概述：

定义：计算机是按照设定程序进行处理、存储、传输信息的机械或电子设备。 （通常）由硬件系统和软件系统组成，未安装任何软件的计算机称为裸机。可分为五类：超级计算机、工业控制计算机、网络计算机、个人计算机、嵌入式计算机。更先进的计算机包括生物计算机、光子计算机、量子计算机等。

理论基础：

计算机系统结构：     计算机系统结构主要研究软件、硬件功能分配和软件、硬件界面的确定。     计算机系统结构、计算机组成、计算机实现关系：一个系统结构可能有多种组成，一成也可能有多种物理实现。 冯·诺伊曼体系结构：     匈牙利科学家冯·诺伊曼提出了存储程序的原理，将程序本身视为数据，以同样的方式存储程序和程序处理的数据，并确定了存储程序计算机的五个组成部分和基本工作方法。     1)计算机处理的数据和指令均以二进制数表示；     二、顺序执行程序；     3)计算机硬件由五个部分组成计算机、控制器、存储器、输入设备和输出设备。 图灵机模型：     图灵机，又称图灵计算机，是指英国数学家艾伦的抽象机麦席森?图灵(1912―-1954年)1936年提出的抽象计算模型，即人们使用纸笔进行数学操作的过程，虚拟机器取代人类进行数学操作。为了模拟人的操作过程，图灵构建了由以下部分组成的假想机器：         1）一条纸带 TAPE。纸带分为多个网格，每个网格包含来自有限字母表的符号，字母表中有一个特殊的符号表示空白。         2)读写头 HEAD。读写头可以在纸带上左右移动，读取当前格子上的符号，改变当前格子上的符号。         3)一个状态存储器。它用于保存图灵机的当前状态。图灵机的所有可能状态数量都是有限的，并且有一种特殊状态，称为停机状态。         3)一套控制规则 TABLE。它根据当前机器的状态和当前读写头所指网格上的符号来确定读写头的下一个动作，并改变状态存储器的值，使机器进入一个新的状态。     图灵提出图灵机的模型并非同时给出计算机的设计，其意义如下：         1）它证明了通用计算理论，肯定了计算机实现的可能性，同时它给出了计算机应有的主要架构；         图灵机模型介绍了读写、算法和程序语言的概念，大大突破了过去计算机的设计理念；         3)计算机的极限计算能力是通用图灵机的计算能力，许多问题可以转化为图灵机的简单模型 来考虑。 扩展:具有信息(或有限抽象符号)处理和存储能力的机械设备。

