从传统计算机到“无处不在”的计算

*个人计算机

冯诺依曼体系结构

(1)采用存储程序方式，指令和数据不加区别混合存储在同一个存储器中，数据和程序在内存中是没有区别的,它们都是内存中的数据,当EIP指针指向哪 CPU就加载那段内存中的数据,如果是不正确的指令格式,CPU就会发生错误中断. 在现在CPU的保护模式中,每个内存段都有其描述符,这个描述符记录着这个内存段的访问权限(可读,可写,可执行).这就变相的指定了哪些内存中存储的是指令哪些是数据)
指令和数据都可以送到运算器进行运算，即由指令组成的程序是可以修改的。
(2)存储器是按地址访问的线性编址的一维结构，每个单元的位数是固定的。
(3)指令由操作码和地址组成。操作码指明本指令的操作类型,地址码指明操作数和地址。操作数本身无数据类型的标志，它的数据类型由操作码确定。
(4)通过执行指令直接发出控制信号控制计算机的操作。指令在存储器中按其执行顺序存放，由指令计数器指明要执行的指令所在的单元地址。指令计数器只有一个，一般按顺序递增，但执行顺序可按运算结果或当时的外界条件而改变。
(5)以运算器为中心，I/O设备与存储器间的数据传送都要经过运算器。
(6)数据以二进制表示。

硬件子系统

1中央处理器
也称中央处理机或中央处理单元，由控制器、运算器和寄存器组成。就餐器临时保存将要被运算器处理的数据和处理后的结果。

2内存储器
简称内存，用于存放要执行的程序和对应的数据。没有内存程序就不能输入到计算机中，因而无法执行。
3随机存取存储储器（RAM）
随机存取可以根据地址直接存取任一单元苏护具，这种存取方式比顺序存取的存取速度要快得多。
4只读存储器（ROM）
任何单元只能随机地读出信息，而不能写入信息，存储器中的信息通常是在其制造过程中或者非正常情况下写入的。
5高速缓冲存储器（Cache）
位于主存储器和CPU之间的高速小容量存储器，用于解决CPU与主存储器之间的速度不匹配问题，它存放的是CPU立即要运行或刚使用过的程序和数据。
6外存储器：计算机内存和CPU缓存以外的存储器。
7硬盘：计算机中存储数据的主要配件工具
8输入设备、输出设备

工作站

高端的通用微型计算机，它以个人计算机和分布式网络计算为基础，提供比个人计算机更强的性能，尤其是在图形处理和任务并行方面。
由计算机和相应的外部设备以及成套的应用软件包所组成的信息处理系统。它能够完成用户交给的特定任务，是推动计算机普及应用的有效方式。工作站应具备强大的数据处理能力，有直观的便于人机交换信息的用户接口，可以与计算机网相连，在更大的范围内互通信息，共享资源。工作站在编程、计算、文件书写、存档、通信等各方面给专业工作者以综合的帮助。常见的工作站有计算机辅助设计 (CAD)工作站（或称工程工作站），办公自动化(OA)工作站，图像处理工作站等。不同任务的工作站有不同的硬件和软件配置。例如,一个小型CAD工作站的典型硬件配置为：小型计算机（或高档的微型计算机），带有功能键的 CRT终端，光笔，平面绘图仪，数字化仪，打印机等。软件配置为：操作系统，编译程序，相应的数据库和数据库管理系统，二维和三维的绘图软件，以及成套的计算、分析软件包。它可以完成用户提交的各种机械的、电气的设计任务。OA工作站的主要硬件配置为：微型计算机，办公用终端设备（如电传打字机、交互式终端、传真机、激光打印机、智能复印机等），通信设施（如局部区域网）、程控交换机、公用数据网、综合业务数字网等）。软件配置为：操作系统，编译程序，各种服务程序，通信软件，数据库管理系统,电子邮件，文字处理软件，表格处理软件,各种编辑软件以及专门业务活动的软件包，如人事管理、财务管理、行政事务管理等软件，并配备相应的数据库。OA工作站的任务是完成各种办公信息的处理。图像处理工作站的主要硬件配置为：计算机，图像数字化设备（包括电子的、光学的或机电的扫描设备，数字化仪），图像输出设备，交互式图像终端。软件配置除了一般的系统软件外还要有成套的图像处理软件包。它可以完成用户提出的各种图像处理任务。越来越多的计算机厂家在生产和销售各种工作站。

