数字计算机

数字计算机一种能够通过处理离散形式的信息来解决问题的设备。它对数据进行操作，包括用表示的大小、字母和符号二进制代码即:，只使用两个数字0和1。通过计算、比较和操作这些数字或它们的组合，根据其中包含的一组指令内存例如，数字计算机可以执行诸如控制工业过程和调节机器操作等任务;分析和组织大量的业务数据;并模拟的行为动态系统(例如，全局的天气模式和化学反应)用于科学研究。

下面简要介绍一下数字计算机。要进行全面治疗，看到计算机科学:基本的计算机部件．

功能元素

一个典型的数字计算机系统具有四个基本功能要素:(1)输入-输出设备, (2)主内存，(3)控制单元，(4)算术逻辑单元．许多设备中的任何一种都被用来将数据和程序指令输入计算机，并获得处理操作的结果。常用的输入设备包括键盘和光学扫描仪;输出设备包括打印机和显示器。计算机从其输入单元接收到的信息存储在主存储器中，如果不立即使用，则存储在存储器中辅助存储设备．控制单元以适当的顺序从存储器中选择和调用指令，并将适当的命令传递给适当的单元。它还将输入和输出设备的不同操作速度与算术逻辑单元(ALU)的速度同步，以确保数据在整个计算机系统中的正确移动。ALU执行算术和逻辑算法被选中以极高的速度处理传入数据——在许多情况下以纳秒(十亿分之一秒)为单位。主存储器、控制单元和ALU一起组成了存储器中央处理器(CPU)是大多数数字计算机系统的核心，而输入输出设备和辅助存储单元构成外围设备。

数字计算机的发展

布莱斯•帕斯卡法国和戈特弗里德·威廉·莱布尼茨德国人在17世纪发明了机械数字计算机。英国发明家查尔斯巴贝奇然而，人们普遍认为他构想了第一台自动数字计算机。19世纪30年代，巴贝奇设计了他所谓的分析机这是一种机械设备，旨在将基本的算术运算与基于自身计算的决策结合起来。巴贝奇的设计包含了现代数字计算机的大部分基本元素。例如，他们要求顺序控制，即。程序控制，包括分支，循环，以及算术和存储单元与自动打印输出。然而，巴贝奇的装置从未完成，并被遗忘，直到一个多世纪后，他的作品才被重新发现。

在数字计算机的发展过程中，这位英国数学家和逻辑学家的工作具有重要意义乔治·布尔．在19世纪中期的各种文章中，布尔讨论了类比在代数符号和逻辑符号之间，用来表示逻辑形式和三段论。他的形式主义，只对0和1起作用，成为现在所谓的基础布尔代数，在那台电脑上交换理论程序是有基础的。

约翰·v·阿塔纳索夫他是美国数学家和物理学家第一台电子数字计算机在他的研究生的帮助下，他于1939年至1942年建造了这座建筑Clifford E. Berry．1941年，德国工程师康拉德·祖泽(Konrad Zuse)完成了第一台可操作的程控计算机（Z3)．1944年霍华德·艾肯还有一群工程师国际商业机器公司(IBM已完成的哈佛Mark I这种机器的数据处理操作主要由继电器(开关设备)控制。

自从哈佛马克一号计算机问世以来，数字计算机的发展速度很快。计算机设备的连续进步，主要是逻辑电路方面的进步，常常以代为单位，每一代都是如此组成一组共享一个公共的机器技术．

1946年普雷斯珀·埃克特而且John W. Mauchly，两者宾夕法尼亚大学、建造ENIAC(一个首字母缩写为electronicnumerical我ntegrator一个ndc计算机)、数字机器和第一台通用电子计算机。它的计算功能来源于阿塔纳索夫的机器;两台计算机都采用了真空管而不是继电器作为其活动逻辑元件，这一特点导致了运行速度的显著提高。存储程序计算机的概念是在20世纪40年代中期提出的，将指令代码和数据存储在电子可变存储器中的想法是在20世纪40年代中期提出的实现在EDVAC（electronicdiscretev可变的一个utomaticcomputer)。

第二代计算机开始于20世纪50年代末，当时数字机器使用晶体管可以在市场上买到。尽管这种类型的半导体器件如果它是1948年发明的，那么需要10多年的开发工作才能使它成为可行的替代到真空管．晶体管体积小，可靠性高，功率相对较低消费使它比管子优越得多。它在计算机电路允许制造出比第一代祖先更高效、更小、更快的数字系统。

20世纪60年代末和70年代见证了计算机的进一步巨大发展硬件．第一个是制造集成电路,一个固态设备它包含数百个晶体管，二极管,电阻在一个小硅片上芯片．这个微电路使得生产主机(大型)计算机，具有更高的运行速度、容量和可靠性，而且成本明显较低。由于微电子学而发展起来的另一种第三代计算机是微机小型计算机这台机器比标准主机小得多，但功能强大，足以控制整个科学实验室的仪器。

的发展大规模集成(大规模集成电路)使硬件制造商能够在一块婴儿指甲大小的硅芯片上封装数千个晶体管和其他相关元件。这种微电路产生了两种革新计算机技术的设备。第一个是微处理器，这是一个集成包含中央处理器所有算术、逻辑和控制电路的电路。它的产生导致了微型计算机这些系统还没有便携式电视机大，但却拥有强大的计算能力。另一个从大规模集成电路中诞生的重要设备是半导体存储器．这种紧凑的存储设备仅由几个芯片组成，非常适合在小型计算机和微型计算机中使用。此外，由于其快速访问速度和大存储空间，它已经在越来越多的大型机中得到应用，特别是那些为高速应用程序设计的大型机能力．这种紧凑的电子产品在20世纪70年代末导致了电子产品的发展个人电脑它是一种小而便宜的数字计算机，普通消费者可以使用。

到20世纪80年代初，集成电路已经发展到非常大规模的集成(VLSI)。这种设计和制造技术极大地增加了微处理器、存储器和支持芯片的电路密度。这些芯片用于微处理器与输入输出设备的接口。到20世纪90年代，一些VLSI电路在一块面积不到0.3平方英寸(2平方厘米)的硅芯片上包含了超过300万个晶体管。

20世纪80年代和90年代采用LSI和VLSI技术的数字计算机通常被称为第四代系统。20世纪80年代生产的许多微型计算机都装有一块芯片，处理器、存储器和接口功能的电路都集成在这块芯片上。（另请参阅超级计算机．)

个人电脑的使用在20世纪八九十年代有所增长。传播万维网在20世纪90年代，数百万用户使用互联网，全球计算机网络到2019年，约有45亿人，超过世界人口的一半，接入了互联网。电脑变得越来越小，越来越快无处不在的在21世纪初智能手机后来平板电脑．