畢達(dá)哥拉斯說：萬物皆數(shù)，萬物皆可用整數(shù)或分?jǐn)?shù)來表示。
希帕索斯（Hippasus，公元前5世紀(jì)）不以為然：一個腰為1的等腰直角三角形的斜邊的長度是多少？由此引發(fā)了第一次數(shù)學(xué)危機(jī)，自此，幾何學(xué)強(qiáng)勢崛起。
中國人發(fā)現(xiàn)計算時需要記憶中間結(jié)果很是麻煩，發(fā)明了算盤和珠算法，計算的中間結(jié)果用不同的算珠的組合來表示。
納皮爾發(fā)現(xiàn)一些大數(shù)的乘除實在是太費(fèi)時間了，發(fā)明了對數(shù)，化乘除為加減。（1614年）
雖然對數(shù)表實現(xiàn)了計算降維，但查閱起來畢竟眼花繚亂，厚厚的書冊也不便攜帶。不多久，一位叫甘特的英國數(shù)學(xué)家想到：既然對數(shù)表是把兩個數(shù)的求積問題轉(zhuǎn)換為兩個對數(shù)的求和，那么，如果把一個對數(shù)視為一段可以用直尺丈量的長度，對數(shù)之和不就可以利用直尺直接量出來了嗎？1620年，甘特將對數(shù)表刻到一把尺上，借助圓規(guī)一類的輔助工具，實現(xiàn)了這種想法。這樣的工具被稱為計算尺。
施卡德（Wilhelm Schickard）從時鐘的齒輪技術(shù)獲得靈感，建造出世界已知的第一部機(jī)械式計算器，這部機(jī)械能進(jìn)行六位數(shù)的加減，并經(jīng)由鐘聲輸出答案，因此又稱為「算數(shù)鐘」。該機(jī)器利用11個完整的、6個不完整的鏈輪進(jìn)行加法運(yùn)算，并能借助對數(shù)表進(jìn)行乘除運(yùn)算。但不幸在即將完成時被毀。（1623年）
1642年，帕斯卡建造了可以實際使用的能做加減的計算器，是一種由齒輪+刻度盤組成的機(jī)器。
笛卡爾找到了坐標(biāo)系這個神器，說：數(shù)形是可以合二為一的。（1637年）
萊布尼茨說，我的計算器不僅要能做加減，還要能做乘除。萊布尼茨在加減法計算器的基礎(chǔ)上加了一個叫“步進(jìn)輪”（“Stepped Reckoner”）的裝置。
步進(jìn)輪是一個有9個齒的長圓柱體，9個齒依次分布于圓柱表面；旁邊另有個小齒輪可以沿著軸向移動，以便逐次與步進(jìn)輪嚙合。每當(dāng)小齒輪轉(zhuǎn)動一圈，步進(jìn)輪可根據(jù)它與小齒輪嚙合的齒數(shù)，分別轉(zhuǎn)動1/10、2/10圈……，直到9/10圈，這樣一來，它就能夠連續(xù)重復(fù)地做加減法，在轉(zhuǎn)動手柄的過程中，使這種重復(fù)加減轉(zhuǎn)變?yōu)槌顺\(yùn)算。（1671年）
同時，萊布尼茨和牛頓兩人各自獨(dú)立地找到了求曲線下面積的一般方法。萊布尼茨說，求面積不過是求和，求面積的變化率不過是求差。求面積與求變化率是兩個互逆的過程，這就是微積分。
巴貝奇說，為什么只把蒸汽機(jī)用于紡織業(yè)，為什么不用它來驅(qū)動計算器呢，于是發(fā)明了用蒸汽驅(qū)動的專用計算用途的差分機(jī)（由齒輪、轉(zhuǎn)輪、杠桿、拉桿組合而成）。更進(jìn)一步，構(gòu)思了具有通用性的分析機(jī)，可以運(yùn)行包含“條件”、“循環(huán)”語句的程序，有寄存器用來存儲數(shù)據(jù)，但成千上萬個嚙合的十齒齒輪過于復(fù)雜，思想太過超前，最后以失敗告終。但是，程序存儲與控制的思想由此萌芽。（1837年）
布爾說，邏輯學(xué)可以和數(shù)學(xué)相結(jié)合，邏輯學(xué)的真”與“假”可以用二進(jìn)制的0和1來表示。用兩個字符進(jìn)行組合便可以表示世間萬物，只有有足夠的數(shù)字位即可，這就是二進(jìn)制和布爾代數(shù)。（1847年）
1854年，George Boole在《An Investigation of the laws of thought,on which are founded the mathematical theories of logic and probabilities》一文中，第一次向人們展示了如何用數(shù)學(xué)解決邏輯的問題；布爾代數(shù)簡單得不能再簡單了，運(yùn)算的元素只有兩個：1、0；或True、False，基本的運(yùn)算只有“與”(“and”)、”或”(“or”)、”非”(“not”)，全部的運(yùn)算只用幾張真值表就能表達(dá)清楚。
圖靈（Alan Mathison Turing，1912-1954）頭腦大風(fēng)暴，用一條紙帶來存儲指令，用一個讀寫頭來讀寫紙帶上的指令并可改寫紙帶上的數(shù)據(jù)，這樣的機(jī)器似乎可以解決自動計算的問題，這就是后人所謂的“圖靈機(jī)”，存儲程序概念與實現(xiàn)呼之欲出。
香農(nóng)發(fā)現(xiàn)真”與“假”、0和1不就是電路系統(tǒng)的“開”與“關(guān)”嗎，電學(xué)中的并聯(lián)電路和串聯(lián)電路似乎與布爾代數(shù)的邏輯與和邏輯并有點關(guān)系，既然邏輯學(xué)和數(shù)學(xué)可以相互結(jié)合，再與電學(xué)結(jié)合一下怎么樣，這就是開關(guān)電路。（1938）
可以通過開關(guān)的組合來構(gòu)建邏輯門（非門、與門、或門），
通過邏輯門來構(gòu)建半加器、加法器：
構(gòu)建記憶電路（循環(huán)電路）：
