什么是计算机？

01判断计算机，不能只看外形

上一篇我们发现：手机、平板、游戏机，甚至儿童智能手表，都可以是计算设备。

这说明一件很重要的事： “计算机”不是一种固定的外形，而是一类能够接收信息、处理信息并产生结果的设备。

桌面电脑

手机

平板

游戏机

儿童智能手表

02计算机最基本会做三件事

先别管它长什么样，我们只看它工作时发生了什么。 最基本的计算过程，可以用下面三件事来理解：

1

接收输入

收到人的操作， 或者传感器传来的信息。

例如：点击屏幕、按键盘、说一句话

→

2

处理信息

按照程序中的规则， 对收到的信息进行计算和判断。

例如：判断你按下了哪个按钮

→

3

产生输出

把处理后的结果告诉我们， 或者控制其他设备。

例如：显示画面、播放声音

记住这张图

输入 → 处理 → 输出

这是理解计算机最基础的一张图： 先接收信息，再处理信息，最后给出结果。

还有一个很重要的能力：存储

很多计算机还需要保存程序和数据。 比如照片、文档和游戏进度，都可以保存下来，以后继续使用。

存储不一定在每一次任务中都单独出现，但计算机需要某种地方保存程序、数据或当前状态。

03它为什么知道下一步做什么？

计算机不会自己随便决定下一步做什么， 它需要程序告诉它应该怎样完成任务。

程序就像一组任务说明

程序会告诉计算机：

• 先接收什么信息；
• 怎样处理这些信息；
• 什么时候产生结果；
• 哪些数据需要保存下来。

04计算机里的五个功能单元

刚才的“输入 → 处理 → 输出”是一次任务的路线。按照经典教材的说法，计算机内部可以看成五个相互配合的功能单元：

• 输入单元（输入设备）：接收键盘、触摸、声音或传感器传来的信息。
• 存储器：保存程序、数据和正在处理的状态。
• 控制器：安排先做哪一步、下一步做什么。
• 运算器：进行运算、比较、判断和数据转换。
• 输出单元（输出设备）：把结果显示出来、播放出来，或交给其他设备。

这五个是“功能单元”，不一定是五个独立的盒子。现代芯片常常把控制器和运算器放在同一个处理器里，触摸屏也可以同时负责输入和输出。

05什么是冯·诺依曼架构？

冯·诺依曼架构最值得记住的有两个要点。

1. 五个功能单元：输入单元、存储器、控制器、运算器和输出单元相互配合。
2. 存储程序思想：程序和数据都可以放在存储器里，控制器按顺序取出指令，运算器执行处理，再把结果保存或输出。

今天大多数通用计算机都继承了这个基本思想，但现代计算机加入了缓存、多核心和流水线等改进；有些专用芯片还会把程序和数据分开放置。所以，“冯·诺依曼架构”是一种重要思想，不是所有计算机都完全相同的外形。

06第一台电子计算机是谁？

这个问题要先说明“第一台”按什么标准来算。人们常把 ENIAC 称为世界上第一台通用电子数字计算机。它在 1940 年代建成，使用了大约一万八千个电子管。

电子管像会发光的玻璃小灯泡，工作时会发热，也容易损坏。ENIAC 的机柜和电线占满了一整间房，工程师还要检查电子管和连接线；它耗电很多，运行时会让房间变得很热。

不过，历史上还有更早的专用电子计算设备，也有用于密码分析的 Colossus。因此，科学史家会根据“电子”“通用”“可编程”或“存储程序”等不同标准给出不同答案。

后来，EDVAC 方案把“程序和数据一起存进存储器”的思想讲得更清楚，这成为现代存储程序计算机的重要基础。

07用一个小例子看懂计算机

假设你在平板上打开画画 App， 用手指画了一颗星星。 我们看看刚才发生了什么：

如果你还点击了“保存”

平板还可以把这张画存起来。 下次重新打开 App 时，你还能继续修改它。