计算机的基础知识

计算机的发展历史

计算机的诞生: 1946年2月14日，在美国宾夕法尼亚大学，世界上第一台电子数字计算机ENIAC。

第一代 电子管计算机（1946-1957）特点是操作指令是为特定任务而编制的，体积大,每种机器有各自不同的机器语言，功能受到限制，速度也慢,维护困难且价格昂贵。在软件上，通常使用机器语言或者汇编语言来编写应用程序
第二代晶体管计算机（1958-1964）在整体性能上，比第一代计算机有了很大的提高。同时程序语言也相应的出现了，如Fortran，Cobol，Algo1 60 等计算机高级语言。
第三代 中小规模集成电路计算机（1965-1971）20世纪60年代中期，随着半导体工艺的发展，成功制造了集成电路。中小规模集成电路成为计算机的主要部件.在软件方面，有了标准化的程序设计语言和人机会话式的Basic语言,C语言。
第四代 大规模和超大规模集成电路计算机（1971-2015）随着大规模集成电路的成功制作并用于计算机硬件生产过程，计算机的体积进一步缩小，性能进一步提高,出现了精简指令集计算机，在软件方面，人们发现Java、C++等语言由于具有“面向问题”、“非过程化程度高”等特点，可以成数量级地提高软件生产率。

计算机的发展趋势
目前的发展趋势是向巨型化、微型化、网络化和智能化这4个方向发展。
巨型化是指具有运算速度高、存储容量大、功能更完善的计算机系统，其运算速度一般在百亿次每秒、存储容量超过百万兆字节。主要用于航空航天、军事、气象、人工智能、生物工程等学科领域。
微型化得益于大规模和超大规模集成电路的飞速发展，微处理器自1971年问世以来，发展非常迅速，几乎每隔两三年就会更新换代一次，这也使以微处理器为核心的微型计算机的性能不断跃升。
网络化是指利用通信技术和计算机技术，把分布在不同地点的计算机互连起来，按照网络协议相互通信，以达到所有用户都可共享数据和软硬件资源的目的，现在，计算机网络在交通、金融、企业管理、教育、邮电、商业等各行各业中得到广泛的应用。
智能化就是要求计算机能模拟人的感觉和思维能力，也是第五代计算机要实现的目标。

展望未来，计算机的发展必然要经历很多新的突破。从目前的发展趋势来看，未来的计算机将是微电子技术、光学技术、超导技术和生物技术相互结合的产物。

计算机的组成

计算机系统由软件系统和硬件系统组成

计算机的硬件结构

计算机硬件系统
无论是巨型机、大型机、小型机，还是微型机，尽管它们在规模和性能方面存在着极大的差别，但其硬件系统都是由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备等五部分组成。
运算器
是计算机中负责算术运算(加减乘除)和逻辑运算(与或非异或)，常由算术逻辑运算单元ALU（Arithmetic Logic Unit）、加法器及通用寄存器组成。

控制器
负责从存储器中逐条取出指令、分析指令，并按指令要求发出相应的控制信号指挥各执行部件工作。控制器主要由指令寄存器、译码器、程序计数器、操作控制器等组成。
存储器
是用来存放各类程序和数据信息。可分为内存储器（简称内存或主存储器）和外存储器（简称外存或辅助存储器）。一般我们说到的存储器，指的是计算机的内存。
内存储器(内存)
容量较小，但存取速度快。可分为随机存储器（Random Access Memory，简称RAM）和只读存储器（Read only Memory，简称ROM）以及高速缓存（CACHE） 。
RAM：可以从中读取数据，也可以写入数据。当机器电源关闭时，存于其中的数据就会丢失。内存条就是用作电脑的RAM，目前常见的内存条有1G/条，2G/条，4G/条等。
ROM：在制造ROM的时候，信息（数据或程序）就被存入并永久保存。这些信息只能读出，一般不能写入，即使机器停电，这些数据也不会丢失。ROM一般用于存放计算机的基本程序和数据，如BIOS ROM。
外存储器(外存)
外存一般采用磁性介质或光学材料制成，容量大，但存取速度较慢，如硬盘、u盘、磁盘、磁带和光盘等。外存作为计算机的外部设备来使用。
输入设备
输入设备用于从计算机外部将数据、命令输入到计算机的内部，供计算机处理。常用的输入设备有键盘、鼠标、磁盘驱动器、磁带机、光笔、CD-ROM驱动器、扫描仪、数字化仪和摄像机等。

