01-01 從計算機到程序設計語言


從計算機到程序設計語言

一、計算機概念

Computer:原指專門計算的人,后來演變成特指計算設備,譯為“計算機”。

其實國際的公認的第一個計算工具就是我們國內的算盤,當然還有計算尺、乘除器等

算盤

理解“計算機”:計算機是能夠根據一組指令操作數據的機器

兩個必要元素:

  • 功能性:可以進行數據運算

  • 可編程性:根據一系列指令來執行

二、計算機的發展介紹

eniac

第一代電子管計算機——ENIAC(The Electronic Numerical Integrator And Computer),

  • 誕生於1946年
  • 采用十進制運算
  • 通過開關手動編程
  • 重30噸,占地170平方米
  • 5000次/秒加法運算

​ 它通過不同部分之間的重新接線編程,還擁有並行計算能力,但功能受限制,速度也慢。ENIAC的問世標志現代計算機的誕生,是計算機發展史上的里程碑。

​ 從1946年至今計算機經過了70年的發展。2013,我國國防科學技術大學自主研制的超級計算機系統——天河二號,它以5.49億億次每秒的計算性能,成為世界上最快的計算機,它包含312萬個核心處理器

天河二號

三、計算機的組成

存儲程序的基本含義

  • 計算機的五大組成部分
    • 運算器:實現算數運算和邏輯運算的部件
    • 存儲器:計算機用於存放所有數據和程序的記憶部件。內存/硬盤
    • 控制器:計算機的指揮系統
    • 輸入設備:向計算機中輸入信息(程序、數據、聲音、文字、圖形、圖像等)設備
    • 輸出設備:主要有顯示器、音響、打印機、繪圖儀等

​ 其中運算器和控制器就組成了我們口中常說的CPU,它在計算機之中的地位就相當於人類身體器官中的大腦,是負責計算機的控制和運算的。

  • 計算機內部采用二進制來表示指令和數據
  • 將編寫好的程序和數據事先存入存儲器,任何再啟動計算機工作

五大組成部分

四、微型計算機

  • 個人計算機(PC)也叫微型計算機。
  • 微型計算機指在價格、尺寸、功能、操作方面,適合個人直接使用的計算機
  • 微型計算機也叫微機。不同的時代,微機的技術指標不同
  • 微機並不是一個絕對的概念

微型計算機主板

主板

微型計算機主板cpu

cpu

微型計算機內存

內存條

主機的硬件系統

  • 微處理器是系統的計算核心,對應控制器和運算器
  • 內存和硬盤是存儲數據的地方,對應存儲器
  • 各種I/O接口是計算機與外設進行信息交換的“橋梁”,對應輸入輸出設備
  • 以主板為載體的總線將上述部分連接起來

五、計算機分類依據

  • 運算速度
  • 成本
  • 機器尺寸
  • 復雜性
  • 應用背景

六、計算機分類

主要分類有:

  • 超級計算機

    • 常用於需要大量運算的工作
    • 對重大科學的計算有不可替代的作用,像:天氣預報、氣候研究、運算化學,分子模型,物理模擬,甚至挑戰人類等。
    • 由需求產生,服務於科學計算
    • 它的設計理念影響着其他類型計算機的發展
  • 嵌入式計算機

    • 完全嵌入收控器件內部,為特定應用而設計的專用計算機。
    • 運行在資源有限的計算機硬件上,一般有很小的內寸,沒有鍵盤。甚至沒有屏幕

我們常見的嵌入式計算機有以下幾種:

微波爐

手機

atm

- 嵌入式計算機的概念應用十分廣泛,從移動設備到大型基礎設施控制部件
- 嵌入式計算機屬於存儲程序計算機
  • 服務器級計算機

    • 一種高性能計算機,從性能上介於PC和超級計算機之間
    • 運行一類管理資源並為用戶提供7*24小時服務的計算機軟件
    • 文件服務器、數據庫服務器、郵件服務器、域名服務器等一系列功能的主要計算載體
  • 網絡計算機

    • 指計算機網絡所使用的專用計算機設備等一系列功能的主要計算載體。
    • 主要包括:路由器、交換機、防火牆、網絡入侵檢測設備等等。
  • 工業控制計算機

  • 廣泛應用於鋼鐵、石油、化工、電力、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環保等各個行業

  • 采用現代大規模集成電路技術,嚴格的生產工藝制造,內部電路采取了抗干擾技術,具有很高的可靠性。

  • 傳感器計算機

    • 傳感器結點是傳感器與小型計算機的結合。
    • 推動人類感知地球的技術進程(物聯網)

七、總結

​ 無論是何種類型的計算機,程序設計都是展示計算機強大能力的一種方式。因此像要利用計算機,就一定要學習程序設計語言


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