營運第一課——電腦群組成與操作

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    電腦是現代一種用於高速計算的電子電腦器，可以進行數值計算，又可以進行邏輯計算，還具有儲存記憶功能。是能夠按照程式運行，自動、高速處理海量資料的現代化智能電子裝置。由硬體系統和軟體系統所組成，沒有安裝任何軟體的電腦稱為裸機。可分為超級電腦、工業控制電腦、網路電腦、個人電腦、嵌入式電腦五類，較先進的電腦有生物電腦、光子電腦、量子電腦等。

    電腦發明者約翰·馮·諾依曼。電腦是20世紀最先進的科學技術發明之一，對人類的生產活動和社會活動產生了極其重要的影響，並以強大的生命力飛速發展。它的應用領域從最初的軍事科研應用擴充到社會的各個領域，已形成了規模巨大的電腦產業，帶動了全球範圍的技術進步，由此引發了深刻的社會變革，電腦已遍及一般學校、企事業單位，進入尋常百姓家，成為資訊社會中必不可少的工具。

    電腦的應用在中國越來越普遍，改革開放以後，中國電腦使用者的數量不斷攀升，應用水平不斷提高，特別是互連網、通訊、多媒體等領域的應用取得了不錯的成績。1996年至2009 年，電腦使用者數量從原來的630萬增長至6710 萬台，連網電腦台數由原來的2.9萬台上升至5940萬台。互連網使用者已經達到3.16 億，無線互連網有6.7 億移動使用者，其中手機上網使用者達1.17 億，為全球第一位。

————————來自百度百科

馮.諾依曼的體系主要為五大組件，分別是：

運算器（核心），控制器（協調操作運算器和其他裝置之間的操作），儲存空間（隨機訪問儲存空間RAM），輸入裝置，輸出裝置。

    其中運算器是在電腦中執行各種算術和邏輯運算操作的組件。運算器的基本操作包括加、減、乘、除四則運算，與、或、非、異或等邏輯操作，以及移位、比較和傳送等操作，亦稱算術邏輯組件（ALU）。

    控制器負責控制和協調整個電腦的動作，控制通常需要程式計數器（PC）、指令寄存器（IR）、指令解碼器（ID）、定時與控制電路，以及脈衝源、中斷等共同完成。

    儲存空間的主要功能是儲存程式和各種資料，並能在電腦運行過程中高速、自動地完成程式或資料的存取。儲存空間是具有“記憶”功能的裝置，它採用具有兩種穩定點的物理器件來儲存資訊。這些器件也稱為記憶元件。在電腦中採用只有兩個數位“0”和“1”的二進位來表示資料。記憶元件的兩種穩定點分別表示為“0”和“1”。

    輸入裝置（InputDevice）是人或外部與電腦進行互動的一種裝置，用於把未經處理資料和處理這些數的程式輸入到電腦中。電腦能夠接收各種各樣的資料，既可以是數值型的資料，也可以是各種非數值型的資料，形、映像、聲音等都可以通過不同類型的輸入裝置輸入到電腦中，進行儲存、處理和輸出。

    輸出裝置（Output Device）是指電腦將其資料經過顯示、列印、聲音、控制外圍裝置等方式展示出來的一種裝置。常見的輸出裝置有顯示器、印表機、繪圖器、影像輸出系統、語音輸出系統、磁記錄裝置等。

在電腦中因為電流的特性所以必須使用二進位來進行資料的儲存和處理。（如果使用十進位也是可以，但是會帶來很多不必要的麻煩，比如使用十進位就要將電腦中流過的電流分成十種不同的狀態，但是在電腦的電路中必不可少的存在著消耗會使電流在經過器件時改變狀態）

當有了這些硬體之後電腦便可以運行，但是這僅僅只可以實現簡單的加減運算，所以人們在這些硬體的基礎上開發出了軟體來將這些運算綜合起來實現更加複雜的運算。在最開始的時候程式員們將程式編好打在紙條上傳入機器中，這種方式成為單處理，但是這種輸入的方式十分耗費時間而CPU的處理速度是很快的，於是有人想出了辦法，將輸入輸出與CPU分開，用CPU去處理一批程式，這就叫做單道批處理。再後來人們不能滿足一項一項的處理常式，於是誕生了多道批處理。自此，電腦的發展便一發而不可收拾。

