計算機是一種可以存儲我們要處理的信息並隨時返回的信息的設備。 當今的計算機能夠跟踪稱為程序的通用過程集。 這些程序使計算機能夠執行各種各樣的任務。 包含用於“完全”操作的硬件，操作系統（主軟件）和外圍設備的完整計算機可以稱為計算機系統。 該術語也可用於一組連接在一起且一起工作的計算機，特別是計算機網絡或計算機集群。 第一台電動計算機是ENIAC。
縱觀歷史，計算機以多種不同的形式出現。 20 世紀中葉的第一台計算機有一個大房間那麼大，消耗的電量是當今計算機的數百倍。 到 21 世紀初，計算機可以安裝在手錶中並依靠小電池運行。 它們可以製造得如此之小，主要原因是在 1969 年，可以用半導體製造可以封裝在非常小的空間中的電路。 我們今天使用的計算機在英特爾第一個處理器稱號計算機4004之後獲得了發展勢頭。 我們的社會將個人計算機及其便攜式等同物筆記本電腦視為信息時代的象徵，並將其與計算機的概念等同起來。 它們如今被廣泛使用。 計算機的基本工作原理是二進制數係統，即僅由0和1組成的編碼。
保存所需的軟件並隨時運行的功能是使計算機具有多功能性並將其與計算器區分開的主要功能。 Church-Turing論文是這種多功能性的數學表達，並強調任何計算機都可以執行另一台計算機的任務。 因此，無論從袖珍計算機到超級計算機，它們的複雜性都可以執行相同的任務，而沒有內存和時間限制。
計算機的歷史
根據今天的標準，過去許多被稱為“計算機”的設備不應該獲得此定義。 啟動時的計算機 sözcü它是對有助於計算過程的對象的命名。 這個早期的計算機示例包括數字珠（算盤）和Antikitera機器（150 BC-100 BC）。 幾個世紀後，鑑於中世紀末期的新科學發現，歐洲工程師開發的一系列機械計算設備中的第一個屬於Wilhelm Schickard（1623）。
但是，這些設備都不具備軟件功能（或無法安裝），因此無法滿足當今對計算機的定義。 約瑟夫·瑪麗·賈科德（Joseph Marie Jacquard）在1801年生產的用於自動化織機的打孔卡被認為是計算機開發過程中最早的軟件（安裝）痕蹟之一，儘管受到限制。 由於用戶提供了這些卡片，因此織機可以使其操作適應卡片上帶有孔的上述圖紙。
1837年，查爾斯·巴貝奇（Charles Babbage）概念化並設計了第一台完全可編程的機器計算機，他將其稱為分析引擎（分析或分析機器）。 但是，由於財務原因和無法完成其工作，他無法開發該機器。
打孔卡的首次大規模使用是由Herman Hollerith在1890年設計的用於會計交易的計算器。 Hollerith當時隸屬的業務是IBM，在接下來的幾年中它將成為一家全球計算機巨頭。 到19世紀末，開始出現的應用程序（技術）將極大地促進未來幾年計算硬件和理論的發展：打孔卡，布爾代數，空間管和電傳打字設備。
在20世紀上半葉，越來越複雜的模擬計算機滿足了許多科學要求。 但是，它們仍遠未達到當今計算機的可靠水平。
在整個1930年代和1940年代，計算機的應用持續改進，數字電子計算機的出現僅在電子電路發明之後才出現（1937）。 在這一時期的重要作品包括：
- Konrad Zuse的“ Z機器”。 Z3（1941）是第一台可以根據二進制數運行並使用實數運行的機器。 1998年，Z3證明與Turing兼容，因此贏得了第一台計算機的稱號。
- Atanasoff-Berry計算機（1941）基於間隔管，具有二進制數基數以及基於電容器的存儲硬件。
- 英國製造的Colossus計算機（1944年）表明，儘管固件（可安裝性）有限，但使用數千支試管仍可產生足夠可靠的結果。 二。 它在第二次世界大戰中用於分析德國武裝部隊的秘密通信。
- 哈佛馬克一世（1944），一台可配置性有限的計算機。
- ENIAC（1946）由美國陸軍開發，以小數為基礎，並且是第一台通用電子計算機。
