入门概述

计算机包括硬件(handware)和软件(software)两部分。
硬件包括计算机中可以看得见的物理部分。
软件提供看不见的指令，这些指令控制硬件并且使得硬件完成特定的任务。
通俗的说，硬件部分就是计算机看得见摸得着的部分，软件就是看不见的部分，从操作系统开始，就是软件部分。

程序设计

创建或开发软件，通俗的说就是打代码。软件包括了指令，告诉计算机做什么。

程序设计语言

程序设计语言就是用来帮助创建软件的工具。
程序设计语言有很多种，每种语言都是为了实现某个特定的目的而发明的，它们都有各自的长处和短处。
不管学习哪种编程语言，关键是学习如何使用程序设计方法来解决问题。

计算机硬件概述

计算机硬件通常包含以下几部分，其中通信设备就是使得独立的主机能够实现与互联网上的各种资源互通有无。这样的几个部分通过总线联系起来，数据就在总线中传输。
在个人计算机上，总线搭建在主板上，主板是一个连接计算机各个部分的电路板。

冯·诺依曼体系结构
冯·诺依曼体系结构是现代计算机的基础现在大多计算机仍是冯·诺依曼计算机的组织结构，只是做了一些改进而已，并没有从根本上突破冯·诺依曼体系结构的束缚。冯·诺依曼也因此被人们称为“计算机之父”。

冯·诺依曼体系提出计算机需要具备以下结构：输入设备，输出设备，存储器，运算器，控制器。

• 存储器：展开来说可以分为两部分，即内存部分和硬盘层面的部分。
• CPU：分成两部分，即运算器和控制器。中文将computer翻译为计算机是比较准确的，因为计算机就是不停地做运算，主要就是由运算器实现。控制器就是控制指令的执行的，比如什么时候做循环，什么时候做判断等。由此可以知道，正是运算器结合控制器，才使得计算机能够由我们操作来通过计算完成各种特定的任务。

中央处理器CPU

• 中央处理器(Central Processing Unit, CPU)是计算机的大脑。它从内存中获取指令，然后执行这些指令。其包括：控制单元(control unit)和算术/逻辑单元(arithmetic/login unit)。

  • 算数/逻辑单元：用于完成数值运算(+, -, *, /)和逻辑运算(比较)。
  • 控制单元：用于控制和协调其他组件的动作。

• CPU参数(买个电脑，看CPU看的参数)

  • 就是看计算机-属性-处理器，其中存在一个赫兹(HZ)的概念。
  • 每台计算机都有一个内部时钟，该时钟以固定速度发射电子脉冲，电子脉冲就相当于一条指令。时钟速度越快，在给定时间段内执行的指令就越多。速度的计量单位是赫兹(HZ)，1HZ相当于每秒发射1个脉冲。随着CPU速度不断提高，目前以千兆赫兹(GHZ)来表述。
  • 1KHZ = 1024HZ
  • 1MHZ = 1024KHZ
  • 1GHZ = 1024MHZ
• 核(core)。最初一个CPU只有一个核。核是处理器中实现指令读取核执行的部分。一个多核CPU是一个具有两个或多个独立核的组件。可提高CPU的处理能力。

IT定律之计算机行业发展规律

• 摩尔定律(Moore's Law)：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个月到24个月便会增加一倍。换言之，处理器的性能大约每两年翻一倍，同时价格下降为之前的一半。也就是说，每过一年，同样的钱能买到性能翻倍的电脑。
• 安迪-比尔定律(Andy and Bill's Law)：原话是 “Andy gives, Bill takes away.（安迪提供什么，比尔拿走什么。）” 安迪指英特尔前CEO安迪·格鲁夫，比尔指微软前任CEO比尔·盖茨，这句话的意思是，硬件提高的性能，很快被软件消耗掉了。也就是说，每隔一年半的时间硬件性能得到翻倍的提升，那么基于硬件上的软件的体验应该更好，但是每当硬件更新时，操作系统也更新了，因此体验并没有变得更好。因为更高的操作系统需要更好的硬件。
• 反摩尔定律(Reverse Moore's Law)：反摩尔定律是Google的前CEO埃里克·施密特提出的：如果你反过来看摩尔定律，一个IT公司如果今天和18个月前卖掉同样多的、同样的产品，它的营业额就要降一半。IT界把它称为反摩尔定律。也就是说，每过一年，同样的产品的价钱就降了一半。

