为什么计算机会思考？
lang-en |计算机是利用电子原理按照一系列指令处理数据的机器。
到了现代，机械计算机的应用已经完全被电子计算机取代——{简化:，所以电子计算机通常简称为计算机；传统:；。相关的技术研究称为计算机科学。而“计算机技术”则是指将计算机科学成果应用于工程实践而衍生出的众多技术和经验成果的总和。“计算机技术”和“计算机科学”是两个相关但不同的概念。他们的区别在于前者强调实践，后者强调理论。
至于以数据为中心的研究，就叫信息技术。通常，人们接触最多的是个人电脑。
电脑有很多种。事实上，计算机一般是处理信息的工具。根据图灵机理论，一台具有最基本功能的计算机应该能够完成其他计算机能够完成的任何事情。因此，不考虑时间和存储因素，所有个人数字助理(PDA)和超级计算机应该能够完成相同的工作。也就是说，即使是设计相同的计算机，也要用于各种任务，从公司工资管理到无人飞船控制，只要做相应的修改。由于科学技术的快速进步，下一代计算机在性能上总能显著超越前辈，这有时被称为“摩尔定律”。
计算机在组成上有不同的形式。早期的计算机有一所房子那么大，但是今天一些嵌入式计算机可能比一副扑克牌还小。当然，即使在今天，仍然有大量的巨型超级计算机为大型组织服务于特殊的科学计算或事务处理需求。为个人应用而设计的相对较小的计算机叫做微型计算机，或简称为微型计算机。当我们在今天的日常生活中使用“计算机”这个词时，我们通常会提到这一点。然而，现在计算机最常见的应用形式是嵌入式。嵌入式计算机通常相对简单，体积小，用于控制其他设备-无论是飞机，工业机器人还是数码相机。& ltref & gt梅尔，汉斯；埃里希·施特罗迈尔；西蒙，霍斯特；杰克·东加拉(2006-11-13)。架构随着时间的推移而共享。TOP500。检索时间:2006-11-27。& lt/ref & gt；
电子计算机的上述定义包括许多能计算或具有有限功能的专用设备。但说到现代电子计算机，其最重要的特点是，任何电子计算机只要给它正确的指令(只受电子计算机本身的存储能力和执行速度的限制)，就可以模拟任何其他计算机的行为。因此，与早期的电子计算机相比，现代电子计算机也被称为通用电子计算机。
历史主|计算机历史大拇指是计算机发展史上的里程碑]]原来计算机的英文原词“computer”是指从事数据计算的人。而且他们经常需要使用一些机械计算设备或者模拟计算机。这些早期计算装置的祖先包括算盘和安提俄克·奎特拉机器，可以追溯到公元前87年，古希腊人用它来计算行星的运动。随着中世纪末期欧洲数学和工程的繁荣，德国博学家威廉·席卡(Wilhelm Schickard)于1623年率先研制出欧洲第一台计算设备。这是一个“计算时钟”，可以加减六位数以内的数字，并通过铃声输出答案。使用旋转齿轮进行操作。
1642年，法国数学家布莱斯·帕斯卡改进了英国数学家威廉·奥特雷德的“计算尺”，使八位运算成为可能。它还销售了许多产品，成为当时的时尚商品。
1801年，法国人约瑟夫·玛丽·雅卡尔(Joseph Marie Jacquard)改进了织布机的设计，用一系列穿孔纸卡作为程序来编织复杂的图案。虽然这台叫做“提花织机”的机器并不被认为是一台真正的计算机，但它的可编程性质使它成为现代计算机发展的重要一步。
查尔斯·巴比奇在1820年构思并设计了第一台完全可编程的计算机。但由于技术条件、经费限制，以及难以忍受的不断对设计的修修补补，这台电脑在他的有生之年始终没有问世。到19世纪末，许多被证明对计算机科学有重大意义的技术相继出现，包括穿孔卡片和真空管。德裔美国统计学家赫尔曼·霍尔瑞斯设计了一种制表机，其中穿孔卡片用于大规模自动数据处理。
20世纪上半叶，为了满足科学计算的需要，开发了许多复杂程度越来越高的专用模拟计算机。这些计算机是基于它们所针对的特定问题的机械或电子模型。在20世纪30年代和40年代，计算机的性能变得更强，通用性得到提高，现代计算机的关键功能不断增加。
1937年，年仅21岁的麻省理工研究生克劳德·香农发表了他的伟大论文《继电器和开关电路中的符号分析》，其中首次提到了数字电子技术的应用。他向人们展示了如何使用开关来实现逻辑和数学运算。此后，他通过研究尼瓦德·布什的微分模拟器进一步巩固了自己的想法。这是一个重要的时刻，标志着二进制电子电路设计和逻辑门应用的开始。作为这些关键思想诞生的先驱，应该包括:阿尔蒙·史端乔(Almon Strowger)，他为一种包含逻辑门的装置申请了专利；尼古拉·特斯拉，早在1898就申请了带逻辑门的电路设备；德·福雷斯特，在1907中，他用真空管代替了继电器。正确
