計算機

百科解釋

目錄·歷史
·原理
·計算機的數(shù)字電路實現(xiàn)
·輸入輸出設備
·程序
·庫與操作系統(tǒng)
·應用
·網(wǎng)絡、國際互聯(lián)網(wǎng)
·下一代計算機
·計算機學科

ENIAC是電腦發(fā)展史上的一個里程碑本來，計算機的英文原詞“computer”是指從事數(shù)據(jù)計算的人。而他們往往都需要借助某些機械計算設備或模擬計算機。這些早期計算設備的祖先包括有算盤，以及可以追溯到公元前87年的被古希臘人用于計算行星移動的安提基特拉機制。隨著中世紀末期歐洲數(shù)學與工程學的再次繁榮，1623年由Wilhelm Schickard率先研制出了歐洲第一臺計算設備，這是一個能進行六位以內(nèi)數(shù)加減法，并能通過鈴聲輸出答案的“計算鐘”。使用轉(zhuǎn)動齒輪來進行操作。

1642年法國數(shù)學家Pascal 在WILLIAM Oughtred計算尺的基礎上，將計算尺加以改進，能進行八位計算。還賣出了許多制品，成為當時一種時髦的商品。

1801年，Joseph Marie Jacquard對織布機的設計進行了改進，其中他使用了一系列打孔的紙卡片來作為編織復雜圖案的程序。Jacquard式織布機，盡管并不被認為是一臺真正的計算機，但是它的出現(xiàn)確實是現(xiàn)代計算機發(fā)展過程中重要的一步。

查爾斯&＃12539;巴比奇(Charles Babbage)是構想和設計一臺完全可編程計算機的第一人，當時是1820年。但由于技術條件，經(jīng)費限制，以及無法忍耐對設計不停的修補，這臺計算機在他有生之年始終未能問世。約到19世紀晚期，許多后來被證明對計算機科學有著重大意義的技術相繼出現(xiàn)，包括打孔卡片以及真空管。Hermann Hollerith設計了一臺制表用的機器，就實現(xiàn)了應用打孔卡片的大規(guī)模自動數(shù)據(jù)處理。

在20世紀前半葉，為了迎合科學計算的需要，許許多多單一用途的并不斷深化復雜的模擬計算機被研制出來。這些計算機都是用它們所針對的特定問題的機械或電子模型作為計算基礎。20世紀三四十年代，計算機的性能逐漸強大并且通用性得到提升，現(xiàn)代計算機的關鍵特色被不斷地加入進來。

1937年由克勞德·艾爾伍德·香農(nóng)（Claude Shannon）發(fā)表了他的偉大論文《對繼電器和開關電路中的符號分析》，文中首次提及數(shù)字電子技術的應用。他向人們展示了如何使用開關來實現(xiàn)邏輯和數(shù)學運算。此后，他通過研究Vannevar Bush的微分模擬器進一步鞏固了他的想法。這是一個標志著二進制電子電路設計和邏輯門應用開始的重要時刻，而作為這些關鍵思想誕生的先驅(qū)，應當包括：Almon Strowger，他為一個含有邏輯門電路的設備申請了專利；尼古拉&＃12539;特斯拉（Nikola Tesla），他早在1898年就曾申請含有邏輯門的電路設備；Lee De Forest，于1907年他用真空管代替了繼電器。

Commodore公司在20世紀八十年代生產(chǎn)的Amiga 500電腦沿著這樣一條上下求索的漫漫長途去定義所謂的“第一臺電子計算機”可謂相當困難。1941年5月12日，Konrad Zuse完成了他的機電共享設備“Z3”，這是第一臺具有自動二進制數(shù)學計算特色以及可行的編程功能的計算機，但還不是“電子”計算機。此外，其他值得注意的成就主要有：1941年夏天誕生的阿塔納索夫-貝瑞計算機是世界上第一臺電子計算機，它使用了真空管計算器，二進制數(shù)值，可復用內(nèi)存；在英國于1943年被展示的神秘的巨像計算機（Colossus computer），盡管編程能力極其有限，但是它的的確確告訴了人們使用真空管既值得信賴又能實現(xiàn)電氣化的再編程；哈佛大學的Harvard Mark I；以及基于二進制的“埃尼阿克”（ENIAC，1944年），這是第一臺通用意圖的計算機，但由于其結構設計不夠彈性化，導致對它的每一次再編程都意味著電氣物理線路的再連接。

開發(fā)埃尼愛克的小組針對其缺陷又進一步完善了設計，并最終呈現(xiàn)出今天我們所熟知的馮·諾伊曼結構（程序存儲體系結構）。這個體系是當今所有計算機的基礎。20世紀40年代中晚期，大批基于此一體系的計算機開始被研制，其中以英國最早。盡管第一臺研制完成并投入運轉(zhuǎn)的是“小規(guī)模實驗機”（Small-Scale Experimental Machine，SSEM），但真正被開發(fā)出來的實用機很可能是EDSAC。

在整個20世紀50年代，真空管計算機居于統(tǒng)治地位。1958年 9月12日在Robert Noyce（INTEL公司的創(chuàng)始人）的領導下，發(fā)明了集成電路。不久又推出了微處理器。1959年到1964年間設計的計算機一般被稱為第二代計算機。

到了60年代，晶體管計算機將其取而代之。晶體管體積更小，速度更快，價格更加低廉，性能更加可靠，這使得它們可以被商品化生產(chǎn)。1964年到1972年的計算機一般被稱為第三代計算機。大量使用集成電路，典型的機型是IBM360系列。

到了70年代，集成電路技術的引入極大地降低了計算機生產(chǎn)成本，計算機也從此開始走向千家萬戶。1972年以后的計算機習慣上被稱為第四代計算機�；诖笠�(guī)模集成電路，及后來的超大規(guī)模集成電路。1972年4月1日 INTEL推出8008微處理器。1976年Stephen Wozinak和Stephen Jobs創(chuàng)辦蘋果計算機公司。并推出其Apple I 計算機。1977年5月 Apple II 型計算機發(fā)布。1979年6月1日 INTEL發(fā)布了8位元的8088微處理器。

1982年,微電腦開始普及，大量進入學校和家庭。1982年1月Commodore 64計算機發(fā)布，價格：595美元。 1982 年2月80286發(fā)布。時鐘頻率提高到20MHz，并增加了保護模式，可訪問16M內(nèi)存。支持1GB以上的虛擬內(nèi)存。每秒執(zhí)行270萬條指令，集成了134000個晶體管。

1990年11月: 第一代MPC (多媒體個人電腦標準)發(fā)布。處理器至少80286/12MHz，后來增加到80386SX/16 MHz ，及一個光驅(qū)，至少150 KB/sec的傳輸率。1994年10月10日 Intel 發(fā)布75 MHz Pentium處理器。1995年11月1日Pentium Pro發(fā)布。主頻可達200 MHz ，每秒鐘完成4.4億條指令，集成了550萬個晶體管。1997年1月8日Intel發(fā)布Pentium MMX。對游戲和多媒體功能進行了增強。

