一、计算机基础

计算机基础

内容概述

计算机系统
计算机硬件组成
操作系统
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1 计算机系统
计算机（Computer）：俗称电脑，是一种能接收和存储信息，并按照存储在其内部的程序对海量数据
进行自动、高速地处理，然后把处理结果输出的现代化智能电子设备
计算机有很多形式，比如：生活中常见的家用电脑，笔记本，智能手机，平板电脑等，还有生产环境中
提供重要业务支撑的各种服务器（Server），都算是计算机。
其中一个完整的计算机系统由硬件(Hardware)系统和软件(Software)系统两大部分组成

1.1 计算机硬件

计算机发展历史：
1. 第一代计算机(1946-1957) 电子管时代
2. 第二代计算机(1958-1964) 晶体管时代
3. 第三代计算机(1965-1970) 集成电路时代
4. 第四代计算机(1971以后) 大规模集成电路时代

1.1.1 世界上第一台计算机

1946年,世界上第一台计算机ENIAC(electronic numerical integrator and calculator 电子数字积分计算
机)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

1.1.2 冯·诺依曼体系结构

1946年美籍匈牙利数学家冯·诺依曼于提出存储程序原理，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。冯·诺依曼体系结构冯·诺依曼理论的要点是：

1. 数字计算机的数制采用二进制，bit 位, byte 字节 1 byte =8 bit
2. 计算机应该按照程序顺序执行
3. 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

冯·诺依曼

早期计算机系统的输入设备：穿孔纸带

1.1.2.1 二进制和十进制转换

2^0=1=1
2^1=2=10
2^3=8=1000
2^4=16=10000
2^5=32
2^6=64
2^7=128=10000000
2^8=256=100000000
2^9=512
2^10=1024=
2^11=2048
2^12=4096

1.1.2.2 常见单位

10的36次方 X
10的33次方 C
10的30次方 D
10的27次方 N
10的24次方 B
10的21次方 Y
10的18次方 E
10的15次方 P
10的12次方 T 二进制 2^40
10的 9次方 G 二进制 2^30
10的 6次方 M 二进制 2^20
10的 3次方 K 二进制 2^10=1024
10的 2次方百
10的 1次方十
10的-1次方分 d
10的-2次方厘 c
10的-3次方 m
10的-6次方 μ
10的-9次方 n
10的-12次方 p
10的-15次方 f
10的-18次方 a

1.1.3 摩尔定律
由英特尔（Intel）创始人之一戈登·摩尔于1965年提出，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

1.1.4 计算机分类

1.1.4.1 按规模划分

1. 超级计算机：Super Computer，又称巨型计算机，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
2. 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
3. 小型计算机：指采用精简指令集处理器，性能和价格介于PC服务器和大型主机之间的一种高性能
64 位计算机。在中国，小型机习惯上用来指UNIX服务器
4. 微型计算机：指采用 X86 CPU 架构的PC服务器，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,互联网公
司发起去IOE运动,代替小型机

1.1.4.2 按功能和角色划分
服务器和客户机
服务器：即 Server，计算机的一种，通常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
客户机：即 Client，向服务器提出请求，需要服务器为之提供相应的服务和支持的计算机
服务器按应用功能可分为：
Web服务器、数据库服务器、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、邮件服务器、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

1.1.4.3 服务器按外形分类
PC服务器常见的三种外型：