計算機(jī)中的計算主要包括邏輯運(yùn)算和算術(shù)運(yùn)算，邏輯運(yùn)算可以用計算機(jī)的門電路很自然地實現(xiàn)，而算術(shù)運(yùn)算則皆可以以加法器為基礎(chǔ)：
減法：減法轉(zhuǎn)換為加法，減數(shù)用補(bǔ)碼表示。
乘法：用加法和移位來計算。
除法：用加/減法和移位來計算。
以一個或多個ALU(或加法器)為核心，加上移位器和存放中間臨時結(jié)果的寄存器組，在相應(yīng)邏輯控制下，可實現(xiàn)各種運(yùn)算
楚澤（Zuse）認(rèn)為，計算機(jī)最重要的部分不一定是計算本身，而是過程和計算結(jié)果的傳送和儲存，同時發(fā)現(xiàn)了繼電器這種更好的邏輯開關(guān)，發(fā)明了Z型系列計算機(jī)。（1940年代）
1820年，奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)。1831年，美國科學(xué)家約瑟夫·亨利 （Joseph Henry 1797-1878）制造了一個電磁鐵，繼而利用磁鐵制作了繼電器。繼電器是在機(jī)電式計算機(jī)第一個派上用場的電氣元件。但電的作用不是作為信號而是電磁感應(yīng)原理的利用。
阿坦那索夫和貝利找來了真空管作為存儲與運(yùn)算元件發(fā)明了ABC計算機(jī)（Atanasoff Berry Computer）。（1942）
1903年，弗萊明在真空中加熱的電絲(燈絲)前加了一塊板極，從而發(fā)明了第一只電子管。他把這種裝有兩個極的電子管稱為二極管。電子管的開關(guān)特性做為計算機(jī)的邏輯部件，開關(guān)切換速度當(dāng)然比繼電器來得更快。此時電真正作為信號的功能而存在。
1941年6月，莫齊利拜訪了阿坦那索夫并詳細(xì)向其了解ABC，不久，莫齊利離開厄辛諾前往賓夕法尼亞大學(xué)的摩爾學(xué)院任教。1941年秋天，他遇到該學(xué)院電氣工程系畢業(yè)的研究生艾克特。兩人得到了美國軍方的支持，領(lǐng)導(dǎo)開發(fā)了Eniac，號稱史上第一臺可變程序電子計算機(jī)。程序雖然可變，但卻沒有實現(xiàn)程序存儲，只能通過開關(guān)和連接電纜（插線或插線板）來改變模塊計算模塊的組合，實現(xiàn)不同的任務(wù)。
馮·諾依曼早就認(rèn)識到了Eniac不夠自動，手工摁開關(guān)和連接電纜（插線）的工作似乎也可以交給計算機(jī)去做，這樣的操作不都是對應(yīng)于電路的通與斷來實現(xiàn)模塊的不同組合嗎？不就是對應(yīng)一個0和1的指令序列或者一串電信號嗎？如果存儲到計算機(jī)內(nèi)，再按順序讀出來，然后處理為控制電信號，不就實現(xiàn)了不同模塊的自由組合？于是1945年6月寫出了長達(dá)101頁的《關(guān)于離散變量自動電子計算機(jī)的草案》，提出了程序和數(shù)據(jù)一樣存放在計算機(jī)內(nèi)存儲器中，并給出了通用電子計算機(jī)的基本架構(gòu)，后來這些思想被稱為存儲程序控制概念和“馮·諾依曼結(jié)構(gòu)”。存儲程序控制也就是存儲程序和程序控制，對應(yīng)于硬件，也就是要實現(xiàn)存儲器（內(nèi)存）和控制器（由其進(jìn)行取碼、譯碼、發(fā)出控制信號）。存儲程序控制概念是計算機(jī)理論和實踐方面最重要的思想之一，可以理解為“圖靈機(jī)”的具體實現(xiàn)，現(xiàn)在絕大多數(shù)計算機(jī)都是存儲程序控制概念的實現(xiàn)或“馮·諾依曼結(jié)構(gòu)”。
威爾克斯（Maurice Vincent Wilkes）使用了水銀延遲線作存儲器，利用穿孔紙帶輸入和電傳打字機(jī)輸出，領(lǐng)導(dǎo)、設(shè)計和制造了EDSAC（Electronic Delay Storage Automatic Calculator，電子延遲存儲自動計算機(jī)），終于將存儲程序控制的思想實驗變成了現(xiàn)實。
從此，摁開關(guān)和連接電纜的工作由程序員來代替。程序員查閱計算機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)的指令集，將解決問題的全過程通過指令集中的指令來做排列組合，這就是程序，是一個0和1的序列，執(zhí)行時加載到內(nèi)存的代碼區(qū)，表示指令時由控制器取指、譯碼、產(chǎn)生控制信號。指令中描述的數(shù)據(jù)存儲到內(nèi)存的數(shù)據(jù)區(qū)，按數(shù)據(jù)的編碼規(guī)則（如補(bǔ)碼、ASCII碼等）進(jìn)行解釋。所以，數(shù)據(jù)和指令都由0、1的組合來表示，都存儲到內(nèi)存，只是做不同的解釋而已。
0、1序列直接對應(yīng)硬件的的兩個狀態(tài)，直接與電信號相對應(yīng)，所以機(jī)器能直接識別，稱為機(jī)器語言。
用機(jī)器語言描述程序的0、1序列，難寫、難讀、難改。指令集可不可以用一些單詞、短語或其縮寫來描述，使用名字來指代特定的內(nèi)存位置，然后再用這些單詞、短語或其縮寫來編程，最后再翻譯成機(jī)器語言？這是可行的，而查找、替換的工作也正是計算機(jī)所擅長的。用單詞、短語或其縮寫來描述的指令稱為匯編程序，這樣的翻譯程序稱為匯編器，將源程序翻譯成機(jī)器語言的0、1序列。由此開始了程序控制程序的思想（由程序來翻譯或解釋另一程序）。
