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1.1 了解计算机

通俗地讲,计算机是个“超级工具”,是一个能执行命令的电子设备。几乎所有的计算机都遵循冯·诺伊曼的“存储——运行”结构,它有以下基本功能:输入、输出、存储、执行算术和逻辑运算。计算机主要由硬件和软件两大部分组成,首先看什么是硬件。

注意 硬件相当于人类的身体,而软件相当于人类的思想。

1.1.1 计算机硬件

计算机的硬件主要有中央处理器(Central Processing Unit,CPU)、内存(或称主存、随机处理器、RAM——Random Access Memory)、输入/输出设备(Input/Output Devices)和外部存储设备(Secondary Storage,多数为具备海量存储能力的硬盘)。图1-1说明了计算机的硬件结构。

图1-1 计算机硬件结构图

(1)中央处理器

如果把计算机比喻成一个人,那么,中央处理器就相当于人的大脑,是整个计算机的控制中心。中央处理器由以下几部分组成:控制单元(Central Unit,CU)、程序计数器(Program Counter,PC)、指令寄存器(Instruction Register,IR)、算术逻辑单元(Algorithm Logic Unit,ALU)和累加器(Accumulator,ACC)。这几个部分相互配合完成程序指令的执行。

·控制单元主要有3个作用:获取并解释指令、控制数据或指令信息在内存中的读取、控制中央处理器内部各单元的工作。

·程序计数器用来记录下一步要执行指令的位置。

·指令寄存器用来暂存当前正在执行的指令。

·算术逻辑单元执行所有的算术和逻辑运算。

·累加器用来存储算术逻辑单元的计算结果。

(2)内存

程序在执行前都要被装载到内存中,才能被中央处理器执行。以Windows系统为例,执行硬盘上的某个程序,实际上是将该程序的指令和数据导入内存,供中央处理器执行的过程。

内存是由按顺序编号的一系列存储单元组成的。在内存中,每个存储单元都有唯一的地址,通过地址可以方便地在内存单元中存取信息。内存中的数据要靠供电来维持,当计算机关机或意外断电时,内存中的所有数据就永久地消失了。

(3)输入/输出设备

输入/输出设备是计算机与人交流的接口。负责读入指令和数据的设备称为输入设备,如键盘和鼠标;负责显示计算结果的设备是输出设备,如显示器和打印机。这里要特别说明的是外部存储器,它既可以将指令和数据送入中央处理器,又可以存储计算结果,所以,外部存储器既是输入设备,又是输出设备。

(4)外部存储器

程序的指令和数据要装入内存才能执行,但内存中的数据在断电或关机后就丢失了。为了长久保存有用的指令和数据,需要一个不依赖于供电、能“永久性”存储数据的设备,我们把它称为外部存储器。典型的外部存储器包括硬盘、软盘、ZIP盘、光盘和磁带等。

1.1.2 计算机软件

软件是能完成特定功能的程序,大体上可以分为两类:系统软件和应用软件。

(1)系统软件

系统软件是用来控制计算机,管理计算机上的资源,使计算机的硬件有效发挥作用的程序。在系统启动时装载入内存的程序集合称为操作系统。没有操作系统的计算机什么也干不了。操作系统除了进行内存管理、文件管理和输入输出管理外,一般都提供了很多系统级的服务供用户调用。但不要认为操作系统程序有多么的高深莫测,从本质上说,它也是用程序设计语言编写出来的。只要掌握了程序设计的原理和硬件系统的相关知识,就可以编写出自己的操作系统。除了操作系统外,设备驱动程序和其他一些管理软件也可以归入系统软件的范畴。

(2)应用软件

虽然系统软件能有效实现计算机的内部功能,协助计算机使用外围设备,但它没有把计算机转化成可以写报告、练打字、看电影等多用途的机器。想要实现这些功能,需要安装应用软件。应用软件面向特定的应用,如用Word软件来处理文字,用Excel软件来记录数据,还有供娱乐的游戏程序等。

注意 对计算机而言,所有的软件都是由程序设计语言编写的,但是应用软件要在操作系统软件的支持下才能运行。 95dcDxVircDNEbCLEb41dQ0oBOdJoeJOs/nI2U+07M4VWarL4cYkiJkGy6OiIJ+m

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