編程必備基礎知識|計算機組成原理篇(01)：計算機的發展歷史

計算機基礎方面的知識，對於一些非科班出身的同窗來說，一直是他們心中的痛，而對於科班出身的同窗，不少同窗在工做以後，也意識到自身所學知識的不足與欠缺，想回頭補補基礎知識。關於計算機基礎的課程不少，內容繁雜，但不管是相關書籍仍是大學課程，都有點脫離工做。特別地，計算機基礎知識體系龐雜，想要從零學習或者複習都耗時耗力。

有鑑於此，本系列文章將帶你更快的補足編程必備基礎知識，涵蓋計算機領域三大基礎知識：計算機組成原理、操做系統、計算機網絡。同時，挑出了做爲程序員最應該掌握的那部分知識，摒棄了對程序員來講不那麼重要的硬件相關知識。

目的是：

• 幫助你們造成計算機知識的結構體系
• 幫助你們理解計算機底層原理
• 幫助你們在工做實踐中借鑑其中的優秀設計

本篇是計算機組成原理之計算機的發展歷史。

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1. 計算機發展的四個階段

根據計算機使用的物理電子器件，將計算機的發展劃分爲以下四個階段：

每個階段的計算機分別有以下特色。

第一個階段：電子管計算機。

身處現代的咱們可能對電子管比較陌生，它長下面這樣：

如今在咱們的我的計算機中，基本看不到電子管的身影了。

這個階段的第二臺（第一臺不怎麼出名），同時也是最著名的電子管計算機就是ENIAC。它的誕生源於二戰，是一個龐然大物，其擁有18000多個電子管，重要達30噸，運行耗電量150千瓦，佔地1500平方英尺。

所以，這一階段的計算機有以下特色：

• 集成度小，空間佔用大
• 功耗高，運行速度慢（相較於現代計算機）
• 操做複雜，更換程序須要接線

第二個階段：晶體管計算機

1948年，貝爾實驗室的三個科學家發明了晶體管，此後的數年，晶體管給計算機帶來了革命。相比電子管，晶體管擁有更小的體積，更低的能耗，更高的計算效率。以下圖所示就是晶體管：

晶體管的發明是劃時代的，1956年的諾貝爾物理獎，就授予了這三名科學家。

這個時期，著名的晶體管計算機有兩臺，分別是誕生於MIT林肯實驗室的全世界第一臺晶體管計算機——TX-0和當時性能最高的晶體管計算機——PDP-1。

這一階段的計算機有以下特色：

• 集成度相對較高，空間佔用相對小
• 功耗相對較低，運行速度較快
• 操做相對簡單，交互更加方便

第三個階段：集成電路計算機

當時，德州儀器的工程師發明了集成電路（IC），把大量的電子元件集成到了單一的半導體芯片裏面 。

這個階段的計算機變得更小、功耗變得更低、計算速度變得更快。操做系統也誕生於這個階段。

第四個階段：超大規模集成電路計算機

這個階段，一個芯片集成了上百萬的晶體管， 使得計算機的速度更快，體積更小，價格更低，更能被大衆接受，用途也豐富了起來，包括文本處理、表格處理、高交互的遊戲與應用等。

PC的時代來臨了。

這個階段不得不提一我的——喬布斯。當時其發明了兩款我的計算機Apple和Apple二代，在家庭和學校很是受歡迎，成爲這個時代我的計算機的佼佼者。

2. 微型計算機的發展歷史

微型計算機的發展一般以CPU的發展爲基點。

關於CPU的性能，有一個著名的定律——摩爾定律：集成電路的性能，每18~24個月就會提高一倍。

進入21世紀後，隨着芯片的發展，芯片裏面的電路愈來愈複雜，愈來愈密集，而且熱損耗也愈來愈高，咱們沒有辦法解決這樣的問題，所以，該定律慢慢失效了。

受限於單核CPU的性能瓶頸，因而發展出了多核CPU。