計算機發明原理

⑴ 計算機的發明過程

電腦（Computer）是一種利用電子學原理根據一系列指令來對數據進行處理的機器。電腦可以分為兩部分：軟體系統和硬體系統。第一台電腦ENIAC於1946年2月15日宣告誕生。

1946年2月15日，世界上第一台通用電子數字計算機「埃尼阿克」（ENIAC）宣告研製成功。「埃尼阿克」的成功，是計算機發展史上的一座紀念碑，是人類在發展計算技術的歷程中，到達的一個新的起點。「埃尼阿克」計算機的最初設計方案，是由36歲的美國工程師莫奇利於1943年提出的，計算機的主要任務是分析炮彈軌道。美國軍械部撥款支持研製工作，並建立一個專門研究小組，由莫奇利負責。總工程師由年僅24歲的埃克特擔任，組員格爾斯坦是位數學家，另外還有邏輯學家勃克斯。「埃尼阿克」共使用了18000個電子管，另加1500個繼電器以及其它器件，其總體積約90立方米，重達30噸，佔地170平方米，需要用一間30多米長的大房間才能存放，是個地地道道的龐然大物。 這台每小時耗電量為140千瓦時的計算機，運算速度為每秒5000次加法，或者400次乘法，比機械式的繼電器計算機快1000倍。當「埃尼阿克」公開展出時，一條炮彈的軌道用20秒鍾就算出來，比炮彈本身的飛行速度還快。埃尼阿克的存儲器是電子裝置，而不是靠轉動的「鼓」。它能夠在一天內完成幾千萬次乘法，大約相當於一個人用台式計算機操作40年的工作量。它是按照十進制，而不是按照二進制來操作。但其中也用少量以二進制方式工作的電子管，因此機器在工作中不得不把十進制轉換為二進制，而在數據輸入、輸出時再變回十進制。 「埃尼阿克」最初是為了進行彈道計算而設計的專用計算機。但後來通過改變插入控制板里接線方式來解決各種不同的問題，而成為一台通用機。它的一種改型機曾用於氫彈的研製。「埃尼阿克」程序採用外部插入式，每當進行軟體中心一項新的計算時，都要重新連接線路。有時幾分鍾或幾十分鍾的計算，要花幾小時或1- 2天的時間進行線路連接准備，這是一個致命的弱點。它的另一個弱點是存儲量太小。 1996年2月15日，在「埃尼阿克」問世50周年之際，美國副總統戈爾在賓夕法尼亞大學舉行的隆重紀念儀式上，再次按動了這台已沉睡了40年的龐大電子計算機的啟動電鈕。戈爾在向當年參加「埃尼阿克」的研製、如今仍健在科學家發表講話：「我謹向當年研製這台計算機的先驅者們表示祝賀。」埃尼阿克上的兩排燈以准確的節閃爍到46，標志著它於1946年問世，然後又閃爍到96，標志計算機時代開始以來的50年。

⑵ 計算機是怎麼被發明創造出來的

計算機是新技術革命的一支主力，也是推動社會向現代化邁進的活躍因素。計算機科學與技術是第二次世界大戰以來發展最快、影響最為深遠的新興學科之一。計算機產業已在世界范圍內發展成為一種極富生命力的戰略產業。

現代計算機是一種按程序自動進行信息處理的通用工具,它的處理對象是信息，處理結果也是信息。利用計算機解決科學計算、工程設計、經營管理、過程式控制制或人工智慧等各種問題的方法，都是按照一定的演算法進行的。這種演算法是定義精確的一系列規則，它指出怎樣以給定的輸入信息經過有限的步驟產生所需要的輸出信息。

信息處理的一般過程，是計算機使用者針對待解抉的問題,事先編製程序並存入計算機內，然後利用存儲程序指揮、控制計算機自動進行各種基本操作，直至獲得預期的處理結果。計算機自動工作的基礎在於這種存儲程序方式，其通用性的基礎則在於利用計算機進行信息處理的共性方法。

計算機的歷史

現代計算機的誕生和發展 現代計算機問世之前，計算機的發展經歷了機械式計算機、機電式計算機和萌芽期的電子計算機四個階段。

早在17世紀，歐洲一批數學家就已開始設計和製造以數字形式進行基本運算的數字計算機。1642年，法國數學家帕斯卡採用與鍾表類似的齒輪傳動裝置，製成了最早的十進制加法器。1678年，德國數學家萊布尼茲製成的計算機，進一步解決了十進制數的乘、除運算。

英國數學家巴貝奇在1822年製作差分機模型時提出一個設想，每次完成一次算術運算將發展為自動完成某個特定的完整運算過程。1884年，巴貝奇設計了一種程序控制的通用分析機。這台分析機雖然已經描繪出有關程序控制方式計算機的雛型，但限於當時的技術條件而未能實現。

巴貝奇的設想提出以後的一百多年期間，電磁學、電工學、電子學不斷取得重大進展，在元件、器件方面接連發明了真空二極體和真空三極體；在系統技術方面，相繼發明了無線電報、電視和雷達……。所有這些成就為現代計算機的發展准備了技術和物質條件。

