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知识普及:网络

【中国四大骨干网】


中国公用计算机互联网(CHINANET)

    又称邮电部互联网、中国公用Internet网,是邮电部经营管理的基于Internet网络技术的电子信息网,1995年初与国际互联网连通,并于5月向社会提供服务。CHINANET由骨干网、接入网组成,骨干网是其主要信息通路,由直辖市和各省会城市的网络节点构成;接入网是各省(区)建设的网络接点形成的网络。CHINANET的灵活接入方式和遍布全国各城市的接入点,可以方便地接入国际Internet, 享用Internet上的丰富信息资源和各种服务,并可为国内的计算机互联,为国内的信息资源共享提供方便的网络环境。

中国教育与科研网(CERNET)

    1994年启动,1995年底完成首期工程,包括北京(网络中心)、上海、南京、广州、武汉、西安、成都和沈阳等高等学校集中的大城市。有连接美国的国际专线。全国主干网(共11条64Kbps DDN专线)于1995年10月开通。二期工程完成后,全国主干网和国际联网的逐步升级,主干网达到2Kbps以上,国际联网达到8Kbps以上。

中国科学技术网(CSTNET)

    由中国科学院主持,联合清华、北大共同建设。1994年4月开通了与Internet的专线连接。1994年5月21日完成了我国最高域名CN主服务器的设置,实现了与Internet的TCP/IP连接。1995年底基本完成“百所联网”工程。至1997年底,已连接100多个以太网、3000多台计算机、1万多名用户,成为中国地域广、用量大、性能好、通信量大、服务设施齐全的全国性科研教育网络。

中国金桥信息网(CHINAGBN)

    即国家公用经济信息通信网,由原电子工业部管理,面向政付、企业、事业单位和社会公众提供数据通信和信息服务。金桥网年底与Internet连通,已开通24个城市,发展了1000多个本地和远程仿真终端,提供全面的Internet服务。

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知识普及:网络

【计算机网络发展】


第一代:远程终端连接

        20世纪60年代早期

        面向终端的计算机网络:主机是网络的中心和控制者,终端(键盘和显示器)分布在各处并与主机相连,用户通过本地的终端使用远程的主机.

        只提供终端和主机之间的通信,子网之间无法通信.

第二代:计算机网络阶段(局域网)

        20世纪60年代中期

        多个主机互联,实现计算机和计算机之间的通信。

        包括:通信子网、用户资源子网.

        终端用户可以访问本地主机和通信子网上所有主机的软硬件资源。

        电路交换和分组交换.

第三代:计算机网络互联阶段(广域网、Internet)

       1981年 国际标准化组织(ISO)制订:开放体系互联基本参考模型(OSI/RM),实现不同厂家生产的计算机之间实现互连.

        TCP/IP协议的诞生.

第四代:信息高速公路(高速,多业务,大数据量)

        宽带综合业务数字网:信息高速公路

        ATM技术、ISDN、千兆以太网

        交互性:网上电视点播、电视会议、可视电话、网上购物、网上银行、网络图书馆等高速、可视化.  






【计算机网络的发展历史】



事实上,Internet的时代早已经来临,只是限于连接速率和费用的问题,很多人并没有真正能够好好地利用、享受它。如今,各种各样的连接方式和越来越快的连接速率使得人们能够很好地享受宽带网(Broadband Networking)所带来的冲击和给我们生活、学习、工作方式的冲击,让我们生活真正地生活、工作、享受在一个宽带的时代!

    在学习宽带网之前,我们有必要了解一下网络的发展历史,对于我们深入理解和使用网络大有裨益!

