第一章

本章内容

• 计算机系统
• 计算机发展历史
• 计算机硬件组成
• 摩尔定律
• 计算机规模划分

计算机系统

image

• 计算机系统很简单，大家都知道是由硬件(Hardware)系统和软件(Software)系统两大部分而组成
• 所谓计算机，我们俗称电脑，是一种能接受和存储信息，并按照存储在其内部的程序对海量数据进行自动、高速的处理，然后把处理的结果，输出到现代化智能电子设备
• 硬件系统像我们家用电脑，手机，平板等等都是计算机，有各种各样的设备
• 软件系统像我们用的windows系统，和手机安卓系统，微信，QQ，办公用的WPS这些就是软件

computer   计算机
input   输入
output  输出
program  程序  有的时候叫  application  在手机里面叫APP

计算机发展历史

• 第一代计算机(1946-1957),电子管时代

  
  
  image

• 第二代计算机(1958-1964),晶体管时代

  
  
  image

• 第三代计算机(1964-1970),集成电路时代

  
  
  image

• 第四代计算机(1971以后),大规模集成电路时代

  
  
  image

• 1946年,世界上第一台计算机ENIAC(electronic numerical integrator and calculator)在美国宾州大学诞生，是美国奥伯丁武器试验场为了满足计算弹道需要而研制成的。使用了17468只电子管，占地170平方米,重达30吨，耗电174千瓦，耗资40多万美元。每秒可进行5000次加法或减法运算

• 在未来我们的计算机是量子计算机和神经芯片

• 据说Intel 公司大量投资量子

• 还有阿里已经研发出量子芯片了

• 所以在未来很多技术要颠覆我们的想象，要学习更多的技术

计算机硬件组成

• 只要是计算机，无论是什么样的类型，如企业里面的服务器，还是家里用的手机平板，都要符合冯·诺依曼体系

• 冯·诺依曼，是一个数学家，在46年的时候提出的一个冯·诺依曼体系

  
  
  image
• 只要是计算机都要有5个组成部分
• 如运算器，什么是运算器，比如说加减乘除运算，这是一种运算，那是由机器来实现
• 还有存储器，存储器他又分成两种，一种是辅助的我们称为外部存储器，一种是内部存储器我们称为主存储器，都是能存储数据，主存储器也就是我们常说的内存，用来存储临时数据也称RAM，关机了不能保存数据，辅助存储器也就是我们常说的硬盘或固态硬盘，用来保存数据关机了可以保存数据
• 什么是输入设备，键盘，鼠标等等
• 什么是输出设备，如显示器，打印机，音响等等
• 还有控制器，用来控制所有设备，比如先干什么后干什么，都由他来指定，控制器和运算器往往是在一起的，也就是我们常说的CPU
• 运算器，用来运算二进制数据

• 但是对于计算机来说可以没有输入设备，辅助存储器，输出设备

  
  
  image

• 冯·诺依曼，在冯·诺依曼体系里面提出了一些若干要点
• 无论你是什么样的类型计算机，都要有这个要点
• 在计算机里面处理数据，都是二进制的，那什么是二进制，简单的说明下，所谓二进制就是0和1，在中文里面可以理解为真和假，但是在不同场景里面有时候0来表示真，有时候1来表示真，这个不确定，看场景
• 在二进制里面如果只有一位那就是只有两种状态
• 那有两位就是四种状态，那他有几位和几种状态的关系是什么，那就是2的几次方， 数字表示发是2^N
• 当然了这里有个问题，我们可以表达这么多组合，和这么多可能性，那最大的数和多少位的关系是什么，他们的关系就是2^N-1,N表示二进制的位数

1         2^0
2         2^1
4         2^2
8         2^3
16        2^4
32        2^5
64        2^6
128       2^7
256       2^8
512       2^9
1024      2^10

• 当然了我们表示了这么多的数，那他们的单位是什么
• 下面是单位

2^10=1024=1K
2^20=1024K=1M
2^30=1024M=1G
2^40=1024G=1T
2^50=1024T=1P
2^60=1024P=1E
2^70=1024E=1Z
2^80=1024Z=1Y
2^90=1024Y=1B
2^100=1024B=1N
2^110=1024N=1D

摩尔定律

image

• 大名顶顶的摩尔定律，我想大家也听说过
• 它是由英特尔（Intel）创始人之一戈登·摩尔于1965年提出来当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍

计算机规模划分

image

• 巨型计算机：应用于国防尖端技术和现代科学计算中。巨型机的运算速度可达每秒百万亿次以上， “天河一号”为我国首台千万亿次超级计算机

  
  
  image

• 大型计算机：具有较高的运算速度，每秒可以执行几千万条指令，而且有较大的存储空间。往往用于科学计算、数据处理或作为网络服务器使用，如：IBM z13 mainframe

  
  
  image

• 小型计算机：规模较小、结构简单、运行环境要求较低，一般应用于工业自动控制、测量仪器、医疗设备中的数据采集等方面

  
  
  image

• 微型计算机：中央处理器（CPU）采用微处理器芯片，体积小巧轻便，广泛用于商业、服务业、工厂的自动控制、办公自动化以及大众化的信息处理，也就是我们常说的PC机

服务器

• 什么是服务器，有很多人认为只有摆在机房的就是服务器，所谓服务器，比如说你访问我手机，我手机就是服务器，并不是只有在机房的就是服务器
• 服务器Server是计算机的一种，是网络中为客户端计算机提供各种服务的高性能的计算机，服务器在网络操作系统的控制下，将与其相连的硬盘、磁带、打印机及昂贵的专用通讯设备提供给网络上的客户站点共享，也能为网络用户提供集
  中计算、信息发布及数据管理等服务
• 服务器按应用功能可分为，Web服务器、数据库服务器、邮件服务器、文件服务器、中间件应用服务器、日志服务器、监控服务器，程序版本控制服务器、虚拟机服务器、打印服务器、域控制服务器、多媒体服务器、通讯服务器、ERP服务器等
• 服务器按外形分类

• 塔式服务器

  
  
  塔式服务器.png

-机架式服务器

image

• 刀片式服务器

  
  
  image