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编程入门

发布时间:2022/9/6 21:42:19

概述

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。
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: 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。除了个人计算机,飞机、汽车、手机、料理机中,同样运行着软件。

程序设计语言

软件开发人员在称为程序设计语言的强大工具的帮助下创建软件。

程序设计语言又很多种,每种语言都是为了实现某个特定的目的而发明的。
没有最好的语言。每种语言都有它的长处和短处。
程序员应该尽可能掌握各种不同的程序设计语言,这样可以针对不同的应用场景,找到更适合处理这种场景的语言。
关键是,学会如何使用程序设计方法来解决问题。


计算机硬件介绍

  • 中央处理器(CPU)
  • 内存
  • 存储设备(磁盘)
  • 输入设备(键盘、鼠标)
  • 输出设备(显示器、打印机)
  • 通信设备(网卡)

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冯·诺伊曼体系结构是现代计算机的基础。现代大多数计算机仍是冯·诺伊曼计算机的组织结构,只是做了一些改进而已,并没有从根本上突破冯·诺伊曼体系结构的束缚。

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(Control Unit)和 算术/逻辑单元(arithmetic/logic unit)

  • 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(比较)

每台计算机都有一个内部时钟,该时钟以固定速度发射电子脉冲。始终速度越快,在给定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,随着CPU速度的不断提高。目前以千兆赫(GHZ)来表述。

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。可以考虑将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快得多。

内存

bit(比特)和byte(字节)
计算机就是一系列的电路开关,每个开关存在两种状态:关(off 0),开(on, 1)

  • 一个0或者一个1存储为一个bit,是计算机中最小的存储单位。
  • 计算机中最基本的存储单元是byte。每个byte由8个bit组成.
    1KB = 1024B

内存(Random-Access Memory RAM): 有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执行前必须移到计算机的内存中。

每个字节都有一个唯一的地址。使用这个地址确定字节的位置,以便于存储和获取数据。
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一个计算机具有的RAM越多,它的运行速度就越快,但是是有限制的。

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。但内存芯片更简单,更便宜。

内存读取数据的速度比硬盘要快很多倍。而CPU的速度比内存还要快很多倍。当把程序从硬盘放到内存以后。CPU就直接在内存中运行程序,比在硬盘运行程序快很多。

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,提高了电脑的运行速度。

内存是带电存储(断电不保留数据),而且容量有限,长时间存储数据还是需要使用硬盘。

内存作用:

  • 保存从硬盘读取的数据,提供给CPU使用。
  • 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。

计算机行业发展规律

  • 摩尔定律 (Moore's Law)
  • 安迪 -比尔定律 (Andy and Bilfs Law)
  • 反摩尔定律 (Reverse Moore's Law)
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