    一、Internet的用处

    Internet是世界各地的电脑相互间通信的方法和手段,是信息的载体和传输系统,是连接全世界计算机的纽带,同时也是一个功能强大的“工具”。是当今世界上最大的计算机网络,几乎覆盖了整个世界的范围,它集新闻、通信、娱乐、资源共享于一体,是现代社会进行信息交流的高速公路。企业不仅可以从网上索取大量的商业信息,更可以通过Internet向国际社会展现自己。是当今世界上覆盖范围最大,用户最多,资源最丰富、最实用的计算机网络。

    Internet的信息内容非常庞大,我们不仅可以把它当作一个计算机网络,而要把它视为一个庞大的、实用的、可享受的信息源。我们也希望你把 Internet当作一个面向芸芸众生的社会来理解,世界各地上百万的人可以用Internet通信和共享信息源。可以送出或接受电子邮件通信;可以与别人建立联系并互相索取信息;可以在网上发布公告,宣传你的信息;可以参加各种专题小组讨论;可以免费享用大量的信息源和软件资源。

    二、Internet发展简史

    随着1946年世界上第一台电子计算机问世后的十多年时间内,由于价格很昂贵,电脑数量极少。早期所谓的计算机网络主要是为了解决这一矛盾而产生的,其形式是将一台计算机经过通信线路与若干台终端直接连接,我们也可以把这种方式看做为最简单的局域网雏形。

    最早的Internet,是由美国国防部高级研究计划局(ARPA)建立的。现代计算机网络的许多概念和方法,如分组交换技术都来自ARPAnet。 ARPAnet不仅进行了租用线互联的分组交换技术研究,而且做了无线、卫星网的分组交换技术研究-其结果导致了TCP/IP问世。

    1977-1979年,ARPAnet推出了目前形式的TCP/IP体系结构和协议。1980年前后,ARPAnet上的所有计算机开始了TCP/IP协议的转换工作,并以ARPAnet为主干网建立了初期的Internet。1983年,ARPAnet的全部计算机完成了向TCP/IP的转换,并在 UNIX(BSD4.1)上实现了TCP/IP。ARPAnet在技术上最大的贡献就是TCP/IP协议的开发和应用。2个著名的科学教育网CSNET和BITNET先后建立。1984年,美国国家科学基金会NSF规划建立了13个国家超级计算中心及国家教育科技网。随后替代了ARPANET的骨干地位。 1988年Internet开始对外开放。1991年6月,在连通Internet的计算机中,商业用户首次超过了学术界用户,这是Internet发展史上的一个里程碑,从此Internet成长速度一发不可收拾。

    三、中国的Internet

    1.Internet的阶段性发展
    我国的INTERNET的发展以1987年通过中国学术网CANET向世界发出第一封E-mail为标志。经过几十年的发展,形成了四大主流网络体系,即:中科院的科学技术网CSTNET;国家教育部的教育和科研网CERNET;原邮电部的CHINANET和原电子部的金桥网CHINAGBN。

    Internet在中国的发展历程可以大略地划分为三个阶段:

    第一阶段为1987—1993年,也是研究试验阶段。在此期间中国一些科研部门和高等院校开始研究InternetInternet技术,并开展了科研课题和科技合作工作,但这个阶段的网络应用仅限于小范围内的电子邮件服务。

    第二阶段为1994年至1996年,同样是起步阶段。1994年4月,中关村地区教育与科研示范网络工程进入Internet,从此中国被国际上正式承认为有Internet的国家。之后,Chinanet、CERnet、CSTnet、Chinagbnet等多个Internet络项目在全国范围相继启动,Internet开始进入公众生活,并在中国得到了迅速的发展。至1996年底,中国Internet用户数已达20万,利用Internet开展的业务与应用逐步增多。

    第三阶段从1997年至今,是Internet在我国快速最为快速的阶段。国内Internet用户数97年以后基本保持每半年翻一番的增长速度。增长到今天,上网用户已超过1000万。据中国Internet络信息中心(CNNIC)公布的统计报告显示,截至2003年6月30日,我国上网用户总人数为 6800万人。这一数字比年初增长了890万人,与2002年同期相比则增加了2220万人。

    中国目前有五家具有独立国际出入口线路的商用性Internet骨干单位,还有面向教育、科技、经贸等领域的非营利性Internet骨干单位。现在有600多家网络接入服务提供商(ISP),其中跨省经营的有140家。

    随着网络基础的改善、用户接入方面新技术的采用、接八方式的多样化和运营商服务能力的提高,接入网速率慢形成的瓶颈问题将会得到进一步改善,上网速度将会更快,从而促进更多的应用在网上实现。

