。
3
、第三代計(jì)算機(jī)(1964~1971)
普遍采用集成電路；體積縮?div id="m50uktp" class="box-center"> ?div id="d48novz" class="flower left">
；運(yùn)算速度每秒幾十萬(wàn)次至幾百萬(wàn)次。
4
、第四代計(jì)算機(jī)(1971~ )
以大規(guī)模集成電路為主要器件
；運(yùn)算速度每秒幾百萬(wàn)次至上億次。
三
、我國(guó)計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史
從1953年開(kāi)始研究
，到1958年研制出了我國(guó)第一臺(tái)計(jì)算機(jī)
在1982年我國(guó)研制出了運(yùn)算速度1億次的銀河I、II型等小型系列機(jī)
。
計(jì)算機(jī)的歷史
計(jì)算機(jī)是新技術(shù)革命的一支主力
，也是推動(dòng)社會(huì)向現(xiàn)代化邁進(jìn)的活躍因素。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)是第二次世界大戰(zhàn)以來(lái)發(fā)展最快
、影響最為深遠(yuǎn)的新興學(xué)科之一
。計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)已在世界范圍內(nèi)發(fā)展成為一種極富生命力的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)。
現(xiàn)代計(jì)算機(jī)是一種按程序自動(dòng)進(jìn)行信息處理的通用工具,它的處理對(duì)象是信息
，處理結(jié)果也是信息
。利用計(jì)算機(jī)解決科學(xué)計(jì)算、工程設(shè)計(jì)
、經(jīng)營(yíng)管理
、過(guò)程控制或人工智能等各種問(wèn)題的方法，都是按照一定的算法進(jìn)行的
。這種算法是定義精確的一系列規(guī)則
，它指出怎樣以給定的輸入信息經(jīng)過(guò)有限的步驟產(chǎn)生所需要的輸出信息。
信息處理的一般過(guò)程
，是計(jì)算機(jī)使用者針對(duì)待解抉的問(wèn)題,事先編制程序并存入計(jì)算機(jī)內(nèi)
，然后利用存儲(chǔ)程序指揮、控制計(jì)算機(jī)自動(dòng)進(jìn)行各種基本操作
，直至獲得預(yù)期的處理結(jié)果
。計(jì)算機(jī)自動(dòng)工作的基礎(chǔ)在于這種存儲(chǔ)程序方式，其通用性的基礎(chǔ)則在于利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息處理的共性方法。
計(jì)算機(jī)的歷史
現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的誕生和發(fā)展現(xiàn)代計(jì)算機(jī)問(wèn)世之前
，計(jì)算機(jī)的發(fā)展經(jīng)歷了機(jī)械式計(jì)算機(jī)
、機(jī)電式計(jì)算機(jī)和萌芽期的電子計(jì)算機(jī)三個(gè)階段。
早在17世紀(jì)
，歐洲一批數(shù)學(xué)家就已開(kāi)始設(shè)計(jì)和制造以數(shù)字形式進(jìn)行基本運(yùn)算的數(shù)字計(jì)算機(jī)
。1642年，法國(guó)數(shù)學(xué)家帕斯卡采用與鐘表類似的齒輪傳動(dòng)裝置
，制成了最早的十進(jìn)制加法器
。1678年，德國(guó)數(shù)學(xué)家萊布尼茲制成的計(jì)算機(jī)
，進(jìn)一步解決了十進(jìn)制數(shù)的乘
、除運(yùn)算。
英國(guó)數(shù)學(xué)家巴貝奇在1822年制作差分機(jī)模型時(shí)提出一個(gè)設(shè)想
，每次完成一次算術(shù)運(yùn)算將發(fā)展為自動(dòng)完成某個(gè)特定的完整運(yùn)算過(guò)程
。1884年，巴貝奇設(shè)計(jì)了一種程序控制的通用分析機(jī)
。這臺(tái)分析機(jī)雖然已經(jīng)描繪出有關(guān)程序控制方式計(jì)算機(jī)的雛型
，但限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件而未能實(shí)現(xiàn)。
巴貝奇的設(shè)想提出以后的一百多年期間
，電磁學(xué)
、電工學(xué)、電子學(xué)不斷取得重大進(jìn)展
，在元件
、器件方面接連發(fā)明了真空二極管和真空三極管；在系統(tǒng)技術(shù)方面
，相繼發(fā)明了無(wú)線電報(bào)
