十一級資訊學實踐 (CBSE) / 計算機系統組織
注意：基於計算機歷史書籍
從遠古時代開始，人類就一直在尋找新的方法來解決問題，提高生產力，更快地處理數字，以及擁有更好的資訊儲存方式。可能早期人類使用石頭來計算物品，這導致了算盤，然後是計算尺，再後來是計算器。這些機器使人類能夠比在腦海中思考更快、更有效地完成這些任務。
自計算機歷史的早期以來，就有一些創新推動了技術的進步。第一批計算機是機械式的，有時容易出錯。它們是計算機器。1642 年，為了幫助他的父親（一名稅務員），布萊斯·帕斯卡爾製造了一臺數字輪式加法器。手工加數字是一個沉重的負擔，帕斯卡爾看到了減輕這種負擔的機會。
1673 年，德國數學家戈特弗裡德·威廉·萊布尼茨製造了一臺可以進行加減乘除運算的計算器。它提供了比帕斯卡爾機器更多的功能，並允許使用者解決更多問題。然而，帕斯卡爾和萊布尼茨的機器都不完全可靠，存在缺陷。
1805 年，法國織工約瑟夫·瑪麗·雅卡爾設計了一種穿孔卡片織機。穿孔卡片按一定順序排列，為織機提供控制指令。這使得機器在織造線時能夠控制織物的圖案。透過更換不同的卡片，可以改變圖案。這後來導致了在這些卡片上儲存計算機指令。
另一位法國人查爾斯·澤維爾·托馬斯致力於開發一臺新的機械計算機。他稱其為四功能機器，它比帕斯卡爾或萊布尼茨的機器更加可靠。這是在 1820 年，隨著技術的進步，托馬斯從帕斯卡爾和萊布尼茨的作品和缺陷中吸取了教訓。
查爾斯·巴貝奇和艾達·洛夫萊斯自 1842 年以來做出了貢獻。差分機（後來成為分析機的模板）是一臺自動對數計算器和印表機。它具有儲存單元、自動列印、順序程式控制和穿孔卡片輸入。穿孔卡片的想法借鑑了雅卡爾的織機。
巴貝奇與英國政府合作開發計算機已有 20 年，政府威脅要撤回資金，因為它沒有看到任何投資回報。該專案需要新的幫助，於是艾達·洛夫萊斯（拜倫勳爵和安娜貝拉·米爾班剋夫人的女兒）加入了進來。洛夫萊斯糾正了巴貝奇在指令中的一些錯誤，成為了世界上第一個除錯員。這是女性在計算機史上的一個里程碑。洛夫萊斯建議使用二進位制數字系統，為未來計算機使用該系統設定了標準。
遺憾的是，差分機無法正常執行。當時製造合適的齒輪和軸的技術還不足以保證精度。然而，它為未來的計算機鋪平了道路。後來，IBM 公司能夠使用更加現代化的零件建造一個可工作的差分機模型。
第一個版本的程式語言來自艾達·洛夫萊斯（查爾斯·巴貝奇的恩人兼商業夥伴）的工作。不幸的是，她的工作在很大程度上被忽略了，因為巴貝奇從未製造出完整的分析機，因此沒有公開部署。她以仍在軍事級專案中使用的程式語言Ada而聞名。
早期使用模擬和機電計算機的工作沒有涉及我們所知道的程式語言。由於早期計算機需要針對每個問題集進行直接接線，插拔的過程取代了對演算法進行基於文字的抽象。
隨著機電機械讓位於水銀延遲線和鼓式儲存器，可以直接寫入記憶體地址並提供指令，而無需重新接線。這通常意味著寫入我們現在稱為“機器碼”的東西。今天這通常被稱為“十六進位制”，因為現代 32 位和 64 位微處理器系統以每個時鐘週期 8 或 16 個十六進位制塊的形式讀取二進位制資料。
在機器級別編寫程式碼非常困難：它要求程式設計師知道硬體中暫存器的具體位置和處理器的指令集。閱讀機器程式碼通常比編寫程式碼更困難，因此人類幾乎不可能跟蹤程式碼更改。
對機器程式碼級程式設計的第一個升級是組合語言。它提供了一種使用字串運算子和指令名稱來編寫機器程式碼的方法，而不是原始的二進位制版本。它仍然可能難以閱讀，並且仍然需要知道哪些指令和暫存器位置存在，但它可以在紙上或螢幕上閱讀，並按迴圈將彙編成機器程式碼。
