計(jì)算機(jī)的全稱為電子計(jì)算機(jī)，俗稱電腦，是一種能夠按照程序運(yùn)行，自動(dòng)、高速處理海量數(shù)據(jù)的現(xiàn)代化智能電子設(shè)備。由硬件和軟件所組成，沒有安裝任何軟件的計(jì)算機(jī)稱為裸機(jī)。常見的型號(hào)有臺(tái)式計(jì)算機(jī)、筆記本計(jì)算機(jī)，較先進(jìn)的計(jì)算機(jī)有生物計(jì)算機(jī)、光子計(jì)算機(jī)、量子計(jì)算機(jī)等。

電腦的學(xué)名為電子計(jì)算機(jī)，是由早期的電動(dòng)計(jì)算器發(fā)展而來(lái)的。1946年，世界上出現(xiàn)了第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)“ENIAC”，用于計(jì)算彈道。是由美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)莫爾電工學(xué)院制造的。1956年，晶體管電子計(jì)算機(jī)誕生了，這是第二代電子計(jì)算機(jī)。只要幾個(gè)大一點(diǎn)的柜子就可將它容下，運(yùn)算速度也大大地提高了。1959年出現(xiàn)的是第三代集成電路計(jì)算機(jī)。最初的計(jì)算機(jī)由約翰·馮·諾依曼發(fā)明(那時(shí)電腦的計(jì)算能力相當(dāng)于現(xiàn)在的計(jì)算器)，有三間庫(kù)房那么大，后逐步發(fā)展。

1946年面世的“ENIAC”，它主要是用于計(jì)算彈道。是由美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)莫爾電氣工程學(xué)院制造的，它的體積龐大，占地面積170多平方米，重量約30噸，消耗近150千瓦的電力。顯然，這樣的計(jì)算機(jī)成本很高，使用不便。這個(gè)說(shuō)法被計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教科書上普遍采用，事實(shí)上在1973年根據(jù)美國(guó)最高法院的裁定，最早的電子數(shù)字計(jì)算機(jī)，應(yīng)該是美國(guó)愛荷華州立大學(xué)的物理系副教授約翰·阿坦那索夫和其研究生助手克利夫·貝瑞(Clifford E. Berry ，1918-1963）于1939年10月制造的"ABC"(Atanasoff- Berry-Computer）。之所以會(huì)有這樣的誤會(huì)，是因?yàn)椤癊NIAC”的研究小組中的一個(gè)叫莫克利的人于1941年剽竊了約翰·阿坦那索夫的研究成果，并在1946年時(shí)，申請(qǐng)了專利。由于種種原因直到1973年這個(gè)錯(cuò)誤才被扭轉(zhuǎn)過來(lái)。后來(lái)為了表彰和紀(jì)念約翰·阿坦那索夫在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域內(nèi)作出的偉大貢獻(xiàn)，1990年美國(guó)前總統(tǒng)布什授予約翰·阿坦那索夫全美最高科技獎(jiǎng)項(xiàng)----“國(guó)家科技獎(jiǎng)”。

計(jì)算機(jī)的主要特點(diǎn)表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1、運(yùn)算速度快

運(yùn)算速度是計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要性能指標(biāo)。計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度通常用每秒鐘執(zhí)行定點(diǎn)加法的次數(shù)或平均每秒鐘執(zhí)行指令的條數(shù)來(lái)衡量。運(yùn)算速度快是計(jì)算機(jī)的一個(gè)突出特點(diǎn)。計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度已由早期的每秒幾千次（如ENIAC機(jī)每秒鐘僅可完成5000次定點(diǎn)加法）發(fā)展到現(xiàn)在的最高可達(dá)每秒幾千億次乃至萬(wàn)億次。這樣的運(yùn)算速度是何等的驚人！

計(jì)算機(jī)高速運(yùn)算的能力極大地提高了工作效率，把人們從浩繁的腦力勞動(dòng)中解放出來(lái)。過去用人工曠日持久才能完成的計(jì)算，而計(jì)算機(jī)在"瞬間"即可完成。曾有許多數(shù)學(xué)問題，由于計(jì)算量太大，數(shù)學(xué)家們終其畢生也無(wú)法完成，使用計(jì)算機(jī)則可輕易地解決。

