簡(jiǎn)介 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)
自古以來(lái)，簡(jiǎn)單的手動(dòng)設(shè)備，比如算盤(pán)，就幫助人們進(jìn)行計(jì)算。在工業(yè)革命初期，各式各樣機(jī)械的出現(xiàn)，初衷都是為了自動(dòng)完成冗長(zhǎng)而乏味的任務(wù)，例如織機(jī)的編織圖案。更復(fù)雜的機(jī)器在20世紀(jì)初出現(xiàn)，通過(guò)模擬電路進(jìn)行復(fù)雜特定的計(jì)算。第一臺(tái)數(shù)字電子計(jì)算機(jī)出現(xiàn)于二戰(zhàn)期間。自那時(shí)以來(lái)，電腦的速度，功耗和多功能性則不斷增加。在現(xiàn)代，機(jī)械計(jì)算機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)完全被電子計(jì)算機(jī)所取代。  上世紀(jì)九十年代末期的學(xué)校計(jì)算機(jī)機(jī)房
 CPU
主要特點(diǎn)運(yùn)算速度快計(jì)算機(jī)內(nèi)部電路組成，可以高速準(zhǔn)確地完成各種算術(shù)運(yùn)算。當(dāng)今計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)算速度已達(dá)到每秒萬(wàn)億次，微機(jī)也可達(dá)每秒億次以上，使大量復(fù)雜的科學(xué)計(jì)算問(wèn)題得以解決。例如：衛(wèi)星軌道的計(jì)算、大型水壩的計(jì)算、24小時(shí)天氣算需要幾年甚至幾十年，而在現(xiàn)代社會(huì)里，用計(jì)算機(jī)只需幾分鐘就可完成。 計(jì)算精確度高科學(xué)技術(shù)的發(fā)展特別是尖端科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，需要高度精確的計(jì)算。計(jì)算機(jī)控制的導(dǎo)彈之所以能準(zhǔn)確地?fù)糁蓄A(yù)定的目標(biāo)，是與計(jì)算機(jī)的精確計(jì)算分不開(kāi)的。一般計(jì)算機(jī)可以有十幾位甚至幾十位（二進(jìn)制）有效數(shù)字，計(jì)算精度可由千分之幾到百萬(wàn)分之幾，是任何計(jì)算工具所望塵莫及的。 邏輯運(yùn)算能力強(qiáng)計(jì)算機(jī)不僅能進(jìn)行精確計(jì)算，還具有邏輯運(yùn)算功能，能對(duì)信息進(jìn)行比較和判斷。計(jì)算機(jī)能把參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)、程序以及中間結(jié)果和最后結(jié)果保存起來(lái)，并能根據(jù)判斷的結(jié)果自動(dòng)執(zhí)行下一條指令以供用戶隨時(shí)調(diào)用。 存儲(chǔ)容量大計(jì)算機(jī)內(nèi)部的存儲(chǔ)器具有記憶特性，可以存儲(chǔ)大量的信息。這些信息，不僅包括各類數(shù)據(jù)信息，還包括加工這些數(shù)據(jù)的程序。 自動(dòng)化程度高由于計(jì)算機(jī)具有存儲(chǔ)記憶能力和邏輯判斷能力，所以人們可以將預(yù)先編好的程序組納入計(jì)算機(jī)內(nèi)存，在程序控制下，計(jì)算機(jī)可以連續(xù)、自動(dòng)地工作，不需要人的干預(yù)。 性價(jià)比高幾乎每家每戶都會(huì)有電腦，越來(lái)越普遍化、大眾化，22世紀(jì)電腦必將成為每家每戶不可缺少的電器之一。計(jì)算機(jī)發(fā)展很迅速，有臺(tái)式的還有筆記本。 歷史20世紀(jì)前 計(jì)算棒
 算盤(pán)
早期機(jī)械計(jì)算設(shè)備的祖先包括算盤(pán)，以及可以追溯到公元前87年的被古希臘人用于計(jì)算行星移動(dòng)的安提基特拉機(jī)械。 第一臺(tái)計(jì)算設(shè)備 早期計(jì)算器
 計(jì)算尺
 環(huán)式簡(jiǎn)易計(jì)算尺
