計算機是電腦的學名。最初電腦被髮明的作用是用於高難度的計算，主要應用於國防軍事領域和科學計算等等。

一、數學的推動（僅瞭解）

早在遠古時代，人們最早使用的計算工具可能是手指，英文中表示數字的單詞‘digit’不僅僅只有‘數字’的意思，同時還有‘手指’的意思。石器時代人們使用石頭來打獵，因此還有可能是用石頭來輔助計算。但手指和石頭的缺點是太低效了，不能滿足隨著時間程序而逐漸增加的計算目標。

於是又出現了結繩記事，但結繩記事的缺點也很明顯，就是結繩記事計算速度慢且有長度限制。

又不知過了多久，人類開始使用“籌碼”來計數，而在那個時期，最有名的當屬中國商周時期出現的算籌。古代的算籌實際上是一根根同樣長短和粗細的小棍子，大約二百七十幾枚為一束; 多用竹子製成，也有用木頭、獸骨、象牙、金屬等材料製成的。數學家祖沖之計算圓周率時使用的工具就是算籌。而算籌的缺點是：使用算籌計算太麻煩了，很不方便——計算時需要慢慢擺放。

算籌之後，世界各地的數學計算工具發展沒有本質上的變化，直到“算盤”的出現。算盤最早可能在漢代萌芽，在南北朝時期定型，利用進位制計數。使用時需要配合一套口訣——好比計算機的軟體。算盤本身還可以儲存數字，使用時很方便。至今，算盤還在被使用。

算盤效能很好，但並不是說就能夠滿足於機械化計算出現的各個時代。在算盤之後的15世紀，隨著天文和航海的發展，計算工作越來越繁重，算盤及算盤出現前的各個計算工具已經很難滿足這麼繁重的計算，計算工具急需改進。

於是，1630年，英國數學家奧特雷德在使用當時流行的對數刻度尺做乘法運算時，突然想到，如果用兩根相互滑動的對數刻度尺，不久省去了用兩腳規度量長度了麼。他的這個想法導致了機械化計算的誕生，但奧特雷德對這件事情並沒有在意，此後200年裡，他的發明也就沒有被實際應用。

18世紀末，發明蒸汽機的瓦特成功製作了第一把計算尺，在尺座上增加了一個滑標，用來“儲存”計算的中間結果，這種滑標很長時間一直被後人所沿用。

1850年以後，計算尺迅速發展，成為工程師隨身攜帶的”計算器“，一直到20世紀五六時年代，計算尺仍然是工科大學生的一種身份標誌。

（一）史前時代

1623年：德國科學家契克卡德（W. Schickard）製造了人類有史以來第一臺機械計算機，這臺機器能夠進行六位數的加減乘除運算。

1642年：法國科學家帕斯卡（B.Pascal）發明了著名的帕斯卡機械計算機，首次確立了計算機器的概念。

1725年：法國紡織機械師布喬（B.�Bouchon）發明了“穿孔紙帶”的構想。

1805年： 法國機械師傑卡德（J.Jacquard）根據布喬“穿孔紙帶”的構想完成了“自動提花編織機”的設計製作，在後來電子計算機開始發展的最初幾年中，在多款著名計算機中我們均能找到自動提花機的身影。

1822年：英國科學家巴貝奇（C.�Babbage）製造出了第一臺差分機，它可以處理3個不同的5位數，計算精度達到6位小數。

1834 年：巴貝奇提出了分析機的概念，機器共分為三個部分：堆疊，運算器，控制器。他的助手， 英國著名詩人拜倫的獨生女阿達.奧古斯塔（Ada Augusta）為分析機編制了人類歷史上第一批計算機程式。阿達和巴貝奇為計算機的發展創造了不朽的功勳，他們對計算機的預見起碼超前了一個世紀以上，正是他們的辛勤努力，為後來計算機的出現奠定了堅實的基礎。

1847年：英國數學家布林（G.Boole）發表著作《邏輯的數學分析》。

1854年：布林發表《思維規律的研究——邏輯與機率的數學理論基礎》，並綜合自己的另一篇文章《邏輯的數學分析》，從而創立了一門全新的學科－布林代數，為百年後出現的數字計算機的開關電路設計提供了重要的數學方法和理論基礎。

