登陆注册
2903600000004

第4章 计算机网络(1)

关于计算机网络的最简单定义是:一些相互连接的、以共享资源为目的的、自治的计算机的集合。最简单的计算机网络就是只有两台计算机和连接它们的一条链路,即两个节点和一条链路。因为没有第三台计算机,因此不存在交换的问题。最庞大的计算机网络就是因特网。它由非常多的计算机网络通过许多路由器互联而成。因此因特网也称为“网络的网络”。从网络媒介的角度来看,计算机网络可以看做是由多台计算机通过特定的设备与软件连接起来的一种新的传播媒介。如今,网络已经越来越强烈地介入到我们的生活中,使人类的生产和生活方式不断地发生着改变,使人类的思想观念不断地在更新,使人类的社会文明不断地在进步。

计算机进化史

早在公元前5世纪,中国人就发明了算盘,并将其广泛应用于商业贸易中。算盘也被认为是最早的计算工具,一直使用至今。

算盘

计算设备有了第二次重要的进步是在17世纪。1642年,法国人BlaiseMPascal发明了自动进位加法器,称为Pascalene。1694年,德国数学家GottfriedWilhemvonLeibniz改进了Pascaline,使之可以计算乘法。后来,法国人CharlesXavierThomasDeColmar发明了可以进行四则运算的计算器。

现代计算机的真正起源来自英国数学教授CharlesBabbage。CharlesBabbage发现通常的计算设备中有许多错误,在剑桥学习时,他认为可以利用蒸汽机进行运算。起先他设计差分机用于计算导航表,后来,他发现差分机只是专门用途的机器,于是放弃了原来的研究,开始设计包含现代计算机基本组成部分的分析机。

Babbage的蒸汽动力计算机虽然最终没有完成,以今天的标准看也是非常原始的,然而,它勾画出现代通用计算机的基本功能部分,在概念上是一个突破。

在接下来的若干年中,许多工程师在另一些方面取得了重要的进步。美国人HermanHollerith(1860~1929),根据提花织布机的原理发明了穿孔片计算机,并带入商业领域建立公司。

到目前为止,计算机的发展共经历了四个时代。

第一代电子管计算机(1945~1956)

世界上第一台大型计算机ENIAC在第二次世界大战中,美国政府寻求计算机以开发潜在的战略价值。这促进了计算机的研究与发展。1944年霍华德·艾肯(1900~1973)研制出全电子计算器,为美国海军绘制弹道图。这台简称MarkⅠ的机器有半个足球场大,内含500英里的电线,使用电磁信号来移动机械部件,速度很慢(3~5秒一次计算)并且适应性很差,只用于专门领域,但是,它既可以执行基本算术运算也可以运算复杂的等式。

40年代中期,冯·诺依曼(1903~1957)参加了宾夕法尼亚大学的小组,1945年设计电子离散可变自动计算机EDVAC,将程序和数据以相同的格式一起储存在存储器中。这使得计算机可以在任意点暂停或继续工作,机器结构的关键部分是中央处理器,它使计算机所有功能通过单一的资源统一起来。

1946年2月14日,标志现代计算机诞生的ENIAC在费城公之于世。ENIAC代表了计算机发展史上的里程碑,它通过不同部分之间的重新接线编程,还拥有并行计算能力。ENIAC由美国政府和宾夕法尼亚大学合作开发,使用了18000个电子管,70000个电阻器,有500万个焊接点,耗电160千瓦,其运算速度比MarkⅠ快1000倍,ENIAC是第一台普通用途计算机。

第二代晶体管计算机(1957~1964)

第二代晶体管计算机1948年,晶体管的发明代替了体积庞大电子管,各种电子设备的体积不断减小。1956年,晶体管在计算机中使用,晶体管和磁芯存储器导致了第二代计算机的产生。第二代计算机体积小、速度快、功耗低、性能更稳定。1960年,出现了一些成功地用在商业领域、大学和政府部门的第二代计算机。第二代计算机用晶体管代替电子管,还有现代计算机的一些部件:打印机、磁带、磁盘、内存、操作系统等。计算机中存储的程序使得计算机有很好的适应性,可以更有效地用于商业用途。在这一时期出现了更高级的COBOL和FORTRAN等语言,使计算机编程更容易。新的职业(程序员、分析员和计算机系统专家)和整个软件产业由此诞生。

第三代集成电路计算机(1965~1972)