此后計算機的變化日新月異，1965年發(fā)表的摩爾定律發(fā)表不斷被應證，預測在未來10~15年仍依然適用。

計算機發(fā)展歷程：

19世紀之前

一、機械計算機時代的拓荒者

在西歐，由中世紀進入文藝復興時期的社會大變革，大大促進了自然科學技術的發(fā)展，人們長期被神權壓抑的創(chuàng)造力得到空前釋放。其中制造一臺能幫助人進行計算的機器，就是最耀眼的思想火花之一。從那時起，一個又一個科學家為把這一思想火花變成引導人類進入自由王國的火炬而不懈努力。但限于當時的科技總體水平，大都失敗了，這就是拓荒者的共同命運：往往見不到豐碩的果實。后人在享用這甜美的時候，應該能從中品出一些汗水與淚水的滋味……

1614: 蘇格蘭人John Napier (1550-1617)發(fā)表了一篇論文，其中提到他發(fā)明了一種可以計算四則運算和方根運算的精巧裝置。

1623: Wilhelm Schickard (1592-1635)制作了一個能進行六位以內(nèi)數(shù)加減法，并能通過鈴聲輸出答案的&＃39;&＃39;計算鐘&＃39;&＃39;。通過轉(zhuǎn)動齒輪來進行操作。

1625: William Oughtred (1575-1660) 發(fā)明計算尺

1642: 法國數(shù)學家Pascal 在WILLIAM Oughtred計算尺的基礎上將計算尺加以改進，能進行八位計算。并且還賣出了許多，成為一種時髦的商品。

1668: 英國人Samuel Morl和 (1625-1695)制作了一個非十進制的加法裝置，適宜計算錢幣。

1671: 德國數(shù)學家Gottfried Leibniz設計了一架可以進行乘法，最終答案可以最大達到16位。

1775: 英國Charles制作成功了一臺與 Leibniz&＃39;&＃39;s 的計算機類似的機器。但更先進一些。

1776: 德國人Mathieus Hahn成功的制作了一臺乘法器。

1801: Joseph-Maire Jacuard 開發(fā)了一臺能用穿孔卡片控制的自動織布機。

1820: 法國人Charles Xavier Thomas de Colmar (1785-1870),制作成功第一臺成品計算機，非常的可靠，可以放在桌面上，在后來的90多年間一直在市場上出售。

1822: 英國人Charles Babbage (1792-1871)設計了差分機和分析機，其中設計的理論非常的超前，類似于百年后的電子計算機，特別是利用卡片輸入程序和數(shù)據(jù)的設計被后人所采用。

1832: Babbage 和Joseph Clement 制成了一個差分機的成品，開始可以進行6位數(shù)的運算。后來發(fā)展到20位、30位，尺寸將近一個房子那么大。結果以穿孔的形式輸出。但限于當時的制造技術，他們的設計難以制成。

1834: 斯德哥爾摩的George Scheutz用木頭做了一臺差分機。

1834: Babbage 設想制造一臺通用的分析機，在只讀存儲器（穿孔卡片）中存儲程序和數(shù)據(jù)，Babbage在以后的時間繼續(xù)他的研究工作，并于1840年將操作數(shù)提高到了40位，并基本實現(xiàn)了控制中心（CPU）和存儲程序的設想，而且程序可以根據(jù)條件進行跳轉(zhuǎn)，能在幾秒內(nèi)作出一般的加法，幾分鐘內(nèi)作出乘除法。

1842: Babbage的差分機項目因為研制費用昂貴，被政府取消。但他自己仍花費大量的時間和精力于他的分析機研究。

1843: Scheutz 和他的兒子Edvard Scheutz 制造了一臺差分機，瑞典政府同意繼續(xù)支持他們的研究工作。

1847: Babbage 花兩年時間設計了一臺較簡易的、31位的差分機，但沒有人感興趣并支持他造出這臺機器。但后來倫敦科學博物館用現(xiàn)代技術復制出這臺機器后發(fā)現(xiàn)，它確實能準確的工作。

1848: 英國數(shù)學家George Boole創(chuàng)立二進制代數(shù)學。提前差不多一個世紀為現(xiàn)代二進制計算機鋪平了道路。

1853: 令Babbage感到高興的是，Scheutzes制造成功了真正意義上的比例差分機，能進行15位數(shù)的運算。象Babbage所設想的那樣輸出結果。后來倫敦的Brian Donkin又造出了更可靠的第二臺。

1858: 第一臺制表機被Albany的Dudley天文臺買走。第二臺被英國政府買走。但天文臺并沒有將其充分利用，后來被送進了博物館。而第二臺卻被幸運的使用了很長時間。

1871: Babbage 制造了分析機的部分部件和印表機。

1878: 紐約的西班牙人Ramon Verea，制造成功桌面計算器。比前面提到的都要快。但他對將其推向市場不感興趣，只是想表明，西班牙人可以比美國人做的更好。

1879: 一個調(diào)查委員會開始研究分析機是否可行，最后他們的結論是：分析機根本不可能工作。此時Babbage 已經(jīng)去世了。調(diào)查之后，人們將他的分析機徹底遺忘了。但Howard Aiken 例外。

1885: 這時期更多的計算機涌現(xiàn)出來。如美國、俄國、瑞典等。他們開始用有槽的圓柱代替易出故障的齒輪。

1886: 芝加哥的Dorr E. Felt (1862-1930), 制造了第一臺用按鍵操作的計算器，而且速度非�？欤存I抬起，結果也就出來了。

1889: Felt推出桌面印表計算器。

1890: 1890美國人口普查。1880年的普查人工用了7年的時間進行統(tǒng)計。這意味著1890年的統(tǒng)計將會超過10年。美國人口普查部門希望能得到一臺機器幫助提高普查的效率。Herman Hollerith，建立制表機公司的那個人，后來他的公司發(fā)展成了IBM公司。借鑒了Babbage的發(fā)明，用穿孔卡片存儲數(shù)據(jù)，并設計了機器。結果僅僅用了6個周就得出了準確的數(shù)據(jù)（62622250人）。Herman Hollerith大發(fā)其財。

1892: 圣多美和普林西比的William S. Burroughs (1857-1898),制作成功了一臺比Felt的功能更強的機器，真正開創(chuàng)了辦公自動化工業(yè)。

1896: Herman Hollerith創(chuàng)辦了IBM公司的前身。1900～1910

1906: Henry Babbage, Charles Babbage 的兒子，在R. W. Munro的支持下，完成了父親設計的分析機，但也僅能證明它能工作，而沒有將其作為產(chǎn)品推出。