、電視和雷達(dá)……。所有這些成就為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展準(zhǔn)備了技術(shù)和物質(zhì)條件
。
與此同時(shí)
，數(shù)學(xué)、物理也相應(yīng)地蓬勃發(fā)展
。到了20世紀(jì)30年代
，物理學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域經(jīng)歷著定量化的階段，描述各種物理過(guò)程的數(shù)學(xué)方程
，其中有的用經(jīng)典的分析方法已根難解決
。于是，數(shù)值分析受到了重視
，研究出各種數(shù)值積分
，數(shù)值微分
，以及微分方程數(shù)值解法，把計(jì)算過(guò)程歸結(jié)為巨量的基本運(yùn)算
，從而奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的數(shù)值算法基礎(chǔ)
。
社會(huì)上對(duì)先進(jìn)計(jì)算工具多方面迫切的需要，是促使現(xiàn)代計(jì)算機(jī)誕生的根本動(dòng)力
。20世紀(jì)以后，各個(gè)科學(xué)領(lǐng)域和技術(shù)部門的計(jì)算困難堆積如山
，已經(jīng)阻礙了學(xué)科的繼續(xù)發(fā)展
。特別是第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)前后，軍事科學(xué)技術(shù)對(duì)高速計(jì)算工具的需要尤為迫切
。在此期間
，德國(guó)、美國(guó)
、英國(guó)部在進(jìn)行計(jì)算機(jī)的開(kāi)拓工作
，幾乎同時(shí)開(kāi)始了機(jī)電式計(jì)算機(jī)和電子計(jì)算機(jī)的研究。
德國(guó)的朱賽最先采用電氣元件制造計(jì)算機(jī)
。他在1941年制成的全自動(dòng)繼電器計(jì)算機(jī)Z-3
，已具備浮點(diǎn)記數(shù)、二進(jìn)制運(yùn)算
、數(shù)字存儲(chǔ)地址的指令形式等現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的特征
。在美國(guó)，1940～1947年期間也相繼制成了繼電器計(jì)算機(jī)MARK-1
、MARK-2
、Model-1、Model-5等
。不過(guò)
，繼電器的開(kāi)關(guān)速度大約為百分之一秒，使計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度受到很大限制
。
電子計(jì)算機(jī)的開(kāi)拓過(guò)程
，經(jīng)歷了從制作部件到整機(jī)從專用機(jī)到通用機(jī)、從“外加式程序”到“存儲(chǔ)程序”的演變
。1938年
，美籍保加利亞學(xué)者阿塔納索夫首先制成了電子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算部件。1943年
，英國(guó)外交部通信處制成了“巨人”電子計(jì)算機(jī)
。這是一種專用的密碼分析機(jī)，在第二次世界大戰(zhàn)中得到了應(yīng)用
。
1946年2月美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)莫爾學(xué)院制成的大型電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)(ENIAC)
，最初也專門用于火炮彈道計(jì)算，后經(jīng)多次改進(jìn)而成為能進(jìn)行各種科學(xué)計(jì)算的通用計(jì)算機(jī)。這臺(tái)完全采用電子線路執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算
、邏輯運(yùn)算和信息存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)
，運(yùn)算速度比繼電器計(jì)算機(jī)快1000倍。這就是人們常常提到的世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)
。但是
，這種計(jì)算機(jī)的程序仍然是外加式的，存儲(chǔ)容量也太小
，尚未完全具備現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的主要特征
。
新的重大突破是由數(shù)學(xué)家馮·諾伊曼領(lǐng)導(dǎo)的設(shè)計(jì)小組完成的。1945年3月他們發(fā)表了一個(gè)全新的存儲(chǔ)程序式通用電子計(jì)算機(jī)方案—電子離散變量自動(dòng)計(jì)算機(jī)(EDVAC)
