1.计算机
在人类历史上，计算工具的发明和创造走过了漫长的道路。在原始社会，人们曾使用绳结、垒石或枝条作为计数和计算的工具。我国在春秋战国时期有了筹算法的记载，到了唐朝已经有了至今仍在使用的计算工具——算盘。欧洲16世纪出现了对数计算尺和机械计算机。
在20世纪50年代之前，人工手算一直是主要的计算方法，算盘、对数计算尺、手摇或电动的机械计算机一直是人们使用的主要计算工具。到了20世纪40年代，一方面由于近代科学技术的发展，对计算量、计算精度、计算速度的要求不断提高，原有的计算工具已经满足不了应用的需要；另一方面，计算理论、电子学以及自动控制技术的发展，也为现代电子计算机的出现提供了可能，在20世纪40年代中期诞生了第一代电子计算机。
通常说到“世界公认的第一台电子数字计算机”，大多数人都会认为是1946年面世的“ENIAC”。它主要是用于计算弹道，是由美国宾夕法尼亚大学莫尔电工学院制造的，但它的体积庞大，占地面积有170多平方米，重量约30吨，消耗近160千瓦的电力。显然，这样的计算机成本太高，使用不便。这个说法被计算机基础教科书上普遍采用，事实上在1973年根据美国最高法院的裁定，最早的电子数字计算机，应该是美国爱荷华大学的物理系副教授约翰·阿坦那索夫和其研究生助手克利夫·贝瑞于1939年10月制造的。之所以会有这样的误会，是因为“ENIAC”的研究小组中的一个叫莫克利的人于1941年剽窃了约翰·阿坦那索夫的研究成果，并在1946年时，申请了专利。由于种种原因直到1973年这个错误才被更正过来。后来为了表彰和纪念约翰·阿坦那索夫在计算机领域内做出的伟大贡献，1990年由总统布什授予约翰·阿坦那索夫全美最高科技奖项——“国家科技奖”。
对于计算机，人们往往从不同角度提出不同的见解，有多种描述：“计算机是一种可以自动进行信息处理的工具”；“计算机是一种能快速而高效地自动完成信息处理的电子设备”；“计算机是一种能够高速运算、具有内部存储能力、由程序控制其操作过程的电子装置”等等。
2.仿生的生物计算机
人类有一门叫做仿生学的应用科学，即通过对自然界生物特性的研究与模仿，来达到为人类社会更好地服务的目的。典型的例子如，通过研究蜻蜓的飞行制造出了直升机；对青蛙眼睛的表面“视而不见”，实际“明察秋毫”的认识，研制出了电子蛙眼；对苍蝇飞行的研究，仿制出一种新型导航仪——振动陀螺仪，它能使飞机和火箭自动停止危险的“跟头”飞行，当飞机强烈倾斜时，能自动得以平衡，使飞机在最复杂的急转弯时也万无一失；对蝙蝠没有视力，靠发出超声波来定向飞行的特性研究，制造出了雷达、超声波定向仪等；对“变色龙”的研究，产生了隐身科学和保护色的应用……
同样地，仿生学也可应用到计算机领域中。科学家通过对生物组织体的研究，发现组织体是由无数的细胞组成，细胞由水、盐、蛋白质和核酸等有机物组成，而有些有机物中的蛋白质分子像开关一样，具有“开”与“关”的功能。因此，人类可以利用遗传工程技术，仿制出这种蛋白质分子，用来作为元件制成计算机。科学家把这种计算机叫做生物计算机。
生物计算机有很多优点，主要表现在以下几个方面：
首先，它体积小、功效高。在一平方毫米的面积上，可容纳几亿个电路，比目前的集成电路还小得多。用它制成的计算机，已经不像现在计算机的形状了，可以隐藏在桌角、墙壁或地板等地方。
其次，当我们在运动中，不小心碰伤了身体，有的涂点药，有的年轻人甚至药都不涂，过几天，伤口就全愈合了。这是因为人体具有自我修复功能。同样，生物计算机也有这种功能，当它的内部芯片出现故障时，不需要人工修理，完全可以自我修复。所以，生物计算机具有永久性和很高的可靠性。
再者，生物计算机的元件是由有机分子组成的生物化学元件，它们是利用化学反应工作的，所以，只需要很少的能量就可以工作了。因此，它不会像电子计算机那样，工作一段时间后，机体就会发热，并且它的电路间也没有信号干扰。
1983年，美国公布了研制生物计算机的设想之后，立即引起了发达国家的研制热潮。当前，美国、日本、德国和俄罗斯的科学家正在积极开展生物芯片的开发研究。从1984年开始，日本每年用于研制生物计算机的科研投资高达86亿日元。
目前，生物芯片仍处于研制阶段，但在生物元件，特别是在生物传感器的研制方面已取得不少研究成果。这将会促使计算机、电子工程和生物工程这3个学科的专家通力合作，加快研究开发生物芯片。
