计算机基础知识

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计算机基础知识

计算机的本质

计算机的本质，俗称为电脑，仅仅通过字面意思，我们可以将其理解为”通电的大脑“，而计算机需要通电才能够运行。电所产生的信号只有正负两种，在此基础上，诞生了二进制，因此也可以将计算机理解为能够理解并处理二进制电信号的”大脑“

PS:常见的进位制

二进制：

顾名思义，在二进制中的计数规则为逢二进一，所以在二进制中，只有数字”0“和”1“

010010001

八进制：

在八进制中的计数规则为逢八进一，但是在计算机的世界中，所有的数字都是由0开始，所以八进制的数字构成为”0，1，2，3，4，5，6，7“

0123456701234567

十进制：

十进制是我们日常生活中最常用的计数方法，逢十进一，所以其数字构成为”0，1，2，3，4，5，6，7，8，9“

01234567890123456789

十六进制：

十六进制的计数规则为逢十六进一，但是由于数字只排列到”9“，为了实现十六进制，我们用英文字母补足缺失的部分，所以十六进制的构成为”0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F“

0123456789ABCDEF0123456789ABCDEF

计算机中常用数据计量单位的换算

8bit = 1byte
1024byte = 1KB
1024kb = 1MB
1024MB = 1GB
1024GB = 1TB
1024GB = 1PB
'所有表示存储数据的单位其实就是描述能够存储二进制数长短的意思'

10月24日的程序员节正是来自于换算过程中的1024

计算机的五大组成部分

1. 控制器

控制器的主要作用是协调控制计算机各个硬件的正常运行

2. 运算器

运算器的主要作用就是负责处理各种信息及数据，可以分为算术运算和逻辑运算两个组成部分

3. 存储器

存储器可以分为两个组成部分，内部存储器和外部存储器。在日常生活中，我们将内部存储器称为内存，将外部存储器称为硬盘

4. 输入设备

输入设备的主要任务是将我们所需要处理的数据输入到计算机之中，输入设备的主要代表有鼠标，键盘，手柄，摇杆等

5. 输出设备

输出设备的主要任务是将计算机处理好的信息或者处理过程以我们人来能够理解的形式展现在我们面前，主要代表有显示器，打印机，音响等

计算机的五大组成部分之间的关系如上图所示，就像我们人体的大脑与五官、四肢一样，大脑就像存储器、运算器和控制器的集合。存储器是人脑的记忆单元，控制器是人脑的控制单元，运算器是人脑的信息处理单元，五官和四肢既可以是输入设备，也可以是输出设备

以日常生活中的经历举例

动作	人体协作	计算机协作
看到题目	控制单元操控眼睛采集信息	控制器控制输入设备采集信息
思考题目	控制单元操控信息处理单元计算答案	控制器操控运算器处理信息
写出答案	控制单元操控手完成书写	控制器操控输出设备输出信息
题目复盘	控制单元操控记忆单元回忆题目	控制器操控存储器调用题目信息

计算机三大核心硬件

• CPU

CPU就是控制器与运算器的集合体，也叫做中央处理器，负责整台计算机各软硬件的调配使用以及信息处理，如同人脑在日常生活中所起到的作用一样，CPU是真正参与到计算机运行各个环节中的重要组成本部分。

• 内存

内存的英文缩写为RAM，即内部存储器，内存可以直接参与到CPU的信息处理及交换过程之中的，内存的贴点在于数据读取速度极快，但是信息无法在内存中长期保存，而这一特性也就导致了当突然断电时，我们正在电脑上处理的文件会消失。内存之所以会有这一特性，是因为其存储空间小，而以目前的技术，还无法做到内存存储空间达到可以长期存放数据的同时保持极快的读取速度

PS:数据保护机制

因为内存中数据断电即消失的特性，产生了两种数据保护机制

1. 即时保存：当文件中数据产生变化后，立即保存数据的变化，但这样会使计算机的负荷加大
2. 循环定时保存：在每隔一段固定的时间后，执行一次自动保存的命令，这样可以将数据的丢失范围控制在一定的时间段之内

• 硬盘

硬盘即计算机的外部存储器，其特点与内存恰好相反：可以长久的保存数据或文件，并不会随着计算机的断电而导致数据丢失，但是其读取数据的速度要远远慢于内存，现在市面上的硬盘可以分为机械硬盘与固态硬盘两种，固态硬盘的性能要优于机械硬盘

• 三者的关系

如上图所示，计算机三大核心硬件的关系好比工厂里的车间，中转站和仓库，硬盘负责保存原材料和成品，内存负责向车间提供从仓库取到的原料以及暂存车间生产出的一部分半成品，而车间负责将原料加工成成品。

操作系统

操作系统的存在，是因为不同的计算机的硬件构成具有极大的相似性，但是如果仅仅只有硬件的话，计算机是无法运行的。那么当我们需要运行某一个软件，就需要先编写可以为这款软件提供运行环境的程序，因此就有专业的开发人员开发出了操作系统，这就像给工厂中派遣了足量的员工，来保障整座工厂的正常运转，在此基础上，工厂才可以进一步的进行生产工作，而我们所要进行的编程工作也正是在建立了操作系统的基础上才得以开展。

常见的操作系统

1. PC端常见操作系统

MacOS（苹果公司）	Windows系统（微软公司）	Linux系统
注重于用户体验，性能强大	图像界面操作简单，更容易上手	依据命令执行，更为稳定

2. 移动端常见操作系统

苹果公司的iOS，谷歌公司的安卓（Android）系统，华为公司的鸿蒙（HarmonyOS）系统，还有已经落幕的诺基亚公司的塞班（Symbiain）系统，微软公司的Windows Mobile系统

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