與此同時，數學、物理也相應地蓬勃發展。到了20世紀30年代，物理學的各個領域經歷著定量化的階段，描述各種物理過程的數學方程，其中有的用經典的分析方法已根難解決。於是，數值分析受到了重視，研究出各種數值積分，數值微分，以及微分方程數值解法，把計算過程歸結為巨量的基本運算，從而奠定了現代計算機的數值演算法基礎。

社會上對先進計算工具多方面迫切的需要，是促使現代計算機誕生的根本動力。20世紀以後，各個科學領域和技術部門的計算困難堆積如山，已經阻礙了學科的繼續發展。特別是第二次世界大戰爆發前後，軍事科學技術對高速計算工具的需要尤為迫切。在此期間，德國、美國、英國部在進行計算機的開拓工作，幾乎同時開始了機電式計算機和電子計算機的研究。

德國的朱賽最先採用電氣元件製造計算機。他在1941年製成的全自動繼電器計算機Z-3，已具備浮點記數、二進制運算、數字存儲地址的指令形式等現代計算機的特徵。在美國，1940～1947年期間也相繼製成了繼電器計算機MARK-1、MARK-2、Model-1、Model-5等。不過，繼電器的開關速度大約為百分之一秒，使計算機的運算速度受到很大限制。

電子計算機的開拓過程，經歷了從製作部件到整機從專用機到通用機、從「外加式程序」到「存儲程序」的演變。1938年，美籍保加利亞學者阿塔納索夫首先製成了電子計算機的運算部件。1943年，英國外交部通信處製成了「巨人」電子計算機。這是一種專用的密碼分析機，在第二次世界大戰中得到了應用。

1946年2月美國賓夕法尼亞大學莫爾學院製成的大型電子數字積分計算機(ENIAC)，最初也專門用於火炮彈道計算，後經多次改進而成為能進行各種科學計算的通用計算機。這台完全採用電子線路執行算術運算、邏輯運算和信息存儲的計算機，運算速度比繼電器計算機快1000倍。這就是人們常常提到的世界上第一台電子計算機。但是，這種計算機的程序仍然是外加式的，存儲容量也太小，尚未完全具備現代計算機的主要特徵。

新的重大突破是由數學家馮·諾伊曼領導的設計小組完成的。1945年3月他們發表了一個全新的存儲程序式通用電子計算機方案—電子離散變數自動計算機(EDVAC)。隨後於1946年6月，馮·諾伊曼等人提出了更為完善的設計報告《電子計算機裝置邏輯結構初探》。同年7～8月間，他們又在莫爾學院為美國和英國二十多個機構的專家講授了專門課程《電子計算機設計的理論和技術》，推動了存儲程序式計算機的設計與製造。

1949年，英國劍橋大學數學實驗室率先製成電子離散時序自動計算機(EDSAC)；美國則於1950年製成了東部標准自動計算機(SFAC)等。至此，電子計算機發展的萌芽時期遂告結束，開始了現代計算機的發展時期。

在創制數字計算機的同時，還研製了另一類重要的計算工具——模擬計算機。物理學家在總結自然規律時，常用數學方程描述某一過程；相反，解數學方程的過程，也有可能採用物理過程模擬方法，對數發明以後，1620年製成的計算尺，己把乘法、除法化為加法、減法進行計算。麥克斯韋巧妙地把積分(面積)的計算轉變為長度的測量，於1855年製成了積分儀。

19世紀數學物理的另一項重大成就——傅里葉分析，對模擬機的發展起到了直接的推動作用。19世紀後期和20世紀前期，相繼製成了多種計算傅里葉系數的分析機和解微分方程的微分分析機等。但是當試圖推廣微分分析機解偏微分方程和用模擬機解決一般科學計算問題時，人們逐漸認識到模擬機在通用性和精確度等方面的局限性，並將主要精力轉向了數字計算機。

電子數字計算機問世以後，模擬計算機仍然繼續有所發展，並且與數字計算機相結合而產生了混合式計算機。模擬機和混合機已發展成為現代計算機的特殊品種，即用在特定領域的高效信息處理工具或模擬工具。

20世紀中期以來，計算機一直處於高速度發展時期，計算機由僅包含硬體發展到包含硬體、軟體和固件三類子系統的計算機系統。計算機系統的性能—價格比，平均每10年提高兩個數量級。計算機種類也一再分化，發展成微型計算機、小型計算機、通用計算機(包括巨型、大型和中型計算機)，以及各種專用機(如各種控制計算機、模擬—數字混合計算機)等。

計算機器件從電子管到晶體管，再從分立元件到集成電路以至微處理器，促使計算機的發展出現了三次飛躍。

在電子管計算機時期(1946～1959)，計算機主要用於科學計算。主存儲器是決定計算機技術面貌的主要因素。當時，主存儲器有水銀延遲線存儲器、陰極射線示波管靜電存儲器、磁鼓和磁心存儲器等類型，通常按此對計算機進行分類。

到了晶體管計算機時期(1959～1964)，主存儲器均採用磁心存儲器，磁鼓和磁碟開始用作主要的輔助存儲器。不僅科學計算用計算機繼續發展，而且中、小型計算機，特別是廉價的小型數據處理用計算機開始大量生產。