確定ENIAC的缺點後，開發人員研究了一種更靈活，更優雅的解決方案，並提出了現在稱為隱藏軟件體系結構（或更常見的馮·諾依曼體系結構）的方案。 在約翰·馮·諾伊曼（John von Neumann）（1945）的出版物中首次提到這種設計之後，基於這種體系結構開發的第一台計算機在英國（SSEM）完成。 一年後獲得了相同架構的ENIAC被稱為EDVAC。
在當今幾乎所有計算機都適應這種體系結構的情況下，計算機 sözcü它也用作日期的定義。 因此，根據該定義，儘管過去的設備不算作計算機，但在歷史背景下仍稱為設備。 儘管自1940年代以來計算機實現發生了根本變化，但大多數仍然適用於馮·諾依曼（von Neumann）架構。
在基於太空管的計算機在整個 1950 世紀 1960 年代得到廣泛使用之後，更快、更便宜的基於晶體管的計算機在 1970 世紀 4004 年代變得司空見慣。 由於這些因素，計算機以前所未有的水平投入大規模生產。 到了 1980 世紀 1990 年代，由於集成電路的應用和 Intel XNUMX 等微處理器的發展，性能和可靠性再次大幅提高，並且成本降低。 XNUMX世紀XNUMX年代，計算機開始在洗衣機等日常生活中的許多機械設備的控制設備中佔據一席之地。 在同一時期，個人電腦逐漸普及。 最後，隨著XNUMX世紀XNUMX年代互聯網的發展，計算機已經成為像電視和電話一樣的常規設備。
根據馮·諾依曼（von Neumann）架構，計算機由四個主要部分組成，該計算機具有算術邏輯。
記憶
可以將計算機的內存視為包含數字的一組單元格。 可以將其寫入每個單元格，並可以讀取其內容。 每個單元都有一個唯一的地址。 一個命令是，例如，將單元格編號34的內容與單元格編號5.689相加並將其放在單元格78中。 它們包含的數字可以是任何東西，數字，命令，地址，字母等。 只有使用它的軟件才能確定其內容的性質。 當今的大多數計算機使用二進制數保存數據，每個單元可以包含8位（即XNUMX個字節）。
因此，一個字節可以表示255個不同的數字，但只能是0到255或-128到+127。 當使用並排排列的多個字節（通常為2、4或8）時，可以記錄更大的數字。 現代計算機的內存包含數十億字節。
計算機具有三種類型的內存。 處理器中的寄存器非常快，但容量卻非常有限。 它們用於滿足處理器訪問慢得多的主內存的需求。 主存儲器分為隨機存取存儲器（REB或RAM，隨機存取存儲器）和只讀存儲器（SOB或ROM，只讀存儲器）。 可以隨時將其寫入RAM，並且僅在保持供電的情況下才保留其內容。 包含只能在ROM中讀取和預加載的信息。 無論強度如何，它都會保留此內容。 例如，當任何數據或命令駐留在RAM中時，它位於BIOS ROM中，該ROM調節計算機硬件。
內存的最後一個子類型是高速緩存。 它位於處理器中，比主存儲器快，並且容量比寄存器大。
輸入/輸出是計算機用來交換外界數據的工具。 常用的輸入單元包括鍵盤和鼠標，以及用於輸出的屏幕（或查看器，監視器），揚聲器和打印機。 另一方面，固定光盤和光盤都承擔這兩項任務。
計算機網絡
自 1950 世紀 1970 年代以來，計算機一直被用來協調多個環境中的信息。 美國軍方的 (SAGE) 系統是此類系統的第一個綜合示例，並開創了許多專用商業系統，例如 (Sabre)。 1990 世紀 XNUMX 年代，美國工程師在軍隊內部開展的一個項目框架內將計算機相互連接（阿帕網），並為現在的計算機網絡奠定了基礎。 隨著時間的推移，這個計算機網絡不僅限於軍事和學術單位，而且不斷擴大，如今在 Bilgisunar（互聯網或通用網絡）內創建了數百萬台計算機。 到 XNUMX 世紀 XNUMX 年代，計算機網絡變得普遍，瑞士 CERN 研究中心開發的全球網絡（萬維網，WWW）協議、電子郵件等應用程序以及以太網等廉價硬件解決方案。
硬件
硬件的概念涵蓋了計算機的所有觸覺組件。
| 外圍設備（入口/出口） | 註冊 | 鼠標，鍵盤，操縱桿，瀏覽器 |
