01计算机基础
计算机基础知识
第1节 计算机基础知识
一、计算机发展历史
1.计算机的诞生
1.冯·诺依曼
（1）籍贯：美国匈牙利人。
（2）称号：计算机之父、现代计算机之父、博弈论之父。
（3）成就：冯·诺依曼体系机构计算机。
（4）其他称号：现代计算机之父、博弈论之父。
2.艾兰·图灵
（1）籍贯：英国。
（2）称号：人工智能之父。
（3）成就
①图灵测试：测试一台机器是否具有人工智能。
②图灵机：一种抽象的概念模型，非实物。
③图灵奖：计算机界的诺贝尔奖。
3.巴贝奇
（1）籍贯：英国。
（2）成就
①分析机和差分机的设计者。
②分析机：现代通用计算机的雏形。
4.香农
（1）籍贯：美国。
（2）称号：信息论的创始人。
2.世界上第一台计算机
1. ENIAC
目的：用于军事和科学计算
名称：ENIAC(埃尼阿克)
时间：1946年2月14日
地点：美国宾夕法尼亚大学
结构：非冯体系（没有采用二进制、没有采用存储程序控制原理）
意义：世界上第一台计算机
发明者：艾克特和莫克利
2. EDVAC
名称：EDVAC(艾迪威克)
意义：世界上第一台冯·诺依曼结构计算机(概念上)；世界上第二台计算机
3. EDSAC
名称：EDSAC(爱达赛克)
意义：世界上第一台冯·诺依曼结构计算机(实际上)
4. UNIVAC
名称：UNIVAC(尤里瓦克)
意义：世界上第一台商用计算机
3.计算机的发展历程
4.计算机发展趋势
1.硬件方向
光学计算机：利用光束代替电子进行计算和存储。
生物计算机(分子计算机)：利用蛋白质分子构成生物芯片。
量子计算机：利用量子力学进行高速计算。
2.技术方向
在技术方面，未来计算机朝着：巨型化、微型化、网络化、多媒体化、智能化的方向发展。
5.我国计算机的发展
1956年，引入计算机理论
1958年，第一台电子管计算机103机(八一型)
1964年，第一台晶体管电子计算机
1974年，第一台集成电路计算机
1983年，我国第一台亿次计算机“银河-I”号
2002年，我国第一款通用CPU——“龙芯”芯片
2009年，曙光5000A
2010年，“天河一号”
2016年，“神威·太湖之光”，世界上首台每秒运算次数超过十亿亿次的计算机
二、计算机的特点
运算速度快：运算速度能够达到每秒上亿次。
存储容量大：专门的记忆部件，存储器。
计算精度高/可靠性强：采用二进制计算，二进制位数越多，计算精度越高。
通用性强：只要能抽象出数学模型，都可以使用程序来描述。
具有逻辑判断能力：可以进行逻辑运算。
程序存储控制：是区别于其他计算工具的本质特征。
支持人机交互：计算机软件是人机交互的桥梁。
三、计算机的分类
1.按性能或者规模划分
巨型计算机：也叫超级计算机、高性能计算机；一般用于军事和科学计算领域。
大中型计算机：用于军事和科学计算领域。
小型计算机：用于大小企业。
微型计算机：也叫个人计算机、PC，使用微处理器作为CPU。
工作站：一般采用微型计算机，在图像处理能力和任务并行方面能力更强。
服务器： 在网络中提供服务的计算机。
嵌入式计算机：应用最广泛的计算机。
【注释】关于服务器：服务器是一种在网络环境中对外提供的计算机系统。广义上讲，一台微型计算机也可以充当服务器，关键是它要安装网络操作系统、网络协议和各种服务软件；狭义上讲，服务器是专指通过网络对外提供服务的那些高性能计算机。
根据提供的服务，服务器又可以分为：Web服务器、FTP服务器、文件服务器、数据库服务器等。
2.根据用途划分
专用计算机：针对某一领域设计的计算机。
通用计算机：通用性强，具有很强的综合处理能力。
3.根据处理信号的不同划分
模拟计算机：处理连续的模拟信号。
数字计算机：处理离散的数字信号。
数字模拟混合式计算机：既能处理数字信号，也能处理模拟信号。
四、计算机的应用
1.科学计算
也称为数值计算，是计算机应用最早的领域。
一般应用于：高能物理、地震预测、气象预报、航天技术、导弹轨迹预测等领域。
2.数据处理
也称为信息处理、事物处理、非数值计算，是计算机应用最广泛的领域。
一般应用于：物资管理、报表统计、账目计算、信息检索、信息修改等。
3.辅助工程
CAD：计算机辅助设计
CAI：计算机辅助教学
CMI ：计算机辅助管理教学
CAM：计算机辅助制造
CIMS：计算机辅助集成制造
CAT ：计算机辅助测试
CBE：计算机辅助教育
CAQ：计算机辅助质量管理
PDMS：产品数据管理系统
4.过程控制
对工业生产中连续的或按照一定周期程序进行的生产过程的自动控制。
5.实时控制
