2产品经理技术——计算机硬件及编程基础认知

计算机硬件及编程基础认知

• 一、计算机的发展史
• 二、计算机种类
• • 1.超级计算机
  • 2.网络计算机
  • 3.个人电脑
• 三、计算机系统架构
• 四、计算机硬件的组成
• • 1.CPU
  • 2.内存
  • 3.网卡
  • 4. 其他设备
• 五、二进制算法和逻辑运算
• 六、计算机的存储单元
• • 1.计算机最小单元
  • 2.统一码(Unicode)
• 七、计算机的传输协议
• 八、图像如何存储
• 九、操作系统

一、计算机的发展史

冯.诺依曼体系结构
数学家冯·诺依曼提出了计算机制造的三个基本原则，即采用二进制逻辑、程序存储执行以及计算机由五个部分组成(运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备)，这套理论被称为冯.诺依曼体系结构。

电子管数字机，晶体管数字机，集成电路数字机，大规模集成电路计算机

摩尔定律
摩尔定律是英特尔创始人之一戈登.摩尔的经验之谈，其核心内容为: 集成电路上可以容纳的晶体管数目在大约每经过18个月便会增加一倍。

二、计算机种类

1.超级计算机

超级计算机是计算机中功能最强、运算速度最快、存储容量最大的一类计算机，是国家科技发展水平和综合国力的重要标志。超级计算机拥有最强的并行计算能力，主要用于科学计算。在气象、军事、能源、航天、探矿等领域承担大规模、高速度的计算任务。

2.网络计算机

1. 服务器
   专指某些高性能计算机，能通过网络，对外提供服务。相对于普通电脑来说，稳定性、安全性、性能等方面都要求更高，因此在CPU 芯片组、内存、磁盘系统、网络等硬件和普通电脑有所不同。服务器是网络的节点，存储、处理网络上80%的数据、信息，在网络中起到举足轻重的作用。它们是为客户端计算机提供各种服务的高性能的计算机，其高性能主要表高速度的运算能力、长时间的可靠运行、强大的外部数据吞吐能力等方面。
   服务器的构成与普通电脑类似，也有处理器、硬盘、内存、系统总线等，但因为它是针对具体的网络应用特别制定的，因而服务器与微机在处理能力、稳定性可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面存在差异很大。服务器主要有网络服务器(DNS、DHCP)、打印服务器、终端服务器磁盘服务器、邮件服务器、文件服务器等。

3.个人电脑

三、计算机系统架构

1. CS架构
   
   客户端与服务端产生数据交互，如手机上大量软件都是CS架构。

2. BS架构
   
   浏览器和服务器间交互。

四、计算机硬件的组成

1.CPU

中央处理器(CPU) ，是电子计算机的主要设备之一，电脑中的核心配件。其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。CPU是计算机中负责读取指令，对指令译码并执行指令的核心部件。中央处理器主要包括两个部分，即控制器、运算器，其中还包括高速缓冲存储器及实现它们之间联系的数据、控制的总线。
电子计算机三大核心部件就是CPU、内部存储器、输入/输出设备。中央处理器的功效主要为处理指令、执行操作、控制时间、处理数据。

2.内存

内存(Memory)是计算机的重要部件之一
也称内存储器和主存储器，它用于暂时存放CPU中的运算数据，与硬盘等外部存储器交换的数据。它是外存与CPU进行沟通的桥梁，计算机中所有程序的运行都在内存中进行，内存性能的强弱影响计算机整体发挥的水平。只要计算机开始运行，操作系统就会把需要运算的数据从内存调到CPU中进行运算，当运算完成，CPU将结果传送出来。

固态硬盘：主流

3.网卡

网卡是一块被设计用来允许计算机在计算机网络上进行通讯的计算机硬件。由于其拥有MAC地址，因此属于OSI模型的第1层和2层之间。它使得用户可以通过电缆或无线相互连接。
每一个网卡都有一个被称为MAC地址的独无二的48位串行号，它被写在卡上的一块ROM中。在网络上的每一个计算机都必须拥有一个独一无二的MAC地址。

