计算机的发展历史
计算机的发展经历了下面四个阶段：
1.第一代计算机(1946年～1957年)
主要元器件是电子管。
2.第二代计算机(1958年～1964年)
用晶体管代替了电子管。
3.第三代计算机(1965年～1970年)
以中、小规模集成电路取代了晶体管。
4.第四代计算机(1971年至今)
采用大规模集成电路和超大规模集成电路。
5.第五代计算机
智能计算机
电子管计算机
计算机诞生于第二次世界大战，英国为了破解德军的密文，设计了世界上第一台电子管计算机。
电子管计算机的特点为：
集成度小、占用空间大；
功耗高、运行速度慢；
操作复杂、更换程序需要换线。
最著名的电子管计算机为埃尼阿克ENIAC，拥有18000+晶体管，运行时耗电150千瓦，重量为30吨，占地1500平方英尺。
晶体管计算机
贝尔实验室的三位科学家发明了晶体管，晶体管具有更小的体积、更低的功耗和更高的能效比，给电子管计算机带来了革命。
晶体管计算机的特点为：
集成度相对较高，空间占用相对较小
功耗相对较低，运行速度较快
操作相对简单，交互更加方便
POP-1是当时性能最高的计算机，拥有4K内存，每秒执行200000指令，并且配备了512x512的显示器。
集成电路计算机
德州仪器的工程师发明了集成电路（IC），使得计算机的体积更小、功耗更低、运行速度更快。
计算机从此具备了普及的条件。
当时比较流行IBM公司的两款计算机，但他们主打功能不同，相互之间程序无法兼容，显然为了通用投入两组人力去搞开发是不太现实的，为了解决这个问题，IBM推出了兼容产品System360，这被认为是操作系统的雏形。
超大规模集成电路计算机
集成电路的进一步发展，使得一个芯片可以容纳成百上千万的晶体管。
此时的计算机速度更快、体积更小、价格更加低廉，更能被大众接受。计算机的用途开始非丰富起来：文本处理、表格处理，多媒体等。
未来的计算机
生物计算机:以蛋白质分子作为主要原材料；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。
微型计算机的发展历史
微型计算机是由大规模集成电路组成的、体积较小的电子计算机。它是以微处理器为基础，配以内存储器及输入输出（I/0）接口电路和相应的辅助电路而构成的裸机。
微型计算机的发展是从算力方面看待的,主要是受限于性能。
早期的微型计算机使用的都是单核CPU，单核CPU的发展也经历了漫长的时间。
(1971~1973)500KHz频率的微型计算机(字长8位)
(1973~1978)高于1MHz频率的微型计算机(字长8位)
(1978~1985)500MHz频率的微型计算机(字长16位)
(1985~2000)高于1GHz频率的微型计算机(字长32位)
(2000~现在)高于2GHz频率的微型计算机(字长为64位)
摩尔定律：在价格不变的前提下， 集成电路的性能，每18-24个月就会提升一倍。
随着芯片的发展，芯片内部电路越来越复杂，热损耗越来越高，摩尔定律已经到了天花板。
此时CPU开始朝着多核的方向发展。
计算机的分类
超级计算机
功能最强、运算速度最快、存储容量最大的计算机
多用于国家高科技领域和尖端技术研究
标记它们运算速度的单位是TFlop/s
1TFlop/s=每秒一万亿次浮点计算
Intel(R) Core(TM) i7-6700K CPU @ 4.00GHz: 44.87 GFlop/s
44.87 GFlop/s = 0.04487TFlop/s
大型计算机
又称大型机、大型主机、主机等
具有高性能，可处理大量数据与复杂的运算
在大型机市场领域，IBM占据着很大的份额
去“IOE”行动:I(IBM) O(Oracle) E(EMC)
去”IOE“ 是阿里巴巴提出的概念
代表了高维护费用的存储系统
不够灵活，伸缩性弱
迷你计算机（服务器）
也称为小型机，普通服务器
不需要特殊的空调场所
具备不错的算力，可以完成较复杂的运算
普通服务器已经代替了传统的大型机，成为大规模企业计算的中枢。
工作站
高端的通用微型计算机，提供比个人计算机更强大的性能
类似于普通台式电脑，体积较大，但性能强劲
微型计算机
个人计算机，麻雀虽小五脏俱全。
计算机的体系结构
冯诺依曼体系：存储程序指令，设计通用电路。
将程序指令和数据一起存储的计算机设计概念结构。
早期的计算机仅包含固定程序，修改程序需要改变计算机结构，重新设计电路。
把程序存储起来并设计通用电路，执行程序时先将程序翻译成通用电路能理解的语言，再让通用电路执行。
一个冯诺依曼结构的计算机必须要包含以下部分：
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
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CPU = 控制器 + 运算器
现代计算机都是冯诺依曼机。冯诺依曼机拥有如下功能：
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
冯诺依曼瓶颈
CPU运算速度快，存储器传输速度慢，二者之间速率无法调和，CPU经常空转等待存储器。
现代计算机体系结构
现代计算机在冯诺依曼体系结构基础上进行修改，解决CPU与存储设备之间的性能差异问题。
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CPU = 控制器 + 运算器 + 存储器
现代计算机通过 寄存器 ==> 高速缓存 ==> 主存 ==> 辅存 解决了与存储设备之间性能差异的问题。
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