*计算机系统结构

计算机系统＝硬件/固件＋软件
虚拟机器和实际机器：完全由软件实现的机器为虚拟机器，由硬件或固件实现的机器为实际机器。
仿真：由微程序解释指令集。
翻译技术是先把L+1级程序全部变换成L级程序后，再去执行新产生的L级程序，在执行过程中L+1级程序不再被访问。
解释技术是每当一条L+1级指令被译码后，就直接去执行一串等效的L级指令，然后再去取下一条L+1级的指令，依此重复进行。
经典计算机体系结构概念的实质是计算机系统中软硬件界面的确定，其界面之上的是软件的功能，界面之下的是硬件和固件的功能。
计算机系统结构：计算机系统的软、硬件的界面，即机器语言程序员所看到的传统机器级所具有的属性。
计算机组成：计算机系统结构的逻辑实现，包括物理机器级内的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。
计算机实现：计算机组成的物理实现，包括处理机，和主存等物理结构器件的集成度速度，着眼器件技术和微组装技术。
着眼于：物理机器级内各事件的排序方式与控制方式、各部件的功能以及各部件之间的联
①指令系统
指令系统的确定----系统结构
指令的实现----------组成
具体电路、器件设计及装配技术—实现
②乘法指令
是否设乘法指令—系统结构
用高速乘法器还是加法器移位器实现—组成
器件的类型、数量及组装技术的确定—实现
1.系统结构主要考虑的是计算机系统软、硬件界面的划分；计算机组成是系统结构的逻辑实现；计算机实现是计算机组成的物理实现。
2.具有相同系统结构的计算机可以采用不同的组成，一种计算机组成可以采用多种不同的计算机实现（数据通路宽度8位，16位，32位）；
3.不同的系统结构使采用的组成技术产生差异，计算机组成也会影响系统结构；

*移动终端

*计算机网络

定义与分类

按广义
计算机网络也称计算机通信网。关于计算机网络的最简单定义是：一些相互连接的、以共享资源为目的的、

自治的计算机的集合。若按此定义，则早期的面向终端的网络都不能算是计算机网络，而只能称为联机系统（因为那时的许多终端不能算是自治的计算机）。但随着硬件价格的下降，许多终端都具有一定的智能，因而“终端”和“自治的计算机”逐渐失去了严格的界限。若用微型计算机作为终端使用，按上述定义，则早期的那种面向终端的网络也可称为计算机网络。
另外，从逻辑功能上看，计算机网络是以传输信息为基础目的，用通信线路将多个计算机连接起来的计算机系统的集合，一个计算机网络组成包括传输介质和通信设备。
从用户角度看，计算机网络是这样定义的：存在着一个能为用户自动管理的网络操作系统。由它调用完成用户所调用的资源，而整个网络像一个大的计算机系统一样，对用户是透明的。 一个比较通用的定义是：利用通信线路将地理上分散的、具有独立功能的计算机系统和通信设备按不同的形式连接起来，以功能完善的网络软件及协议实现资源共享和信息传递的系统。
从整体上来说计算机网络就是把分布在不同地理区域的计算机与专门的外部设备用通信线路互联成一个规模大、功能强的系统，从而使众多的计算机可以方便地互相传递信息，共享硬件、软件、数据信息等资源。简单来说，计算机网络就是由通信线路互相连接的许多自主工作的计算机构成的集合体。
最简单的计算机网络就只有两台计算机和连接它们的一条链路，即两个节点和一条链路。
按连接
计算机网络就是通过线路互连起来的、自治的计算机集合，确切的说就是将分布在不同地理位置上的具有独立工作能力的计算机、终端及其附属设备用通信设备和通信线路连接起来，并配置网络软件，以实现计算机资源共享的系统。 [2]
按需求
计算机网络就是由大量独立的、但相互连接起来的计算机来共同完成计算机任务。这些系统称为计算机网络（computer networks）。

