1.1 什么是计算机
计算机（Computer）是一种能够按照程序自动、高速处理数据的电子设备。简单说，就是一台"会算数的机器"，但它算得极快——现代 CPU 每秒能执行数十亿次运算。
计算机的核心思想来自冯·诺依曼架构（1945年提出），包括五大部件：
┌─────────────────────────────────────┐
│ 冯·诺依曼架构 │
│ │
│ 输入设备 ──→ 控制器 ←──→ 运算器 │
│ ↕ ↕ │
│ 存储器 ←── 输出设备 │
└─────────────────────────────────────┘| 部件 | 作用 | 举例 |
|---|---|---|
| 控制器 | 指挥各部件协调工作 | CPU 控制单元 |
| 运算器 | 算术运算和逻辑判断 | CPU ALU |
| 存储器 | 存放程序和数据 | 内存、硬盘 |
| 输入设备 | 接收外部信息 | 键盘、鼠标、麦克风 |
| 输出设备 | 输出处理结果 | 显示器、音箱、打印机 |
核心原理：程序和数据都以二进制形式存储在内存中，CPU 从内存取指令→执行→写回结果，循环往复。
1.2 二进制与数据表示
计算机内部所有信息都用 二进制（0和1） 表示。原因很简单：电路只有"开"和"关"两种状态，用 0 和 1 表示最直接。
十进制 → 二进制
0 → 0000
1 → 0001
5 → 0101
10 → 1010
255 → 11111111数据单位换算：
1 Byte（字节）= 8 bit（位）
1 KB = 1024 Byte
1 MB = 1024 KB
1 GB = 1024 MB
1 TB = 1024 GB为什么计算机用 1024 而不是 1000？因为 2^10 = 1024，二进制世界里这是最自然的进位单位。
1.3 计算机发展简史
| 年代 | 技术 | 代表 |
|---|---|---|
| 1940s | 电子管 | ENIAC（30吨，占地170㎡） |
| 1950s | 晶体管 | IBM 1401 |
| 1960s | 集成电路 | IBM System/360 |
| 1970s | 大规模IC | 第一个微处理器 Intel 4004 |
| 1980s | 个人电脑 | Apple II、IBM PC |
| 1990s | 互联网时代 | Windows 95、WWW 普及 |
| 2000s | 移动互联网 | iPhone（2007）、Android |
| 2010s | 云计算+AI | AWS、深度学习爆发 |
| 2020s | 大模型时代 | GPT、生成式AI |
1.4 计算机分类
| 类型 | 特点 | 用途 |
|---|---|---|
| 个人电脑(PC) | 通用、性价比高 | 办公、游戏、开发 |
| 服务器 | 高可靠、7×24运行 | 网站、数据库、云计算 |
| 嵌入式系统 | 专用、低功耗 | 智能家居、汽车、工控 |
| 移动设备 | 便携、触控 | 手机、平板 |
| 超级计算机 | 极致算力 | 气象模拟、基因分析 |