二、電子計算機最初的日子里

在這之前的計算機，都是基于機械運行方式，盡管有個別產(chǎn)品開始引入一些電學內(nèi)容，卻都是從屬與機械的，還沒有進入計算機的靈活：邏輯運算領域。而在這之后，隨著電子技術的飛速發(fā)展，計算機就開始了由機械向電子時代的過渡，電子越來越成為計算機的主體，機械越來越成為從屬，二者的地位發(fā)生了變化，計算機也開始了質(zhì)的轉(zhuǎn)變。下面就是這一過渡時期的主要事件：

1906: 美國的Lee De Forest發(fā)明了電子管。在這之前造出數(shù)字電子計算機是不可能的。這為電子計算機的發(fā)展奠定了基礎。

1920～1930

1924年2月:IBM，一個具有劃時代意義的公司成立

1930～1940

1935: IBM推出IBM 601機。這是一臺能在一秒鐘算出乘法的穿孔卡片計算機。這臺機器無論在自然科學還是在商業(yè)意義上都具有重要的地位。大約造了1500臺。

1937: 英國劍橋大學的Alan M. Turing (1912-1954)出版了他的論文，并提出了被后人稱之為&＃39;&＃39;圖靈機&＃39;&＃39;的數(shù)學模型。

1937: BELL試驗室的George Stibitz展示了用繼電器表示二進制的裝置。盡管僅僅是個展示品，但卻是第一臺二進制電子計算機。

1938: Claude E. Shannon 發(fā)表了用繼電器進行邏輯表示的論文。

1938: 柏林的Konrad Zuse 和他的助手們完成了一個機械可編程二進制形式的計算機，其理論基礎是Boolean代數(shù)。后來命名為Z1。它的功能比較強大，用類似電影膠片的東西作為存儲介質(zhì)�？梢赃\算七位指數(shù)和16位小數(shù)�？梢杂靡粋€鍵盤輸入數(shù)字，用燈泡顯示結果。

1939 1月1日: 加利福尼亞的David Hewlet和William Packard 在他們的車庫里造出了Hewlett-Packard計算機。名字是兩人用投硬幣的方式?jīng)Q定的。包括兩人名字的一部分。

1939年11月: 美國John V. Atanasoff和他的學生Clifford Berry 完成了一臺16位的加法器，這是第一臺真空管計算機。

1939: 二次世界大戰(zhàn)的開始，軍事需要大大促進了計算機技術的發(fā)展。

1939: Zuse和Schreyer 開始在他們的Z1計算機的基礎上發(fā)展Z2計算機。并用繼電器改進它的存儲和計算單元。但這個項目因為Zuse服兵役被中斷了一年。

1939/1940: Schreyer利用真空管完成了一個10位的加法器，并使用了氖燈做存儲裝置。

1940～1950

1940年1月: Bell實驗室的Samuel Williams和Stibitz制造成功了一個能進行復雜運算的計算機。大量使用了繼電器，并借鑒了一些電話技術，采用了先進的編碼技術。

1941夏季: Atanasoff和學生Berry完成了能解線性代數(shù)方程的計算機，取名叫&＃39;&＃39;ABC&＃39;&＃39;（Atanasoff-Berry Computer），用電容作存儲器，用穿孔卡片作輔助存儲器，那些孔實際上是&＃39;&＃39;燒&＃39;&＃39;上的。時鐘頻率是60HZ，完成一次加法運算用時一秒。

1941年12月: 德國Zuse制作完成了Z3計算機的研制。這是第一臺可編程的電子計算機�？商幚�7位指數(shù)、14位小數(shù)。使用了大量的真空管。每秒種能作3到4次加法運算。一次乘法需要3到5秒。

1943: 1943年到1959年時期的計算機通常被稱作第一代計算機。使用真空管，所有的程序都是用機器碼編寫，使用穿孔卡片。典型的機器就是： UNIVAC。

1943年1月: Mark I，自動順序控制計算機在美國研制成功。整個機器有51英尺長，重5噸，75萬個零部件，使用了3304個繼電器，60個開關作為機械只讀存儲器。程序存儲在紙帶上，數(shù)據(jù)可以來自紙帶或卡片閱讀器。被用來為美國海軍計算彈道火力表。

1943年4月: Max Newman、Wynn-Williams和他們的研究小組研制成功&＃39;&＃39;Heath Robinson&＃39;&＃39;，這是一臺密碼破譯機，嚴格說不是一臺計算機。但是其使用了一些邏輯部件和真空管，其光學裝置每秒鐘能讀入2000個字符。同樣具有劃時代的意義。

1943年9月 : Williams和Stibitz完成了&＃39;&＃39;Relay Interpolator&＃39;&＃39;，后來命名為&＃39;&＃39;Model II Relay Calculator&＃39;&＃39;。這是一臺可編程計算機。同樣使用紙帶輸入程序和數(shù)據(jù)。其運行更可靠，每個數(shù)用7個繼電器表示，可進行浮點運算。

1943年12月: 最早的可編程計算機在英國推出，包括2400個真空管，目的是為了破譯德國的密碼，每秒能翻譯大約5000個字符，但使用完后不久就遭到了毀壞。據(jù)說是因為在翻譯俄語的時候出現(xiàn)了錯誤。

1946: ENIAC (Electronic Numerical Integrator 和 Computer): 第一臺真正意義上的數(shù)字電子計算機。開始研制于1943年，完成于1946年。負責人是John W. Mauchly和J. Presper Eckert。重30噸，18000個電子管，功率25千瓦。主要用于計算彈道和氫彈的研制。

三、晶體管計算機的發(fā)展

真空管時代的計算機盡管已經(jīng)步入了現(xiàn)代計算機的范疇，但其體積之大、能耗之高、故障之多、價格之貴大大制約了它的普及應用。直到晶體管被發(fā)明出來，電子計算機才找到了騰飛的起點，一發(fā)而不可收……

1947: Bell實驗室的William B. Shockley、 John Bardeen和Walter H. Brattain.發(fā)明了晶體管，開辟了電子時代新紀元。

1949: EDSAC：劍橋大學的Wilkes和他的小組建成了一臺存儲程序的計算機。輸入輸出設備仍是紙帶。

1949: EDVAC (electronic discrete variable computer)：第一臺使用磁帶的計算機。這是一個突破，可以多次在其上存儲程序。這臺機器是John von Neumann提議建造的。

1949: &＃39;&＃39;未來的計算機不會超過1.5噸。&＃39;&＃39;這是當時科學雜志的大膽預測。

1950～1960

1950: 軟磁盤由東京帝國大學的Yoshiro Nakamats發(fā)明。其銷售權由IBM公司獲得。開創(chuàng)存儲時代新紀元。

1950: 英國數(shù)學家和計算機先驅(qū)Alan Turing說：計算機將會具有人的智慧，如果一個人和一臺機器對話，對于提出和回答的問題，這個人不能區(qū)別到底對話的是機器還是人，那么這臺機器就具有了人的智能。

