電腦是什麼?

電腦(computer)它的全名為電子計算機(electronic computer)，又稱電算機或計算機，俗稱電腦。它是由不同功能的電子零件及機械裝置組合而成，因為它能執行算術運算，所以被稱為電子計算機，加上它也能做邏輯運算及比較，以判斷事情的真假，有如人類大腦一般，所以又稱為電腦。依美國無線電工程師協會對電子計算機所下的定義：電腦為一部能接受資料的機器，將資料加於運算處理，以產生結果。其實更明確的說法是：電腦為一部能按預先儲存

程式之控制並對輸入資料加於處理以產生結果的機器。

一般電腦具有下列特色：

運算速率非常快，一般以約十億分之一秒執行一個運算。

儲存資料容量非常大，隨機存取記憶體以百萬位元組計算，磁碟容量有   以十億位元組計算者，磁帶容量更大。

處理資料結果正確、品質優良、而且不易疲勞。

具有通信能力，目前有數百萬部電腦連在同一網路者(Internet)，電腦與電腦間互相通信，讓您有天涯若比鄰的感覺。

總結:電腦是指經過電腦處理後，對資料輸入者而言，具有特定意義的資料集合。管理資訊系統（MIS）是一種人機整合系統，它提供資訊以支援組織的日常作業、管理以及決策活動。這一類的系統使用到電腦硬體、電腦 軟體、作業程序、企業問題模式及資訊庫等科技。

電腦發展簡史

    遠古時候人們就有計算上的需求，早在三千多年前我國便懂得使用算盤計算事物，是早期的十進位計算工具。而古聖先賢發明太極(1)兩儀(2)、四相(4)、八卦(8)、六十四卦(64)等為使用二進位的始祖。

    西元1642年法國數學家巴斯卡(Blasise Pascal)為了減輕他父親稅務局煩忙的工作，設計製造出一種會自動進位並可執行加減運算的齒輪傳動式加法器(adder)。隨後德國數學家雷布尼茲(Gottfried Wilhelm Leibnitz)加於改善，使能執行乘除運算。

    西元1822年英國劍橋大學數學家巴貝奇(Charles Babbage)在研究對數表時設計一套差分機(differential engine)，由於當時的科技水準無法製造出非常精密的零件，因此該機並沒有完成，但他的構想極為珍貴，他認為這部機器應包括輸入、輸出、儲存、運算、控制等五個單元，與目前的電腦架構極為接近，可說是電腦的開山鼻祖。

    西元1887年美國統計學家何樂禮(Herman Hollerith)博士利用打孔卡片儲存人口調查資料，並設計製造卡片處理機器，當卡片經過讀卡機時，有孔欄位便會通過電流，無孔欄位則無電流通過，經過十幾年之時間打孔卡片系統、手搖計算機、電動計算機等相繼發明問世，不過均是機械式的，操作較為笨拙、速率較慢，但卻宣告人們可以使用機械代替人工了。

    西元1937年美國哈佛大學艾肯教授(Howard Aikan)據根據巴貝奇差分機的原理，研製一部自動順序控制計算器(Automatic Sequence ControlledCalculator)，稱為馬克一號(Mark I)，它是第一部以繼電器(relay)組成的電子計算器，它能在短短0.3秒內完成一個加法或減法計算。

    以上為電腦的發韌期，至於電腦的發展，可依製作的技術分成下列幾個時期。

● 第一代電腦（1946∼1958）

    使用的電子元件為真空管。西元1946年美國賓州大學機械系毛克萊博士(J.W.Mauchly)得到美國陸軍的贊助以真空管製造電腦，當時美軍的興趣在於能快速計算出砲彈之彈道。毛克萊與其學生艾克特(J.P.Eckert)研發世界上第一部真空管電腦，命名為Electronic Numeric Integrator And Computer，簡稱ENIAC，1946年於美國賓州大學安裝成功。它是一部真正的電腦，共花費45萬美元、使用18000個真空管、每秒可執行300個乘法運算，佔1500平方呎。

