java 计算机概述看这一篇文章就够了

1

广义上: 凡是可以帮助我们完成计算的工具统称为计算机(比如 算盘、计算器等...)
狭义上: 当前说计算机一般情况特指电子计算机(电脑)

算盘(机械/手动)

源于中国具体作者不详,发明时间不详.我国第一颗原子弹的很多数据早期都是用算盘计算出来的在这里致敬我们老一辈的科学家

步进计算器(机械/手动)

1694年由德国数学家[戈特弗里德·布莱尼茨]发明的

当前模型存在于德意志博物馆中

差分机(机械/手动)

1822年由英国数学家[查尔斯·巴贝奇]历时10年从设计到加工都是由自己一个人完成,计算精度达到6位小数

分析机(机械/自动[蒸汽机])

1830年由英国数学家[查尔斯·巴贝奇]发明的这台机器可以进行相当复杂的计算计算精度达到31位小数,由于设计超前,没有被广泛使用分析机在设计上采用蒸汽机作为动力驱动,使用穿孔纸带(计算机语言前身)作为数据输入,算是世界上第一台真正意义上的计算机.后人称巴贝尔为计算机之父英国数学家奥古斯塔·阿达·金(勒芙蕾丝伯爵夫人),却认为分析机的设计很好,并且为分析机写了一个算法,所以勒芙蕾丝伯爵夫人被视为第一个给计算机写程序的人(世界上的第一位程序员)

打孔计数器(机械/电动)

1880-1890年由美国人[赫尔曼·霍尔瑞斯]发明的.在1890年打孔计数器用于美国的人口普查中.打孔计数器在美国人口普查上获得了巨大的成功,引得世界上很多的公司争相购买,为了应对需求 霍尔瑞斯成立制表机器公司(CTR),这是IBM的前身

电子计算机

1. 第一代电子管计算机 1946年 电子管体积大,耗电多,运行速度慢,性能不稳定

2. 第二代晶体管计算机 1956年 晶体管代替电子管,体积小,耗能低,速度快,稳定

3. 第三代集成电路计算机 1958年 集成电路计算机变得更小功耗更低速度更快,1964年美国IBM公司研制成功第一个采用集成电路的通用电子计算机系列IBM360

4. 第四代大规模集成电路计算机

1
2
3
4
5
6

计算机组成:
  硬件: 主板、硬盘、CPU、显卡、显示器、鼠标、键盘...

  软件:
    系统软件: Windows、Linux、Mac、Android、ios...
    应用软件: QQ 微信 王者荣耀 英雄联盟 ...

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

自然语言  : 人与人沟通的语言叫做自然语言; 比如: 汉语、英语、韩语...
计算机语言: 人与计算机沟通的语言叫做计算机语言; 比如: C/C++、Java、Python...

计算机语言也叫做语言,被人类划分到语言的行列说明它和我们人类的自然语言有很多相似之处.

自然语言和计算机语言学习步骤:
	自然语言(英语)  : 单词         -- 语法 -- 与外国人交流
	计算机语言(Java): 关键字(单词) -- 语法 -- 与计算机交流

计算机语言学习起来更简单,因为计算机语言没有英语那么多单词,只需要记住常见的几十个,常用的十几二十个即可.

1800到1804年法国人约瑟夫·玛丽·雅卡尔在改进前人提花机基础之上,发明了用穿孔卡带来记录提花机顶针抬起和放下,从而控制钩子的选线是走在布的上面还是下面.通过在卡纸上打孔来记录每一种花样的顶针走势

纸卡可以看成是计算机存储 -- 纸卡上面的孔就是最早期的计算机语言

雅卡尔提花机演示

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17

在说存储(类似于计算机硬盘,U盘等)之前首先需要了解一下机器的软硬件之间的关系.很多时候我们在聊软硬件的时候首先就会想到电脑,手机这些现代化的电子设备.
其实软件和硬件的出现比现代化的电子计算机出现的更早,只是那时候不叫软件和硬件而已.这里就以雅卡尔提花机为例说一下软件和硬件.