沿着这么长的距离来定义所谓的“第一台电子计算机”是相当困难的。1941 12年5月，德国工程师康拉德·楚泽完成了他的图灵全机电计算机“Z3”，这是第一台具有自动二进制数学计算和可行编程功能的计算机，但它不是一台“电子”计算机。此外，其他值得注意的成就主要包括:阿塔纳索夫-贝里计算机，诞生于1941年夏天，是世界上第一台电子计算机，它采用真空管计算器、二进制值和可重复使用的存储器；1943在英国展示的神秘巨像计算机，编程能力极其有限，但它让人们相信，使用真空管是值得信赖的，可以实现电气化重编程。哈佛大学的马克一世；而基于二进制的“ENIAC”(ENIAC，1944)，全称是“电子数值积分计算器”，是第一台具有通用目的的计算机，但其结构设计不够灵活，所以每次重新编程都意味着重新连接电气和物理电路。
1940年代二战期间，为了训练轰炸机飞行员，美国海军问麻省理工学院是否能研制出一台能控制飞行模拟器的计算机。军方最初的想法是通过计算机将飞行员模拟操作产生的数据实时反映到仪表盘上。与以往的模拟设备不同，军方要求计算机要以空气动力学设计为基础，无限接近实物，从而进行各种航空训练。于是麻省理工学院创建了旋风计划，生产了世界上第一台可以实时处理数据的“旋风计算机”，并发明了磁芯存储器。这对个人电脑的发展做出了历史性的贡献。
开发Eniac的团队根据其缺陷进一步改进设计，最终呈现出我们今天所熟悉的冯诺依曼结构(程序存储架构)。这个系统是今天所有计算机的基础。40年代中后期，大量基于该系统的计算机开始被开发出来，其中英国是最早的。虽然研制并投入运行的第一台机器是“小型实验机”(SSEM)，但真正研制出的实用机器很可能是EDSAC。
在整个20世纪50年代，真空管计算机占主导地位。9月1958日，在英特尔创始人罗伯特·诺伊斯的领导下，集成电路被发明出来。不久之后，微处理器问世了。在1959和1964之间设计的计算机一般称为二代计算机。
20世纪60年代，晶体管电脑取而代之。晶体管更小、更快、更便宜、更可靠，这使得它们可以商业化。从1964到1972的计算机一般称为第三代计算机。大量使用集成电路，典型型号为IBM360系列。
70年代，集成电路技术的引入大大降低了电脑的生产成本，电脑开始走向千家万户。1972之后的计算机习惯上称为第四代计算机。基于大规模集成电路以及后来的超大规模集成电路。1972 4月1日，英特尔推出了8008微处理器。1976年，斯蒂芬·乔布斯和斯蒂芬·沃兹纳克创立了苹果电脑公司。并推出了苹果I电脑。1977苹果二代电脑5月发布。1979 6月1日，英特尔发布了一款8位8088微处理器。
从65438年到0982年，微型计算机开始普及，大量进入学校和家庭。1982 65438+10月Commodore 64电脑发布，售价595美金。1982 2月80286发布。时钟频率提高到20MHz，增加了保护模式，可以访问16M内存。支持1GB以上虚拟内存。每秒执行270万条指令，集成134000个晶体管。
1990 165438+10月，微软发布了第一代MPC(多媒体PC，多媒体个人电脑标准):处理器至少80286/12MHz(后来提高到80386SX/16MHz)，带光驱，传输速率不低于65438+。1994 10 6月10日，英特尔发布了75 MHz奔腾处理器。1995 165438+10月1，奔腾Pro发布。主频可达200MHz，每秒完成4.4亿条指令，集成550万个晶体管。1997 65438+10月8日，英特尔发布了奔腾MMX，增强了游戏和多媒体功能。
此后计算机日新月异，1965年发表的摩尔定律不断被证明，预言在未来10-15年仍然适用。[CEG]
原理拇指的主要结构:
显示器主板CPU(微处理器)
(记忆)
扩展卡(声卡、网卡、电视卡等。)
电源软驱/光驱
(硬盘)
虽然自20世纪40年代第一台电子通用计算机诞生以来，计算机技术发展迅速，但今天的计算机仍然基本采用存储程序结构，即冯·诺依曼结构。这种结构实现了实用的通用计算机。
存储程序结构将计算机描述为四个主要部分:算术逻辑单元(ALU)、控制电路、存储器和输入/输出设备(I/O)。这些元件由一组扁平电缆(特别是当一组导线用于不同意图的数据传输时，也称为总线)连接，并由时钟驱动(当然，一些其他事件也可能驱动控制电路)。
从概念上讲，计算机的内存可以看作是一组“细胞”。每个“细胞”都有一个称为地址的号码；而且可以存储较小的定长信息。这些信息可以是指令(告诉计算机做什么)或数据(指令的处理对象)。原则上，每个“单元”可以存储其中任何一个。
算术逻辑单元(ALU)可以被称为计算机的大脑。它可以做两种运算:第一种是算术运算，比如两个数的加减。算术运算器在ALU中的作用非常有限。事实上，有些alu根本不支持电路级的乘除运算(因为用户只能通过编程进行乘除运算)。第二种是比较运算，即给定两个数，ALU进行比较，确定哪个更大。& ltref & gt数码设备公司(1972)。PDP-11/40处理器手册(PDF)，Maynard，MA:数字设备公司。& lt/ref & gt；