    2.今后发展重点

    尽管取得了如此好的成绩,但政付还是对中国Internet今后的发展重点作了部署,了解它们对我们今后的宽带生活非常有用:

    (1)根据国务院已颁布的《电信条例》和《Internet信息服务管理办法》修订已有的网络管理法规,并根据网络发展实际不断完善和制定新的法规;

    (2)扩大网络规模,优化网络结构,避免重复建设,使网络向综合化,宽带化,智能化发展;

    (3)在基础网络方面,要进一步引入竞争机制,促使价格降低,改善服务,解决带宽这个制约网络发展纳瓶颈问题;

    (4)充分利用社会资源,如图书馆、公共数据库等,丰富网上中文内容;

    (5)要十分重视网络安全问题。目前,国内的高校和科研机构已有多项科研计划专门研究,一些成果已开始应用。

   (6)加强中国与国际网络界的联系。中国教育和科研部门已经开始与国外的关于下一代Internet的合作研究。第一代Internet主要是由国外研究发展的,中国起步虽晚,但是通过努力已经逐渐拉近了与国际水平的距离。

    四、Internet带来的机遇与挑战

    Internet给全世界带来了非同寻常的机遇。人类经历了农业社会、工业社会,当前正在迈进信息社会。信息作为继材料、能源之后的又一重要战略资源,它的有效开发和充分利用,已经成为社会和经济发展的重要推动力和取得经济发展的重要生产要素,它正在改变着人们的生产方式、工作方式、生活方式和学习方式。首先,网络缩短了时空的距离,大大加快了信息的传递,使得社会的各种资源得以共享。其次,网络创造出了更多的机会,可以有效地提高传统产业的生产效率,有力地拉动消费需求,从而促进经济增长,推动生产力进步。同时,网络也为各个层次的文化交流提供了良好的平台。

    Internet的确创造了一个奇迹,但在奇迹背后,存在着日益突出的问题,给人们提出了极大的挑战。比如,信息贫富差距开始扩大,财富分配出现不平等;网络的开放性和全球化,促进了人类知识的共享和经济的全球化。但也使得网络安全和信息安全成为非常严峻的问题;网络的竞争己成为国家间和企业间高技术的竞争和人才的竞争;网络带来信息的全球性流通,也加剧了文化渗透,各国都在为捍卫自己的网络文化而努力。中国拥有悠久的文化,如何使得这种厚重的文化在网络上得以延伸,这个问题显得尤其突出。

    中国Internet发展中还存在着另一些问题。首先,中国Internet和国外还有一定的差距。在用户总数上,目前全球网民已超过两亿,其中有一半在美国、加拿大、英国、曰本等国家的网民数量都领先于中国。但是已经有机构预测,在未来几年内,中国的网民数量将跃居世界前五位,乃至前三位,由于中国人口基数太大,所以网络用户的普及率还十分低。加拿大、美国和曰本的网络用户普及率达到了30%以上,而中国仅仅有1.4%。

    其次,中国的网络规模距离网络发达国家还有很大差距。但是随着基础设施的增加,宽带技术的使用,在网络规模上会有稳步的发展。第三,中国的网络管理法规还相对滞后和不够完善,要根据国家已颁布的《电信条例》修订现有部门规章中不适应的部分,为新业务制定新规定,做到法规到位。第四,由于语言和观念的原因,中文信息资源上网还需要付出更多的努力。另外,中国网络业在资本投入、经营模式、经营理念、技术创新等方面都需要进行深入的思考和研究。外国成功的方式有的在中国未必奏效,因此不能照搬,要发展适合中国国情的模式。


