifcation Inˉtelligence）技術(shù)，讓計(jì)算機(jī)代替人判斷、推理，尋找方案，以輔助決策者決策。目前更流行的是認(rèn)為計(jì)算機(jī)的發(fā)展經(jīng)過了三次浪潮（wave）。
計(jì)算機(jī)的發(fā)展第一個(gè)浪潮是單個(gè)主機(jī)（Mainframe）的時(shí)期，以IBM360、370為代表的大型機(jī)的出現(xiàn)，其特點(diǎn)是以批處理為主，主要用于大規(guī)?？茖W(xué)計(jì)算。
第二次浪潮為客戶機(jī)/服務(wù)器（Client/Server）的時(shí)期，這時(shí)期出現(xiàn)了小型機(jī)、微型機(jī)和局域網(wǎng)。其特點(diǎn)是多用戶分時(shí)處理。
第三個(gè)浪潮是70～80年代的微型計(jì)算機(jī)PC（Personal Computer）的出現(xiàn)?，F(xiàn)在正處于第三次浪潮，網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)的時(shí)期，即以網(wǎng)絡(luò)為中心或以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)時(shí)期。來源：www.examda.com
目前計(jì)算機(jī)向綜合的方向發(fā)展，將各種計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)綜合起來，并結(jié)合了多媒體技術(shù)、通信技術(shù)等，把人類帶入了網(wǎng)絡(luò)社會(huì)。
二、計(jì)算機(jī)的分類及其應(yīng)用
計(jì)算機(jī)分類的方法大致可分如下幾種:
1.按信息的形式和處理方式分類
計(jì)算機(jī)按信息的形式和處理方式可分為數(shù)字計(jì)算機(jī)、模擬計(jì)算機(jī)以及數(shù)字混合計(jì)算機(jī)。
2.按計(jì)算機(jī)的用途分類
計(jì)算機(jī)按用途可分為通用計(jì)算機(jī)和專用計(jì)算機(jī)。
3.按計(jì)算機(jī)規(guī)模分類
計(jì)算機(jī)按規(guī)模可劃分為巨型機(jī)、大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)、微型機(jī)等。計(jì)算機(jī)的應(yīng)用如下:
（1）在科學(xué)計(jì)算中的應(yīng)用
（2）在實(shí)時(shí)控制中的應(yīng)用
（3）在數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用
（4）計(jì)算機(jī)在輔助設(shè)計(jì)和輔助制造（CAD/CAM）中的應(yīng)用
（5）辦公自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用
三、計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)
實(shí)際應(yīng)用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是由計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)以及通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組成的一個(gè)整體系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)是指構(gòu)成計(jì)算機(jī)的所有實(shí)體部件的集合，通常這些部件由電路（電子元件）、機(jī)械等物理部件組成，它們都是看得見摸得著的，故通常稱為“硬件”。計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)也可以稱為馮?諾伊曼結(jié)構(gòu)，它由五大部件組成:主機(jī)部分由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器組成，外設(shè)部分由輸入設(shè)備和輸出設(shè)備組成，其中核心部分部件是運(yùn)算器。
計(jì)算機(jī)硬件之間的連接線路分為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)與總線結(jié)構(gòu)，這里主要介紹總線（BUS）結(jié)構(gòu)。總線結(jié)構(gòu)有如下幾種形式:
1.以CPU為中心的雙總線結(jié)構(gòu)
所謂總線實(shí)際上是一組并行的導(dǎo)線，導(dǎo)線的數(shù)目和計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)相同，數(shù)據(jù)和指令通過總線傳送。
2.以存儲(chǔ)器為中心的雙總線結(jié)構(gòu)
3.單總線結(jié)構(gòu)
主要部件功能:
1.運(yùn)算器
運(yùn)算器是完成二進(jìn)制編碼的算術(shù)或邏輯運(yùn)算的部件。運(yùn)算器由累加器（用符號(hào)L A ）、通用寄存器（用符號(hào)L B ）和算術(shù)邏輯單元（用符號(hào)ALU）組成，核心是算術(shù)邏輯單元。
2.存儲(chǔ)器
在計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器包括內(nèi)存儲(chǔ)器（又叫主存儲(chǔ)器或隨機(jī)存儲(chǔ)器，簡(jiǎn)稱內(nèi)存或主存）、外存儲(chǔ)器、只讀存儲(chǔ)器和高速緩沖存儲(chǔ)器以及寄存器等。隨機(jī)存儲(chǔ)器是按地址存取數(shù)據(jù)的，若地址總線共有20條地址線（A 0 ～A 19 ），即有20個(gè)二進(jìn)制位，可形成2 20 =1048576個(gè)地址（1兆地址）。
3.控制器
控制器由三大部件組成，它們是指令部件、時(shí)序部件和操作控制部件。
（1）指令部件
指令部件包括程序計(jì)數(shù)器PC，指令寄存器IR和指令譯碼器ID。
（2）時(shí)序部件
