1.1 计算机基础概述

1.1.1 计算机的发展历程

计算机（computer），又称为电脑，是一种能够执行既定程序，自动、高速处理海量数据的现代智能电子设备。自20世纪40年代以来，计算机技术快速发展，其应用范围也从最初的军事和科研领域逐渐扩展到社会的各个领域，其产业也从最初的计算机产业发展到信息产业，再到当前的数字产业，极大地促进了社会经济发展，引发了社会活动的深刻变革。目前，计算机已成为现代社会不可或缺的工具。

自1946年第一台通用计算机诞生以来，计算机技术先后经历了几次重大变革，具有鲜明的时代性。根据计算机技术发展的时代性，可将计算机的发展历程总结为以下4个阶段。

第一阶段：1946—1981年，计算机系统结构阶段。该阶段以计算机ENIAC的诞生为标志。该阶段的计算机技术追求存储容量和速度等性能的提升，先后经历了电子管计算机、晶体管计算机和集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路计算机等几代计算机地更迭。该阶段的发展决定了现代计算机以冯·诺依曼（Von Neumann）提出的计算机体系结构为基石。该阶段的代表性编程语言是C语言，其可通过指针优化底层内存提高计算性能。随着1981年以IBM PC机为代表的个人计算机诞生，计算机开始进入大众视野，计算机技术迈入面向大众的新阶段。

第二阶段：1982—2007 年，网络与信息化阶段。该阶段以 TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/互联网协议）的标准化为标志，社会迈入“互联网”时代。1993年，美国开始“信息高速公路”建设，借助互联网，全球进入了信息基础设施建设的快车道，企业竞相接入互联网。该阶段的计算机技术主要借助计算机网络实现全球信息互联、互通。该阶段的代表性语言有Visual C++和Java。随着美国苹果（Apple）公司的iPhone智能手机和谷歌Android系统的问世，计算机技术进入面向移动网络应用的新阶段。

第三阶段：2008—2015年，复杂信息系统阶段。该阶段中，搭载Android与Apple公司的iOS等系统的移动终端数量急剧增长，网络信息资源呈指数级增长，用户需求助推计算机技术升级换代，诸如互联网+、云计算、物联网、大数据、并行计算、智能穿戴等一批新概念与技术盛行。多样性计算平台与应用，产生了错综复杂的信息需求。人们认识到计算机系统的复杂性将达到人类所能掌控的边界。面对复杂的功能性和紧迫性迭代周期，计算机需要更高抽象级别的编程语言来完成复杂信息的处理。该阶段，移动开发领域的代表性语言有Java、C#等，而在复杂信息处理领域，Python成为主流编程语言。2015年，欧盟发布的《数字化单一市场战略》中提出促进数字产品、服务升级，加大数字网络服务支持，推动社会数字化、智能化转型，计算机技术进入适应数字经济发展的新阶段。

第四阶段：2016年至今，全面数字化阶段。该阶段始于2016年G20杭州峰会，会议通过了《二十国集团数字经济发展与合作倡议》，倡导以数字化的知识和信息为关键生产要素，以现代信息网络为重要载体，以信息通信技术的有效使用为效率提升和经济结构优化的重要推动力。为推动数字经济，计算机技术发展要充分融合半导体、处理器、移动互联网、大数据、人工智能、虚拟现实等技术，不但要数字产业化，还要产业数字化，展示出提高用户体验和服务社会经济的特征。整合一切可用自然资源，进行全面数字化转型，促进人、机、资源的高度融合与协作，实现智能化，成为现代计算机技术的发展趋势。该阶段的代表性语言是Python。