精選答案計(jì)算機(jī)是新技術(shù)革命的一支主力，也是推動(dòng)社會(huì)向現(xiàn)代化邁進(jìn)的活躍因素。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)是第二次世界大戰(zhàn)以來(lái)發(fā)展最快、影響最為深遠(yuǎn)的新興學(xué)科之一。計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)已在世界范圍內(nèi)發(fā)展成為一種極富生命力的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)。

現(xiàn)代計(jì)算機(jī)是一種按程序自動(dòng)進(jìn)行信息處理的通用工具,它的處理對(duì)象是信息，處理結(jié)果也是信息。利用計(jì)算機(jī)解決科學(xué)計(jì)算、工程設(shè)計(jì)、經(jīng)營(yíng)管理、過(guò)程控制或人工智能等各種問(wèn)題的方法，都是按照一定的算法進(jìn)行的。這種算法是定義精確的一系列規(guī)則，它指出怎樣以給定的輸入信息經(jīng)過(guò)有限的步驟產(chǎn)生所需要的輸出信息。

信息處理的一般過(guò)程，是計(jì)算機(jī)使用者針對(duì)待解抉的問(wèn)題,事先編制程序并存入計(jì)算機(jī)內(nèi)，然后利用存儲(chǔ)程序指揮、控制計(jì)算機(jī)自動(dòng)進(jìn)行各種基本操作，直至獲得預(yù)期的處理結(jié)果。計(jì)算機(jī)自動(dòng)工作的基礎(chǔ)在于這種存儲(chǔ)程序方式，其通用性的基礎(chǔ)則在于利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息處理的共性方法。


計(jì)算機(jī)的歷史

現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的誕生和發(fā)展 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)問(wèn)世之前，計(jì)算機(jī)的發(fā)展經(jīng)歷了機(jī)械式計(jì)算機(jī)、機(jī)電式計(jì)算機(jī)和萌芽期的電子計(jì)算機(jī)四個(gè)階段。

早在17世紀(jì)，歐洲一批數(shù)學(xué)家就已開(kāi)始設(shè)計(jì)和制造以數(shù)字形式進(jìn)行基本運(yùn)算的數(shù)字計(jì)算機(jī)。1642年，法國(guó)數(shù)學(xué)家帕斯卡采用與鐘表類似的齒輪傳動(dòng)裝置，制成了最早的十進(jìn)制加法器。1678年，德國(guó)數(shù)學(xué)家萊布尼茲制成的計(jì)算機(jī)，進(jìn)一步解決了十進(jìn)制數(shù)的乘、除運(yùn)算。

英國(guó)數(shù)學(xué)家巴貝奇在1822年制作差分機(jī)模型時(shí)提出一個(gè)設(shè)想，每次完成一次算術(shù)運(yùn)算將發(fā)展為自動(dòng)完成某個(gè)特定的完整運(yùn)算過(guò)程。1884年，巴貝奇設(shè)計(jì)了一種程序控制的通用分析機(jī)。這臺(tái)分析機(jī)雖然已經(jīng)描繪出有關(guān)程序控制方式計(jì)算機(jī)的雛型，但限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件而未能實(shí)現(xiàn)。

巴貝奇的設(shè)想提出以后的一百多年期間，電磁學(xué)、電工學(xué)、電子學(xué)不斷取得重大進(jìn)展，在元件、器件方面接連發(fā)明了真空二極管和真空三極管；在系統(tǒng)技術(shù)方面，相繼發(fā)明了無(wú)線電報(bào)、電視和雷達(dá)……。所有這些成就為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展準(zhǔn)備了技術(shù)和物質(zhì)條件。


與此同時(shí)，數(shù)學(xué)、物理也相應(yīng)地蓬勃發(fā)展。到了20世紀(jì)30年代，物理學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域經(jīng)歷著定量化的階段，描述各種物理過(guò)程的數(shù)學(xué)方程，其中有的用經(jīng)典的分析方法已根難解決。于是，數(shù)值分析受到了重視，研究出各種數(shù)值積分，數(shù)值微分，以及微分方程數(shù)值解法，把計(jì)算過(guò)程歸結(jié)為巨量的基本運(yùn)算，從而奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的數(shù)值算法基礎(chǔ)。

社會(huì)上對(duì)先進(jìn)計(jì)算工具多方面迫切的需要，是促使現(xiàn)代計(jì)算機(jī)誕生的根本動(dòng)力。20世紀(jì)以后，各個(gè)科學(xué)領(lǐng)域和技術(shù)部門的計(jì)算困難堆積如山，已經(jīng)阻礙了學(xué)科的繼續(xù)發(fā)展。特別是第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)前后，軍事科學(xué)技術(shù)對(duì)高速計(jì)算工具的需要尤為迫切。在此期間，德國(guó)、美國(guó)、英國(guó)部在進(jìn)行計(jì)算機(jī)的開(kāi)拓工作，幾乎同時(shí)開(kāi)始了機(jī)電式計(jì)算機(jī)和電子計(jì)算機(jī)的研究。