实践基础：

电子管技术：多极电子管。 半导体、晶体管、集成电路技术逻辑门电路、大规模集成电路。

常见分类：

按结构规模和应用场景分类：    嵌入式计算机：多为专用片级或板级系统。如 单板机、多板机、单片机、位片机等。多用于智能设备。    微型计算机：具有一定通用信息处理能力的中小型系统。如 智能手机、台式机、电脑一体机、笔记本电脑、手持电脑(PDA)，平板电脑等。多用于个人信息处理。    网络计算机：中大型系统具有高稳定性和可用性。如 工业控制计算机服务器、工作站、中型机(IPC,PLC,DCS,FCS,CNC)，        网络控制设备(集线器、中继器、交换机、路由器)等。用于企业信息处理。    大计算系统：有 大型复杂的信息处理和存储系统。如 超级计算机，量子计算机，光子计算机。用于科学研究。 并行分类：     1966年，Michael J.Flynn计算机系统根据指令流和数据流的并行性进行划分。         ·指令流：机器执行的指令序列         ·数据流：指令流调用的数据序列，包括输入数据和中间结果         ·并行性：指令或数据并行执行的最大可能数。     1)单指令流单数据流（Single Instruction Stream Single DataStream，SISD）：SISD单处理器计算机实际上是按传统顺序执行的，         指令部件每次只翻译一个指令，只分配一个操作部件的数据。     2)单指令流多数据流（Single Instruction Stream Multiple Data Stream，SIMD）：SIMD以并行处理机为代表的并行处理机包括         多个重复处理单元PU1～PUn，由单个指令部件控制，根据同一指令流的要求分配不同的数据。     3）多指令流单数据流（Multiple Instruction Stream Single Data Stream，MISD）：MISD根据n条的不同，它有n个处理单元         该指令要求不同地处理相同的数据流和中间结果。     3)多指令流单数据流（Multiple Instruction Stream Single Data Stream，MISD）：MISD根据n条的不同，它有n个处理单元         该指令要求不同地处理相同的数据流和中间结果。一个处理单元的输出作为另一个处理单元的输入。     4)多指令流多数据流（Multiple Instruction Stream Multiple Data Stream，MIMD）：MIMD结构是指能够实现操作、任务、指令等         多处理机属于各级全面并行的多机系统MIMD。 冯式分类：     1972年，冯泽云提出用最大并行度对计算机系统结构进行分类。最大并行度Pm是指计算机系统能在单位时间内处理的最大二进制位数。     得出四种不同的计算机结构：         1)字串行、位串行(以下简称WSBS)。其中N=1，M=1。         2)字并行，位串行(简称WPBS)。其中N=1，M>1。         3)字串行，位并行(简称WSBP)。其中N>1，M=1。         4)字并行，位并行(简称WPBP)。其中N>1，M>1。 按实现器件分类：     机械计算机：如 手动机械计算机，基本装置为齿轮等。     电子管计算机：如 宾夕法尼亚大学开发的美国宾夕法尼亚大学ENIAC，电子管、继电器等基本设备。     晶体管计算机：如 IBM公司制造的 TRADIC、IBM 1401，晶体管是基本装置。     集成电路数字机：如 IBM S/370、Apple II，用大型集成电路代替磁芯存储。