1964年，在集成電路計算機發展的同時，計算機也進入了產品系列化的發展時期。半導體存儲器逐步取代了磁心存儲器的主存儲器地位，磁碟成了不可缺少的輔助存儲器，並且開始普遍採用虛擬存儲技術。隨著各種半導體只讀存儲器和可改寫的只讀存儲器的迅速發展，以及微程序技術的發展和應用，計算機系統中開始出現固件子系統。

20世紀70年代以後，計算機用集成電路的集成度迅速從中小規模發展到大規模、超大規模的水平，微處理器和微型計算機應運而生，各類計算機的性能迅速提高。隨著字長4位、8位、16位、32位和64位的微型計算機相繼問世和廣泛應用，對小型計算機、通用計算機和專用計算機的需求量也相應增長了。

微型計算機在社會上大量應用後，一座辦公樓、一所學校、一個倉庫常常擁有數十台以至數百台計算機。實現它們互連的局部網隨即興起，進一步推動了計算機應用系統從集中式系統向分布式系統的發展。

在電子管計算機時期，一些計算機配置了匯編語言和子程序庫，科學計算用的高級語言FORTRAN初露頭角。在晶體管計算機階段，事務處理的COBOL語言、科學計算機用的ALGOL語言，和符號處理用的LISP等高級語言開始進入實用階段。操作系統初步成型，使計算機的使用方式由手工操作改變為自動作業管理。

進入集成電路計算機發展時期以後，在計算機中形成了相當規模的軟體子系統，高級語言種類進一步增加，操作系統日趨完善，具備批量處理、分時處理、實時處理等多種功能。資料庫管理系統、通信處理程序、網路軟體等也不斷增添到軟體子系統中。軟體子系統的功能不斷增強，明顯地改變了計算機的使用屬性，使用效率顯著提高。

在現代計算機中，外圍設備的價值一般已超過計算機硬體子系統的一半以上，其技術水平在很大程度上決定著計算機的技術面貌。外圍設備技術的綜合性很強，既依賴於電子學、機械學、光學、磁學等多門學科知識的綜合，又取決於精密機械工藝、電氣和電子加工工藝以及計量的技術和工藝水平等。

外圍設備包括輔助存儲器和輸入輸出設備兩大類。輔助存儲器包括磁碟、磁鼓、磁帶、激光存儲器、海量存儲器和縮微存儲器等；輸入輸出設備又分為輸入、輸出、轉換、、模式信息處理設備和終端設備。在這些品種繁多的設備中，對計算機技術面貌影響最大的是磁碟、終端設備、模式信息處理設備和轉換設備等。

新一代計算機是把信息採集存儲處理、通信和人工智慧結合在一起的智能計算機系統。它不僅能進行一般信息處理，而且能面向知識處理，具有形式化推理、聯想、學習和解釋的能力，將能幫助人類開拓未知的領域和獲得新的知識。

計算技術在中國的發展 在人類文明發展的歷史上中國曾經在早期計算工具的發明創造方面寫過光輝的一頁。遠在商代，中國就創造了十進制記數方法，領先於世界千餘年。到了周代，發明了當時最先進的計算工具——算籌。這是一種用竹、木或骨製成的顏色不同的小棍。計算每一個數學問題時，通常編出一套歌訣形式的演算法，一邊計算，一邊不斷地重新布棍。中國古代數學家祖沖之，就是用算籌計算出圓周率在3.1415926和3.1415927之間。這一結果比西方早一千年。

珠算盤是中國的又一獨創，也是計算工具發展史上的第一項重大發明。這種輕巧靈活、攜帶方便、與人民生活關系密切的計算工具，最初大約出現於漢朝，到元朝時漸趨成熟。珠算盤不僅對中國經濟的發展起過有益的作用，而且傳到日本、朝鮮、東南亞等地區，經受了歷史的考驗，至今仍在使用。

中國發明創造指南車、水運渾象儀、記里鼓車、提花機等，不僅對自動控制機械的發展有卓越的貢獻，而且對計算工具的演進產生了直接或間接的影響。例如，張衡製作的水運渾象儀，可以自動地與地球運轉同步，後經唐、宋兩代的改進，遂成為世界上最早的天文鍾。

記里鼓車則是世界上最早的自動計數裝置。提花機原理劉計算機程序控制的發展有過間接的影響。中國古代用陽、陰兩爻構成八卦，也對計算技術的發展有過直接的影響。萊布尼茲寫過研究八卦的論文，系統地提出了二進制算術運演算法則。他認為，世界上最早的二進製表示法就是中國的八卦。

經過漫長的沉寂，新中國成立後，中國計算技術邁入了新的發展時期，先後建立了研究機構，在高等院校建立了計算技術與裝置專業和計算數學專業，並且著手創建中國計算機製造業。

1958年和1959年，中國先後製成第一台小型和大型電子管計算機。60年代中期，中國研製成功一批晶體管計算機，並配製了ALGOL等語言的編譯程序和其他系統軟體。60年代後期，中國開始研究集成電路計算機。70年代，中國已批量生產小型集成電路計算機。80年代以後，中國開始重點研製微型計算機系統並推廣應用；在大型計算機、特別是巨型計算機技術方面也取得了重要進展；建立了計算機服務業，逐步健全了計算機產業結構。

