计算机应用基础

一、计算机发展简史

计算机发展历史可分为1854年－1890年、1890年－20世纪早期、20世纪中期、20世纪晚期－现在，四个阶段。

1、第一台计算机

1946年2月14日，在美国宾夕法尼亚大学，世界上第一台电子数字计算机ENIAC。

第一台计算机是美国军方定制，专门为了计算弹道和射击特性表面而研制的，承担开发任务的“莫尔小组”由四位科学家和工程师埃克特、莫克利、戈尔斯坦、博克斯组成。1946年这台计算机主要元器件采用的是电子管。该机使用了1500个继电器，18800个电子管，占地170m，重量达30多吨，耗电150KW，造价48万美元。这台计算机每秒能完成5000次加法运算，400次乘法运算，比当时最快的计算工具快300倍，是继电器计算机的1000倍、手工计算的20万倍。用今天的标准看，它是那样的“笨拙”和“低级”，其功能远不如一只掌上可编程计算器，但它使科学家们从复杂的计算中解脱出来，它的诞生标志着人类进入了一个崭新的信息革命时代。

在ENIAC尚未投入运行前，冯·诺依曼就已开始着手起草一份新的设计报告，要对这台电子计算机进行脱胎换骨的改造。他把新机器的方案命名为“离散变量自动电子计算机”，英文缩写译音是“埃德瓦克”（EDVAC）。1945年6月，冯·诺依曼与戈德斯坦、勃克斯等人，为埃德瓦克方案联名发表了一篇长达101页纸洋洋万言的报告，即计算机史上著名的“101页报告”。这份报告奠定了现代电脑体系结构坚实的根基，直到今天，仍然被认为是现代电脑科学发展里程碑式的文献。报告明确规定出计算机的五大部件（输入系统、输出系统、存储器、运算器、控制器），并用二进制替代十进制运算，大大方便了机器的电路设计。埃德瓦克方案的革命意义在于“存储程序”──程序也被当作数据存进了机器内部，以便电脑能自动依次执行指令，再也不必去接通什么线路。
　　人们后来把根据这一方案思想设计的机器统称为“诺依曼机”。自冯·诺依曼设计的埃德瓦克始，直到今天我们用“奔腾”芯片制作的多媒体计算机为止，电脑一代又一代的“传人”，大大小小千千万万台计算机，都没能够跳出诺依曼机的掌心。

在这个意义上，冯·诺依曼是当之无愧的“电脑之父”。

2、计算机的历史可以分为5代

第一代电子管计算机（1946-1957）这一阶段计算机的主要特征是采用电子管元件作基本器件，用光屏管或汞延时

电路作存储器，输入域输出主要采用穿孔卡片或纸带，体积大、耗电量大、速度慢、存储容量小、可靠性差、维护困难且价格昂贵。在软件上，通常使用机器语言或者汇编语言；来编写应用程序，因此这一时代的计算机主要用于科学计算。

第二代晶体管计算机（1958-1964）20世纪50年代中期，晶体管的出现使计算机生产技术得到了根本性的发展，由晶体管代替电子管作为计算机的基础器件，用磁芯或磁鼓作存储器，在整体性能上，比第一代计算机有了很大的提高。同时程序也相应的出现了，如Fortran，Cobol，Algo160等计算机高级语言。晶体管计算机被用于科学计算的同时，也开始在数据处理、过程控制方面得到应用。

第三代中小规模集成电路计算机（1965-1971）20世纪60年代中期，随着半导体工艺的发展，成功制造了集成电路。中小规模集成电路成为计算机的主要部件，主存储器也渐渐过渡到半导体存储器，使计算机的体积更小，大大降低了计算机计算时的功耗，由于减少了焊点和接插件，进一步提高了计算机的可靠性。在软件方面，有了标准化的程序设计语言和人机会话式的Basic语言，其应用领域也进一步扩大。

第四代大规模和超大规模集成电路计算机（1971-2014）随着大规模集成电路的成功制作并用于计算机硬件生产过程，计算机的体积进一步缩小，性能进一步提高。集成更高的大容量半导体存储器作为内存储器，发展了并行技术和多机系统，出现了精简指令集计算机（RISC），软件系统工程化、理论化，程序设计自动化。微型计算机在社会上的应用范围进一步扩大，几乎所有领域都能看到计算机的“身影”。

