导图社区 计算机概念背景史
这是一篇关于计算机概念背景史的思维导图，主要内容有计算机发展简史、计算机分类、计算机的层次与编程语言等。
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计算机概念背景史
计算机发展简史
计算机发展的四个阶段
第一阶段_电子管计算机
发展史:
实图
场景
构造
(埃尼阿克(ENIAC))
18000多个电子管
运行耗电量150千瓦
重量达30吨，占地1500平方英尺
特点:
集成度小，空间占用大
功耗高，运行速度慢
操作复杂，更换程序需要接线
第二阶段_晶体管计算机
发展史
4k内存，每秒200,000指令
配备512x512的显示器
特点
集成度相对较高，空间占用相对小
功耗相对较低，运行速度较快
操作相对简单，交互更加方便
第三阶段_集成电路计算机
计算机变得更小
功耗变得更低
计算速度变得更快
第四阶段_超大规模集成电路计算机
一个芯片集成了上百万的晶体管
速度更快，体积更小，价格更低，更能被大众接受
用途丰富：文本处理、表格处理、高交互的游戏与应用
未来计算机
生物计算机
体积小，效率高
不易损坏，生物级别的自动修复
不受信号干扰，无热损耗
量子计算机
遵循量子力学的物理计算机
微型计算机的发展史
发展规律
摩尔定律:集成电路的性能，每18-24个月就会提升一倍
计算机分类
冯诺伊曼体系
概念
将程序指令和数据一起存储的计算机设计概念结构
构成
要求
必须有一个存储器
必须有一个控制器
必须有一个运算器
必须有输入设备
必须有输出设备
功能
能够把需要的程序和数据送至计算机中
能够长期记忆程序、数据、中间结果及最终运算结果的能力
能够具备算术、逻辑运算和数据传送等数据加工处理的能力
能够按照要求将处理结果输出给用户
体系
瓶颈
现代计算机的结构
现代计算机在冯诺依曼体系结构基础上进行修改
现代计算机结构
解决CPU与存储设备之间的性能差异问题
计算机的层次与编程语言
程序翻译与程序解释
计算机执行的指令都是L0
翻译过程生成新的L0程序，解释过程不生成新的L0程序
解释过程由L0编写的解释器去解释L1程序
硬件逻辑层
门、触发器等逻辑电路组成
属于电子工程的领域
微程序机器层
编程语言是微指令集
微指令所组成的微程序直接交由硬件执行
传统机器层
编程语言是CPU指令集（机器指令）
编程语言和硬件是直接相关
不同架构的CPU使用不同的CPU指令集
结构
操作系统层
向上提供了简易的操作界面
向下对接了指令系统，管理硬件资源
操作系统层是在软件和硬件之间的适配层
汇编语言层
编程语言是汇编语言
汇编语言可以翻译成可直接执行的机器语言
完成翻译的过程的程序就是汇编器
高级语言层
编程语言为广大程序员所接受的高级语言
高级语言的类别非常多，由几百种
常见的高级语言有：Python、Java、C/C++、Golang等
应用层
满足计算机针对某种用途而专门设计
计算机的计算单位
容量单位
在物理层面，高低电平记录信息
理论上只认识0/1两种状态
0/1能够表示的内容太少了，需要更大的容量表示方法
单位
1G = 1024^3Bytes = 1024^3*8bits
0/1称为bit（比特位）
字节：1Byte=8bits
1000000000Bytes
为什么网上买的移动硬盘500G，格式化之后就只剩465G了？
硬盘商一般用10进位标记容量
速度单位
网络速度
为什么电信拉的100M光纤，测试峰值速度只有12M每秒？
CPU速度
CPU的速度一般体现为CPU的时钟频率
CPU的时钟频率的单位一般是赫兹(Hz)
主流CPU的时钟频率都在2GHz以上
Hz其实就是秒分之一
CPU并不是描述计算机领域所专有的单位
它是每秒中的周期性变动重复次数的计
速度
计算机的字符与编码集
字符编码集的历史
ASCII码
使用7个bits就可以完全表示ASCII码
包含95个可打印字符
33个不可打印字符（包括控制字符）
Extended ASCII码
字符编码集的国际化
欧洲、中亚、东亚、拉丁美洲国家的语言多样性
语言体系不一样，不以有限字符组合的语言
中国、韩国、日本等的语言最为复杂
中文编码集
《信息交换用汉字编码字符集——基本集》GB2312
一共收录了 7445 个字符
包括 6763 个汉字和 682 个其它符号
《汉字内码扩展规范》GBK
向下兼容GB2312，向上支持国际ISO标准
收录了21003个汉字，支持全部中日韩汉字
Unicode：统一码、万国码、单一码(兼容全球的字符集：Unicode)
Unicode定义了世界通用的符号集，UTF-*实现了编码
UTF-8以字节为单位对Unicode进行编码
Windows系统默认使用GBK编码
编程推荐使用UTF-8编码