在計算機科學與技術的研究方面，中國在有限元計算方法、數學定理的機器證明、漢字信息處理、計算機系統結構和軟體等方面都有所建樹。在計算機應用方面，中國在科學計算與工程設計領域取得了顯著成就。在有關經營管理和過程式控制制等方面，計算機應用研究和實踐也日益活躍。

計算機科學與技術

計算機科學與技術是一門實用性很強、發展極其迅速的面向廣大社會的技術學科，它建立在數學、電子學 (特別是微電子學)、磁學、光學、精密機械等多門學科的基礎之上。但是，它並不是簡單地應用某些學科的知識，而是經過高度綜合形成一整套有關信息表示、變換、存儲、處理、控制和利用的理論、方法和技術。

計算機科學是研究計算機及其周圍各種現象與規模的科學，主要包括理論計算機科學、計算機系統結構、軟體和人工智慧等。計算機技術則泛指計算機領域中所應用的技術方法和技術手段，包括計算機的系統技術、軟體技術、部件技術、器件技術和組裝技術等。計算機科學與技術包括五個分支學科，即理論計算機科學、計算機系統結構、計算機組織與實現、計算機軟體和計算機應用。

理論計算機學 是研究計算機基本理論的學科。在幾千年的數學發展中，人們研究了各式各樣的計算，創立了許多演算法。但是，以計算或演算法本身的性質為研究對象的數學理論，卻是在20世紀30年代才發展起來的。

當時，由幾位數理邏輯學者建立的演算法理論，即可計算性理論或稱遞歸函數論，對20世紀40年代現代計算機設計思想的形成產生過影響。此後，關於現實計算機及其程序的數學模型性質的研究，以及計算復雜性的研究等不斷有所發展。

理論計算機科學包括自動機論、形式語言理論、程序理論、演算法分析，以及計算復雜性理論等。自動機是現實自動計算機的數學模型，或者說是現實計算機程序的模型，自動機理論的任務就在於研究這種抽象機器的模型；程序設計語言是一種形式語言，形式語言理論根據語言表達能力的強弱分為O～3型語言，與圖靈機等四類自動機逐一對應；程序理論是研究程序邏輯、程序復雜性、程序正確性證明、程序驗證、程序綜合、形式語言學，以及程序設計方法的理論基礎；演算法分析研究各種特定演算法的性質。計算復雜性理論研究演算法復雜性的一般性質。

計算機系統結構 程序設計者所見的計算機屬性，著重於計算機的概念結構和功能特性，硬體、軟體和固件子系統的功能分配及其界面的確定。使用高級語言的程序設計者所見到的計算機屬性，主要是軟體子系統和固件子系統的屬性，包括程序語言以及操作系統、資料庫管理系統、網路軟體等的用戶界面。使用機器語言的程序設計者所見到的計算機屬性，則是硬體子系統的概念結構(硬體子系統結構)及其功能特性，包括指令系統(機器語言)，以及寄存器定義、中斷機構、輸入輸出方式、機器工作狀態等。

硬體子系統的典型結構是馮·諾伊曼結構，它由運算器控制器、存儲器和輸入、輸出設備組成，採用「指令驅動」方式。當初，它是為解非線性、微分方程而設計的，並未預見到高級語言、操作系統等的出現，以及適應其他應用環境的特殊要求。在相當長的一段時間內，軟體子系統都是以這種馮·諾伊曼結構為基礎而發展的。但是，其間不相適應的情況逐漸暴露出來，從而推動了計算機系統結構的變革。

計算機組織與實現 是研究組成計算機的功能、部件間的相互連接和相互作用，以及有關計算機實現的技術，均屬於計算機組織與實現的任務。

在計算機系統結構確定分配給硬子系統的功能及其概念結構之後，計算機組織的任務就是研究各組成部分的內部構造和相互聯系，以實現機器指令級的各種功能和特性。這種相互聯系包括各功能部件的布置、相互連接和相互作用。

隨著計算機功能的擴展和性能的提高，計算機包含的功能部件也日益增多，其間的互連結構日趨復雜。現代已有三類互連方式，分別以中央處理器、存儲器或通信子系統為中心，與其他部件互連。以通信子系統為中心的組織方式，使計算機技術與通信技術緊密結合，形成了計算機網路、分布計算機系統等重要的計算機研究與應用領域。

與計算實現有關的技術范圍相當廣泛，包括計算機的元件、器件技術，數字電路技術，組裝技術以及有關的製造技術和工藝等。

軟體 軟體的研究領域主要包括程序設計、基礎軟體、軟體工程三個方面。程序設計指設計和編製程序的過程，是軟體研究和發展的基礎環節。程序設計研究的內容，包括有關的基本概念、規范、工具、方法以及方法學等。這個領域發展的特點是：從順序程序設計過渡到並發程序設計和分幣程序設計；從非結構程序設計方法過渡到結構程序設計方法；從低級語言工具過渡到高級語言工具；從具體方法過渡到方法學。

基礎軟體指計算機系統中起基礎作用的軟體。計算機的軟體子系統可以分為兩層：靠近硬體子系統的一層稱為系統軟體，使用頻繁，但與具體應用領域無關；另一層則與具體應用領域直接有關，稱為應用軟體；此外還有支援其他軟體的研究與維護的軟體，專門稱為支援軟體。