1951: Grace Murray Hopper完成了高級語言編譯器。

1951: Whirlwind：美國空軍的第一個計算機控制實時防御系統(tǒng)研制完成。

1951: UNIVAC-1：第一臺商用計算機系統(tǒng)。設計者：J. Presper Eckert 和John Mauchly。被美國人口普查部門用于人口普查，標志著計算機的應用進入了一個新的、商業(yè)應用的時代。

1952: EDVAC (Electronic Discrete Variable Computer)：由Von Neumann領導設計并完成。取名：電子離散變量計算機。

1953: 此時世界上大約有100臺計算機在運轉(zhuǎn)。

1953: 磁芯存儲器被開發(fā)出來。

1954: IBM的John Backus和他的研究小組開始開發(fā) FORTRAN (FORmula TRANslation)，1957年完成。是一種適合科學研究使用的計算機高級語言。

1956: 第一次有關人工智能的會議在Dartmouth 學院召開。

1957: IBM開發(fā)成功第一臺點陣打印機。

1957: FORTRAN 高級語言開發(fā)成功。

四、集成電路，現(xiàn)代計算機插上騰飛的翅膀

盡管晶體管的采用大大縮小了計算機的體積、降低了其價格，減少了故障。但離人們的要求仍差很遠，而且各行業(yè)對計算機也產(chǎn)生了較大的需求，生產(chǎn)更能更強、更輕便、更便宜的機器成了當務之急，而集成電路的發(fā)明正如"及時雨"，當春乃發(fā)生。其高度的集成性，不僅僅使體積得以減小，更使速度加快，故障減少。人們開始制造革命性的微處理器。計算機技術經(jīng)過多年的積累，終于駛上了用硅鋪就的高速公路。

1958年9月12日: 在Robert Noyce（INTEL公司的創(chuàng)始人）的領導下，發(fā)明了集成電路。不久又推出了微處理器。但因為在發(fā)明微處理器時借鑒了日本公司的技術，所以日本對其專利不承認，因為日本沒有得到應有的利益。過了30年，日本才承認，這樣日本公司可以從中得到一部分利潤了。但到2001年，這個專利也就失效了。

1959: 1959年到1964年間設計的計算機一般被稱為第二代計算機。大量采用了晶體管和印刷電路。計算機體積不斷縮小，功能不斷增強，可以運行FORTRAN和COBOL ，接收英文字符命令。出現(xiàn)大量應用軟件。

1959: Grace Murray Hopper開始開發(fā)COBOL (COmmon Business-Orientated Language)語言，完成于1961年。

1960～1970

1960: ALGOL：第一個結構化程序設計語言推出。

1961: IBM的Kennth Iverson推出APL編程語言。

1963: PDP-8：DEC公司推出第一臺小型計算機。

1964: 1964年到1972年的計算機一般被稱為第三代計算機。大量使用集成電路，典型的機型是IBM360系列。

1964: IBM發(fā)布PL/1編程語言。

1964: 發(fā)布IBM 360首套系列兼容機。

1964: DEC發(fā)布PDB-8 小型計算機。

1965: 摩爾定律發(fā)表，處理器的性能每年提高一倍。后來其內(nèi)容又發(fā)生了改變。

1965: Lofti Zadeh創(chuàng)立模糊邏輯，用來處理近似值問題。

1965: Thomas E. Kurtz和John Kemeny完成BASIC(Beginners All Purpose Symbolic Instruction Code)語言的開發(fā)。特別適合計算機教育和初學者使用，得到了廣泛的推廣。

1965: Douglas Englebart 提出鼠標器的設想，但沒有進一步的研究。直到1983年被蘋果電腦公司大量采用。

1965: 第一臺超級計算機CD6600開發(fā)成功。

1967: Niklaus Wirth開始開發(fā)PASCAL語言，1971年完成。

1968: Robert Noyce和他的幾個朋友創(chuàng)辦了INTEL公司。

1968: Seymour Paper和他的研究小組在MIT開發(fā)了LOGO語言。

1969: ARPANET計劃開始啟動，這是現(xiàn)代INTERNET的雛形。

1969 年4月7日: 第一個網(wǎng)絡協(xié)議標準RFC推出。

1969: EIA (Electronic Industries Associa

1970～1980

1970: 第一塊RAM芯片由INTEL推出，容量1K。

1970: Ken Thomson和Dennis Ritchie開始開發(fā)UNIX操作系統(tǒng)。

1970: Forth編程語言開發(fā)完成。

1970: Internet的雛形ARPAnet (Advanced Research Projects Agency network) 基本完成。開始向非軍用部門開放，許多大學和商業(yè)部門開始接入。

1971年11月15日: Marcian E. Hoff在INTEL公司開發(fā)成功第一塊微處理器4004，含2300個晶體管，是個4位系統(tǒng)，時鐘頻率108KHz ，每秒執(zhí)行6萬條指令。

在后來的日子里，處理器發(fā)展主要指標一覽：

處理器主頻每秒百萬條指令

4004 108 KHz 0.06

8080 2MHz 0.5

68000 8MHz 0.7

8086 8MHz 0.8

68000 16 MHz 1.3

68020 16 MHz 2.6

80286 12MHz 2.7

68030 16MHz 3.9

386 SX 20 MHz 6

68030 25 MHz 6.3

68030 40MHz 10

386 DX 33MHz 10

486 DX 25MHz 20

486 DX2-50 50MHz 35

486 DX4/100 100MHz 60

Pentium 66MHz 100

Pentium 133MHz 240

Pentium 233MHz MMX 435

Pentium Pro 200 MHz 440

Pentium II 233MHz 560

Pentium II 333MHz 770

1971: PASCAL語言開發(fā)完成。

1972: 1972年以后的計算機習慣上被稱為第四代計算機�；诖笠�(guī)模集成電路，及后來的超大規(guī)模集成電路。計算機功能更強，體積更小。人們開始懷疑計算機能否繼續(xù)縮小，特別是發(fā)熱量問題能否解決？人們開始探討第五代計算機的開發(fā)。

1972: C語言的開發(fā)完成。其主要設計者是UNIX系統(tǒng)的開發(fā)者之一 Dennis Ritche。這是一個非常強大的語言，開發(fā)系統(tǒng)軟件，特別受人喜愛。

1972: Hewlett-Packard發(fā)明了第一個手持計算器。

1972年4月1日: INTEL推出8008微處理器。

1972: ARPANET開始走向世界，INTERNET革命拉開序幕。

1973: 街機游戲Pong發(fā)布，得到廣泛的歡迎。發(fā)明者Nolan Bushnell ，后來Atari 的創(chuàng)立者。

1974: 第一個具有并行計算機體系結構的CLIP-4推出。

五、計算機技術漸入輝煌

在這之前，計算機技術主要集中在大型機和小型機領域發(fā)展，但隨著超大規(guī)模集成電路和微處理器技術的進步，計算機進入尋常百姓家的技術障礙已層層突破。特別是從INTEL發(fā)布其面向個人機的微處理器8080之后，這一浪潮便洶涌澎湃起來，同時也涌現(xiàn)了一大批信息時代的弄潮兒，如喬布斯、比爾.蓋茨等，至今他們對計算機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展還起著舉足輕重的作用。在此時段，互聯(lián)網(wǎng)技術、多媒體技術也得到了空前的發(fā)展，計算機真正開始改變?nèi)藗兊纳睢?

