《白話C++》第1章 啟蒙—-1.2 什麼是電腦

1.2 什麼是電腦 

據說，一部《紅樓夢》，經學家看見“易”，道學家看見“淫”，才子看見“纏綿”，革命家看見“排滿”，而流言家看見宮闈秘事……。

我在小學三年級第一次看《紅樓夢》，結果只看到一堆的不認識的字，筆劃特別多，後來才知道那叫“繁體字”。

那時候，我還不是程式員，如果現在我以程式員的眼光去“重逛”一下大觀園，我會看到一部什麼樣的紅樓呢？程式員和紅樓夢，有些不靠譜，我們還是來說一說電腦的事吧。

什麼是電腦？

有學員說：“上網的，上QQ的！玩遊戲的！”。不能說完全不對，但這是以電腦的普通使用者的角色來說的，但我們現在是程式員——好吧，我承認我們至今還沒有寫過一行代碼，但那也至少是個“預備程式員”吧。

電腦，猶其是指PC（個人電腦），如果是台式機的話，通常有個顯示器，還有個主機箱；如果是筆記本的話，那就薄了點……還是不對，這是從外觀上描述什麼叫電腦了。

電腦，人類最新發明的一個偉大的工具，如今已經無處不在，並有處處地，深刻地影響著人類的生活。在漫漫的曆史長河中，唯有“火、機械、電、電子”等等工具可以和電腦在這一點上比肩……這一段說得很有深度，但怎麼聽怎麼像曆史學家該講的話。

1.2.1.“馮諾依曼”版

算了，我不在這裡浪費大家的時間了，讓我們先搬出一位名人來。電腦界的名人。第一位搬出的，是有“電腦之父”之稱的“馮·諾依曼”。

（圖 1 約翰·馮·諾依曼 （John Von Nouma，1903－1957）電腦之父）

馮·諾依曼明確規定出電腦的五大組件： 運算器CA、邏輯控制器CC、儲存空間M、輸入裝置I和輸出裝置O，並描述了五大組件的功能和相互關係。

馮·諾依曼想出“儲存程式”的辦法，程式也被他當作資料存進了機器內部，以便電腦能自動一條接著一條地依次執行指令。

馮·諾依曼明確提出此類電腦採用位元制，以充分發揮電子器件的工作特點，使結構緊湊且更通用化。

“舊時王謝堂前燕，飛入尋常百姓家”，本用於科研電腦，已進入千家萬戶。不過所有這些電腦，都屬於“諾依曼機”。

馮·諾依曼規定的電腦五大組件，最為出彩的部分是“儲存空間”，特別是指其中的“內部儲存空間”。這是為什嗎？

1.2.2. “白話 C++”版

結合名家的理論，我們用自己的話，想想什麼是電腦。

首先，電腦由硬體和軟體組成。至於什麼叫硬體（什麼叫軟體，我們下一小節說明）。

接著，電腦硬體的組成，老馮說了，有五個部分：“運算器CA、邏輯控制器CC、儲存空間M、輸入裝置I和輸出裝置O”。我們可以進一步歸納成三部分：

• 中央處理器(運算器＋控制器)
• 存放裝置（記憶體＋外存）
• 輸入／輸出裝置

其中“輸入／輸出裝置”最容易理解，因為事實上只要是工具，特別是機械，就差不多都會有直觀的“輸入／輸出”。比如汽車。

輸入裝置	方向盤、油門、刹車板……
輸出裝置	車輪……
處理器	齒輪、軸承……
存放裝置	油箱、水箱……

(表格 1 “汽車”的輸入、輸出、存放裝置及“中央處理器 ”) 

• 輸入輸出

輸入輸出裝置比較好理解。通過方向盤的輸入，可以輸出車輪的轉向；通過油門或刹車板，可以輸出車輪的轉速。

不過我們不要把“輸入輸出裝置”和“輸入輸出資料”一時混了。方向盤是裝置，而你轉方向盤時的動作中包含的力量扭矩、速度、力度，那些是輸入資料。

車輪是輸出裝置，但輸出資料是車的速度，車的行駛方向。

• 處理器
   

關於處理器，有人說應該是駕駛員的大腦。這樣說似是而非。如果把“人腦”當成我們所討論的“汽車”的中央處理器，那麼人就成成為汽車的一部分——可是這不符合事實；如果人是汽車的一部分，那麼，最主要的輸入裝置應該是我們伯的眼睛和耳朵等等。

“處理器”的典型工作是：“吃”進一些資料，然後“吐”出一些資料。吐出來的資料，和當初吃進去的資料，通常有所變化，這些變化正是處理的成果。 比如你的胃就是一台強大的處理器。

對汽車而言，串連它“方向盤，刹車板、油門”這些輸入裝置及“車輪”等輸出裝置之間的機械，就是它的CPU（中央處理單元）。——當你踩下油門，同時把方向盤打向左，那些齒輪、軸承等裝置，忠實而精確進行了運算，於是，車輪向左一拐，並加速飛馳——在路的右邊，是萬丈懸崖。處理器很重要，你理解了嗎？

• 存放裝置

電腦的存放裝置分為“記憶體”和“外存”。不過對於汽車來說，油箱和水箱（或者再算上蓄電瓶）之類的裝置，只勉強夠得上“外部儲存空間”這一層級。我們很難從普通工具上，找到與電腦的“內部儲存空間”對應的裝置。前一小節提過：馮·諾依曼設想中的“內部儲存空間”，是最為出彩之處。由於“記憶體”是如此的重要，我們先在此放過，等到我們明白了類似“指令、程式”等等概念後，再來專門重新談談記憶體吧。

我們將更多的電腦原理層級的內容，放在後面第4章中。這一小節的內容僅講到這裡，也許你對“什麼電腦”還有些模糊，不過我相信你對於我們滿大街跑的汽車，一定有了新的認識。沒錯，當你習慣用“程式員”的眼光去這個世界，你一定會驚奇的發現：原來到處都是“輸入、輸出”裝置，到處都是“處理器”。

是時候試試你——一個預備程式員的新目光了！站起來走走，重新“鑒賞”一遍你家的各類電器。如果你做到了這一點。你已經有了一個很好的開始。

 

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