匯編指令與機(jī)器直接相關(guān)，一一對應(yīng)，不具有通用性，且匯編指令的抽象程序過低，是否可以將一些常用功能的匯編指令組合用一些關(guān)鍵字、操作符來表示，地址可以用標(biāo)識符來表示，以實現(xiàn)更高程度的抽象和封裝，答案是可以的，這就是高級語言。其翻譯程序稱為編譯器或解釋器，由其來翻譯由該語言規(guī)則編寫的程序到機(jī)器語言。當(dāng)然，對應(yīng)于不同的硬件系統(tǒng)和操作系統(tǒng)（提供最基礎(chǔ)功能，更底層的一系列程序），相同的高級語言可以實現(xiàn)不同的編譯器或解釋器。在實際當(dāng)中，編譯器在內(nèi)部可能會被分成一個“前端”和多個“后端”。“前端”負(fù)責(zé)把高級語言的程序轉(zhuǎn)換為中間形式，而“后端”則負(fù)責(zé)把中間表現(xiàn)形式轉(zhuǎn)換成不同體系結(jié)構(gòu)的匯編指令。這種做法要比使用多個完全不同的編譯器更簡單。
順序、分支、循環(huán)三種控制結(jié)構(gòu)便是更高程度的抽象，分支、循環(huán)的本質(zhì)也是順序結(jié)構(gòu)，只不過是不同地址的跳轉(zhuǎn)而已。
1958年，供職于IBM的約翰·巴庫斯領(lǐng)導(dǎo)開發(fā)了世界上第一個高級語言，FORTRAN。FORTRAN說，科學(xué)計算和公式翻譯交給我好了。
一些高級語言設(shè)計者覺得，區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)類型是一個不錯的選擇，數(shù)據(jù)類型可以選擇要求先聲明，后使用，也可以選擇由編譯器來推斷，也就是強(qiáng)類型與弱類型的區(qū)別，各有優(yōu)劣。
另外，不同的領(lǐng)域可以設(shè)計出不同側(cè)重點的高級語言，自此，各類高級語言百花齊放。
面對復(fù)雜性和需求的變動性，高級語言的設(shè)計者還面臨代碼如何組織的問題。
C語言說，一切都是函數(shù)。（1972年）
Smalltalk說，一切都是對象，一些數(shù)據(jù)和操作這些數(shù)據(jù)的函數(shù)因為者關(guān)系緊密，需要封裝，組織成類與對象的方式。（1980年）
C++說，我是帶類的C，我還可以通過模板將函數(shù)或類，讓其獨(dú)立于具體數(shù)據(jù)類型的。我是集成面向過程、面向?qū)ο蟆⒎盒途幊趟季S的瑞士軍刀。（1983年）
面對復(fù)雜性和需求的變動性，程序員在構(gòu)建系統(tǒng)時還總結(jié)出來諸多的設(shè)計模式。
為了實現(xiàn)代碼重用，常用的功能、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法實現(xiàn)成了函數(shù)庫、類庫。所以，一個成熟的編程語言，不但具有語言的部分，編譯器或解釋器的部分，還要集成庫、框架，以實現(xiàn)效率、穩(wěn)定的使用需求。所以編程語言通常包含三部分，一是語言本身，二是庫，三是其運(yùn)行環(huán)境，也就是后面要提到的操作系統(tǒng)，而javascript則還有其宿主環(huán)境，也就是瀏覽器，瀏覽器也是一個應(yīng)用程序，運(yùn)行于特定的操作系統(tǒng)之上。
按照馮諾依曼結(jié)構(gòu)，程序需要加載到內(nèi)存（RAM）才可以被CPU隨機(jī)訪問。RAM是電存儲，速度相對硬盤快很很多，但斷電則會丟失數(shù)據(jù)，是否可以既是電存儲又可以斷電不丟失數(shù)據(jù)呢？答案是ROM或單片機(jī)的燒錄或bios固件。程序中的0表示這條熔絲要燒斷，1表示這條熔絲不燒，以此方法記錄二進(jìn)制信息，也是相當(dāng)于邏輯電路的重新組合。程序燒錄好后，芯片就有了邏輯功能。包括一次擦寫的PROM和可以反復(fù)擦寫的EPROM。
所以說，邏輯電路的重新組合，可以是硬連接，如Eniac的開關(guān)與連接電纜，也可以是軟連接，如程序，也可以是處于中間狀態(tài)的固件，如單片機(jī)的燒錄或bios固件。也就是說，硬件與軟件其實是硬幣的兩面，有時兩者的界限很模糊，相應(yīng)功能可以用硬件實現(xiàn)，也可以用軟件實現(xiàn)。
現(xiàn)代系統(tǒng)越來越多地采用通用硬件（如處理器、內(nèi)存，以及與外界相連接的接口），同時靠軟件來實現(xiàn)特定的行為。人們普遍認(rèn)為，軟件更便宜、更靈活，比硬件更好修改（特別是跟已經(jīng)出廠的設(shè)備比）。例如，如果用一臺計算機(jī)來控制汽車的動力和剎車，那么防抱死和電子穩(wěn)定控制顯然應(yīng)該是軟件的功能。
硬件和軟件一樣也需要不斷進(jìn)行更高層次的抽象，并封裝抽象。后面提到的集成電路IC、CPU都是其具體體現(xiàn)。
1959年，IBM制造了第一臺晶體管計算機(jī)7090，使用穿孔卡片。有32K內(nèi)存，系統(tǒng)用5K，用戶用27K，用戶數(shù)據(jù)在內(nèi)存和一臺磁鼓之間切換。計算設(shè)備的邏輯部件，從齒輪到繼電器是一大進(jìn)步，電的功能是產(chǎn)生磁，從繼電器到電子管是一大進(jìn)步，電開始作為電信號的功能而存在，但電子管是用玻璃管抽成真空制造而成的，所以又叫真空管，太脆弱了，想微型化很困難，功耗太大，壽命太短，不穩(wěn)定。晶體管就不同了，是固體的半導(dǎo)體，真空管上述的一些毛病皆可克服。
