計(jì)算機(jī)又稱電腦，是一種能夠快速而精確地進(jìn)行信息處理的數(shù)字化電子設(shè)備。所謂“數(shù)字化”是指以數(shù)字化編碼形式的信息作為加工對(duì)象；所謂“電子”是指組成它的物質(zhì)基礎(chǔ)主要是電子邏輯部件。

學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)的主要目的是應(yīng)用。故在學(xué)習(xí)過(guò)程要從“學(xué)以致用”角度出發(fā)。注重計(jì)算機(jī)技術(shù)在實(shí)際生活中的應(yīng)用，加強(qiáng)實(shí)際應(yīng)用能力的訓(xùn)練。

世界第一臺(tái)計(jì)算機(jī)：1946年2月，在美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)誕生了世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Computer），占地170平方米，重達(dá)30噸，18000個(gè)電子管，耗電150千瓦，保存80個(gè)字節(jié)，每秒5千次加、減法運(yùn)算，價(jià)值48萬(wàn)美元。

計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史

第一代：電子管計(jì)算機(jī)（1946~1957）

邏輯元件：電子管

內(nèi)存：延遲線或磁芯

外存：紙帶、卡片或磁帶

工作速度：幾千～幾萬(wàn)次／秒

軟件：機(jī)器語(yǔ)言

應(yīng)用：科學(xué)計(jì)算

代表機(jī)型：ENIAC

特點(diǎn)：體積龐大，運(yùn)算速度低，成本高 

第二代：晶體管計(jì)算機(jī)（1957~1964）

邏輯元件：晶體管

內(nèi)存：磁芯

外存：磁帶或磁盤(pán)

工作速度：幾十萬(wàn)次／秒

軟件：匯編語(yǔ)言

應(yīng)用：事務(wù)管理及工業(yè)控制

代表機(jī)型：IBM 7000 系列

優(yōu)點(diǎn)：體積小，壽命長(zhǎng)，速度快，能耗少，可靠性高 

第三代：集成電路計(jì)算機(jī)（1964~1971）

邏輯元件：中小規(guī)模集成電路（硅）

內(nèi)存：半導(dǎo)體存儲(chǔ)器

外存：磁帶或磁盤(pán)

工作速度：幾十萬(wàn)～幾千萬(wàn)次/秒

軟件：高級(jí)算法語(yǔ)言、操作系統(tǒng)

應(yīng)用：計(jì)算、管理及控制

代表機(jī)型：IBM System /360

優(yōu)點(diǎn)：體積更小、速度更快、能耗更小、壽命更長(zhǎng)

發(fā)展特點(diǎn)：計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)出現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化的局面

第四代：大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)（1971--現(xiàn)在）

邏輯元件：（超）大規(guī)模集成電路

內(nèi)存：半導(dǎo)體存儲(chǔ)器

外存：磁盤(pán)和光盤(pán)

工作速度：幾百萬(wàn)～幾千萬(wàn)次／秒

軟件：操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件

應(yīng)用：以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為特征

微型計(jì)算機(jī)屬于第四代計(jì)算機(jī)  

第五代：智能化計(jì)算機(jī)（未來(lái)）

主攻目標(biāo)：讓計(jì)算機(jī)具有人的聽(tīng)、說(shuō)、讀、寫(xiě)和思維推理能力。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)：用數(shù)據(jù)單元模擬人腦的神經(jīng)元，并利用神經(jīng)元結(jié)點(diǎn)的分布式存儲(chǔ)和相互關(guān)聯(lián)來(lái)模擬人腦活動(dòng)。

生物計(jì)算機(jī)：使用蛋白分子為主要原料制成的生物芯片構(gòu)成，存儲(chǔ)能力巨大，而且以波的形式來(lái)傳播信息。

計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)

1、巨型化（高性能）：巨型化是指發(fā)展高速度，大存儲(chǔ)容量和強(qiáng)功能的超級(jí)巨型計(jì)算機(jī)。

2、微型化：微型化主要是指計(jì)算機(jī)的體積進(jìn)一步縮小和價(jià)格的進(jìn)一步降低。

3、網(wǎng)絡(luò)化：網(wǎng)絡(luò)化主要是指將不同地點(diǎn)的計(jì)算機(jī)互聯(lián)起來(lái)，實(shí)現(xiàn)資源的共享。

4、智能化：智能化是指使計(jì)算機(jī)具有模擬人的感覺(jué)和思維過(guò)程的能力，即使計(jì)算機(jī)成為智能計(jì)算機(jī)。

5、多媒體計(jì)算機(jī)：多媒體計(jì)算機(jī)就是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和大眾傳播技術(shù)等來(lái)綜合處理多種媒體信息的計(jì)算機(jī)。

我國(guó)計(jì)算機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r

1953年開(kāi)始研究，1958年我國(guó)研制出第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)