第五代计算机指具有人工智能的新一代计算机，它具有推理、联想、判断、决策、学习等功能。计算机的发展将在什么时候进入第五代？什么是第五代计算机？对于这样的问题，已经有一个明确统一的说法了。IBM发表声明称，该公司已经研制出一款能够模拟人脑神经元、突触功能以及其他脑功能的微芯片，从而完成计算功能，这是模拟人脑芯片领域所取得的又一大进展。IBM表示，这款微芯片擅长完成模式识别和物体分类等繁琐任务，而且功耗还远低于传统硬件。值得注意的是，它并非想要用新的芯片取代原有的计算机芯片。IBM在其网站上介绍，传统的计算机关注语言和分析思考，而神经突触核心能够解决感知和形状识别的问题，它们分别像人类的左脑和右脑一样；而IBM接下来想要做的，就是让“左脑”和“右脑”连接起来合作，形成一种新的“整体计算智能”。从这个说法上来看，传统的芯片擅长大量的符号运算和数字处理，而神经突触核心的优势在于多感官和实时传感器数据处理。比如，Modha曾经表示，团队正在开发一种头戴设备，能够帮助盲人感知外部环境；而这一次IBM称，经过实验测试，这种芯片可以在录像片段中检测人、汽车、卡车和公共汽车，并识别出了它们。这其实就是依靠神经突触核心来完成的。但有一点可以肯定，在现在的智能社会中，计算机、网络、通信技术会三位一体化。新世纪的计算机将把人从重复、枯燥的信息处理中解脱出来，从而改变我们的工作、生活和学习方式，给人类和社会拓展了更大的生存和发展空间。当历史的车轮驶入二十一世纪时，我们会面对各种各样的未来计算机。

二、计算机系统组成及硬件功能结构

1、计算机系统组成

1. 硬件：完成输入、存储、处理、输出功能的设备

   CPU、主板、内存、硬盘、显卡、电源、机箱、显示器、键盘鼠标

2. 软件：是硬件的功能能够实施

   操作系统、浏览器、office、QQ、LOL、绝地求生

2、硬件介绍

运算、控制、存储、输入、输出

1. CPU：其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据，相当于人类的大脑。主要由以下两部分组成：

   • 控制器
   • 存储器

   目前CPU经过多年的发展，里面的构造更加的复杂多样，包括寄存器、时钟、缓存等其他部件。

2. CPU的性能指标

   主要就是看主频：例如：AMD 5600x 3.7GHz; 核心数、线程数

目前留下的品牌：

1、Intel

2、AMD

3. CPU频率

   1Hz=1秒钟处理1次

   K=1024

   M=1024K=1024x1024

   G=1024M=1024x1024K=1024x1024x1024

   T = 1024G = 1024*1024*1024*1024

   P = 1024T = 1024*1024*1024*1024*1024

4. 存储

   主存设备包含RAM和ROM

   • RAM（内存）

   俗称—内存条；

   作用——在计算机运行过程中，需要把相应的程序、数据放在主存中。举例子：双击打开QQ，那么QQ这个程序本身用到的图片、文字、资源等都会加载到内存中去，以便CPU能够随时使用。另外就是我们需要打开多个软件的时候，就需要更多的内存空间。

   存储、读取速度比较快

   断电及丢失

   常见品牌：金士顿、三星、芝奇、海盗船、威刚等

   • ROM（主板自带芯片存储）

   存储一些系统所需的相关数据，启动配置等等。

5. 硬盘

   外存设备固态硬盘、机械硬盘。主要用于存储较大文件、资源、数据，永久保存。

   • SSD（固态硬盘） 接口类型的SATA、SATA Express、mSATA、PCI-E、M.2、U.2

     读写速度快、价格贵；品牌：三星、西部数据、金士顿

   • 机械硬盘 接口类型 IDE、SATA、SCSI、SAS、FC.

     读写速度较慢、价格便宜 品牌：西部数据

6. 显卡

   核心显卡，CPU自带.

   独立显卡——

   专业作图人员，专业显卡。

   游戏玩家常用显卡分为N卡、和A卡；

   越贵越好。

7. 主板

   传输纽带,把所有相关的硬件设备,连接起来,共同工作.

   供电稳 \ 接口丰富 \ 质量好 \支持接口对应

3、输入设备

1. 键盘
2. 鼠标
3. 摄像头
4. 扫描仪
5. 手写板
6. 游戏手柄

大数据程序员的工作环境特点：

1、需要同时运行虚拟机、编程工具、平台程序

2、需要计算分析大量的数据

3、需要安装各种工具、软件、系统

4、需要查看各种文档、数据、文件等资料

综上所述，如果你是一个大数据程序员，你会选择什么样配置的电脑呢？怎样才能性价比最好？

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