1958年美国德州的工程师JackKilby发明了集成电路(IC),将三种电子元件结合到一片小小的硅片上。更多的元件集成到单一的半导体芯片上,计算机变得更小,功耗更低,速度更快。这一时期的发展还包括使用了操作系统,使得计算机在中心程序的控制协调下可以同时运行许多不同的程序。

第三代集成电路计算机

从1960年到1964年,由于在计算机中采用了比电子管更先进的晶体管,所以我们将这段时期称为“晶体管计算机时代”。晶体管比电子管小得多,不需要暖机时间,消耗能量较少,处理更迅速、更可靠。第三代计算机的程序语言从机器语言发展到汇编语言。接着,高级语言FORTRAN语言和COBOL语言相继开发出来并被广泛使用。这时,开始使用磁盘和磁带作为辅助存储器。第二代计算机的体积和价格都下降了,使用的人也多起来了,计算机工业迅速发展。第三代计算机主要用于商业、大学教学和政府机关。

从1965年到1970年,集成电路被应用到计算机中来,因此这段时期被称为“中小规模集成电路计算机时代”。集成电路是做在晶片上的一个完整的电子电路,这个晶片比手指甲还小,却包含了几千个晶体管元件。第三代计算机的特点是体积更小、价格更低、可靠性更高、计算速度更快。第三代计算机的代表是IBM公司花了50亿美元开发的IBM360系列。

第四代大规模集成电路计算机(1972~现在)

大规模集成电路(LSI)可以在一个芯片上容纳几百个元件。到了80年代,超大规模集成电路(VLSI)在芯片上容纳了几十万个元件,后来的(ULSI)将数字扩充到百万级。可以在硬币大小的芯片上容纳如此数量的元件,使得计算机的体积和价格不断下降,而功能和可靠性不断增强。70年代中期,计算机制造商开始将计算机带给普通消费者,这时的小型机带有友好界面的软件包,供非专业人员使用的程序和最受欢迎的文字处理和电子表格程序。

1981年,IBM推出个人计算机(PC)用于家庭、办公室和学校。80年代个人计算机的竞争使得价格不断下跌,微机的拥有量不断增加,计算机继续缩小体积。与IBMPC竞争的AppleMacintosh系列于1984年推出,Macintosh提供了友好的图形界面,用户可以用鼠标方便地操作。

第四代个人用电脑

从1971年到现在,被称之为“大规模集成电路计算机时代”。第四代计算机使用的元件依然是集成电路,不过,这种集成电路已经大大改善,它包含着几十万到上百万个晶体管,人们称之为大规模集成电路和超大规模集成电路。

个人计算机PC的出现,标志着人们对计算机不再陌生,计算机开始深入到人类生活的各个方面。

知识点集成电路

集成电路是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺,把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起,制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上,然后封装在一个管壳内,成为具有所需电路功能的微型结构;其中所有元件在结构上已组成一个整体,使电子元件向着微小型化、低功耗和高可靠性方面迈进了一大步。

个人电脑的发展

个人电脑,英文全称为PersonalComputer。早期的电子计算机都是庞然大物,种种原因使它们无法进入家庭。微处理器的产生,使体积小、售价低廉的微型机得到发展,个人使用计算机才由梦想变成了现实。

1981年,当时的微处理器系列产品已发展到包括16位的8086和8位的8088微处理器的大家族,这两种芯片的功能在当时看来如此完美,以至于仅在一年之中,在它的基础上,就有了2500例的计算机设计。IBM(美国国际商用机器公司)设计了第一台个人电脑。

当时,IBM决定选用INTEI8088处理器作为其第一代个人电脑的神经中枢,IBM的决定后来给英特尔带来了巨大成功。作为IBM该项目工作的销售工程师回忆道:当时,年生产10000台已相当可观,没人能设想PC产业会发展成现在这样的规模——年产几千万台的生产。

IBM堪称是早期个人电脑的航空母舰,现在计算机业的两大巨头微软和英特尔都是搭载着它起家的。

1982年,英特尔公司推出了286芯片。由于安装了134000个晶体管,它的性能是当时的16位微处理器性能的3倍。以单片存储器管理为特征的286,是第一代能与其先前产品的软件兼容的微处理器。这个革命的芯片开始时是用于IBM的PC-AT型号上的。

1991年,以1486TM微处理器为基础的个人电脑问世,其性能与价格比在当时看来,已经是了不得的好事。

后来,随着大批量高能奔腾处理器的上市,微处理器的性能得到进一步提高,而价格反而进一步降低。正如摩尔先生指出的那样,“如果汽车工业能像半导体工业那样迅速地发展,一辆劳斯莱斯耗去每加仑油就该行驶50万英里。如果是那样的话,弃车将比把车放在停车场更合算。”