在现代工业生产的过程控制中，实时系统是能够在确定的时间内执行计算或处理事务并对外部事件作出响应的计算机系统。
6.多媒体应用
以计算机技术为核心，将现代声像技术和通信技术融为一体。
五、计算机的新技术与新应用
1.电子商务
1.概念
电子商务(Electronic Commerce，EC)是以电子交易方式进行商品交易的活动和相关服务。
2.电子商务的类型
电子商务根据交易的双方不同，可以分为以下几种：
①B2B(Business to Business)，交易双方是企业与企业之间，如阿里巴巴；
②B2C(Business to Customer)，交易双方是企业与消费者之间，如京东商城；
③C2C(Customer to Customer)，交易双方是消费者之间，如淘宝网；
④O2O(Online to Offline)，交易双方是线下和线上，线上消费，线下服务，如饿了么，美团等。
2.人工智能
1.概念
人工智能(Artificial Intelligence，AI)是指了利用计算机来模拟人类的智能。实现人工智能的根本途径是机器学习(Machine Learning，ML)，即通过让计算机模拟人类的学习活动，自主获取新知识。
2.应用领域
目前人工智能系统以多种形态出现在人们的生活中，小到手机里的语音助手、人脸识别、购物网站推荐，大到智能家居、无人机、无人驾驶汽车、工业机器人、航空卫星等。
3.大数据
1.概念
大数据(Big data)，是指具有海量、高增长率和多样化的信息资产，它需要全新的处理模式来增强决策力、洞察发现力和流程优化能力。在互联网时代，电子商务、物联网、社交网络、移动通信等每时每刻都在产生着海量的数据，这些数据规模巨大，通常以“PB”、“EB”甚至“ZB”为单位，故称为大数据。
2.特征
①数据量巨大(Volume)。
②数据类型多(Variety)。
③速度“快”(Velocity)。
④价值密度低(Value)。
3.数据处理的思维和方法
①不是抽样统计，而是面向全体样本。
②允许不精确性和混杂性。
③不是因果关系，而是相互关系。
4.云计算
1.概念
概念：“云”是对计算机集群的一种形象的比喻，每一个群包括十几台，甚至上百万台计算机，通过互联网随时随地为用户提供各种资源和服务。
用户只需要一个能上网的终端设备（如计算机、智能手机、平板电脑等），无需关心数据存储在哪朵“云”上，也无需关心由哪朵“云”来完成计算，就可以在任何时间、任何地点，快速地使用云端的资源。
2.云计算的特点
①超大规模。“云”的规模和计算能力相当巨大，并且可以根据需求增减相应的资源和服务，规模可以动态伸缩。
②资源抽象。“云”上的资源被抽象化，用户可以采用按需支付的方式购买。
③高可靠性。“云”计算提供了安全的数据存储方式，能够保证数据的可靠性。
3.云计算的类型
①基础设施即服务(IaaS)。IaaS实质就是提供内存、I/O设备、运算等硬件方面的服务，如云存储、云服务器、云主机等。
②平台即服务(PaaS)。PaaS是指将软件研发的平台作为一种服务，提供给用户，如云数据库。
③软件即服务(SaaS)。SaaS是指通过互联网就直接能使用软件应用，不需要本地安装，如阿里云提供的短信服务、邮件推送等。
5.物联网
1.概念
简单地说，物联网（The Internet of Thing，IoT）就是物物相连的互联网，物联网使所有人和物在任何时间、任何地点都可以实现人与人、人与物、物与物之间的信息交互。
2.关键技术
①RFID技术。
②传感技术。
③嵌入式技术。
④位置服务技术。
⑤IPv6技术。
6.虚拟现实技术
1.概念
虚拟现实（Virtual Reality，VR）是利用计算机等设备来产生一个逼真的三维视觉、触觉、嗅觉等多种感官体验的虚拟世界，从而使处于虚拟世界中的人产生一种身临其境的感觉。
2.VR的特征
①沉浸性。
②交互性。
③想象性。
7.移动网络
第一代移动通信系统采用的是模拟传输技术。
第二代移动通信系统采用数字传输技术（GSM，CDMA，JDC，IS-95）。
第三代移动通信系统（3G）：我国3G目前有三种标准：中国移动使用的TD-SCDMA技术，中国联通使用的WCDMA技术，中国电信使用的CDMA2000技术。三种不同标准的网络是互通的，但终端设备（手机）互不兼容。
第四代移动通信技术（4G）包括TD-LTE和FDD-LTE两种制式。
第五代蜂窝通信系统（5G）：是4G网络的升级版，目的在于让终端用户始终处于联网状态，其最高理论传输速度可达每秒钟数十Gb。
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