2、計(jì)算精度高

在科學(xué)研究和工程設(shè)計(jì)中，對(duì)計(jì)算的結(jié)果精度有很高的要求。一般的計(jì)算工具只能達(dá)到幾位有效數(shù)字（如過去常用的四位數(shù)學(xué)用表、八位數(shù)學(xué)用表等），而計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)的結(jié)果精度可達(dá)到十幾位、幾十位有效數(shù)字，根據(jù)需要甚至可達(dá)到任意的精度。

3、存儲(chǔ)容量大

計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器可以存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)，這使計(jì)算機(jī)具有了"記憶"功能。目前計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)容量越來(lái)越大，已高達(dá)千兆數(shù)量級(jí)的容量。計(jì)算機(jī)具有"記憶"功能，是與傳統(tǒng)計(jì)算工具的一個(gè)重要區(qū)別。

4、具有邏輯判斷功能

計(jì)算機(jī)的運(yùn)算器除了能夠完成基本的算術(shù)運(yùn)算外，還具有進(jìn)行比較、判斷等邏輯運(yùn)算的功能。這種能力是計(jì)算機(jī)處理邏輯推理問題的前提。

5、自動(dòng)化程度高，通用性強(qiáng)

由于計(jì)算機(jī)的工作方式是將程序和數(shù)據(jù)先存放在機(jī)內(nèi)，工作時(shí)按程序規(guī)定的操作，一步一步地自動(dòng)完成，一般無(wú)須人工干預(yù)，因而自動(dòng)化程度高。這一特點(diǎn)是一般計(jì)算工具所不具備的。

計(jì)算機(jī)通用性的特點(diǎn)表現(xiàn)在幾乎能求解自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)中一切類型的問題，能廣泛地應(yīng)用各個(gè)領(lǐng)域。

計(jì)算機(jī)可分為模擬計(jì)算機(jī)和數(shù)字計(jì)算機(jī)兩大類。

模擬計(jì)算機(jī)的主要特點(diǎn)是：參與運(yùn)算的數(shù)值由不間斷的連續(xù)量表示，其運(yùn)算過程是連續(xù)的，模擬計(jì)算機(jī)由于受元器件質(zhì)量影響，其計(jì)算精度較低，應(yīng)用范圍較窄，目前已很少生產(chǎn)。

數(shù)字計(jì)算機(jī)的主要特點(diǎn)是：參與運(yùn)算的數(shù)值用斷續(xù)的數(shù)字量表示，其運(yùn)算過程按數(shù)字位進(jìn)行計(jì)算，數(shù)字計(jì)算機(jī)由于具有邏輯判斷等功能，是以近似人類大腦的"思維"方式進(jìn)行工作，所以又被稱為“電腦”。數(shù)字計(jì)算機(jī)按用途又可分為專用計(jì)算機(jī)和通用計(jì)算機(jī)。

專用與通用計(jì)算機(jī)在其效率、速度、配置、結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度、造價(jià)和適應(yīng)性等方面是有區(qū)別的。

專用計(jì)算機(jī)功能單一，針對(duì)某類問題能顯示出最有效、最快速和最經(jīng)濟(jì)的特性，但它的適應(yīng)性較差，不適于其它方面的應(yīng)用。我們?cè)趯?dǎo)彈和火箭上使用的計(jì)算機(jī)很大部分就是專用計(jì)算機(jī)。這些東西就是再先進(jìn)，你也不能用它來(lái)玩游戲。

通用計(jì)算機(jī)功能多樣，適應(yīng)性很強(qiáng)，應(yīng)用面很廣，但其運(yùn)行效率、速度和經(jīng)濟(jì)性依據(jù)不同的應(yīng)用對(duì)象會(huì)受到不同程度的影響。

通用計(jì)算機(jī)按其規(guī)模、速度和功能等又可分為巨型機(jī)、大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)、微型機(jī)及單片機(jī)。這些類型之間的基本區(qū)別通常在于其體積大小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度、功率消耗、性能指標(biāo)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量、指令系統(tǒng)和設(shè)備、軟件配置等的不同。