输出设备
输出设备将计算机处理后的结果信息，转换成人们能够识别和使用的数字、文字、图形、声音等形式。常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪、音响。

微型计算机硬件组成及其作用
一般是由显示器、鼠标、键盘和主机构成, 在主机箱内有主板、硬盘驱动器、CD ROM驱动器、[软盘驱动器]、电源、显示适配器（显示卡）等。


主板
主板也叫系统板或母板，包括微处理器模块（CPU)、内存模块（RAM、ROM、基本I／O接口、中断控制器、DMA控制器及连接其他部件的总线，是微机内最大的一块集成电路板，也是最主要的部件。通常系统板上集成了软驱接口、IDE硬盘接口、并行接口、串行接口、USB接口、AGP总线、PCI总线、ISA总线和键盘接口等。

中央处理器（Central Processing Unit，简称CPU）
中央处理器主要包括运算器和控制器两大部件,是计算机的核心部件。CPU是一个体积不大而集成度非常高、功能强大的芯片，也称为微处理器（Micro Processor Unit，简称MPU）。

主（内）存储器
目前，微型机的内存储器由半导体器件构成。内存储器按其性能和特点可分为只读存储器ROM（Read Only Memory）和随机存储器RAM（Random Access Memory ）两大类。
ROM：只能从ROM中读出数据，不能写入。存放在ROM中的信息，在没有电源的情况下，也能保持。
RAM：数据、程序在使用时从外存读入内存RAM中，使用完毕后在关机前再存回外存中。


总线
微机各功能部件相互传输数据时，需要有连接它们的通道，这些公共通道就称为总线（BUS）。—次传输信息的位数则称为总线宽度。通常把CPU芯片内部的总线称为内部总线，而连接系统各部件间的总线称为外部总线或称为系统总线。
扩展槽
主机与其他外围硬件是以扩充总线相连的，一般将扩充总线在主板上的接口称为扩展槽。扩展槽主要用于插接各种功能的板卡。目前，微机上主要使用两种总线扩展槽规格。
USB总线接口
USB（Universal Serial Bus）通用串行总线，是Intel公司提出的一种新型接口标准，支持即插即用功能。USB接口支持功能传递，用户只需要准备一个USB接口，就可以将外设相互连接成串。其次，USB接口本身提供电力来源，外设不须外接电源线。USB总线接口能以树状结构连接127个外部设备，如键盘、鼠标、显示器、CD- ROM、DVD、打印机、扫描仪、数码照相机、数字音响、Modem、游戏杆等。其最大的数据传输速率为12Mbps（bps为每秒的位数，即：bits per second）。
外存储器
外存储器用于存储暂时不用的程序和数据。常用的有软盘、硬盘、U盘、光盘和磁带存储器。
软磁盘存储器
一个完整的软盘存储系统是由软盘、软盘驱动器组成。11年以后开始被淘汰，win10现在已经不支持。


硬磁盘存储器
硬盘—般由多个盘片固定在一个公共的转轴上，构成盘片组，微机上用的硬盘采用了温彻斯特技术，它把硬盘驱动电机和读写磁头等组装并封装在一起，称为温彻斯特驱动器。


USB闪存存储器（U盘）
U盘（USB Flash Disk）是一种新型的移动存储交换产品。可用于存储任何数据文件并可以在计算机间方便地交换文件。它使用快闪内存作为存储媒介（Flash Memory）和通用串行总线（USB）接口，可以像使用软（硬）盘一样在U盘上读写、拷贝文件。该产品可擦写100万次以上，数据甚至可保存10年，存储速度至少较软驱快15倍以上。