。隨后于1946年6月
，馮·諾伊曼等人提出了更為完善的設(shè)計(jì)報(bào)告《電子計(jì)算機(jī)裝置邏輯結(jié)構(gòu)初探》。同年7～8月間
，他們又在莫爾學(xué)院為美國(guó)和英國(guó)二十多個(gè)機(jī)構(gòu)的專家講授了專門課程《電子計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的理論和技術(shù)》
，推動(dòng)了存儲(chǔ)程序式計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)與制造。
1949年
，英國(guó)劍橋大學(xué)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室率先制成電子離散時(shí)序自動(dòng)計(jì)算機(jī)(EDSAC)
；美國(guó)則于1950年制成了東部標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)計(jì)算機(jī)(SFAC)等。至此
，電子計(jì)算機(jī)發(fā)展的萌芽時(shí)期遂告結(jié)束
，開(kāi)始了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展時(shí)期。
在創(chuàng)制數(shù)字計(jì)算機(jī)的同時(shí)
，還研制了另一類重要的計(jì)算工具——模擬計(jì)算機(jī)
。物理學(xué)家在總結(jié)自然規(guī)律時(shí)，常用數(shù)學(xué)方程描述某一過(guò)程
；相反
，解數(shù)學(xué)方程的過(guò)程，也有可能采用物理過(guò)程模擬方法
，對(duì)數(shù)發(fā)明以后
，1620年制成的計(jì)算尺，己把乘法
、除法化為加法
、減法進(jìn)行計(jì)算。麥克斯韋巧妙地把積分(面積)的計(jì)算轉(zhuǎn)變?yōu)殚L(zhǎng)度的測(cè)量
，于1855年制成了積分儀
。
19世紀(jì)數(shù)學(xué)物理的另一項(xiàng)重大成就——傅里葉分析，對(duì)模擬機(jī)的發(fā)展起到了直接的推動(dòng)作用
。19世紀(jì)后期和20世紀(jì)前期
，相繼制成了多種計(jì)算傅里葉系數(shù)的分析機(jī)和解微分方程的微分分析機(jī)等
。但是當(dāng)試圖推廣微分分析機(jī)解偏微分方程和用模擬機(jī)解決一般科學(xué)計(jì)算問(wèn)題時(shí)，人們逐漸認(rèn)識(shí)到模擬機(jī)在通用性和精確度等方面的局限性
，并將主要精力轉(zhuǎn)向了數(shù)字計(jì)算機(jī)
。
電子數(shù)字計(jì)算機(jī)問(wèn)世以后，模擬計(jì)算機(jī)仍然繼續(xù)有所發(fā)展
，并且與數(shù)字計(jì)算機(jī)相結(jié)合而產(chǎn)生了混合式計(jì)算機(jī)
。模擬機(jī)和混合機(jī)已發(fā)展成為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的特殊品種，即用在特定領(lǐng)域的高效信息處理工具或仿真工具
。
20世紀(jì)中期以來(lái)
，計(jì)算機(jī)一直處于高速度發(fā)展時(shí)期，計(jì)算機(jī)由僅包含硬件發(fā)展到包含硬件
、軟件和固件三類子系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能—價(jià)格比
，平均每10年提高兩個(gè)數(shù)量級(jí)
。計(jì)算機(jī)種類也一再分化，發(fā)展成微型計(jì)算機(jī)
、小型計(jì)算機(jī)
、通用計(jì)算機(jī)(包括巨型、大型和中型計(jì)算機(jī))
，以及各種專用機(jī)(如各種控制計(jì)算機(jī)
、模擬—數(shù)字混合計(jì)算機(jī))等。
計(jì)算機(jī)器件從電子管到晶體管
，再?gòu)姆至⒃郊呻娐芬灾廖⑻幚砥?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">，促使?jì)算機(jī)的發(fā)展出現(xiàn)了三次飛躍。
在電子管計(jì)算機(jī)時(shí)期(1946～1959)
，計(jì)算機(jī)主要用于科學(xué)計(jì)算
。主存儲(chǔ)器是決定計(jì)算機(jī)技術(shù)面貌的主要因素。當(dāng)時(shí)
，主存儲(chǔ)器有水銀延遲線存儲(chǔ)器
、陰極射線示波管靜電存儲(chǔ)器、磁鼓和磁心存儲(chǔ)器等類型
