計(jì)算機(jī)發(fā)展的幾個(gè)階段詳細(xì)

電腦發(fā)展的幾個(gè)階段〔詳細(xì)〕電腦是新技術(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。 電腦科學(xué)與技術(shù)是第二次世界大戰(zhàn)以來發(fā)展最快、 影響最為深遠(yuǎn)的新興學(xué)科之一。 電腦產(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)?，F(xiàn)代電腦是一種按程序自動(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。利用電腦解決科學(xué)計(jì)算、工程設(shè)計(jì)、經(jīng)營管理、過程控制或人工智能等各種問題的方法， 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)過有限的步驟產(chǎn)生所需要的輸出信息。信息處理的一般過程，是電腦使用者針對(duì)待解決的問題 ,事先編制程序并存入電腦內(nèi)， 然后利用存儲(chǔ)程序指揮、 控制電腦自動(dòng)進(jìn)行各種基本操作， 直至獲得預(yù)期的處理結(jié)果。 電腦自開工作的基礎(chǔ)在于這種存儲(chǔ)程序方式， 其通用性的基礎(chǔ)則在于利用電腦進(jìn)行信息處理的共性方法。電腦的歷史現(xiàn)代電腦的誕生和發(fā)展 現(xiàn)代電腦問世之前，電腦的發(fā)展經(jīng)歷了機(jī)械式電腦、機(jī)電式電腦和萌芽期的電子電腦四個(gè)階段。早在17世紀(jì)，歐洲一批數(shù)學(xué)家就已開始設(shè)計(jì)和制造以數(shù)字形式進(jìn)行基本運(yùn)算的數(shù)字電腦。 1642年，法國數(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，德國數(shù)學(xué)家萊布尼茲制成的電腦，進(jìn)一步解決了十進(jìn)制數(shù)的乘、除運(yùn)算。英國數(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)程序控制方式電腦的雛型，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)明了無線電報(bào)、電視和雷達(dá)……。所有這些成就為現(xiàn)代電腦的發(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)算過程歸結(jié)為巨量的基本運(yùn)算， 從而奠定了現(xiàn)代電腦的數(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)代電腦誕生的根本動(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、美國、英國部在進(jìn)行電腦的開拓工作，幾乎同時(shí)開始了機(jī)電式電腦和電子電腦的研究。德國的朱賽最先采用電氣元件制造電腦。他在 1941年制成的全自動(dòng)繼電器電腦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)代電腦的特征。在美國，1940?1947年期間也相繼制成了繼電器電腦MARK-1、MARK-2、Model-1、Model-5等。不過，繼電器的開關(guān)速度大約為百分之一秒，使電腦的運(yùn)算速度受到很大限制。電子電腦的開拓過程，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電腦的運(yùn)算部件。 1943年，英國外交部通信處制成了 “巨人”電子電腦。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)字積分電腦(ENIAC),最初也專門用于火炮彈道計(jì)算，后經(jīng)多次改良而成為能進(jìn)行各種科學(xué)計(jì)算的通用電腦。 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)的電腦，運(yùn)算速度比繼電器電腦快 1000倍。這就是人們常常提到的世界上第一臺(tái)電子電腦。但是，這種電腦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)代電腦的主要特征。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)程序式通用電子電腦方案 —電子離散變量自動(dòng)電腦(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《電子電腦裝置邏輯結(jié)構(gòu)初探》。同年7?8月間，他們又在莫爾學(xué)院為美國和英國二十多個(gè)機(jī)構(gòu)的專家講授了專門課程 《電子電腦設(shè)計(jì)的理論和技術(shù)》 ，推動(dòng)了存儲(chǔ)程序式電腦的設(shè)計(jì)與制造。1949年，英國劍橋大學(xué)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室率先制成電子離散時(shí)序自動(dòng)電腦(EDSAC);美國則于1950年制成了東部標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)電腦(SFAC)等。至此，電子電腦發(fā)展的萌芽時(shí)期遂告結(jié)束，開始了現(xiàn)代電腦的發(fā)展時(shí)期。在創(chuàng)制數(shù)字電腦的同時(shí)， 還研制了另一類重要的計(jì)算工具 ——模擬電腦。 物理學(xué)家在總結(jié)自然規(guī)律時(shí)， 常用數(shù)學(xué)方程描述某一過程； 相反，解數(shù)學(xué)方程的過程，也有可能采用物理過程模擬方法，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度的測量，于 1855年制成了積分儀。