一、编程基础之计算机基础知识

1.1 整体概述计算机系统

计算机系统分为硬件系统和软件系统两个部分。

硬件：就是我们平时都能看得见的机械零件。不同种类的计算机，硬件系统的组成也会不相同。

软件：是程序、数据以及相关文档的总称。

程序是由一系列指令组成的，每条指令对应着相应的操作，完成特定的任务，把执行结果按照各种格式输出。

就我理解，计算机硬件和软件的组合才能构成一个计算机整体，二者相辅相成，缺一不可。计算机在没有装入任何软件的情况下，被称为“裸机”。而裸机是没有办法完成和处理任何任务的。同样的，仅仅只有软件，而没有硬件设备的支撑，软件也没有发挥作用的物质基础。

由此可以看来，如果把软件比作将领，那么就可以把硬件比作士兵。如果没有将帅的命令，士兵不会执行任务；如果没有士兵，将帅也是纸上谈兵，并没有实际用途。

到这里想必大家对于计算机硬件和软件都有了一个初步的概念，而实际上，计算机硬件和软件又是都可以往下细分的，下面有计算机系统的组成结构图。

1.2 计算机硬件系统

计算机处理存储的数据。

拓展：冯·诺伊曼的计算机体系结构思想，主要特点可以分为以下3点：

（1）计算机由5个基本部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。

（2）程序和数据存放在存储器中并按照地址访问。

（3）程序和数据用二进制表示。与十进制相比，实现二进制的运算的接哦古简单，容易控制。

CPU：由思维导图可知，运算器和控制器组成了中央处理单元，也就是cpu。

控制器：他是计算机的神经中枢和指挥中心，在他的控制下计算机能够有条不紊的工作，自动执行程序。他的主要特点是采用内存程序控制方式，也就是说，在使用计算机时，必须预先编写（或由编译程序自动生成）由计算机指令组成的程序并且存入内存储器，由控制器一次读取并且执行。

运算器：计算机最主要的工作是运算，大量的数据运算任务是在运算器中进行的。

算术运算：加减乘除等我们大家所熟悉的一些基本运算。

逻辑运算：逻辑判断、关系比较以及与、或、非等其他基本的逻辑运算。（不懂也没关系，大家有个概念就行，后面我会在专门讲解c语言的博客中会详细提到）

正是由于运算器的处理速度快的惊人，因此计算机才有高速的信息处理功能。

我们常说，数据的处理也离不开数据的存储。运算器中的寄存器就是用来暂存参与运算的操作数和中间结果（因为计算机是根据算法一步一步算的，因此在计算过程中会产生中间数）。如果没有寄存器，这些中间数将会无处安放。

存储器的主要功能就是存放程序和数据。使用时，可以从存储器中取出信息，不破坏原来的内容，这种操作被称为存储器的读操作；也可以把信息写入存储器，原来的内容被抹掉，这种操作被称为存储器的写操作。下面讲到的是内存储器。

内存储器：RAM（random access memory）即随机存储内存，这种存储器在断电时将丢失其存储内容，故主要用于存储短时间使用的程序。ROM（Read-Only Memory）即只读内存，是一种只能读出事先所存数据的固态半导体存储器。

高速缓冲存储器：由于CPU与内存的速度存在着差异，所以在计算机存储系统的层次结构中，在中央处理器和主存储器之间还设计了一部分高速小容量存储器，它就是高速缓冲存储器（Cache），它和主存储器一起构成一级的存储器。

因此，本来按理来说，有了RAM和ROM存储器，是已经能满足计算机的存储要求了，那么加入高速缓存器的原因，大概率是它能大大提升计算机的处理速率，但是同时，它的内存是小于内存储器的。

有内存储器，就有外存。顾名思义，外存储器设置咋主机外部，主要用来长期存放暂时不用的程序和数据。通常外存不和计算机的其他部件直接交换数据，只和内存交换数据，而且不是按单个数据进行存取，而是成批的进行数据交换。

由于外存储器安装在主机外部，因此也可以归属外部设备。

输入设备：用来接受用户输入的原始数据和程序，并讲他们转换为计算机可以识别的形式（二进制）存放到内存中。

输出设备：用于将存放在内存中由计算机处理的结果转换为人们所能接受的形式。

1.3 计算机软件

计算机软件是相对于计算机硬件而言的。通常软件可以分为系统软件和应用软件两大类。

系统软件是管理、监控和维护计算机资源的软件，用来拓展计算机的功能、提高计算机的工作效率、方便用户使用计算机的软件。

应用软件是用户利用计算机及其提供的系统软件，为解决实际问题所开发的软件的名称。应用软件通常分为两大类：通用软件和专用软件。

计算机语言又大致分为机器语言、汇编语言和高级语言。

现在大家所学习或者将要学习的C语言、python、Java等等都属于高级语言。

好啦~今天的计算机基础知识就学到这里啦，下篇预告讲解计算机中数制以及编码~点点关注不迷路~