发展史

# 时间概述 "史前": 绳结、算筹、算盘计算尺、手摇机械计算机、穿孔纺织机、穿孔自动钢琴。 1889年，美国科学家赫尔曼·何乐礼开发了基于电力的电动制表机，用于存储计算数据。 1930年，美国科学家范内瓦·布什制造了世界上第一台模拟电子计算机。 1946年2月14日，世界上第一台由美军定制的电子管计算机电子数字积分计算机（ENIAC Electronic Numerical And Calculator） 宾夕法尼亚大学出现在美国。 第一代:电子管计算机(1946-1958年)    在硬件方面，逻辑元件采用真空电子管，主存储器采用汞延迟线、阴极射线示波管静电存储器、磁鼓、磁芯；外部存储器 是磁带。软件方面采用的是机器语言、汇编语言。军事和科学计算是应用领域的主要领域。    缺点是体积大、功耗高、可靠性差。速度慢(一般每秒几千次到几万次)，价格昂贵，但为以后的计算机发展奠定了基础。 第二代:晶体管计算机(1958-1964年)    以科学计算和事务处理为主的软件操作系统、高级语言及其编译程序应用领域，并开始进入工业控制领域。其特点是体积缩小， 能耗降低，可靠性提高，操作速度提高(一般每秒10万次，可达300万次)，性能比第一代计算机有很大提高。 第三代:集成电路数字机(1964-1970年)    在硬件方面，逻辑元件采用中小型集成电路（MSI、SSI），磁芯仍然用于主存储器。分时操作系统和软件结构化 规模化程序设计方法。特点是速度更快(一般每秒几百万到几千万次)，可靠性明显提高，价格进一步下降。 产品走向通用化、系列化、标准化。应用领域开始进入文本处理和图形图像处理领域。    第四代:大规模集成电路计算机(1970年至今)        在硬件方面，逻辑元件采用大规模和超大规模的集成电路（LSI和VLSI）。数据库管理系统、网络管理系统和面向对象出现在软件中 语言等。世界上第一台微处理器于1971年诞生于美国硅谷，开创了微计算机的新时代。科学计算、事务管理、过程 控制逐渐走向家庭。    第五代：在研究中，预研技术包括 自然语言处理，专家系统 等。    # 功能演变    阶段一:60年代中期前。在此期间，通用硬件已经相当普遍，但软件是专门为每个具体应用程序编写的。 程序编写者和用户通常是同一个（或同一组）的人。没有系统的程序编写方法，也没有管理软件开发。    阶段二:从60年代中期到70年代中期。多程序和多用户系统引入了人机交互的新概念，创造了计算机应用的新领域，使硬件和软件 新层次的合作。实时系统可以从多个信息源中收集、分析和转换数据，使过程控制可以毫秒而不是分钟。 在线存储技术的进步导致了第一代数据库管理系统的出现。软件规模和复杂性的提高，使软件维护工作耗费巨量资源，软件工程 学科应运而生。    第三阶段:从20世纪70年代中期开始，跨越了10年。分布式系统大大提高了计算机系统的复杂性，包括局域网、广域网、宽带数字通信和 软件开发者对即时数据访问需求的增加提出了更高的要求。这一时期的主要特点是微处理器和个人计算机。    阶段四:从20世纪80年代中期开始，一直持续到现在。强大的桌面机、局域网和广域网由复杂的操作系统控制，配合先进的应用软件， 已成为当前的主流。计算机系统结构已迅速从集中的主机环境转变为分布式客户机/服务器(或浏览器/服务器)环境。世界范围 信息网为人们的广泛交流和资源的充分共享提供了条件。面向对象技术已经在许多领域迅速地取代了传统的软件开发方法。        专家系统和人工智能软件终于走出实验室，解决了很多实际问题。    # 成品开发(电子计算机成品)    1937年，ABC阿塔纳索夫-贝瑞计算机（Atanasoff–Berry Computer),世界上第一台电子计算机(非图灵完全，不可编程)。    1946年，ENIAC，美国宾夕法尼亚大学研制,世界上第一台通用电子计算机。    1950年，EDVAC，第一台并行计算机实现了计算机之父冯.诺伊曼的两个想法:二进制和存储程序。    1954年，TRADIC，IBM公司制造的第一台晶体管计算机增加了浮点运算，大大提高了计算能力    1958年，IBM 第二代计算机代表1401 ，当时用户可以租用。    1970年，IBM S/370，IBM更新的重要产品采用大型集成电路代替磁芯存储，小型集成电路作为逻辑元件    1975年，Altair 8800，MITS制造的，带有1KB存储器。这是世界上第一台微型计算机。    1977年，Apple II，NMOS6500 1MHz CPU，4KB RAM 16KB ROM，这是计算机史上第一个有彩色图形的个人计算机    1981年，IBM PC，主频为4.77MHz的Intel 088CPU，内存64KB,160KB软驱，操作系统是Microsoft提供的MS-DOS
   1983年，APPLE LISA，第一台使用了鼠标的电脑，第一台使用图形用户界面的电脑。
   1983年，IBM PC/XT，采用INTEL8088 4.77MHz的CPU，256K RAM和40K ROM,10MB的硬盘，两部360KB软驱。
   1984年，IBM PC/AT，采用Intel 80286 6MHzCPU， 512KB内存，20MB硬盘和1.2M软驱。
   1986年，Compaq Desktop PC，采用了Intel 80386 16MHz CPU,640KB内存，20MB硬盘，1.2M软驱，是计算机史上第一台386计算机。
   1989年，DELL 80486，采用Intel 80486DX CPU 640KB内存， 20MB硬盘，1.2M软驱。
   1996年，基本配置是奔腾或者奔腾MMX 的CPU，32M EDO或者SDRAM内存，2.1G硬盘，14寸球面显示器为标准配置。
   1997年，开始使用PentiumII CPU，内存也由早期的EDO过渡到SDRAM，4.3G左右的硬盘开始成为标准配置。
   1998年，带有128K二级高速缓存的赛扬处理器成为广大装机者的最爱，同时64M内存和15寸显示器开始成为标准配置。
   1999年，部分品牌厂商开始将PentiumIII CPU作为电脑的一个卖点，64M内存和6.4G硬盘开始成为电脑的标准配置。
   2000年，66M和100M外频的赛扬处理器占领了大部分品牌或兼容机的市场，128M内存，10G以上的硬盘开始成为标准配置，17寸显示器慢慢进入家庭。
   2001年至今，Pentium 4 CPU和Pentium 4赛扬CPU开始成为电脑的标准配置，内存由SDRAM实现了向DDR的过渡，同时17寸CRT显示器或者
       15寸液晶显示器开始成为用户的首选，硬盘逐渐向40G以上的容量发展。