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)字電腦。電子數(shù)字電腦問世以后， 模擬電腦仍然繼續(xù)有所發(fā)展， 并且與數(shù)字電腦相結(jié)合而產(chǎn)生了混合式電腦。 模擬機(jī)和混合機(jī)已發(fā)展成為現(xiàn)代電腦的特殊品種， 即用在特定領(lǐng)域的高效信息處理工具或仿真工具。世紀(jì)中期以來，電腦一直處于高速度發(fā)展時(shí)期，電腦由僅包含硬件發(fā)展到包含硬件、 軟件和固件三類子系統(tǒng)的電腦系統(tǒng)。 電腦系統(tǒng)的性能 —價(jià)格比，平均每10年提高兩個(gè)數(shù)量級(jí)。 電腦種類也一再分化， 發(fā)展成微型電腦、 小型電腦、通用電腦 (包括巨型、 大型和中型電腦 )，以及各種專用機(jī) (如各種控制電腦、 模擬—數(shù)字混合電腦 )等。電腦器件從電子管到晶體管， 再從分立元件到集成電路以至微處理器， 促使電腦的發(fā)展出現(xiàn)了三次飛躍。在電子管電腦時(shí)期(1946?1959),電腦主要用于科學(xué)計(jì)算。主存儲(chǔ)器是決定電腦技術(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)電腦進(jìn)行分類。到了晶體管電腦時(shí)期(1959?1964),主存儲(chǔ)器均采用磁心存儲(chǔ)器，磁鼓和磁盤開始用作主要的輔助存儲(chǔ)器。 不僅科學(xué)計(jì)算用電腦繼續(xù)發(fā)展， 而且中、小型電腦，特別是廉價(jià)的小型數(shù)據(jù)處理用電腦開始大量生產(chǎn)。1964年，在集成電路電腦發(fā)展的同時(shí)，電腦也進(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， 電腦系統(tǒng)中開始出現(xiàn)固件子系統(tǒng)。20世紀(jì)70年代以后， 電腦用集成電路的集成度迅速從中小規(guī)模發(fā)展到大規(guī)模、超大規(guī)模的水平， 微處理器和微型電腦應(yīng)運(yùn)而生， 各類電腦的性能迅速提高。隨著字長 4位、8位、16位、32位和64位的微型電腦相繼問世和廣泛應(yīng)用，對(duì)小型電腦、通用電腦和專用電腦的需求量也相應(yīng)增長了。微型電腦在社會(huì)上大量應(yīng)用后， 一座辦公樓、 一所學(xué)校、 一個(gè)倉庫常常擁有數(shù)十臺(tái)以至數(shù)百臺(tái)電腦。 實(shí)現(xiàn)它們互連的局部網(wǎng)隨即興起， 進(jìn)一步推動(dòng)了電腦應(yīng)用系統(tǒng)從集中式系統(tǒng)向分布式系統(tǒng)的發(fā)展。在電子管電腦時(shí)期， 一些電腦配置了匯編語言和子程序庫， 科學(xué)計(jì)算用的高級(jí)語言FORTRAN初露頭角。在晶體管電腦階段，事務(wù)處理的 COBOL語言、科學(xué)電腦用的 ALGOL語言，和符號(hào)處理用的 LISP等高級(jí)語言開始進(jìn)入實(shí)用階段。操作系統(tǒng)初步成型，使電腦的使用方式由手工操作改變?yōu)樽詣?dòng)作業(yè)管理。進(jìn)入集成電路電腦發(fā)展時(shí)期以后，在電腦中形成了相當(dāng)規(guī)模的軟件子系統(tǒng)，高級(jí)語言種類進(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)， 明顯地改變了電腦的使用屬性， 使用效率顯著提高。TOC\o"1-5"\h\z在現(xiàn)代電腦中， 外圍設(shè)備的價(jià)值一般已超過電腦硬件子系統(tǒng)的一半以上， 其技術(shù)水平在很大程度上決定著電腦的技術(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)電腦技術(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。新一代電腦是把信息采集存儲(chǔ)處理、 通信和人工智能結(jié)合在一起的智能電腦系統(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，將能幫助人類開拓未知的領(lǐng)域和獲得新的知識(shí)。計(jì)算技術(shù)在中國的發(fā)展 在人類文明發(fā)展的歷史上中國曾經(jīng)在早期計(jì)算工具的發(fā)明創(chuàng)造方面寫過光芒的一頁。遠(yuǎn)在商代，中國就創(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)中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起過有益的作用， 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)展有卓越的奉獻(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、宋兩代的改良，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)原理劉電腦程序控制的發(fā)展有過間接的影響。 中國古代用陽、 陰兩爻構(gòu)成八卦， 也對(duì)計(jì)算技術(shù)的發(fā)展有過直接的影響。 萊布尼茲寫過研究八卦的論文， 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)制表示法就是中國的八卦。經(jīng)過漫長的寂靜， 新中國成立后， 中國計(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)建中國電腦制造業(yè)。