軟體工程是採用工程方法研究和維護軟體的過程，以及有關的技術。軟體研究和維護的全過程，包括概念形成、要求定義、設計、實現、調試、交付使用，以及有關校正性、適應性、完善性等三層意義的維護。軟體工程的研究內容涉及上述全過程有關的對象、結構、方法、工具和管理等方面。

軟體目動研究系統的任務是：在軟體工程中採用形式方法：使軟體研究與維護過程中的各種工作盡可能多地由計算機自動完成；創造一種適應軟體發展的軟體、固件與硬體高度綜合的高效能計算機。

計算機產業

計算機產業包括兩大部門，即計算機製造業和計算機服務業。後者又稱為信息處理產業或信息服務業。計算機產業是一種省能源、省資源、附加價值高、知識和技術密集的產業，對於國民經濟的發展、國防實力和社會進步均有巨大影響。因此，不少國家採取促進計算機產業興旺發達的政策。

計算機製造業包括生產各種計算機系統、外圍設備終端設備，以及有關裝置、元件、器件和材料的製造。計算機作為工業產品，要求產品有繼承性，有很高的性能-價格比和綜合性能。計算機的繼承性特別體現在軟體兼容性方面，這能使用戶和廠家把過去研製的軟體用在新產品上，使價格很高的軟體財富繼續發揮作用，減少用戶再次研製軟體的時間和費用。提高性能-價格比是計算機產品更新的目標和動力。

計算機製造業提供的計算機產品，一般僅包括硬體子系統和部分軟體子系統。通常，軟體子系統中缺少適應各種特定應用環境的應用軟體。為了使計算機在特定環境中發揮效能，還需要設計應用系統和研製應用軟體此外，計算機的運行和維護，需要有掌握專業知識的技術人員，這常常是一股用戶所作不到的。

針對這些社會需要，一些計算機製造廠家十分重視向用戶提供各種技術服務和銷售服務。一些獨立於計算機製造廠家的計算機服務機構，也在50年代開始出現。到60年代末期，計算機服務業在世界范圍內已形成為獨立的行業。

計算機的發展與應用

計算機科學與技術的各門學科相結合，改進了研究工具和研究方法，促進了各門學科的發展。過去，人們主要通過實驗和理論兩種途徑進行科學技術研究。現在，計算和模擬已成為研究工作的第三條途徑。

計算機與有關的實驗觀測儀器相結合，可對實驗數據進行現場記錄、整理、加工、分析和繪制圖表，顯著地提高實驗工作的質量和效率。計算機輔助設計已成為工程設計優質化、自動化的重要手段。在理論研究方面，計算機是人類大腦的延伸，可代替人腦的若干功能並加以強化。古老的數學靠紙和筆運算，現在計算機成了新的工具，數學定理證明之類的繁重腦力勞動，已可能由計算機來完成或部分完成。

計算和模擬作為一種新的研究手段，常使一些學科衍生出新的分支學科。例如，空氣動力學、氣象學、彈性結構力學和應用分析等所面臨的「計算障礙」，在有了高速計算機和有關的計算方法之後開始有所突破，並衍生出計算空氣動力學、氣象數值預報等邊緣分支學科。利用計算機進行定量研究，不僅在自然科學中發揮了重大的作用，在社會科學和人文學科中也是如此。例如，在人口普查、社會調查和自然語言研究方面，計算機就是一種很得力的工具。

計算機在各行各業中的廣泛應用，常常產生顯著的經濟效益和社會效益，從而引起產業結構、產品結構、經營管理和服務方式等方面的重大變革。在產業結構中已出觀了計算機製造業和計算機服務業，以及知識產業等新的行業。

微處理器和微計算機已嵌入機電設備、電子設備、通信設備、儀器儀表和家用電器中，使這些產品向智能化方向發展。計算機被引入各種生產過程系統中，使化工、石油、鋼鐵、電力、機械、造紙、水泥等生產過程的自動化水平大大提高，勞動生產率上升、質量提高、成本下降。計算機嵌入各種武器裝備和武器系統干，可顯著提高其作戰效果。

經營管理方面，計算機可用於完成統計、計劃、查詢、庫存管理、市場分析、輔助決策等，使經營管理工作科學化和高效化，從而加速資金周轉，降低庫存水準，改善服務質量，縮短新產品研製周期，提高勞動生產率。在辦公室自動化方面，計算機可用於文件的起草、檢索和管理等，顯著提高辦公效率。

計算機還是人們的學習工具和生活工具。藉助家用計算機、個人計算機、計算機網、資料庫系統和各種終端設備，人們可以學習各種課程，獲取各種情報和知識，處理各種生活事務(如訂票、購物、存取款等)，甚至可以居家辦公。越來越多的人的工作、學習和生活中將與計算機發生直接的或間接的聯系。普及計算機教育已成為一個重要的問題。

總之，計算機的發展和應用已不僅是一種技術現象而且是一種政治、經濟、軍事和社會現象。世界各國都力圖主動地駕馭這種社會計算機化和信息化的進程，克服計算機化過程中可能出現的消極因素，更順利地向高