1. 传统提花机,没有软件只有硬件,生产一种相同花样的布都需要通过靠织布者的记忆来完成,可能会造成各个批次布的花样不相同,因为人不可能完全记住每一个花样的每一次走线.造成了布匹与布匹之间样式的差异化.
2. 在第一匹布完成之后,第二匹布需要和第一匹布一模一样的样式,第三匹布需要和第一匹布一模一样的样式,这种重复的提花怎么解决呢
3. 雅卡尔提花机的出现解决了上面的问题.这时算是软件在机器中的最早使用.使用穿孔卡片记录下提花机顶针的走线方式.
4. 穿孔卡片不算是软件,他属于提花机的一部分,属于硬件,我们可以叫他存储器,上面的孔才是软件,这些孔存储在纸卡上,只是当时的存储器不可擦除,不能重复存储.

雅卡尔提花机:

   硬件                            软件
提花机+纸卡       纸卡上的孔(也可以称之为开关量(开/关)或者叫1/0)
   干活                        控制硬件怎么干活


结合现代的存储(固态硬盘),在看当时雅卡尔的存储(纸卡),存储器也经历了翻天覆地的变化.

穿孔卡带

1830年最早应用在巴贝尔的分析机上.这是最早的计算机软硬件结合.这个纸卡就是最早期的计算机存储器

电子管存储

1946年世界上第一台真正意义上的电子计算机诞生(埃尼阿克,电子管存储就用在这个计算机上),相比于纸带,电子管存储造价昂贵,所以在历史上昙花一现.

磁带

1950年IBM最早把盘式磁带用在数据存储上,一卷磁带可以代替1万张打孔纸卡,既便宜还能减少卡带体积,所以马上获取了成功,成为直到80年代最为普及的计算机存储设备.

磁鼓

1953年,第一台磁鼓应用于IBM701,磁鼓是利用铝鼓筒表面涂覆的磁性材料来存储数据的.鼓筒旋转速度很高,因此存取速度快

软盘

1969年第一张软盘诞生,当时是一张8英寸的大家伙,可以保存80K的只读数据1973年的时候比他小一号但是容量为256k的软盘诞生,并且是可读写的.一直到90年代末,那时候可以找到3.5英寸250MB的的软盘

硬盘

1956年9月13日,IBM发布了305 RAMAC硬盘机,在当时与之匹配的计算机没什么变化,但是存储容量确是革命性的海量存储,在当时高达4.4MB,当时一个硬盘机的重量高达600公斤以上

光盘

1958年开始发明光盘技术到1972年第一张光盘问世.1978年才在市场上售卖,在当时光盘是只读的不能写.

固态硬盘

1989年世界上第一款固态硬盘由IBM推出

1

第一代计算机语言(机器语言) -- 第二代计算机语言(汇编语言) -- 第三代计算机语言(C/C++、Java、Python...)

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17

第一代计算机语言我们称它为机器语言,直接与机器交互,控制机器行为

比如提花机,使用穿孔纸卡保存花样,控制提花机的顶针

百合花  --  对应一卷纸
玫瑰花  --  对应一卷纸
牡丹花  --  对应一卷纸

在纸上记录花样使用孔洞来记录,如果有孔顶针穿过,没有孔顶针穿不过,这时候纸带上只有两种状态 0/1 

机器语言(第一代计算机语言)使用钻孔编程,或者是使用0和1进行编程,有孔表示1没有空表示0

早期计算机都是使用穿孔卡带进行存储的穿孔卡带可以存花样,也可以存算法,数据等.计算机通过读纸带然后执行纸带中记录的功能.

雅卡尔提花机工作原理:
https://v.qq.com/x/page/x0553c41d57.html

雅卡尔提花机视频演示

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

随着计算机的发展,随着存储的发展,我们需要计算机做的事情越来越复杂,这时候使用机器语言(类似于打孔,给机器输入0/1)编程越来越复杂.
这是就催生出了计算机语言的发展,咱们下面举一个例子

让计算机帮助我们计算 1+1 
如果打孔的话下面随便举的一个例子 0代表纸带没有孔,1代表纸带有孔
00000001  -- 1
10101010  -- +   ADD (使用我们熟悉的字符序列代替了一串0和1)
00000001  -- 1
00000010  -- 2

除了0就是1一个功能由很多0和1组成,这样的功能代码很不容易记忆,所以就有人提出想法,能不能有什么办法使用我们熟悉的字符代替0和1,所以汇编语言出现了

汇编语言编程样例

使用简单的英文符号,代替了大量的0/1机器码,相比于机器语言,汇编语言编写代码更容易.