1958年和1959年，中國先后制成第一臺(tái)小型和大型電子管電腦。 60年代中期，中國研制成功一批晶體管電腦，并配制了 ALGOL等語言的編譯程序和其他系統(tǒng)軟件。 60年代后期，中國開始研究集成電路電腦。 70年代，中國已批量生產(chǎn)小型集成電路電腦。 80年代以后，中國開始重點(diǎn)研制微型電腦系統(tǒng)并推廣應(yīng)用；在大型電腦、 特別是巨型電腦技術(shù)方面也取得了重要進(jìn)展； 建立了電腦服務(wù)業(yè)，逐步健全了電腦產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。在電腦科學(xué)與技術(shù)的研究方面， 中國在有限元計(jì)算方法、 數(shù)學(xué)定理的機(jī)器證明、漢字信息處理、電腦系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和軟件等方面都有所建樹。在電腦應(yīng)用方面，中國在科學(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)營管理和過程控制等方面，電腦應(yīng)用研究和實(shí)踐也日益活躍。電腦科學(xué)與技術(shù)電腦科學(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闊社會(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，它并不是簡單地應(yīng)用某些學(xué)科的知識(shí)， 而是經(jīng)過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)。電腦科學(xué)是研究電腦及其周圍各種現(xiàn)象與規(guī)模的科學(xué)， 主要包括理論電腦科學(xué)、電腦系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、 軟件和人工智能等。 電腦技術(shù)則泛指電腦領(lǐng)域中所應(yīng)用的技術(shù)方法和技術(shù)手段，包括電腦的系統(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。 電腦科學(xué)與技術(shù)包括五個(gè)分支學(xué)科， 即理論電腦科學(xué)、 電腦系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、電腦組織與實(shí)現(xiàn)、電腦軟件和電腦應(yīng)用。理論電腦學(xué) 是研究電腦基本理論的學(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)代電腦設(shè)計(jì)思想的形成產(chǎn)生過影響。此后，關(guān)于現(xiàn)實(shí)電腦及其程序的數(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。理論電腦科學(xué)包括自動(dòng)機(jī)論、形式語言理論、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)電腦的數(shù)學(xué)模型， 或者說是現(xiàn)實(shí)電腦程序的模型，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)語言是一種形式語言，形式語言理論根據(jù)語言表達(dá)能力的強(qiáng)弱分為 。?3型語言，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)。電腦系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 程序設(shè)計(jì)者所見的電腦屬性， 著重于電腦的概念結(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確實(shí)定。 使用高級(jí)語言的程序設(shè)計(jì)者所見到的電腦屬性， 主要是軟件子系統(tǒng)和固件子系統(tǒng)的屬性， 包括程序語言以及操作系統(tǒng)、 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、 網(wǎng)絡(luò)軟件等的用戶界面。 使用機(jī)器語言的程序設(shè)計(jì)者所見到的電腦屬性，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)見到高級(jí)語言、 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， 從而推動(dòng)了電腦系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變革。電腦組織與實(shí)現(xiàn) 是研究組成電腦的功能、部件間的相互連接和相互作用，以及有關(guān)電腦實(shí)現(xiàn)的技術(shù)，均屬于電腦組織與實(shí)現(xiàn)的任務(wù)。在電腦系統(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， 電腦組織的任務(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。隨著電腦功能的擴(kuò)展和性能的提高， 電腦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。 現(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， 使電腦技術(shù)與通信技術(shù)緊密結(jié)合， 形成了電腦網(wǎng)絡(luò)、 分布電腦系統(tǒng)等重要的電腦研究與應(yīng)用領(lǐng)域。