彙編程式設計並沒有消失。大多數計算機外設的裝置驅動程式是用 C 程式碼編寫的，但一些即時故障最好透過手動最佳化 C 編譯器生成的中間彙編輸出來解決。這種情況越來越少。
FORTRAN代表FORmula TRANslation。這門語言是在 20 世紀 50 年代中期由 IBM 為 IBM 704 系列計算機發明的。
BASIC 代表 Beginners All Purpose Symbolic Instruction Code
在計算機程式設計中，BASIC（Beginner's All-purpose Symbolic Instruction Code 的縮寫[1]）是指一類高階程式語言。它最初是由約翰·喬治·凱梅尼和托馬斯·尤金·庫爾茨於 1963 年在達特茅斯學院設計的，目的是讓非科學領域的大學生也能使用計算機。當時所有計算機的使用都需要編寫定製軟體，而這往往是科學家和數學家才會做的事情。它在 20 世紀 80 年代的家用微型計算機上變得十分流行，並且在一些經過高度演變的方言中至今仍然流行。
COBOL 是一個縮寫，代表 **COmmon Business Oriented Language**，它是一種高階程式語言，開發於 20 世紀 60 年代，至今仍在商業應用中使用。它在金融服務行業中被廣泛用於基於大型機的大規模應用程式。它使用類似英語語句的指令，併為程式施加一個總體框架。COBOL 的設計目標是一種可以自我記錄的語言，以便可以輕鬆地進行修訂和維護。
**程式語言 1** 是一種為科學、工程和商業應用設計的高階程式語言。它是功能最豐富的程式語言之一，也是最早的功能豐富的程式語言之一。自從 20 世紀 60 年代初推出以來，它就被各種學術、商業和工業使用者使用，並且至今仍在積極使用。它支援遞迴和結構化程式設計。語言語法類似英語，適合描述複雜的資料格式，並提供大量可用於驗證和操作這些格式的函式。
- MARK IV - 從現有檔案中提取源級別指定資料的語言
- NATURAL - 一種從 ADABAS 檔案中提取資料的語言
- IBM RPG - 一種“報表生成器”語言，它也可以生成其他型別的應用程式
- IBM BOS
- IBM TOS
- IBM DOS
- IBM MFT
- IBM MVT
- IBM MVS
- IBM VM
- ICL GEORGE
- QDOS
- CP/M
- MS-DOS
當 PC 推出時，它需要一個作業系統。IBM 聯絡了一家名為 Digital Research 的公司，該公司由加里·基爾達爾擁有。IBM 希望使用 Digital Research 的 CP/M，這是一種在早期系統中流行的作業系統。（事實上，它是第一個不特定於硬體的作業系統。）然而，IBM 不願意支付版稅，而是希望一次性購買，包括改名。Digital Research 拒絕了，IBM 退出了。然後他們聯絡了微軟和比爾·蓋茨，他們購買了一個現有的作業系統（西雅圖計算機公司的 86-DOS），並將其改名為 MS-DOS。這個名稱後來被用在非 IBM 型號上；微軟同意了 IBM 希望使用自己名稱的願望，並且該作業系統在 PC 上以 PC-DOS 的名義出售。
86-DOS 是以 CP/M 為模型的，Digital Research 對其提起專利侵權訴訟。IBM 透過向計算機購買者提供選擇來解決這個問題；然而，CP/M-86（PC 版本的名稱）比 PC-DOS 貴了將近 200 美元，銷量不佳。