德國(guó)的朱賽最先采用電氣元件制造計(jì)算機(jī)。他在1941年制成的全自動(dòng)繼電器計(jì)算機(jī)Z-3，已具備浮點(diǎn)記數(shù)、二進(jìn)制運(yùn)算、數(shù)字存儲(chǔ)地址的指令形式等現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的特征。在美國(guó)，1940～1947年期間也相繼制成了繼電器計(jì)算機(jī)MARK-1、MARK-2、Model-1、Model-5等。不過(guò)，繼電器的開(kāi)關(guān)速度大約為百分之一秒，使計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度受到很大限制。


電子計(jì)算機(jī)的開(kāi)拓過(guò)程，經(jīng)歷了從制作部件到整機(jī)從專用機(jī)到通用機(jī)、從“外加式程序”到“存儲(chǔ)程序”的演變。1938年，美籍保加利亞學(xué)者阿塔納索夫首先制成了電子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算部件。1943年，英國(guó)外交部通信處制成了“巨人”電子計(jì)算機(jī)。這是一種專用的密碼分析機(jī)，在第二次世界大戰(zhàn)中得到了應(yīng)用。

1946年2月美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)莫爾學(xué)院制成的大型電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)(ENIAC)，最初也專門用于火炮彈道計(jì)算，后經(jīng)多次改進(jìn)而成為能進(jìn)行各種科學(xué)計(jì)算的通用計(jì)算機(jī)。這臺(tái)完全采用電子線路執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算和信息存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)，運(yùn)算速度比繼電器計(jì)算機(jī)快1000倍。這就是人們常常提到的世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)。但是，這種計(jì)算機(jī)的程序仍然是外加式的，存儲(chǔ)容量也太小，尚未完全具備現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的主要特征。

新的重大突破是由數(shù)學(xué)家馮·諾伊曼領(lǐng)導(dǎo)的設(shè)計(jì)小組完成的。1945年3月他們發(fā)表了一個(gè)全新的存儲(chǔ)程序式通用電子計(jì)算機(jī)方案—電子離散變量自動(dòng)計(jì)算機(jī)(EDVAC)。隨后于1946年6月，馮·諾伊曼等人提出了更為完善的設(shè)計(jì)報(bào)告《電子計(jì)算機(jī)裝置邏輯結(jié)構(gòu)初探》。同年7～8月間，他們又在莫爾學(xué)院為美國(guó)和英國(guó)二十多個(gè)機(jī)構(gòu)的專家講授了專門課程《電子計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的理論和技術(shù)》，推動(dòng)了存儲(chǔ)程序式計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)與制造。

1949年，英國(guó)劍橋大學(xué)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室率先制成電子離散時(shí)序自動(dòng)計(jì)算機(jī)(EDSAC)；美國(guó)則于1950年制成了東部標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)計(jì)算機(jī)(SFAC)等。至此，電子計(jì)算機(jī)發(fā)展的萌芽時(shí)期遂告結(jié)束，開(kāi)始了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展時(shí)期。

在創(chuàng)制數(shù)字計(jì)算機(jī)的同時(shí)，還研制了另一類重要的計(jì)算工具——模擬計(jì)算機(jī)。物理學(xué)家在總結(jié)自然規(guī)律時(shí)，常用數(shù)學(xué)方程描述某一過(guò)程；相反，解數(shù)學(xué)方程的過(guò)程，也有可能采用物理過(guò)程模擬方法，對(duì)數(shù)發(fā)明以后，1620年制成的計(jì)算尺，己把乘法、除法化為加法、減法進(jìn)行計(jì)算。麥克斯韋巧妙地把積分(面積)的計(jì)算轉(zhuǎn)變?yōu)殚L(zhǎng)度的測(cè)量，于1855年制成了積分儀。

19世紀(jì)數(shù)學(xué)物理的另一項(xiàng)重大成就——傅里葉分析，對(duì)模擬機(jī)的發(fā)展起到了直接的推動(dòng)作用。19世紀(jì)后期和20世紀(jì)前期，相繼制成了多種計(jì)算傅里葉系數(shù)的分析機(jī)和解微分方程的微分分析機(jī)等。但是當(dāng)試圖推廣微分分析機(jī)解偏微分方程和用模擬機(jī)解決一般科學(xué)計(jì)算問(wèn)題時(shí)，人們逐漸認(rèn)識(shí)到模擬機(jī)在通用性和精確度等方面的局限性，并將主要精力轉(zhuǎn)向了數(shù)字計(jì)算機(jī)。