第一代个人电脑引发了一场计算机革命,现如今,个人电脑已经进入了寻常百姓家,全世界正在使用中的个人电脑达到10亿台。个人电脑变得越来越好用,一个能使用装有双核处理器的个人电脑的个人家用电脑小孩也可以拥有强大的计算能力,完全可以超过十年前一名主机操作员所能达到的计算能力,甚至超过了美国首次将人送上月球所使用的计算机的能力。

个人电脑使计算机在世界范围内得以普及,现在,很多人相信技术、修养的高低将决定未来几代人的生存。人们的生计将取决于他们通过个人电脑收集、处理和散发信息的能力。个人电脑作为交流设备的最佳选择,它正在崛起的地位将给现代生活带来革命。微处理器发明人霍夫说:“信息就是力量。我喜欢微处理器将这种力量到处传播的方式。”

知识点电子逻辑元件

电子逻辑元件用电子信号控制的可进行逻辑运算的半导体开关元件,又称门电路。它是以反相器、触发器、振荡器和各种RC、RL等基本半导体电路为基础发展起来的新型自动化元件。在自动控制系统中利用电子逻辑元件能实现控制信号的逻辑组合、变换、延迟、存储、计数等功能。电子逻辑元件的优点是开关动作时间短、体积小、重量轻、组合灵活、寿命长和无可动部件等。它是自动化技术中不可缺少的基本元件。

计算机的程序

计算机软件是指计算机系统中的程序及其文档。程序是计算任务的处理对象和处理规则的描述;文档是为了便于了解程序所需的阐明性资料。程序必须装入机器内部才能工作,文档一般是给人看的,不一定装入机器。

软件是用户与硬件之间的接口界面。用户主要是通过软件与计算机进行交流。软件是计算机系统设计的重要依据。为了方便用户,为了使计算机系统具有较高的总体效用,在设计计算机系统时,必须通盘考虑软件与硬件的结合,以及用户的要求和软件的要求。

计算机软件总体分为系统软件和应用软件两大类:

系统软件是各类操作系统,如Windows、Linux、UNIX等,还包括操作系统的补丁程序及硬件驱动程序,都是系统软件类。

应用软件可以细分的种类就更多了,如工具软件、游戏软件、管理软件等都属于应用软件类。

计算机软件都是用各种程序设计语言编写的。最底层的叫机器语言,它由一些0和1组成,可以被某种电脑直接理解,但人就很难理解。上面一层叫汇编语言,它只能由某种电脑的汇编器软件翻译成机器语言程序,才能执行。人能够勉强理解汇编语言。人常用的计算机语言是更上一层的高级语言,比如C语言、Java语言等。这些语言编写的程序一般都能在多种电脑上运行,但必须先由一个叫做编译器或者是解释器的软件将高级语言程序翻译成特定的机器语言程序。

没有软件的计算机,也叫“裸机”,可以说是废铁一堆。计算机软件是计算机的灵魂,是计算机应用的关键。如果没有适应不同需要的计算机软件,人们就不可能将计算机广泛地应用于人类社会的生产、生活、科研、教育等几乎所有领域,计算机也只能是一具没有灵魂的躯壳。目前。以信息技术、信息产业为代表的高科技日益引起人们的关注,成为新的经济增长点。计算机软件技术作为信息技术的基础之一,已成为信息产业的主要组成部分。

操作系统英文名称为OperatingSystem,简称OS,是管理电脑硬件与软件资源的程序,同时也是计算机系统的内核与基石。

同类推荐
  • 气象:阴晴冷暖早知道(青少年科学探索·求知·发现丛书)

    气象:阴晴冷暖早知道(青少年科学探索·求知·发现丛书)

    天气的阴晴冷暖与我们的生活息息相关,气象知识是我们不能缺少的一部分。本书分为气象常识、二十四节气、气象杂谈,帮助大家理解更多气象的知识。主要内容包括:大气的分层、气压、大气的成分、气旋和反气旋、气象的主要观测项目等。
  • 低碳家居:藏在我们身边的科学

    低碳家居:藏在我们身边的科学

    地球是我们共同的家园,白云蓝天,雾霭流岚、花香鸟语、蝶舞莺飞……如此美丽的环境需要我们共同的呵护。不要让小河的水总是恶臭,不要让机动车的尾气令人掩住口鼻,不要让草丛里的塑料袋不计其数……让我们牵起手,从一点一滴的小事做起,使我们的地球更美丽,更精彩。《低碳家居--藏在我们身边的科学(典藏版)》(作者纪康保)旨在引导新时代的青少年一起行动起来,为了我们共同的家园,用自己的实际行动把生活耗用能量降到最低,从而减少二氧化碳的排放,实现绿色低碳生活。这本《低碳家居--藏在我们身边的科学(典藏版)》是“低碳科普馆”系列之一。
  • 种植小窍门

