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本章目标
- 软硬件关系
- 软件类型及用法
- 核心硬件及作用
- 硬件如何协同执行程序、管理数据
- 如何共享信息
- 初解Java
- 程序编译、执行的步骤
- 面向对象的基本原理
1.1计算机处理过程
计算机系统由硬件和软件组成，软硬件协同工作，解决问题
硬件
能直接触摸到的
系统中的主要硬件：
- 中央处理单元（CPU）
- 输入/输出（I/O）设备
- 主存储器（存正在被CPU执行的程序）
- 辅助存储设备（可永久储存软件）（硬盘、USB闪存）
CPU从主存储器中读取程序的每一条指令，并且每次只执行一条指令直到程序结束
软件
程序及程序执行所需数据
分类:系统程序、应用程序。
操作系统
两功能
- 提供用户界面（人机交互）
- 管理计算机资源（CPU、主存储器）
世界主要操作系统:Windows、UNIX、Linux、Mac OS、iOS
应用程序（APP）
类型：字处理软件、导弹控制系统、数据库管理系统、Web浏览器及游戏
图形用户界面（GUI）
提供用户能直接与程序交互的唯一渠道
图形化屏幕元素
- 窗口：将屏幕分为不同工作区
- 图标：代表各种资源（例如：文件夹）的小图像
- 菜单，复选框，单选纽：为用户提供选择
- 滚动条：允许用户在一个范围内选择
- 按钮：通过按下鼠标键指定用户选择
对于用户来说，界面就是程序
数字计算机
保存和管理信息的两种技术
模拟技术
- 特点：连续的，成正比关系地直接反映信息源
例如：酒精温度计、表征声波的电信号……
数字技术
- 特点：将信息分割成离散片段，并用一个值表示每一个片段
例如：CD上保存的音乐（每一个数值都表示了被采集声音在某个特定瞬间电信号电压的大小）
- 采样率：每秒采集的信号值的个数
采样率越大，越接近原始声音
- 数字化：将模拟信号转换成数字信号的过程
采样是唯一能够把信息数字化的方法
现代电子计算机都是数字式的
二进制数
二进制用于在计算机中储存和移动信息，是因为存储和移动二进制的设备便宜且可靠
例如：
- 在具有磁性的计算机存储设备中（如硬盘等）可用磁性区表示1，非磁性区表示0
- 微型电路如果只要表示两种状态，则结构简单，方便大量制造
- 数字电子信号在线路传输过程时，虽然会由于环境条件而变得衰弱，但是仍然可以用1表示高电平，0表示低电平，提高了线路传递信息的可靠性
N位二进制可以表示2^N个不同的项
1.2硬件组件
计算机结构
- CPU和主存储器（主存）：计算机核心部分，CPU可直接读取主存中的数据，产生的数据也暂时储存在主存中，或保存在持久性的辅助存储器中
- 外围设备（外设）：除了CPU和主存以外，几乎所有的设备和组件
- 控制器：协调各种外设工作的设备
- 输入/输出设备、辅助存储器
输入/输出设备
输入设备：
- 键盘
- 鼠标
- 触控板
- 条形码读取器
- 麦克风
- 虚拟现实设备：用于解释用户手、头部动作的设备
- 扫描仪
- 照相机
输出设备：
- 显示器
- 打印机
- 绘图仪
- 扬声器
- 视镜：提供虚拟实现的显示
既是输入也是输出设备：
- 触摸屏
主存储器和辅助存储器
主存由一系列小且连续的存储单元构成
地址：每一个存储单元相关联的唯一值
在主存保存数据时，新的数据会覆盖之前的数据，但是从主存中读取数据不会影响数据
每个主存单元保存8位，即一个字节的信息
计量单位：
- （字节） 1B=8位=8bit
- （千字节）1KB=1024B=2^10B
- （兆字节）1MB=1024KB
- （吉字节）1GB=1024MB
- （太字节）1TB=1024GB
- （拍字节）1PB=1024TB
主存是不稳定的，仅当有电力供应时，数据和信息才得以保存
大容量主存允许大型程序或者多个程序更高效运行，因为足够大的主存可以避免经常从辅助存储器中提取信息
高速缓存：其中保存了CPU访问最频繁的信息，用于加快访问CPU
常见高速缓存：
- 指令缓存：加快指令获取速度
- 数据缓存：加速数据访问速度
常用的辅助存储器
- USB闪存
- 磁盘：读写磁盘可以在磁盘上直接移动到所需信息的位置（直接存取设备）
- 磁带：只有当磁带中的信息经过磁头时，才可以读写数据（顺序存储设备）
随机存储器（RAM）
RAM一般可以和主存互换称谓，都用于存储动态程序和数据
RAM和ROM都是直接（随机）存取设备
只读存储器（ROM）
ROM是嵌入在计算机主板上的芯片或便携式存储器 ，一旦写入数据，数据将不能再被改写
- ROM芯片：用于储存BIOS软件 ，BIOS软件提供计算机开机所需的预定指令
- CD-ROM:CD指光盘，一般在模子里烧录，当DC做好后上面的数据将被永久性保存并且不可改变
- CD-R：用户可以自行用激光烧录
CD-ROM以二进制形式保存数据，CD表面具有光滑区和微小凹点。凹点代表1，光滑区代表0
- DVD比CD有着更高密度的压缩格式，可容纳更多信息
中央处理器
CPU三个主要部分：
- 控制单元：协调CPU处理
- 寄存器：CPU提供少量储存空间
- 算数/逻辑单元：运算、决策
从内存取指令➡译码指令并增加程序计数器➡执行指令➡从内存取指令➡……
取指-译码-执行的循环，构成了计算机处理的基础
主板的主要主件：
- CPU
双核CPU：可同时处理两件事，未来的发展趋势
- ROM
- 设备控制器的通讯接口
- 系统时钟：以一定 时间间隔产生电子脉冲，使CPU事件同步
时钟频率：脉冲产生的速度，其大小取决于处理器，可大致描述CPU执行指令的速度
标签：第九版,教程,Java,计算机,主存,CD,数据,CPU,ROM From： https://blog.csdn.net/2301_81949860/article/details/137449942