1947年12月，美國貝爾實驗室的肖克利、巴丁和布拉頓組成的研究小組，研制出一種點接觸型的鍺晶體管，晶體管特別適合用作開關(guān)，因為其固體特性。而電子管體積大、功耗大、發(fā)熱厲害、壽命短、電源利用效率低、結(jié)構(gòu)脆弱而且需要高壓電源。
早在1952年，達(dá)默早就認(rèn)識到電子線路中的分立元器件與密密麻麻的連線的不足，如何縮小元件體積，降低成本，也許封裝是一種更好的選擇。
1958年，供職于德州儀器公司的伊利諾斯大學(xué)畢業(yè)生杰克·基爾比漸漸形成一個天才的想法：電阻器和電容器(無源元件)可以用與晶體管(有源器件)相同的材料制造。另外，既然所有元器件都可以用同一塊材料制造，那么這些部件可以先在同一塊材料上就地制造，再相互連接，最終形成完整的電路。9月12日，基爾比研制出世界上第一塊鍺集成電路（Integrated Circuit, IC）。
1959年7月，另一位科學(xué)界和商業(yè)界的奇才羅伯特·諾伊斯（Robert Noyce）研究出一種二氧化硅的擴(kuò)散技術(shù)和PN結(jié)的隔離技術(shù)，并創(chuàng)造性地在氧化膜上制作出鋁條連線，使元件和導(dǎo)線合成一體。
封裝成組件的集成電路相互之間以及與其它電子元件之間還是需要連接，而早在20世紀(jì)初，人們?yōu)榱撕喕娮訖C(jī)器的制作，減少電子零件間的配線，降低制作成本等優(yōu)點，開始鉆研以印刷的方式取代配線的方法。三十年間，不斷有工程師提出在絕緣的基板上加以金屬導(dǎo)體作配線。而最成功的是1925年，美國的Charles Ducas 在絕緣的基板上印刷出線路圖案，再以電鍍的方式，成功建立導(dǎo)體作配線。直至1936年，奧地利人保羅·愛斯勒（Paul Eisler）在英國發(fā)表了箔膜技術(shù)，他在一個收音機(jī)裝置內(nèi)采用了印刷電路板（printed circuit boards, PCB）。
印刷電路板通過圖形電鍍，蝕刻出電路，還可以多層高溫壓制到一起：
PCB 可以大規(guī)模生產(chǎn)，無需焊接或用一大堆線。通過蝕刻金屬線的方式，把零件連接到一起。
把 PCB 和 IC 結(jié)合使用，可以大幅減少獨(dú)立組件和電線，但做到相同的功能，而且更小，更便宜，更可靠。三贏！在制成最終產(chǎn)品時，其上會安裝集成電路、電晶體、二極管、被動元件（如：電阻、電容、連接器等）及其他各種各樣的電子零件。借著導(dǎo)線連通，可以形成電子訊號連結(jié)及應(yīng)有機(jī)能。自此，告別了傳統(tǒng)了分立元件和傳統(tǒng)布線。
許多早期 IC 都是把很小的封裝成的獨(dú)立單元，為了實現(xiàn)更復(fù)雜的設(shè)計，需要全新的制作工藝，于是，光刻登場！1960年，H H Loor和E Castellani發(fā)明了光刻工藝。通過多輪光刻，可以摻雜出晶體管，光刻出電阻、電容，蝕刻出細(xì)小金屬導(dǎo)線，連接不同晶體管。光刻工藝讓更微小化的集成電路成為可能。
電腦的輸出可以遠(yuǎn)程做為另一臺電腦的輸入嗎？答案就是局域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)，最初建成的網(wǎng)絡(luò)就叫做ARPANET。1969 年10 月29 日，ARPANET 上的第一條消息從加州大學(xué)洛杉磯分校發(fā)出，到達(dá)550 公里外的斯坦福大學(xué)。這一天可以看成互聯(lián)網(wǎng)的誕生日。提供輸出的稱為服務(wù)器，接收輸出做為輸入的稱為客戶端。通過網(wǎng)線、光纖實現(xiàn)物理連接，通過分層的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議規(guī)定通信規(guī)則，由網(wǎng)絡(luò)程序?qū)崿F(xiàn)邏輯連接，如FTP、SMTP、Telnet、HTTP、HTML等：
1971年，全球第一個微處理器4004由Intel公司推出，采用的是MOS工藝，這是一個里程碑式的發(fā)明。
1975年，愛德·羅伯茲Ed Roberts設(shè)計了Altair 8800，采用Intel 8080處理器。事實上，微軟公司的創(chuàng)始人比爾·蓋茨和保羅·艾倫發(fā)跡，也是始于為Altair 微型計算機(jī)編寫B(tài)ASIC 編譯器，這個編譯器是微軟公司的第一個產(chǎn)品。今天，Microsoft Visual Basic 作為BASIC 的一個主要分支，仍然被微軟公司積極地維護(hù)著。
隨著電腦系統(tǒng)的日益復(fù)雜化、以及利用電腦速度快的特點而發(fā)展出的多任務(wù)（多程序）運(yùn)行方式，靠手工管理這些軟、硬件資源顯然不現(xiàn)實，唯一的辦法就是用程序來管理程序，這就是操作系統(tǒng)，如unix、ninux、windows、ios等，操作系統(tǒng)本身也是許多程序的集成，相互配合完成電腦系統(tǒng)軟、硬件的管理，實現(xiàn)電腦系統(tǒng)基礎(chǔ)的功能支持。