生物计算机一旦研制成功，可能会在计算机领域内引起一场划时代的革命。生物计算机是以生物界处理问题的方式为模型的计算机。目前主要有：生物分子或超分子芯片、自动机模型、仿生算法、生物化学反应算法等几种类型。
计算机工业在近几十年内飞速发展，其速度令人瞠目结舌。然而目前晶体管的密度已近当前所用技术的理论极限，晶体管计算机能否继续发展下去？所以，人们在不断寻找新的计算机结构。另一方面，人们在研究人工智能的同时，借鉴生物界的各种处理问题的方式，即所谓生物算法，提出了一些生物计算机的模型，部分模型已经解决了一些生物计算机难以解决的问题。
3.电脑的基本构造
许多刚刚接触到计算机的人往往搞不清楚计算机和电脑概念的差别，这其中，“计算机”的概念最大，包括大型计算机、中型计算机、小型计算机和微型计算机等，而微型计算机又简称为“微机”，而“电脑”就是人们对微型计算机的一种比喻性的叫法。所以，“电脑”和“微机”应当是等价的。我们最常见的就是这些被人称作“电脑”的微型计算机。一些中型机、小型机一般只能在研究机构或大的网站、商业机构处见到。在实际生活中还有一个有趣的现象：往往理工类的学生更多的时候将微型计算机称做“微机”或“计算机”，而文史类的学生和大部分的家庭用户更习惯将其称为“电脑”。
（1）显示器
我们每天都享受着网上冲浪的快乐，我们在网上可以找到我们需要的信息，可以跟朋友聊天、看电影、听音乐……我们通过一个像电视一样的窗口，足不出户获取海量的信息。这个电视一样的窗口，就叫做显示器。到目前为止关于显示器的概念还没有统一的说法，但对其认识却大都相同，顾名思义，它应该是将一定的电子文件通过特定的传输设备显示到屏幕上再反射到人眼的一种显示工具。从广义上讲，街头随处可见的大屏幕，电视机的荧光屏，手机、快译通等的显示屏都应算是显示器的范畴，但目前一般多指与电脑主机相连的显示设备。它的应用非常广泛，大到卫星监测、小至看VCD，可以说在现代社会里，它的身影无处不在，其结构一般为圆型底座加机身，随着彩显技术的不断发展，现在出现了一些其他形状的显示器，但应用不多。作为一个经常接触电脑的人来说，显示器则必须是他要长期面对的。每个人都会有这种感觉，当长时间看一件物体时，眼睛就会感觉疲劳。显示器也一样，由于它是通过一系列的电路设计从而产生影像，所以它同时会产生辐射，对人眼的伤害也就很大。
（2）主板
主板，又叫主机板、系统板或母板。它安装在机箱内，是微机最基本的也是最重要的部件之一。主板一般为矩形电路板，上面安装了组成计算机的主要电路系统，一般有BIOS芯片、I/O控制芯片、键盘和面板控制开关接口、指示灯插接件、扩充插槽、主板及插卡的直流电源供电接插件等元件。主板的另一特点，是采用了开放式结构。主板上大都有6～8个扩展插槽，供PC机外围设备的控制卡（适配器）插接。通过更换这些插卡，可以对微机的相应子系统进行局部升级，使厂家和用户在配置机型方面有更大的灵活性。总之，主板在整个微机系统中扮演着举足轻重的角色。可以说，主板的类型和档次决定着整个微机系统的类型和档次，主板的性能影响着整个微机系统的性能。
（3）中央处理器
人的大脑是人体的指挥部，我们的言谈行动都是由大脑发出的指令。对于电脑也是这样，人通过键盘向电脑发出的指令，是通过中央处理器进行计算处理，然后通过其他的电脑组件将其执行。电脑组件通俗的称法叫“CPU”，它是一种微型的处理器，但你千万不要因为它微小而忽视它的作用，CPU是计算机的核心，其重要性好比心脏对于人一样。但它的作用和大脑更相似，因为它负责处理、运算计算机内部的所有数据，而主板芯片组则更像是心脏，它控制着数据的交换。CPU的种类决定了你使用的操作系统和相应的软件。CPU主要由运算器、控制器、寄存器组和内部总线等构成，是整个电脑的核心组成部分。
（4）内存
内存就是存储程序以及数据的地方，比如当我们在使用WPS处理文稿时，当你在键盘上敲入字符时，它就被存入内存中，当你选择存盘时，内存中的数据才会被存入硬（磁）盘。内存是电脑中的主要部件，它是相对于外存而言的。我们平常使用的程序，如Windows操作系统、打字软件、游戏软件等，一般都是安装在硬盘等外存上的，但仅此是不能使用其功能的，必须把它们调入内存中运行，才能真正使用其功能。我们平时输入一段文字，或玩一个游戏，其实都是在内存中进行的。通常我们把要永久保存的、大量的数据存储在外存上，而把一些临时的或少量的数据和程序放在内存上，当然内存的好坏会直接影响电脑的运行速度。
