計算機核心基礎知識


  • 1.計算機的誕生

    • 什么是計算機?
    • 計算機的本質?
  • 2.什么是語言

    • 什么是編程語言?
    • 為何要編程語言?
  • 3.計算機的五大組成部分

  • 4.三大核心硬件

  • 5.操作系統概況

    • 計算機系統的三層結構

一、計算機的誕生

1.1 1946年,在美國的賓夕法尼亞大學誕生了第一台現代電子計算機ENIAC。雖然在今天看來ENIAC計算能力連手機,甚至是十幾塊錢的計算器都比不上,但他在當時卻是相當強大。ENIAC的體積非常龐大,得好幾個大房間才能放下它,耗電量也相當恐怖,一開機全城家家戶戶電燈都要變暗。

之所以稱ENIAC是第一台現代計算機,是因為現代計算機理論的奠基人是圖靈和馮諾依曼。這兩個超級天才應該大家都聽過,圖靈提出了圖靈機理論模型,而馮諾依曼設計確定了現代計算機的基礎結構,他以數學語言闡述了計算機模型,將程序和數據都存在存儲器中.

1.2 什么是計算機?

俗稱電腦,既通電的大腦,電腦二字蘊含了人類對計算機的終極期望,希望它能真的像人腦一樣去工作,從而解放人力,用計算機替代。

1.3 計算機的本質

計算機的本質就是模擬人腦的電路,所以又稱電腦。

二:什么是語言?什么是編程語言?

2.1 語言其實就是人與人之間溝通的介質,如英語,漢語,俄語等。

而編程語言則是人與計算機之間溝通的介質。

2.2 什么是編程語言?為何要編程語言?

編程語言就是人把自己想命令計算機干的事用編程語言翻譯出來並寫到文件里(這一系列的文件就是程序)。

人類編程的目的就是為了讓計算機按照人類自己的思維邏輯自發地去工作從而把人力解放出來。

三:計算機的五大組成部分

  1. 計算機有五大組成部分,我們可以把計算機的五大組成部分比喻成人類的各種器官。

3.1 控制器

控制器是計算機的指揮系統,用來控制計算機其他組件的運行。 #相當於人類的大腦

3.2 運算器

運算器是計算機的運算功能,用來做數學運算和邏輯運算。 #相當於人類的大腦

  • 控制器+運算器=CPU CPU相當於人類的大腦

3.3 存儲器

存儲器是計算機的記憶功能,用來存取數據。存儲器主要分為內存和外存:

內存:存取速度快,但基於電工作,斷電數據丟失, #相當於人類的短期記憶

外存:存取速度慢,(磁盤)基於磁工作,斷電不會丟失,用來永久保存數據, #相當於人類記事的本子

3.4 輸入設備 input

輸入設備是計算機接收外界輸入數據的工具,如鍵盤,鼠標, #相當於人類的眼睛或耳朵

3.5 輸出設備 output

輸出設備是計算機向外輸出數據的工具,如顯示器,打印機, #相當於人類說的話,寫的文章

輸入設備+輸出設備=lo設備

程序最先是存放於硬盤中的,程序的運行是先從硬盤把代碼加載到內存中,然后cpu是從內存中讀取指令運行。

四:操作系統概況

4.1 操作系統位於底層硬件與用戶之間,是兩者溝通的橋梁,用戶可以通過操作系統的用戶界面,輸入命令。操作系統則對命令進行解釋,驅動硬件設備,實現用戶要求。以現代標准,操作系統應該提供以下的功能:

  1. 進程管理,又稱處理器管道,其主要任務是對處理器的時間進行分配,對處理器的運行實施有效的管理。
  2. 存儲器管理,由於多道程序共享內存資源,所以存儲器管理的主要任務是對存儲器進行分配,保護和擴充。
  3. 設備管理,根據確定的設備分配原則對設備進行分配,使用設備與主機能夠並行工作,為用戶提供良好的設備使用界面。
  4. 文件管理,有效地管理文件的存儲空間,合理地組織和管理文件系統,為文件訪問和文件保護提供更有效的方法及手段。
  5. 用戶接口,用戶操作計算機的界面稱為用戶接口,通過用戶接口,用戶只需進行簡單操作,就能實現復雜的應用處理。

操作系統的功能就是幫我們把復雜的硬件的控制封成簡單的接口,對於開發應用程序來說只需要調用操作系統提供給我們接口即可。

4.2 計算機系統的三層結構

開發應用程序本質是在控制硬件,但是我們直接打交道的是操作系統,應用程序都是通過操作系統來間接地操作硬件的,所以一套完整的計算機系統分為三層:

4.3 平台

應用程序都是運行於操作系統之上,而操作系統則是運行於硬件之上的,所以承載應用程序的是一台運行有操作系統的計算機,稱之為應用程序的運行平台, #:硬件+操作系統=平台

常見的平台有:windows系統+某款硬件、linux系統+某款硬件、ubuntu+某款硬件等,我們在開發應用程序時就需要考慮到應用程序的跨平台性,如果能開發一款可以在任意平台運行的應用程序,那對於開發者來說真是極大的福音。而決定應用程序的跨平台性的關鍵因素往往是編程語言的選擇,python恰好是一款跨平台性語言。

4.4 PC端

windows 更注重用戶體驗

linux 更加注重軟件運行

mac os 兩者均可

移動端

安卓 iOS 鴻蒙


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