由於耗電量大並產生大量的熱，速度慢穩定性低，故於1955年便退休了，現在放置於史密斯博物館(Smithsonian Institution)供人參觀。

    西元1952年美國普林斯頓匈牙利數學天才馮紐曼(John von Neumann)發表一篇論文提出兩點構想：

       (1). 使用二進位數系(binary system)

       (2). 指令(instruction)可像資料(data)般儲存於記憶體

剛提出時受到很大的爭議，今日卻已成電腦設計的主流了。

    西元1949年英國劍橋大學使用馮紐曼的構想製造了Electronic DelayStorage Automatic Calculator簡稱EDSAC電腦，它才算是第一部內儲程式電子計算機(stored program electronic computer)。

   第一代電腦其特色如下：

        (1). 真空管發出大量熱量，耗電大

        (2). 體積龐大

        (3). 可靠性低

        (4). 速率低，以毫秒計

● 第二代電腦（1959∼1963）

    西元1947年美國貝爾實驗室的三名科學家，J.Bardeen、H.W.Brattain、與W.Shockley等三人發明了電晶體(transistor)電子元件，電晶體使用半導體(semiconductor)使信號電流由一低電阻電路轉移(transfer)到一高電阻電路中，所以電晶體這個名詞是由轉移(transfer)與電阻器(resistor)這兩個字合併而成。1954年美國貝爾實驗室完成一部以電晶體為主的電腦TRADIC，它使用了800多個電晶體。電晶體很顯然地取代真空管成為電腦內部電路的基本組成

元件。

    第二代電腦與第一代電腦比較其特色如下：

        (1). 體積小、重量輕、壽命長

        (2). 速率快，以微秒計

        (3). 耗電少、成本低

        (4). 可靠性高

        (5). 以磁蕊為主記憶體，磁碟、磁帶為輔助儲存體

        (6). 已發展出FORTRAN、COBOL等高階程式語言

● 第三代電腦（1964∼1970）

    電腦元件的製造技術又有新的突破。以蝕刻法製造出俗稱IC的積體電路(Integrated Circuit)。它是將許多電晶體濃縮在一個微小晶片(chip)中其面積約2.5*5公分，並使用多層印刷電路。除了體積縮小外，運算速度也快到億分之幾秒，不但在硬體上進步了，在軟體上也有重大的發展。西元1964年IBM公司使用積體電路製造360型電腦，是為第三代電腦的開始。

    西元1965年，約0.25吋平方的小塊晶片上能含約1000個電路元件，到1970年增至15000個以上，稱為大型積體電路(Large Scale Integration Circuit)，簡稱LSI，如今已能容納七萬個以上了。

    西元1969年美國史坦福大學泰德霍夫(Ted Hoff)博士，受雇於美國英代爾(Intel)公司，他將整個算術及邏輯單元做在單獨一塊晶片上，這樣設計成的中央處理單元(簡稱CPU)稱為微處理器(microprocessor)，實際體積比指甲還小，再與其他具有記憶、控制功能的晶片製作於印刷電路板上，造成設計與使用的巨大改變，小型電腦系統應運產生，個人電腦工業由萌芽，進而開花結果。

    這一代的電腦除了體積縮小、速率加快、耗電減少、成本降低之外，諸如光學掃描器、磁性墨水閱讀機、超高速超容量磁碟機研發成功，更配合作業系統功能增強、BASIC、RPG等高階語言陸續推出，使電腦處理資料的能力大為提高。

● 第四代電腦（1970∼    ）

    使用超大型積體電路(Very Large Scale Integration)，簡稱VLSI，為電子元件。電腦體積更加縮小、功能愈大、價格卻愈便宜，由於軟體的配合，電腦應用範圍更加廣泛。由於電腦製作技術不斷的創新改良，電腦的“代”已經不是很明顯了，為了便於區別乃將使用VLSI者稱為第四代電腦。

