第一章：计算机绪论

一、绪论

计算机包括硬件和软件两部分。硬件包括计算机中可以看得见的物理部分。而软件提供看不见的指令。这些指令控制硬件并且使得硬件完成特定的任务。

程序设计

定义：创建（或开发）软件。软件包含了指令，告诉计算机做什么。
应用场景：软件遍布我们周围。

程序设计语言

软件开发人员在称为设计语言的强大工具的帮助下创建软件。

二、计算机硬件介绍

冯诺依曼体系

中央处理器

• 中央处理器（Central Processing Unit,CPU）是计算机的大脑。它从内存中获取指令，然后执行这些指令。
  包括：控制单元和算术/逻辑单元。
  
  • 控制单元：用于控制和协调其他组件的动作。
    
  • 算术/逻辑单元:用于完成数值运算和逻辑运算。
    
• 每台计算机都有一个内部时钟，该时钟以规定速度发射电子冒充。时钟速度越快，在给定的时间段内执行的指令就越多。速度的计量单位是赫兹（Hz）,1Hz相当于每秒1个脉冲。
  
• 最初一个CPU只有一个核（core）。核是处理器中实现指令读取和执行的部分。一个多核CPU是一个具有两个或者更多独立核的组件，可提高CPU的处理能力。
  

存储设备

内存中的信息在断电时会丢失。那我们可以考虑经程序和数据永久的保存在存储设备上。当计算机确实需要这些数据时，再移入内存，因为从内存中读取比从存储设备读取要快得多。
存储设备主要有以下三种：

• 磁盘驱动器：每台计算机至少有一个硬盘驱动器。硬盘用于永久的保存数据和程序。
  
• 光盘驱动器（CD和DVD）：
  
• USB闪存驱动器：Universal Srial Bus，通用串行总线。可以使用USB将打印机、数码相机、表述、外部硬盘驱动器连接到计算机上。USB闪存驱动器很小，可用于存储和传输数据的设备。
  

内存

比特(bit)和字节（byte）

• 一个0或者一个1存储为一个比特（bit），是计算机中最小的存储单元。
• 计算机中最基本的存储单元是字节（byte）。每个字节由8个比特构成。
• 内存（也叫Random-Access Memory,RAM）,由一个有序的字节序列组成，用于存储程序及程序需要的数据。
• 一个程序和它的数据在被CPU执行钱必须移到计算机的内存中。
• 每个字节都有一个唯一的地址。使用这个地址确定自己的位置，以便于存储和获取数据。
• 一个计算机具有的RAM越多，它的运行速度就越快，但是此规律是有限制的（木桶原理）。
• 内存与CPU一样，也构建在表面嵌有数百万晶体管的硅半导体芯片上。但内存芯片更便宜、更低俗、更便宜。

• 内存解决了一部分CPU运行过快，而硬盘数据存取太慢的问题。提高了我们的电脑的运行速度。内存就如同一条“高速车道”一样，数据由传输速度较慢的硬盘通过这条高速车道传送至CPU进行处理。
• 内存是带电存储的（一旦断电数据就会消失），而且容量有限，所以要长时间存储程序或数据就需要使用硬盘。
• 内存在这里起到了两个作用：
  1. 保存从硬盘读取的数据，提供给CPU使用
  2. 保存CPU的一些临时执行结果，以便CPU下次使用或保存到硬盘。

输入和输出设备

• 常见的输入设备：键盘和鼠标
• 常见的输出设备：显示器和打印机
• 显示器屏幕分辨率：是指显示设备水平和垂直方向上显示的像素（px）数。
  • 分辨率可以手工设置。
  • 分辨率越高，图像越锐化、越清晰。

操作系统

• 操作系统是运行在计算机上的最重要的程序，它可以管理和控制计算机的活动。
• 操作系统的主要任务
  • 控制和监视系统的活动
  • 分配和调配系统资源
  • 调度操作