1974年4月1日: INTEL發(fā)布其8位的微處理器芯片8080。

1974年12月: MITS發(fā)布Altair 8800，第一臺商用個人計算機，價值397美元，內(nèi)存有256個字節(jié)。

1975: Bill Gates和Paul Allen完成了第一個在MITS 的Altair計算機上運行的BASIC程序。

1975: IBM公司介紹了他的激光打印機技術。1988年向市場推出其彩色激光打印機。

1975: Bill Gates和Paul Allen創(chuàng)辦MicorSoft公司�，F(xiàn)在成為最大、最成功的軟件公司。三年后就收入50萬美元，增加到15個人。1992年達28億美元，1萬名雇員。其最大的突破性發(fā)展是在1981年為IBM 的PC機開發(fā)操作系統(tǒng)，從此后便開始了對計算機業(yè)的巨大影響。

1975: IBM 5100發(fā)布。

1976: Stephen Wozinak和Stephen Jobs創(chuàng)辦蘋果計算機公司。并推出其Apple I 計算機。

1976: Zilog推出Z80處理器。8位微處理器。 CP/M就是面向其開發(fā)的操作系統(tǒng)。許多著名的軟件如：Wordstar 和dBase II基于此款處理器。

1976: 6502, 8 位微處理器發(fā)布，專為Apple II計算機使用。

1976: Cray 1，第一臺商用超級計算機。集成了20萬個晶體管，每秒進行1.5億次浮點運算。

1977年5月: Apple II 型計算機發(fā)布。

1978: Commodore Pet發(fā)布：有 8K RAM，盒式磁帶機，9英寸顯示器。

1978年6月8日: INTEL發(fā)布其16位微處理器8086。但因其非常昂貴，又推出8位的8088滿足市場對低價處理器的需要，并被IBM的第一代PC機所采用。其可用的時鐘頻率為4.77、8、10MHz。大約有300條指令，集成了29000更晶體管。

1979: 街機游戲&＃39;&＃39;太空入侵者&＃39;&＃39;發(fā)布，引起轟動。很快便使得類似的游戲機大規(guī)模流行起來，其收入超過了美國電影業(yè)。

1979: Jean Ichbiah 開發(fā)完成Ada計算機語言。

1979年6月1日: INTEL發(fā)布了8位的8088微處理器，純粹為了迎合低價電腦的需要。

1979: Commodore PET 發(fā)布了采用1MHz的6502處理器，單色顯示器、8K內(nèi)存的計算機，并且可以根據(jù)需要購買更多的內(nèi)存擴充。

1979: 發(fā)明了低密盤。

1979: Motorola公司發(fā)布68000微處理器。主要供應Apple公司的Macintosh ，后繼產(chǎn)品68020用在Macintosh II機型上。

1979: IBM公司眼看著個人計算機市場被蘋果等電腦公司占有，決定也開發(fā)自己的個人計算機，為了盡快的推出自己的產(chǎn)品，他們大量的工作是與第三方合作，其中微軟公司就承擔了其操作系統(tǒng)的開發(fā)工作。很快他們便在1981年8月12日推出了IBM-PC。但同時也為微軟后來的崛起，施足了肥料。

1980～1990

1980:"只要有1兆內(nèi)存就足夠DOS盡情表演了"。微軟公司開發(fā)DOS初期時說。今天來聽這句話有何感想呢？

1980年10月: MS-DOS/PC-DOS開發(fā)工作開始了。但微軟并沒有自己獨立的操作系統(tǒng)，他們買來別人的操作系統(tǒng)并加以改進。但IBM測試時竟發(fā)現(xiàn)有300個BUG。于是他們又繼續(xù)改進，最初的DOS1.0有4000行匯編程序。

1981: Xerox開始致力于圖形用戶界面、圖標、菜單和定位設備（如鼠標）的研制。結果研究成果為蘋果所借鑒。而蘋果電腦公司后來又指控微軟剽竊了他們的設計，開發(fā)了WINDOWS系列軟件。

1981: INTEL發(fā)布的80186/80188芯片，很少被人使用，因為其寄存器等與其他不兼容。但其采用了直接存儲器訪問技術和時間片分時技術。

1981年8月12日: IBM發(fā)布其個人計算機，售價2880美元。該機有64K內(nèi)存、單色顯示器、可選的盒式磁帶驅(qū)動器、兩個160KB單面

原理

個人電腦的主要結構:

顯示器

主板

CPU (中央處理器)

主要儲存器 (內(nèi)存)

擴充卡

電源供應器

光驅(qū)

次要儲存器 (硬盤)

鍵盤

鼠標

盡管計算機技術自20世紀40年代第一臺電子通用計算機誕生以來以來有了令人目眩的飛速發(fā)展，但是今天計算機仍然基本上采用的是存儲程序結構，即馮·諾伊曼結構。這個結構實現(xiàn)了實用化的通用計算機。

存儲程序結構間將一臺計算機描述成四個主要部分：算術邏輯單元（ALU），控制電路，存儲器，以及輸入輸出設備（I/O）。這些部件通過一組一組的排線連接（特別地，當一組線被用于多種不同意圖的數(shù)據(jù)傳輸時又被稱為總線），并且由一個時鐘來驅(qū)動（當然某些其他事件也可能驅(qū)動控制電路）。

概念上講，一部計算機的存儲器可以被視為一組“細胞”單元。每一個“細胞”都有一個編號，稱為地址；又都可以存儲一個較小的定長信息。這個信息既可以是指令（告訴計算機去做什么），也可以是數(shù)據(jù)（指令的處理對象）。原則上，每一個“細胞”都是可以存儲二者之任一的。

算術邏輯單元（ALU）可以被稱作計算機的大腦。它可以做兩類運算：第一類是算術運算，比如對兩個數(shù)字進行加減法。算術運算部件的功能在ALU中是十分有限的，事實上，一些ALU根本不支持電路級的乘法和除法運算（由是使用者只能通過編程進行乘除法運算）。第二類是比較運算，即給定兩個數(shù)，ALU對其進行比較以確定哪個更大一些。

