The Big Picture

計算機系統

計算機系統是動態的

• 硬體
  • 計算機系統的物理元件
• 軟體
  • 提供執行說明的程式

計算機系統層面

"Information" -> "Hardware" -> "Programming" -> "Operating systems" -> "Applications" -> "Communications"

抽象化

去除複雜的心理模型

e.g. 車子引擎使用抽象化可以讓大家能使用

早期歷史

• Abacus

  • 用於記錄數值的早期設備

• Blaise Pascal

  • 用於加、減、除和乘的機械設備

• Joseph Jacquard

  • 傑奎德的織機
  • 打孔卡

• Charles Babbage

  • 分析引擎

• Ada Lovelace

  • 第一個程式師
  • 迴圈

• Alan Turing

  • 圖靈機
  • 人工智慧測試

• Harvard Mark I, ENIAC, UNIVAC I

  • 早期的電腦開啟了數學、物理、工程和經濟學的新時代

第一代硬體 (1951 – 1959)

• 真空管 (Vacuum Tubes)

  • 體積大
  • 不可靠
  • 產生很多熱量

• 磁鼓 (Magnetic Drum)

  • 在讀/寫頭下旋轉的記憶體設備

• 讀卡機 -> 磁帶磁碟機 (Card Readers -> Magnetic Tape Drives)

  • 順序輔助存放裝置

第二代硬體 (1959 – 1965)

• 電晶體 (Transistor)

  • 取代真空管
  • 快速
  • 體積小
  • 耐用
  • 價格便宜

• 磁性芯 (Magnetic Cores)

  • 取代磁鼓
  • 資訊可即時獲得

• 磁片 (Magnetic Disks)

  • 取代磁帶
  • 可以直接存取資料

第三代硬體 (1965 – 1971)

• 積體電路 (Integrated Circuits)

  • 取代電路板 (circuit boards)
  • 更小
  • 更便宜
  • 更快
  • 更可靠

• 電晶體 (Transistors)

  • 現在用於記憶體構造

• 終端 (Terminal)

  • 帶鍵盤和螢幕的輸入/輸出設備

第四代硬體 (1971 – )

• 大規模集成 (Large-scale Integration)

  • 晶片技術的巨大進步

• 個人電腦、商業市場、工作站 (PCs, the Commercial Market, Workstations)

  • 出現個人電腦和工作站
  • 新公司湧現：蘋果、太陽、戴爾等。

• 筆記本電腦、平板電腦和智慧手機 (Laptops, Tablet Computers, and Smart Phones)

  • 每個人都有自己的可擕式電腦

平行計算和網路

• 平行計算

  • 電腦依賴于互連的中央處理 and/or 記憶體單元，以提高處理速度

• 網路

  • 乙太網連接小型電腦以共用資源
  • 20 世紀 80 年代末，檔案伺服器連接 PC

• ARPANET 和 LANs -> 網際網路