1
2
3
4
5
6

第三代计算机语言我们管它叫高级语言,是因为语言发展到现阶段,语言中增加和修改了很多字符序列,在汇编语言中加法运算还需要使用ADD,在高级语言(C语言)中,加法运算就和我们数学中的运算差不多使用+(加号),第三代的计算机语言的很多字符比较贴近于我们的日常.

虽然语言表层是我们熟悉的字符序列,但是底层计算机在运行的时候还是解析成0/1(因为计算机底层原理不会变),这时就需要计算机对语言进行转换.将高级语言转成机器语言

催生了各种语言编译器的发展(这里不做详细讲解).

1
2
3
4
5
6
7
8
9

由上面的知识得出计算机底层存储只能储存0/1两种,最大数不超过1,如果我要存115,那么计算机底层怎么存储呢? 这时候进制可以帮助我们解决这个问题.

二进制、十进制、十六进制...

十进制: 人类常用计数方式
二进制: 计算机底层存储数据方式
十六进制: 计算机展示数据的方式

注意: 计算机底层是以二进制存储的,但是他不是直接的二进制而是以计算机补码的形式存储,如果想了解什么是补码,请自行查找相关资料,这里不做介绍.

进制转换

十进制转二进制和十六进制

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

1. 操作系统概念: 
	操作系统operating system简称OS是管理计算机硬件与软件资源的计算机程序.也是一个使用计算机语言编写的软件.

2. 操作系统的功能
	2.1 是整个计算机硬件和软件资源的超级大管家,管理着当前计算机的软硬件资源
	2.2 硬件管理主要包括 
		① CPU和内存资源的合理分配
		② 任务优先级的控制
		③ 其他输入输出设备的管理(网络,usb,显示器等)...
	2.3 软件管理
		① 多软件应用的运行
		② 软硬件资源合理化分配等...
		

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

无操作系统 -- ... -- DOS -- windows/unix/Linux

无操作系统时代: 计算机控制的硬件资源比较少,没有复杂的任务调度问题.

	算盘             -- 人脑就是CPU,珠子就是存储器     -- 算盘是主力人脑辅助  -- 半人脑半工具
	步进计算器/差分机  -- 解放人脑(里面有自己的计算方式)  -- 手动运行,机器运算  -- 解放人脑,没有解放双手

有操作系统时代: 当一台计算机需要干的工作越来越多并且逻辑越来越复杂的时候,这时候就需要一个管理者来管理这些任务,并且合理分配计算机硬件资源.
	分析机           -- 蒸汽机运行,机器运算,读卡       -- 解放人脑,解放双手
	打孔计数器        -- 电动运行,机器运算,读卡        -- 比分析机更先进
	电子计算机        -- 当前大规模集成电路            -- 超高的运算速度
	
注意: 这里可以将穿孔卡片看成最古老的操作系统(也可以把其单纯的看成一个软件),控制着计算机运行.

1
2
3
4

1. 磁盘操作系统(Disk Operating System)是早期个人计算机上的一类操作系统
2. DOS系统没有图形化操作界面,要想使用需要学习dos命令
3. 直到windows/mac等带有图形化操作界面的系统出现,dos才慢慢的退出历史舞台
4. 但是DOS操作系统没有被取消掉,而是以一个应用软件的方式与其它操作系统共存(例如,在windows下作为windows下的应用软件与windows系统共存)

1
2
3
4
5
6
7

在windows下的启动方式:
	方式一: 快捷键 [开始+r],开启一个黑色的命令行窗口,说明DOS启动成功
	方式二: win10 可以使用搜索框直接输入cmd然后回车唤出黑色的命令行窗口

注意: 我们把DOS常常叫做命令行窗口,所以后面我说DOS或者命令行属于一个意思.

1
2
3
4
5
6
7
8
9

dir : 列出当前目录下的文件或文件夹
md  : 创建目录
rd  : 删除目录
cd  : 进入到指定目录
cd..: 返回上一级目录
cd/ : 切换到根目录
del : 删除文件
exit: 退出DOS命令行
cls : 清屏