第一章 计算机概述

1.1 计算机简介

所有的程序需要运行在计算机上，计算机中的Windows系统里面或者Linux系统里面。

强烈建议在计算机上编写代码，在手机或者小程序通过富文本编写代码是很难受的，效率非常低下。例如在手机上Tab通过敲空格是非常难受的。

计算机的运行速度是远远高于人类的，特殊人类除外，例如最强大脑里面的人。

计算机在进行计算的时候很快，但是人类计算就很慢啦！

以后代码在计算机里面运行可能会出现问题，例如：内存溢出等等。

计算机（computer）俗称电脑，是现代一种用于高速计算的电子计算机器，可以进行数值计算，又可以进行逻辑计算，还具有存储记忆功能。

计算机是能够按照程序运行，自动、高速处理海量数据的现代化智能电子设备。存储器直白一点就是硬盘、U盘等。

计算机硬件必须有程序来驱动，不然就是一堆废铁。包括操作系统也是一套程序。

计算机由硬件系统和软件系统所组成，没有安装任何软件的计算机称为裸机。

计算机可分为超级计算机、工业控制计算机、网络计算机、个人计算机、嵌入式计算机（单片机STM32之类的）五类，较先进的计算机有生物计算机、光子计算机、量子计算机等。

计算机是20世纪最先进的科学技术发明之一，对人类的生产活动和社会活动产生了极其重要的影响，并以强大的生命力飞速发展。

它的应用领域从最初的军事科研应用扩展到社会的各个领域，已形成了规模巨大的计算机产业，带动了全球范围的技术进步，由此引发了深刻的社会变革，计算机已遍及一般学校、企事业单位，进入寻常百姓家，成为信息社会中必不可少的工具。

计算机的应用在中国越来越普遍，改革开放以后，中国计算机用户的数量不断攀升，应用水平不断提高，特别是互联网、通信、多媒体等领域的应用取得了不错的成绩。

1996年至2009 年，计算机用户数量从原来的630万增长至6710 万台，联网计算机台数由原来的2.9万台上升至5940万台。互联网用户已经达到3.16 亿，无线互联网有6.7 亿移动用户，其中手机上网用户达1.17 亿，为全球第一位。

最近半个世纪以来，世界计算机科学界的重大进步，离不开图灵等人的理论奠基作用和多方面的开创性研究成果。

1.2 两个计算机之父 

艾伦·麦席森·图灵（英语：Alan Mathison Turing，1912年6月23日—1954年6月7日），英国数学家、逻辑学家，被称为计算机科学之父，人工智能之父。

因为早期图灵因为同性事情，导致入狱，以至于它的学识被上世纪60年代才被认可。

图灵对于人工智能的发展有诸多贡献，提出了一种用于判定机器是否具有智能的试验方法，即图灵试验，至今，每年都有试验的比赛。

此外，图灵提出的著名的图灵机模型为现代计算机的逻辑工作方式奠定了基础。

图灵论文中的“用有限的指令和有限的存储空间可算尽一切可算之物”理论让当时所有的科学家震惊。

计算机内存原来就是几十M，28--52--1024M等到现在一步步的进步。

美国计算机学会（ACM）的年度“图灵奖”，自从1966年设立以来，一直是世界计算机科学领域的最高荣誉，相当于计算机科学界的诺贝尔奖。

至今，中国人只有姚期智院士获该奖项。

图灵机:

所谓的图灵机就是指一个抽象的机器，它有一条无限长的纸带，纸带分成了一个一个的小方格，每个方格有不同的颜色。

有一个机器头在纸带上移来移去。

机器头有一组内部状态，还有一些固定的程序。在每个时刻，机器头都要从当前纸带上读入一个方格信息，然后结合自己的内部状态查找程序表，根据程序输出信息到纸带方格上，并转换自己的内部状态，然后进行移动。

图灵机，又称图灵计算机，即将人们使用纸笔进行数学运算的过程进行抽象，由一个虚拟的机器替代人类进行数学运算。

约翰·冯·诺依曼（John von Neumann，1903年12月28日-1957年2月8日），美籍匈牙利数学家、计算机科学家、物理学家，是20世纪最重要的数学家之一。

冯·诺依曼是罗兰大学数学博士，是现代计算机、博弈论、核武器和生化武器等领域内的科学全才之一，被后人称为“现代计算机之父”、“博弈论之父”。

冯·诺依曼先后执教于柏林大学和汉堡大学，1930年前往美国，后入美国籍。历任普林斯顿大学教授、普林斯顿高等研究院教授，入选美国原子能委员会会员、美国国家科学院院士。早期以算子理论、共振论、量子理论、集合论等方面的研究闻名，开创了冯·诺依曼代数。冯·诺依曼第二次世界大战期间曾参与曼哈顿计划，为第一颗原子弹的研制作出了贡献。

计算机基本工作原理是存储程序和程序控制，它是由世界著名数学家冯·诺依曼提出的。

最简单的来说，冯诺依曼理论的要点是：数字计算机的数制采用二进制；计算机应该按照程序顺序执行。

同样有着“计算机之父”称号的冯·诺依曼的助手弗兰克尔在一封信中写到：“……计算机的基本概念属于图灵。

按照我的看法，冯·诺依曼的基本作用是使世界认识了由图灵引入的计算机基本概念……”

它的理论就是现在的计算机里面的东西。

根据冯诺依曼体系结构构成的计算机，必须具有如下功能：

  • 把需要的程序和数据送至计算机中。
  • 必须具有长期记忆程序、数据、中间结果及最终运算结果的能力。
  • 能够完成各种算术、逻辑运算和数据传送等数据加工处理的能力。
  • 能够根据需要控制程序走向，并能根据指令控制机器的各部件协调操作。
  • 能够按照要求将处理结果输出给用户。