从第一台电子计算器到冯诺依曼计算机结构
第一台电子计算器的诞生
在距今75年前的今天，世界上第一台通用计算机“ENIAC”于1946年2月14日在美国宾夕法尼亚大学诞生。发明人是美国人莫克利（JohnW.Mauchly）和艾克特（J.PresperEckert）。
这台计算器最初是用于美国国防部进行弹道计算，谁也没有想到在21世纪的今天，计算机给我们带来了如此之大的变化.
它是一个庞然大物，用了18000个电子管，占地170平方米，重达30吨，耗电功率约150千瓦，每秒钟可进行5000次运算，这在现在看来微不足道，但在当时却是破天荒的。 ENIAC以电子管作为元器件，所以又被称为电子管计算机，是计算机的第一代。电子管计算机由于使用的电子管体积很大，耗电量大，易发热，因而工作的时间不能太长。
计算机的来源发展
世界上第一台电子计算机是个庞然大物：重30余吨，占地约170平方米，肚子里装有18000只电子管。它是1946年2月14日，在美国宾夕法尼亚大学诞生的。
在第二次世界大战中，敌对双方都使用了飞机和火炮，猛烈轰炸对方军事目标。要想打得准，必须精确计算并绘制出”射击图表”。经查表确定炮口的角度，才能使射出去的炮弹正中飞行目标。但是，每一个数都要做几千次的四则运算才能得出来，十几个人用手摇机械计算机算几个月，才能完成一份”图表”。针对这种情况，人们开始研究把电子管作为”电子开关”来提高计算机的运算速度。许多科学家都参加了实验和研究，终于制成了世界上第一台电子计算机，起名为”埃尼阿克”。
20世纪40年代中期，美国宾夕法尼亚大学电工系由莫利奇和艾克特领导，为美国陆军军械部阿伯丁弹道研究实验室研制了一台用于炮弹弹道轨迹计算的“电子数值积分和计算机”（Electronic Numerical Integrator and Calculator简称ENIAC）。这台叫做“埃尼阿克”的计算机占地面积150平方米，总重量30吨，使用了18000只电子管，6000个开关，7000只电阻，10000只电容，50万条线，耗电量140千瓦，可进行5000次加法/秒运算。这个庞然大物于1946年2月15日在美国举行了揭幕典礼。这台计算机的问世，标志着电脑时代的开始。
电脑的前身是一种叫”加法器”的东西是由法国的一位数学家”布莱士·帕斯卡“所发明后来又渐渐改良…可以做加减乘除的四则运算的”差分机“。
到了公元1801年法国人约瑟夫·杰夸德(JosephJacquard）发明使用打孔卡（Punched cardboard card）。这对未来电脑的发展引进两个重要的观念：
一、资讯可以在打孔卡片上编码(Coded)…也就是写程式
二、资讯可以储存在卡片上，而且当这些卡片成串的组合在一起，就可以做为一连串的指令，也就是程序。
之后出现了一个人：在历史上我们称他为”电脑之父”—巴贝基(Charles Babbage)
他做了一部功能更强的机器，称为分析机(Analytical Engine），这部机器在观念上就与现代电脑极为相似。
这些发明是用来辅助计算的工具，尚没有记忆与储存资料的功能，因此不能称为”电脑”
一直到了1946，美国的莫奇利与爱克特发明了第一代电脑—ENIAC，
而第一代的电脑有2间教室大，与当下常用的计算机体积相差很多。
当时的电脑运用真空管构成的集成电路实现计算，而存储器的存储介质是一种打孔卡片。
所以，电脑的发明是一群科研人员共同努力的成果，但其中数学家冯·诺依曼的设计思想在其中起到了关键作用，所以冯·诺依曼被称为现代计算机之父。
冯诺依曼计算机体系结构
数学家冯·诺依曼提出了计算机制造的三个基本原则，即采用二进制逻辑、程序存储执行以及计算机由五个部分组成（运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备），这套理论被称为冯·诺依曼体系结构。
当前的计算机，主要是基于冯诺依曼体系结构设计的。
主要由五大部件组成
- 存储器用来存放数据和程序
- 运算器主要运行算数运算和逻辑运算，并将中间结果暂存到运算器中
- 控制器主要用来控制和指挥程序和数据的输入运行，以及处理运算结果
- 输入设备用来将人们熟悉的信息形式转换为机器能够识别的信息形式，常见的有键盘，鼠标等
- 输出设备可以将机器运算结果转换为人们熟悉的信息形式，如打印机输出，显示器输出等
冯诺依曼体系结构的指令和数据均采用二进制码表示；指令和数据以同等地位存放于存储器中，均可按地址寻访；指令由操作码和地址码组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数所在存储器中的位置；指令在存储器中按顺序存放，通常指令是按顺序执行的，特定条件下，可以根据运算结果或者设定的条件改变执行顺序；机器以运算器为中心，输入输出设备和存储器的数据传送通过运算器。
然而现在的计算机基本以存储器作为中心，如下图所示：
但是由于运算器和控制器在逻辑关系和电路结构上联系十分紧密，通常将它们合起来统称为中央处理器，简称CPU,把输入输出设备简称为I/O设备，这样现代计算机可以认为由三大部分组成：CPU与主存储器可以称为主机，I/O设备称为外部设备，结构图如下1.9
参考书籍：计算机组成原理（唐朔飞）