MS/PC-DOS 迅速成為 PC 相容市場的標準。Digital Research 會試圖重新奪回市場，最終決定使用一個 MS-DOS 克隆，即 DR-DOS。DR DOS 是直接銷售的（而 MS/PC-DOS 只能與新計算機捆綁銷售），並且在 5.0 版本中獲得了很大的市場份額，該版本擁有新的記憶體管理功能，克服了 DOS 早期的一個限制，即最大可用記憶體為 640 kB。
到那時，微軟不僅憑藉 MS-DOS 掌握了市場，還推出了 Microsoft Windows，這是一個用於 DOS 的圖形外殼程式。Windows 是以 Macintosh 為基礎的，蘋果公司對此提起了訴訟。更復雜的是，施樂公司對蘋果公司提起訴訟，聲稱 **施樂** 是該設計的合法所有者。最終，法院裁定，所涉設計因素不能受到版權保護，Macintosh 和 Windows 繼續共存。
1995 年，Windows 被重新設計成一個獨立的作業系統，即 Windows 95。到那時，DR-DOS 已經轉手兩次，變成了 Novell DOS 7，然後是 Caldera DR-DOS 7。IBM 也從微軟分拆出來，並單獨開發了 PC-DOS 6。新版本的 Windows 不與 DOS 共存，最終成為針對微軟的反壟斷訴訟的焦點。儘管如此，微軟還是能夠繼續開發 Windows。
如今，市場由 IBM PC 相容計算機主導，其中大多數執行 Microsoft Windows。同時，一個正在崛起的系統是 Linux，它是一個基於 UNIX 的開源系統（一種可以追溯到 20 世紀 70 年代末的替代 PC 相容系統；它更加複雜，用於工業而非家庭使用）。在另一個平臺上，蘋果 Macintosh 也存在，執行最新的蘋果作業系統 Mac OS X。
- OS2/WARP
- ADABAS
- DL/1
- FIDO - 用於 IBM DOS
- JES2 - 用於 IBM MVS
- JES3 - 用於 IBM MVS
- “工作記錄系統” - 一個多使用者互動式電子表格應用程式 - 於 1974 年左右在英國柴郡諾斯維奇的 ICI Mond 部門生產
真空管，也稱為電子管，因為它像洗衣機閥控制水流方向一樣控制電子流，最初是為了放大無線電訊號而開發的。它作為邏輯閘的應用雖然實用，但需要大量的電力消耗並需要穩定地更換。
真空管不是為了快速開啟和關閉而設計的，因此它們會在計算機上定期燒燬，但在立體聲和樂器放大器上可以使用幾十年。
真空管需要大量的電力，還會產生大量的熱量，因此需要大量的通風或空調。
肖克利、巴丁和布拉頓發明的結型電晶體解決了真空管的侷限性，並在此過程中開始了計算機的縮小。
電晶體是一種固態邏輯閘開關：它不需要加熱燈絲也不需要改變物理接觸來改變電子流。它的核心是一個半導體，這是一種根據基底的摻雜可以是導體或電阻的固體材料。
電晶體最初的基底是鍺。轉向矽，地球上最容易獲得的化學物質之一，使得電晶體的製造成本降低，並最終使計算機無處不在。
有幾種型別的電晶體可以組合起來形成完整的邏輯電路。
真空管被電晶體取代，1000 個電晶體被 1 個微晶片取代。因此微晶片被發現了。
MITS Altair 8800 是圍繞著一款新的微處理器 Intel 8080 設計的，於 1975 年首次亮相。它在 1975 年 1 月的《大眾電子學》雜誌上釋出的訊息，導致位於阿爾伯克基的製造商在試圖滿足訂單方面出現了四個月的積壓。
