计算机专业的学生怎么可以连计算机发展史都不知道

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首先问大家一个问题:我们常用的MySQL,是系统软件还是应用软件?

注意啊,我说的MySQL不是Navicat或者SQLyon这种图形化界面,而是在cmd命令行里写命令的的那个MySQL数据库系统。大部分同学第一反应肯定是应用软件,但实际上,像MySQL这样的数据库系统,应该属于系统软件。

1)计算机系统

「计算机系统」 = 「硬件」+ 「软件」

  • 「硬件」:计算机的实体,比如主机、鼠标、键盘等
  • 「软件」:功能程序,分为系统软件和应用软件 -「系统软件」:管理计算机系统,如操作系统 -「应用软件」:按照任务需求编制成的各种程序,如酷狗,爱奇艺

硬件就不做解释了,看得见摸得着的实体都是硬件,重点在于软件,身边的很多同事都认为,「系统软件」就只包括Windows,Linux这种操作系统一类的重量级软件。但实际上,除了操作系统以外,系统还包括很多,比如数据库管理系统、标准程序库、网络软件、语言处理程序、服务程序

  • 操作系统:最典型的系统软件
  • 数据库管理系统:学习数据库的时候,用到的数据库系统
  • 标准程序库:编程的时候使用的库函数
  • 网络软件:实现TCP/IP协议的那些软件模块
  • 语言处理程序:编译程序、汇编程序,将编程语言转译成编译语言,比如将Java代码转译成0101二进制
  • 服务程序:比如调试代码用的调试程序

2)第一台计算机

1946年2月14日,第一台电子数字积分计算机:ENIAC(中文名:埃尼阿克),在美国宾夕法尼亚大学诞生,发明人是美国人莫克利和艾克特

img 有资料称ABC(中文名:阿塔纳索夫·贝瑞计算机)与1943年测试成功,但再1960年才被认可。1973年,美国联邦地方法院撤销了ENIAC的专利,因此ABC被认定为世界上第一台计算机,但大多数情况下还是认定ENIAC是第一台计算机

3)计算机识别二进制数据的原理

众所周知,计算机通过二进制数据(0101)的不同组合来决定执行的操作,那计算机是怎么识别这些二进制数据的呢?答案是:「电信号」 电信号可以理解为电流,强度比较低的电流称为「低电平」,可以理解为打火机的电子打火的器的那种小型电压;而强度较高的电流称为「高电平」,可以想象成高压电线的那种电压,当然,这里只是为了方便大家理解,实际上高电压并没有这么大。 二进制数据只有两种:0和 1,低电平对应 0,高电平对应 1,通过改变电流的大小来传递不同的信息,负责接收这种电流的容器,我们暂时称之为「逻辑元件」,随着时代的发展,逻辑元件的性能越来越高,叫法也在不断的发生着改变。

计算机的发展史重点在于「硬件」的发展,而「逻辑元件」的变化对计算机的性能有着跨时代的提升,因此,计算机的发展历程可以按照逻辑元件的变化划分为四个时代

第一代:电子管时代

1946-1957年,随着世界上第一台计算机的诞生,进入了计算机的时代。这个时代的计算机逻辑元件是「电子管」,因此也被称为电子管时代。

img 电子管是最早起的电信号放大器。被封闭在玻璃容器(一般为玻璃管)中的阴极电子发射部分、控制栅极、加速栅极、阳极(屏极)引线被焊在管基上。利用电场对真空中的控制栅极注入电子调制信号,并在阳极获得对信号放大或反馈振荡后的不同参数信号数据。早期应用于电视机、收音机扩音机等电子产品中,近年来逐渐被半导体材料制作的放大器和集成电路取代。

第二代:晶体管时代

1958-1964年,这个时代的逻辑元件是「晶体管」,这个由贝尔实验室发明的半导体器件凭借着体积小的优势,逐渐替代了原有的电子管,使计算机进入了晶体管的时代。 img 晶体管(transistor)是一种固体半导体器件(包括二极管、三极管、场效应管、晶闸管等,有时特指双极型器件),具有检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制等多种功能。晶体管作为一种可变电流开关,能够基于输入电压控制输出电流。

第三代:中小规模集成电路时代

1964-1971年,这个时代的逻辑元件是「中小规模集成电路」,传统的晶体管需要手工一根一根的焊接在电路板上,一个计算机需要几万到几十万个晶体管,每个晶体管需要多个焊接点,只要其中有一个焊接点出现问题,整个计算机将无法工作,这种繁琐的工艺使得计算机变得十分不可靠,于是有人发明了「集成电路」。

img

集成电路(integrated circuit)是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺,把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起,制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上,然后封装在一个管壳内,成为具有所需电路功能的微型结构

第四代:大规模、超大规模集成电路时代

1972-现在,这个时代的逻辑元件是「大规模、超大规模集成电路」,随着集成电路技术的不断发展,性能不断的提升,体积不断减小,开始出现了微处理器和微型计算机,一个指甲盖大小的集成电路(CPU),可以拥有几十亿个晶体管。

img 微处理器逐渐走入千家万户,成为了我们所熟悉的个人计算机(PC)

摩尔定律

说道集成电路技术,不得不提一嘴「摩尔定律」,摩尔定律是英特尔创始人之一戈登·摩尔的经验之谈,其核心内容为:集成电路上可以容纳的晶体管数目在大约每经过18个月便会增加一倍。换言之,处理器的性能每隔两年翻一倍

目前的发展呈「两极分化」的趋势 一方面是「微型计算机」,往更微型化、高性能、多用途的方向发展,比如电子手表、智能手机等

另一方面是「巨型机」,往更巨型化、超高速、智能化防线发展,如天河一号等超级计算机。

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