，通常按此對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行分類
。
到了晶體管計(jì)算機(jī)時(shí)期(1959～1964)，主存儲(chǔ)器均采用磁心存儲(chǔ)器
，磁鼓和磁盤開(kāi)始用作主要的輔助存儲(chǔ)器
。不僅科學(xué)計(jì)算用計(jì)算機(jī)繼續(xù)發(fā)展，而且中
、小型計(jì)算機(jī)
，特別是廉價(jià)的小型數(shù)據(jù)處理用計(jì)算機(jī)開(kāi)始大量生產(chǎn)
。
1964年，在集成電路計(jì)算機(jī)發(fā)展的同時(shí)
，計(jì)算機(jī)也進(jìn)入了產(chǎn)品系列化的發(fā)展時(shí)期
。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器逐步取代了磁心存儲(chǔ)器的主存儲(chǔ)器地位，磁盤成了不可缺少的輔助存儲(chǔ)器
，并且開(kāi)始普遍采用虛擬存儲(chǔ)技術(shù)
。隨著各種半導(dǎo)體只讀存儲(chǔ)器和可改寫的只讀存儲(chǔ)器的迅速發(fā)展，以及微程序技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用
，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中開(kāi)始出現(xiàn)固件子系統(tǒng)
。
20世紀(jì)70年代以后，計(jì)算機(jī)用集成電路的集成度迅速?gòu)闹行∫?guī)模發(fā)展到大規(guī)模
、超大規(guī)模的水平
，微處理器和微型計(jì)算機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，各類計(jì)算機(jī)的性能迅速提高
。隨著字長(zhǎng)4位
、8位、16位
、32位和64位的微型計(jì)算機(jī)相繼問(wèn)世和廣泛應(yīng)用
，對(duì)小型計(jì)算機(jī)、通用計(jì)算機(jī)和專用計(jì)算機(jī)的需求量也相應(yīng)增長(zhǎng)了
。
微型計(jì)算機(jī)在社會(huì)上大量應(yīng)用后
，一座辦公樓、一所學(xué)校
、一個(gè)倉(cāng)庫(kù)常常擁有數(shù)十臺(tái)以至數(shù)百臺(tái)計(jì)算機(jī)
。實(shí)現(xiàn)它們互連的局部網(wǎng)隨即興起，進(jìn)一步推動(dòng)了計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)從集中式系統(tǒng)向分布式系統(tǒng)的發(fā)展
。
在電子管計(jì)算機(jī)時(shí)期
，一些計(jì)算機(jī)配置了匯編語(yǔ)言和子程序庫(kù)，科學(xué)計(jì)算用的高級(jí)語(yǔ)言FORTRAN初露頭角
。在晶體管計(jì)算機(jī)階段
，事務(wù)處理的COBOL語(yǔ)言、科學(xué)計(jì)算機(jī)用的ALGOL語(yǔ)言
，和符號(hào)處理用的LISP等高級(jí)語(yǔ)言開(kāi)始進(jìn)入實(shí)用階段
。操作系統(tǒng)初步成型，使計(jì)算機(jī)的使用方式由手工操作改變?yōu)樽詣?dòng)作業(yè)管理
。
進(jìn)入集成電路計(jì)算機(jī)發(fā)展時(shí)期以后
，在計(jì)算機(jī)中形成了相當(dāng)規(guī)模的軟件子系統(tǒng)，高級(jí)語(yǔ)言種類進(jìn)一步增加
，操作系統(tǒng)日趨完善
，具備批量處理
、分時(shí)處理、實(shí)時(shí)處理等多種功能
。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)
、通信處理程序、網(wǎng)絡(luò)軟件等也不斷增添到軟件子系統(tǒng)中
。軟件子系統(tǒng)的功能不斷增強(qiáng)
，明顯地改變了計(jì)算機(jī)的使用屬性，使用效率顯著提高
。
在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)中
，外圍設(shè)備的價(jià)值一般已超過(guò)計(jì)算機(jī)硬件子系統(tǒng)的一半以上，其技術(shù)水平在很大程度上決定著計(jì)算機(jī)的技術(shù)面貌
。外圍設(shè)備技術(shù)的綜合性很強(qiáng)
，既依賴于電子學(xué)、機(jī)械學(xué)
、光學(xué)
、磁學(xué)等多門學(xué)科知識(shí)的綜合，又取決于精密機(jī)械工藝
、電氣和電子加工工藝以及計(jì)量的技術(shù)和工藝水平等。
外圍設(shè)備包括輔助存儲(chǔ)器和輸入輸出設(shè)備兩大類
