计算机

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maqi528 2019-03-06 22:25:31 博主文章分类：计算机

文章标签 计算机 文章分类 运维

一、概念

计算机（computer）俗称电脑，是现代一种用于高速计算的电子计算机器，可以进行数值计算，又可以进行逻辑计算，还具有存储记忆功能。是能够按照程序运行，自动、高速处理海量数据的现代化智能电子设备。

二、冯·诺依曼及其体系

既然要讲计算机系统，那么就一定要了解一下冯·诺依曼，以及他提出的，并以他名字命名的体系结构。

1、人物简介

冯·诺依曼（John von Neumann，1903~1957），原籍匈牙利，布达佩斯大学数学博士。20世纪最重要的数学家之一，在现代计算机、博弈论、核武器和生化武器等领域内的科学全才之一，被后人称为“计算机之父”和“博弈论之父”。早期以算子理论、共振论、量子理论、集合论等方面的研究闻名，开创了冯·诺依曼代数。第二次世界大战期间为第一颗×××的研制作出了贡献。为研制电子数字计算机提供了基础性的方案。1944年与摩根斯特恩（Oskar Morgenstern）合著《博弈论与经济行为》，是博弈论学科的奠基性著作。晚年，研究自动机理论，著有对人脑和计算机系统进行精确分析的著作《计算机与人脑》。

2、冯·诺依曼体系结构

1944～1945年间，冯·诺依曼形成了现今所用的将一组数学过程转变为计算机指令语言的基本方法。 1946年冯·诺依曼提出存储程序原理，把程序本身当作数据来对待，程序和该程序处理的数据用同样的方式储存。其要点是：**计算机的数制采用二进制；计算机应该按照程序顺序执行。**冯·诺依曼提出，**计算机硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。**人们把这个理论称为冯·诺依曼体系结构。冯·诺依曼体系结构详解

三、计算机发展历史

计算工具的演化经历了由简单到复杂、从低级到高级的不同阶段，例如从“结绳记事”中的绳结到算筹、算盘计算尺、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，同时也启发了现代电子计算机的研制思想。 1889年，美国科学家赫尔曼·何乐礼研制出以电力为基础的电动制表机，用以储存计算资料。 1930年，美国科学家范内瓦·布什造出世界上首台模拟电子计算机。 **1946年2月16日，由美国军方定制的世界上第一台电子计算机“电子数字积分计算机”（ENIAC Electronic Numerical And Calculator）在美国宾夕法尼亚大学问世了。**ENIAC（中文名：埃尼阿克）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，这台计算器使用了17840支电子管，占地170平方米，大小为80英尺×8英尺，重达28t（吨），功耗为150kW，其运算速度为每秒5000次的加法运算，造价约为487000美元。ENIAC的问世具有划时代的意义，表明电子计算机时代的到来。在以后60多年里，计算机技术以惊人的速度发展，没有任何一门技术的性能价格比能在30年内增长6个数量级。

第1代：电子管数字机（1946—1958年）
第2代：晶体管数字机（1958—1964年）
第3代：集成电路数字机（1964—1970年）
第4代：大规模集成电路机（1970年至今）

四、计算机组成

计算机系统由硬件(Hardware)系统和软件(Software)系统两大部分组成。

1、硬件

运算器

计算机中执行各种算术和逻辑运算操作的部件。运算器的基本操作包括加、减、乘、除四则运算，与、或、非、异或等逻辑操作，以及移位、比较和传送等操作，亦称算术逻辑部件（ALU）。

控制器

由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器组成，它是发布命令的“决策机构”，即完成协调和指挥整个计算机系统的操作。运算器和控制器统称中央处理器，也叫做CPU。中央处理器是电脑的心脏。

存储器

存储器分为内存和外存。内存是电脑的记忆部件，用于存放电脑运行中的原始数据、中间结果以及指示电脑工作的程序。内存可以分为随机访问存储器和只读存储器，前者允许数据的读取与写入，磁盘中的程序必须被调入内存后才能运行，中央处理器可直接访问内存，与内存交换数据。电脑断电后，随机访问存储器里的信息就会丢失。后者的信息只能读出，不能随意写入，即使断电也不会丢失。外存就像笔记本一样，用来存放一些需要长期保存的程序或数据，断电后也不会丢失，容量比较大，但存取速度慢。当电脑要执行外存里的程序，处理外存中的数据时，需要先把外存里的数据读入内存，然后中央处理器才能进行处理。外存储器包括硬盘、光盘和优盘。

内存：内存是电脑的记忆部件，用于存放电脑运行中的原始数据、中间结果以及指示电脑工作的程序。内存可以分为随机访问存储器和只读存储器，前者允许数据的读取与写入，磁盘中的程序必须被调入内存后才能运行，中央处理器可直接访问内存，与内存交换数据。电脑断电后，随机访问存储器里的信息就会丢失。后者的信息只能读出，不能随意写入，即使断电也不会丢失。
外存：外存就像笔记本一样，用来存放一些需要长期保存的程序或数据，断电后也不会丢失，容量比较大，但存取速度慢。当电脑要执行外存里的程序，处理外存中的数据时，需要先把外存里的数据读入内存，然后中央处理器才能进行处理。外存储器包括硬盘、光盘和优盘。

输入设备

输入设备是向计算机输入数据和信息的设备。是计算机与用户或其他设备通信的桥梁。输入设备是用户和计算机系统之间进行信息交换的主要装置之一。键盘，鼠标，摄像头，扫描仪，光笔等都属于输入设备。键盘：键盘是电脑中不可缺少的输入设备，用户可以通过键盘输入命令和数据，并可通过它控制电脑的运行。常见的键盘大多是101或104键的，一些较为新颖的104键盘往往带有两个Windows键和一个应用程序键，以提高在Win7操作系统上操作电脑的效率。这些键可以分为大键盘区、编辑键区、功能键区和小键盘区。鼠标：鼠标是电脑中重要的输入设备，它能方便地把鼠标指针准确定位在我们指定的屏幕位置，很方便地完成各种操作。

输出设备

是计算机硬件系统的终端设备，用于接收计算机数据的输出显示、打印、声音、控制外围设备操作等。也是把各种计算结果数据或信息以数字、字符、图像、声音等形式表现出来。常见的输出设备有显示器、打印机等。显示器：显示器是电脑基本的输出设备，是整个电脑硬件系统中不可缺少的部分。它可以把电脑的运行结果显示出来。打印机：打印机也是一种常用的输出设备。因为显示器上显示的内容一旦关机就看不见了，也不方便把显示器搬来搬去给别人阅读，所以我们还是需要用打印机把自己的工作成果打印出来。

2、软件

计算机软件总体分为系统软件和应用软件两大类：

系统软件

系统软件是负责管理计算机系统中各种独立的硬件，使得它们可以协调工作。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个硬件是如何工作的。一般来讲，系统软件包括操作系统和一系列基本的工具（比如编译器，数据库管理，存储器格式化，文件系统管理，用户身份验证，驱动管理，网络连接等方面的工具）。