一：计算机基础入门及介绍[通俗易懂]

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计算机基础入门篇

1. 计算机系统
计算机（Conputer):俗称电脑，一种能接收和存储信息，并按照存储在其内部的程序对海量数据进行自动、高速的处理，然后把处理结果输出的现代化智能电子设备。

计算机有很多的形式类型，例如：生活中常见的家用电脑、平板电脑、台式机、一体机等，还有生产环境中所提供重要业务支撑的各种服务器【server】，这些都算作是计算机。

1. 其中一个完整的计算机系统：是由计算机系统硬件【Hardware】系统 与软件【Software】系统两大部分所组成。
   

1.2 计算机硬件
计算机发展历史说明：
1. 第一代计算机(1946-1957) 电子管时代
2. 第二代计算机(1958-1964) 晶体管时代
3. 第三代计算机(1965-1970) 集成电路时代
4. 第四代计算机(1971以后) 大规模集成电路时代

世界上第一台大型计算机

1946年,世界上第一台计算机ENIAC(electronic numerical integrator and calculator 电子数字积分
计算机)在美国宾州大学诞生，是美国奥伯丁武器试验场为了满足计算弹道需要而研制成的。使
用了17468只电子管，占地170平方米,重达30吨，耗电174千瓦，耗资40多万美元。每秒可进行
5000次加法或减法运算。

1. 2 冯诺依曼体系结构

1946年美籍匈牙利数学家 冯·诺依曼于提出存储程序原理，把程序本身当作数据来对待，程序和该程序处理的数据用同样的方式储存。

冯·诺依曼理论的要点是：

• 数字计算机的数制采用二进制，bit 位, byte 字节 1 byte =8 bit
• 计算机应该按照程序顺序执行
• 计算机硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成

图_ 冯·诺依曼

冯·诺依曼（John von Neumann，1903~1957），20世纪最重要的数学家之一，在现代计算机、博弈论、核武器和生化武器等诸多领域内有杰出建树的最伟大的科学全才之一，被后人称为“计算机之父”和“博弈论之父”。

原籍匈牙利。布达佩斯大学数学博士。先后执教于柏林大学和汉堡大学。1930年前往美国，后入美国籍。历任普林斯顿大学、普林斯顿高级研究所教授，美国原子能委员会会员。美国全国科学院院士。早期以算子理论、共振论、量子理论、集合论等方面的研究闻名，开创了冯·诺依曼代数。第二次世界大战期间为第一颗原子弹的研制作出了贡献。为研制电子数字计算机提供了基础性的方案。1944年与摩根斯特恩（Oskar Morgenstern）合著《博弈论与经济行为》，是博弈论学科的奠基性著作。晚年，研究自动机理论，著有对人脑和计算机系统进行精确分析的著作《计算机与人脑》。

主要著作有《量子力学的数学基础》（1926）、《计算机与人脑》（1958）、《经典力学的算子方法》、《博弈论与经济行为》（1944）、《连续几何》（1960）等。

最早期的计算输入方式

计算机系统的输入设备：穿孔纸带

• 穿孔纸带是早期计算机的输入和输出设备，它将程序和数据转换二进制代码：带孔为1，无孔为0，再经过光电扫描输入电脑。
• 作为计算机周边设备而言，较更早期的穿孔卡有很大进步。被更先进的磁带（1951年起作为计算机存储设备）所替代。
• 行业应用中也用作数控设备固定指令输入载体。
• 穿孔纸带是利用打孔技术在纸带上打上一系列有规律的孔点，以适应机器的读取和操作，加快工作速度，提升工作效率。是早期向计算机中输入信息的载体。

穿孔纸带也叫指令带，是早期计算机的输入系统。也用于数控装置作为控制介质。穿孔纸带上必须用规定的代码,以规定的格式排列，并代表规定的信息。

数控装置读入这些信息后，对它进行处理,用来指挥数控机床完成一定的机械运动。

目前，数控机床多采用八单位穿孔纸带,穿孔纸带的每行可穿九个孔，其中一个小孔称为“中导孔”或”同步孔”,用来产生读带的同步控制信号。其余八个孔称为”信息孔”（一个字节），用来记录数字、字母或符号等信息。

