计算机基础 - 导言

作为现代的孩子，你一定使用过、见过或读过关于计算机的信息。这是因为它们是我们日常生活中不可或缺的一部分。无论是学校、银行、商店、火车站、医院还是你自己的家，计算机无处不在，使我们的工作变得更加轻松快捷。由于它们是我们生活中如此不可或缺的一部分，我们必须了解它们是什么以及它们是如何工作的。让我们从正式定义“计算机”这个术语开始。

计算机的字面意思是能够计算的设备。然而，现代计算机的功能远不止计算。计算机是一种电子设备，它接收输入，根据用户指令存储或处理输入，并以所需的格式提供输出。

输入-处理-输出模型

计算机输入称为数据，根据用户指令处理后获得的输出称为信息。可以使用算术和逻辑运算进行处理的原始事实和数字称为数据。

可以应用于数据的处理过程有两种类型：

• 算术运算 – 例如加法、减法、微分、平方根等计算。

• 逻辑运算 – 例如大于、小于、等于、相反等比较运算。

实际计算机的对应图如下所示：

计算机的基本部件如下：

• 输入单元 – 用于将数据和指令输入到计算机的设备（如键盘和鼠标）称为输入单元。

• 输出单元 – 用于以所需格式向用户提供信息的设备（如打印机和显示器）称为输出单元。

• 控制单元 – 顾名思义，该单元控制计算机的所有功能。计算机的所有设备或部件都通过控制单元进行交互。

• 算术逻辑单元 – 这是计算机的大脑，所有算术运算和逻辑运算都在这里进行。

• 存储器 – 所有输入数据、指令和处理过程中的中间数据都存储在存储器中。存储器分为两种类型 – 主存储器和辅助存储器。主存储器驻留在 CPU 内，而辅助存储器则位于 CPU 外部。

控制单元、算术逻辑单元和存储器统称为中央处理单元或CPU。我们可以看到和触摸的计算机设备（如键盘、鼠标、打印机等）是计算机的硬件组件。使计算机使用这些硬件部件运行的指令或程序集称为软件。我们无法看到或触摸软件。硬件和软件对于计算机的运行都是必不可少的。

计算机的特征

为了理解为什么计算机在我们生活中如此重要，让我们了解一下它的某些特征：

• 速度 – 通常，计算机每秒可以执行 300-400 万条指令。

• 准确性 – 计算机具有非常高的准确性。可能发生的错误通常是由于数据不准确、指令错误或芯片中的错误造成的——所有这些都是人为错误。

• 可靠性 – 计算机可以重复执行相同类型的工作而不会因疲劳或厌倦而产生错误，而这些错误在人类中非常常见。

• 通用性 – 计算机可以执行各种各样的工作，从数据输入和订票到复杂的数学计算和持续的天文观测。如果你能输入必要的数据并给出正确的指令，计算机就会进行处理。

• 存储容量 – 计算机可以以传统文件存储成本的一小部分存储大量数据。此外，数据可以免受与纸张相关的正常磨损和撕裂的影响。

使用计算机的优势

现在我们已经了解了计算机的特征，我们可以看到计算机提供的优势：

• 计算机可以重复执行相同的任务，并保持相同的准确性。

• 计算机不会感到疲劳或厌倦。

• 计算机可以承担例行任务，同时释放人力资源，使其能够执行更智能的功能。

使用计算机的劣势

尽管有如此多的优势，但计算机也有一些自身的劣势：

• 计算机没有智能；它们会盲目地遵循指令，而不考虑结果。

• 计算机需要定期供电才能工作，这在任何地方都可能很困难，尤其是在发展中国家。

启动

启动计算机或嵌入式计算机设备称为启动。启动分为两个步骤：

• 打开电源
• 将操作系统加载到计算机的主存储器中
• 保持所有应用程序处于就绪状态，以备用户需要时使用

计算机启动时运行的第一个程序或指令集称为BIOS或基本输入/输出系统。BIOS是一种固件，即永久编程到硬件中的软件。

如果系统已经在运行，但需要重新启动，则称为重新启动。如果安装了软件或硬件，或者系统运行速度异常缓慢，则可能需要重新启动。

启动分为两种类型：

• 冷启动 – 当通过打开电源启动系统时，称为冷启动。冷启动的下一步是加载 BIOS。

• 温启动 – 当系统已经在运行并且需要重新启动或重新引导时，称为温启动。温启动比冷启动快，因为 BIOS 不会重新加载。