1868年：美國新聞工作者克里斯托夫.肖爾斯（C.Sholes）發明了沿用至今的QWERTY鍵盤。

1873年：美國人鮑德溫（F. Baldwin）利用自己過去發明的齒數可變齒輪製造了第一臺手搖式計算機。

1886年：美國人Dorr E. Felt (1862-1930), 製造了第一臺用按鍵操作的計算器。

1890年：美國在第12次人口普查中使用了由統計學家霍列瑞斯（H.Hollerith）博士發明的製表機，從而完成了人類歷史上第一次大規模資料處理。此後霍列瑞斯根據自己的發明成立了自己的製表機公司，並最終演變成為IBM公司。

1893年：德國人施泰格爾研製出一種名為“大富豪”的計算機，該計算機是在手搖式計算機的基礎上改進而來，並依*良好的運算速度和可*性而佔領了當時的市場，直到1914年第一次世界大戰爆發之前，這種“大富豪”計算機一直暢銷不衰。

1895年： 英國青年工程師弗萊明（J.�Fleming）透過“愛迪生效應”發明了人類第一隻電子管。

（二）計算機發展程序

1.第一代電子管計算機(1946~1958)：特點： 操作指令是為特定任務而編制的，每種機器有各自不同的機器語言，功能受到限制，速度也慢。另一個明顯特徵是使用真空電子管和磁鼓儲存資料。

2.第二代電晶體計算機 (1956-1963)：特點： 電晶體代替了體積龐大電子管，使用磁芯儲存器。體積小、速度快、功耗低、效能更穩定。還有現代計算機的一些部件:印表機、磁帶、磁碟、記憶體、作業系統等。在這一時期出現了更高階的COBOL和FORTRAN等程式語言，使計算機程式設計更容易。新的職業(程式設計師、分析員和計算機系統專家)和整個軟體產業由此誕生。

3.第三代積體電路計算機 (1964-1971)：以中小規模積體電路，來構成計算機的主要功能部件。主儲存器採用半導體儲存器。運算速度可達每秒幾十萬次至幾百萬次基本運算。在軟體方面，作業系統日趨完善。

4.第四代大規模積體電路計算機 (1971-至今)：從1970年以後採用大規模積體電路（LSI）和超大規模積體電路（VLSI）為主要電子器件製成的計算機，重要分支是以大規模、超大規模積體電路為基礎發展起來的微處理器和微型計算機。

（三）二進位制（重點）

二進位制：滿2進1，即1+1=10，此處及以下所有的進一都表達的是位數上的增加一位。

二進位制是計算機內部唯一組成的進位制，所有要能為計算機所識別的資料都必先要轉為二進位制，二進位制的組成數字只有0和1。

與我們生活所用的十進位制不同，二進位制是滿2進1，即（數量上大於等於2則要進一位），同時，在二進位制中不包含除0和1以外的任何數字，包括2。二進位制裡1+1=10 或十進位制裡16轉為二進位制 16=10000

除二進位制外，常見的進位制還有八進位制、十進位制以及十六進位制。其中八進位制是滿八進一。十六進位制是滿十六進一，十六進位制的組成數字又與其他進位制有些不同，十六進位制的組成數字為（0123456789abcdef），十六進位制裡沒有十六的說法，所以也沒有十六的組成數字，譬如在十進位制中，8+8=16，轉變為十六進位制就是8+8=10。

那麼，在計算機中，如何將中文數字以及字母轉變為計算機所能識別的資料呢？

首先，在中文轉為計算機能識別的資料方面，有一個專門的UTF-8編碼（由於此內容所涉其他領域，在此僅為了解此名詞），UTF-8編碼能夠將中文轉為計算機能夠識別的資料。

其次，在數字識別方面，便是上述的進位制轉換問題。

在字母方面，ASCII(American Standard Code for Information Interchange，美國標準資訊交換程式碼)是基於拉丁字母的一套電腦編碼系統，主要用於顯示現代英語和其他西歐語言。它是現今最通用的單位元組編碼系統，並等同於國際標準ISO/IEC 646。ASCII程式碼的功能即使將字母轉變為計算機能識別的資料。