1958 試制出晶體管計(jì)算機(jī)

1971 集成電路計(jì)算機(jī)

1974 小型系列化計(jì)算機(jī)

1983年每秒運(yùn)行一億次的銀河巨型計(jì)算機(jī)在國(guó)防科技大學(xué)誕生

1992年研制成功每秒運(yùn)行10億次的“銀河Ⅱ”巨型計(jì)算機(jī)

1994年4月正式加入INTERNET（全球最大的、開(kāi)放的、有眾多的網(wǎng)絡(luò)相互連接而成的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，其基本的服務(wù)是實(shí)現(xiàn)索引服務(wù)），并出現(xiàn)了以“三金工程”（金橋、金關(guān)、金卡）為代表的全社會(huì)公用網(wǎng)絡(luò)和行業(yè)專業(yè)網(wǎng)絡(luò)

1996 國(guó)產(chǎn)聯(lián)想電腦在國(guó)內(nèi)微機(jī)市場(chǎng)銷售量第一

1997年又研制成功每秒運(yùn)行130億次的“銀河Ⅲ”巨型計(jì)算機(jī)

1997年4月26日，國(guó)內(nèi)四大互聯(lián)網(wǎng)相互連通，即中科院的中國(guó)科技網(wǎng)（CSTnet）、國(guó)家教育部的中國(guó)教育與科研網(wǎng)（CERnet）、中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)（CHINAnet）、電子部的金橋網(wǎng)（GBnet）

1998 中國(guó)微機(jī)銷量達(dá)408萬(wàn)臺(tái)，國(guó)產(chǎn)占有率高達(dá)71.9％

1999 研制成功神威計(jì)算機(jī)

2002年9月28日 中科院計(jì)算所宣布中國(guó)第一個(gè)可以批量投產(chǎn)的通用CPU“龍芯1號(hào)”芯片研制成功

2005年，“龍芯二號(hào)”正式亮相

2005年，聯(lián)想收購(gòu)IBM PC，百度在納斯達(dá)克上市，阿里巴巴收購(gòu)雅虎中國(guó)

計(jì)算機(jī)的主要特點(diǎn)

1、運(yùn)算速度快

現(xiàn)在計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度已達(dá)每秒幾十萬(wàn)次到上百萬(wàn)次，大型計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度甚至可達(dá)每秒千萬(wàn)次。我國(guó)研制成功的“銀河計(jì)算機(jī)”，它的運(yùn)算速度為每秒幾十億次。計(jì)算機(jī)的高速運(yùn)算能力應(yīng)用于天氣預(yù)報(bào)、地質(zhì)測(cè)量等高尖科技中。

常用的指標(biāo)：主頻、存儲(chǔ)周期、運(yùn)算速度。

2、計(jì)算精度高

計(jì)算機(jī)在進(jìn)行數(shù)值運(yùn)算時(shí)能夠快速而精確的達(dá)到32位或64位。計(jì)算機(jī)的計(jì)算高精確度性使它運(yùn)用于航空航天、核物理等方面。

3、具有邏輯判斷能力

4、儲(chǔ)存容量大

計(jì)算機(jī)的計(jì)量單位有:

最小單位：位( bit )

基本單位：字節(jié)( Byte )

5、程序控制下自動(dòng)操作

計(jì)算機(jī)的常見(jiàn)分類

1、按工作原理分類：電子數(shù)字計(jì)算機(jī)、電子模擬計(jì)算機(jī)和數(shù)  ?；旌嫌?jì)算機(jī)

2、按應(yīng)用分類：通用計(jì)算機(jī)和專用計(jì)算機(jī)

3、按規(guī)模分類：巨型機(jī)、小巨型機(jī)、大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)、 微型機(jī)

其中微型機(jī)又可分為臺(tái)式機(jī)、筆記本、掌上機(jī)等

其中臺(tái)式機(jī)也可分為兩類：個(gè)人計(jì)算機(jī)和工作站

4、按一次傳輸和處理的二進(jìn)制位數(shù)分類：8位機(jī)、16位機(jī)、32位機(jī)

5、原裝機(jī)、兼容機(jī)、品牌機(jī)

計(jì)算機(jī)的主要應(yīng)用

1、計(jì)算機(jī)的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域

科學(xué)計(jì)算：是計(jì)算機(jī)應(yīng)用最早的領(lǐng)域。特點(diǎn)：計(jì)算量大，數(shù)值變化范圍大。如彈道軌跡、天氣預(yù)報(bào)、高能物理等。

信息處理：是計(jì)算機(jī)應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域。它是指計(jì)算機(jī)用于處理生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)、社會(huì)活動(dòng)和科學(xué)研究中獲得的大量信息。特點(diǎn)：輸入輸出數(shù)據(jù)量大而計(jì)算卻很簡(jiǎn)單。如企業(yè)管理、物資管理、電算化等。