4. 其他设备

五、二进制算法和逻辑运算

1. 二进制简单稳定
2. 与或非，或非、与非、异或

六、计算机的存储单元

1.计算机最小单元

数据存储是以“字节”(Byte) 为单位，数据传输大多是以“位”(bit,又名“比特”)为单位，一个位就代表一个0或1 (即二进制)，每8个位(bit, 简写为b)组成一个字节(Byte,简写为B) 是最小一级的信息单位。
一个汉字是2个字节。
一个英文字母(不分大小写)是一个字节。

2.统一码(Unicode)

统一码(Unicode) ，也叫万国码、单一码是计算机科学领域里的一项业界标准，工包括字符集、编码方案等。Unicode是为了解决传统的字符编码方案的局限而产生的，它为每种语言中的每个字符设定了统一并且唯一的二进制编码，以满足跨语言、跨平台进行文本转换、处理的要求。 1990年开始研发，1994年正式发布1.0版本2021年9月14日发布14.0版本。

例子：

这四个统一码代表的汉字分别是：东岳老师。

七、计算机的传输协议

OSI是Open System Interconnection的缩写，意为开放式系统互联。
国际标准化组织(ISO)制定了OSI模型，该模型定义了不同计算机互联的标准，是设计和描述计算机网络通信的基本框架。OSI模型把网络通信的工作分为7层分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

1. 物理层
   物理层(比特bit)，通过媒介传输比特，确定机械及电气规范。
   规定如何为网络通信实现最底层的物理接。
   如:如何使用电缆和接头的类型、用来传送信号的电压等。
   物理层实际上是一种规定，规定物理媒介设备在连接网络时的各种规格、参数以及工作方式。
   物理媒介(网线，电缆)不属于物理层，双绞线，线缆等物理媒介等是物理层的实现。
2. 数据链路层(帧frame)
   将比特组装成帧和点到点的连接。规定了如何进行物理地址寻址，如何在物理线路上进行数据(帧frame)的可靠传递以及流量控制。协议有SLIP协议，CSLIP协议，PPP协议等。
   交换机工作在数据链路层，对帧解码并根据帧中包含的信息把数据发送到正确的接方。
3. 网络层
   网络层(包packet)负责数据包从源到宿的传递和网际互连。
4. 传输层
   传输层(段segment)提供端到端的可靠报文段和错误恢复。TCP, UDP协议
5. 会话层
   会话层(会话协议数据单元SPDU)在网络中的两个节点之间建立、维持和终止通信。
6. 表示层
   表示层(表示协议数据单元PPDU)
   对数据进行翻译、加密、解密和压缩在应用程序和网络之间对数据进行格式化，使之能够被另一方理解，即发送方的表示层将应用程序数据的抽象语法转换成网络适用于OSI网络传输的传送语法，接收方则相反。
7. 应用层
   应用层(应用协议数据单元APDU)允许访问OSI环境的手段最顶层的OSI层，为应用程序提供网络服务。如为电子邮件、文件传输功能提供协议支持。应用层协议有HTTP协议、FTP协议、SMTP协议等。

八、图像如何存储

图片分为两种，一种是位图，一种是矢量图。
我们最常见的图片大多是位图，它最基本的原理是将图片的每个像素点的颜色保存起来。但是对于不同的位图，它的颜色位数可以不同，颜色标准可以不同，像素形状和大小可以不同。同时，不同的格式还会采用不同的压缩方法或者不压缩。
另一种是矢量图，它使用一系列数学方程表示图片中的线条，再另外保存每个区域的颜色信息。所以，它可以无限放大而不失真。但是，由于它使用数学方表示图像，导致图像细节越丰富，文件体积会越大。

九、操作系统

1. DOS操作系统
   从1981年MS-DOS1.0直到1995年MS-DOS6. 22 的15年间，DOS作为微软公司在个人计算机上。使用的一个操作系统载体，推出了多个版本DOS在IBM PC兼容机市场中占有举足轻重的地位。可以直接操纵管理硬盘的文件，以DOS的形式运行。
2. window操作系统
3. Linux
   Linug是一套免费使用和自由传播的类Unix操作系统，是一个基于POS IX和UNIX的多用户多任务、支持多线程和多CPU的操作系统。目前服务器应用占有率极高。良好的安全性和稳定性。
4. Unix
   Unix是20世纪70年代初出现的一个操作系统，诞生在贝尔实验室，除了作为网络操作系统之外，还可以作为单机操作系统使用。Unix作为一种开发平台和台式操作系统获得了广泛使用，主要用于工程应用和科学计算等领域。

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