輸入輸出系統(tǒng)是計算機從外部世界接收信息和向外部世界反饋運算結果的手段。對于一臺標準的個人電腦，輸入設備主要有鍵盤和鼠標，輸出設備則是顯示器，打印機以及其他許多后文將要討論的可連接到計算機上的I/O設備。

控制系統(tǒng)將以上計算機各部分聯(lián)系起來。它的功能是從存儲器和輸入輸出設備中讀取指令和數(shù)據(jù)，對指令進行解碼，并向ALU交付符合指令要求的正確輸入，告知ALU對這些數(shù)據(jù)做哪些運算并將結果數(shù)據(jù)返回到何處�？刂葡到y(tǒng)中一個重要組件就是一個用來保持跟蹤當前指令所在地址的計數(shù)器。通常這個計數(shù)器隨著指令的執(zhí)行而累加，但有時如果指令指示進行跳轉(zhuǎn)則不依此規(guī)則。

20世紀80年代以來ALU和控制單元（二者合成中央處理器，CPU）逐漸被整合到一塊集成電路上，稱作微處理器。這類計算機的工作模式十分直觀：在一個時鐘周期內(nèi)，計算機先從存儲器中獲取指令和數(shù)據(jù)，然后執(zhí)行指令，存儲數(shù)據(jù)，再獲取下一條指令。這個過程被反復執(zhí)行，直至得到一個終止指令。

由控制器解釋，運算器執(zhí)行的指令集是一個精心定義的數(shù)目十分有限的簡單指令集合。一般可以分為四類：1）、數(shù)據(jù)移動（如：將一個數(shù)值從存儲單元A拷貝到存儲單元B）2）、數(shù)邏運算（如：計算存儲單元A與存儲單元B之和，結果返回存儲單元C）3）、條件驗證（如：如果存儲單元A內(nèi)數(shù)值為100，則下一條指令地址為存儲單元F）4）、指令序列改易（如：下一條指令地址為存儲單元F）

指令如同數(shù)據(jù)一樣在計算機內(nèi)部是以二進制來表示的。比如說，10110000就是一條Intel x86系列微處理器的拷貝指令代碼。某一個計算機所支持的指令集就是該計算機的機器語言。因此，使用流行的機器語言將會使既成軟件在一臺新計算機上運行得更加容易。所以對于那些機型商業(yè)化軟件開發(fā)的人來說，它們通常只會關注一種或幾種不同的機器語言。

更加強大的小型計算機，大型計算機和服務器可能會與上述計算機有所不同。它們通常將任務分擔給不同的CPU來執(zhí)行。今天，微處理器和多核個人電腦也在朝這個方向發(fā)展。

超級計算機通常有著與基本的存儲程序計算機顯著區(qū)別的體系結構。它們通常有著數(shù)以千計的CPU，不過這些設計似乎只對特定任務有用。在各種計算機中，還有一些微控制器采用令程序和數(shù)據(jù)分離的哈佛架構（Harvard architecture）。

計算機的數(shù)字電路實現(xiàn)

以上所說的這些概念性設計的物理實現(xiàn)是多種多樣的。如同我們前述所及，一臺存儲程序式計算機既可以是巴比奇的機械式的，也可以是基于數(shù)字電子的。但是，數(shù)字電路可以通過諸如繼電器之類的電子控制開關來實現(xiàn)使用2進制數(shù)的算術和邏輯運算。香農(nóng)的論文正是向我們展示了如何排列繼電器來組成能夠?qū)崿F(xiàn)簡單布爾運算的邏輯門。其他一些學者很快指出使用真空管可以代替繼電器電路。真空管最初被用作無線電電路中的放大器，之后便開始被越來越多地用作數(shù)字電子電路中的快速開關。當電子管的一個針腳被通電后，電流就可以在另外兩端間自由通過。

通過邏輯門的排列組合我們可以設計完成很多復雜的任務。舉例而言，加法器就是其中之一。該器件在電子領域?qū)崿F(xiàn)了兩個數(shù)相加并將結果保存下來—在計算機科學中這樣一個通過一組運算來實現(xiàn)某個特定意圖的方法被稱做一個算法。最終，人們通過數(shù)量可觀的邏輯門電路組裝成功了完整的ALU和控制器。說它數(shù)量可觀，只需看一下CSIRAC這臺可能是最小的實用化電子管計算機。該機含有2000個電子管，其中還有不少是雙用器件，也即是說總計合有2000到4000個邏輯器件。

真空管對于制造規(guī)模龐大的門電路明顯力不從心。昂貴，不穩(wěn)（尤其是數(shù)量多時），臃腫，能耗高，并且速度也不夠快—盡管遠超機械開關電路。這一切導致20世紀60年代它們被晶體管取代。后者體積更小，易于操作，可靠性高，更省能耗，同時成本也更低。

集成電路是現(xiàn)今電子計算機的基礎20世紀60年代后，晶體管開始逐漸為將大量晶體管、其他各種電器元件和連接導線安置在一片硅板上的集成電路所取代。70年代，ALU和控制器作為組成CPU的兩大部分，開始被集成到一塊芯片上，并稱為“微處理器”。沿著集成電路的發(fā)展史，可以看到一片芯片上所集成器件的數(shù)量有了飛速增長。第一塊集成電路只不過包含幾十個部件，而到了2006年，一塊Intel Core Duo處理器上的晶體管數(shù)目高達一億五千一百萬之巨。

無論是電子管，晶體管還是集成電路，它們都可以通過使用一種觸發(fā)器設計機制來用作存儲程序體系結構中的“存儲”部件。而事實上觸發(fā)器的確被用作小規(guī)模的超高速存儲。但是，幾乎沒有任何計算機設計使用觸發(fā)器來進行大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲。最早的計算機是使用Williams電子管向一個電視屏或若干條水銀延遲線（聲波通過這種線時的走行速度極為緩慢足夠被認為是“存儲”在了上面）發(fā)射電子束然后再來讀取的方式來存儲數(shù)據(jù)的。當然，這些盡管有效卻不怎么優(yōu)雅的方法最終還是被磁性存儲取而代之。比如說磁芯存儲器，代表信息的電流可在其中的鐵質(zhì)材料內(nèi)制造恒久的弱磁場，當這個磁場再被讀出時就實現(xiàn)了數(shù)據(jù)恢復。動態(tài)隨機存儲器（DRAM）亦被發(fā)明出來。它是一個包含大量電容的集成電路，而這些電容器件正是負責存儲數(shù)據(jù)電荷—電荷的強度則被定義為數(shù)據(jù)的值。

輸入輸出設備

輸入輸出設備（I/O）是對將外部世界信息發(fā)送給計算機的設備和將處理結果返回給外部世界的設備的總稱。這些返回結果可能是作為使用者能夠視覺上體驗的，或是作為該計算機所控制的其他設備的輸入：對于一臺機器人，控制計算機的輸出基本上就是這臺機器人本身，如做出各種行為。

