功率二极管纸
现代计算机是根据程序自动处理信息的通用工具。它的处理对象是信息，处理结果也是信息。利用计算机解决科学计算、工程设计、管理、过程控制或人工智能等各种问题，都是按照一定的算法进行的。这种算法是一系列定义精确的规则，指出如何通过有限的步骤，用给定的输入信息生成所需的输出信息。
信息处理的一般过程是，计算机用户对要解决的问题预先编制程序并存储在计算机中，然后用存储的程序指挥和控制计算机自动进行各种基本操作，直到得到预期的处理结果。计算机自动工作的基础在于这种存储程序的方式，其普适性的基础在于利用计算机处理信息的* * *方法。
计算机的历史
现代计算机的诞生与发展在现代计算机出现之前，计算机的发展经历了机械计算机、机电计算机和萌芽的电子计算机四个阶段。
早在17世纪，欧洲的一群数学家就开始设计和制造以数字形式执行基本运算的数字计算机。1642年，法国数学家帕斯卡利用类似钟表的齿轮传动装置，制成了最早的十进制加法器。1678年，德国数学家莱布尼茨制造的计算机进一步解决了十进制数的乘法和除运算。
英国数学家巴贝奇在1822年制作差分机模型时提出了一个想法。每完成一次算术运算，就会发展成一次特定完整运算过程的自动完成。1884年，巴贝奇设计了一台程控万能分析仪。虽然这个分析仪已经描述了与程序控制方式相关的计算机的原型，但是由于当时的技术条件还没有实现。
在巴贝奇的思想提出后的一百多年间，电磁学、电工学和电子学取得了巨大的进步，在元器件方面相继发明了真空二极管和真空三极管。系统技术方面，无线电报、电视、雷达相继发明。所有这些成就都为现代计算机的发展准备了技术和物质条件。
与此同时，数学和物理也相应地蓬勃发展起来。到20世纪30年代，物理学的所有领域都在经历量化阶段，数学方程描述了各种物理过程，其中一些很难用经典的分析方法求解。因此，数值分析受到重视，发展了各种数值积分、数值微分和微分方程的数值解，将计算过程简化为巨量的基本运算，从而为现代计算机的数值算法奠定了基础。
社会对先进计算工具的迫切需求是现代计算机诞生的根本动力。20世纪以来，各个科学领域和技术部门都出现了无数的计算困难，阻碍了学科的不断发展。尤其是二战爆发前后，军事科技对高速计算工具的需求尤为迫切。这一时期，德国、美国、英国都在发展计算机，几乎同时开始研究机电计算机和电子计算机。
德国人朱塞佩是第一个使用电子元件制造计算机的人。他在1941年制造的全自动继电器计算机Z-3，具有浮点计数、二进制运算、数字存储地址指令形式等现代计算机的特点。在美国，中继计算机有MARK-1、MARK-2、Model-1、Model-5等。也是在1940 ~ 1947期间做的。但继电器的开关速度约为百分之一秒，大大限制了计算机的运算速度。
电子计算机的发展过程经历了从制作零件到整机、从专用机到通用机、从“外部程序”到“存储程序”的演变1938年，保加利亚裔美国学者阿塔纳索夫(atanasoff)首先制作了电子计算机的计算零件。1943年，英国外交部通信处制造了一台“巨型”电子计算机。这是一种特殊的密码分析机，在二战中被应用。
1946年2月，美国宾夕法尼亚大学摩尔学院制造的大型电子数字积分计算机(ENIAC)最初用于火炮弹道计算，经过多次改进，成为一种通用计算机，可以进行各种科学计算。这种完全用电子电路进行算术运算、逻辑运算和信息存储的计算机，比中继计算机快1000倍。这就是人们经常提到的世界上第一台电子计算机。但这台计算机的程序还是外置的，存储容量太小，还没有完全具备现代计算机的主要特征。
这项新突破是由数学家冯·诺依曼领导的设计团队取得的。1945年3月，他们发表了一个全新的通用电子计算机程序——电子离散变量自动机(EDVAC)。随后，在1946年6月，冯·诺依曼等人提出了一份更加完善的设计报告，对电子计算机设备的逻辑结构进行了初步研究。同年7月至8月，他们在摩尔学院给来自美国和英国20多个机构的专家讲授了一门专门的课程“计算机设计理论与技术”，促进了存储程序计算机的设计和制造。
