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第2章
什么是计算机

计算机 可以存储、共享和分析海量数据,也可以进行复杂的数学运算。

虽然光盘也可以存储音乐等信息,但它不是计算机,因为光盘本身并不能修改信息。

计算机的发展史

几千年前,人类发明了 算盘 等工具来帮助人们进行复杂的数学运算。

17世纪初, 计算已经成为一个专门的职业,而“computer”这个词当时指的是“专门从事计算的人”,他们会使用一种被称为 计算尺 的工具来进行计算。

1943年至1944年, 在第二次世界大战期间,人类制造出了第一台可编程的电子计算机。这台计算机名叫“ 巨人一号 ”(Colossus Mark 1),英国政府用它来破译德军的密码。

1945年, 美国人制造出了一台更快的现代电子计算机,名叫 ENIAC

ENIAC

英文全称是“ E lectronic N umerical I ntegrator a nd C omputer”(电子数值积分计算机),它是世界上第一台可编程的通用计算机。

早期的计算机都很庞大,甚至能占满一个大房间!使用这些计算机的通常是大公司、政府或者科研人员。

第一台量产型个人计算机是于 1977年 问世的“ 苹果2号 ”(AppleⅡ),用户可以用它来运行简单的程序或者玩游戏。

今天,计算机已经变得非常小巧,随处可见,比如,你的智能手机也是计算机的一种,因为:

手机可以运行程序(比如,信息、编辑照片、地图等程序)。

手机可以存储信息(比如,照片、联系人和文档)。

手机可以进行计算(比如,计算器、秒表和计时器)。

今天的智能手机性能比1969年载人登月飞船上使用的计算机性能更加强大。

计算机的组成

计算机主要由两部分组成: 硬件 软件

硬件

硬件是计算机的实体部件 ,是整个计算机系统的物理装置,比如键盘、鼠标和显示器。要判断计算机系统的某个组成部分是不是硬件,有个很简单的办法:你能用眼睛实实在在看到的部件就是硬件。

软件

软件是用来指挥计算机工作的一套程序(指令) ,是管理计算机系统资源、提高计算机使用效率、扩大计算机功能、提供应用开发工具的程序,以及开发、使用和维护程序所需的相关文档资料的总称,比如手机上的应用程序(应用软件)、文字编辑软件,以及娱乐软件等。从游戏机上的游戏、微波炉的控制程序,到手机上的网页浏览器,这些都是软件。软件存放在硬盘、光盘等存储器(硬件)中。

应用程序 (App)是为了让用户完成某项任务而设计的程序,如拍照片。

所有的应用程序都是程序,但并不是所有的程序都是应用程序。有些程序是专门给计算机使用的——而不是给计算机的用户使用的。

深入了解硬件

硬件可以分为以下几类:

输入设备

输入设备指的是那些把信息传送给计算机的部件,包括键盘、鼠标、游戏手柄、摄像头等。

存储器

存储器指的是计算机用来存储信息的部件,包括硬盘、 通用串行总线(USB)闪存驱动器 、光盘,以及 随机存取存储器(RAM)

USB闪存驱动器

也就是我们平常说的“U盘”,它是一种便携式的存储器,插在电脑上就可以使用。

随机存取存储器

一种可以与计算机的中央处理器(CPU)直接交换数据的内部存储器,简称“内存”。

处理器

计算机中的处理器负责运行程序、处理输入信息并产生输出结果。处理器包括中央处理器、图形处理器(GPU)等。

中央处理器(CPU)

CPU是计算机的大脑, 是用于控制和执行计算机基本指令系统 的处理器。 它由运算器、控制器、内部寄存器和处理机总线等部分组成。

图形处理器(GPU)

这个部件是专门在个人计算机、工作站、游戏机和一些移动设备(如平板电脑、智能手机等)上完成图像运算工作的微处理器,通俗点说,即用于图形处理的,这里的图形指的是各种图像(照片、动画、视频等)。 GPU的功能是输出用于在屏幕上显示的照片、动画和视频。 如果你想在玩游戏的时候获得最棒的画质,那你就需要买一个高端的GPU,这样就能让画面看起来更漂亮了。

你可以把CPU想象成一位勤杂工,他什么活都能干,而GPU则是一位精通一门手艺的师傅,如水管工。CPU可以完成各种日常工作,而GPU则专门负责快速处理图像。如果想更换家里的水管,你可能不会去找勤杂工,而要去找一位水管工,用他的专业手艺来完成这项工作。

输出设备

输出设备指的是计算机中负责向你传送信息的部件,包括投影仪、显示器、打印机、音箱、耳机等。

这些硬件是协同工作的。数据(信息)首先由用户(可能是一个人或者是另一台计算机)通过输入设备传送给你的计算机,然后进入处理器。接下来,数据可以被保存到存储器中,也可以从存储器提取并发送给用户。

触摸屏是输入设备还是输出设备呢?它既是输入设备又是输出设备!

