計算機的全稱為電子計算機，俗稱電腦，是一種能夠按照程序運行，自動、高速處理海量數(shù)據(jù)的現(xiàn)代化智能電子設(shè)備。由硬件和軟件所組成，沒有安裝任何軟件的計算機稱為裸機。常見的型號有臺式計算機、筆記本計算機，較先進的計算機有生物計算機、光子計算機、量子計算機等。

電腦的學名為電子計算機，是由早期的電動計算器發(fā)展而來的。1946年，世界上出現(xiàn)了第一臺電子數(shù)字計算機“ENIAC”，用于計算彈道。是由美國賓夕法尼亞大學莫爾電工學院制造的。1956年，晶體管電子計算機誕生了，這是第二代電子計算機。只要幾個大一點的柜子就可將它容下，運算速度也大大地提高了。1959年出現(xiàn)的是第三代集成電路計算機。最初的計算機由約翰·馮·諾依曼發(fā)明(那時電腦的計算能力相當于現(xiàn)在的計算器)，有三間庫房那么大，后逐步發(fā)展。

1946年面世的“ENIAC”，它主要是用于計算彈道。是由美國賓夕法尼亞大學莫爾電氣工程學院制造的，它的體積龐大，占地面積170多平方米，重量約30噸，消耗近150千瓦的電力。顯然，這樣的計算機成本很高，使用不便。這個說法被計算機基礎(chǔ)教科書上普遍采用，事實上在1973年根據(jù)美國最高法院的裁定，最早的電子數(shù)字計算機，應該是美國愛荷華州立大學的物理系副教授約翰·阿坦那索夫和其研究生助手克利夫·貝瑞(Clifford E. Berry ，1918-1963）于1939年10月制造的"ABC"(Atanasoff- Berry-Computer）。之所以會有這樣的誤會，是因為“ENIAC”的研究小組中的一個叫莫克利的人于1941年剽竊了約翰·阿坦那索夫的研究成果，并在1946年時，申請了專利。由于種種原因直到1973年這個錯誤才被扭轉(zhuǎn)過來。后來為了表彰和紀念約翰·阿坦那索夫在計算機領(lǐng)域內(nèi)作出的偉大貢獻，1990年美國前總統(tǒng)布什授予約翰·阿坦那索夫全美最高科技獎項----“國家科技獎”。

計算機的主要特點表現(xiàn)在以下幾個方面：

1、運算速度快

運算速度是計算機的一個重要性能指標。計算機的運算速度通常用每秒鐘執(zhí)行定點加法的次數(shù)或平均每秒鐘執(zhí)行指令的條數(shù)來衡量。運算速度快是計算機的一個突出特點。計算機的運算速度已由早期的每秒幾千次（如ENIAC機每秒鐘僅可完成5000次定點加法）發(fā)展到現(xiàn)在的最高可達每秒幾千億次乃至萬億次。這樣的運算速度是何等的驚人！

計算機高速運算的能力極大地提高了工作效率，把人們從浩繁的腦力勞動中解放出來。過去用人工曠日持久才能完成的計算，而計算機在"瞬間"即可完成。曾有許多數(shù)學問題，由于計算量太大，數(shù)學家們終其畢生也無法完成，使用計算機則可輕易地解決。

2、計算精度高

在科學研究和工程設(shè)計中，對計算的結(jié)果精度有很高的要求。一般的計算工具只能達到幾位有效數(shù)字（如過去常用的四位數(shù)學用表、八位數(shù)學用表等），而計算機對數(shù)據(jù)的結(jié)果精度可達到十幾位、幾十位有效數(shù)字，根據(jù)需要甚至可達到任意的精度。

3、存儲容量大

計算機的存儲器可以存儲大量數(shù)據(jù)，這使計算機具有了"記憶"功能。目前計算機的存儲容量越來越大，已高達千兆數(shù)量級的容量。計算機具有"記憶"功能，是與傳統(tǒng)計算工具的一個重要區(qū)別。

4、具有邏輯判斷功能

計算機的運算器除了能夠完成基本的算術(shù)運算外，還具有進行比較、判斷等邏輯運算的功能。這種能力是計算機處理邏輯推理問題的前提。

5、自動化程度高，通用性強

由于計算機的工作方式是將程序和數(shù)據(jù)先存放在機內(nèi)，工作時按程序規(guī)定的操作，一步一步地自動完成，一般無須人工干預，因而自動化程度高。這一特點是一般計算工具所不具備的。