1949年，英国剑桥大学数学实验室率先做出了电子离散时间自动计算机(EDSAC)。美国制造了东方标准自动计算机(SFAC)1950。至此，电子计算机发展的萌芽期结束，现代计算机的发展期开始。
在创造数字计算机的同时，另一种重要的计算工具——模拟计算机也被开发出来。物理学家在总结自然规律时，往往会用数学方程来描述某个过程。相反，也可以用物理过程模拟的方法来求解数学方程。对数发明后，1620年制作的计算尺已经把乘除法改为加减法进行计算。麦克斯韦巧妙地将积分(面积)的计算转化为长度的度量，在1855中做了一个积分器。
傅立叶分析是19世纪数学物理的又一伟大成就，对模拟器的发展起到了直接的推动作用。19世纪末20世纪初，65438+制造了各种计算傅立叶系数的解析机和求解微分方程的微分解析机。然而，当试图推广微分分析器解决偏微分方程和模拟器解决一般科学计算问题时，人们逐渐意识到模拟器在通用性和准确性方面的局限性，并把主要精力转向数字计算机。
电子数字计算机出现后，模拟计算机继续发展，并与数字计算机相结合，产生了混合计算机。模拟器和混合器已经发展成为现代计算机的特殊品种，即高效的信息处理工具或特定领域的模拟工具。
自20世纪中期以来，计算机一直处于高速发展时期，计算机从只有硬件发展到包括硬件、软件和固件的计算机系统。计算机系统的性能价格比平均每10年提高两个数量级。计算机的类型经过了一次又一次的划分，发展为微型计算机、小型计算机、通用计算机(包括巨型、大型和中型计算机)、各种专用计算机(如各种控制计算机和模数混合计算机)。
计算机设备，从电子管到晶体管，从分立元件到集成电路再到微处理器，在计算机的发展中实现了三次飞跃。
电子管计算机时代(1946 ~ 1959)，计算机主要用于科学计算。主存是决定电脑技术面貌的主要因素。当时的主要存储器有水银延迟线存储器、阴极射线示波器静电存储器、磁鼓和磁芯存储器，计算机通常是按此分类的。
晶体管计算机时代(1959 ~ 1964)，磁心存储器作为主存储器，磁鼓和磁盘开始作为主辅存储器。不仅科学计算计算机不断发展，中小型计算机，尤其是廉价的小型数据处理计算机也开始批量生产。
1964随着集成电路计算机的发展，计算机也进入了产品系列化的发展时期。半导体存储器逐渐取代了核心存储器的主存地位，磁盘成为不可或缺的辅助存储器，虚拟存储技术得到了广泛应用。随着各种半导体只读存储器和可重写只读存储器的快速发展，以及微程序技术的发展和应用，计算机系统中开始出现固件子系统。
70年代以后，计算机用集成电路的集成迅速从小规模发展到大规模和超大规模水平，微处理器和微型计算机应运而生，各种计算机的性能迅速提高。随着字长为4位、8位、16位、32位和64位的微型计算机的出现和广泛应用，对小型计算机、通用计算机和专用计算机的需求也相应增加。
微型计算机在社会上广泛应用后，一栋办公楼、一所学校、一个仓库往往有几十台甚至上百台电脑。实现它们互连的局域网随即兴起，进一步推动了计算机应用系统从集中式系统向分布式系统的发展。
电子管计算机时代，一些计算机配备了汇编语言和子程序库，出现了科学计算的高级语言FORTRAN。晶体管计算机阶段，事务处理的COBOL语言、科学计算机的ALGOL语言、符号处理的LISP语言等高级语言开始进入实用阶段。操作系统的初步形成使计算机的使用从手工操作转变为自动作业管理。
进入集成电路计算机发展时期后，计算机中已经形成了相当规模的软件子系统，高级语言的种类进一步增多，操作系统日臻完善，具有批处理、分时处理、实时处理等多种功能。软件子系统还增加了数据库管理系统、通信处理程序和网络软件。软件子系统的功能不断增强，明显改变了计算机的使用属性，显著提高了使用效率。
