计算机科学启蒙：从巴比奇到冯·诺依曼

"计算机基础知识1" 计算机基础知识是理解整个IT领域不可或缺的部分，这包括对数据表示、编码和运算的理解。在本章中，我们将深入探讨这些关键概念。 首先，我们要了解进制，即数制，是计数的一种方式，它基于数码、基数和位权这三个要素。数码是数制中用于表示数的符号集合，如二进制中的0和1。基数是指一个数制系统中可用的不同数码数量，例如二进制的基数是2，因为它只包含两个数码。位权则是每个数码在数值表示中的权重，取决于它的位置和基数。 计算机科学的发展历程中，计算设备的演变至关重要。查尔斯·巴比奇的差分机是早期自动计算机器的先驱，旨在计算高精度的多项式。艾伦·图灵则是计算理论的奠基人，他的图灵机模型为现代计算机的理论基础提供了框架。在二战期间，图灵的工作对破解德军的恩尼格玛密码起到了关键作用，也为后来的计算机科学和人工智能的发展奠定了基础。 电子数字计算机的诞生是一个历史性的转折点，1946年的ENIAC是世界上第一台电子数字计算机，它开启了计算机的新纪元。冯·诺依曼则以其关于程序存储的论文闻名，提出了著名的冯·诺依曼体系结构，这种架构至今仍是现代计算机的基础，包括存储器、运算器和控制器，强调程序顺序执行和二进制数据表示。 冯·诺依曼体系结构的主要特点包括： 1. 存储程序：程序和数据一起存储在内存中，可以按需读取和执行。 2. 二进制表示：所有数据和指令都以二进制形式存在，因为二进制是最基础的逻辑运算单位，易于硬件实现。 3. 控制单元：控制计算机的各个部分协调工作，确保程序顺序执行。 4. 运算单元：执行算术和逻辑运算，是计算机的核心计算部分。 这些基础知识构成了计算机科学的基石，无论是自动化、数学问题求解、毕业设计还是制造业应用，都离不开对这些概念的理解和运用。通过深入学习这些基本概念，我们可以更好地理解计算机如何处理信息，以及如何设计和优化计算过程。