计算机网络的硬件组成

服务器
服务器（Server）是一台高性能计算机，用于管理网络、运行应用程序、处理各网络工作站成员的信息请求等，是网络服务提供者。根据其作用的不同分为文件服务器、打印服务器、应用程序服务器和数据库服务器等。

工作站
工作站（Workstation）也称客户机，由服务器进行管理和提供服务的、连入网络的任何计算机都属于工作站，其性能一般低于服务器。例如个人计算机接入Internet后，在获取Internet服务的同时，其本身就成为一台Internet网上的工作站。网络工作站需要运行网络操作系统的客户端软件。
集线器
集线器又称为HUB，它把来自不同计算机网络设备的物理线路集中配置于一体。集线器是网络设备的汇集点，是对网络进行集中管理的主要设备。集线器提供了检错能力，有利于故障的检测和提高网络的可靠性。

传输介质
网络传输介质是用于计算机网络设备之间的通信连接物理通路。计算机网络中采用的传输介质分有线和无线两大类。
网卡
网卡也称网络适配器、网络接口卡（Network Interface Card，NIC），在局域网中用于将用户计算机与网络相连。

计算机网络体系结构

计算机网络体系结构可以从网络体系结构、网络组织、网络配置三个方面来描述，网络组织是从网络的物理结构和网络的实现两方面来描述计算机网络，网络配置是从网络应用方面来描述计算机网络的布局，硬件、软件和通信线路来描述计算机网络，网络体系结构是从功能上来描述计算机网络结构。
网络协议是计算机网络必不可少的，一个完整的计算机网络需要有一套复杂的协议集合，组织复杂的计算机网络协议的最好方式就是层次模型。而将计算机网络层次模型和各层协议的集合定义为计算机网络体系结构(Network Architecture)。
计算机网络由多个互连的结点组成，结点之间要不断地交换数据和控制信息，要做到有条不紊地交换数据，每个结点就必须遵守一整套合理而严谨的结构化管理体系·计算机网络就是按照高度结构化设计方法采用功能分层原理来实现的，即计算机网络体系结构的内容。
通常所说的计算机网络体系结构，即在世界范围内统一协议，制定软件标准和硬件标准，并将计算机网络及其部件所应完成的功能精确定义，从而使不同的计算机能够在相同功能中进行信息对接。

*云计算与物联网

云计算

云计算（cloud computing）是分布式计算的一种，指的是通过网络“云”将巨大的数据计算处理程序分解成无数个小程序，然后，通过多部服务器组成的系统进行处理和分析这些小程序得到结果并返回给用户。云计算早期，简单地说，就是简单的分布式计算，解决任务分发，并进行计算结果的合并。因而，云计算又称为网格计算。通过这项技术，可以在很短的时间内（几秒种）完成对数以万计的数据的处理，从而达到强大的网络服务。
现阶段所说的云服务已经不单单是一种分布式计算，而是分布式计算、效用计算、负载均衡、并行计算、网络存储、热备份冗杂和虚拟化等计算机技术混合演进并跃升的结果。