在现代计算机中，外围设备的价值已经普遍超过了计算机硬件子系统的一半，其技术水平很大程度上决定了计算机的技术面貌。外围设备的技术是非常综合性的，不仅取决于电子、机械、光学、磁学等多学科的综合，还取决于精密机械技术、电工电子加工技术以及测量技术和工艺水平。
外围设备包括辅助存储器和输入输出设备。辅助存储器包括磁盘、磁鼓、磁带、激光存储器、大容量存储器和微型存储器等。输入输出设备分为输入、输出、转换、模式信息处理设备和终端设备。在这些各种设备中，磁盘、终端设备、模式信息处理设备和转换设备对计算机的技术前景影响最大。
新一代计算机是集信息采集、存储和处理、通信和人工智能于一体的智能计算机系统。它既能处理一般信息，又能面对知识处理，具有形式推理、联想、学习和解释的能力，将有助于人类开拓未知领域，获取新知识。
中国计算技术的发展在人类文明的发展史上，中国曾经在早期计算工具的发明创造上写下了光辉的一页。早在商朝，中国就创造了十进制记数法，比世界早了一千多年。到了周朝，发明了当时最先进的计算工具——计算和编制。这是一种用不同颜色的竹子、木头或骨头制成的小棍子。在计算每一道数学题的时候，我们通常会以歌曲的形式编出一套算法，一边计算一边不断地重新排列木棒。我国古代数学家祖冲之计算出圆周率在3.1415926到3.1415927之间。这个结果比西方早了1000年。
珠算是中国的又一独创，也是计算工具发展史上的第一项重大发明。这种轻便灵活、便于携带、与人民生活密切相关的东西，最早出现在汉代，逐渐成熟于元代。珠算不仅对中国的经济发展起到了有益的作用，而且还传到了日本、朝鲜、东南亚等地区。它经受了历史的考验，一直沿用至今。
中国发明创造的南导车、水运象、鼓车、提花机，不仅为自动控制机械的发展做出了突出贡献，而且对计算工具的演变产生了直接或间接的影响。比如张衡做的水运星座图，可以自动与地球运行同步。唐宋时期经过改良，成为世界上最早的天文钟。
记忆中的鼓车是世界上最早的自动计数装置。提花机的原理对计算机程序控制的发展产生了间接的影响。在中国古代，八卦由阳和阴组成，这也对计算技术的发展产生了直接影响。莱布尼茨写了一篇关于八卦的论文，系统地提出了二进制算术算法。他认为世界上最早的二进制表示是中国的八卦。
在沉寂了很久之后，新中国成立后，中国的计算技术进入了一个新的发展时期，相继成立了研究机构，在高等院校设立了计算技术与器件和计算数学专业，着手打造中国的计算机制造业。
1958和1959年，我国先后制造出第一台小型和大型电子管计算机。60年代中期，我国成功研制了一批晶体管计算机，并用ALGOL等语言编制了编译器等系统软件。60年代末，中国开始研究集成电路计算机。20世纪70年代，中国已经大规模生产小型集成电路计算机。20世纪80年代以后，中国开始注重微型计算机系统的开发和应用。大型计算机特别是超级计算机技术也取得了重要进展；建立计算机服务业，逐步完善计算机产业结构。
在计算机科学技术研究方面，我国在有限元计算方法、数学定理的机器证明、汉字信息处理、计算机系统结构和软件等方面取得了很大成就。在计算机应用方面，中国在科学计算和工程设计领域取得了令人瞩目的成就。计算机应用研究和实践在商业管理和过程控制中越来越活跃。
计算机科学与技术
计算机科学与技术是一门以数学、电子学(特别是微电子学)、磁学、光学、精密机械等学科为基础，实用性强，发展迅速的技术学科。但它并不是简单地应用某些学科的知识，而是通过高度集成，形成一套与信息表示、转换、存储、处理、控制和利用相关的理论、方法和技术。
计算机科学是研究计算机及其周围环境的各种现象和尺度的科学，主要包括理论计算机科学、计算机系统结构、软件和人工智能。计算机技术泛指应用于计算机领域的技术方法和手段，包括计算机系统技术、软件技术、组件技术、器件技术和组装技术。计算机科学与技术包括五个分支，即理论计算机科学、计算机系统结构、计算机组织与实现、计算机软件和计算机应用。