CMWAP接入指的是wap网的接入网关,智能浏览wap网站,CMNET是可以接入internet浏览www网页的。
(1) 两个接入点
    在国际上,通常只有一种GPRS接入方式,为什么在中国会有CMWAP和CMNET两兄弟呢?(彩信之所以单独配置接入点是因为彩信服务需要连接专用的服务器,在这里不作探讨。)
其实,CMWAP 和 CMNET 只是中国移动人为划分的两个GPRS接入方式。前者是为手机WAP上网而设立的,后者则主要是为PC、笔记本电脑、PDA等利用GPRS上网服务。它们在实现方式上并没有任何差别,但因为定位不同,所以和CMNET相比,CMWAP便有了部分限制,资费上也存在差别。
(2) WAP
    WAP只是一种GPRS应用模式,它与GRPS的接入方式是无关的。WAP应用采用的实现方式是“终端+WAP网关+WAP服务器”的模式,不同于一般 Internet的“终端+服务器”的工作模式。主要的目的是通过WAP网关完成WAP-WEB的协议转换以达到节省网络流量和兼容现有WEB应用的目的。
WAP网关从技术的角度讲,只是一个提供代理服务的主机,它不一定由网络运营商提供。但据我所知,中国移动GPRS网络目前只有唯一的一个WAP网关: 10.0.0.172,有中国移动提供,用于WAP浏览(HTTP)服务。有一点需要注意,WAP网关和一般意义上的局域网网关是有差别的,标准的WAP 网关仅仅实现了HTTP代理的功能,并未完成路由、NAT等局域网网关的功能。这就决定了它在应用上所受到的限制。
(3) 中国移动对CMWAP的限制
    为了从应用中区别两者的定位,中国移动对CMWAP作了一定的限制,主要表现在CMWAP接入时只能访问GPRS网络内的IP(10.*.*.*),而无法通过路由访问Internet。(少数地区的移动网络可能不存在这一限制。)我们用CMWAP浏览Internet上的网页就是通过WAP网关协议或它提供的HTTP代理服务实现的。
说到这里,就让我自然而然的联想到我们公司的网络,相信不少工作的朋友都有类似的体会。公司的网络在网关上不提供路由和NAT,仅仅提供一个可以访问外网的HTTP代理。这样,我们就无法直接使用QQ、MSN等非HTTP协议的应用软件了(好在它们还提供的有HTTP代理的连接方式)。CMWAP也正是
(4) 适用范围
    适用范围才是大家最关心的问题。CMNET拥有完全的Internet访问权,这里就不多说了,主要让我们来看看CMWAP。因为有了上面提到的限制, CMWAP的适用范围就要看WAP网关所提供的支持了。目前,中国移动的WAP网关对外只提供HTTP代理协议(80和8080端口)和WAP网关协议(9201端口)。

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知识普及:网络

【计算机网络的发展阶段】

        远程终端联机阶段
        计算机网络阶段(局域网)
        计算机网络互联阶段(广域网、Internet)
        信息高速公路阶段(高速,多业务,大数据量)





【英文简述】

     In general, the term network can refer to any interconnected group or system. Several different types of networks exist, including:
    1. Human networks[Business network;Entrepreneurial network;Social network;Economic network;Old boy network; Sexual network ]
    2. Media
    Radio network, create and distribute radio programming through multiple channels that connect in a network
    Television network, create and distribute television programming through multiple   channels that connect in a network
    Network (film), an Academy Award winning film from 1976
    Nettwerk, a record label
    The Network, a band
    Network (comics), a name given to several Marvel Comics super heroes
    Network (computer game), an economic simulation for the Apple II personal computer

    3. Technology
    Electrical network, a network of electrical components
    Computer network, a network of computers
    Computer networking, the scientific and engineering discipline concerned with this kind of network
    Telecommunications network, a network of telecommunications links
    Energy transmission and distribution networks
    Electric power transmission network, a network of conduits for bulk transmission of electric power
    Electricity distribution network, a network of conduits for delivery or short-haul transmission of electric power
    Pipeline transport network, a network of pipes for transmission of gases, usually natural gas
    Gas distribution network, a network of pipes for delivery of gases, usually natural gas or, formerly, town gas
    Network Systems system network, a system of combined networks of main systems

    4. Science, mathematics, and engineering
    Network theory, the applied mathematics counterpart of graph theory, especially in combinatorial optimization
    Flow network, an assignment of flow to the edges of a directed graph where each edge has a capacity
    Network (mathematics), a type of diagraph in graph theory
    Neural network, an interconnected group of biological neurons
    Artificial neural network, an interconnected group of artificial neurons

    5.Other
    Transport network, facilities on which people and goods move
    Spatial network, urban networks or networks of rooms within buildings
    Network effect, a characteristic that causes a good or service to have a value to a potential customer dependent on the number of customers already owning that good or     using that service
    NETWORK (Catholic Lobby), a national Catholic social justice lobbying group based in Washington, DC.

