计算机的由来组成及其功能

Posted 2020-11-10

1. 计算机的由

来在介绍计算机之前，先给大家讲一个故事：世界上第一台计算机是如何诞生的？

第一台计算机要追溯到1946年。

在二战期间，美国和敌对双方都开始使用飞机大炮等重武器

在当时，如果想要快速除掉对方的重要军事目标，就需要精准的炮口角度和弹道轨迹，才能使飞出去的炮弹击中飞行的目标

而在没有计算机出现之前，美军如果想要做到这一点，需要当时最少十几个人操作一台手摇机械式计算器，将每一个得数计算几千次的四则运算（加减乘除）才能得到一份需要的图表

所以美军决定研发一种操作方法更简单，计算速度更快，准确率更高的计算方式。

因此，在1946年的宾夕法尼亚大学里，由数学家约翰.冯.诺依曼和莫尔小组的工程师们研发的第一台计算机ENIAC诞生了，（ 电子数值积分和计算机”（Electronic Numerical Integrator and Calculator简称ENIAC））

而当时的摩尔小组的总工程师埃克特当时只有25岁。

这台叫做“埃尼阿克”的计算机：
1、占地面积150平方米，
2、总重量30吨，
3、使用了18000只电子管，
4、6000个开关，
5、7000只电阻，
6、10000只电容，
7、50万条线，
8、耗电量140千瓦，
9、可进行5000次加法/秒运算。（这个配置在1946年来说以已经非常厉害了）

1945年6月，冯·诺伊曼与戈德斯坦、勃克斯等人，联名发表了一篇长达101页纸的报告，即计算机史上著名的“101页报告”是现代计算机科学发展里程碑式的文献。

明确规定用二进制替代十进制运算，并将计算机分成5大组件（计算器+控制器+存储器+输入设备+输出设备）这一卓越的思想为电子计算机的逻辑结构设计奠定了基础，已成为计算机设计的基本原则。

而约翰.冯.诺依曼也因此被称为是现代计算机之父。

好了，故事讲完了。

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接下来我们不讲『101报告』里的内容，我们主要聊一下，为什么约翰·冯·诺依曼要把计算机分成5大组件，而不是其他组合形式？

1.1 计算机的组成首先我们把前面说的计算机5大部件拿下来：

计算机最开始的目的只有一个，那就是『运算』

但是计算机要想进行『运算』就需要有设备来输入『指令』，比如『加数/被加数』等

然后再通过另一个设备将结果『输出』出来

如果是多次计算，则需要一个设备将本次的计算过程和结果保存起来，这个设备就是『存储器』

如果需要重新使用『存储器』里的数据，则需要『控制器』来控制各个硬件之间的协调工作

这就是计算机5大部件的由来，也叫『冯·诺依曼体系』

1.2 硬件〖Hardware〗现代计算机的常见硬件组成：

CPU (Central Processing Unit)中央处理器
作用：

• 相当 于人体的大脑。由控制器(Control)和·运算器(Arithmetic Logic Unit)组成 。
• 它的主要功能是负责计算机运算和控制。
• 它决定计算机的工作速度和效率。
• 比计算机中的任何部件都能决定计算机的速度和效率。
• 是计算机最重的部件。

CPU风扇（Fan）
作用:

• 主要的作用就是为cpu降温。
• 若温度过高 会导致计算机死机，或者重启。
• 它也是计算机比软重要的部件之一。

Bios（basic input output system）基础输入输出系统
作用：

• 基本输入输出系统，负责主板通电后各部件自检，设置，保存。
• 待BIOS系统认为一切正常后才能启动系统。

内存（Memory)
作用：

• 内存又叫内部存储器/随机存储器（RAM）
• 属于电子式存储设备，它由电路板和芯片组成，特点是体积小，速度快，有电可存，无电清空，即电脑在开机状态时内存中可存储数据，关机后将自动清空其中的所有数据。
• 内存是临时存储器，它是CPU和磁盘之间的缓冲设备。
• 一般程序运行的时候会被调到内存中执行，服务关闭或程序关闭之后，数据会自动从内存中释放掉。

硬盘（HardDisk）
作用：

• 它是永久存放数据的存储器。
• 磁盘上也是有缓存的 。
• 常用的磁盘有3.5英寸的（IDE ,SAS ,SATA,SCSI）硬盘，但他们都属于机械硬盘。
• 读取性能不高，比起内存要差很多。
• 现在最流行一种固态磁盘（SSD）,它是电子，读取性能 都比较高，但价格较贵。

主板（Mainboard)
作用 :

• 主板，又叫主机板(mainboard)、系统板(systemboard)或母板(motherboard)
• 它被安装在机箱内，是微机最基本的也是最重要的部件之一。
• 主板是电脑中各个部件工作的一个平台，它把电脑的各个部件紧密连接在一起，各个部件通过主板进行数据传输。
• 电脑中重要的 “交通枢纽” 都在主板上，它工作的稳定性影响着整机工作的稳定性 。

显卡（Video Card)
作用：

• 显卡在工作时与显示器配合输出图形，文字，其作用是负责将CPU送来的数字信号转换成显示器识别的模拟信号，传送到显示器上显示出来。
• 一般玩游戏，做大数据处理要求显卡的性能要好一点，显卡上也有缓存。

显示器（video)
作用 :

• 是把电脑处理完的结果显示出来.它是一个输出设备，是电脑必不可缺少的部件之一。

网卡（Net Interface Card)
作用:充当计算机与网线之间的桥梁，是组成一个完整网络重要的部件。

电源（Power)
作用：

• 给计算机提供能源的装置。

机箱
作用 :

• 用来把主板，电源，硬盘，光驱等硬件设备组装在一起的一个铁盒子。

光驱(Cdrom)
作用 ：

• 光驱是用来读取光盘中的设备,光盘为只读外部存储设备。

键盘(Keyboard)
作用：

• 为提供用户输入数据。

鼠标(mouse)
作用:

• 为用户提供操作功能。

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END