20世紀(jì)50年代初，還沒有應(yīng)用程序與操作系統(tǒng)之分。計算機(jī)的能力非常有限，每次只能運(yùn)行一個程序，這個程序會接管整臺機(jī)器。而程序員要使用計算機(jī)，運(yùn)行自己的程序，必須事先預(yù)約時間段（身份低微的學(xué)生只能預(yù)約在半夜）。隨著計算機(jī)變得越來越復(fù)雜，再靠非專業(yè)人員使用它們效率就會很低。于是，操作計算機(jī)的工作就交給了專業(yè)操作員。計算機(jī)操作員的任務(wù)就是把程序輸入計算機(jī)，然后把計算結(jié)果送交相應(yīng)的程序員。操作系統(tǒng)最初就是為了代替人工操作員完成上述工作才誕生的。硬件不斷發(fā)展，控制它們的操作系統(tǒng)也日益完善。而隨著硬件越來越強(qiáng)大、越來越復(fù)雜，就有必要集中更多的資源來控制它們。
操作系統(tǒng)通常都需要管理數(shù)十個同時運(yùn)行的進(jìn)程或任務(wù)。其中有些是由用戶啟動的程序，但大多數(shù)還是一般用戶看不到的系統(tǒng)任務(wù)。這些進(jìn)程或任務(wù)（程序），要共享同一臺電腦的CPU、內(nèi)存、硬盤和其它輸入輸出設(shè)備，由操作系統(tǒng)統(tǒng)一進(jìn)行控制和分配。
這些操作系統(tǒng)大都由C或C++來編寫，是一個十分復(fù)雜的系統(tǒng)工程，如Windows 7 擁有大約1 億行代碼。
操作系統(tǒng)提供了硬件（其功能由驅(qū)動程序定義）和其他軟件之間的接口。有了這個接口，硬件就好像能聽懂人的話了，而程序員編程因此就會變得簡單。用這個圈子里的行話說，操作系統(tǒng)提供了一個平臺，在這平臺上可以構(gòu)建應(yīng)用程序。
操作系統(tǒng)為應(yīng)用程序定義了一組操作（也叫服務(wù)），提供不同編程語言的API，比如將數(shù)據(jù)存儲至文件或者從文件中取出數(shù)據(jù)、建立網(wǎng)絡(luò)連接、獲取鍵盤輸入、報告鼠標(biāo)移動和按鈕點擊、繪制屏幕，等等。
1979年，Intel推出5MHz 8088微處理器，之后，IBM基于8088推出全球第一臺PC，逐漸地，隨著電腦器件的微型化，價格的逐步降低，電腦逐步普及。
最后，通用的數(shù)字系統(tǒng)無所不在。在整合多領(lǐng)域技術(shù)進(jìn)步的基礎(chǔ)上，數(shù)字設(shè)備向著小型、廉價和高性能的方向發(fā)展。某一領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步，比如存儲密度，經(jīng)常會影響到所有數(shù)字設(shè)備。
計算機(jī)硬件系統(tǒng)把大型、復(fù)雜系統(tǒng)切分成小型、易管理（可獨(dú)立創(chuàng)建）的組件，軟件分層、API、協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)莫不如此。
化學(xué)有100 多個元素，物理有十幾個基本粒子。而數(shù)字計算機(jī)只有兩個元素，0 和1，其他一切都由此衍生出來。比特可用來表示任何信息，從最簡單的真假、是否、對錯之類的二元選擇，到數(shù)字、字母，乃至一切事物。復(fù)雜的事物比如購物、瀏覽和手機(jī)歷史中關(guān)于你生活的點點滴滴，則是由簡單的數(shù)據(jù)項組成，后者又可以用更簡單的形式來表示，如此往復(fù)，直到表示成一個一個的比特。
計算機(jī)是操作比特的數(shù)字設(shè)備。告訴處理器做什么的指令，被編碼為比特，而且通常與數(shù)據(jù)保存在同樣的存儲器中。改變指令可以改變計算機(jī)行為，而這也正是計算機(jī)之所以成為通用機(jī)器的原因所在。比特的含義取決于上下文，一個人的指令可能是另一個人的數(shù)據(jù)。雖然有適合處理某種數(shù)據(jù)的特定技術(shù)存在，但復(fù)制、加密、壓縮、錯誤檢測等等操作全都可以在比特的層面上執(zhí)行，與比特所表示的事物無關(guān)。運(yùn)行通用操作系統(tǒng)的通用計算機(jī)取代各種專用設(shè)備的進(jìn)程還將繼續(xù)。未來很可能出現(xiàn)根據(jù)生物計算原理設(shè)計的其他處理器，或許還會出現(xiàn)量子計算機(jī)。但是，數(shù)字計算機(jī)還會伴隨我們很長時間。
數(shù)字網(wǎng)絡(luò)中從一個處理器傳輸?shù)搅硪粋€處理器的數(shù)據(jù)和指令，同樣也都是比特。
最后，我們可以簡單理解：
1 組合的概念，晶體管組合成邏輯門電路，門電路構(gòu)建半加器、加法器、記憶電路。上億個晶體管組合成一個集成電路，完成一個功能，再由數(shù)量不等的集成電路、電子元件、PCB板組合成更復(fù)雜的功能模塊，通過不斷抽象、分層、封裝，最后組合成一臺單機(jī)，通過網(wǎng)絡(luò)組合成局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)。軟件也是如此，由CPU指令抽象（組合）出高級語言的關(guān)鍵字、運(yùn)算符、控制結(jié)構(gòu)，由這些再構(gòu)成語句或語句塊，再組合成簡單的函數(shù)或類對象完成一個小功能，不同函數(shù)或類組合到一起完成一個較大的功能，再通過接口，實現(xiàn)更大的功能，也是不斷的抽象、分層、封裝，如windows 7就有上億行代碼，包含眾多相互提供接口的程序，構(gòu)成一個龐大復(fù)雜的系統(tǒng)。
2 軟硬件的邏輯等價性。
軟件是可以轉(zhuǎn)化為硬件的，首先是在操作系統(tǒng)之上的應(yīng)用軟件，這里主要指編譯軟件，它將高級語言或者匯編語言編譯、解釋為目標(biāo)程序，也就是我們所說的機(jī)器碼，然后機(jī)器碼被分解為微程序，微程序再分解為微指令，而微指令就是一段定長的二進(jìn)制數(shù)字，再由數(shù)字邏輯里的知識被硬件所利用。