1801年，法國(guó)人約瑟夫·瑪麗·雅卡爾對(duì)織布機(jī)的設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，使用一系列打孔的紙卡片來(lái)作為編織復(fù)雜圖案的程序。盡管這種被稱作“雅卡爾織布機(jī)”的機(jī)器并不被認(rèn)為是一部真正的計(jì)算機(jī)，但是其可編程性質(zhì)使之被視為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)發(fā)展過(guò)程中重要的一步。 查爾斯·巴貝奇于1820年構(gòu)想和設(shè)計(jì)了第一部完全可程序化計(jì)算機(jī)。但由于技術(shù)條件、經(jīng)費(fèi)限制，以及無(wú)法忍耐對(duì)設(shè)計(jì)不停的修補(bǔ)，這部計(jì)算機(jī)在他有生之年始終未能問(wèn)世。 約到19世紀(jì)晚期，許多后來(lái)被證明對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)有著重大意義的技術(shù)相繼出現(xiàn)，包括打孔卡片以及真空管。德裔美籍統(tǒng)計(jì)學(xué)家赫爾曼·何樂(lè)禮設(shè)計(jì)了一部制表用的機(jī)器，其中便應(yīng)用打孔卡片來(lái)進(jìn)行大規(guī)模自動(dòng)數(shù)據(jù)處理。 模擬計(jì)算機(jī) 全球首臺(tái)電子計(jì)算機(jī)埃尼阿克
 1946年,世界第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)在美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)誕生
1930-1940年代，計(jì)算機(jī)的性能逐漸強(qiáng)大并且通用性得到提升，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的關(guān)鍵特色被不斷地加入進(jìn)來(lái)。 1937年，年僅21歲的麻省理工學(xué)院研究生克勞德·香農(nóng)發(fā)表了他的重要論文《對(duì)繼電器和開(kāi)關(guān)電路中的符號(hào)分析》，文中首次提及數(shù)字電子技術(shù)的應(yīng)用。他向人們展示了如何使用開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)邏輯和數(shù)學(xué)運(yùn)算。此后，他通過(guò)研究萬(wàn)尼瓦爾·布什的微分模擬器進(jìn)一步鞏固了他的想法。這是一個(gè)標(biāo)志著二進(jìn)制電子電路設(shè)計(jì)和邏輯門(mén)應(yīng)用開(kāi)始的重要時(shí)刻，而這些關(guān)鍵思想啟蒙了許多先驅(qū)，包括：阿爾蒙·斯特羅格，他為一個(gè)含有邏輯門(mén)電路的設(shè)備申請(qǐng)了專利；尼古拉·特斯拉，他早在1898年就曾申請(qǐng)含有邏輯門(mén)的電路設(shè)備；李·德富雷斯特，他于1907年用真空管代替了繼電器。 沿著這樣一條上下求索的漫漫長(zhǎng)途去定義所謂的“第一部電子計(jì)算機(jī)”可謂相當(dāng)困難。 1941年5月12日，德國(guó)工程師康拉德·楚澤完成了他的圖靈完全機(jī)電一體計(jì)算機(jī)“Z3”，這是第一部具有自動(dòng)二進(jìn)制數(shù)學(xué)計(jì)算特色以及可行的程序化功能的計(jì)算機(jī)，但還不是“電子”計(jì)算機(jī)。  阿塔納索夫-貝瑞計(jì)算機(jī)復(fù)原圖
數(shù)字計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)之父馮諾依曼
麻省理工學(xué)院
開(kāi)發(fā)埃尼阿克的小組針對(duì)其缺陷又進(jìn)一步改善了設(shè)計(jì)，并最終呈現(xiàn)出今天我們所熟知的馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)（程序存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)）。這個(gè)體系是當(dāng)今所有計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)。 20世紀(jì)40年代中晚期，大批基于此一體系的計(jì)算機(jī)開(kāi)始研制，其中以英國(guó)最早。盡管第一部研制完成并投入運(yùn)轉(zhuǎn)的是小規(guī)模實(shí)驗(yàn)機(jī)（Small-Scale Experimental Machine，SSEM），但真正被開(kāi)發(fā)出來(lái)的實(shí)用機(jī)很可能是延遲存儲(chǔ)電子自動(dòng)計(jì)算器（EDSAC）。 在整個(gè)1950年代，真空管計(jì)算機(jī)居于統(tǒng)治地位。 Intel第一批106名員工，最前排兩人就是諾伊斯和摩爾
到了1960年代，晶體管計(jì)算機(jī)將其取而代之。晶體管體積更小，速度更快，價(jià)格更加低廉，性能更加可靠，這使得它們可以商品化生產(chǎn)。 1964年到1972年的計(jì)算機(jī)一般被稱為第三代計(jì)算機(jī)。大量使用集成電路，典型的機(jī)型是IBM360系列。 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)Intel無(wú)塵室早期照片