光盘存储器
CD-ROM（Compact Disc Read Only Memory）称作压缩只读存贮器或只读光盘。由CD-ROM光盘和CD-ROM光盘驱动器（或CD-ROM光驱）两部分组成。
光盘驱动器：是多媒体计算机配置中重要的外围设备。主要用来读取光盘上的信息。此外它还可以用来播放CD、VCD。

输入设备
微型机上常见的输入设备有键盘（Keyboard）、鼠标（Mouse）、扫描仪（Scanner）等。另外一些新产品诸如触摸屏（Touch Screen）、条形码阅读器（Barcode Reader）、图形数字化仪（Digitizer）与光学符号阅读器（OCR）。
键盘
标准输入设备。用来向微机输入命令、程序和数据。普遍使用的是通用扩展键盘。

鼠标器
鼠标器（Mouse）是一种“指点”设备（Pointing Device），可以取代键盘上的光标移动键移动光标，定位光标于菜单处或按钮处，完成菜单系统特定的命令操作或按钮的功能操作。鼠标器操作简便、高效。

微型计算机上最常用的输出设备有显示器（Display Unit）和打印机（Printer）。
显示器
显示器又称监视器（Monitor），是微机系统的标准输出设备，它能快速地将计算机输入的原始信息和运算结果直接转换成人能直接观察和阅读的光信号，输出信息可以是字符、汉字、图形或图像。微机显示系统由显示器和显示控制适配卡（Adapter，简称显示适配卡或显示卡）组成

打印机
打印机是微型计算机的重要输出设备之一，它可以将机器的运行信息、中间信息等输出到打印纸上，以便用户保存和修改。

计算机的工作原理

计算机的基本工作原理是存储程序和程序控制。预先要把指挥计算机如何进行操作的指令序列（称为程序）和原始数据通过输入设备输送到计算机内存贮器中。每一条指令中明确规定了计算机从哪个地址取数，进行什么操作，然后送到什么地址去等步骤。

计算机在运行时，先从内存中取出第一条指令，通过控制器的译码，按指令的要求，从存储器中取出数据进行指定的运算和逻辑操作等加工，然后再按地址把结果送到内存中去。接下来，再取出第二条指令，在控制器的指挥下完成规定操作。依此进行下去。直至遇到停止指令。
程序与数据一样存贮，按程序编排的顺序，一步一步地取出指令，自动地完成指令规定的操作是计算机最基本的工作原理。这一原理最初是由美籍匈牙利数学家冯.诺依曼于1945年提出来的，故称为冯.诺依曼原理。

计算机的层次结构

计算机系统由硬件和软件两大部分所构成，而如果按功能分可以分为以下几层
硬件层：由微指令集直接操作硬件
操作系统层：直接管理传统机器中的软硬件资源
语言处理程序层：
将用程序设计语言编写的源程序转换成机器语言的形式，以便计算机能够运行，这一转换是由翻译程序来完成的。翻译程序除了要完成语言间的转换外，还要进行语法、语义等方面的检查，翻译程序统称为语言处理程序，共有三种：汇编程序、编译程序和解释程序。
应用程序层：提供给用户使用的各种软件

硬件是最基本的底层，操作系统在硬件之上，紧挨着硬件，是最基本的软件，在应用软件和硬件之间起桥梁作用，应用软件在操作系统软件之上。通过操作系统完成它的功能。

计算机的操作系统

操作系统
操作系统（Operating System，简称OS），是有效地组织和管理计算机系统中的硬件资源和软件资源，合理地组织计算机的工作流程，控制程序的执行，并向用户提供各种服务，使得用户能够灵活、方便、有效地使用计算机，使整个计算机系统高效运行的程序集合。
紧贴系统硬件之上，所有其他软件之下（是其他软件的共同环境）


通过操作系统做什么

（1）文件管理：包括对文件的读、写、创建和删除等操作。
（2）设备管理：请求或释放有关设备、启动和关闭设备等操作。
（3）存储管理：查询作业占据的内存区的大小和获取内存区的首地址等。
（4）进程控制：进程是在一个功能上独立的程序上的一次执行过程。进程控制主要包括进程的创建、撤销、执行等待和执行优先级控制等。
（5）进程通信：在进程之间传递消息或信号。
（6）线程管理：有线程的创建、调度、执行、撤销等。
常见的操作系统
DOS操作系统
DOS（Disk Operating System）的意思是磁盘操作系统，是一种单用户、单任务的计算机操作系统。从1981年直到1995年的15年间，DOS在IBM PC 兼容机市场中占有举足轻重的地位。DOS采用字符界面，以命令的形式来操作计算机，这些命令都是英文单词或缩写，难以记忆，因此无法推广使用。进入20世纪90年代后，DOS逐渐被Windows之类的图形界面操作系统所取代。

