计算机知识

1. 计算机发展历史

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。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

人类历史上真正意义的第一台电子计算机于1946年诞生，如今其硬件技术已经发展到第四代

第1代：电子管数字机（1946—1958年）

逻辑元件采用的是真空电子管，主存储器采用汞延迟线、阴极射线示波管静电存储器、磁鼓、磁芯；外存储器采用的是磁带。软件方面采用的是机器语言、汇编语言。应用领域以军事和科学计算为主

特点：体积大、功耗高、可靠性差。速度慢（一般为每秒数千次至数万次）、价格昂贵，但为以后的计算机发展奠定了基础
第2代：晶体管数字机（1958—1964年）

逻辑元件用晶体管代替了原先的真空电子管

晶体管不仅能实现电子管的功能，又具有尺寸小、重量轻、寿命长、效率高、发热少、功耗低等优点

使用晶体管后，电子线路的结构大大改观，制造高速电子计算机就更容易实现了
第3代：集成电路数字机（1964—1970年）

逻辑元件采用中、小规模集成电路（MSI、SSI），主存储器仍采用磁芯。软件方面出现了分时操作系统以及结构化、规模化程序设计方法

特点：速度更快（一般为每秒数百万次至数千万次），而且可靠性有了显著提高，价格进一步下降，产品走向了通用化、系列化和标准化等。应用领域开始进入文字处理和图形图像处理领域
第4代：大规模集成电路机（1970年至今）

逻辑元件采用大规模和超大规模集成电路（LSI和VLSI）。软件方面出现了数据库管理系统、网络管理系统和面向对象语言等

集成电路（integrated circuit）：

一种微型电子器件或部件

采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构

2. 集成电路与数字电路

集成电路，按其功能、结构的不同，可以分为模拟集成电路、数字集成电路和数/模混合集成电路三大类

模拟集成电路：

又称线性电路，用来产生、放大和处理各种模拟信号（指幅度随时间变化的信号。例如半导体收音机的音频信号、录放机的磁带信号等），其输入信号和输出信号成比例关系

数字集成电路：

用来产生、放大和处理各种数字信号（指在时间上和幅度上离散取值的信号。例如3G手机、数码相机、电脑CPU、数字电视的逻辑控制和重放的音频信号和视频信号）

用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算

计算机是既可以进行数值计算，又可以进行逻辑计算的，这两种计算主要靠CPU来完成

CPU中重要的负责进行执行运算的部分叫做算术逻辑单元，它就是由数字电路的逻辑门构成的

逻辑门是数字逻辑电路的基本单元，通过控制高、低电平（分别代表逻辑上的“真”与“假”或二进制当中的“1”和“0”），从而实现逻辑运算。常见的逻辑门包括“与”门，“或”门，“非”门，“异或”等等。逻辑门可以组合使用实现更为复杂的逻辑运算

除了逻辑运算，还可以通过逻辑门的组合，进行简单的额数值运算，如使用逻辑门可以实现加法器：

输入为A和B，输出为S（和）和C（进位标志）

S=A⊕B，即输出和为输入的异或；

C=A+B，输入都为1时，结果有进位；

数字电路具有以下特点：

1、同时具有算术运算和逻辑运算功能

数字电路是以二进制逻辑代数为数学基础，使用二进制数字信号，既能进行算术运算又能方便地进行逻辑运算（与、或、非、判断、比较、处理等），因此极其适合于运算、比较、存储、传输、控制、决策等应用

2、实现简单，系统可靠

以二进制作为基础的数字逻辑电路，可靠性较强。电源电压大小的波动对其没有影响，温度和工艺偏差对其工作的可靠性影响也比模拟电路小得多

3、集成度高，功能实现容易

集成度高，体积小，功耗低是数字电路突出的优点之一。电路的设计、维修、维护灵活方便，随着集成电路技术的高速发展，数字逻辑电路的集成度越来越高

补充知识

*1. 5G知识

国际电联制定的5G愿景：

eMBB（增强型移动宽带）：就是指我们最常见的高速上网业务；

mMTC（大规模机器类型通信）：用于大规模物联网；

uRLLC（高可靠低时延通信）：最能体现5G特色的高可靠低时延业务，关于5G的绝大多数瑰丽想象都是基于这一场景；

三大5G愿景的应用现状：

5G的eMBB似乎仅是锦上添花，让网速更快一些而已

从4G时代引入的NB-IoT和eMTC这两个低功耗广覆盖的物联网技术已经可以满足海量机器互联的需求，但业界对应用和商业模式还在苦苦探索

以自动驾驶为代表的低时延高可靠通信的应用，目前还在蹒跚学步，路慢慢其修远

NSA组网：

注意看图里面连接手机和4G基站，以及到4G核心网的各有一条实线和一条虚线，而手机到5G基站只有一条实线，5G基站到4G核心网也只有一条实线。这里的虚线代表控制面，实线代表用户面

控制面：就是用来发送管理、调度资源所需的信令的通道

用户面：直观理解就是发送用户具体的数据通道。用户面和控制面是完全分离的

在非独立组网下，5G以4G的补充和附庸的地位存在。手机采用双连接的方式同时连到4G和5G基站上，4G基站负责总体控制，5G基站只要在必要的时候分担大的数据流量就行了

这样就避免了对已经运行的4G核心网做过多的改动，又能利用5G基站的速度快能力强的优势，在5G初期覆盖不连续的时候能提高用户体验，因此得到了业界的广泛青睐

SA组网：

选项2的架构很简单，就是5G基站连接5G核心网，这是5G网络架构的终极形态，可以支持5G的所有应用，当然就包括最富有前景的uRLLC应用

别看架构简单，要建这样一张连续覆盖的5G网，要新建大量的基站和核心网，代价不菲。想想看，光中国移动就有将近230万个4G站点，要是在建同样大的一张5G网络得花多少钱？