一般來(lái)說(shuō)， 巨型計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度很高，可達(dá)每秒執(zhí)行幾億條指令，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量很大，規(guī)模大結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，主要用于大型科學(xué)計(jì)算。它也是衡量一國(guó)科學(xué)實(shí)力的重要標(biāo)志之一。單片計(jì)算機(jī)則只由一片集成電路制成，其體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，性能介于巨型機(jī)和單片機(jī)之間的就是大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)和微型機(jī)。它們的性能指標(biāo)和結(jié)構(gòu)規(guī)模則相應(yīng)的依次遞減。

計(jì)算機(jī)用途廣泛,歸納起來(lái)有以下幾個(gè)方面：

1、數(shù)值計(jì)算

數(shù)值計(jì)算即科學(xué)計(jì)算。數(shù)值計(jì)算是指應(yīng)用計(jì)算機(jī)處理科學(xué)研究和工程技術(shù)中所遇到的數(shù)學(xué)計(jì)算。應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行科學(xué)計(jì)算,如衛(wèi)星運(yùn)行軌跡,水壩應(yīng)力,氣象預(yù)報(bào),油田布局,潮汐規(guī)律等等,可為問題求解帶來(lái)質(zhì)的進(jìn)展,使往往需要幾百名專家?guī)字?、幾月甚至幾年才能完成的?jì)算,只要幾分鐘就可得到正確結(jié)果。

2、信息處理

信息處理是對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、整理、分類、選擇、存儲(chǔ)、制表、檢索、輸出等的加工過程。信息處理是計(jì)算機(jī)應(yīng)用的一個(gè)重要方面,涉及的范圍和內(nèi)容十分廣泛。如自動(dòng)閱卷、圖書檢索、財(cái)務(wù)管理、生產(chǎn)管理、醫(yī)療診斷、編輯排版、情報(bào)分析等等。

3、實(shí)時(shí)控制

實(shí)時(shí)控制是指及時(shí)搜集檢測(cè)數(shù)據(jù),按最佳值對(duì)事物進(jìn)程的調(diào)節(jié)控制,如工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)控制。利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制,既可提高自動(dòng)化水平,保證產(chǎn)品質(zhì)量,也可降低成本,減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。

4、輔助設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)為設(shè)計(jì)工作自動(dòng)化提供了廣闊的前景,受到了普遍的重視。利用計(jì)算機(jī)的制圖功能,實(shí)現(xiàn)各種工程的設(shè)計(jì)工作,稱為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。即CAD。如橋梁設(shè)計(jì)、船舶設(shè)計(jì)、飛機(jī)設(shè)計(jì)、集成電路設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)、服裝設(shè)計(jì)等等。當(dāng)前,人們已經(jīng)把計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、輔助制造(CAM)和輔助測(cè)試(CAT)聯(lián)系在一起,組成了設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試的集成系統(tǒng),形成了高度自動(dòng)化的“無(wú)人”生產(chǎn)系統(tǒng)。

5、智能模擬

智能模擬亦稱人工智能。利用計(jì)算機(jī)模擬人類智力活動(dòng),以替代人類部分腦力勞動(dòng),這是一個(gè)很有發(fā)展前途的學(xué)科方向。第五代計(jì)算機(jī)的開發(fā),將成為智能模擬研究成果的集中體現(xiàn);具有一定“學(xué)習(xí)、推理和聯(lián)想”能力的機(jī)器人的不斷出現(xiàn),正是智能模擬研究工作取得進(jìn)展的標(biāo)志。智能計(jì)算機(jī)作為人類智能的輔助工具,將被越來(lái)越多地用到人類社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域。

1.第一階段 電子管計(jì)算機(jī)(1946～1957年)

主要特點(diǎn)是：

(1)采用電子管作為基本邏輯部件，體積大，耗電量大，壽命短，可靠性大， 成本高。

(2)采用電子射線管作為存儲(chǔ)部件，容量很小， 后來(lái)外存儲(chǔ)器使用了磁鼓存儲(chǔ)信息，擴(kuò)充了容量。

(3)輸入輸出裝置落后，主要使用穿孔卡片，速度慢，容易出去使用十分不便。 (4)沒有系統(tǒng)軟件，只能用機(jī)器語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言編程。

