1.1.1 计算机的诞生
在1974年之前，计算机基本上还没有踪影，而在2021年的今天，它早已无处不在。它端坐于每一张办公桌上，栖身于每一个便携式微型背包或者行李箱中。它代替了打字机、计算器、人工统计系统、电话、图书馆、绘图板、剧院、补习老师等。纵观整个计算机的诞生，从设计之初到电子数值积分，计算机不断衍生，计算机的诞生大致分为两个阶段：计算工具和电子计算机。
1.计算工具
在人类的漫长发展史上，为了解决数学计算、提高计算速度问题，不断发明和改进了各种计算工具。从简单到复杂、从低级到高级，相继出现了算盘、计算尺、手摇计算机和机械计算机等。它们在不同的历史时期发挥了各自的历史作用，同时也启发了电子计算机的研制和设计思路。
计算尺通常是指对数计算尺，是一个模拟计算器，大约在1620—1630年之间发明。牛津的埃德蒙·甘特（Edmund Gunter）利用对数研制出了计算滑尺，可以用来做乘除法。1632年，奥特雷德（William Oughtred）用两把甘特式计算尺巧妙地组合成了圆算尺（类似罗盘）。普通计算尺的样子像个直尺，由上下两条相对固定的尺身、中间一条可以移动的滑尺和可在尺上滑动的游标三部分组成（如图1-1所示）。尺身和滑尺的正反面备有许多组刻度，每组刻度构成一个尺标。从上到下刻有A尺标、B尺标、CI尺标、C尺标和D尺标，每个尺标左端的1为始点，右端的1为终点，其中A、B、C、D是十对数刻度，CI是倒数刻度，从右到左排列。对数把乘法和除法操作变为加法和减法，计算尺就是用两个对数标度来做乘法和除法的。
计算尺后续的演变
2.电子计算机
1946年2月15日，埃尼阿克（Electronic Numerical Integrator And Computer，ENIAC，电子数字积分计算机）由美国政府和宾夕法尼亚大学合作开发成功，并于次日正式对外宣告诞生。ENIAC是世界上第一台电子数值积分计算机，也是继ABC之后的第二台电子计算机。ENIAC是个庞然大物，长30.48 m、宽0.91 m、高244 m（或长100英尺、宽3英尺、高8英尺），质量达30吨，有30个操作台，耗电150 kW，造价48万美元。为了散热，专门配备了一台30吨重的附加冷却器，占地面积达170 m2，差不多相当于10间普通房间的大小。放置这台计算机的房间全景如图1-2所示。
图1-1 计算尺
图1-2 ENIAC计算机
电子计算机的演变
ENIAC的电子元件是电子管和继电器，它使用了大约18 000只电子管、1 500个继电器、70 000只电阻、10 000只电容和6 000多个开关。ENIAC的最大特点就是采用了电子线路来执行算术运算、逻辑运算和储存信息。由于广泛采用了电子线路，ENIAC同以往计算机相比，最突出的优点就是高速度。它每秒执行5 000次加法或400次乘法，是继电器计算机的1 000倍、手工计算的20万倍。机器字长为10位（采用十进制），无存储结构且计算机工作需布线接板进行有效控制来解决各种计算问题。
冯·诺依曼思想的要点如下：
①采用二进制形式表示数据和指令。
②采用存储程序的工作方式。
③规定计算机的硬件系统由运算器、存储器、控制器、输入设备与输出设备五大部件组成，并规定了这五部分的基本功能。
冯·诺依曼体系结构（程序存储体系结构）是当今所有计算机的基础。直到现在，虽然计算机系统在性能指标、运算速度、工作方式、应用领域等方面都发生了巨大变化，但基本结构没有变，都遵循冯·诺依曼的思想。