    种植小窍门

    本书讲述了一些家庭种植花草的小窍门。盆花浇水要掌握哪些原则花谚说:"活不活在于水,长不长在于肥。
  • 地震应急防护手册

    地震应急防护手册

    《地震应急防护手册》以通俗易懂的语言,简明扼要地介绍了地震的相关知识,重点包括发生地震时如何避险、逃生及救助,震后的防疫、心理重建等。《地震应急防护手册》基本上以问答的形式呈现,强调实用性、普及性。
  • 生命的自我调适:体育百科

    生命的自我调适:体育百科

    体育,顾名思义,是指利用身体活动来进行教育,以达到增强体质、提高运动技术水平、丰富社会文化生活的目的,它是一种有目的、有意识、有组织的社会活动。一个国家体育活动的发达与否,已经成为衡量一个国家社会发展水平的一项重要指标。体育还可以培养竞争意识。一个人,必须有一种动力,一种不愿落后的信念,方能取胜。本书以通俗易懂、简洁明了的语言,对体育常识、体坛轶闻等作了一些详尽的描述,对各项影响较大的体育盛会、全民热衷的体育运动作了深入浅出的介绍,从而让读者对体育事业有一个全面的认识与了解。
热门推荐
  • 2015司法考试分类法规随身查商法

    2015司法考试分类法规随身查商法

    本书全面收录了目前复习司法考试必读的商法科目的法律法规。编排上采取关键标注、考频提示、考点对照、关联索引、对比注释、真题演练、出题点自测的方式进行合理编排。同时,本书对司法考试中重要的涉及修订的法律法规、司法解释也及时做了更新。
  • 金石簿九五数诀

    金石簿九五数诀

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。汇聚授权电子版权。
  • 最后一杯酒

    最后一杯酒

    这是一个人鬼还未殊途的故事!这是一个名叫无情却总是情感泛滥的烂好人在人和鬼之间挣扎的故事!
  • 穿梭身世之谜

    穿梭身世之谜

    本书为三无小说,无男主、无cp、莫得感情。宁珮槿:我安稳生活十几年了,你告诉我我一直活在自己发绳上的水晶里?! 作者:待你宁珮槿出水晶之时,便是金墨菡苏醒之日。金墨菡作为一个被通缉的丧尸……呸!被通缉的窫寙族人,苏醒之后当然是潜伏在敌者中间…… 金墨菡:作者你给我闭嘴!老娘这么强潜伏个屁! 作者充耳不闻强行码字ing…
  • 灵宝众真丹诀

    灵宝众真丹诀

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。汇聚授权电子版权。
  • 变相怪盗的小克星

    变相怪盗的小克星

    校园里出现了一系列的怪事,侦探小超人丁奇奇和高大虎凭借神秘工具揭开了怪事之秘,变相怪盗终于真相大白。
  • 难逃君错爱

    难逃君错爱

    (完结文!)她性格多变,喜怒无常。他生性淡泊,无为名利,却偏偏钟情于她。而她根本不记得有他这一个人。对她来说,他只是一枚棋子,为了达到目的,不惜将他推入火坑,甚至牺牲他的性命…
  • 著名谋略家成才故事(世界名人成才故事)

    著名谋略家成才故事(世界名人成才故事)

    名人从芸芸众生中脱颖而出,自有许多特别之处。我们追溯名人的成长历程时可发现,虽然这些人物的成长背景都各不相同,但都或多或少具有影响他们人生的重要事件,成为他们人生发展的重要契机,使他们从此走上真正人生追求的道路,并获得人生的成功。
  • 桃花朵朵砸包子

    桃花朵朵砸包子

    这是一枚属性不明,擅长卖萌,兼职偶尔腹黑的小萝莉!为了复活亲人,这空间神马的,仙草神马的,还有仙兽神马的,来吧来吧,她来者不拒。啥的?还有美男?某女羞涩的说,那就勉为其难,也收了吧。
  • 学院优等生

    学院优等生

    青春是什么?是一场唯美动听的钢琴盛典?是一场甜蜜幸福的约会恋爱?还是一场又一场的送别与欢离?“白逸,跟我再比一次钢琴吧!”