● 未來的電腦

    目前各先進國家均在研究一部具有人工智慧(artificial intelligence)簡稱AI的電腦，它不但能看、能聽、能說、能累積知識自行推理，它就是第五代電腦。

電腦演進歷史

個人電腦構成

由中央處理單元CPU Central Processing Unit， 記憶單元Memory Unit，周邊設備Peripheral Equipment所組成。各部結構以及工作重點，如下所述：

作業簡圖如下：

電腦分類

個人電腦系統分類

電腦對現代社會之影響

    在今天多彩多姿的文明世界中，電腦已經跟人類的生活分不開。微處理機控制冷氣機的溫度，電視機的色彩，汽車的汽油及空氣比例，洗澡水的溫度等等。它已不僅是一個極有用的工具，而是個極能幹，高效率的樸人。它嚴格地遵循主人的命令，反覆不厭其煩地去尋求結果，它雖不能像人一樣，常有創作性的思考，但卻能亦步亦趨。它的表現如：

(1). 在工程方面：

    在土木工程中，設計房屋、橋樑、道路等，計算都是繁雜的，如使用電腦，工程師所做的，只是將預定的數據，輸入一個事先設計好的標準程式中，就能迅速得出準確的結果。事實上，今日計算機所從事的設計工作，已不僅止於土木工程方面，其它諸如電路分析，結構計算，化工程序控制，機械工作母機的設計，火箭的控制，衛星的遙控及太空船的控制等等，電腦也被廣泛地應用。

(2). 在商業方面：

    使用計算機收集資料，更新資料，歸檔，因此檔案中永遠是最新的資料，航空公司的售票業務就是一個很好的例子。售票員把每班飛機賣出去的座位，告訴電算機，並將該班飛機座位檔案加以更新。其它像人事管理，生產管制，市場調查，薪資計算，成本分析，計劃評核，物料管理，水電帳單的製作，醫院藥品管理，疾病統計分析，觀光飯店房間管理，等等，均可利用電腦處理。