電腦發展到了今天，人們已經可以十分方便的使用滑鼠鍵盤等對電腦進行操作來完成各種各樣的功能。為了更加方便的使用電腦，人們開發出了作業系統。

    不同的硬體需要不同的微碼軟體。要想很好地使用硬體則需要作業系統，對許多微碼程式進行封裝成一個整體，即作業系統核心，作業系統核心可以很好的承上啟下，對下管理電腦的硬體，對上為給軟體提供封裝好的介面。軟體尋找作業系統介面和使用作業系統的介面的過程叫system call，利用這個介面把我們需要的資訊，和需要做的操作通過介面傳遞到作業系統的核心中，即系統調用。調用系統介面的不是程式而是進程。

   進程是作業系統為了更好的分配電腦資源而構思出來的方法，這種方法將程式需要的資源等資訊構建成表稱為PCB表，所以說程式是靜態，而進程是動態，是活的，它有自己的生命週期。

   作業系統的另一功能是把硬體虛擬化抽象出來的，不直接去使用硬體，而是用一種代替，虛擬方式去使用硬體，比如D盤表徵圖在電腦的使用者看來它只是一個叫D的盤符，而對於電腦來說這個D盤可就要複雜的多了，這就大大的方便了我們的使用。同時作業系統還給硬體分配資源，監控並防止出現資源分派不合理的情況，在極大程度上減少了操作電腦的難度。當資源分派不合理時，資源浪費會導致系統不運行或崩潰。

   電腦大致工作原理為應用程式通過操作介面shell，經過系統調用到作業系統核心，由核心進行彙編，將進階語言翻譯成組合語言再翻譯成電腦能夠理解的機器語言，從而對硬體進行調用。軟體是由程式碼群組成，這種組成的方式有很多種按照編寫的方式可以大致的分為微碼語言和進階語言。微碼語言轉化成機器語言的效率高，但是編碼的過程很複雜。所以為了方便，更為了發展，便產生了進階語言，這是一種接近人類的自然語言，轉化成機器語言的效率低，會產生很多中間代碼，在啟動並執行時候所需要的額外開銷。對於開銷這方面，在電腦剛產生的時代是盡量避免的，但是現在電腦已經越來越廉價了，速度也越來越快，這些額外的開銷已經可以接受。使用進階語言大大減少了編碼的難度，所以促進了電腦軟體的發展。越來越多的進階語言被開發出來。

   進階語言又可分為系統級和應用級，如果按照編程的思想還可分為面向過程編程，也就是按照嚴格的邏輯結構來編寫代碼和物件導向編程，這種編程方式相對自由，更注重資料處理的過程，而不是資料結構。又如果按照編譯方式也可分為強語言，這是一種編譯性語言，例如：C，C++,JAVA，這種程式原始碼必須經過編譯，不編譯無法使用。弱語言，這是解釋性語言，例如：PHP,Python，shell，這種代碼不聲明變數也可以使用，不經過編譯，經過解譯器也可以使用。

   目前的主流作業系統有linux和windows，傳統意義上的Linux就是指Linux的核心，它有各種各樣的發行版，這些發行版是在這個核心的基礎上封裝上一些常用的軟體開發出來的。windows基本也是如此，但是linux為開源軟體，而windows不是，windows作業系統指的是它的核心，但是因為他不是開源軟體所以我們只能使用windows為我們封裝好的這個發行版作業系統，它將一些常用的軟體集合在一起，比如：原先的IE瀏覽器和現在的edge瀏覽器，雖然這大大的方便了我們的使用，但是總有一種被動的感覺。linux中各種軟體可以隨意安裝，也可以使用來源於它的發行版，甚至當有需要的時候還可以自己製作發行版。linux的版本號碼在2版本中是有一定規律的，比方說 Linux 2.6.32-573（2為主要版本號，6為次版本號碼，如果是偶數為穩定版，奇數則是開發版存在不穩定因素，後面的32為在原版本的基礎上進行過多少次的修訂，573則是自訂的）當然這個規律在3版本中並不適用，奇偶版本號碼再沒有規律。當我們要安裝linux的時候並不一定要安裝最新的版本，因為並不是最新的版本就一定最好用，有的時候只是更新了一個小小的地方就有可能更新一個版本，但是這個小地方有可能對你的機器並不相容。

以上，來自營運初學者。

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