Windows操作系统
Windows操作系统是一款由美国微软公司开发的窗口化操作系统,采用了GUI图形化操作模式。
Microsoft公司从1983年开始研制Windows系统
第一个版本的Windows 1.0于1985年问世
1995年8月微软公司发布了Windows95，其版本号为4.0
Windows 98是一个发行于1998年6月25日的混合16/32位的系统
Windows 2000是发行于1999年12月19日的32位图形商业性质的操作系统
Windows XP是微软公司发布的一款视窗操作系统
Windows Server 2003是目前微软推出的使用最广泛的服务器操作系统
2006年11月发布Windows Vista操作系统，其内核版本号为 Windows NT 6.0
2009年10月22日微软于美国正式发布 Windows7
微软于2012年10月25日推出了最新Windows8系统
2015年7月29日，微软推出Windows 10。

UNIX操作系统
UNIX操作系统是美国AT&T公司1971年在PDP-11上运行的多用户多任务的操作系统，支持多种处理器架构，最早由肯·汤普逊（Kenneth Lane Thompson）、丹尼斯·里奇（Dennis MacAlistair Ritchie）于1969年在AT&T的贝尔实验室开发。
UNIX系统大部分是由C语言编写的，这使得系统易读、易修改、易移植。其系统结构可分为两部分：操作系统内核（由文件子系统和进程控制子系统构成，最贴近硬件），系统的外壳（贴近用户）。UNIX取得成功的最重要原因是系统的开放性和公开源代码。用户可以方便地向UNIX系统中逐步添加新功能和工具，这样可使UNIX越来越完善，成为有效的程序开发的支撑平台。
UNIX可以运行在微型机、工作站、大型机和巨型机上，因其稳定可靠的特点在金融、保险等行业得到广泛的应用。

Linux操作系统
Linux内核最初是由芬兰人林纳斯·托瓦兹（Linus Torvalds）在赫尔辛基大学上学时出于个人爱好而编写的，该内核于1991年10月5日首次发布。严格来说，术语Linux只表示操作系统内核本身，但通常都用Linux来表示基于Linux内核的完成操作系统。
Linux是一套免费使用和自由传播的类Unix操作系统，是一个基于POSIX和UNIX的多用户、多任务、支持多线程和多CPU的操作系统。它能运行主要的UNIX工具软件、应用程序和网络协议，并支持32位和64位硬件。Linux继承了Unix以网络为核心的设计思想，是一个性能稳定的多用户网络操作系统。现在Linux内核支持从个人电脑到大型主机甚至包括嵌人式系统在内的各种硬件设备。

Mac OS操作系统
Mac OS是一套运行于苹果Macintosh系列电脑上的操作系统，是全球第一个使用“面向对象操作系统”的全操作系统，也是首个在商用领域成功应用的图形用户界面的操作系统。Mac OS基于UNIX内核的图形化操作系统，它把UNIX的强大稳定的功能和Macintosh的简洁优雅的风格完美地结合起来。最新的系统版本是Mac OS X10.8.3版。

常见应用软件的分类
1、办公软件：Microsoft Office 2010或者是金山wps
2、聊天软件：QQ、旺旺、百度HI、微信
3、浏览器：火狐浏览器、谷歌浏览器、360浏览器
4、杀毒软件：360、卡巴斯基、金山毒霸
5、输入法：搜狗输入法、百度输入法
6、音乐播放器：酷狗、QQ音乐
7、视频播放器：暴风音影、迅雷看看、爱奇艺
8、系统备份还原：一键GHOST、一键还原精灵
9、系统工具箱：全能工具箱、一把刀系统维护工具箱