。輔助存儲(chǔ)器包括磁盤
、磁鼓、磁帶
、激光存儲(chǔ)器
、海量存儲(chǔ)器和縮微存儲(chǔ)器等；輸入輸出設(shè)備又分為輸入
、輸出
、轉(zhuǎn)換、
、模式信息處理設(shè)備和終端設(shè)備
。在這些品種繁多的設(shè)備中，對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)面貌影響最大的是磁盤
、終端設(shè)備
、模式信息處理設(shè)備和轉(zhuǎn)換設(shè)備等。
新一代計(jì)算機(jī)是把信息采集存儲(chǔ)處理
、通信和人工智能結(jié)合在一起的智能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)
。它不僅能進(jìn)行一般信息處理，而且能面向知識(shí)處理
，具有形式化推理
、聯(lián)想
、學(xué)習(xí)和解釋的能力，將能幫助人類開(kāi)拓未知的領(lǐng)域和獲得新的知識(shí)
。
計(jì)算技術(shù)在中國(guó)的發(fā)展在人類文明發(fā)展的歷史上中國(guó)曾經(jīng)在早期計(jì)算工具的發(fā)明創(chuàng)造方面寫過(guò)光輝的一頁(yè)
。遠(yuǎn)在商代，中國(guó)就創(chuàng)造了十進(jìn)制記數(shù)方法
，領(lǐng)先于世界千余年
。到了周代，發(fā)明了當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的計(jì)算工具——算籌
。這是一種用竹
、木或骨制成的顏色不同的小棍。計(jì)算每一個(gè)數(shù)學(xué)問(wèn)題時(shí)
，通常編出一套歌訣形式的算法
，一邊計(jì)算，一邊不斷地重新布棍
。中國(guó)古代數(shù)學(xué)家祖沖之
，就是用算籌計(jì)算出圓周率在3.1415926和3.1415927之間。這一結(jié)果比西方早一千年
。
珠算盤是中國(guó)的又一獨(dú)創(chuàng)
，也是計(jì)算工具發(fā)展史上的第一項(xiàng)重大發(fā)明。這種輕巧靈活
、攜帶方便
、與人民生活關(guān)系密切的計(jì)算工具，最初大約出現(xiàn)于漢朝
，到元朝時(shí)漸趨成熟
。珠算盤不僅對(duì)中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起過(guò)有益的作用，而且傳到日本
、朝鮮
、東南亞等地區(qū)，經(jīng)受了歷史的考驗(yàn)
，至今仍在使用
。
中國(guó)發(fā)明創(chuàng)造指南車、水運(yùn)渾象儀
、記里鼓車
、提花機(jī)等，不僅對(duì)自動(dòng)控制機(jī)械的發(fā)展有卓越的貢獻(xiàn)
，而且對(duì)計(jì)算工具的演進(jìn)產(chǎn)生了直接或間接的影響
。例如，張衡制作的水運(yùn)渾象儀
，可以自動(dòng)地與地球運(yùn)轉(zhuǎn)同步
，后經(jīng)唐
、宋兩代的改進(jìn)，遂成為世界上最早的天文鐘
。
記里鼓車則是世界上最早的自動(dòng)計(jì)數(shù)裝置
。提花機(jī)原理劉計(jì)算機(jī)程序控制的發(fā)展有過(guò)間接的影響。中國(guó)古代用陽(yáng)
、陰兩爻構(gòu)成八卦
，也對(duì)計(jì)算技術(shù)的發(fā)展有過(guò)直接的影響。萊布尼茲寫過(guò)研究八卦的論文
，系統(tǒng)地提出了二進(jìn)制算術(shù)運(yùn)算法則
。他認(rèn)為，世界上最早的二進(jìn)制表示法就是中國(guó)的八卦
。
經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的沉寂
，新中國(guó)成立后，中國(guó)計(jì)算技術(shù)邁入了新的發(fā)展時(shí)期
，先后建立了研究機(jī)構(gòu)
，在高等院校建立了計(jì)算技術(shù)與裝置專業(yè)和計(jì)算數(shù)學(xué)專業(yè)，并且著手創(chuàng)建中國(guó)計(jì)算機(jī)制造業(yè)
。
1958年和1959年
，中國(guó)先后制成第一臺(tái)小型和大型電子管計(jì)算機(jī)。60年代中期
，中國(guó)研制成功一批晶體管計(jì)算機(jī)
，并配制了ALGOL等語(yǔ)言的編譯程序和其他系統(tǒng)軟件。60年代后期
，中國(guó)開(kāi)始研究集成電路計(jì)算機(jī)。70年代
，中國(guó)已批量生產(chǎn)小型集成電路計(jì)算機(jī)
。80年代以后，中國(guó)開(kāi)始重點(diǎn)研制微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)并推廣應(yīng)用