理论计算机科学是研究计算机基础理论的学科。在数千年的数学发展中，人们研究了各种计算，创造了许多算法。而以计算本质或算法本身为研究对象的数学理论，则是在20世纪30年代才发展起来的。
当时几位数理逻辑学者建立的算法理论，即可计算性理论或递归函数理论，对40年代现代计算机设计思想的形成产生了影响。此后，对真实计算机及其程序的数学模型性质的研究，以及对计算复杂性的研究不断发展。
理论计算机科学包括自动机理论、形式语言理论、程序理论、算法分析和计算复杂性理论。自动机是真正的自动计算机的数学模型，或者说是真正的计算机程序的模型。自动机理论的任务就是研究这种抽象机器的模型。程序设计语言是一种形式语言，形式语言理论根据语言表达能力的强弱分为O ~ 3种语言，分别对应图灵机等四种自动机。程序理论是研究程序逻辑、程序复杂性、程序正确性证明、程序验证、程序综合、形式语言学和程序设计方法的理论基础。算法分析研究各种特定算法的性质。计算复杂性理论研究算法复杂性的一般性质。
计算机系统结构程序员看到的计算机属性，集中在计算机的概念结构和功能特性，硬件、软件和固件子系统的功能分配及其接口的确定。使用高级语言的程序员看到的计算机属性主要是软件子系统和固件子系统的属性，包括操作系统、数据库管理系统和网络软件的编程语言和用户界面。使用机器语言的程序员看到的计算机属性是硬件子系统的概念结构(硬件子系统结构)及其功能特性，包括指令系统(机器语言)、寄存器定义、中断机制、输入输出方式、机器工作状态等。
硬件子系统的典型结构是冯诺依曼结构，由算术控制器、存储器和输入输出设备组成，采用“指令驱动”方式。起初，它是为求解非线性和微分方程而设计的，并没有预见到高级语言、操作系统和其他特殊要求的出现，以适应其他应用环境。长期以来，软件子系统都是在这种冯诺依曼结构的基础上发展起来的。然而，不适应的情况逐渐暴露出来，推动了计算机体系结构的改革。
计算机组织与实施是研究计算机的功能，组件之间的互联和交互，以及与计算机实施相关的技术，这些都属于计算机组织与实施的任务。
在计算机系统结构确定了分配给硬子系统的功能及其概念结构后，计算机组织的任务就是研究各部件的内部结构和相互联系，以实现机器指令级的各种功能和特性。这种互连包括各种功能组件的排列、互连和交互。
随着计算机功能的扩展和性能的提高，计算机中的功能部件越来越多，它们之间的互连结构也越来越复杂。现代有三种互连方式，以中央处理器、存储器或通信子系统为中心，与其他部件互连。以通信子系统为中心的组织模式将计算机技术和通信技术紧密结合，形成了计算机网络、分布式计算机系统等重要的计算机研究和应用领域。
与计算实现相关的技术范围相当广泛，包括计算机组件、器件技术、数字电路技术、组装技术以及相关的制造技术和工艺。
软件的研究领域主要有程序设计、基础软件和软件工程。程序设计是指设计和编译程序的过程，是软件研发的基本环节。程序设计研究的内容包括相关的基本概念、规范、工具、方法和方法论。该领域的发展特点是:从顺序编程向并发编程和货币共享编程过渡；从非结构化编程方法过渡到结构化编程方法；从低级语言工具过渡到高级语言工具；从具体方法到方法论的转变。
基础软件是指在计算机系统中起基础作用的软件。计算机的软件子系统可以分为两层:靠近硬件子系统的那一层叫系统软件，使用频率高，但与具体应用领域无关；另一层与具体应用领域直接相关，称为应用软件；此外，还有支持其他软件研究和维护的软件，称为支撑软件。
软件工程是用工程方法以及相关技术研究和维护软件的过程。软件研究和维护的全过程包括概念形成、需求定义、设计、实现、调试和交付，以及修正、适应和完善三个意义的维护。软件工程的研究内容涉及与上述全过程相关的对象、结构、方法、工具和管理。
软件研究系统的任务是:采用软件工程中的形式化方法，使软件研究和维护过程中的各种工作尽可能由计算机自动完成；打造一台软件、固件、硬件高度集成的高效率计算机，以适应软件的发展。