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知识普及:网络

【网络概念】

网络:英文一般翻译为:internet 或network。简单的来说,就是用物理链路将各个孤立的工作站或主机相连在一起,组成数据链路,从而达到资源共享和通信的目的。
          凡将地理位置不同,并具有独立功能的多个计算机系统通过通信设备和线路而连接起来,且以功能完善的网络软件(网络协议、信息交换方式及网络操作系统等)实现网络资源共享的系统,可称为计算机网络。

网络一词有多种意义,可解作:
        1、流量网络(flow network)也简称为网络(network)。一般用来对管道系统、交通系统、通讯系统来建模。有时特指计算机网络 (Computer Network),或特指其中的互联网 (Internet)由有关联的个体组成的系统,如:人际网络、交通网络、政治网络。

        2、由节点和连线构成的图。表示研究诸对象及其相互联系。有时用带箭头的连线表示从一个节点到另一个节点存在某种顺序关系。在节点或连线旁标出的数值,称为点权或线权,有时不标任何数。用数学语言说,网络是一种图,一般认为它专指加权图。网络除了数学定义外,还有具体的物理含义,即网络是从某种相同类型的实际问题中抽象出来的模型,习惯上就称其为什么类型网络,如开关网络、运输网络、通信网络、计划网络等。总之,网络是从同类问题中抽象出来的用数学中的图论来表达并研究的一种模型。

      计算机网络是用通信线路和通信设备将分布在不同地点的多台自治计算机系统互相连接起来,按照共同的网络协议,共享硬件、软件和数据资源的系统。

实现网络的四个要素:

        1、通信线路和通信设备
        2、有独立功能的计算机
        3、网络软件软件支持
        4、实现数据通信与资源共享

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据我检测,你出现问题的原因的确是CPU温度太低.
因为室内温度太低导致开机时CPU开启时很難热启,所以一開机就會关机.
等到进入系统后CPU已经正常运行,随着系统的运行CPU会维持原有的温度,所以一切都会正常运行.
所以不用担心,不用紧张地跑去修电脑...跑去叫人来修电脑一定会被他剥削几十的了.
只要再房间里開个暖炉就行了.呵呵.  

以上纯属個人见解.望能解决你的问题.呵呵.

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CPU太低的缘故吧.
那就很奇怪了,据我所知CPU的温度太高才會影响电脑工作.目前本人還不知道温度太低会怎样,也沒试过.
尝试一下开机進入BIOS检查CPU温度.
或则使用<EVEREST>这款软件检查CPU温度.看看到底是不是CUP温度太低...

[ 本帖最后由 許文濤 于 2008-1-31 18:19 编辑 ]

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巨大问题...电脑早上冷机时一开就关..要连续开十五分钟左右才能正常进系统...进入系统后使用一切正常...平时天热不太冷时不会出现这种情况...天气低于10度以下就出现这问题..啥原因?