；在大型計(jì)算機(jī)
、特別是巨型計(jì)算機(jī)技術(shù)方面也取得了重要進(jìn)展；建立了計(jì)算機(jī)服務(wù)業(yè)
，逐步健全了計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)
。
在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的研究方面，中國(guó)在有限元計(jì)算方法
、數(shù)學(xué)定理的機(jī)器證明
、漢字信息處理、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和軟件等方面都有所建樹
。在計(jì)算機(jī)應(yīng)用方面
，中國(guó)在科學(xué)計(jì)算與工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域取得了顯著成就
。在有關(guān)經(jīng)營(yíng)管理和過(guò)程控制等方面，計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究和實(shí)踐也日益活躍
。
計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)
計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)是一門實(shí)用性很強(qiáng)
、發(fā)展極其迅速的面向廣大社會(huì)的技術(shù)學(xué)科，它建立在數(shù)學(xué)
、電子學(xué) (特別是微電子學(xué))
、磁學(xué)、光學(xué)
、精密機(jī)械等多門學(xué)科的基礎(chǔ)之上
。但是，它并不是簡(jiǎn)單地應(yīng)用某些學(xué)科的知識(shí)
，而是經(jīng)過(guò)高度綜合形成一整套有關(guān)信息表示
、變換、存儲(chǔ)
、處理
、控制和利用的理論、方法和技術(shù)
。
計(jì)算機(jī)科學(xué)是研究計(jì)算機(jī)及其周圍各種現(xiàn)象與規(guī)模的科學(xué)
，主要包括理論計(jì)算機(jī)科學(xué)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
、軟件和人工智能等
。計(jì)算機(jī)技術(shù)則泛指計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中所應(yīng)用的技術(shù)方法和技術(shù)手段，包括計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)技術(shù)
、軟件技術(shù)
、部件技術(shù)、器件技術(shù)和組裝技術(shù)等
。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)包括五個(gè)分支學(xué)科
，即理論計(jì)算機(jī)科學(xué)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
、計(jì)算機(jī)組織與實(shí)現(xiàn)
、計(jì)算機(jī)軟件和計(jì)算機(jī)應(yīng)用。
理論計(jì)算機(jī)學(xué)是研究計(jì)算機(jī)基本理論的學(xué)科
。在幾千年的數(shù)學(xué)發(fā)展中
，人們研究了各式各樣的計(jì)算，創(chuàng)立了許多算法
。但是
，以計(jì)算或算法本身的性質(zhì)為研究對(duì)象的數(shù)學(xué)理論，卻是在20世紀(jì)30年代才發(fā)展起來(lái)的。
當(dāng)時(shí)
，由幾位數(shù)理邏輯學(xué)者建立的算法理論
，即可計(jì)算性理論或稱遞歸函數(shù)論，對(duì)20世紀(jì)40年代現(xiàn)代計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)思想的形成產(chǎn)生過(guò)影響
。此后
，關(guān)于現(xiàn)實(shí)計(jì)算機(jī)及其程序的數(shù)學(xué)模型性質(zhì)的研究，以及計(jì)算復(fù)雜性的研究等不斷有所發(fā)展
。
理論計(jì)算機(jī)科學(xué)包括自動(dòng)機(jī)論
、形式語(yǔ)言理論、程序理論
、算法分析
，以及計(jì)算復(fù)雜性理論等。自動(dòng)機(jī)是現(xiàn)實(shí)自動(dòng)計(jì)算機(jī)的數(shù)學(xué)模型
，或者說(shuō)是現(xiàn)實(shí)計(jì)算機(jī)程序的模型