程序還可以固化，就是將程序讀入只讀存儲器，做成固件。對于固件，更是模糊了軟件和硬件的邊界。
晶體管開關(guān)的連線組合能完成一定功能（如加法機(jī)、記憶電路），就是硬件，而能完成一定功能的軟件的指令序列（0、1序列)相當(dāng)于晶體管開關(guān)的重新連線，因而具備了新的功能；復(fù)雜的邏輯功能單元都是由簡單的邏輯電路搭建而成的，硬件就是邏輯電路的硬連接，軟件就是這些邏輯電路的軟連接（軟件的指令序列也就是0、1序列而已）。
3 了解了Eniac的編程方式是摁開關(guān)和連接電纜（插線）來實現(xiàn)功能模塊的組合，后續(xù)硬件的改進(jìn)和存儲程序控制的方式，都只是對這一手工方式的改進(jìn)，所以你也可以理解，程序和其二進(jìn)制的0、1序列都只是為了實現(xiàn)功能模塊的自動組合而已，或者說是一種特殊方式的摁開關(guān)和連接電纜（插線）。所以說，相同的功能模塊，可以用硬件實現(xiàn)，也可能由硬件+軟件來實現(xiàn)，只是組合或連接的方式不同而已（硬連接、軟連接）。
4 不管是紙帶、磁帶、鍵盤、硬盤輸入，都是通過一定的技術(shù)手段轉(zhuǎn)換為電信號，對應(yīng)邏輯開關(guān)的通、斷或高、低電平。加載到內(nèi)存后，就可以被CPU的控制器取碼、譯碼來產(chǎn)生控制信號，讀取數(shù)據(jù)，執(zhí)行算術(shù)或邏輯運(yùn)算，輸出數(shù)據(jù)。
ref:
I Brian W·Kernighan《世界是數(shù)字的》
II 激動人心的信息技術(shù)誕生與成長簡史
III 集成電路的光刻法：半導(dǎo)體摻雜（晶體管）與金屬層蝕刻（連線）
IV 一張圖認(rèn)識電腦主板（多層PCB印制電路板）的主要制作工藝
－end－
ROG在這幾年推出新品的節(jié)奏是越來越快，尤其是AMD平臺，幾乎都是全球首發(fā)，這讓“AMD YES”粉兒們真的是大呼YES！幸福總是來的一波未平一波又起。作為ROG家族極具人氣的光魔臺式機(jī)系列近日迎來硬核升級，不僅CPU搭載了Zen3架構(gòu)、7nm的銳龍7 5800X處理器，顯卡方面也升級到帶有光追技術(shù)的RTX 3070獨(dú)顯，這就是我們本文正在搶先體驗的ROG光魔G15電競主機(jī)，一款有著超高性價比的真香主機(jī)，能擁有，就是幸福。
相比上一代的光魔G15，這一代的光魔G15在外觀上基本沒有變化，主機(jī)正面敗家之眼的LOGO依然搶眼，風(fēng)切的前臉兒設(shè)計很有個性，右下角的鏤空可以為機(jī)箱內(nèi)提供通風(fēng)循環(huán)，中間一條斜置的燈條既科技又夢幻。
前面板的左側(cè)斜邊上，還設(shè)計了一個折疊式的耳機(jī)掛架，使用的時候輕輕撥下來就能掛耳機(jī)了，能夠為自己的桌面多節(jié)約些空間和整潔度。
主機(jī)頂部同樣采用了風(fēng)切格柵設(shè)計，包括右側(cè)面板、背部、底部，光魔G15主機(jī)的開孔率還是相當(dāng)高的，畢竟面對硬核的配置，需要更強(qiáng)的散熱才能HOLD住。
頂部靠前還有一個提手的設(shè)計，機(jī)身上方有提手，盡管這款主機(jī)看上去身材還是很大，但是有了這個提手也就非常便于移動，即便是力氣不大的女生也可以提起。
主機(jī)頂部的凹槽內(nèi)，提供了比較常用的接口，包括1個USB 3.1 Gen1 Type-A，1個USB 3.1 Gen1 Type-C，音頻輸入和輸出接口。感覺前置的接口還是少了，如果能多一個USB或Type-C接口就會更方便，而且設(shè)計在這樣的一個槽子里，并不覺得是更好的方案。
側(cè)面是一個有機(jī)玻璃面板，凌厲的線條，加上很有設(shè)計感的ROG標(biāo)識，一眼就能識別身份。
之所以將這個面板設(shè)計為透明，當(dāng)然是為了展示機(jī)箱內(nèi)部的燈效，包括RTX 3070顯卡，頂部和前面板的內(nèi)側(cè)，分布了一些星點狀的燈效，在比較暗的環(huán)境下，燈效還是比較明顯的。
由于這款全新的光魔G15主機(jī)采用了B550芯片組的主板，所以相比上一代接口布局也有不同。背部的接口有1個PS/2，4個USB 3.1 Gen 1接口，2個USB 3.1 Gen 2接口，1個千兆網(wǎng)口，3個音頻接口，此外還有1個HDMI、1個D-Sub接口、1個DVI-D接口，只是由于銳龍7 5800X不含集顯，所以主板上的視頻接口也就無法使用。
搭載的RTX 3070獨(dú)顯則包括了2個HDMI、3個DP接口，可以連接目前主流的高清顯示器，以及多個顯示器。此外，這款主機(jī)也支持Wi-Fi 6高速無線連接，滿足更多應(yīng)用場景的連接需求。
ROG光魔G15款電競主機(jī)主要還是在核心硬件上的升級，畢竟作為一款有著29L容積的機(jī)箱而言，內(nèi)部的空間已經(jīng)足夠大，在外觀的設(shè)計方面也就沒必要頻繁更換。接下來我們看看主機(jī)箱內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。
主機(jī)箱內(nèi)部