電子數(shù)字計(jì)算機(jī)問(wèn)世以后，模擬計(jì)算機(jī)仍然繼續(xù)有所發(fā)展，并且與數(shù)字計(jì)算機(jī)相結(jié)合而產(chǎn)生了混合式計(jì)算機(jī)。模擬機(jī)和混合機(jī)已發(fā)展成為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的特殊品種，即用在特定領(lǐng)域的高效信息處理工具或仿真工具。

20世紀(jì)中期以來(lái)，計(jì)算機(jī)一直處于高速度發(fā)展時(shí)期，計(jì)算機(jī)由僅包含硬件發(fā)展到包含硬件、軟件和固件三類子系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能—價(jià)格比，平均每10年提高兩個(gè)數(shù)量級(jí)。計(jì)算機(jī)種類也一再分化，發(fā)展成微型計(jì)算機(jī)、小型計(jì)算機(jī)、通用計(jì)算機(jī)(包括巨型、大型和中型計(jì)算機(jī))，以及各種專用機(jī)(如各種控制計(jì)算機(jī)、模擬—數(shù)字混合計(jì)算機(jī))等。

計(jì)算機(jī)器件從電子管到晶體管，再?gòu)姆至⒃郊呻娐芬灾廖⑻幚砥鳎偈褂?jì)算機(jī)的發(fā)展出現(xiàn)了三次飛躍。

在電子管計(jì)算機(jī)時(shí)期(1946～1959)，計(jì)算機(jī)主要用于科學(xué)計(jì)算。主存儲(chǔ)器是決定計(jì)算機(jī)技術(shù)面貌的主要因素。當(dāng)時(shí)，主存儲(chǔ)器有水銀延遲線存儲(chǔ)器、陰極射線示波管靜電存儲(chǔ)器、磁鼓和磁心存儲(chǔ)器等類型，通常按此對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行分類。

到了晶體管計(jì)算機(jī)時(shí)期(1959～1964)，主存儲(chǔ)器均采用磁心存儲(chǔ)器，磁鼓和磁盤開(kāi)始用作主要的輔助存儲(chǔ)器。不僅科學(xué)計(jì)算用計(jì)算機(jī)繼續(xù)發(fā)展，而且中、小型計(jì)算機(jī)，特別是廉價(jià)的小型數(shù)據(jù)處理用計(jì)算機(jī)開(kāi)始大量生產(chǎn)。

1964年，在集成電路計(jì)算機(jī)發(fā)展的同時(shí)，計(jì)算機(jī)也進(jìn)入了產(chǎn)品系列化的發(fā)展時(shí)期。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器逐步取代了磁心存儲(chǔ)器的主存儲(chǔ)器地位，磁盤成了不可缺少的輔助存儲(chǔ)器，并且開(kāi)始普遍采用虛擬存儲(chǔ)技術(shù)。隨著各種半導(dǎo)體只讀存儲(chǔ)器和可改寫的只讀存儲(chǔ)器的迅速發(fā)展，以及微程序技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中開(kāi)始出現(xiàn)固件子系統(tǒng)。

20世紀(jì)70年代以后，計(jì)算機(jī)用集成電路的集成度迅速?gòu)闹行∫?guī)模發(fā)展到大規(guī)模、超大規(guī)模的水平，微處理器和微型計(jì)算機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，各類計(jì)算機(jī)的性能迅速提高。隨著字長(zhǎng)4位、8位、16位、32位和64位的微型計(jì)算機(jī)相繼問(wèn)世和廣泛應(yīng)用，對(duì)小型計(jì)算機(jī)、通用計(jì)算機(jī)和專用計(jì)算機(jī)的需求量也相應(yīng)增長(zhǎng)了。

微型計(jì)算機(jī)在社會(huì)上大量應(yīng)用后，一座辦公樓、一所學(xué)校、一個(gè)倉(cāng)庫(kù)常常擁有數(shù)十臺(tái)以至數(shù)百臺(tái)計(jì)算機(jī)。實(shí)現(xiàn)它們互連的局部網(wǎng)隨即興起，進(jìn)一步推動(dòng)了計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)從集中式系統(tǒng)向分布式系統(tǒng)的發(fā)展。

