计算机是怎样跑起来的-第一章

1.1 计算机的三个根本性基础

  1. 计算机是执行输入、运算、输出的机器

  2. 程序是指令和数据的集合

  3. 计算机的处理方式有时与人们的思维习惯不同(计算机有计算机的处理方法)

1.2 输入、运算、输出是硬件的基础

计算机的硬件由大量的IC(集成电路或芯片)组成。每块IC上带有许多引脚。(引脚,又叫管脚,英文叫Pin。就是从集成电路(芯片)内部电路引出与外围电路的接线,所有的引脚就构成了这块芯片的接口)这些引脚有的用于输入、有的用于输出。IC会在其内部对外部输入的信息进行运算,并把运算结果输出到外部。

计算机实际是台简单的机器,因为它只能做输入、运算、输出三件事。无论多么复杂的功能,都是通过组合一个又一个由输入、运算、输出构成的流程单位来实现的。

输入、运算、输出三者必须成套出现,缺一不可。

1.3 软件是指令和数据的集合

程序,其实非常简单,只不过是指令和数据的集合。无论程序多复杂,其内容也都是指令和数据。所谓指令,就是控制计算机进行输入、运算、输出的命令。把向计算机发出的指令一条条列出来,就得到了程序。这里成套出现的输入、运算、输出,就是之前硬件说明过的流程,向计算机发出指令与计算机硬件上的行为一一对应是理所当然的。

在程序设计中,会为一组指令赋予一个名字,可以称之为函数、语法、方法、子程序等。在计算机行业,明明是同一个东西,却可以用各种各样的术语来指代它,这种现象请诸位注意。

程序中的数据分为两类,一类是作为指令执行对象的输入数据,一类是从指令的执行结果得到的输出数据。在编程时会为数据赋予名字,称其为变量。看到函数和变量,也许会联想起数学。

输入、运算、输出过程代码示例
在一般的编程过程中,都要先编译再执行。所谓编译就是把C语言等编程语言所写的源文件转换成用机器语言(原生代码)编写的文件。假设把代码清单1.1的代码保存到文件MyProg.c中,然后经过编译就可以生成可执行的程序文件MyPrig.exe了。接下来使用能查看文件内容的工具,其内容应该与代码清单1.2类似,可以看到里面仅仅是数值的罗列:

代码清单1.2,程序的内容是指令和数据
1.4 对于计算机来说什么都是数字

计算机有计算机的处理方法,这是三大原则最后一点。使用计算机的目的就是为了提高手工作业的效率。在用计算机代替手工作业的过程中,要想顺应计算机的处理方法,有时就要违背人们的思维习惯。

用数字表示所有信息,这就是一个很具有代表性的计算机式的处理方法,这一点也正是和人类的思维习惯最不一样的地方。例如颜色,0,0,255表示蓝色,文字也是如此。计算机内部会先把文字转换成相应的数字再做处理,这样的数字叫做“字符编码”。总之计算机会把什么都用数字来表示。

趣事

1.5 只要理解了三大原则,即使遇到难懂的最新技术,也能轻松应对

举例
1.6 为了贴近人类,计算机在不断地进化

计算机进化的目的只有一个–与人类更加相近。要贴近人类,就必须从计算机的处理方式中摒弃不符合人们思维习惯的部分。

示例

示例-进化
编程方法也在进化,两种编程方法,面向组件编程和面向对象编程。面向组件编程是通过将组件(程序零件)组装到一起完成程序;面向对象编程的方法是先如实地对现实世界的业务建模,之后再把模型搬到程序中。使用符合人类思维习惯的编程方法,可以实现高效率的开发。

1.7 总结第一章和预习第二章

计算机内部主要由IC的元件组成,虽然在IC家族中有功能各异的各种IC,但是在这希望只记住:CPU/内存、和I/O。

CPU是计算机的大脑,内部可对数据执行运算并控制内存和I/O.内存用于存储指令和数据。I/O负责把键盘、鼠标、显示器等设备和主机连接在一起,实现数据的输入和输出。

个人计算机背板上有多少个插孔就有多少个I/O

计算机的硬件组成要素
只要用电路把CPU、内存、I/O上的引脚互相连接起来,每块IC提供电源,再为CPU提供时钟信号,硬件上的计算机就组装起来了。所谓时钟信号,就是由内含晶振的、被称作时钟发生器的元件发出滴答滴答的电信号。时钟信号会从几百MHz到几GHz不等。

初级问题:硬件和软件的区别是什么?

中级问题:存储字符串“中国”需要几个字节?

高级问题:什么是编码?

文章作者: MarkLin
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