，自動(dòng)機(jī)理論的任務(wù)就在于研究這種抽象機(jī)器的模型；程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是一種形式語(yǔ)言
，形式語(yǔ)言理論根據(jù)語(yǔ)言表達(dá)能力的強(qiáng)弱分為O～3型語(yǔ)言
，與圖靈機(jī)等四類自動(dòng)機(jī)逐一對(duì)應(yīng)；程序理論是研究程序邏輯
、程序復(fù)雜性
、程序正確性證明、程序驗(yàn)證
、程序綜合
、形式語(yǔ)言學(xué)，以及程序設(shè)計(jì)方法的理論基礎(chǔ)
；算法分析研究各種特定算法的性質(zhì)
。計(jì)算復(fù)雜性理論研究算法復(fù)雜性的一般性質(zhì)。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)者所見(jiàn)的計(jì)算機(jī)屬性
，著重于計(jì)算機(jī)的概念結(jié)構(gòu)和功能特性
，硬件、軟件和固件子系統(tǒng)的功能分配及其界面的確定
。使用高級(jí)語(yǔ)言的程序設(shè)計(jì)者所見(jiàn)到的計(jì)算機(jī)屬性
，主要是軟件子系統(tǒng)和固件子系統(tǒng)的屬性
，包括程序語(yǔ)言以及操作系統(tǒng)
、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)軟件等的用戶界面
。使用機(jī)器語(yǔ)言的程序設(shè)計(jì)者所見(jiàn)到的計(jì)算機(jī)屬性
，則是硬件子系統(tǒng)的概念結(jié)構(gòu)(硬件子系統(tǒng)結(jié)構(gòu))及其功能特性，包括指令系統(tǒng)(機(jī)器語(yǔ)言)，以及寄存器定義
、中斷機(jī)構(gòu)
、輸入輸出方式、機(jī)器工作狀態(tài)等
。
硬件子系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)是馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)
，它由運(yùn)算器控制器、存儲(chǔ)器和輸入
、輸出設(shè)備組成
，采用“指令驅(qū)動(dòng)”方式。當(dāng)初
，它是為解非線性
、微分方程而設(shè)計(jì)的，并未預(yù)見(jiàn)到高級(jí)語(yǔ)言
、操作系統(tǒng)等的出現(xiàn)
，以及適應(yīng)其他應(yīng)用環(huán)境的特殊要求。在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)
，軟件子系統(tǒng)都是以這種馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)而發(fā)展的
。但是，其間不相適應(yīng)的情況逐漸暴露出來(lái)
，從而推動(dòng)了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變革
。
計(jì)算機(jī)組織與實(shí)現(xiàn)是研究組成計(jì)算機(jī)的功能、部件間的相互連接和相互作用
，以及有關(guān)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)
，均屬于計(jì)算機(jī)組織與實(shí)現(xiàn)的任務(wù)。
在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)確定分配給硬子系統(tǒng)的功能及其概念結(jié)構(gòu)之后
，計(jì)算機(jī)組織的任務(wù)就是研究各組成部分的內(nèi)部構(gòu)造和相互聯(lián)系
，以實(shí)現(xiàn)機(jī)器指令級(jí)的各種功能和特性。這種相互聯(lián)系包括各功能部件的布置
、相互連接和相互作用
。
隨著計(jì)算機(jī)功能的擴(kuò)展和性能的提高，計(jì)算機(jī)包含的功能部件也日益增多
，其間的互連結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜?div id="m50uktp" class="box-center"> ，F(xiàn)代已有三類互連方式，分別以中央處理器
、存儲(chǔ)器或通信子系統(tǒng)為中心
，與其他部件互連。以通信子系統(tǒng)為中心的組織方式
，使計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)緊密結(jié)合
，形成了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)
