编程必备基础知识|计算机组成原理篇(01)：计算机的发展历史

计算机基础方面的知识，对于一些非科班出身的同学来讲，一直是他们心中的痛，而对于科班出身的同学，很多同学在工作之后，也意识到自身所学知识的不足与欠缺，想回头补补基础知识。关于计算机基础的课程很多，内容繁杂，但无论是相关书籍还是大学课程，都有点脱离工作。特别地，计算机基础知识体系庞杂，想要从零学习或者复习都耗时耗力。

有鉴于此，本系列文章将带你更快的补足编程必备基础知识，涵盖计算机领域三大基础知识：计算机组成原理、操作系统、计算机网络。同时，挑出了作为程序员最应该掌握的那部分知识，摒弃了对程序员来说不那么重要的硬件相关知识。

目的是：

• 帮助大家形成计算机知识的结构体系
• 帮助大家理解计算机底层原理
• 帮助大家在工作实践中借鉴其中的优秀设计

本篇是计算机组成原理之计算机的发展历史。

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1. 计算机发展的四个阶段

根据计算机使用的物理电子器件，将计算机的发展划分为如下四个阶段：

每一个阶段的计算机分别有如下特点。

第一个阶段：电子管计算机。

身处现代的我们可能对电子管比较陌生，它长下面这样：

现在在我们的个人计算机中，基本看不到电子管的身影了。

这个阶段的第二台（第一台不怎么出名），同时也是最著名的电子管计算机就是ENIAC。它的诞生源于二战，是一个庞然大物，其拥有18000多个电子管，重要达30吨，运行耗电量150千瓦，占地1500平方英尺。

因此，这一阶段的计算机有如下特点：

• 集成度小，空间占用大
• 功耗高，运行速度慢（相较于现代计算机）
• 操作复杂，更换程序需要接线

第二个阶段：晶体管计算机

1948年，贝尔实验室的三个科学家发明了晶体管，此后的数年，晶体管给计算机带来了革命。相比电子管，晶体管拥有更小的体积，更低的能耗，更高的计算效率。如下图所示就是晶体管：

晶体管的发明是划时代的，1956年的诺贝尔物理奖，就授予了这三名科学家。

这个时期，著名的晶体管计算机有两台，分别是诞生于MIT林肯实验室的全世界第一台晶体管计算机——TX-0和当时性能最高的晶体管计算机——PDP-1。

这一阶段的计算机有如下特点：

• 集成度相对较高，空间占用相对小
• 功耗相对较低，运行速度较快
• 操作相对简单，交互更加方便

第三个阶段：集成电路计算机

当时，德州仪器的工程师发明了集成电路（IC），把大量的电子元件集成到了单一的半导体芯片里面 。

这个阶段的计算机变得更小、功耗变得更低、计算速度变得更快。操作系统也诞生于这个阶段。

第四个阶段：超大规模集成电路计算机

这个阶段，一个芯片集成了上百万的晶体管， 使得计算机的速度更快，体积更小，价格更低，更能被大众接受，用途也丰富了起来，包括文本处理、表格处理、高交互的游戏与应用等。

PC的时代来临了。

这个阶段不得不提一个人——乔布斯。当时其发明了两款个人计算机Apple和Apple二代，在家庭和学校非常受欢迎，成为这个时代个人计算机的佼佼者。

2. 微型计算机的发展历史

微型计算机的发展通常以CPU的发展为基点。

关于CPU的性能，有一个著名的定律——摩尔定律：集成电路的性能，每18~24个月就会提升一倍。

进入21世纪后，随着芯片的发展，芯片里面的电路越来越复杂，越来越密集，并且热损耗也越来越高，我们没有办法解决这样的问题，因此，该定律慢慢失效了。

受限于单核CPU的性能瓶颈，于是发展出了多核CPU。