2.第二階段 晶體管計(jì)算機(jī) (1958～1964年)

主要特點(diǎn)是：

(1)采用晶體管制作基本邏輯部件，體積減小，重量減輕，能耗降低，成本下降，計(jì)算機(jī)的可靠性和運(yùn)算速度均得到提高。

(2)普遍采用磁芯作為貯存器，采用磁盤/磁鼓作為外存儲(chǔ)器。

(3)開始有了系統(tǒng)軟件(監(jiān)控程序)，提出了操作系統(tǒng)概念，出現(xiàn)了高級(jí)語(yǔ)言。

3.第三階段 集成電路計(jì)算機(jī) (1965～1969年)

主要特點(diǎn)是：

(1)采用中，小規(guī)模集成電路制作各種邏輯部件，從而使計(jì)算機(jī)體積小，重量更輕，耗電更省，壽命更長(zhǎng)，成本更低，運(yùn)算速度有了更大的提高。

(2)采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器作為主存，取代了原來(lái)的磁芯存儲(chǔ)器，使存儲(chǔ)器容量的存取速度有了大幅度的 提高，增加了系統(tǒng)的處理能力。

(3)系統(tǒng)軟件有了很大發(fā)展， 出現(xiàn)了分時(shí)操作系統(tǒng)， 多用戶可以共享計(jì)算機(jī)軟硬件資源。

(4)在程序設(shè)計(jì)方面上采用了結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)，為研制更加復(fù)雜的軟件提供了技術(shù)上的保證。

4.第四階段 大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī) (1970年至今)

主要特點(diǎn)是：

(1)基本邏輯部件采用大規(guī)模，超大規(guī)模集成電路，使計(jì)算機(jī)體積，重量，成本均大幅度降低，出現(xiàn)了微型機(jī)。

(2)作為主存的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，其集成度越來(lái)越高，容量越來(lái)越大；外存儲(chǔ)器除廣泛使用軟，硬磁盤外，還引進(jìn)了光盤。

(3)各種使用方便的輸入輸出設(shè)備相繼出現(xiàn)。

(4)軟件產(chǎn)業(yè)高度發(fā)達(dá)，各種實(shí)用軟件層出不窮，極大地方便了戶。

(5)計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)把世界緊密地聯(lián)系在一起。

(6)多媒體技術(shù)崛起，計(jì)算機(jī)集圖象，圖形，聲音，文字，處理與一體，在信息處理領(lǐng)域掀起了一場(chǎng)革命，與之對(duì)應(yīng)的信息高速公路正在緊鑼密鼓地籌劃實(shí)施當(dāng)中。

從20世紀(jì)80年代開始，日本，美國(guó)，歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家都宣布開始新一代計(jì)算機(jī)的研究。普遍認(rèn)為新一代計(jì)算機(jī)應(yīng)該是智能型的，它能模擬日的智能行為，理解人類自然語(yǔ)言，并繼續(xù)向著微型化，網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。

從嚴(yán)格意義上說(shuō)，計(jì)算機(jī)應(yīng)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，兩者缺一不可。硬件系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)應(yīng)用的基礎(chǔ)，它包括了各種設(shè)備；而軟件系統(tǒng)就是我們平常所說(shuō)的程序，是一組有序的計(jì)算機(jī)指令，這些指令用來(lái)指揮計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)進(jìn)行工作。硬件系統(tǒng)往往是固定不變的，而計(jì)算機(jī)千變?nèi)f化的功能則是通過軟件實(shí)現(xiàn)。

現(xiàn)在，計(jì)算機(jī)已發(fā)展成由巨型機(jī)、大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)和微型機(jī)組成的一個(gè)龐大的計(jì)算機(jī)家族，其中每個(gè)成員盡管在規(guī)模、性能、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用等方面存在著很大差別，但是它們的基本組成結(jié)構(gòu)是相同的。計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)由中央處理器(由運(yùn)算器和控制器等組成)、內(nèi)存儲(chǔ)器、外存儲(chǔ)器和輸入/輸出設(shè)備組成。而計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)分為兩大類，即計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成如下圖所示。