⑶ 最早的計算機工作原理

http://www.21stcenturysciencetech.com/articles/von_Neumann.html

http://cache..com/c?m=4503ca19f31532e6a49d&p=b47acb15d9c340b30be2906f4b5f&user=

http://www.gap-system.org/~history/Biographies/Pascal.html

其實原理都是一致的。想辦法用齒輪的狀態（比如位置）表示數就行了。

http://www.mhez.com/ts-web/stweb/bjwz/08g15/IT_hero-2.htm

⑷ 為什麼發明計算機

電腦是誰發明的，嚴格說起來很難界定。

計算機（computer）的原來意義是「計算器」，也就是說，人類會發明計算機，最初的目的是幫助處理復雜的數字運算。而這種人工計算器的概念，最早可以追溯到十七世紀的法國大思想家帕斯卡。帕斯卡的父親擔任稅務局長，當時的幣制不是十進制，在計算上非常麻煩。帕斯卡為了協助父親，利用齒輪原理，發明了第一台可以執行加減運算計算器。後來，德國數學家萊布尼茲加以改良，發明了可以做乘除運算的計算器。之後雖然在計算器的功能上多所改良與精進，但是，真正的電動計算器，卻必須等到公元1944年才製造出來。

而第一部真正可以稱得上計算機的機器，則誕生於1946年的美國，毛琪利與愛克特發明的，名字叫做ENIAC。這部計算機使用真空管來處理訊號，所以體積龐大（占滿一個房間）、耗電量高（使用時全鎮的人都知道，因為家家戶戶的電燈都變暗了！），而且記憶容量又非常低（只有100多個字），但是，卻已經是人類科技的一大進展。而我們通常把這種使用真空管的計算機稱為第一代計算機。

第一代的電腦有2間教室大，跟現在我們一般用的個人電腦體積差很多吧。當時的電腦零件是真空管(現在已經找不到了)而存檔的東西是一種打孔卡片，若沒有前人的設計概念，也沒有計算機的發明，所以計算機是誰發明的還有點難界定。

最初發明計算機是為了戰爭的需要,但至今已發展為生活級科學需要了!
信息化世界中計算機越來越重要了

⑸ 誰知道計算機的發明原理

計算機工作原理
電腦的工作原理跟電視、VCD機差不多，您給它發一些指令，它就會按您的意思執行某項功能。不過，您可知道，這些指令並不是直接發給您要控制的硬體，而是先通過前面提過的輸入設備，如鍵盤、滑鼠，接收您的指令，然後再由中央處理器（CPU）來處理這些指令，最後才由輸出設備輸出您要的結果。

現在，讓我們用一道簡單的計算題來回想一下人腦的工作方式。

題目很簡單：8+4÷2=？

首先，我們得用筆將這道題記錄在紙上，記在大腦中，再經過腦神經元的思考，結合我們以前掌握的知識，決定用四則運算規則和九九乘法口訣來處理，先用腦算出4÷2=2這一中間結果，並記錄於紙上，然後再用腦算出8+2=10這一最終結果，並記錄於紙上。

通過做這一簡單運算題，我們發現一規律：首先通過眼、耳等感覺器官將捕捉的信息輸送到大腦中並存儲起來，然後對這一信息進行加工處理，再由大腦控制人把最終結果，以某種方式表達出來。

電腦正是模仿人腦進行工作的（這也是「電腦」名稱的來源），其部件如輸入設備、存儲器、運算器、控制器、輸出設備等分別與人腦的各種功能器官對應，以完成信息的輸入、處理、輸出。

TRIZ 是「發明問題解決理論」，由「Theory of Inventive Problem Solving」之俄文原文單詞首字母組成，在歐美國家也可縮寫為TIPS。其研究始於1946年，由原蘇聯的大學、研究所和企業所組成的數百人的研究組織分析研究了世界近250萬件發明專利，綜合多個學科領域的原理、法則形成了TRIZ理論體系。其主要目的是研究人類進行發明創造、解決技術難題過程中所遵循的科學原理和法則。並將之歸納總結，形成能指導實際新產品開發的理論方法體系。運用這一理論，可大大加快人們創造發明的進程而且能得到高質量的創新產品。

任何領域的產品改進、技術的變革、創新和生物系統一樣，都存在產生、生長、成熟、衰老、滅亡的過程，是有規律可循的。人們如果掌握了這些規律，就能能動地進行產品設計並能預測產品的未來發展趨勢。發明問題解決理論TRIZ通過分析人類已有技術創新成果———高水平發明專利，總結出技術系統發展進化的客觀規律，並形成指導人們進行發明創新、解決工程問題的系統化的方法學體系。

一、TRIZ 理論——創新的科學

實踐證明,一旦發現和掌握了發明創造的內在規律，形成一種科學理論，那麼實現創新就可以象求解數學題一樣,變得有序可尋，富有可操作性和可預見性,創新質量和效率也會大大提高。基於這一理念，前蘇聯著名發明家G.S.Altshuller於1946年提出了著名的創新理論——發明問題解決理論，俄文縮寫為TRIZ。

Altshuller及其合作者在大量專利分析的基礎上，總結出各種技術發展進化遵循的規律模式，以及解決各種工程矛盾的創新原理和法則,構建了TRIZ理論。可以說TRIZ理論是人類已有科技知識與創新思維規律、方法的完美結合。它是對人類創新活動規律和原理更深入和系統的揭示，為更好的創新提供了堅實的理論和方法基礎，是認識和推動人類創新活動的一個突破性成果。