三、計算機組成

在計算機的構成中，主要分為硬體和軟體兩大系統。

（一）硬體系統

硬體系統又是計算機實體，主要可細分為CPU、GPU、主機板、儲存器以及輸入輸出裝置

硬體系統

1.CPU：CPU是計算機的中央處理器，CPU在計算機中作用是解釋和執行轉換成機器語言的程式內容。

CPU天梯圖

2.GPU：GPU是圖形處理器（Graphics Processing Unit），計算機顯示卡的處理器，主要解決密集型資料處理和大型並行資料計算（透過並行提高吞吐量）。

GPU天梯圖

3.主機板：主機板是由上百個插槽的板子，CPU和GPU都是插在主機板上的。

主機板天梯圖

4.儲存器：儲存器可分為記憶體和外存。

記憶體與外存的區別在於，記憶體是執行，外存是儲存。

（1）記憶體：執行速度快，讀取速度快，但不能永久儲存資料。

（2）外存：①相較於記憶體而言執行速度與讀取速度慢，但能夠永久儲存資料。

②外存又稱磁碟，有硬碟和軟盤之分

硬碟其實就是我們電腦中所熟知的C盤D盤等等組合而成的磁碟，而這些C盤D盤什麼的又是硬碟的分割槽，其中c盤是主分割槽，是安裝作業系統的，其他盤可以叫做擴充套件盤，所以c盤也叫做系統盤，不過他們都屬於硬碟，而硬碟又是屬於磁碟的，這個關係要理清。

軟盤在現今出現頻率較少，自從隨身碟發明出來後，軟盤的功能就不再顯得那麼重要了。隨著時間程序，軟盤慢慢地淡出了市場。

軟盤

5.輸入輸出裝置：指的是顯示屏、滑鼠、鍵盤和音響等等外設裝置。

補充：如果你不太懂電腦硬體系統各個裝置的差異，你可以參考上述的天梯圖，天梯圖代表了不同裝置不同型號的效能高低，對於新手小白來說是最可靠的指導師，勿信非親好友的電腦專賣店。

（二）軟體系統

計算機軟體系統按其功能可分為系統軟體和應用軟體兩大類。

1、系統軟體

系統軟體是指管理、控制、和維護計算機及其外部裝置，提供使用者與計算機之間操作介面等方面的軟體，它並不專門針對具體的應用問題。

代表性的系統軟體有：作業系統、資料庫管理系統以及各種程式設計語言的編譯系統等，其中最重要的系統軟體是作業系統。

（1）作業系統（Operating System）

作業系統是最基本的系統軟體，是用於管理和控制計算機所有軟、硬體資源的一組程式。作業系統直接執行在裸機上，其他的軟體（包括系統軟體和大量的應用軟體）都是建立在作業系統基礎上的，並得到它的支援和取得它的服務。

作業系統是計算機硬體與其他軟體的介面，也是使用者和計算機之間的介面。

功能：處理機管理、儲存管理、裝置管理、資訊管理等。

作業系統的效能很大程度上決定了整個計算機系統的效能。

分類：

按與使用者對話的介面不同，可以分為命令列介面作業系統和圖形使用者介面作業系統；按能夠支援的使用者數為標準，可以分為單使用者作業系統和多使用者作業系統；按是否能夠執行多個任務為標準，分為單任務作業系統和多工作業系統；按系統單功能為標準，分為批處理系統、分時作業系統、實時作業系統、網路作業系統。

（2）語言處理程式

計算機在執行程式時，首先要將儲存在儲存器中的程式指令逐條地取出來，並經過譯碼後向計算機的各部件發出控制訊號，使其執行規定的操作。計算機的控制裝置能夠識別的指令是用機器語言編寫的，而用機器語言編寫一個程式並不是一件容易的事。絕大多數使用者都是用某種程式設計語言（即高階語言），如BASIC語言、C語言等來編寫程式。但是用這些高階語言編寫的程式CPU不認識，必須要經過翻譯變成機器指令後才能被計算機執行。而負責這種翻譯的程式稱為編譯程式。為了在計算機上執行由某種高階語言編寫的程式，就必須配置有該種語言的編譯系統。