在電子管計(jì)算機(jī)時(shí)期，一些計(jì)算機(jī)配置了匯編語(yǔ)言和子程序庫(kù)，科學(xué)計(jì)算用的高級(jí)語(yǔ)言FORTRAN初露頭角。在晶體管計(jì)算機(jī)階段，事務(wù)處理的COBOL語(yǔ)言、科學(xué)計(jì)算機(jī)用的ALGOL語(yǔ)言，和符號(hào)處理用的LISP等高級(jí)語(yǔ)言開(kāi)始進(jìn)入實(shí)用階段。操作系統(tǒng)初步成型，使計(jì)算機(jī)的使用方式由手工操作改變?yōu)樽詣?dòng)作業(yè)管理。

進(jìn)入集成電路計(jì)算機(jī)發(fā)展時(shí)期以后，在計(jì)算機(jī)中形成了相當(dāng)規(guī)模的軟件子系統(tǒng)，高級(jí)語(yǔ)言種類進(jìn)一步增加，操作系統(tǒng)日趨完善，具備批量處理、分時(shí)處理、實(shí)時(shí)處理等多種功能。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、通信處理程序、網(wǎng)絡(luò)軟件等也不斷增添到軟件子系統(tǒng)中。軟件子系統(tǒng)的功能不斷增強(qiáng)，明顯地改變了計(jì)算機(jī)的使用屬性，使用效率顯著提高。

在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)中，外圍設(shè)備的價(jià)值一般已超過(guò)計(jì)算機(jī)硬件子系統(tǒng)的一半以上，其技術(shù)水平在很大程度上決定著計(jì)算機(jī)的技術(shù)面貌。外圍設(shè)備技術(shù)的綜合性很強(qiáng)，既依賴于電子學(xué)、機(jī)械學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)等多門學(xué)科知識(shí)的綜合，又取決于精密機(jī)械工藝、電氣和電子加工工藝以及計(jì)量的技術(shù)和工藝水平等。

外圍設(shè)備包括輔助存儲(chǔ)器和輸入輸出設(shè)備兩大類。輔助存儲(chǔ)器包括磁盤、磁鼓、磁帶、激光存儲(chǔ)器、海量存儲(chǔ)器和縮微存儲(chǔ)器等；輸入輸出設(shè)備又分為輸入、輸出、轉(zhuǎn)換、、模式信息處理設(shè)備和終端設(shè)備。在這些品種繁多的設(shè)備中，對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)面貌影響最大的是磁盤、終端設(shè)備、模式信息處理設(shè)備和轉(zhuǎn)換設(shè)備等。

新一代計(jì)算機(jī)是把信息采集存儲(chǔ)處理、通信和人工智能結(jié)合在一起的智能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它不僅能進(jìn)行一般信息處理，而且能面向知識(shí)處理，具有形式化推理、聯(lián)想、學(xué)習(xí)和解釋的能力，將能幫助人類開(kāi)拓未知的領(lǐng)域和獲得新的知識(shí)。

計(jì)算技術(shù)在中國(guó)的發(fā)展 在人類文明發(fā)展的歷史上中國(guó)曾經(jīng)在早期計(jì)算工具的發(fā)明創(chuàng)造方面寫過(guò)光輝的一頁(yè)。遠(yuǎn)在商代，中國(guó)就創(chuàng)造了十進(jìn)制記數(shù)方法，領(lǐng)先于世界千余年。到了周代，發(fā)明了當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的計(jì)算工具——算籌。這是一種用竹、木或骨制成的顏色不同的小棍。計(jì)算每一個(gè)數(shù)學(xué)問(wèn)題時(shí)，通常編出一套歌訣形式的算法，一邊計(jì)算，一邊不斷地重新布棍。中國(guó)古代數(shù)學(xué)家祖沖之，就是用算籌計(jì)算出圓周率在3.1415926和3.1415927之間。這一結(jié)果比西方早一千年。

珠算盤是中國(guó)的又一獨(dú)創(chuàng)，也是計(jì)算工具發(fā)展史上的第一項(xiàng)重大發(fā)明。這種輕巧靈活、攜帶方便、與人民生活關(guān)系密切的計(jì)算工具，最初大約出現(xiàn)于漢朝，到元朝時(shí)漸趨成熟。珠算盤不僅對(duì)中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起過(guò)有益的作用，而且傳到日本、朝鮮、東南亞等地區(qū)，經(jīng)受了歷史的考驗(yàn)，至今仍在使用。

中國(guó)發(fā)明創(chuàng)造指南車、水運(yùn)渾象儀、記里鼓車、提花機(jī)等，不僅對(duì)自動(dòng)控制機(jī)械的發(fā)展有卓越的貢獻(xiàn)，而且對(duì)計(jì)算工具的演進(jìn)產(chǎn)生了直接或間接的影響。例如，張衡制作的水運(yùn)渾象儀，可以自動(dòng)地與地球運(yùn)轉(zhuǎn)同步，后經(jīng)唐、宋兩代的改進(jìn)，遂成為世界上最早的天文鐘。

