概述篇
計算機發展簡史
計算機發展的四個階段
電子計算機在短短的50多年裡經過了電子管、電晶體、積體電路和超大規模積體電路四個階段的發展，使計算機的體積越來越小，功能越來越強，價格越來越低，應用越來越廣泛。
第一代電子計算機(電子管計算機)
第一代電子計算機是從1946年至1958年。它們體積較大，運算速度較低，儲存容量不大，而且價格昂貴，使用也不方便。這一代計算機主要用於科學計算，只在重要部門或科學研究部門使用。
第二代電子計算機(電晶體計算機)
第二代計算機是從1958年到1965年，它們全部採用電晶體作為電子器件，其運算速度比第一代計算機的速度提高了近百倍，體積為原來的幾十分之一。在軟體方面開始使用計算機演算法語言。這一代計算機不僅用於科學計算，還用於資料處理和事務處理及工業控制。
第三代電子計算機(中小規模積體電路計算機)
第三代計算機是從1965年到1970年。這一時期的主要特徵是以中、小規模積體電路為電子器件，並且出現作業系統，使計算機的功能越來越強，應用範圍越來越廣。它們不僅用於科學計算，還用於文書處理、企業管理、自動控制等領域，出現了計算機技術與通訊技術相結合的資訊管理系統，可用於生產管理、交通管理、情報檢索等領域。
第四代電子計算機(大規模和超大規模積體電路計算機)
第四代計算機是指從1970年以後採用大規模積體電路和超大規模積體電路為主要電子器件製成的計算機。目前我們所使用的計算機都是第四代電子計算機。
微型計算機的發展歷史
1971年，Intel公司設計了世界上第一個微處理器晶片Intel4004，並以它為核心組成了世界上第一臺微型計算機MCS-4。它開創了微型計算機的新時代。所謂微型計算機是指以大規模、超大規模積體電路為主要部件,以整合了計算機主要部件——控制器和運算器的微處理器為核心所構造出的計算機系統。
第一個階段（1971～1973）
主要是字長為4位的微型機和字長為8位的低檔微型機。這一階段的典型微處理器有：世界上第一個微處理器晶片4004，以及隨後的改進版4040，它們都是字長為4位的。在隨後的第二年，Intel又研製出了字長為8位的處理器晶片8008，整合度和效能都有所提高。8008採用PMOS工藝，字長8位，基本指令48條，基本指令週期為20～50uS，時脈頻率為500KHz，整合度約為3500電晶體/片。
第二個階段（1973～1978）
主要是字長為8位的中、高檔微型機。這一階段典型的微處理器晶片有：Intel公司的I8080、I8085、Motorola公司的M6800、Zilog公司的Z80等。以I8080為例，I8080採用NMOS工藝，字長8位，基本指令70多條，基本指令週期為2～10uS，時脈頻率高於1MHz，整合度約為6000電晶體/片。
第三個階段（1978～1985）
主要是字長為16位的微型機。這一階段典型的微處理器晶片有：Intel公司的8086/8088/80286、Motorola公司的M68000、Zilog公司的Z8000等。以I8086為例，I8086採用HMOS工藝，字長16位，基本指令週期為0.5uS，整合度約為2.9萬電晶體/片。
第四個階段（1985～2000）
主要是字長為32位的微型機。這一階段典型的微處理器晶片有：Intel公司的80386/486/Pentium//Pentium II//Pentium III //Pentium IV等。以I80386為例，其整合度達到27.5萬電晶體/片，每秒鐘可完成500萬條指令（MIPS）。
第五個階段（2000～）
出現了字長為64位的微處理器晶片。主要還是面向伺服器和工作站等一些高階應用場合。如2000年Intel推出的微處理器Itanium（安騰），它採用全新指令架構IA-64。而AMD公司的64位微處理器Athlon 64則仍沿用了x86指令體系，能夠很好的相容原來的IA-32結構的個人微機系統，具有一定的普及性。
隨著微型計算機的發展，在每一個階段，它在整合度、效能等方面都有非常大的提高，微型計算機在今後將會有更快、更驚人的發展。
計算機分類
超級計算機
- 功能最強、運算速度最快、儲存容量最大的計算機
- 多用於國家高科技領域和尖端技術研究
- 標記他們運算速度的單位是TFlop/s (1TFlop/s=每秒一萬億次浮點計算)
大型計算機
- 具有高效能，可處理大量資料與複雜的運算
迷你計算機（伺服器）
- 不需要特殊的空調場所
- 具備不錯的算力，可以完成較複雜的運算
工作站
- 高階的通用微型計算機，提供比個人計算機更強大的效能
- 類似於普通臺式電腦，體積較大，但效能強勁
微型計算機
- 麻雀雖小、五臟俱全
計算機體系結構
馮諾依曼體系
- 必須有一個儲存器
- 必須有一個控制器
- 必須有一個運算器
- 能夠把需要的程式和資料送至計算機中
- 能夠長期記憶程式、資料、中間結果及最終運算結果的能力
- 能夠具備算術、邏輯運算和資料傳送等資料加工處理的能力
- 能夠按照要求將處理結果輸出給使用者
馮諾依曼瓶頸
CPU和儲存器速率之間的問題無法調和 CPU的速度遠遠大於資料傳輸的速度
現代計算機的結構
- 現代計算機在馮諾依曼體系結構基礎上進行修改
- 解決CPU與儲存裝置之間的效能差異問題