二、TRIZ理論核心思想和基本特徵

TRIZ理論的核心思想主要體現在三個方面。首先，無論是一個簡單產品還是復雜的技術系統，其核心技術的發展都是遵循著客觀的規律發展演變的，即具有客觀的進化規律和模式。其次，各種技術難題、沖突和矛盾的不斷解決是推動這種進化過程的動力。再就是技術系統發展的理想狀態是用最少的資源實現最大數目的功能。

相對於傳統的創新方法，TRIZ理論具有鮮明的特點和優勢。它成功地揭示了創造發明的內在規律和原理，快速確認和解決系統中存在的矛盾，而且它是基於技術的發展進化規律研究整個產品發展過程。因此，運用TRIZ理論可大大加快發明創造的進程，提升產品創新水平。具體來說它可以幫助我們：

1. 對問題情境進行系統的分析，快速發現問題的本質，准確定義創新性問題和矛盾。

2. 對創新性問題或者矛盾提供更合理的解決方案和更好的創意。

3. 打破思維定勢，激發創新思維，從更廣的視角看待問題。

4. 基於技術系統進化規律准確確定探索方向，預測未來發展趨勢，開發新產品。

5. 打破知識領域界限，實現技術突破。

三、TRIZ理論主要內容

創新從最通俗的意義上講就是創造性地發現問題和創造性地解決問題的過程，TRIZ理論的強大作用正在於它為人們創造性地發現問題和解決問題提供了系統的理論和方法工具。

TRIZ理論體系目前主要包括以下幾個方面的內容：

1. 創新思維方法與問題分析方法

TRIZ理論中提供了如何系統分析問題的科學方法，如多屏幕法。而對於復雜問題的分析，它包含了科學的問題分析建模方法——物場分析法，它可以幫助快速確認核心問題，發現根本矛盾所在。

2. 技術系統進化法則

針對技術系統進化演變規律，在大量專利分析的基礎上TRIZ理論總結提煉出八個基本進化法則。利用這些進化法則，可以分析確認當前產品的技術狀態，並預測未來發展趨勢，開發富有競爭力的新產品。

3. 工程矛盾解決原理

不同的發明創造往往遵循共同的規律。TRIZ理論將這些共同的規律歸納成40個發明原理與11個分離原理，針對具體的矛盾，可以基於這些創新原理尋求具體解決方案。

4. 發明問題標准解法

針對具體問題物場模型的不同特徵，分別對應有標準的模型處理方法，包括模型的修整、轉換、物質與場的添加，等等。

5. 發明問題解決演算法ARIZ

主要針對問題情境復雜，矛盾及其相關部件不明確的技術系統。它是一個對初始問題進行一系列變形及再定義等非計算性的邏輯過程，實現對問題的逐步深入分析，問題轉化，直到問題解決。

四、TRIZ理論研究與應用

TRIZ理論以其良好的可操作性、系統性和實用性在全球的創新和創造學研究領域占據著獨特的地位。在經歷了理論創建與理論體系的內部集成後，TRIZ理論正處於其自身的進一步完善與發展，以及與其它先進創新理論方法的集成階段，尤其是已成為最有效的計算機輔助創新技術和創新問題求解的理論與方法基礎。

經過半個多世紀的發展，TRIZ理論已經發展成為一套解決新產品開發實際問題的成熟的理論和方法體系，它實用性強，並經過實踐檢驗，應用領域也從工程技術領域擴展到管理、社會等方面。現在TRIZ理論在西方工業國家受到極大重視，TRIZ的研究與實踐得以迅速普及和發展。如今它已為眾多知名企業取得了重大的效益。

⑹ 計算機由來與原理

現代邏輯肇始於萊布尼茨，在布爾和弗雷格處發生了分流，形成了所謂的邏輯的代數傳統和邏輯的語言傳統，然而，無論是代數傳統亦或者是語言傳統都離萊布尼茨的邏輯學綱領（即：「作為科學、數學和哲學」的基礎）相去甚遠。在圖靈機理論中，圖靈核心闡述了「自動機」和「指令表語言」這兩個概念，這兩者很好地契合了萊布尼茨關於 「理性演算」和「普遍語言」的構想，可以說，圖靈機理論最為接近萊布尼茨的邏輯學綱領，也跳出代數傳統和語言傳統，另闢蹊徑，形成了一種新的「作為計算的邏輯」傳統（也可以稱為「計算傳統」）。「作為計算的邏輯」實質上是一種「主體轉向」，「以往的邏輯」是當仁不讓地以人類為主體，研究的對象是人的思維、自然語言種種，「作為計算的邏輯」則是將計算機作為信息處理的主體，研究的是計算機的處理方式以及人與計算機的互動關系。

關鍵詞：邏輯學；萊布尼茨綱領；圖靈機；作為計算的邏輯引言
如果談及邏輯與計算的關系，大多數人都會認 同邏輯與計算彼此緊密關聯，例如，美國計算機科學家馬納（Manna）就曾經提出過「邏輯即計算機科學的演算」的觀點，此外，甚至還有人認為「計 算本質上就是邏輯」，例如，我國著名數理邏輯學家莫紹揆指出：「事實上，它們［程序設計］或者就是數理邏輯，或者是用計算機語言書寫的數理邏輯，或者是數理邏輯在計算機上的應用」 。從某種意義上來說，邏輯之於計算的重要性怎麼強調都不過分，這些主張可以通過如下論據來為之辯護：