光魔G15款電競主機(jī)的外觀規(guī)格為498（高）x421（深）x185（寬）mm，所以看上去比一般主機(jī)略高一些，所以內(nèi)部的空間也就很容易做，比如把電源放置在最底部，并加裝了隔離板，與主板的距離很遠(yuǎn)，這樣就能很好的避免機(jī)箱內(nèi)部的熱量互相串流，以及減少電磁等的干擾，當(dāng)然，重心在最下部，也能起到穩(wěn)固機(jī)身的作用。
主板采用的華碩大師系列B550主板，CPU上采用105W風(fēng)冷散熱器，相比普通下壓式散熱器效果增強(qiáng)15%，為CPU提供強(qiáng)力散熱保障。
華碩Dual RTX 3070獨(dú)顯，雙風(fēng)扇，在目前顯卡到處缺貨的情況下，如果在上市時能夠搶到這款光魔G15主機(jī)，絕對是賺了。
4內(nèi)存插槽，本機(jī)上安裝了海力士的2×8GB DDR4 3200MHz內(nèi)存，內(nèi)存是普條，所以沒有采用散熱馬甲和燈效，比較原始的狀態(tài)。
固態(tài)硬盤采用的是西數(shù)SN530 1TB SSD，PCIe NVMe協(xié)議，速度和容量都夠用了，畢竟還有一塊東芝7200轉(zhuǎn)的1TB HDD，固態(tài)硬盤同樣沒有加裝散熱馬甲，雖然看上去在一個狹小的空間里，但好在沒有其它熱源的干擾。
整個機(jī)箱內(nèi)的空間還是比較充裕，而且走線也主要放置在了主板的背部，并采用了排線方式，用料扎實，內(nèi)部整潔。
Armoury Crate奧創(chuàng)智控中心
ROG特有的控制中心軟件，在這里可以看到CPU、顯卡的運(yùn)行狀態(tài)，風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速等信息。在AURA SYNC頁面還可以調(diào)節(jié)整機(jī)和連接的外設(shè)的神光同步燈效。
硬件性能評測
我們評測的這款ROG光魔G15 2011款主機(jī)搭載了AMD銳龍7 5800X處理器，GeForce RTX 3070顯卡，16GB DDR4 3200MHz內(nèi)存，1TB SSD+1TB HDD，支持Wi-Fi 6無線網(wǎng)絡(luò)和藍(lán)牙5.1。預(yù)裝微軟Windows 10操作系統(tǒng)和Armoury Crate奧創(chuàng)智控中心。
在評測前，我們均已將操作系統(tǒng)、主板BIOS、顯卡驅(qū)動、奧創(chuàng)智控中心等升級至最新版本，評測過程中，系統(tǒng)性能為高性能，奧創(chuàng)智控中心設(shè)置為野獸模式，辦公室環(huán)境溫度28°C。
具體信息如下：
操作系統(tǒng)：微軟Windows 10家庭中文版，21H1
主板BIOS版本：202
顯卡驅(qū)動：30.0.14.7111（NVIDIA 471.11）
CPU
AMD? 銳龍?7 5800X處理器采用Zen 3架構(gòu)，7nm制程工藝，擁有8核心16線程，基礎(chǔ)頻率3.80GHz，單核最大頻率4.70GHz，熱設(shè)計TDP 105W，最大溫度95°C，二級緩存4MB，三級緩存高達(dá)32MB，支持最大128GB的DDR4 3200MHz內(nèi)存規(guī)格。得益于先進(jìn)的工藝架構(gòu)搭配強(qiáng)大單核性能，銳龍7 5800X足以輕松應(yīng)對當(dāng)下各種3A主流游戲，獲得更高幀數(shù)以及更流暢的游戲體驗。
（1） CPU-Z
在CPU-Z自帶的性能測試中，AMD銳龍7 5800X的單核心分?jǐn)?shù)為652.3分，多核心分?jǐn)?shù)為6559分，對比內(nèi)置的英特爾酷睿i7-10700處理器成績，單核成績高了約13%，多核成績高約14%。
（2） CINEBENCH R15/R20/R23
CINEBENCH是一款衡量CPU性能的測試軟件，目前的最新版是CINEBENCH R23。R23測試單核成績?yōu)?594pts，多核成績?yōu)?4858pts；R20測試單核成績?yōu)?22pts，多核成績?yōu)?778pts；R15測試單核成績?yōu)?62cb，多核成績?yōu)?522cb。
AMD銳龍7 3800X是2019年發(fā)布的一款Zen2架構(gòu)、7nm工藝的處理器，最大單核頻率4.50GHz，8核心16線程，TDP105W，三級緩存32MB，與現(xiàn)在Zen3架構(gòu)的銳龍7 5800X相比架構(gòu)不同，頻率僅低了0.2GHz，由于當(dāng)時還沒有R23，所以這里我們對比一下R15和R20的數(shù)據(jù)。
可以看到，Zen3架構(gòu)的銳龍7 5800X處理器，無論是R15還是R20，單核以及多核的成績，都要比上一代的銳龍7 3800X高出不少。
（3） Geekbench 5測試
Geekbench 5是通過許多不同的測試或工作負(fù)載來測量CPU性能的，并能相當(dāng)完整地顯示整個測試平臺的硬件信息。Geekbench 5測試的最終結(jié)果單核成績1637，多核成績9870，AMD 8核心16線程的成績絕對令人驚嘆。
國際象棋基準(zhǔn)測試
國際象棋基準(zhǔn)同樣是一款CPU性能檢測的常用工具，軟件會調(diào)用CPU來運(yùn)行AI測試被測電腦的國際象棋運(yùn)算能力，同時支持多線程運(yùn)算，這款CPU的多線程最終成績?yōu)?7874千步每秒。
顯卡