这个过程有点像消化食物:我们把食物吃下去,消化并储存营养物质,最后排出体外。

深入了解软件

应用软件(App)

应用软件(App)是能够让用户来完成某些任务的程序。

“App”是“Application”(应用)的缩写。

文字处理软件、网页浏览器和游戏都属于应用软件,手机应用商店中的App也是应用软件。应用软件的种类非常多,程序员通常都有自己专精的门类。

举例:

网站开发者 指的是编写网站上运行的应用软件的程序员。

移动开发者 指的是编写在手机、平板电脑等移动设备上运行的应用软件的程序员。

游戏开发者 指的是编写游戏软件的程序员。

系统软件

系统软件是一种特殊的程序,负责确保各个硬件设备之间,以及硬件设备和其他程序之间的协同工作。 操作系统 就是一种系统软件,比如,笔记本电脑上使用的Windows,以及iPhone手机上使用的iOS,它们都是操作系统。操作系统在后台运行,你无法从屏幕上看到操作系统的所有活动。 正是因为有了操作系统,你才能够在手机上安装游戏、社交软件,以及其他各种应用软件。

应用软件不能脱离系统软件工作。

操作系统

负责直接与硬件进行交互的程序,它可以授权其他程序在后台运行。

无论是硬件还是软件,单打独斗都成不了大事。只有当它们相互协作,组成一个完整的系统,才能够真正成为有用的工具。

例如:

检查所学

1. 硬件和软件的区别是什么?

2. 什么是计算机?

3. 计算机在历史上是如何演变的?

4. 下列部件分别属于哪种硬件?

请填写 输入设备、输出设备、处理器或存储器

A. 电视屏幕:____________

B. CPU:____________

C. 键盘:____________

D. 耳机:____________

E. USB闪存驱动器:____________

5. 存储器和处理器的区别是什么?它们是否都是计算机必不可少的组成部分?

6. CPU和GPU的区别是什么?

7. 为什么说苹果公司的Apple II是一款意义重大的产品?

8. 现在最新款的智能手机和历史上早期的计算机有哪些相似的地方?又有哪些不同的地方?

9. 在可编程计算机被发明之前,人类都使用过哪些计算工具?

10. 系统软件和应用软件的区别是什么?

答案见下面

核对答案

1. 硬件是计算机的实体部件,软件是用来指挥计算机工作的一套程序(指令)。

2. 计算机是一种能够存储和处理信息的设备。

3. 计算机变得越来越小,性能越来越强。

4. 硬件:

A. 输出设备

B. 处理器

C. 输入设备

D. 输出设备

E. 存储器

5. 处理器负责运行程序,如CPU;存储器负责存储信息,如内存。对于计算机来说,这两种硬件都是必需的,因为计算机是一种能够存储和操作数据(即需要处理器)的设备。

6. CPU是计算机的大脑,是用于控制和执行计算机基本指令系统的处理器;GPU是专门在个人计算机、工作站、游戏机和一些移动设备(如平板电脑、智能手机等)上完成图像运算工作的微处理器。

7. 因为它是第一台量产型个人计算机。

8. 和早期的计算机一样,智能手机也是通过硬件和软件来工作的,它们也都有输入/输出设备、存储器、处理器等部件。但是,智能手机比早期的计算机要小得多,性能也要强大得多。

9. 在可编程计算机被发明之前,人类使用过很多种工具来解决数学问题,如算盘和计算尺。

10. 系统软件负责确保各个硬件设备之间,以及硬件设备和其他程序之间的协同工作。应用软件使得用户可以完成某些特定的任务。 r71b18gSpyHpREnEWnLe7naxsVzIX9HUkxpxyR06KbiPgvm7MDD2+UknGP4BBmzy

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