記里鼓車則是世界上最早的自動(dòng)計(jì)數(shù)裝置。提花機(jī)原理劉計(jì)算機(jī)程序控制的發(fā)展有過(guò)間接的影響。中國(guó)古代用陽(yáng)、陰兩爻構(gòu)成八卦，也對(duì)計(jì)算技術(shù)的發(fā)展有過(guò)直接的影響。萊布尼茲寫過(guò)研究八卦的論文，系統(tǒng)地提出了二進(jìn)制算術(shù)運(yùn)算法則。他認(rèn)為，世界上最早的二進(jìn)制表示法就是中國(guó)的八卦。

經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的沉寂，新中國(guó)成立后，中國(guó)計(jì)算技術(shù)邁入了新的發(fā)展時(shí)期，先后建立了研究機(jī)構(gòu)，在高等院校建立了計(jì)算技術(shù)與裝置專業(yè)和計(jì)算數(shù)學(xué)專業(yè)，并且著手創(chuàng)建中國(guó)計(jì)算機(jī)制造業(yè)。

1958年和1959年，中國(guó)先后制成第一臺(tái)小型和大型電子管計(jì)算機(jī)。60年代中期，中國(guó)研制成功一批晶體管計(jì)算機(jī)，并配制了ALGOL等語(yǔ)言的編譯程序和其他系統(tǒng)軟件。60年代后期，中國(guó)開(kāi)始研究集成電路計(jì)算機(jī)。70年代，中國(guó)已批量生產(chǎn)小型集成電路計(jì)算機(jī)。80年代以后，中國(guó)開(kāi)始重點(diǎn)研制微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)并推廣應(yīng)用；在大型計(jì)算機(jī)、特別是巨型計(jì)算機(jī)技術(shù)方面也取得了重要進(jìn)展；建立了計(jì)算機(jī)服務(wù)業(yè)，逐步健全了計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。

在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的研究方面，中國(guó)在有限元計(jì)算方法、數(shù)學(xué)定理的機(jī)器證明、漢字信息處理、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和軟件等方面都有所建樹(shù)。在計(jì)算機(jī)應(yīng)用方面，中國(guó)在科學(xué)計(jì)算與工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域取得了顯著成就。在有關(guān)經(jīng)營(yíng)管理和過(guò)程控制等方面，計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究和實(shí)踐也日益活躍。

計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)

計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)是一門實(shí)用性很強(qiáng)、發(fā)展極其迅速的面向廣大社會(huì)的技術(shù)學(xué)科，它建立在數(shù)學(xué)、電子學(xué) (特別是微電子學(xué))、磁學(xué)、光學(xué)、精密機(jī)械等多門學(xué)科的基礎(chǔ)之上。但是，它并不是簡(jiǎn)單地應(yīng)用某些學(xué)科的知識(shí)，而是經(jīng)過(guò)高度綜合形成一整套有關(guān)信息表示、變換、存儲(chǔ)、處理、控制和利用的理論、方法和技術(shù)。

計(jì)算機(jī)科學(xué)是研究計(jì)算機(jī)及其周圍各種現(xiàn)象與規(guī)模的科學(xué)，主要包括理論計(jì)算機(jī)科學(xué)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、軟件和人工智能等。計(jì)算機(jī)技術(shù)則泛指計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中所應(yīng)用的技術(shù)方法和技術(shù)手段，包括計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)技術(shù)、軟件技術(shù)、部件技術(shù)、器件技術(shù)和組裝技術(shù)等。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)包括五個(gè)分支學(xué)科，即理論計(jì)算機(jī)科學(xué)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)組織與實(shí)現(xiàn)、計(jì)算機(jī)軟件和計(jì)算機(jī)應(yīng)用。

理論計(jì)算機(jī)學(xué) 是研究計(jì)算機(jī)基本理論的學(xué)科。在幾千年的數(shù)學(xué)發(fā)展中，人們研究了各式各樣的計(jì)算，創(chuàng)立了許多算法。但是，以計(jì)算或算法本身的性質(zhì)為研究對(duì)象的數(shù)學(xué)理論，卻是在20世紀(jì)30年代才發(fā)展起來(lái)的。

當(dāng)時(shí)，由幾位數(shù)理邏輯學(xué)者建立的算法理論，即可計(jì)算性理論或稱遞歸函數(shù)論，對(duì)20世紀(jì)40年代現(xiàn)代計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)思想的形成產(chǎn)生過(guò)影響。此后，關(guān)于現(xiàn)實(shí)計(jì)算機(jī)及其程序的數(shù)學(xué)模型性質(zhì)的研究，以及計(jì)算復(fù)雜性的研究等不斷有所發(fā)展。