這款主機(jī)搭載了NVIDIA? GeForce RTX? 3070 8GB顯卡，NVIDIA Ampere架構(gòu)，采用第二代RT Core，吞吐量比第一代 RT Core 高一倍 ，并發(fā)執(zhí)行光線追蹤和著色計算，可帶來全新水準(zhǔn)的光線追蹤性能，將電影級的畫面在游戲中實現(xiàn)。此外，其搭載的NVIDIA DLSS 是一項開創(chuàng)性 AI 渲染技術(shù)，可在不損失畫質(zhì)的前提下，大幅提升游戲幀率。
3DMark測試
接下來我們使用最新版3DMark進(jìn)行測試，測試項目包括TimeSpy、Time Spy Extreme、Fire Strike、Fire Strike Extreme、Fire Strike Uitra，以及光追Port Royal測試，結(jié)果均取顯卡得分。我們同時還與上一代的RTX 2070 Super顯卡進(jìn)行對比，毫無疑問，RTX 3070的性能在各項測試中全面領(lǐng)先。
游戲測試
在《古墓麗影：暗影》的游戲測試中，游戲分辨率為2.5K，影像默認(rèn)畫質(zhì)為高，關(guān)閉光線追蹤，最終平均幀率128，是一個3070應(yīng)該有的表現(xiàn)，可以非常流暢運(yùn)行這款游戲。
之后我們打開光線追蹤并設(shè)置到超高質(zhì)量，但是DLSS選項暫時不可選，應(yīng)該是驅(qū)動問題，所以在幀率上應(yīng)該是有所損失的。但是最終依然獲得77fps的幀數(shù)，如果可以開啟DLSS，相信還會更高。所以包括《賽博朋克2077》這樣的大作，RTX 30系列顯卡一定是絕配。
《刺客信條：英靈殿》于去年11月正式發(fā)售，自帶內(nèi)置的Benchmark，而且可以預(yù)設(shè)多種畫質(zhì)，玩家要找出適合自己硬件的畫質(zhì)檔次并不困難，基本上幾分鐘內(nèi)就可以得出相應(yīng)的結(jié)果。我們設(shè)置分辨率為2.5K，垂直同步關(guān)閉，畫面質(zhì)量極高，反鋸齒高，100%無邊框視野，開啟光線追蹤。最終渲染6654幀，用時88秒，平均76fps的流暢成績。
內(nèi)存
這款主機(jī)搭載了2×8GB DDR4 3200MHz雙通道內(nèi)存，最大支持 128GB。使用AIDA64內(nèi)存檢測，讀取速度為44802MB/s，寫入速度為25540MB/S，16GB容量可以滿足大多數(shù)人的游戲需求，主板上還留有2個空插槽，用戶可以自行加裝。
硬盤
硬盤存儲方面使用了固態(tài)+機(jī)械硬盤組合的方式，系統(tǒng)盤為WDC西數(shù)SN530 M.2 PCIe 1TB SSD，機(jī)械硬盤7200轉(zhuǎn)東芝1TB，可以滿足大多數(shù)游戲玩家，或是創(chuàng)意工作者對大容量的需求。
我們僅對該機(jī)系統(tǒng)硬盤進(jìn)行測試，最終的結(jié)果，順序讀取速度為2458.33MB/s，寫入速度為1983.60MB/s，處于中端水平。
散熱
ROG光魔系列已經(jīng)不是第一代產(chǎn)品，所以在散熱方面我們幾乎不會擔(dān)心。但是對于TDP105W的銳龍7 5800X處理器，我們還是很想知道其散熱表現(xiàn)究竟如何的。室溫環(huán)境28°C，開啟增強(qiáng)模式，使用AIDA64壓力測試，勾選FPU進(jìn)行單拷，CPU可滿載100%，運(yùn)行38分鐘，CPU溫度保持在90°C非常平穩(wěn)，功耗達(dá)到108.83W也很平順，速度略有波動，下降幅度也不大，能夠滿足高負(fù)荷運(yùn)行需求。
之后我們使用AIDA64的FPU和FurMark進(jìn)行雙烤，F(xiàn)urMark分辨率設(shè)置為1080P，連續(xù)運(yùn)行26分鐘后，CPU功耗穩(wěn)定在105W，溫度在90°C，與單拷時基本相同。GPU溫度為68°C，功耗在218.856W左右，與RTX 3070的功率220W相符，已經(jīng)是滿血釋放了。
PCMark 10
測試的最后，我們再使用PCMark 10進(jìn)行一次全面測試，對于這樣一款高性能主機(jī)，不僅可以流暢運(yùn)行各種3A大作游戲，用于圖形圖像設(shè)計，以及視頻剪輯，3D動畫渲染等內(nèi)容創(chuàng)作，是否也會有優(yōu)異的表現(xiàn)呢？
實際上毋庸置疑。PCMark 10檢測的項目包括了常用基本功能、生產(chǎn)力、數(shù)位內(nèi)容創(chuàng)作和游戲等，基本上涵蓋了目前主流的辦公、創(chuàng)作場景，具體的結(jié)果見下圖，相信這款光魔G15的實力吧！
評測總結(jié)
AMD在這幾年的實力表現(xiàn)是有目共睹，不僅在CPU平臺大放異彩，在顯卡上同樣令人側(cè)目，所以我倒是更加希望光魔系列能出一款雙A平臺的主機(jī)。不過這款主機(jī)所搭載的英偉達(dá)RTX 3070顯卡當(dāng)然不容小覷，畢竟這也是今年主推的次旗艦顯卡了。
說回到ROG光魔G15這款主機(jī)上，接口方面沒有提供雷電4，而且Type-C也只有一個，尤其是前置的接口數(shù)量，完全可以多增加一兩個。另外就是在燈效方面，這款主機(jī)對于玩家而言還是太少了，我倒是更希望前面板的敗家之眼LOGO能是RGB燈效的，閃閃發(fā)光的效果，肯定要比一個燈條好的多。
此外，主機(jī)內(nèi)部的配件，比如內(nèi)存、硬盤，看上去也沒有高級感，與ROG信仰身份多少有點兒不符，很希望下次能夠改進(jìn)。
當(dāng)然，作為一款主打高性價比的電競主機(jī)，光魔G15的升級還是值得肯定的，我只想說：請備足了貨！