第一代計算機的輸入輸出設備種類非常有限。通常的輸入用設備是打孔卡片的讀卡機，用來將指令和數(shù)據(jù)導入內(nèi)存；而用于存儲結果的輸出設備則一般是磁帶。隨著科技的進步，輸入輸出設備的豐富性得到提高。以個人計算機為例：鍵盤和鼠標是用戶向計算機直接輸入信息的主要工具，而顯示器、打印機、擴音器、耳機則返回處理結果。此外還有許多輸入設備可以接受其他不同種類的信息，如數(shù)碼相機可以輸入圖像。在輸入輸出設備中，有兩類很值得注意：第一類是二級存儲設備，如硬盤，光碟或其他速度緩慢但擁有很高容量的設備。第二個是計算機網(wǎng)絡訪問設備，通過他們而實現(xiàn)的計算機間直接數(shù)據(jù)傳送極大地提升了計算機的價值。今天，國際互聯(lián)網(wǎng)成就了數(shù)以千萬計的計算機彼此間傳送各種類型的數(shù)據(jù)。

程序

簡單說，計算機程序就是計算機執(zhí)行指令的一個序列。它既可以只是幾條執(zhí)行某個簡單任務的指令，也可能是可能要操作巨大數(shù)據(jù)量的復雜指令隊列。許多計算機程序包含有百萬計的指令，而其中很多指令可能被反復執(zhí)行。在2005年，一臺典型的個人電腦可以每秒執(zhí)行大約30億條指令。計算機通常并不會執(zhí)行一些很復雜的指令來獲得額外的機能，更多地它們是在按照程序員的排列來運行那些較簡單但為數(shù)眾多的短指令。

一般情況下，程序員們是不會直接用機器語言來為計算機寫入指令的。那么做的結果只能是費時費力、效率低下而且漏洞百出。所以，程序員一般通過“高級”一些的語言來寫程序，然后再由某些特別的計算機程序，如解釋器或編譯器將之翻譯成機器語言。一些編程語言看起來很接近機器語言，如匯編程序，被認為是低級語言。而另一些語言，如即如抽象原則的Prolog，則完全無視計算機實際運行的操作細節(jié)，可謂是高級語言。對于一項特定任務，應該根據(jù)其事務特點，程序員技能，可用工具和客戶需求來選擇相應的語言，其中又以客戶需求最為重要（美國和中國軍隊的工程項目通常被要求使用Ada語言）。

計算機軟件是與計算機程序并不相等的另一個詞匯。計算機軟件一個較為包容性較強的技術術語，它包含了用于完成任務的各種程序以及所有相關材料。舉例說，一個視頻游戲不但只包含程序本身，也包括圖片、聲音以及其他創(chuàng)造虛擬游戲環(huán)境的數(shù)據(jù)內(nèi)容。在零售市場，在一臺計算機上的某個應用程序只是一個面向大量用戶的軟件的一個副本。這里老生常談的例子當然還是微軟的office軟件組，它包括一些列互相關聯(lián)的、面向一般辦公需求的程序。

利用那些極其簡單的機器語言指令來實現(xiàn)無數(shù)功能強大的應用軟件意味著其編程規(guī)模注定不小。Windows XP這個操作系統(tǒng)程序包含的C++高級語言源代碼達到了4000萬行。當然這還不是最大的。如此龐大的軟件規(guī)模也顯示了管理在開發(fā)過程中的重要性。實際編程時，程序會被細分到每一個程序員都可以在一個可接受的時長內(nèi)完成的規(guī)模。

即便如此，軟件開發(fā)的過程仍然進程緩慢，不可預見且遺漏多多。應運而生的軟件工程學就重點面向如何加快作業(yè)進度和提高效率與質(zhì)量。

庫與操作系統(tǒng)

在計算機誕生后不久，人們發(fā)現(xiàn)某些特定作業(yè)在許多不同的程序中都要被實施，比如說計算某些標準數(shù)學函數(shù)。出于效率考量，這些程序的標準版本就被收集到一個“庫”中以供各程序調(diào)用。許多任務經(jīng)常要去額外處理種類繁多的輸入輸出接口，這時，用于連接的庫就能派上用場。

20世紀60年代，隨著計算機工業(yè)化普及，計算機越來越多地被用作一個組織內(nèi)不同作業(yè)的處理。很快，能夠自動安排作業(yè)時續(xù)和執(zhí)行的特殊軟件出現(xiàn)了。這些既控制硬件又負責作業(yè)時序安排的軟件被稱為“操作系統(tǒng)”。一個早期操作系統(tǒng)的例子是IBM的OS/360。

在不斷地完善中，操作系統(tǒng)又引入了時間共享機制——并發(fā)。這使得多個不同用戶可以“同時”地使用機器執(zhí)行他們自己的程序，看起來就像是每個人都有一臺自己的計算機。為此，操作系統(tǒng)需要像每個用戶提供一臺“虛擬機”來分離各個不同的程序。由于需要操作系統(tǒng)控制的設備也在不斷增加，其中之一便是硬盤。因之，操作系統(tǒng)又引入了文件管理和目錄管理（文件夾），大大簡化了這類永久儲存性設備的應用。此外，操作系統(tǒng)也負責安全控制，確保用戶只能訪問那些已獲得允許的文件。

當然，到目前為止操作系統(tǒng)發(fā)展歷程中最后一個重要步驟就是為程序提供標準圖形用戶界面（GUI）。盡管沒有什么技術原因表明操作系統(tǒng)必須得提供這些界面，但操作系統(tǒng)供應商們總是希望并鼓勵那些運行在其系統(tǒng)上的軟件能夠在外觀和行為特征上與操作系統(tǒng)保持一致或相似。

除了以上這些核心功能，操作系統(tǒng)還封裝了一系列其他常用工具。其中一些雖然對計算機管理并無重大意義，但是于用戶而言很是有用。比如，蘋果公司的Mac OS X就包含視頻剪輯應用程序。

一些用于更小規(guī)模的計算機的操作系統(tǒng)可能沒用如此眾多的功能。早期的微型計算機由于記憶體和處理能力有限而不會提供額外功能，而嵌入式計算機則使用特定化了的操作系統(tǒng)或者干脆沒有，它們往往通過應用程序直接代理操作系統(tǒng)的某些功能。

應用

由電腦控制的機械在工業(yè)中十分常見

很多現(xiàn)代大量生產(chǎn)的玩具，如Furby，是不能沒有便宜的嵌入式處理器

起初，體積龐大而價格昂貴的數(shù)字計算機主要是用做執(zhí)行科學計算，特別是軍用課題。如ENIAC最早就是被用作火炮彈道計算和設計氫彈時計算斷面中子密度的（如今許多超級計算機仍然在模擬核試驗方面發(fā)揮著巨大作用）。澳大利亞設計的首臺存儲程序計算機CSIR Mk I型負責對水電工程中的集水地帶的降雨情形進行評估。還有一些被用于解密，比如英國的“巨像”可編程計算機。除去這些早年的科學或軍工應用，計算機在其他領域的推廣亦十分迅速。