输入输出系统是计算机接收外界信息并向外界反馈运算结果的手段。对于一台标准的个人计算机来说，主要的输入设备是键盘和鼠标，而输出设备是显示器、打印机和许多其他可以连接到计算机的输入输出设备。
控制系统连接上述计算机的所有部分。它的功能是从内存和输入/输出设备中读取指令和数据，解码指令，并将符合指令要求的正确输入传递给ALU，告诉ALU如何处理这些数据以及将结果数据返回到哪里。控制系统中的一个重要部件是一个计数器，用来记录当前指令的地址。通常，该计数器随着指令的执行而累积，但是有时如果指令指示跳转，则不遵循该规则。
自20世纪80年代以来，ALU和控制单元(统称为中央处理器(CPU))逐渐集成到一个集成电路中，称为微处理器。这种计算机的工作模式非常直观:在一个时钟周期内，计算机先从存储器中获取指令和数据，然后执行指令，存储数据，再获取下一条指令。重复该过程，直到获得终止指令。
按照控制器的解释，运算单元执行的指令集是一组精心定义的简单指令，数量非常有限。一般可以分为四类:1)、数据移动(例如将一个数值从存储单元A复制到存储单元B)2)、数与逻辑运算(例如计算存储单元A和存储单元B的和并将结果返回到存储单元C)3)、条件验证(例如如果存储单元A中的数值是100，那么下一条指令。
指令和数据一样，在计算机中用二进制表示。比如10110000就是Intel x86微处理器的一个复制指令代码。计算机支持的指令集是计算机的机器语言。因此，使用流行的机器语言将使已建立的软件更容易在新计算机上运行。所以对于开发商业软件的人来说，通常只关注一种或几种不同的机器语言。
更强大的小型计算机、大型计算机和服务器可能与上述计算机不同。它们通常与不同的CPU共享任务来执行。如今，微处理器和多核个人电脑也在朝这个方向发展。
自从计算机小型化以后，机械设备的控制也开始依赖计算机的支持。事实上，正是建造一台小到足以控制阿波罗1的嵌入式计算机刺激了集成电路技术的飞跃。今天，找到一个不受计算机控制的主动机械装置比找到一个甚至部分受计算机控制的装置要困难得多。也许最著名的计算机控制设备是机器人，它有或多或少的人类外表和人类行为的某个子集。在大规模生产中，工业机器人已经变得司空见惯。然而，完全拟人化的机器人仍然只存在于科幻小说或实验室中。
机器人技术本质上是人工智能领域的一个物理表达环节。所谓的人工智能是一个模糊的概念，但可以肯定的是，这门学科试图让计算机拥有目前还不具备，但作为人类所固有的能力。多年来，许多新的方法被开发出来，让计算机做以前被认为只有人类才能做的事情。比如看书下棋。然而，到目前为止，开发具有人类一般“整体”智能的计算机的进展仍然非常缓慢。
网络和因特网自20世纪50年代以来，计算机一直被用作协调来自不同地方的信息的工具。美军的SAGE(赛奇)是该领域第一个大规模系统。之后也出现了“saber”等一系列专用商业系统。
20世纪70年代后，美国大学的计算机工程师开始使用电信技术连接他们的计算机。因为这项工作是由ARPA赞助的，所以它的计算机网络也被称为ARPANET。此后，ARPA网络所使用的技术迅速传播和演进，这个网络也突破了大学和军队的范围，最终形成了今天的互联网。网络的出现导致了计算机属性和边界的重新定义。太阳微系统公司的约翰·盖奇和比尔·乔伊指出，“网络就是计算机”。计算机操作系统和应用程序正朝着访问网络资源(如网络中的其他计算机)的方向发展。起初，这些网络设备只供高端科学家使用，但90年代后，随着电子邮件和万维网技术的普及，以及以太网和ADSL等网络连接技术的廉价，互联网已经无处不在。为什么今天有几千万台电脑联网？随着无线互联技术的普及，移动计算环境下的互联网也紧随其后。比如笔记本电脑广泛使用的Wi-Fi技术，就是无线上网的代表性应用。
自从下一代计算机出现以来，数字计算机的速度和能力都有了很大的提高，到目前为止仍然有许多主题似乎超出了当前计算机的能力。对于其中的一些问题，传统计算机无论如何都不可能实现，因为寻找解决方案的时间赶不上问题规模的扩大。因此，科学家们开始将目光转向生物计算技术和量子理论来解决这类问题。例如，人们计划使用生物处理来解决特定的问题(DNA计算)。由于细胞分裂的指数增长，DNA计算系统很可能有能力解决同样规模的问题。当然，这样的系统直接受限于DNA的可控总量。
量子计算机，顾名思义，利用了量子物理世界的非凡特性。量子计算机一旦能造出来，它的速度提升会让普通计算机难以企及。当然，这种涉及密码学和量子物理模拟的下一代计算机还只是在构思阶段。