内容简介：

与20世纪中期那种需要占几个房间、体积庞大的磁带驱动怪物相比，计算机内外形象都已经发生了翻天覆地的变化。如今，计算机已成为大多数人生活中不可或缺的一部分，而且可能远比你想象的要更为普遍。比如在你的家里，计算机可不仅仅是台式机和笔记本电脑，电视、冰箱、微波炉等很多家用电器都离不开计算机。但是，现代计算机的基本性质是什么呢?它是如何工作的?这么大的能量又是如何塞进越来越小的机器里的?下一代的计算机会是什么样子的?达雷尔·因斯将在本书中为你一一作答，它不仅让你了解计算机的基本结构和发展历程，而且可能会改变你对计算机的固有认知，并对未来的计算机充满期待。 

作者简介：

达雷尔·因斯  英国开放大学计算机系主任和计算机学教授，已出版二十多部著作，其中包括《软件工程》和《互联网词典》。

序言作者简介：

王崇骏   南京大学计算机科学与技术系教授、博导，南京大学计算机应用研究所副所长、南京大学中德HPI研究院副院长，主要研究领域为自主智能与群体智能、复杂网络分析、大数据分析及嵌入式智能系统等。

序 言

王崇骏

算术是关于“数（shù）和数数（shǔ shù）”的技术，前者关乎数的概念与表示，后者关乎数的基本运算与操作。算术既是所有学科的基础，也是所有人都应该掌握的重要技能。从算术诞生之日起，人类就在创造和改良各种计算工具以方便开展各种运算和操作。

两千六百年前中国人发明的算盘，是人类历史上最早的“计算机”之一，算盘通过珠子在竹简或木板上移动的方式来进行加减乘除等运算；到了17世纪，机械装置的计算方式取得了突破性进展，出现了包括帕斯卡计算机在内的各式机械计算机；19世纪初英国数学家查尔斯·巴贝奇发明的差分机，利用齿轮的咬合工艺实现了数学上的差分原理进而实现四则运算，称得上是世界上第一台“通用计算机”的雏形。

1936年，艾伦·图灵发明的图灵机给出了理论上的通用计算机模型，为日后电子计算机的发展提供了坚实的理论基础；1942年，阿塔纳索夫—贝瑞计算机的发明开启了电子计算时代的探索；1946年电子数字积分计算机的诞生则标志着全电子计算机时代的到来，也让冯·诺伊曼体系结构成为现代计算机体系结构的基础。尽管经过七十多年的发展，计算机硬件和软件都发生了巨大变革，但冯·诺伊曼体系结构的核心思想仍然广泛应用于当今主流的计算机系统中。

一般而言，可以从如下几个方面认识和理解计算机。

1.硅基

冯·诺伊曼结构是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储器结构。它基于三大基本原则：采用二进制逻辑、程序存储执行，以及计算机由五个部件组成（运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备）。在当代，所有硬件都是基于硅基半导体技术实现的。硅基半导体技术的持续进步，使得这些核心部件不断缩小、集成度不断提高，进而推动计算机性能的不断提升。以上内容，详见本书的第一章和第二章。

2.微型化

摩尔定律指出，集成电路上可容纳的晶体管数量，每隔大约十八至二十四个月就会翻一番，同时成本也会下降，这一定律在过去几十年中一直得到验证。随着集成电路的微型化和制造工艺的不断进步，单个芯片上的晶体管数量呈现爆炸式增长。微型化趋势使得计算机可以嵌入各种电子和机械设备中，从而更加便携、节能和实用。更多相关内容，请参见本书的第三章。

3.网络化

1969年，罗伯特·凯恩提出的“网之网”概念直接推动了互联网时代的到来。互联网由众多相互连接的计算机网络组成，在计算机发展史上，这是一个里程碑式的创新。互联网可以被视为一台拥有几乎无限计算能力和数据存储设施的巨大计算机，它彻底改变了人类获取信息和交流的方式，极大地促进了人类社会的信息化进程。更多相关内容，请参见本书的第四章和第七章。

4.影响

随着计算机技术在各领域的广泛应用和持续赋能，各种重大的安全问题随之而来，其相应的安全防御技术因此引起社会各方的关注。另一方面，计算机对业务的赋能可能会引发业务重整，导致某些行业出现颠覆性创新，甚至使某些技能失去价值，进而引发各种社会变迁。更多相关内容，请参见本书的第五章和第六章。

5.硅基之后

计算机技术正在持续迭代和进步以突破硅基的局限性，各种新型计算范式，如量子计算、生物计算等，正受到广泛关注和重视。相关的理论研究和实验已经表明，基于这些新型计算范式的下一代计算机正在逐步成为现实。更多关于这些内容的详细介绍，请参见本书的第八章。

总体而言，计算机发展的历程是一部极其曲折而又充满智慧的历史，从最初的简单机械装置，到如今的智能化设备，计算机一步步推动着人类文明的进步。我由衷地希望，也相信，通过阅读这本书，读者能够清晰勾勒出这一发展过程的缩影，并能引发对这项伟大发明的思考与探索，共同见证人类文明的崛起和进步。

编辑/韩世容