（3）資料庫管理系統

計算機的效率主要是指資料處理的效率。

資料庫管理系統的功能：有組織的、動態的儲存大量的資料資訊；使使用者能方便的、高效的使用這些資料資訊。

資料庫軟體體系包括資料庫、資料庫管理系統和資料庫系統三個部分。

資料庫（DataBase，DB）是為了滿足一定範圍裡許多使用者的需要，在計算機裡建立的一組互相關聯的資料集合。資料庫管理系統（DataBase Management Systems,DBMS）是指對資料庫中進行組織、管理、查詢並提供一定處理能力的系統軟體。它是資料庫系統的核心組成部分，為使用者或應用程式提供了訪問資料庫的方法，資料庫的一切操作都是透過DBMS進行的。資料庫系統（DataBase System，DBS）是由資料庫、資料庫管理系統、應用程式、資料庫管理員、使用者等苟恆的人——機系統。資料庫管理員是專門從事資料庫建立、使用和維護的工作人員。

DBMS是位於使用者（或應用程式）和作業系統之間的軟體。DBMS是在作業系統支援下執行的，藉助於作業系統實現對資料的儲存和管理，是資料能被各種不同的使用者所共享，保證使用者得到的資料是完整的、可靠的。它與使用者之間的介面稱為使用者介面，DBMS提供給使用者可使用的資料庫語言。

（4）實用程式

實用程式完成一些與管理計算機系統資源及檔案有關的任務，如診斷程式、反病毒程式、解除安裝程式、備份程式、檔案解壓縮程式等工具類軟體。

2、應用軟體

應用軟體是指專門為解決某個應用領域內的具體問題而編制的軟體（或實用程式）。

應用軟體一般不能獨立地在計算機上執行，必須要有系統軟體的支援。應用軟體特別是各種專用軟體包也經常是由軟體廠商提供的。

常見的應用軟體有以下幾類：

文字處理軟體：用於輸入、儲存、修改、編輯、列印文字資料（檔案、稿件等）。常用的有WPS，Word等；資訊軟體管理：用於輸入、儲存、修改、檢索各種資訊。例如工資管理系統、人事管理系統等。這種軟體發展到一定水平後，可以將各個單項軟體聯接起來，構成一個完整的、高效的管理系統，簡稱MIS；計算機輔助設計軟體：用於高效的繪製、修改工程圖紙，進行常規的設計和計算，幫助使用者尋求較優的設計方案。常用的有AutoCAD等；實時控制軟體：用於隨時收集生產裝置、飛行器等的執行狀態資訊，並以此為根據按預定的方案實施自動或半自動控制，從而安全、準確的完成任務或實現預定目標。

最後，按層次的觀點，計算機系統的組成如下圖所示。其中內層的裸機是指沒有任何軟體的（純硬體）機器。

各層次的關係是：內層是外層的支撐，而外層可以不必瞭解內層細節，只需按約定使用內層提供的服務。

四、作業系統簡介

詳見於下網址

https://blog.csdn.net/universsky2015/article/details/101152124?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522161218248516780255241645%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334..%2522%257D&request_id=161218248516780255241645&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2~all~sobaiduend~default-1-101152124.pc_search_result_hbase_insert&utm_term=%E8%AE%A1%E7%AE%97%E6%9C%BA%E6%93%8D%E4%BD%9C%E7%B3%BB%E7%BB%9F%E7%AE%80%E4%BB%8B&spm=1018.2226.3001.4187

五、程式語言的發展

詳見於下網址

https://blog.csdn.net/GG_SiMiDa/article/details/81216712?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522161218270216780262556335%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334..%2522%257D&request_id=161218270216780262556335&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2~all~first_rank_v2~rank_v29-1-81216712.pc_search_result_hbase_insert&utm_term=%E7%BC%96%E7%A8%8B%E8%AF%AD%E8%A8%80%E7%9A%84%E5%8F%91%E5%B1%95&spm=1018.2226.3001.4187

書稿倉促，如有錯誤請指正！