理論計(jì)算機(jī)科學(xué)包括自動(dòng)機(jī)論、形式語(yǔ)言理論、程序理論、算法分析，以及計(jì)算復(fù)雜性理論等。自動(dòng)機(jī)是現(xiàn)實(shí)自動(dòng)計(jì)算機(jī)的數(shù)學(xué)模型，或者說(shuō)是現(xiàn)實(shí)計(jì)算機(jī)程序的模型，自動(dòng)機(jī)理論的任務(wù)就在于研究這種抽象機(jī)器的模型；程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是一種形式語(yǔ)言，形式語(yǔ)言理論根據(jù)語(yǔ)言表達(dá)能力的強(qiáng)弱分為O～3型語(yǔ)言，與圖靈機(jī)等四類自動(dòng)機(jī)逐一對(duì)應(yīng)；程序理論是研究程序邏輯、程序復(fù)雜性、程序正確性證明、程序驗(yàn)證、程序綜合、形式語(yǔ)言學(xué)，以及程序設(shè)計(jì)方法的理論基礎(chǔ)；算法分析研究各種特定算法的性質(zhì)。計(jì)算復(fù)雜性理論研究算法復(fù)雜性的一般性質(zhì)。

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 程序設(shè)計(jì)者所見(jiàn)的計(jì)算機(jī)屬性，著重于計(jì)算機(jī)的概念結(jié)構(gòu)和功能特性，硬件、軟件和固件子系統(tǒng)的功能分配及其界面的確定。使用高級(jí)語(yǔ)言的程序設(shè)計(jì)者所見(jiàn)到的計(jì)算機(jī)屬性，主要是軟件子系統(tǒng)和固件子系統(tǒng)的屬性，包括程序語(yǔ)言以及操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)軟件等的用戶界面。使用機(jī)器語(yǔ)言的程序設(shè)計(jì)者所見(jiàn)到的計(jì)算機(jī)屬性，則是硬件子系統(tǒng)的概念結(jié)構(gòu)(硬件子系統(tǒng)結(jié)構(gòu))及其功能特性，包括指令系統(tǒng)(機(jī)器語(yǔ)言)，以及寄存器定義、中斷機(jī)構(gòu)、輸入輸出方式、機(jī)器工作狀態(tài)等。

硬件子系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)是馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)，它由運(yùn)算器控制器、存儲(chǔ)器和輸入、輸出設(shè)備組成，采用“指令驅(qū)動(dòng)”方式。當(dāng)初，它是為解非線性、微分方程而設(shè)計(jì)的，并未預(yù)見(jiàn)到高級(jí)語(yǔ)言、操作系統(tǒng)等的出現(xiàn)，以及適應(yīng)其他應(yīng)用環(huán)境的特殊要求。在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，軟件子系統(tǒng)都是以這種馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)而發(fā)展的。但是，其間不相適應(yīng)的情況逐漸暴露出來(lái)，從而推動(dòng)了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變革。

計(jì)算機(jī)組織與實(shí)現(xiàn) 是研究組成計(jì)算機(jī)的功能、部件間的相互連接和相互作用，以及有關(guān)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)，均屬于計(jì)算機(jī)組織與實(shí)現(xiàn)的任務(wù)。

在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)確定分配給硬子系統(tǒng)的功能及其概念結(jié)構(gòu)之后，計(jì)算機(jī)組織的任務(wù)就是研究各組成部分的內(nèi)部構(gòu)造和相互聯(lián)系，以實(shí)現(xiàn)機(jī)器指令級(jí)的各種功能和特性。這種相互聯(lián)系包括各功能部件的布置、相互連接和相互作用。

隨著計(jì)算機(jī)功能的擴(kuò)展和性能的提高，計(jì)算機(jī)包含的功能部件也日益增多，其間的互連結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜?，F(xiàn)代已有三類互連方式，分別以中央處理器、存儲(chǔ)器或通信子系統(tǒng)為中心，與其他部件互連。以通信子系統(tǒng)為中心的組織方式，使計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)緊密結(jié)合，形成了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、分布計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等重要的計(jì)算機(jī)研究與應(yīng)用領(lǐng)域。

與計(jì)算實(shí)現(xiàn)有關(guān)的技術(shù)范圍相當(dāng)廣泛，包括計(jì)算機(jī)的元件、器件技術(shù)，數(shù)字電路技術(shù)，組裝技術(shù)以及有關(guān)的制造技術(shù)和工藝等。