1972年以后的計(jì)算機(jī)習(xí)慣上被稱為第四代計(jì)算機(jī)。。 采用Intel 4004處理器的Busicom 141-PF桌面計(jì)算器
1972年4月1日，Intel推出8008微處理器。 Apple I計(jì)算機(jī)
1977年5月Apple II型計(jì)算機(jī)發(fā)布。 1979年6月1日Intel發(fā)布了8位的8088微處理器[5]。 1982年，微電腦開(kāi)始普及，大量進(jìn)入學(xué)校和家庭。 Commodore 64計(jì)算機(jī)
1982年2月Intel 80286發(fā)布。時(shí)脈提高到20 MHz，并增加了保護(hù)模式，可訪問(wèn)640 KB存儲(chǔ)器。支持1 MB以上的虛擬內(nèi)存。每秒運(yùn)行270萬(wàn)條指令，集成了134000個(gè)晶體管。 1990年11月，微軟發(fā)布第一代MPC（Multimedia PC，多媒體個(gè)人電腦標(biāo)準(zhǔn)）：處理器至少為80286/12 MHz（后來(lái)增加到80386SX/16 MHz），有光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，傳輸率不少于150 KB/sec。 劃時(shí)代的奔騰處理器
1995年11月1日，Pentium Pro發(fā)布。主頻可達(dá)200 MHz，每秒鐘完成4.4億條指令，集成了550萬(wàn)個(gè)晶體管。1997年1月8日Intel發(fā)布Pentium MMX，對(duì)游戲和多媒體功能進(jìn)行了增強(qiáng)。 此后計(jì)算機(jī)的變化日新月異，1965年發(fā)表的摩爾定律不斷被認(rèn)證，預(yù)測(cè)在未來(lái)10-15年仍依然適用。 原理盡管計(jì)算機(jī)技術(shù)自20世紀(jì)40年代第一部電子通用計(jì)算機(jī)誕生以來(lái)以來(lái)有了令人目眩的快速發(fā)展，但是今天計(jì)算機(jī)仍然基本上采用的是存儲(chǔ)程序結(jié)構(gòu)，即馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)。這個(gè)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了實(shí)用化的通用計(jì)算機(jī)。 存儲(chǔ)程序結(jié)構(gòu)將一部計(jì)算機(jī)描述成四個(gè)主要部分：算術(shù)邏輯單元、控制電路、存儲(chǔ)器及輸入輸出設(shè)備。這些部件通過(guò)一組一組的排線連接（特別地，當(dāng)一組線被用于多種不同意圖的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)又被稱為總線），并且由一個(gè)時(shí)鐘來(lái)驅(qū)動(dòng)（當(dāng)然某些其他事件也可能驅(qū)動(dòng)控制電路）。 概念上講，一部計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器可以被視為一組“細(xì)胞”單元。每一個(gè)“細(xì)胞”都有一個(gè)編號(hào)，稱為地址；又都可以存儲(chǔ)一個(gè)較小的定長(zhǎng)信息。這個(gè)信息既可以是指令（告訴計(jì)算機(jī)去做什么），也可以是數(shù)據(jù)（指令的處理對(duì)象）。原則上，每一個(gè)“細(xì)胞”都是可以存儲(chǔ)二者之任一的。 算術(shù)邏輯單元（ALU）可以被稱作計(jì)算機(jī)的大腦。它能做兩類運(yùn)算： 第一類是算術(shù)運(yùn)算，比如對(duì)兩個(gè)數(shù)字進(jìn)行加減法。算術(shù)運(yùn)算部件的功能在ALU中是十分有限的，事實(shí)上， 一些ALU根本不支持電路級(jí)的乘法和除法運(yùn)算（由是用戶只能通過(guò)編程進(jìn)行乘除法運(yùn)算）。第二類是比較運(yùn)算，即給定兩個(gè)數(shù)， ALU對(duì)其進(jìn)行比較以確定哪個(gè)更大一些。 輸入輸出系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)從外部世界接收信息和向外部世界反饋運(yùn)算結(jié)果的手段。對(duì)于一部標(biāo)準(zhǔn)的個(gè)人電腦，輸入設(shè)備主要有鍵盤(pán)和鼠標(biāo)，輸出設(shè)備則是顯示器、打印機(jī)以及其他許多后文將要討論的可連接到計(jì)算機(jī)上的I/O設(shè)備。 控制系統(tǒng)將以上計(jì)算機(jī)各部分聯(lián)系起來(lái)。