存储设备
内存中的信息在断电时会丢失。我们可以考虑将程序和数据保存在能够永久保存数据和程序的存储设备上，当计算机需要这些数据时，再移入内存，因为从内存中读取要比从存储设备读取要快得多。

• 存储设备。存储设备主要有以下三种：

  • 磁盘驱动器。每台计算机至少有一个硬盘驱动器。硬盘(hard disk)用于永久保存数据和程序。
  • 光盘驱动器(CD和DVD)。
  • USB闪存驱动器，即U盘。
    USB(Universal Serial Bus)，通用串行总线，即USB是一个接口。可以使用USB将打印机、鼠标、外部硬盘驱动连接到计算机上。USB可用于存储和传输数据的设备。

内存
在讨论内存前，先清楚数据是如何存储在计算机中的。

• 比特(bit)和字节(byte)

  • 计算机就是一系列的电路开关。每个开关存在两种状态：关(off)和开(on)。如果电路是开的，它的值是1.如果电路是关的，它的值是0。这对应了计算机底层使用的二进制，二进制就是对应着开和关的两种状态。
  • 一个0或者一个1存储为一个比特(bit)，是计算机中最小的存储单位。
  • 计算机中最基本的存储单元是字节(byte)。每个字节由8个比特构成。从真正存储数据的角度看，字节才是存储的最小单位。可以这样理解比特就像金钱里面的一分钱的单位，而字节就是一元钱，实际中我们以元为单位，但理论上可再分的最小单位是分。

  • 计算机的存储能力是以字节和多字节来衡量的。具体如下：

    • 千字节(kilobyte, KB) = 1024B
    • 兆字节(megabyte, MB) = 1024KB
    • 千兆字节(gigabyte, GB) = 1024MB
    • 万亿字节(terabyte, TB) = 1024GB
    • TB上还有更高级的存储单位PB(petabyte)，其上还有EB，ZB，YB等单位，每高一层都是1024为单位的。

• 内存。内存(Random-Access Memory,RAM)，由一个有序的字节序列组成，用于存储程序及程序需要的数据。

  • 内存中每个空间就是一个字节。每个字节都有一个唯一的地址，使用这个地址确定字节的位置，以便于存储和获取数据。
  • 一个程序和它的数据在被CPU执行前必须移到计算机的内存中。
    CPU要使用硬盘中的数据，硬盘中的数据必须先移到内存当中，CPU是与内存交互的，因为CPU处理速度非常快，而硬盘处理速度非常慢，因此为了使得数据的读写速度更快，需要借助内存来实现。
  • 实测发现，内存存取数据的速度比硬盘的存取速度快10倍，在某些环境中，硬盘和内存之间的速度差距可能更大。而CPU的速度比内存不知道还要快多少倍。当我们把程序从硬盘放到内存后，CPU就直接在内存运行程序，这样比CPU直接在硬盘运行程序要快得多。
  • 内存解决了一部分CPU运行过快，而硬盘数据存取太慢的问题，提高了我们的电脑的运行速度。
    如果我们的电脑运行速度很慢，想要它快起来的方式：1）CPU，但CPU本身是很快的，也就是说通常我们在使用计算机时都没有达到CPU运行速度的上限，因此一般来说CPU主频高一点或低一点并不会影响我们的体验。2）内存，把内存调大。但实际上并不一定让计算机运行的更流畅，这里要考虑到内存使用率，如果你平常的内存使用率并不会超过你的内存，你再加大内存也不会影响什么。因此，如果计算机本身的内存空间不足，这时候加大内存能够使得计算机运行起来更流畅。3）硬盘，把硬盘换成固态硬盘，这样是一定会让计算机运行的更快的，因为这就是这个问题的根本了，硬盘是真正的短板。
  • 一个计算机具有的RAM越多，它的运行速度越快，但是此规律是有限制的，就是上面说的把内存调大是否让计算机运行更流畅。
  • 内存与CPU一样，也构建在表面嵌有数百万晶体管的硅半导体芯片上。但内存芯片更简单、更低速、更便宜。总之就是主要成分都是硅。（联想硅谷）
  • 手机上所谓的内存，比如256G和电脑上的内存，比如16G，不是一个概念。计算机中的内存就是RAM，硬盘是ROM，而手机中会将ROM称作内存，因此手机中的内存概念对应于电脑中的硬盘概念。