軟件 軟件的研究領(lǐng)域主要包括程序設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)軟件、軟件工程三個(gè)方面。程序設(shè)計(jì)指設(shè)計(jì)和編制程序的過(guò)程，是軟件研究和發(fā)展的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。程序設(shè)計(jì)研究的內(nèi)容，包括有關(guān)的基本概念、規(guī)范、工具、方法以及方法學(xué)等。這個(gè)領(lǐng)域發(fā)展的特點(diǎn)是：從順序程序設(shè)計(jì)過(guò)渡到并發(fā)程序設(shè)計(jì)和分幣程序設(shè)計(jì)；從非結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)方法過(guò)渡到結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)方法；從低級(jí)語(yǔ)言工具過(guò)渡到高級(jí)語(yǔ)言工具；從具體方法過(guò)渡到方法學(xué)。

基礎(chǔ)軟件指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中起基礎(chǔ)作用的軟件。計(jì)算機(jī)的軟件子系統(tǒng)可以分為兩層：靠近硬件子系統(tǒng)的一層稱為系統(tǒng)軟件，使用頻繁，但與具體應(yīng)用領(lǐng)域無(wú)關(guān)；另一層則與具體應(yīng)用領(lǐng)域直接有關(guān)，稱為應(yīng)用軟件；此外還有支援其他軟件的研究與維護(hù)的軟件，專門稱為支援軟件。

軟件工程是采用工程方法研究和維護(hù)軟件的過(guò)程，以及有關(guān)的技術(shù)。軟件研究和維護(hù)的全過(guò)程，包括概念形成、要求定義、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、調(diào)試、交付使用，以及有關(guān)校正性、適應(yīng)性、完善性等三層意義的維護(hù)。軟件工程的研究?jī)?nèi)容涉及上述全過(guò)程有關(guān)的對(duì)象、結(jié)構(gòu)、方法、工具和管理等方面。

軟件目動(dòng)研究系統(tǒng)的任務(wù)是：在軟件工程中采用形式方法：使軟件研究與維護(hù)過(guò)程中的各種工作盡可能多地由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成；創(chuàng)造一種適應(yīng)軟件發(fā)展的軟件、固件與硬件高度綜合的高效能計(jì)算機(jī)。

計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)

計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)包括兩大部門，即計(jì)算機(jī)制造業(yè)和計(jì)算機(jī)服務(wù)業(yè)。后者又稱為信息處理產(chǎn)業(yè)或信息服務(wù)業(yè)。計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)是一種省能源、省資源、附加價(jià)值高、知識(shí)和技術(shù)密集的產(chǎn)業(yè)，對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、國(guó)防實(shí)力和社會(huì)進(jìn)步均有巨大影響。因此，不少國(guó)家采取促進(jìn)計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)興旺發(fā)達(dá)的政策。

計(jì)算機(jī)制造業(yè)包括生產(chǎn)各種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、外圍設(shè)備終端設(shè)備，以及有關(guān)裝置、元件、器件和材料的制造。計(jì)算機(jī)作為工業(yè)產(chǎn)品，要求產(chǎn)品有繼承性，有很高的性能-價(jià)格比和綜合性能。計(jì)算機(jī)的繼承性特別體現(xiàn)在軟件兼容性方面，這能使用戶和廠家把過(guò)去研制的軟件用在新產(chǎn)品上，使價(jià)格很高的軟件財(cái)富繼續(xù)發(fā)揮作用，減少用戶再次研制軟件的時(shí)間和費(fèi)用。提高性能-價(jià)格比是計(jì)算機(jī)產(chǎn)品更新的目標(biāo)和動(dòng)力。

計(jì)算機(jī)制造業(yè)提供的計(jì)算機(jī)產(chǎn)品，一般僅包括硬件子系統(tǒng)和部分軟件子系統(tǒng)。通常，軟件子系統(tǒng)中缺少適應(yīng)各種特定應(yīng)用環(huán)境的應(yīng)用軟件。為了使計(jì)算機(jī)在特定環(huán)境中發(fā)揮效能，還需要設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)和研制應(yīng)用軟件此外，計(jì)算機(jī)的運(yùn)行和維護(hù)，需要有掌握專業(yè)知識(shí)的技術(shù)人員，這常常是一股用戶所作不到的。

針對(duì)這些社會(huì)需要，一些計(jì)算機(jī)制造廠家十分重視向用戶提供各種技術(shù)服務(wù)和銷售服務(wù)。一些獨(dú)立于計(jì)算機(jī)制造廠家的計(jì)算機(jī)服務(wù)機(jī)構(gòu)，也在50年代開(kāi)始出現(xiàn)。到60年代末期，計(jì)算機(jī)服務(wù)業(yè)在世界范圍內(nèi)已形成為獨(dú)立的行業(yè)。