计算机产业
计算机产业包括两大部门，即计算机制造和计算机服务。后者也被称为信息加工业或信息服务业。计算机产业是一种高附加值、知识技术密集的节能资源节约型产业，对国民经济发展、国防实力和社会进步具有重大影响。因此，许多国家都采取了促进计算机产业繁荣的政策。
计算机制造业包括各种计算机系统、外围设备和终端设备的生产，以及相关器件、部件、器件和材料的制造。计算机作为工业产品，要求产品具有继承性、高性价比、综合性能。计算机的继承性尤其体现在软件兼容性上，使用户和厂商能够在新产品中使用过去开发的软件，让高价的软件财富继续发挥作用，减少用户重新开发软件的时间和成本。提高性价比是计算机产品更新的目标和动力。
计算机制造业提供的计算机产品一般只包括硬件子系统和部分软件子系统。通常情况下，软件子系统中缺少适应各种具体应用环境的应用软件。为了使计算机在特定的环境中发挥作用，有必要设计应用系统和开发应用软件。另外，电脑的操作和维护需要有专业知识的技术人员，这往往不是一群用户能做到的。
鉴于这些社会需求，一些计算机制造商非常重视为用户提供各种技术服务和销售服务。一些独立于电脑厂商的电脑服务机构也在50年代开始出现。到20世纪60年代末，计算机服务业已经成为世界上一个独立的产业。
计算机的发展与应用
计算机科学与各学科技术的结合，改进了研究工具和方法，促进了各学科的发展。过去人们主要通过实验和理论进行科技研究。现在，计算和模拟已经成为第三种研究方式。
计算机与相关实验观测仪器相结合，可以对实验数据进行现场记录、整理、加工、分析和绘制图表，显著提高了实验工作的质量和效率。计算机辅助设计(CAD)已经成为工程设计高质量和自动化的重要手段。在理论研究上，计算机是人脑的延伸，可以替代和强化人脑的某些功能。古代数学依靠纸笔操作，现在计算机成为新的工具，证明数学定理等繁重的脑力劳动可能由计算机完成或部分完成。
作为一种新的研究方法，计算和模拟往往会导致一些学科产生新的分支。比如空气动力学、气象学、弹性结构力学、应用分析所面临的“计算障碍”，随着高速计算机和相关计算方法的出现，开始有所突破，衍生出计算空气动力学、气象数值预报等一些边缘分支。计算机定量研究不仅在自然科学中起着重要作用，而且在社会科学和人文科学中也起着重要作用。例如，计算机是人口普查、社会调查和自然语言研究的有力工具。
计算机在各行各业的广泛应用往往会产生显著的经济效益和社会效益，从而导致产业结构、产品结构、管理和服务方式的重大变革。在产业结构上，出现了计算机制造、计算机服务、知识产业等新兴产业。
微处理器和微型计算机已经嵌入到机电设备、电子设备、通讯设备、仪器仪表和家用电器中，使得这些产品向智能化方向发展。计算机被引入各种生产过程系统，大大提高了化工、石油、钢铁、电力、机械、造纸、水泥等生产过程的自动化水平，提高了劳动生产率，提高了质量，降低了成本。该计算机可嵌入各种武器和系统，可显著提高其战斗力。
在商业管理中，计算机可以用来完成统计、计划、查询、库存管理、市场分析、辅助决策等。，使企业管理科学高效，从而加速资金周转，降低库存水平，提高服务质量，缩短新产品开发周期，提高劳动生产率。在办公自动化中，计算机可以用于文件的起草、检索和管理，大大提高了办公效率。
电脑也是人们的学习工具和生活工具。借助家用电脑、个人电脑、计算机网络、数据库系统和各种终端设备，人们可以学习各种课程，获取各种信息和知识，处理各种日常事务(如订票、购物、存取款等。)，甚至在家办公。越来越多的人会在工作、学习和生活中直接或间接接触电脑。普及计算机教育已经成为一个重要的问题。
总之，计算机的发展和应用不仅是一种技术现象，而且是一种政治、经济、军事和社会现象。世界各国都在努力积极控制社会计算机化和信息化的进程，克服计算机化过程中可能出现的消极因素，更顺利地向更高层次迈进。