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知识普及:电脑的处理器

处理器是解释并执行指令的功能部件。每个处理器都有一个独特的诸如ADD、STORE或LOAD这样的操作集,这个操作集就是该处理器的指令系统。计算机系统设计者习惯将计算机称为机器,所以该指令系统有时也称作机器指令系统,而书写它们的二进制语言叫做机器语言。注意,不要将处理器的指令系统与BASIC或PASCAL这样的高级程序设计语言中的指令相混淆。指令由操作码和操作数组成,操作码指明要完成的操作功能,而操作数则表示操作的对象。例如,一条指令要完成两数相加的操作,它就必须知道:(1)这两个数是什么?(2)这两个数在哪儿?当这两个数存储在计算机内存中时,则应有指明其位置的地址,所以如果操作数表示的是计算机内存中的数据,则该操作数叫做地址。处理器的工作就是从存储器中找到指令和操作数,并执行每个操作,完成这些工作后就通知存储器送来下一条指令。处理器以惊人的速度一遍又一遍地重复以上这一步步的操作。一个称作时钟的计时器准确地发出定时电信号,该信号为处理器工作提供有规律的脉冲。测量计算机速度的术语引自电子工程领域,称作兆赫(MHz),兆赫意指每秒百万个周期。例如,普通时钟每秒一个滴答,而在8MHz的处理器中,计算机的时钟则滴答了8百万次。处理器由两个功能部件(控制部件和算逻部件)和一组称作寄存器的特殊工作空间组成。.控制部件控制部件是负责监督整个计算机系统操作的功能部件。有些方面它类似于智能电话交换机,因为它将计算机系统的各功能部件连结起来,并根据当前执行程序的需要控制每个部件完成操作。控制部件从存储器中取出指令,并确定其类型或对之进行译码,然后将每条指令分解成一系列简单的、很小的步骤或动作。这样,就可控制整个计算机系统一步一步地操作。.算逻部件算逻部件(ALU)是为计算机提供逻辑及计算能力的功能部件。控制部件将数据送到算逻部件中,然后由算逻部件完成执行指令所需的算术或逻辑操作。算术操作包括加、减、乘、除。逻辑操作完成比较,并根据结果选择操作,例如,比较两个数是否相等,如果相等,则继续处理;如果不等,则停止处理。.寄存器寄存器是处理器内部的存储单元。控制部件中的寄存器用来跟踪正在运行的程序的总体状态,它存储如像当前指令、下一条将执行指令的地址以及当前指令的操作数这样一些信息。在算逻部件中,寄存器存放要进行加、减、乘、除及比较的数据项,而其它寄存器则存放算术及逻辑操作的结果。影响处理器速度和性能的一个重要因素是寄存器的大小。字的大小这一术语(也称字长)描述了操作数寄存器的大小,但它也可用来不那么严格地描述出入处理器的通道的大小。现在,通用计算机的字长通常是8到64位。如果处理器的操作数寄存器是16位的,那么就称该处理器是16位处理器。2.指令码数字计算机是通用的数字系统。一台通用数字计算机可执行各种微操作,并且还可以规定它必须执行哪些特定的操作序列。该系统的用户可通过程序控制处理过程,所谓程序是指定操作、操作码及执行处理序列的指令集合。通过编写不同指令的新程序或者对相同指令输入不同数据,可以很简单地改变数据处理的任务。计算机的指令是指定计算机微操作序列的二进制代码。指令码同数据一起存储在存储器中。控制器从存储器中读出每条指令,并将其存放在控制寄存器中,然后控制器解释取出指令的二进制代码,并通过发出一系列控制操作来完成该指令。每台通用计算机都有其独有的指令系统。存储并执行指令的能力(存储程序的概念)是通用计算机最重要的特性。“工作频率”又称为“主频”,频率越高,表明指令的执行速度越快,指令的执行时间也就越短,对信息的处理能力与效率就高。这里要对初学者说的是,处理器的工作频率并不能完全决定其工作性能,设计方法、运行环境等这些都是性能好坏的重要因素。目前现在主流手机上使用的CPU主频有104MHz、160MHZ、200MHZ、220MHz以及400MHz不等。中央处理器,或简称为处理器,英文缩写为CPU,即CentralProcessingUnit,是电子计算机(港译-电子计算器)的主要设备之一,其功能主要是解译计算机指令以及处理计算机软件中的数据。CPU为电子计算机设计提供了基本的数字计算特性。CPU、存储设备和输入/输出设备是现代微型电脑的三大核心部件。由集成电路制造的CPU通常称为微型处理器。从20世纪70年代中期开始,单芯片微型处理器几乎取代了所有其他类型的CPU,今天CPU这个术语几乎成为了所有微型处理器的代称。“中央处理器”这个名称,常规上来讲,用来描述一系列可以执行复杂的电脑程序的逻辑机械。这个空泛的定义很容易的将在“CPU”这个名称被普遍使用之前的早期的计算机也包括在内。无论如何,至少从20世纪60年代早期开始(Weik1961),这个名称及其缩写已开始在电子计算机产业中得到广泛应用。尽管与早期相比,“中央处理器”在物理形态,设计制造和具体任务的执行上有了戏剧化的发展,但是其基本的操作原理一直没有改变。早期的中央处理器通常是为大型及特定应用的计算机(港译-电子计算机)而订制。但是,这种昂贵为特定应用定制CPU的方法很大程度上已经让位于开发便宜、标准化、适用于一个或多个目的的处理器类。这个标准化趋势始于由单个晶体管组成的大型机和微机年代,随着集成电路(英文integratedcircuit(IC)的出现而加速。IC使得更为复杂的CPU可以在很小的空间中设计和制造(在微米的量级)。CPU的标准化和小型化都使得这一类数字设备(港译-电子零件)在现代生活中的出现频率远远超过有限应用专用的计算机。现代微处理器出现在包括从汽车到手机到儿童玩具在内的各种物品中。CPU的组成运算器:算数、逻辑(部件:算数逻辑单元、累加器、暂存器组、路径转换器、数据总线)控制器:复位、使能(部件:计数器、指令暂存器、指令解码器、状态暂存器、时序产生器、微操作信号发生器)
电脑就是逻辑电路和时序电路的组合。

