序:這是在知乎看到的一個答案的總結輸出(原答案:https://www.zhihu.com/question/22017267/answer/26468016)
1.計算機的發(fā)展史
在計算機組成原理的第一章就會說到,計算機發(fā)展經(jīng)歷了四個階段:電子管——>晶體管——>中小規(guī)模集成電路時代——>大規(guī)模集成電路時代。(http://www.icpcw.com/Information/Industry/News/3232/323257.htm ?非正經(jīng)科普文)
可以知道,我們從很久之前就開始拋棄慢掉渣的繼電器和占地面積巨大對真空要求傲嬌又易碎又耗電,還慢熱傳輸又不夠快的電子管,開始寵晶體管了。
以下是晶體管的優(yōu)點:(from weki)
沒有因加熱陰極而產(chǎn)生的能量耗損,應用真空管時產(chǎn)生的橙光是因為加熱造成,有點類似傳統(tǒng)的燈泡;體積小,重量低,因此有助于電子設備的小型化;工作電壓低,只要用電池就可以供應;在供電后即可使用,不需加熱陰極需要的預熱期;可透過半導體技術大量的生產(chǎn)。
但是晶體管也有以下的限制:硅晶體管會老化及失效;高功率,高頻的應用中(例如電視廣播),因真空管中的真空有助提升電子遷移率,效果會比晶體管要好;固體電子元件在應用時比較容易靜電放電。
電子三極管的輸入阻抗非常高(如果FET并不算在內(nèi)),也就是說對弱信號靈敏度高,而電子三極管由于作為真空導電器件,效率相當?shù)拖?,并且無法實現(xiàn)小型化,電子三極管最小是鉛筆管,但是它的大小依然有花生米大,而晶體三極管可以在指甲蓋大小的面積上做數(shù)億個……這就是區(qū)別(from:知乎 陸永民)
但是呢一個晶體管可以傳輸?shù)臇|西太少了,所以就慢慢集成成了大規(guī)模的晶體管電路。
晶體管是一種半導體,可以依靠半導體技術的增長而進步。
計算機用1和0兩種信號或者是電位差來存儲數(shù)據(jù),實現(xiàn)加法等運算和或非與門的設計。(這個好像是數(shù)字邏輯學的東西,怎么用晶體管設計電路實現(xiàn)呢,等我考完研有時間在預習一下)這樣計算就可以通過晶體管組成的電子元件的電流變化和電路切換加上電容和電阻來完成啦。具體是這樣的:控制輸入的電流,組成的數(shù)字流過一個運算的電路,結果再存入電容,最后能得到希望的輸出。
后來覺得除了每次輸入數(shù)字之外還要設計電路都好麻煩,就把計算抽象成指令,每次使用時調(diào)用指令組合起來方便多了,于是就有了CPU。
之后又覺得配置輸入信號也好苦逼啊,就出現(xiàn)了紙帶輸入。
還是覺得麻煩呢,就有了輸入終端和存儲設備。
然后新的問題又出現(xiàn)了,計算量增大了,要存儲的數(shù)據(jù)好多拿什么裝呢,就有了內(nèi)存。
這就是計算機組成原理的主要內(nèi)容啦。
2.操作系統(tǒng)
計算機有了,但是還是不夠好用啊,我想輸入簡單化,而且能看到我輸了什么,又想看到最后的結果。于是就有了鍵盤,屏幕。
我希望程序能夠在不同的機子都能運行,遠離該死的底層。(兼容性)希望我可以一邊聽歌一邊上網(wǎng),一邊寫文章,就出現(xiàn)了程序的并行。那我又想他們之間必須獨立互不干擾,就涉及了資源管理。我想計算機的使用變得傻瓜一點這樣老年人也能用,就會粗線了GUI界面。計算機就從一開始的原始的用bios遮羞的野人,變成了有衣服的小公舉。它在bios上加了一層驅(qū)動程序小內(nèi)褲,作為外衣和身體之間的連接,然后衣服就變得很好看又實用啦。
那么這套衣服有什么用呢。它可以進行資源的調(diào)度處理,這跟穿衣打扮一樣有很多很多方法在里面的,你要怎么搭配,用什么顏色,露多少腿等等,操作系統(tǒng)也要考慮,給這個程序分配多少的空間才能讓使用效率更高。CPU分時調(diào)度,就要讓內(nèi)存或者I/O更大效率的利用起來,就像你在夏天突然天氣變冷了,你總不能傻愣愣的把冬天的衣服扔在一邊,冷得要死就是不知道要加衣服吧。操作系統(tǒng)還涉及硬件的中斷信號的相應,就像消防車一樣,哪里叫你你就跑去哪里,當然不一定是因為起火了。以及順序讀寫的方法,怎么樣使用才能提高磁頭的利用率和降低轉(zhuǎn)向的時間。
3.數(shù)據(jù)結構和計算機組成原理
數(shù)據(jù)結構呢,數(shù)據(jù)結構的存在就是為了提高硬件的利用率以及減少程序運行的時間。通過索引和算法來提高效率。
計算機網(wǎng)絡講的就是使用計算的用戶在操作系統(tǒng)上,通過網(wǎng)卡,網(wǎng)線和交換機這些網(wǎng)絡硬件搭起了一個數(shù)據(jù)分享的大網(wǎng)站,不同的計算機之間通過協(xié)議來確定數(shù)據(jù)的組織方式,識別數(shù)據(jù),得到數(shù)據(jù)訪問的權限和傳輸數(shù)據(jù),并且保證其正確性和安全性。
這就是計算機考研四大學科啦。我現(xiàn)在才大致認識他們。之后我會更深入更細致的講解他們之間是干什么的。一定會有更多好玩的事情發(fā)生的。
這個世界就是這樣子,你要去找到你覺得它好玩的地方,保持好奇心一直,的好好玩下去。