代码是控制系统传递信息的语言，程序单中给出的字母，,数字或符号都按规定穿出孔来(即信息孔)。有孔表示二进制的”1″，无孔表示二进制的”o”。 根据穿孔纸带上一排孔有，无状态的不同，便可以得到不同的信息，我们把这一排孔称为代码或字符。
目前，数控系统中常用的代码有ISO代码和EIA代码。

ISO代码是由7位二进制数和一位偶校验码位组成，它的特点是穿孔纸带上每一排孔的孔数必须为偶数，故也称ISO代码为偶数码。

代码孔有一定的规律性。如所有数字需在第五列和第六列上穿孔，字母需在第七列穿孔，第八列为偶校验位，当某个代码的孔数为奇数时，就在该代码行的第八列穿一个孔,使孔的总数为偶数，如果某个代码的孔数已为偶数，则第八列不在补孔。


进制之间的转换

二进制和十进制转换
在生活中常用的进制数为十进制，正所谓逢十进一，那么二进制跟十进制的运算规则是一样的，只不过有一点不一样，那就是它逢二进一。在十进制中不能出现数字10，即在生活中我们常用的进制数为十进制，正所谓逢十进一，那么二进制跟十进制的运算规则是一样的，只不过有一点不一样，那就是它逢二进一。
在十进制中不能出现数字10，即0,1,2,3,4,5,6,7,8,9—共十个数字，在二进制中也有同样的规定，那就是不能出现数字2，也就是二进制只有两个数字0和1。正是因为二进制只有两个数字，正好可以表示电路中的开和关，灯泡的亮和灭，计算机中所用的进制正是二进制。

要从右到左用二进制的每个数去乘以2的相应次方,小数点后则是从左往右例如:二进制数1101.01转化成十进制

1101.01(2)=12+02+12+12+02+12=1+0+4+8+0+0.25=13.25所以总结起来通用公式为:

abcd.efg(2)=d2+c2+b2+a2+e2+f2+g*2或者用下面这种方法:

把二进制数首先写成加权系数展开式，然后按十进制加法规则求和。这种做法称为”按权相加”法。

2的0次方得1(任何数的0次方都是1，0的0次方无意义)
2的1次方得2
2的2次方得4
2的3次方得8
2的4次方得16
2的5次方得32
2的6次方得64
2的7次方得128
2的8次方得256
2的9次方得512
2的10次方得1024
2的11次方得2048
2的12次方得4096
2的13次方得8192
2的14次方得16384
2的15次方得32768
2的16次方得65536
2的17次方得131072
2的18次方得262144
2的19次方得524288
2的20次方得1048576

此时 例如计算1101，
运用，即 1101=8+4+0+1=13

再比如:二进制数100011转成十进制数
可以看作这样:
数字中共有三个1，即第一位一个，第二位一个，第六位一个，然后对应十进制数即 2的0次方+2的1次方+2的5次方，即：
100011=32+0+0+0+2+1=35

二进制和十进制转换

2^0=1=1b
2^1=2=10b
2^3=8=1000b
2^4=16=10000b
2^5=32=100000b
2^6=64=1000000b
2^7=128=10000000b
2^8=256=100000000b
2^9=512=1000000000b
2^10=1024=10000000000b
2^11=2048=100000000000b
2^12=4096=1000000000000b

常见单位

10的36次方 X
10的33次方 C
10的30次方 D
10的27次方 N
10的24次方 B
10的21次方 Y
10的18次方 E
10的15次方 P
10的12次方 T 二进制 2^40  1024G
10的 9次方 G 二进制 2^30  1024M
10的 6次方 M 二进制 2^20  1024K 
10的 3次方 K 二进制 2^10 =1024
10的 2次方 百
10的 1次方 十
10的-1次方 分 d
10的-2次方 厘 c
10的-3次方 m 毫 
10的-6次方 μ 微
10的-9次方 n 纳 
10的-12次方 p
10的-15次方 f
10的-18次方 a