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知识普及:计算机的数字电路实现

以上所说的这些概念性设计的物理实现是多种多样的。如同我们前述所及,一台存储程序式计算机既可以是巴比奇的机械式的,也可以是基于数字电子的。但是,数字电路可以通过诸如继电器之类的电子控制开关来实现使用2进制数的算术和逻辑运算。香农的论文正是向我们展示了如何排列继电器来组成能够实现简单布尔运算的逻辑门。其他一些学者很快指出使用真空管可以代替继电器电路。真空管最初被用作无线电电路中的放大器,之后便开始被越来越多地用作数字电子电路中的快速开关。当电子管的一个针脚被通电后,电流就可以在另外两端间自由通过。

通过逻辑门的排列组合我们可以设计完成很多复杂的任务。举例而言,加法器就是其中之一。该器件在电子领域实现了两个数相加并将结果保存下来—在计算机科学中这样一个通过一组运算来实现某个特定意图的方法被称做一个算法。最终,人们通过数量可观的逻辑门电路组装成功了完整的ALU和控制器。说它数量可观,只需看一下CSIRAC这台可能是最小的实用化电子管计算机。该机含有2000个电子管,其中还有不少是双用器件,也即是说总计合有2000到4000个逻辑器件。

真空管对于制造规模庞大的门电路明显力不从心。昂贵,不稳(尤其是数量多时),臃肿,能耗高,并且速度也不够快—尽管远超机械开关电路。这一切导致20世纪60年代它们被晶体管取代。后者体积更小,易于操作,可靠性高,更省能耗,同时成本也更低。

集成电路是现今电子计算机的基础20世纪60年代后,晶体管开始逐渐为将大量晶体管、其他各种电器元件和连接导线安置在一片硅板上的集成电路所取代。70年代,ALU和控制器作为组成CPU的两大部分,开始被集成到一块芯片上,并称为“微处理器”。沿着集成电路的发展史,可以看到一片芯片上所集成器件的数量有了飞速增长。第一块集成电路只不过包含几十个部件,而到了2006年,一块Intel Core Duo处理器上的晶体管数目高达一亿五千一百万之巨。

无论是电子管,晶体管还是集成电路,它们都可以通过使用一种触发器设计机制来用作存储程序体系结构中的“存储”部件。而事实上触发器的确被用作小规模的超高速存储。但是,几乎没有任何计算机设计使用触发器来进行大规模数据存储。最早的计算机是使用Williams电子管向一个电视屏或若干条水银延迟线(声波通过这种线时的走行速度极为缓慢足够被认为是“存储”在了上面)发射电子束然后再来读取的方式来存储数据的。当然,这些尽管有效却不怎么优雅的方法最终还是被磁性存储取而代之。比如说磁芯存储器,代表信息的电流可在其中的铁质材料内制造恒久的弱磁场,当这个磁场再被读出时就实现了数据恢复。动态随机存储器(DRAM)亦被发明出来。它是一个包含大量电容的集成电路,而这些电容器件正是负责存储数据电荷—电荷的强度则被定义为数据的值。

