1.1 計算機是什么

在17世紀，英文計算機（Computer）一詞是指從事計算工作的人。到20世紀40年代的第二次世界大戰時期，為破譯通信密碼和解決新型火炮彈道的復雜計算，美國開始研制自動計算機裝置，從此開始，計算機被賦予了機器的含義。

計算機已經被公認為是人類科學史上發展最快、影響最大的新學科，計算機科學（Computer Science）、計算機技術（Computer Technology）、計算機工程（Computer Engineering）等術語越來越多地出現在各種學科的文獻中，相應而生的信息技術產業（Information Technology，IT）在20世紀90年代成為了全球第一大產業。

今天的計算機和60多年前相比，其外在形式和內涵都發生了巨大的改變，但它仍然建立在最早的模型基礎上。從技術上講，使用大規模集成電路的計算機的體積越來越小，功能卻越來越強。從用途上看，過去昂貴的計算機從被放置在專用機房，到今天已擺放在辦公桌上、甚至握在手上了；計算機不但是科研、通信、工業生產中重要的設備，也是學習和交流的工具，它進入了家庭，成了消費品，而且是最大的消費類電子產品。

計算機和計算（Computation）是密切相關的，計算是數學的基礎，也是計算機的基礎。最初人們期望計算機實現數學意義上的“自動計算”，但是隨著計算機科學和技術的迅速發展，人們對計算機的巨大潛能開始有了新的認識：客觀世界的許多形態都能夠被“數字化”，也就是說，我們生存的這個世界上各種形態都能夠被計算機所存儲、處理、交換以及分析運用。如今，工程師使用計算機進行產品的設計、制造，導演使用計算機幫助拍攝電影、電視，科學家使用計算機進行研究，學生使用計算機幫助學習，等等。

不論你將來從事什么工作，都離不開計算機。只有很好地利用計算機，才能把工作做得更好。因此你不但需要知道計算機究竟能夠幫助你做什么，還應該知道它是如何做到的。有科學家把這個問題歸結為“計算思維”（Computation Thinking），也就是說，對客觀世界中的問題進行抽象表示，再由計算機處理。

這里，我們的第一個問題是，計算機是什么？有許多種回答，幾乎每一本教科書的答案都是不同的。按照《計算機科學技術百科全書》中的說法：計算機是一種現代化的信息處理工具，它對信息進行處理并提供結果，其結果（輸出）取決于所接收的信息（輸入）及相應的處理算法。

按照上述定義，計算機科學與技術的核心，包括計算機的設計、制造，以及運用計算機進行信息的獲取、表示、存儲、處理、控制等的相關理論、原則、方法和技術。計算機科學研究現象和揭示其規律，而計算機技術則側重研制計算機和使用計算機進行信息處理的方法和手段。