與計(jì)算實(shí)現(xiàn)有關(guān)的技術(shù)范圍相當(dāng)廣泛， 包括電腦的元件、 器件技術(shù)， 數(shù)字電路技術(shù)，組裝技術(shù)以及有關(guān)的制造技術(shù)和工藝等。軟件軟件的研究領(lǐng)域主要包括程序設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)軟件、軟件工程三個(gè)方面。程序設(shè)計(jì)指設(shè)計(jì)和編制程序的過程， 是軟件研究和發(fā)展的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。 程序設(shè)計(jì)研究的內(nèi)容，包括有關(guān)的基本概念、標(biāo)準(zhǔn)、工具、方法以及方法學(xué)等。這個(gè)領(lǐng)域發(fā)展的特點(diǎn)是： 從順序程序設(shè)計(jì)過渡到并發(fā)程序設(shè)計(jì)和分幣程序設(shè)計(jì)； 從非結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)方法過渡到結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)方法； 從低級(jí)語言工具過渡到高級(jí)語言工具； 從具體方法過渡到方法學(xué)?；A(chǔ)軟件指電腦系統(tǒng)中起基礎(chǔ)作用的軟件。電腦的軟件子系統(tǒng)可以分為兩層：靠近硬件子系統(tǒng)的一層稱為系統(tǒng)軟件，使用頻繁，但與具體應(yīng)用領(lǐng)域無關(guān)；另一層則與具體應(yīng)用領(lǐng)域直接有關(guān)， 稱為應(yīng)用軟件； 此外還有支援其他軟件的研究與維護(hù)的軟件，專門稱為支援軟件。軟件工程是采用工程方法研究和維護(hù)軟件的過程， 以及有關(guān)的技術(shù)。 軟件研究和維護(hù)的全過程，包括概念形成、要求定義、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、調(diào)試、交付使用，以及有關(guān)校正性、 適應(yīng)性、完善性等三層意義的維護(hù)。 軟件工程的研究內(nèi)容涉及上述全過程有關(guān)的對(duì)象、結(jié)構(gòu)、方法、工具和管理等方面。軟件目動(dòng)研究系統(tǒng)的任務(wù)是： 在軟件工程中采用形式方法： 使軟件研究與維護(hù)過程中的各種工作盡可能多地由電腦自動(dòng)完成；創(chuàng)造一種適應(yīng)軟件發(fā)展的軟件、固件與硬件高度綜合的高效能電腦。電腦產(chǎn)業(yè)電腦產(chǎn)業(yè)包括兩大部門， 即電腦制造業(yè)和電腦服務(wù)業(yè)。 后者又稱為信息處理產(chǎn)業(yè)或信息服務(wù)業(yè)。電腦產(chǎn)業(yè)是一種省能源、省資源、附加價(jià)值高、知識(shí)和技術(shù)密集的產(chǎn)業(yè)，對(duì)于國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、國防實(shí)力和社會(huì)進(jìn)步均有巨大影響。因此，不少國家采取促進(jìn)電腦產(chǎn)業(yè)興旺發(fā)達(dá)的政策。TOC\o"1-5"\h\z電腦制造業(yè)包括生產(chǎn)各種電腦系統(tǒng)、 外圍設(shè)備終端設(shè)備， 以及有關(guān)裝置、 元件、器件和材料的制造。電腦作為工業(yè)產(chǎn)品，要求產(chǎn)品有繼承性，有很高的性能-價(jià)格比和綜合性能。電腦的繼承性特別表達(dá)在軟件兼容性方面，這能使用戶和廠家把過去研制的軟件用在新產(chǎn)品上， 使價(jià)格很高的軟件財(cái)富繼續(xù)發(fā)揮作用， 減少用戶再次研制軟件的時(shí)間和費(fèi)用。提高性能 -價(jià)格比是電腦產(chǎn)品更新的目標(biāo)和動(dòng)力。電腦制造業(yè)提供的電腦產(chǎn)品， 一般僅包括硬件子系統(tǒng)和部分軟件子系統(tǒng)。 通常，軟件子系統(tǒng)中缺少適應(yīng)各種特定應(yīng)用環(huán)境的應(yīng)用軟件。 為了使電腦在特定環(huán)境中發(fā)揮效能，還需要設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)和研制應(yīng)用軟件此外，電腦的運(yùn)行和維護(hù)，需要有掌握專業(yè)知識(shí)的技術(shù)人員，這常常是一股用戶所作不到的。針對(duì)這些社會(huì)需要， 一些電腦制造廠家十分重視向用戶提供各種技術(shù)服務(wù)和銷售服務(wù)。一些獨(dú)立于電腦制造廠家的電腦服務(wù)機(jī)構(gòu)，也在 50年代開始出現(xiàn)。到60年代末期，電腦服務(wù)業(yè)在世界范圍內(nèi)已形成為獨(dú)立的行業(yè)。電腦的發(fā)展與應(yīng)用電腦科學(xué)與技術(shù)的各門學(xué)科相結(jié)合， 改良了研究工具和研究方法， 促進(jìn)了各門學(xué)科的發(fā)展。 過去，人們主要通過實(shí)驗(yàn)和理論兩種途徑進(jìn)行科學(xué)技術(shù)研究。 現(xiàn)在，計(jì)算和模擬已成為研究工作的第三條途徑。電腦與有關(guān)的實(shí)驗(yàn)觀測儀器相結(jié)合， 可對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)場記錄、 整理、加工、分析和繪制圖表， 顯著地提高實(shí)驗(yàn)工作的質(zhì)量和效率。 電腦輔助設(shè)計(jì)已成為工程設(shè)計(jì)優(yōu)質(zhì)化、 自動(dòng)化的重要手段。 在理論研究方面， 電腦是人類大腦的延伸，可代替人腦的假設(shè)干功能并加以強(qiáng)化。 古老的數(shù)學(xué)靠紙和筆運(yùn)算， 現(xiàn)在電腦成了新的工具， 數(shù)