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知识普及:电脑工作原理

个人电脑的主要结构:
显示器
主板
CPU (中央处理器)
主要储存器 (内存)
扩充卡
电源供应器
光驱
次要储存器 (硬盘)
键盘
鼠标

尽管计算机技术自20世纪40年代第一台电子通用计算机诞生以来以来有了令人目眩的飞速发展,但是今天计算机仍然基本上采用的是存储程序结构,即冯·诺伊曼结构。这个结构实现了实用化的通用计算机。

存储程序结构间将一台计算机描述成四个主要部分:算术逻辑单元(ALU),控制电路,存储器,以及输入输出设备(I/O)。这些部件通过一组一组的排线连接(特别地,当一组线被用于多种不同意图的数据传输时又被称为总线),并且由一个时钟来驱动(当然某些其他事件也可能驱动控制电路)。

概念上讲,一部计算机的存储器可以被视为一组“细胞”单元。每一个“细胞”都有一个编号,称为地址;又都可以存储一个较小的定长信息。这个信息既可以是指令(告诉计算机去做什么),也可以是数据(指令的处理对象)。原则上,每一个“细胞”都是可以存储二者之任一的。

算术逻辑单元(ALU)可以被称作计算机的大脑。它可以做两类运算:第一类是算术运算,比如对两个数字进行加减法。算术运算部件的功能在ALU中是十分有限的,事实上,一些ALU根本不支持电路级的乘法和除法运算(由是使用者只能通过编程进行乘除法运算)。第二类是比较运算,即给定两个数,ALU对其进行比较以确定哪个更大一些。

输入输出系统是计算机从外部世界接收信息和向外部世界反馈运算结果的手段。对于一台标准的个人电脑,输入设备主要有键盘和鼠标,输出设备则是显示器,打印机以及其他许多后文将要讨论的可连接到计算机上的I/O设备。

控制系统将以上计算机各部分联系起来。它的功能是从存储器和输入输出设备中读取指令和数据,对指令进行解码,并向ALU交付符合指令要求的正确输入,告知ALU对这些数据做哪些运算并将结果数据返回到何处。控制系统中一个重要组件就是一个用来保持跟踪当前指令所在地址的计数器。通常这个计数器随着指令的执行而累加,但有时如果指令指示进行跳转则不依此规则。

20世纪80年代以来ALU和控制单元(二者合成中央处理器,CPU)逐渐被整合到一块集成电路上,称作微处理器。这类计算机的工作模式十分直观:在一个时钟周期内,计算机先从存储器中获取指令和数据,然后执行指令,存储数据,再获取下一条指令。这个过程被反复执行,直至得到一个终止指令。

由控制器解释,运算器执行的指令集是一个精心定义的数目十分有限的简单指令集合。一般可以分为四类:1)、数据移动(如:将一个数值从存储单元A拷贝到存储单元B)2)、数逻运算(如:计算存储单元A与存储单元B之和,结果返回存储单元C)3)、条件验证(如:如果存储单元A内数值为100,则下一条指令地址为存储单元F)4)、指令序列改易(如:下一条指令地址为存储单元F)

指令如同数据一样在计算机内部是以二进制来表示的。比如说,10110000就是一条Intel x86系列微处理器的拷贝指令代码。某一个计算机所支持的指令集就是该计算机的机器语言。因此,使用流行的机器语言将会使既成软件在一台新计算机上运行得更加容易。所以对于那些机型商业化软件开发的人来说,它们通常只会关注一种或几种不同的机器语言。

更加强大的小型计算机,大型计算机和服务器可能会与上述计算机有所不同。它们通常将任务分担给不同的CPU来执行。今天,微处理器和多核个人电脑也在朝这个方向发展。

超级计算机通常有着与基本的存储程序计算机显著区别的体系结构。它们通常有着数以千计的CPU,不过这些设计似乎只对特定任务有用。在各种计算机中,还有一些微控制器采用令程序和数据分离的哈佛架构(Harvard architecture)。

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