（5）硬盘
在组成电脑的基本结构中，有个规规矩矩的长方形的盒子可能会引起你的兴趣，它是什么呢？它是电脑记忆储存的仓库，别看它个子不是很大，储存的能力可是很惊人的，随着科技的发展，它的个子越来越小，储存能力却是越来越大。硬盘是一种最为常见的外存储器，它好比是数据的外部仓库一样。电脑除了要有“工作间”，还要有专门存储东西的仓库。硬盘又叫固定盘，由金属材料涂上磁性物质的盘片与盘片读写装置组成。这些盘片与读写装置（驱动器）是密封在一起的。硬盘的尺寸有5.25英寸、3.5英寸和1.8英寸等。有一类硬盘还可以通过并行口连接，作为一种方便移动的硬盘。硬盘的存储速度比起内存来说要慢，但存储量要大得多，存储容量可用兆（MB）或吉（GB）来表示，1GB=1024MB。目前，家用电脑的硬盘的大小有60GB、80GB、120GB、250GB、360GB、1000GB等。
4.计算机软件
我们通常使用的电脑包括硬件和软件两部分。没有安装任何软件的计算机，但有硬件是不能为你做任何事情的。计算机硬件必须与软件结合起来才是一个完整的计算机系统。
计算机软件，简称软件，是指计算机系统中的程序及其文档。程序是计算任务的处理对象和处理规则的描述；文档是为了便于了解程序所需的阐明性材料。程序必须装入机器内部才能工作，文档一般是给人看的，不一定要装入机器。
软件是用户与硬件之间的接口界面。用户主要是通过软件与计算机进行交流。软件是计算机系统设计的重要依据。为了方便用户，为了使计算机系统具有较高的工作效用，人们在设计计算机系统时，必须通盘考虑软件与硬件的结合，以及用户的要求和软件的要求。
系统软件为计算机使用提供最基本的功能，但是并不针对某一特定应用领域。系统软件是负责管理计算机系统中各种独立的硬件，使它们可以协调工作。系统软件使得计算机使用者和其他软件将计算机当作一个整体而不需要顾及到底层每一硬件是如何工作的。应用软件是为了某种特定的用途而被开发的软件。它可以是一个特定的程序，比如一个图像浏览器，也可以是一组功能联系紧密，可以互相协作的程序的集合，比如微软的office软件；也可以是一个有众多独立程序组成的庞大的软件系统，比如数据库管理系统。
5.电脑的工作原理和工作过程
计算机是一种机器，是人类发明的一种工具。但是，它与人类发明创造的其他工具有着本质的不同，人类发明的机器大多可以看作是人的手或脚的延伸，它们能够完成的是人原本需要耗费体力去完成的事情。而计算机则不同，它可以看作是人头脑的延伸，能帮助人做那些原本需要耗费人的脑力完成的工作。
计算机工作原理的模型是由英国数学家图灵提出的，这种模型后人称之为图灵机。图灵机就是计算机的工作原理模型。图灵机的工作原理的细节是复杂的，但是它背后的原则并不十分复杂。它的基本思想是把任意一台图灵机T的指令编码成在磁带上表示成0和1的字符串。然后这段磁带被当作某一台特殊的被称作普适图灵机U的输入的开始部分。接着这台机器正如T所要进行的那样，作用于输入的余下部分。普适图灵机是万有的模仿者。“磁带”的开始部分赋予该普适机器U需要用以准确模拟任何给定机器T的全部信息。
而计算机的工作过程就是执行程序的过程。怎样组织程序，涉及到计算机体系结构问题。现在的计算机都是基于“程序存储”概念设计制造出来的。软件工程师将编好的程序预先送入内存存储器中，然后启动计算机工作，计算机无须操作人员干预，便能逐条地分析操作者发出的指令和执行相应的指令。这便是对“程序存储”的简单理解。
了解了“程序存储”，再去理解计算机工作过程就变得十分容易。如果想叫计算机工作，就得先把程序编出来，然后通过输入设备送到存储器中保存起来，即程序存储。接来就是执行程序的问题了。根据冯·诺依曼的设计，计算机应能自动执行程序，而执行程序又归结为逐条执行指令：
（1）取出指令：从存储器某个地址中取出要执行的指令送到CPU内部的指令寄存器暂存；
（2）分析指令：把保存在指令寄存器中的指令送到指令寄存器，译出该指令对应的微操作；
（3）执行指令：根据招令译码器向各个部件发出相应控制信号，完成指令规定的操作；
（4）为执行下一条指令做好准备，即形成下一条指令地址。
总之，计算机的工作原理和工作过程充满了数学逻辑推理，每一个程序的正确执行都是正确的逻辑推理的结果，像5 6=11这样我们看来十分简单的问题，在计算机的操作系统中也要经过程序编写、程序输入、程序分析和执行几个宏观的步骤。