計算機通用性的特點表現(xiàn)在幾乎能求解自然科學和社會科學中一切類型的問題，能廣泛地應用各個領(lǐng)域。

計算機可分為模擬計算機和數(shù)字計算機兩大類。

模擬計算機的主要特點是：參與運算的數(shù)值由不間斷的連續(xù)量表示，其運算過程是連續(xù)的，模擬計算機由于受元器件質(zhì)量影響，其計算精度較低，應用范圍較窄，目前已很少生產(chǎn)。

數(shù)字計算機的主要特點是：參與運算的數(shù)值用斷續(xù)的數(shù)字量表示，其運算過程按數(shù)字位進行計算，數(shù)字計算機由于具有邏輯判斷等功能，是以近似人類大腦的"思維"方式進行工作，所以又被稱為“電腦”。數(shù)字計算機按用途又可分為專用計算機和通用計算機。

專用與通用計算機在其效率、速度、配置、結(jié)構(gòu)復雜程度、造價和適應性等方面是有區(qū)別的。

專用計算機功能單一，針對某類問題能顯示出最有效、最快速和最經(jīng)濟的特性，但它的適應性較差，不適于其它方面的應用。我們在導彈和火箭上使用的計算機很大部分就是專用計算機。這些東西就是再先進，你也不能用它來玩游戲。

通用計算機功能多樣，適應性很強，應用面很廣，但其運行效率、速度和經(jīng)濟性依據(jù)不同的應用對象會受到不同程度的影響。

通用計算機按其規(guī)模、速度和功能等又可分為巨型機、大型機、中型機、小型機、微型機及單片機。這些類型之間的基本區(qū)別通常在于其體積大小、結(jié)構(gòu)復雜程度、功率消耗、性能指標、數(shù)據(jù)存儲容量、指令系統(tǒng)和設(shè)備、軟件配置等的不同。

一般來說， 巨型計算機的運算速度很高，可達每秒執(zhí)行幾億條指令，數(shù)據(jù)存儲容量很大，規(guī)模大結(jié)構(gòu)復雜，價格昂貴，主要用于大型科學計算。它也是衡量一國科學實力的重要標志之一。單片計算機則只由一片集成電路制成，其體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)十分簡單，性能介于巨型機和單片機之間的就是大型機、中型機、小型機和微型機。它們的性能指標和結(jié)構(gòu)規(guī)模則相應的依次遞減。

計算機用途廣泛,歸納起來有以下幾個方面：

1、數(shù)值計算

數(shù)值計算即科學計算。數(shù)值計算是指應用計算機處理科學研究和工程技術(shù)中所遇到的數(shù)學計算。應用計算機進行科學計算,如衛(wèi)星運行軌跡,水壩應力,氣象預報,油田布局,潮汐規(guī)律等等,可為問題求解帶來質(zhì)的進展,使往往需要幾百名專家?guī)字堋自律踔翈啄瓴拍芡瓿傻挠嬎?只要幾分鐘就可得到正確結(jié)果。

2、信息處理

信息處理是對原始數(shù)據(jù)進行收集、整理、分類、選擇、存儲、制表、檢索、輸出等的加工過程。信息處理是計算機應用的一個重要方面,涉及的范圍和內(nèi)容十分廣泛。如自動閱卷、圖書檢索、財務管理、生產(chǎn)管理、醫(yī)療診斷、編輯排版、情報分析等等。

3、實時控制

實時控制是指及時搜集檢測數(shù)據(jù),按最佳值對事物進程的調(diào)節(jié)控制,如工業(yè)生產(chǎn)的自動控制。利用計算機進行實時控制,既可提高自動化水平,保證產(chǎn)品質(zhì)量,也可降低成本,減輕勞動強度。

4、輔助設(shè)計

計算機輔助設(shè)計為設(shè)計工作自動化提供了廣闊的前景,受到了普遍的重視。利用計算機的制圖功能,實現(xiàn)各種工程的設(shè)計工作,稱為計算機輔助設(shè)計。即CAD。如橋梁設(shè)計、船舶設(shè)計、飛機設(shè)計、集成電路設(shè)計、計算機設(shè)計、服裝設(shè)計等等。當前,人們已經(jīng)把計算機輔助設(shè)計、輔助制造(CAM)和輔助測試(CAT)聯(lián)系在一起,組成了設(shè)計、制造、測試的集成系統(tǒng),形成了高度自動化的“無人”生產(chǎn)系統(tǒng)。

