計算機基礎方面的知識,對於一些非科班出身的同學來講,一直是他們心中的痛,而對於科班出身的同學,很多同學在工作之后,也意識到自身所學知識的不足與欠缺,想回頭補補基礎知識。關於計算機基礎的課程很多,內容繁雜,但無論是相關書籍還是大學課程,都有點脫離工作。特別地,計算機基礎知識體系龐雜,想要從零學習或者復習都耗時耗力。
有鑒於此,本系列文章將帶你更快的補足編程必備基礎知識,涵蓋計算機領域三大基礎知識:計算機組成原理、操作系統、計算機網絡。同時,挑出了作為程序員最應該掌握的那部分知識,摒棄了對程序員來說不那么重要的硬件相關知識。
目的是:
- 幫助大家形成計算機知識的結構體系
- 幫助大家理解計算機底層原理
- 幫助大家在工作實踐中借鑒其中的優秀設計
本篇是計算機組成原理之計算機的發展歷史。
歡迎關注、轉發、收藏、評論
1. 計算機發展的四個階段
根據計算機使用的物理電子器件,將計算機的發展划分為如下四個階段:
每一個階段的計算機分別有如下特點。
第一個階段:電子管計算機。
身處現代的我們可能對電子管比較陌生,它長下面這樣:
現在在我們的個人計算機中,基本看不到電子管的身影了。
這個階段的第二台(第一台不怎么出名),同時也是最著名的電子管計算機就是ENIAC。它的誕生源於二戰,是一個龐然大物,其擁有18000多個電子管,重要達30噸,運行耗電量150千瓦,占地1500平方英尺。
因此,這一階段的計算機有如下特點:
- 集成度小,空間占用大
- 功耗高,運行速度慢(相較於現代計算機)
- 操作復雜,更換程序需要接線
第二個階段:晶體管計算機
1948年,貝爾實驗室的三個科學家發明了晶體管,此后的數年,晶體管給計算機帶來了革命。相比電子管,晶體管擁有更小的體積,更低的能耗,更高的計算效率。如下圖所示就是晶體管:
晶體管的發明是划時代的,1956年的諾貝爾物理獎,就授予了這三名科學家。
這個時期,著名的晶體管計算機有兩台,分別是誕生於MIT林肯實驗室的全世界第一台晶體管計算機——TX-0和當時性能最高的晶體管計算機——PDP-1。
這一階段的計算機有如下特點:
- 集成度相對較高,空間占用相對小
- 功耗相對較低,運行速度較快
- 操作相對簡單,交互更加方便
第三個階段:集成電路計算機
當時,德州儀器的工程師發明了集成電路(IC),把大量的電子元件集成到了單一的半導體芯片里面 。
這個階段的計算機變得更小、功耗變得更低、計算速度變得更快。操作系統也誕生於這個階段。
第四個階段:超大規模集成電路計算機
這個階段,一個芯片集成了上百萬的晶體管, 使得計算機的速度更快,體積更小,價格更低,更能被大眾接受,用途也豐富了起來,包括文本處理、表格處理、高交互的游戲與應用等。
PC的時代來臨了。
這個階段不得不提一個人——喬布斯。當時其發明了兩款個人計算機Apple和Apple二代,在家庭和學校非常受歡迎,成為這個時代個人計算機的佼佼者。
2. 微型計算機的發展歷史
微型計算機的發展通常以CPU的發展為基點。
關於CPU的性能,有一個著名的定律——摩爾定律:集成電路的性能,每18~24個月就會提升一倍。
進入21世紀后,隨着芯片的發展,芯片里面的電路越來越復雜,越來越密集,並且熱損耗也越來越高,我們沒有辦法解決這樣的問題,因此,該定律慢慢失效了。
受限於單核CPU的性能瓶頸,於是發展出了多核CPU。