過(guò)程控制：計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)的信息,據(jù)此對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程自動(dòng)控制。如工業(yè)自動(dòng)化控制，衛(wèi)星飛行方向控制等。

2、計(jì)算機(jī)的現(xiàn)代應(yīng)用領(lǐng)域

計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)：

CAD——計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)

CAM——計(jì)算機(jī)輔助制造

CAE——計(jì)算機(jī)輔助教育，包括：CAI—計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)，CMI—計(jì)算機(jī)管理教學(xué)

CAT——計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試

CS——計(jì)算機(jī)模擬

辦公自動(dòng)化（簡(jiǎn)稱OA）：是計(jì)算機(jī)通信與自動(dòng)化技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，也是當(dāng)代適用面最廣的一類應(yīng)用。

EDP(電子數(shù)據(jù)處理)——事務(wù)型系統(tǒng)

MIS(管理信息系統(tǒng))——管理型系統(tǒng)

DSS(決策輔助功能)——決策型系統(tǒng)

3、娛樂(lè)休閑

計(jì)算機(jī)領(lǐng)域杰出人物

馮·諾依曼（美國(guó)）：馮·諾依曼體系

阿蘭·圖靈（英國(guó)）：圖靈獎(jiǎng)，專門獎(jiǎng)勵(lì)那些對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)研究與推動(dòng)計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展有卓越貢獻(xiàn)的杰出科學(xué)家

姚期智（中國(guó)）：2000年圖靈獎(jiǎng)獲得者

姚期智，1946年12月生于上海，祖籍湖北省孝感市孝昌縣，世界著名計(jì)算機(jī)學(xué)家，2000年圖靈獎(jiǎng)得主，中國(guó)科學(xué)院院士，美國(guó)科學(xué)院院士，美國(guó)科學(xué)與藝術(shù)學(xué)院院士。研究方向包括計(jì)算理論及其在密碼學(xué)和量子計(jì)算中的應(yīng)用。他在三大方面具有突出貢獻(xiàn)：

1、創(chuàng)建理論計(jì)算機(jī)科學(xué)的重要次領(lǐng)域：通訊復(fù)雜性和偽隨機(jī)數(shù)生成計(jì)算理論；

2、奠定現(xiàn)代密碼學(xué)基礎(chǔ)，在基于復(fù)雜性的密碼學(xué)和安全形式化方法方面有根本性貢獻(xiàn)；

3、解決線路復(fù)雜性、計(jì)算幾何、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及量子計(jì)算等領(lǐng)域的開(kāi)放性問(wèn)題并建立全新典范。

1967年獲得臺(tái)灣大學(xué)物理學(xué)士學(xué)位

1972年獲得美國(guó)哈佛大學(xué)物理博士學(xué)位

1975年獲得美國(guó)伊利諾依大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)博士學(xué)位

1975年至1986年曾先后在美國(guó)麻省理工學(xué)院數(shù)學(xué)系、斯坦福大學(xué)計(jì)算機(jī)系、加利福尼亞大學(xué)伯克利分校計(jì)算機(jī)系任助理教授、教授。

1987年獲波里亞獎(jiǎng)（George PolyaPrize）

1991年獲古根海姆基金會(huì)研究學(xué)者獎(jiǎng)（GuggenheimFellowship）

1996獲高德納獎(jiǎng)（Donald E. KnuthPrize）

2000年因?yàn)閷?duì)計(jì)算理論包括偽隨機(jī)數(shù)生成、密碼學(xué)與通信復(fù)雜度的突出貢獻(xiàn)，美國(guó)計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)（ACM）把2000年度的圖靈獎(jiǎng)授予他。他成為圖靈獎(jiǎng)創(chuàng)立以來(lái)首位獲獎(jiǎng)的亞裔學(xué)者，也是迄今為止獲此殊榮的唯一華裔計(jì)算機(jī)科學(xué)家。

2004年起在清華大學(xué)任全職教授。2005年出任香港中文大學(xué)博文講座教授。

2005年，由姚期智主導(dǎo)并與微軟亞洲研究院共同合作的“軟件科學(xué)實(shí)驗(yàn)班”（后更名為“計(jì)算機(jī)科學(xué)實(shí)驗(yàn)班”，也被稱為“姚班”）。

在清華大學(xué)先后創(chuàng)辦計(jì)算機(jī)科學(xué)實(shí)驗(yàn)班（姚班）、理論計(jì)算機(jī)科學(xué)研究中心（ITCS）、交叉信息研究院（IIIS）和量子信息中心（CQI）。

2017年2月，姚期智教授放棄外國(guó)國(guó)籍成為中國(guó)公民，正式轉(zhuǎn)為中國(guó)科學(xué)院院士，加入中國(guó)科學(xué)院信息技術(shù)科學(xué)部。