云计算的可贵之处在于高灵活性、可扩展性和高性比等，与传统的网络应用模式相比，其具有如下优势与特点：
1、虚拟化技术。
必须强调的是，虚拟化突破了时间、空间的界限，是云计算最为显著的特点，虚拟化技术包括应用虚拟和资源虚拟两种。众所周知，物理平台与应用部署的环境在空间上是没有任何联系的，正是通过虚拟平台对相应终端操作完成数据备份、迁移和扩展等。
2、动态可扩展。
云计算具有高效的运算能力，在原有服务器基础上增加云计算功能能够使计算速度迅速提高，最终实现动态扩展虚拟化的层次达到对应用进行扩展的目的。
3、按需部署。
计算机包含了许多应用、程序软件等，不同的应用对应的数据资源库不同，所以用户运行不同的应用需要较强的计算能力对资源进行部署，而云计算平台能够根据用户的需求快速配备计算能力及资源。
4、灵活性高。
目前市场上大多数IT资源、软、硬件都支持虚拟化，比如存储网络、操作系统和开发软、硬件等。虚拟化要素统一放在云系统资源虚拟池当中进行管理，可见云计算的兼容性非常强，不仅可以兼容低配置机器、不同厂商的硬件产品，还能够外设获得更高性能计算。 [5]
5、可靠性高。
倘若服务器故障也不影响计算与应用的正常运行。因为单点服务器出现故障可以通过虚拟化技术将分布在不同物理服务器上面的应用进行恢复或利用动态扩展功能部署新的服务器进行计算。
6、性价比高。
将资源放在虚拟资源池中统一管理在一定程度上优化了物理资源，用户不再需要昂贵、存储空间大的主机，可以选择相对廉价的PC组成云，一方面减少费用，另一方面计算性能不逊于大型主机。
7、可扩展性。
用户可以利用应用软件的快速部署条件来更为简单快捷的将自身所需的已有业务以及新业务进行扩展。如，计算机云计算系统中出现设备的故障，对于用来说，无论是在计算机层面上，亦或是在具体运用上均不会受到阻碍，可以利用计算机云计算具有的动态扩展功能来对其他服务器开展有效扩展。这样一来就能够确保任务得以有序完成。在对虚拟化资源进行动态扩展的情况下，同时能够高效扩展应用，提高计算机云计算的操作水平。

物联网

物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是"信息化"时代的重要发展阶段。其英文名称是:“Internet of things(IoT)”。顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。这有两层意思:其一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，也就是物物相息。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术，广泛应用于网络的融合中，也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用。因此，应用创新是物联网发展的核心，以用户体验为核心的创新2.0是物联网发展的灵魂。
活点定义:利用局部网络或互联网等通信技术把传感器、控制器、机器、人员和物等通过新的方式联在一起，形成人与物、物与物相联，实现信息化、远程管理控制和智能化的网络。物联网是互联网的延伸，它包括互联网及互联网上所有的资源，兼容互联网所有的应用，但物联网中所有的元素(所有的设备、资源及通信等)都是个性化和私有化。

按照国际电信联盟(ITU)的定义，物联网主要解决物品与物品(Thing to Thing,T2T)，人与物品 (Human to Thing,H2T)，人与人(Human to Human,H2H)之间的互连。但是与传统互联网不同的是，H2T是指人利用通用装置与物品之间的连接，从而使得物品连接更加的简化，而H2H是指人之间不依赖于PC而进行的互连。因为互联网并没有考虑到对于任何物品连接的问题，故我们使用物联网来解决这个传统意义上的问题。
物联网顾名思义就是连接物品的网络，许多学者讨论物联网中,经常会引入一个M2M的概念，可以解释成为人到人(Man to Man)、人到机器(Man to Machine)、机器 到机器(Machine to Machine)。但是，M2M的所有的解释并不仅限于能够解释物联网，同样的，M2M这个概念在互联网汇总也已经得到了很好的阐释，就连人与人之间的互动，也已经通过第三方平台或者网络电视完成。人到机器的交互一直是人体工程学和人机界面等领域研究的主要课题;但是机器与机器之间的交互已经由互联网提供了最为成功的方案。从本质上而言,在人与机器、机器与机器的交互,大部分是为了实现人与人之间的信息交互，万维网(World Wide Web)技术成功的动因在于:通过搜索和链接, 提供了人与人之间异步进行信息交互的快捷方式。
中国物联网校企联盟将物联网定义为当下几乎所有技术与计算机、互联网技术的结合，实现物体与物体之间：环境以及状态信息实时的共享以及智能化的收集、传递、处理、执行。广义上说，当下涉及到信息技术的应用，都可以纳入物联网的范畴。