1．從計算機的發展歷史來看，計算科學起源於邏輯學

追溯現代計算機科學的起源，應該說，它與邏輯有著密不可分的關系。眾所周知，自從羅素與懷特海共同撰寫《數學原理》之後，興起對數理邏輯的研究，人們甚至期望以邏輯為基礎，構建整個數學，乃至科學大廈。在這種邏輯主義的驅使下，不可避免地需要對「能行可計算」概念進行形式化。在「能行可計算」概念的探索中，丘奇、哥德爾和圖靈幾乎在同一時間給出完全不同且又相互等價的定義。丘奇發明了Lambda演算，用來刻畫「能行可計算」。哥德爾提出「一般遞歸函數」作為對「能行可計算」的定義。圖靈則通過對一種裝置的描述，定義」能行可計算」的概念，這種裝置被後人稱作「圖靈機」，這正是現代計算機的理論 模型，標識現代計算機科學的誕生。

2．邏輯成為計算機軟硬體系統的理論基礎

布爾邏輯成為集成電路設計的一個核心理論，正如赫爾曼·戈德斯坦所說： 「正是通過它［布爾邏輯］，使得電路設計從一門藝術變成一門科學」。同時，也正是由於布爾邏輯的思想融匯在開關電路的設計中，才會在集成電路領域形成著名的摩爾定律，才使得集成電路和技術的創新發展得以實現。一階邏輯、邏輯類型論和Lambda演算與編程語言的深度交叉，形成了程序設計理論的核心。形式語法、類型系統和形式語義成為一門程序設計語言的基礎。邏輯的證明論模型論思 想與計算機軟硬體系統的互動，構成了計算機系統 正確性驗證理論。人類基於霍爾邏輯、分離邏輯、Isabelle、Coq

⑺ 計算機是什麼時候發明的

計算機（computer）的原來意來義自是「計算器」，也就是說，人類會發明計算機，最初的目的是幫助處理復雜的數字運算。而這種人工計算器的概念，最早可以追溯到十七世紀的法國大思想家帕斯卡。帕斯卡的父親擔任稅務局長，當時的幣制不是十進制，在計算上非常麻煩。帕斯卡為了協助父親，利用齒輪原理，發明了第一台可以執行加減運算計算器 。後來，德國數學家萊布尼茲加以改良，發明了可以做乘除運算的計算器。之後雖然在計算器的功能上多所改良與精進，但是，真正的電動計算器，卻必須等到公元1944年才製造出來。

而第一部真正可以稱得上計算機的機器，則誕生於1946年的美國，毛琪利與愛克特發明的，名字叫做ENIAC。這部計算機使用真空管來處理訊號，所以體積龐大（占滿一個房間）、耗電量高（使用時全鎮的人都知道，因為家家戶戶的電燈都變暗了！），而且記憶容量又非常低（只有100多個字），但是，卻已經是人類科技的一大進展。而我們通常把這種使用真空管的計算機稱為第一代計算機。

⑻ 電腦是誰發明的原理是撒

馮·諾依曼（John Von Neumann ， 1903-1957）是電子計算機的發明人，他歷來被譽為「電子計算機之父」。
電子計算機（以下簡稱計算機）是一種根據一系列指令來對數據進行處理的機器。俗稱「電腦」。

計算機種類繁多。實際來看，計算機總體上是處理信息的工具。根據圖靈機理論，一部具有最基本功能的計算機應當能夠完成任何其它計算機能做的事情。因此，只要不考慮時間和存儲因素，從個人數字助理（PDA）到超級計算機都應該可以完成同樣的作業。即是說，即使是設計完全相同的計算機，只要經過相應改裝，就應該可以被用於從公司薪金管理到無人駕駛飛船操控在內的各種任務。由於科技的飛速進步，下一代計算機總是在性能上能夠顯著地超過其前一代，這一現象有時被稱作「摩爾定律」。

計算機在組成上形式不一。早期計算機的體積足有一間房屋大小，而今天某些嵌入式計算機可能比一副撲克牌還小。當然，即使在今天，依然有大量體積龐大的巨型計算機為特別的科學計算或面向大型組織的事務處理需求服務。比較小的，為個人應用而設計的計算機稱為微型計算機，簡稱微機。我們今天在日常使用「計算機」一詞時通常也是指此。不過，現在計算機最為普遍的應用形式卻是嵌入式的。嵌入式計算機通常相對簡單，體積小，並被用來控制其它設備—無論是飛機，工業機器人還是數碼相機。

上述對於電子計算機的定義包括了許多能計算或是只有有限功能的特定用途的設備。然而當說到現代的電子計算機，其最重要的特徵是，只要給予正確的指示，任何一台電子計算機都可以模擬其他任何計算機的行為（只受限於電子計算機本身的存儲容量和執行的速度）。據此，現代電子計算機相對於早期的電子計算機也被稱為通用型電子計算機。