計(jì)算機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用

計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的各門學(xué)科相結(jié)合，改進(jìn)了研究工具和研究方法，促進(jìn)了各門學(xué)科的發(fā)展。過(guò)去，人們主要通過(guò)實(shí)驗(yàn)和理論兩種途徑進(jìn)行科學(xué)技術(shù)研究?，F(xiàn)在，計(jì)算和模擬已成為研究工作的第三條途徑。

計(jì)算機(jī)與有關(guān)的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)儀器相結(jié)合，可對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)記錄、整理、加工、分析和繪制圖表，顯著地提高實(shí)驗(yàn)工作的質(zhì)量和效率。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)已成為工程設(shè)計(jì)優(yōu)質(zhì)化、自動(dòng)化的重要手段。在理論研究方面，計(jì)算機(jī)是人類大腦的延伸，可代替人腦的若干功能并加以強(qiáng)化。古老的數(shù)學(xué)靠紙和筆運(yùn)算，現(xiàn)在計(jì)算機(jī)成了新的工具，數(shù)學(xué)定理證明之類的繁重腦力勞動(dòng)，已可能由計(jì)算機(jī)來(lái)完成或部分完成。

計(jì)算和模擬作為一種新的研究手段，常使一些學(xué)科衍生出新的分支學(xué)科。例如，空氣動(dòng)力學(xué)、氣象學(xué)、彈性結(jié)構(gòu)力學(xué)和應(yīng)用分析等所面臨的“計(jì)算障礙”，在有了高速計(jì)算機(jī)和有關(guān)的計(jì)算方法之后開(kāi)始有所突破，并衍生出計(jì)算空氣動(dòng)力學(xué)、氣象數(shù)值預(yù)報(bào)等邊緣分支學(xué)科。利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行定量研究，不僅在自然科學(xué)中發(fā)揮了重大的作用，在社會(huì)科學(xué)和人文學(xué)科中也是如此。例如，在人口普查、社會(huì)調(diào)查和自然語(yǔ)言研究方面，計(jì)算機(jī)就是一種很得力的工具。

計(jì)算機(jī)在各行各業(yè)中的廣泛應(yīng)用，常常產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，從而引起產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、經(jīng)營(yíng)管理和服務(wù)方式等方面的重大變革。在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中已出觀了計(jì)算機(jī)制造業(yè)和計(jì)算機(jī)服務(wù)業(yè)，以及知識(shí)產(chǎn)業(yè)等新的行業(yè)。

微處理器和微計(jì)算機(jī)已嵌入機(jī)電設(shè)備、電子設(shè)備、通信設(shè)備、儀器儀表和家用電器中，使這些產(chǎn)品向智能化方向發(fā)展。計(jì)算機(jī)被引入各種生產(chǎn)過(guò)程系統(tǒng)中，使化工、石油、鋼鐵、電力、機(jī)械、造紙、水泥等生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化水平大大提高，勞動(dòng)生產(chǎn)率上升、質(zhì)量提高、成本下降。計(jì)算機(jī)嵌入各種武器裝備和武器系統(tǒng)干，可顯著提高其作戰(zhàn)效果。

經(jīng)營(yíng)管理方面，計(jì)算機(jī)可用于完成統(tǒng)計(jì)、計(jì)劃、查詢、庫(kù)存管理、市場(chǎng)分析、輔助決策等，使經(jīng)營(yíng)管理工作科學(xué)化和高效化，從而加速資金周轉(zhuǎn)，降低庫(kù)存水準(zhǔn)，改善服務(wù)質(zhì)量，縮短新產(chǎn)品研制周期，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。在辦公室自動(dòng)化方面，計(jì)算機(jī)可用于文件的起草、檢索和管理等，顯著提高辦公效率。

計(jì)算機(jī)還是人們的學(xué)習(xí)工具和生活工具。借助家用計(jì)算機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)和各種終端設(shè)備，人們可以學(xué)習(xí)各種課程，獲取各種情報(bào)和知識(shí)，處理各種生活事務(wù)(如訂票、購(gòu)物、存取款等)，甚至可以居家辦公。越來(lái)越多的人的工作、學(xué)習(xí)和生活中將與計(jì)算機(jī)發(fā)生直接的或間接的聯(lián)系。普及計(jì)算機(jī)教育已成為一個(gè)重要的問(wèn)題。

總之，計(jì)算機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用已不僅是一種技術(shù)現(xiàn)象而且是一種政治、經(jīng)濟(jì)、軍事和社會(huì)現(xiàn)象。世界各國(guó)都力圖主動(dòng)地駕馭這種社會(huì)計(jì)算機(jī)化和信息化的進(jìn)程，克服計(jì)算機(jī)化過(guò)程中可能出現(xiàn)的消極因素，更順利地向高