| 出口 | 顯示器，打印機，揚聲器 | |
| 兩個都 | 軟盤驅動器，硬盤，光盤 | |
| 鏈接單位 | 短距離 | RS-232，SCSI，PCI，USB |
| 遠程（計算機網絡） | 以太網，ATM，FDDI |
輸入/輸出單位
輸入/輸出可在信息處理系統的不同功能單元（子系統）之間進行通信，或將信息信號直接發送到這些接口。
輸入是來自不同單元的信號。 輸出是發送到這些單元的信號。 用戶（或其他系統）使用I / O設備與計算機連接。 例如，鍵盤和鼠標是計算機輸入設備。 屏幕，揚聲器和打印機是計算機的輸出設備。 不同的設備使用輸入和輸出信號與計算機連接。 調製解調器和連接卡可能是示例。
鍵盤和鼠標將用戶的身體運動作為輸入，並將這些身體運動帶到計算機可以理解的水平。 輸出單元（例如打印機，揚聲器，屏幕）將計算機產生的輸出信號作為輸入信號，並將這些信號轉換為用戶可以查看和閱讀的輸出。
在計算機體系結構中，中央處理器（CPU）和主存儲器構成了計算機的心臟。 因為存儲器可以直接讀取中央處理單元中的數據，並使用自己的指令將數據直接寫入中央處理單元。 例如，軟盤驅動器考慮了I / O信號。 中央處理單元提供的I / O方法有助於完成底層計算機編程中的設備驅動程序。
高級操作系統和高級編程允許通過區分理想的I / O概念和基本元素來進行操作。 例如，C編程語言包含用於組織軟件的I / O的功能。 這些功能允許從文件讀取數據，並將數據寫入這些文件。
軟件
軟件的概念描述了計算機中的所有非物質組件：軟件，協議和數據都是軟件。
| 操作系統 | Unix / BSD | UNIX V，AIX，HP-UX，Solaris（SunOS），FreeBSD，NetBSD，IRIX |
| GNU / Linux的 | Linux發行版 | |
| 微軟Windows | Windows 3.0，Windows 3.1，Windows 95，Windows 98，Windows NT，Windows CE，Windows XP，Windows Vista，Windows 7，Windows 8 Windows 8.1 Windows 10 | |
| DOS | DOS / 360，QDOS，DRDOS，PC-DOS，MS-DOS，FreeDOS | |
| Mac OS | 的Mac OS X | |
| 嵌入式和實時操作系統 | 嵌入式操作系統 | |
| 圖書館 | 多媒體類 | DirectX，OpenGL，OpenAL |
| 軟件庫 | C庫 | |
| 數據 | 溝通規則 | TCP / IP，Kermit，FTP，HTTP，SMTP，NNTP |
| 文件格式 | HTML，XML，JPEG，MPEG，PNG | |
| 用戶界面 | 圖形用戶界面（WIMP） | Microsoft Windows，GNOME，KDE，QNX Photon，CDE，GEM |
| 文字使用者介面 | 命令行，外殼 | |
| Diğer | ||
| 應用 | 辦公室 | 文字處理器，桌面出版，演示軟件，數據庫管理系統，電子表格，會計軟件 |
| 電腦存取 | 掃描儀，電子郵件客戶端，全局Web服務器，即時通訊軟件 | |
| 設計 | 計算機輔助設計，計算機輔助生產 | |
| 圖表 | 蜂窩圖形編輯器，方向圖形編輯器，3D建模器，動畫編輯器，3D計算機圖形學，視頻編輯，圖像處理 | |
| 數值聲音 | 數字聲音編輯器，音頻播放器 | |
| 軟件工程 | 編譯器，翻譯器，解釋器，調試器，文本編輯器，集成開發環境，性能審查，變更控制，軟件配置管理 | |
| 遊戲類 | 策略，冒險，解謎，模擬，角色扮演，互動小說 | |
| Ek | 人工+，防病毒軟件，文檔管理器 |
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