5、智能模擬

智能模擬亦稱人工智能。利用計算機模擬人類智力活動,以替代人類部分腦力勞動,這是一個很有發(fā)展前途的學科方向。第五代計算機的開發(fā),將成為智能模擬研究成果的集中體現(xiàn);具有一定“學習、推理和聯(lián)想”能力的機器人的不斷出現(xiàn),正是智能模擬研究工作取得進展的標志。智能計算機作為人類智能的輔助工具,將被越來越多地用到人類社會的各個領(lǐng)域。

1.第一階段 電子管計算機(1946～1957年)

主要特點是：

(1)采用電子管作為基本邏輯部件，體積大，耗電量大，壽命短，可靠性大， 成本高。

(2)采用電子射線管作為存儲部件，容量很小， 后來外存儲器使用了磁鼓存儲信息，擴充了容量。

(3)輸入輸出裝置落后，主要使用穿孔卡片，速度慢，容易出去使用十分不便。 (4)沒有系統(tǒng)軟件，只能用機器語言和匯編語言編程。

2.第二階段 晶體管計算機 (1958～1964年)

主要特點是：

(1)采用晶體管制作基本邏輯部件，體積減小，重量減輕，能耗降低，成本下降，計算機的可靠性和運算速度均得到提高。

(2)普遍采用磁芯作為貯存器，采用磁盤/磁鼓作為外存儲器。

(3)開始有了系統(tǒng)軟件(監(jiān)控程序)，提出了操作系統(tǒng)概念，出現(xiàn)了高級語言。

3.第三階段 集成電路計算機 (1965～1969年)

主要特點是：

(1)采用中，小規(guī)模集成電路制作各種邏輯部件，從而使計算機體積小，重量更輕，耗電更省，壽命更長，成本更低，運算速度有了更大的提高。

(2)采用半導體存儲器作為主存，取代了原來的磁芯存儲器，使存儲器容量的存取速度有了大幅度的 提高，增加了系統(tǒng)的處理能力。

(3)系統(tǒng)軟件有了很大發(fā)展， 出現(xiàn)了分時操作系統(tǒng)， 多用戶可以共享計算機軟硬件資源。

(4)在程序設(shè)計方面上采用了結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計，為研制更加復雜的軟件提供了技術(shù)上的保證。

4.第四階段 大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路計算機 (1970年至今)

主要特點是：

(1)基本邏輯部件采用大規(guī)模，超大規(guī)模集成電路，使計算機體積，重量，成本均大幅度降低，出現(xiàn)了微型機。

(2)作為主存的半導體存儲器，其集成度越來越高，容量越來越大；外存儲器除廣泛使用軟，硬磁盤外，還引進了光盤。

(3)各種使用方便的輸入輸出設(shè)備相繼出現(xiàn)。

(4)軟件產(chǎn)業(yè)高度發(fā)達，各種實用軟件層出不窮，極大地方便了戶。

(5)計算機技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合，計算機網(wǎng)絡(luò)把世界緊密地聯(lián)系在一起。

(6)多媒體技術(shù)崛起，計算機集圖象，圖形，聲音，文字，處理與一體，在信息處理領(lǐng)域掀起了一場革命，與之對應的信息高速公路正在緊鑼密鼓地籌劃實施當中。

從20世紀80年代開始，日本，美國，歐洲等發(fā)達國家都宣布開始新一代計算機的研究。普遍認為新一代計算機應該是智能型的，它能模擬日的智能行為，理解人類自然語言，并繼續(xù)向著微型化，網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。

從嚴格意義上說，計算機應包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，兩者缺一不可。硬件系統(tǒng)是計算機應用的基礎(chǔ)，它包括了各種設(shè)備；而軟件系統(tǒng)就是我們平常所說的程序，是一組有序的計算機指令，這些指令用來指揮計算機硬件系統(tǒng)進行工作。硬件系統(tǒng)往往是固定不變的，而計算機千變?nèi)f化的功能則是通過軟件實現(xiàn)。

現(xiàn)在，計算機已發(fā)展成由巨型機、大型機、中型機、小型機和微型機組成的一個龐大的計算機家族，其中每個成員盡管在規(guī)模、性能、結(jié)構(gòu)和應用等方面存在著很大差別，但是它們的基本組成結(jié)構(gòu)是相同的。計算機的硬件系統(tǒng)由中央處理器(由運算器和控制器等組成)、內(nèi)存儲器、外存儲器和輸入/輸出設(shè)備組成。而計算機的軟件系統(tǒng)分為兩大類，即計算機系統(tǒng)軟件和應用軟件。計算機系統(tǒng)的組成如下圖所示。