输入和输出设备

• 常见的输入设备：键盘(keyboard)和鼠标(mouse)。
• 常见的输出设备：显示器(monitor)和打印机(printer)。
• 显示器屏幕分辨率：指显示设备水平和垂直方向上显示的像素(px)数。比如分辨率为1920×1080，表示长方向上有1920个像素点，宽方向上有1080个像素点。一个像素点可以理解为一个显示一个颜色的小方块，因此像素点越小，整个显示出来的画面越细腻。
  对于手机，厂商推荐的时候都喜欢说多少多少像素，但实际上只通过像素并不能确定手机的显示细腻程度，因为还和屏幕的尺寸有关，这时我们可以关注像素密度，像素密度就是通过手机尺寸和像素计算而得，能够准确反映收集的屏幕细腻度。手机的尺寸是指手机屏幕对角线的长度，像素密度 = $ \sqrt{(长度像素数)^2 + (宽度像素数)^2}/屏幕尺寸 $，像素密度的单位为ppi

通信设备
计算机可以通过通信设备进行联网。现在最常见的就是无线网络。

计算机发展史上的鼻祖

• 图灵，计算机科学和人工智能之父。美国计算机协会(ACM)的年度“图灵奖”，自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。
• 冯·诺依曼，计算机之父和博弈论之父。
  计算机的基本概念属于图灵，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...

操作系统

操作系统属于软件层面，软件层面最先与硬件交互的就是操作系统。

• 操作系统(Operating System)是运行在计算机上的最重要的程序，它可以管理和控制计算机的活动。
• 硬件、操作系统、应用程序和用户之间的关系如下图。
  操作系统非常重要，向下可以兼容硬件，向下可以对接各种应用软件。

万维网

• 万维网(World Wide Web, www, 环球信息网)简称为Web，分为Web客户端和Web服务器。WWW可以让Web客户端（常用浏览器）访问浏览Web服务器上的页面。
• Web客户端这里是一个广义的概念，狭义上获取网络上的资源有两种方式，一种是B/S架构，另一种是C/S架构，B就对应于Browser，S对应于Sever，C对应于Client。通过浏览器访问远程服务器，称为B/S架构，另外一种就是通过客户端，就是C/S架构，最常见的就是QQ，通过QQ对话框访问远程服务器。浏览器实际上是一种特殊的客户端，因为浏览器也是一个应用。
• 万维网是一个由许多互相链接的超文本组成的系统，通过互联网访问。在这个系统中，每个有用的事物，称为资源，并且由一个全局“统一资源标识符”(URL)标识，这些资源通过超文本传输协议(Hypertext Transfer Protocol)传送给用户，而用户通过点击链接来获得资源。
  这就是我们平时上网的过程。我们在www客户端上通过输入资源的统一资源标识符来访问资源，访问过程中要遵循一个协议即超文本传输协议，这就是为什么访问网址时前面都有一个http标识。
• 万维网是无数个网络站点和网页的集合，它们在一起构成了因特网最主要的部分（因特网还包括电子邮件等）。它实际上是多媒体的集合，是由超链接连接而成。我们通常通过网络浏览器看到的就是万维网的内容。而因特网实际上是属于互联网的一种，互联网的概念是所有资源连在一起互通有无，它还包括许多非因特网。