它的功能是從存儲(chǔ)器和輸入輸出設(shè)備中讀取指令和數(shù)據(jù)，對(duì)指令進(jìn)行解碼， 并向ALU交付符合指令要求的正確輸入，告知ALU對(duì)這些數(shù)據(jù)做哪些運(yùn)算并將結(jié)果數(shù)據(jù)返回到何處?？刂葡到y(tǒng)中一個(gè)重要組件就是一個(gè)用來(lái)保持跟蹤當(dāng)前指令所在地址的計(jì)數(shù)器。 通常這個(gè)計(jì)數(shù)器隨著指令的執(zhí)行而累加，但有時(shí)如果指令指示進(jìn)行跳轉(zhuǎn)則不依此規(guī)則。 20世紀(jì)80年代以來(lái)ALU和控制單元（二者合稱中央處理器）逐漸被集成到一塊集成電路上，稱作微處理器。 這類計(jì)算機(jī)的工作模式十分直觀：在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，計(jì)算機(jī)先從存儲(chǔ)器中獲取指令和數(shù)據(jù)，然后執(zhí)行指令，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，再獲取下一條指令。這個(gè)過(guò)程被反復(fù)執(zhí)行，直至得到一個(gè)終止指令。 指令集合一般可以分為四類：
指令如同數(shù)據(jù)一樣在計(jì)算機(jī)內(nèi)部是以二進(jìn)制來(lái)表示的。比如說(shuō)，10110000就是一條Intel x86系列微處理器的拷貝指令代碼。 某一個(gè)計(jì)算機(jī)所支持的指令集就是該計(jì)算機(jī)的機(jī)器語(yǔ)言。因此，使用流行的機(jī)器語(yǔ)言將會(huì)使既成軟件在一部新計(jì)算機(jī)上運(yùn)行得更加容易。所以對(duì)于那些機(jī)型商業(yè)化軟件開(kāi)發(fā)的人來(lái)說(shuō)，它們通常只會(huì)關(guān)注一種或幾種不同的機(jī)器語(yǔ)言。 更加強(qiáng)大的小型計(jì)算機(jī)，大型計(jì)算機(jī)和服務(wù)器可能會(huì)與上述計(jì)算機(jī)有所不同。它們通常將任務(wù)分擔(dān)給不同的CPU來(lái)執(zhí)行。今天， 微處理器和多核個(gè)人電腦也在朝這個(gè)方向發(fā)展。 超級(jí)計(jì)算機(jī)通常有著與基本的存儲(chǔ)程序計(jì)算機(jī)顯著區(qū)別的體系結(jié)構(gòu)。它們通常有著數(shù)以千計(jì)的CPU， 不過(guò)這些設(shè)計(jì)似乎只對(duì)特定任務(wù)有用。在各種計(jì)算機(jī)中，還有一些微控制器采用令程序和數(shù)據(jù)分離的哈佛架構(gòu)（Harvard architecture）。 輸入輸出設(shè)備輸入輸出設(shè)備（I/O）是對(duì)將外部世界信息發(fā)送給計(jì)算機(jī)的設(shè)備和將處理結(jié)果返回給外部世界的設(shè)備的總稱。 這些返回結(jié)果可能是作為用戶能夠視覺(jué)上體驗(yàn)的，或是作為該計(jì)算機(jī)所控制的其他設(shè)備的輸入：對(duì)于一部機(jī)器人，控制計(jì)算機(jī)的輸出基本上就是這部機(jī)器人本身，如做出各種行為。 用打卡讀孔方式完成數(shù)據(jù)寫(xiě)入
世界上第一個(gè)鼠標(biāo)
intel 2.5英寸固態(tài)硬盤(pán)
今天，國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)成就了數(shù)以千萬(wàn)計(jì)的計(jì)算機(jī)彼此間傳送各種類型的數(shù)據(jù)。 主要分類計(jì)算機(jī)的種類按照其用途分為通用計(jì)算機(jī)和專用計(jì)算機(jī) 。 按運(yùn)算速度分類法，可分為巨型機(jī)、大型機(jī)、小型機(jī)、工作站和微型計(jì)算機(jī)，微型機(jī)就是我們用的臺(tái)式機(jī)，筆記本 按照所處理的數(shù)據(jù)類型可分為模擬計(jì)算機(jī)、數(shù)字計(jì)算機(jī)和混合型計(jì)算機(jī)等等。 超級(jí)計(jì)算機(jī)天河超級(jí)計(jì)算機(jī)
神威太湖之光超級(jí)計(jì)算機(jī)
服務(wù)器服務(wù)器
工作站德國(guó)zahner im6電化學(xué)工作站
工作站進(jìn)行工程設(shè)計(jì)