從一開始，存儲程序計算機就與商業(yè)問題的解決息息相關。早在IBM的第一臺商用計算機誕生之前，英國J. Lyons等就設計制造了LEO以進行資產(chǎn)管理或迎合其他商業(yè)用途。由于持續(xù)的體積與成本控制，計算機開始向更小型的組織內(nèi)普及。加之20世紀70年代微處理器的發(fā)明，廉價計算機成為了現(xiàn)實。80年代，個人計算機全面流行，電子文檔寫作與印刷，計算預算和其他重復性的報表作業(yè)越來越多地開始依賴計算機。

隨著計算機便宜起來，創(chuàng)作性的藝術工作也開始使用它們。人們利用合成器，計算機圖形和動畫來創(chuàng)作和修改聲音，圖像，視頻。視頻游戲的產(chǎn)業(yè)化也說明了計算機在娛樂方面也開創(chuàng)了新的歷史。

計算機小型化以來，機械設備的控制也開始仰仗計算機的支持。其實，正是當年為了建造足夠小的嵌入式計算機來控制阿波羅宇宙飛船才刺激了集成電路技術的躍進。今天想要找一臺不被計算機控制的有源機械設備要比找一臺哪怕是部分計算機控制的設備要難得多�？赡茏钪挠嬎銠C控制設備要非機器人莫屬，這些機器有著或多或少人類的外表和并具備人類行為的某一子集。在批量生產(chǎn)中，工業(yè)機器人已是尋常之物。不過，完全的擬人機器人還只是停留在科幻小說或?qū)嶒炇抑小?BR>

機器人技術實質(zhì)上是人工智能領域中的物理表達環(huán)節(jié)。所謂人工智能是一個定義模糊的概念但是可以肯定的是這門學科試圖令計算機擁有目前它們還沒有但作為人類卻固有的能力。數(shù)年以來，不斷有許多新方法被開發(fā)出來以允許計算機做那些之前被認為只有人才能做的事情。比如讀書、下棋。然而，到目前為止，在研制具有人類的一般“整體性”智能的計算機方面，進展仍十分緩慢。

網(wǎng)絡、國際互聯(lián)網(wǎng)

20世紀50年代以來計算機開始用作協(xié)調(diào)來自不同地方之信息的工具，美國軍方的賢者系統(tǒng)（SAGE）就是這方面第一個大規(guī)模系統(tǒng)。之后“軍刀”等一系列特殊用途的商業(yè)系統(tǒng)也不斷涌現(xiàn)出來。

70年代后，美國各大院校的計算機工程師開始使用電信技術把他們的計算機連接起來。由于這方面的工作得到了ARPA的贊助，其計算機網(wǎng)絡也就被稱為ARPANET。此后，用于ARPA網(wǎng)的技術快速擴散和進化，這個網(wǎng)絡也沖破大學和軍隊的范圍最終形成了今天的國際互聯(lián)網(wǎng)（Internet）。網(wǎng)絡的出現(xiàn)導致了對計算機屬性和邊界的再定義。太陽微系統(tǒng)公司的John Gage 和 Bill Joy就指出：“網(wǎng)絡即是計算機”。計算機操作系統(tǒng)和應用程序紛紛向能訪問諸如網(wǎng)內(nèi)其它計算機等網(wǎng)絡資源的方向發(fā)展。最初這些網(wǎng)絡設備僅限于為高端科學工作者所使用，但90年代后隨著電子郵件和萬維網(wǎng)（World Wide Web）技術的擴散，以及以太網(wǎng)和ADSL等網(wǎng)絡連接技術的廉價化，互聯(lián)網(wǎng)絡已變得無所不在。今日入網(wǎng)的計算機總數(shù)，何以千萬計；無線互聯(lián)技術的普及，使得互聯(lián)網(wǎng)在移動計算環(huán)境中亦如影隨形。比如在筆記本計算機上廣泛使用的Wi-Fi技術就是無線上網(wǎng)的代表性應用。

下一代計算機

自問世以來數(shù)字計算機在速度和能力上有了可觀的提升，迄今仍有不少課題顯得超出了當前計算機的能力所及。對于其中一部分課題，傳統(tǒng)計算機是無論如何也不可能實現(xiàn)的，因為找到一個解決方法的時間還趕不上問題規(guī)模的擴展速度。因此，科學家開始將目光轉(zhuǎn)向生物計算技術和量子理論來解決這一類問題。比如，人們計劃用生物性的處理來解決特定問題（DNA計算）。由于細胞分裂的指數(shù)級增長方式，DNA計算系統(tǒng)很有可能具備解決同等規(guī)模問題的能力。當然，這樣一個系統(tǒng)直接受限于可控制的DNA總量。

量子計算機，顧名思義，利用了量子物理世界的超常特性。一旦能夠造出量子計算機，那么它在速度上的提升將令一般計算機難以望其項背。當然，這種涉及密碼學和量子物理模擬的下一代計算機還只是停留在構想階段。

計算機學科

在當今世界，幾乎所有專業(yè)都與計算機息息相關。但是，只有某些特定職業(yè)和學科才會深入研究計算機本身的制造、編程和使用技術。用來詮釋計算機學科內(nèi)不同研究領域的各個學術名詞的涵義不斷發(fā)生變化，同時新學科也層出不窮。

計算機工程學是電子工程的一個分支，主要研究計算機軟硬件和二者間的彼此聯(lián)系。

計算機科學是對計算機進行學術研究的傳統(tǒng)稱謂。主要研究計算技術和執(zhí)行特定任務的高效算法。該門學科為我們解決確定一個問題在計算機領域內(nèi)是否可解，如可解其效率如何，以及如何作成更加高效率的程序。時至今日，在計算機科學內(nèi)已經(jīng)衍生了許多分支，每一個分支都針對不同類別的問題進行深入研究。

軟件工程學著重于研究開發(fā)高質(zhì)量軟件系統(tǒng)的方法學和實踐方式，并試圖壓縮并預測開發(fā)成本及開發(fā)周期。

信息系統(tǒng) 研究計算機在一個廣泛的有組織環(huán)境（商業(yè)為主）中的計算機應用。

許多學科都與其他學科相互交織。如地理信息系統(tǒng)專家就是利用計算機技術來管理地理信息。

全球有三個較大規(guī)模的致力于計算機科學的組織：英國電腦學會（BCS）；美國計算機協(xié)會（ACM）；美國電氣電子工程師協(xié)會（IEEE）。

通信詞典解釋