…

摩尔定律
由英特尔（Intel）创始人之一戈登·摩尔于1965年提出，当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍

计算机分类

• 按规模划分

1. 超级计算机：Super Computer，又称巨型计算机，应用于国防尖端技术和现代科学计算中。巨型机的运算速度可达每秒百万亿次以上， “天河一号”为我国首台千万亿次超级计算机
2. 大型计算机：具有较高的运算速度，每秒可以执行几千万条指令，而且有较大的存储空间。往往用于科学计算、数据处理或作为网络服务器使用，如：IBM z13 mainframe
3. 小型计算机：指采用精简指令集处理器，性能和价格介于PC服务器和大型主机之间的一种高性能64 位计算机。在中国，小型机习惯上用来指UNIX服务器
4. 微型计算机：指采用X86 CPU 架构的PC服务器，中央处理器（CPU）采用微处理器芯片，体积小巧轻便，广泛用于商业、服务业、工厂的自动控制、办公自动化以及大众化的信息处理,互联网公司发起去IOE运动,代替小型机

• 按功能和角色划分

  服务器和客户机

  服务器：即Server，计算机的一种，通常是网络中为客户端计算机提供各种服务的高性能的计算机，服务器在网络操作系统的控制下，将与其相连的硬盘、磁带、打印机及昂贵的专用通讯设备提供给网络上的客户站点共享，也能为网络用户提供集中计算、信息发布及数据管理等服务

  客户机：即Client，向服务器提出请求，需要服务器为之提供相应的服务和支持的计算机

服务器按应用功能可分为：
Web服务器、数据库服务器、文件服务器、中间件应用服务器、日志服务器、监控服务器、程序版本控制服务器、虚拟机服务器、邮件服务器、打印服务器、域控制服务器、多媒体服务器、通讯服务器、ERP服务器等

服务器按外形分类
PC服务器常见的三种外型：

    - 塔式服务器
    - 刀片式服务器
    - 机架式服务器

塔式Tower服务器

早期的服务器形式，目前较少使用 
外形以及结构和平时使用的立式PC差不多机箱空间大，主板扩展性较强，插槽较多 
预留了足够的内部空间，以便日后进行硬盘和电源的冗余扩展，设计一般都考虑降噪 

刀片式Blade服务器

上图所示的密度更高的服务器，称为刀片服务器。这种服务器组成一组，放在一个框里面，可以整框使用。如图所示为整框的刀片服务器，其中竖条是计算单元，可以单独拿出来。

在标准高度的机架式机箱内可插装多个卡式的服务器单元，实现高可用和高密度 

拥有更高的密度，集中管理，高性能，灵活扩展，按需配置 

可以使用系统软件将这些母板集合成一个服务器集群。在集群模式下，所有的母板可以连接起来提供高 速的网络环境，并同时共享资源，为相同的用户群服务

机架式Rack服务器

○ 数字计算机的数制采用二进制，bit 位, byte 字节 1 byte =8 bit
○ 按照统一标准设计，配合机柜统一使用，便于统计管理，高密度，节省空间，常用U为单位，
○ 1U=1.75英寸=44.45毫米，机箱尺寸比较小巧，在机柜中可以同时放置多台服务器
○ 机架式服务器的宽度为19英寸（48.26cm），厚度通常有1U，2U，3U，4U，5U，7U几种标准的服务器
○ 机柜的尺寸也是采用通用的工业标准，如：宽度600mm,深度1000mm,高2000mm（42U）
○ 现阶段是最主流的的服务器

图 现国家超级计算中心-皇冠

国家超级计算中心-天河

数据中心相关硬件

上图为数据中心，有许多硬件设备，大体上可以分为三类：服务器，网络设备和存储设备，图中
这一排排的就是机柜，我们平时所谓的服务器、网络交换机和存储等设备都放在这里面。

拓展小知识：

确定当前系统是32位或者64位
#gentconf LONG_BIT
64
#gentconf LONG_BIT
32