時(shí)序部件產(chǎn)生定時(shí)節(jié)拍，一般由時(shí)鐘信號(hào)源、節(jié)拍發(fā)生器及微操作電路組成。來源：www.examda.com
4.輸出寄存器
輸出寄存器用于存放輸出結(jié)果，以便由它通過必要的接口（輸出通道），在輸出設(shè)備上輸出運(yùn)算結(jié)果。
5.輸入設(shè)備
目前主要通過CRT終端和鍵盤實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話。磁性設(shè)備閱讀機(jī)、光學(xué)閱讀機(jī)等可作為輸入設(shè)備
四、計(jì)算機(jī)軟件的功能及分類
所謂軟件是指為運(yùn)行、維護(hù)、管理、應(yīng)用計(jì)算機(jī)所編制的所有程序的總和。軟件分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。
系統(tǒng)軟件包括計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)（Operation System）、計(jì)算機(jī)的各種管理程序、監(jiān)控程序、調(diào)試程序、編輯程序以及各種語言的編譯或解釋程序等。應(yīng)用軟件是為解決各種實(shí)際問題而設(shè)計(jì)的程序。
1.操作系統(tǒng)
操作系統(tǒng)具有三大功能:管理計(jì)算機(jī)硬、軟件資源，使之有效使用;組織協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)的運(yùn)行，以增強(qiáng)系統(tǒng)的處理能力;提供人機(jī)接口，為用戶提供方便。
操作系統(tǒng)具有的功能:
（1）作業(yè)操作。
（2）資源管理。
（3）中斷處理。
（4）I/O處理。
（5）調(diào)度。
（6）錯(cuò)誤處理。
（7）保護(hù)和保密處理。
（8）記帳。
操作系統(tǒng)的基本類型:
（1）批處理操作系統(tǒng)。
（2）分時(shí)系統(tǒng)。
（3）實(shí)時(shí)系統(tǒng)。
操作系統(tǒng)的管理功能主要內(nèi)容:
（1）處理機(jī)管理。
（2）存儲(chǔ)管理。
（3）文件管理。
（4）設(shè)備管理。
2.數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)
數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)既可以認(rèn)為是一個(gè)系統(tǒng)軟件也可以認(rèn)為是一個(gè)通用的應(yīng)用軟件。目前有三種類型的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，故可存放三種模型的數(shù)據(jù)，這三種數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)分別為層次數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫。
3.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)軟件
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是通過通信線路連接的硬件、軟件與數(shù)據(jù)集合的一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。從硬件來說，除計(jì)算機(jī)作為網(wǎng)絡(luò)的結(jié)點(diǎn)以外，還有如服務(wù)器（也可用一臺(tái)計(jì)算機(jī)），網(wǎng)絡(luò)適配器，終端控制器以及網(wǎng)絡(luò)連接器等硬件設(shè)備;從軟件來說，有網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)通信及協(xié)議軟件，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等。
4.高級(jí)語言及語言處理器
用戶用高級(jí)語言編寫的程序稱源程序，源程序不能由計(jì)算機(jī)直接執(zhí)行，必須翻譯成機(jī)器能執(zhí)行的語言———機(jī)器語言，這種翻譯是由機(jī)器自動(dòng)翻譯的，“譯員”稱編譯程序或編譯器，當(dāng)源程序輸入計(jì)算機(jī)后，調(diào)用編譯程序編譯成機(jī)器語言（稱目標(biāo)程序），然后執(zhí)行。還有一種語言處理程序叫解釋程序，輸入一條語句，翻譯一條?，F(xiàn)在已出現(xiàn)了第4代語言（4GL）和計(jì)算機(jī)輔助軟件工具CASE。
5.常用的通用軟件
在數(shù)據(jù)處理、事務(wù)處理、報(bào)表處理中有許多通用軟件，如字處理軟件WPS、WORD，報(bào)表處理軟件LOTUS1-2-3等。
五、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)表示
1.二進(jìn)位計(jì)數(shù)制
引入二進(jìn)制數(shù)字系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)和性能具有如下的優(yōu)點(diǎn):
（1）技術(shù)實(shí)現(xiàn)容易。
（2）二進(jìn)制運(yùn)算規(guī)則簡(jiǎn)單。
（3）計(jì)算機(jī)中二進(jìn)制數(shù)的0、1數(shù)碼與邏輯代數(shù)變量值0與1吻合，所以二進(jìn)制同時(shí)可以使計(jì)算機(jī)方便地進(jìn)行邏輯運(yùn)算。
（4）二進(jìn)制數(shù)和十進(jìn)制數(shù)之間的關(guān)系亦不復(fù)雜。
2.進(jìn)位計(jì)數(shù)制相互轉(zhuǎn)換
十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù):
十進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)時(shí)，因整數(shù)部分與小數(shù)部分轉(zhuǎn)換算法不同，需要分別進(jìn)行。