计算机的分类
电子计算机从总体上来说分为两大类。一类是电子模拟计算机，模拟计算机的特点是数值由连续量来表示，运算过程也是连续的。另一类是电子数字计算机，数字计算机的主要特点是按位运算，并且不连续地跳动计算。
计算机的发展简史
计算机的五代变化
世界上第一台电子数字计算机是1946年在美国宾夕法尼亚大学制成的。这台机器用了18000 多个电子管，占地170m2，重量达 30 吨，而运算速度只有5000次/秒。
自从这台计算机问世70多年来，从使用器件的角度来说，计算机的发展 大致经历了五代的变化。
- 第一代为1946～1957年，电子管计算机。
- 第二代为1958～1964年，晶体管计算机。
- 第三代为1965～1971年，中小规模集成电路计算机。
- 第四代为1972～1990年，大规模和超大规模集成电路计算机。
- 第五代为1991 年开始的巨大规模集成电路计算机。运算速度提高到每秒10亿次。由一片巨大规模集成电路实现的单片计算机开始出现。
计算机从第三代起，与集成电路技术的发展密切相关。LSI的采用，一块集成电路芯片 上可以放置1000个元件，VLSI达到每个芯片1万个元件，现在的ULSI芯片超过了100万 个元件。1965年摩尔观察到芯片上的晶体管数量每年翻一番，1970年这种态势减慢成每18 个月翻一番，这就是人们所称的摩尔定律。
半导体存储器的发展
半导体存储器的发展经历了从磁芯存储器到半导体RAM和ROM的转变。20世纪60年代末，半导体存储器开始取代磁芯存储器，成为计算机的主要存储部件。随着集成电路技术的进步，存储容量不断增大，成本不断降低，速度也大幅提升。如今，DRAM和SRAM广泛应用于主存和高速缓存，闪存（Flash）则成为移动设备和固态硬盘的重要存储介质。
微处理器的发展
微处理器是将中央处理器的主要功能集成到一块芯片上的器件。1971年，英特尔公司推出了世界上第一块微处理器4004，开启了微处理器时代。随后，8位、16位、32位、64位微处理器相继问世，性能不断提升，体积不断缩小。微处理器的出现极大地推动了个人计算机和嵌入式系统的发展。
计算机的性能指标
衡量计算机性能的主要指标包括主频（时钟频率）、字长、运算速度、存储容量、输入输出速度等。主频越高，单位时间内能完成的操作越多；字长决定了计算机一次能处理的数据位数；运算速度通常用每秒百万条指令（MIPS）或每秒浮点运算次数（FLOPS）表示；存储容量和I/O速度则影响系统的整体运行效率。
计算机的硬件
硬件组成要素
计算机硬件主要包括运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大部分。它们共同协作，实现数据的输入、存储、运算、控制和输出功能。
运算器
运算器负责对数据进行算术和逻辑运算，是计算机的“计算核心”。它通常包括算术逻辑单元（ALU）、累加器、寄存器等部件。
存储器
存储器用于存放程序和数据，分为主存（内存）和辅存（外存）。主存速度快但容量有限，辅存容量大但速度较慢。
控制器
控制器负责协调和控制计算机各部件的工作，保证程序的正确执行。它通过时序信号和控制信号实现对各部件的管理。
适配器与输入输出设备
适配器用于连接主机与各种输入输出设备，如键盘、鼠标、显示器、打印机等，实现数据的输入和输出。
计算机的软件
软件的组成与分类
计算机软件分为系统软件和应用软件。系统软件包括操作系统、编译程序、数据库管理系统等，负责管理硬件资源和为应用软件提供支持。应用软件用于完成特定的用户任务，如文字处理、图像编辑、科学计算等。
软件的发展演变
软件从最初的机器语言、汇编语言发展到高级语言和面向对象编程，极大地提高了开发效率和程序的可维护性。随着互联网和人工智能的发展，软件的功能和复杂性也在不断提升。
计算机系统的层次结构
多级组成的计算机系统
现代计算机系统采用多级层次结构，包括硬件层、操作系统层、系统服务层、应用软件层等。每一层都为上一层提供服务和接口，实现复杂功能的分层管理。
软件与硬件的逻辑等价性
通过软件和硬件的协同设计，许多硬件功能可以用软件实现，反之亦然。这种逻辑等价性为计算机系统的灵活性和可扩展性提供了保障。