Altair 被認為是第一臺家用電腦。它的唯一輸入是一系列前面板開關。但是，它有一個帶有匯流排的母板，允許其他公司提供鍵盤、磁帶讀取器和其他裝置來訪問暫存器。
一群哈佛學生為 MITS 編寫了一個 BASIC 直譯器。這些學生——史蒂夫·鮑爾默、保羅·艾倫和比爾·蓋茨——退學，專注於程式碼開發，不久之後就建立了微軟。
Apple II 由蘋果電腦公司生產。它使用類似 BASIC 的作業系統，並面向家庭使用進行營銷。
- TRS-80
康懋達 64 在 1981 年釋出時是一場革命，它將 Vic 20 的 8 種顏色擴充套件到了令人驚歎的 16 種顏色，並將螢幕解析度提高到了 40 列和 25 行。一個 3 聲合成器為這款令人驚歎的計算機的特性錦上添花。
在當時。康懋達 64 是市場上最受歡迎的家用電腦之一，擁有數千款遊戲和商業應用程式。（*我仍然有一份 C64 的微軟 Multiplan 的副本*）
它內建的 BASIC 和大量的雜誌（*ZZap64*，*Commodore*），其中包含供讀者輸入的程式，使許多人能夠學習 BASIC 甚至機器程式碼。
1986 年，推出了 C64C，它的變化（更淺色的外殼和不同的形狀）主要是裝飾性的，但仍然與所有以前的附件和軟體相容。
C64 的另一個版本是 SX-64。這是一個“行動式”版本的康懋達 64。我使用行動式這個詞非常寬泛，這東西*很重*。它包含一個 5 英寸彩色陰極射線管 (CRT) 監視器和一個內建的磁碟驅動器。鍵盤兼作裝置的蓋子。
康懋達 64 在當時是必不可少的。
這臺電腦提供了
- 驚人的 64K RAM
- 內建 BASIC
- 內建電視介面卡
- 一個卡帶擴充套件埠
- 3 聲道音訊（透過 SID 晶片）
- 2 個 D 型 9 針輸入埠
- 序列埠
- 可選外部軟盤驅動器（1541）
- 可選磁帶驅動器（通常與計算機一起提供）
與同期的其他計算機相比，Amiga 微型計算機在圖形處理、顯示和操作方面更加先進。在第一臺 Amiga 計算機 Amiga 1000 釋出時，它是唯一能夠顯示 12 位色彩的機器，使用的是一種名為 HAM-12（保持並修改-12）的格式。這使得它成為幾年來唯一一臺能夠在螢幕上同時顯示 4096 種顏色的機器。該機器被 Amiga 500 取代，Amiga 500 是 Amiga 1000 的略微增強和簡化版本，擁有部分相同的功能，以及一些不同的擴充套件埠。在 Amiga 500 之後，Amiga 2000、3000、600、4000 和 1200 機型相繼釋出，每一款都比上一款略有改進。目前，Amiga 公司已將新款名為 Amiga One 的機型開發交由另一家公司負責。這款新機器將支援高達 800 MHz 的速度，而 Amiga 4000 的最高速度為 60 MHz，不包括在 Amiga 4000 生命週期結束前釋出的 PPC 增強功能，這些增強功能表現不佳，因為缺乏程式設計公司的支援。
IBM PC 是一款以英特爾 8088 微處理器（以英特爾 8086 為模型）為核心的個人計算機。它成為了標準，如今，大多數個人計算機都是 IBM 相容的。
蘋果電腦在 Apple II 之後推出了 Apple Lisa，之後又推出了 Apple Macintosh。這些計算機以其圖形使用者介面 (GUI) 而獨樹一幟，引入了圖示、視窗、下拉選單和滑鼠的概念。（GUI 概念實際上是從 Xerox 那裡借鑑來的，透過他們的兩臺計算機 Xerox Star 和 Xerox Alto）。