热身问答

• 硬件(Hardware)和软件(Software)的区别是什么？

  硬件是支撑计算机跑起来的实体设备， 而软件是负责提供给用户良好体验的非实体程序。

  硬件是看得见摸得着的设备， 如计算机的主机、显示器、键盘等， 而软件是计算机所执行的程序， 也就是指令和数据。

• 存储字符串“中国”需要几个字节？
  中文编码GBK中， 需要4个字节。 因为GBK中一个汉字占2个字节。而在UTF-字符编码下， 一个汉字占用3个字节。

• 什么是编码(Code)？
  通常将为了便于计算机处理而经过数字化处理的信息称作编码。

1.1 计算机的三个根本性基础

计算机的三大原则：

1. 计算机是执行输入、运算、输出的机器
2. 程序是指令和数据的集合
3. 计算机的处理方式有时与人们的思维习惯不同

以下也都可以看作是对计算机三大原则的说明

1.2 输入、运算、输出是硬件的基础

名词解释：

• 集成电路(IC)：就是把一定数量的常用电子元件，如电阻、电容、晶体管等，以及这些元件之间的连线，通过半导体工艺集成在一起的具有特定功能的电路
• 引脚(Pin)：通常指连接到元件外的连接线，它具有散热、固定元件、输入/出信号的作用。 也就是从芯片内部引出外围电路的接线。

从硬件的角度看， 计算机可以看作是执行输入、运算和输出三种操作的机器， 而计算机的硬件由大量IC（Integrated Circuit）组成, 每块IC上又带有许多引脚， 不同的引脚有不同的功能，如输入、输出。 计算机在外部接收信息， 而IC在内部对这些信息进行运算， 并且把结果输出到外部， 可以说 输入、运算和输出这三种操作是一套流程。 计算机任何复杂的操作都需要在这三步的基础上进行。

1.3 软件是指令和数据的集合

名词解释：

编译： 将编程语言编写的文件（源文件） 转换成 用机器语言（原生代码）编写的文件。 如在java中就是 “xxx.java” -> “xxx.class”； C语言中就是“xxx.c” -> “xxx.exe”;

指令： 控制计算机进行输入、运算和输出的命令。

程序的基础是软件， 而软件的根本是指令和数据的集合。我们给计算机一条条指令， 并且给指令需要操作的数据， 就得到了程序。

将代码清单1.1中的代码编译为了计算机能看懂的机器语言（这里用十六进制数表示）。 其中Average是返回两个参数的平均值的函数。

可以看出这些十六进制的数值要么是指令，要么是数据。 因此， 程序是数据和指令的集合。

1.4 对计算机来说什么都是数字

根据计算机三大原则中的第三条， 计算机有自己的处理方式 —— 计算机用数字表示所有信息。

无论是颜色、文字还是音频在计算机中都是一串数字。 如，计算机用“0,0,255”表示蓝色，用“255,0,0”表示红色，用“255,0,255”表示由蓝色和红色混合而成的紫色。通过热身问答中的编码我们也知道， 计算机内部会把文字转换成相应得数字然后再做处理， 也就是“字符编码”。

1.5 理解三大原则， 理解新技术

关于.NET技术的介绍：

微软公司率先提出了作为新一代互联网平台的 .NET 技术。作为 .NET 核心的 XML Web 服务使用通用技术 SOAP、XML，促使企业间的计算机协同工作。

如何理解？

计算机是执行程序的机器。程序是指令和数据的集合。为了使互联网上相互连接的计算机能通过程序协同工作，微软公司采用了 SOAP以及 XML 规范。SOAP 是关于调用指令的规范，XML 则是定义数据格式的规范。
只要定义出了指令和数据的规范，装有符合规范的程序的计算机自然就可以相互协作了。所谓计算机的协同工作指的是，输入到一台计算机中的数据，可以通过互联网传送到与这台计算机相连的其他计算机上执行运算，运算所输出的结果再返回给这台计算机。像这样部署在其他计算机上能执行某种运算的程序就叫作 XML Web 服务。

预习第二章

也对应冯诺依曼模型中计算机五个基本结构： 运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。

CPU内部是运算器和控制器。 这些原件是由IC组成， IC的功能各异， 但非常基础和重要的是CPU、内存和I/O。

• CPU的内部可以对数据执行运算并控制内存和I/O。
• 内存用于存储指令和数据。
• I/O负责把键盘、鼠标显示器等周边设备和主机连接在一起， 实现数据的输入与输出。

时钟信号：被称作时钟发生器的原件发出的滴答滴答的电信号， 内含晶振（电子元件）。

只要用电路把 CPU、内存以及 I/O 上的引脚相互连接起来，为每块 IC 提供电源，再为 CPU 提供时钟信号，硬件上的计算机就组装起来了。