無(wú)盤(pán)工作站是指無(wú)軟盤(pán)、無(wú)硬盤(pán)、無(wú)光驅(qū)連入局域網(wǎng)的計(jì)算機(jī)。在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，把工作站端使用的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件被全部放在服務(wù)器上，系統(tǒng)管理員只要完成服務(wù)器上的管理和維護(hù)，軟件的升級(jí)和安裝也只需要配置一次后，則整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的所有計(jì)算機(jī)就都可以使用新軟件。所以無(wú)盤(pán)工作站具有節(jié)省費(fèi)用、系統(tǒng)的安全性高、易管理性和易維護(hù)性等優(yōu)點(diǎn)，這對(duì)網(wǎng)絡(luò)管理員來(lái)說(shuō)具有很大的吸引力。 無(wú)盤(pán)工作站的工作原理是由網(wǎng)卡的啟動(dòng)芯片（Boot ROM）以不同的形式向服務(wù)器發(fā)出啟動(dòng)請(qǐng)求號(hào)，服務(wù)器收到后，根據(jù)不同的機(jī)制，向工作站發(fā)送啟動(dòng)數(shù)據(jù)，工作站下載完啟動(dòng)數(shù)據(jù)后，系統(tǒng)控制權(quán)由Boot ROM轉(zhuǎn)到內(nèi)存中的某些特定區(qū)域，并引導(dǎo)操作系統(tǒng)。 根據(jù)不同的啟動(dòng)機(jī)制，比較常用無(wú)盤(pán)工作站可分為RPL 和PXE。RPL 為Remote Initial Program Load 的縮寫(xiě)，此技術(shù)常用于Windows95 中。PXE 是RPL 的升級(jí)品，它是Preboot Execution Environment的縮寫(xiě)。兩者不同之處在于RPL 是靜態(tài)路由，而PXE 是動(dòng)態(tài)路由，其通信協(xié)議采用TCP/IP，實(shí)現(xiàn)了與Internet 連接高效而可靠，它常用于Windows98、Windows NT、Windows2000、Windows XP中 。 集線器16路rs485集線器
交換機(jī)華為交換機(jī)
路由器小米無(wú)線路由器
交換機(jī)、路由器是一臺(tái)特殊的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)，它的硬件基礎(chǔ)CPU、存儲(chǔ)器和接口，軟件基礎(chǔ)是網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)操作系統(tǒng)IOS。 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)是一種采用總線結(jié)構(gòu)，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程及其機(jī)電設(shè)備、工藝裝備進(jìn)行檢測(cè)與控制的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總稱。簡(jiǎn)稱工控機(jī)。它由計(jì)算機(jī)和過(guò)程輸入輸出（I/O）通過(guò)兩大部分組成。計(jì)算機(jī)是由主機(jī)、輸入輸出設(shè)備和外部磁盤(pán)機(jī)、磁帶機(jī)等組成。在計(jì)算機(jī)外部又增加一部分過(guò)程輸入/輸出通道，用來(lái)完成工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的檢測(cè)數(shù)據(jù)送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理；另一方面將計(jì)算機(jī)要行使對(duì)生產(chǎn)過(guò)程控制的命令、信息轉(zhuǎn)換成工業(yè)控制對(duì)象的控制變量的信號(hào)，再送往工業(yè)控制對(duì)象的控制器去。由控制器行使對(duì)生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行控制。 個(gè)人計(jì)算機(jī)個(gè)人計(jì)算機(jī)包括臺(tái)式機(jī)、電腦一體機(jī)、筆記本電腦、掌上電腦、平板電腦等。 臺(tái)式機(jī)
蘋(píng)果一體機(jī)
ThinkPad Carbon X1
掌上電腦是一種運(yùn)行在嵌入式操作系統(tǒng)和內(nèi)嵌式應(yīng)用軟件之上的、小巧、輕便、易帶、實(shí)用、價(jià)廉的手持式計(jì)算設(shè)備。它無(wú)論在體積、功能和硬件配備方面都比筆記本電腦簡(jiǎn)單輕便。在掌上電腦基礎(chǔ)上加上手機(jī)功能，就成了智能手機(jī)（Smartphone）。 Surface Pro 3
量子計(jì)算機(jī)中科院研制的量子計(jì)算機(jī)
IBM宣稱研制出第一臺(tái)商用量子計(jì)算機(jī)
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