(3). 在農業方面：

    飼料之配數，農地之規劃，用水之調配，水費之徵收，作物之分佈，肥料之調配，農業資料之統計分析等等也均可經由電腦完成。

(4). 在科學方面：

    數學方面的數值分析，邏輯學，生物之分類，資源之分配，化學反應之控制，天文氣象之預測，實驗室資料之分析與計算，等等。使純科學領域與應用科學發生更為密切的關係。

(5). 其它方面：

    其它像警政單位犯罪資料的管理，人民出國觀光資料管理，教育性向測驗分析統計，運輸控制，等等。其應用範圍之多，不勝枚舉。

軟體概要

軟體(software)就是程式，它有效地控制硬體，軟體與硬體缺一不可，就

像人一樣，身軀與精神也是缺一不可的。軟體可分為兩大類，系統軟體和應用

軟體。系統軟體用於控制電腦系統，例如作業系統軟體MS-DOS、Windows，程

式語言軟體BASIC、PASCAL、C等、以及資料庫管理系統軟體dBASE、FoxPro等等。

    應用軟體非常廣泛，幾乎各行各業都可以用得上，如生產管理、庫存管理

、薪資計算、水電費單、人事系統、航空定位系統等等。另有工具性應用軟體

如PE2，PE3，SPE3，WORD，LOTUS 1-2-3，文書處理及排版系統等等，不勝枚舉。

    軟體系統的類型，一般可以分為系統軟體與應用軟體。

系統軟體：主要功能乃是用來操作電腦的周邊設備，以及維持電腦正常運作的工具軟體等。

應用軟體：主要功能乃是處理使用者的資料以及工作，讓使用者可以依據工作特性，進行相關數據計算，以便得到結果。

    不管是系統軟體或應用軟體均以程式設計達成任務的。程式語言是人與電

腦溝通的一個橋樑。人命令電腦做事，電腦把做事所碰到的情況報告回來，人

再依情況命令電腦，這就是程式。如何下達命令呢？依程式語言的不同而異。

以下為幾種常見的電腦語言：

一、機器語言

    機器語言(machine language)是中央處理單元內部所使用的語言，也是唯

    一能辨識的語言，它由一系列有意義的0和1所組成，用來指揮電腦。這種

    語言不易撰寫程式，維護更加不易，甚少人使用。大部份為程式語言翻譯

    器執行的結果。

二、組合語言

    組合語言(assembly language)又稱符號語言，將機器語言的資料以符號

    表示。例如以Intel公司的80x86CPU來講，其機器語言指令

             0000  0011  1100  0001

說明將暫存器CX的內容，加入暫存器AX的內容，其結果存於AX。同樣的指令，使用組合語言表示為

                ADD        AX，CX

    運算碼000000以符號ADD表示，暫存器000以AX表示，001以CX表示。當然組合語言對人們而言，較容易記憶，設計、維護均較容易。但人看得懂，

    電腦卻看不懂，必須將ADD AX,CX翻譯成 0000 0011 1100 0001，電腦才

    看得懂，才曉得去執行加法的命令。這個負責翻譯的程示稱為組譯器

    (assembler)。組合語言的指令與機器語言的指令大部份為一對一。

三、高階程式語言

    高階程式語言(high level language)為問題導向語言，專為各種應用程

    式而設計的語言，其語法已經接近人類日常生活用語，簡單易記。一個高

    階語言的敘述(命令)相對應許多個機器語言指令。這種程式語言必須經過

    編譯器(compiler)或解譯器(interpreter)翻譯為機器語言，才可執行。

    常用的高階語言有下列數種。依發展的年代說明如下：

四、FORTRAN 語言

    FORTRAN是FORmulaTRANslation前面英文字的組合，意為公式轉換。發展於西元1954年，是人們使用電腦的第一種高階語言，數值計算特別強，主要用於科學與工程應用。可惜欠缺結構化程式設計的功能，已逐漸被淘汰

    了。

五、COBOL 語言

    COBOL為COmmon Business Oriented Language的縮寫，意為通用商業語言

    。於西元1959年由美國電腦廠商、用戶、與政府共組機構所制定的語言。

    已漸被資料庫系統取代。

六、ALGOL 語言

    ALGOL為ALGOrithm Language的縮寫，意為演算法語言。於西元1957年問世，使用正規語法(normal grammer)定義。在學術界、國際刊物常用來做

    為表達演算法的一種語言。

七、PL/1 語言

    PL/1為Programming Language / 1 的縮寫。是綜合上列三種語言的優點

    而發展出來。於西元1965年安裝於IBM電腦。適用於商業及工程科學。

八、BASIC 語言

    BASIC是Beginners  All  purpose Symbolic Instruction Code的縮寫，

    意為初學者通用符號指令碼。於西元1965年由美國Dartmonth學院發展出

    來的。它是當今初學者最先接觸到的電腦程式語言。早期的BASIC缺乏結

    構化，因此不如其他語言有威力。今天的BASIC已經改善，並增加模組的

    功能。目前流行的BASIC有PC-BASIC，Turbo-BASIC，QBASIC，QuickBASIC

    ，VisualBasic(VB)等，其中以VB最被看好。

九、PASCAL 語言

    PASCAL語言於西元1968年由瑞士Jensen和Wirth所提出，並於1973年定出標準。它是一種結構良好的程式語言，具有動態性的資料型態、遞迴性副

程式功能、具有集合型態、及區域性結構等特性。

十、C 語言

    C語言於西元1972年美國貝爾實驗室所創，它具有高階語言的優點，並有

    低階語言的效率。它具結構化、執行速度快、可攜性高，可在多種不同機

    器上執行，適合用來設計作業系統及開發應用軟體。它可執行於MS-DOS、

    Windows、UNIX等作業系統，小從個人電腦大至超級電腦，C語言程式均能  執行，最適合用來做為教學用的程式語言。它隨著未來32位元個人電腦的作業系統，將日漸流行。