計算機(jī)在短短幾十年內(nèi)從簡單的設(shè)備演變成了21世紀(jì)的必備品。盡管它是相對較新的技術(shù)，但大多數(shù)人不知道一個簡單的矩形——足夠小，可以放入你的背包——如何能夠完成從復(fù)雜的數(shù)學(xué)運算到播放視頻、音頻以及運行復(fù)雜軟件等各種功能。本文對英國留學(xué)生計算機(jī)課程進(jìn)行了輔導(dǎo)，講述了計算機(jī)工作原理以及硬件、軟件構(gòu)造。

一、什么是計算機(jī)?

計算機(jī)是一種可編程的電子設(shè)備，能夠處理信息。由硬件和軟件組成，計算機(jī)在兩個層次上運行：它們通過輸入路徑接收數(shù)據(jù)，可以是實時的或通過數(shù)字存儲單元傳輸，并通過輸出發(fā)送數(shù)據(jù)。

現(xiàn)代計算機(jī)不應(yīng)該與19世紀(jì)的計算機(jī)這個過時的職業(yè)混淆。雖然它們都執(zhí)行長時間而繁瑣的數(shù)學(xué)計算和信息處理，但一個是人，另一個是機(jī)器。

二、計算機(jī)是如何工作的?

計算機(jī)處理輸入以生成所需的輸出，但是機(jī)器如何勝過人腦呢?

傳統(tǒng)計算機(jī)不試圖模仿人腦。相反，它們按順序運行命令，數(shù)據(jù)不斷從輸入和存儲器移動到設(shè)備的處理器。另一方面，神經(jīng)形態(tài)計算機(jī)同時處理數(shù)據(jù)，使它們更快、更節(jié)能，并接近人腦的結(jié)構(gòu)。

總體而言，計算機(jī)工作分為四個步驟：

輸入：輸入是處理之前的數(shù)據(jù)。它來自鼠標(biāo)、鍵盤、麥克風(fēng)和其他外部傳感器。

存儲：存儲是計算機(jī)保留輸入數(shù)據(jù)的方式。硬盤用于長期和大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲，而用于即時處理的數(shù)據(jù)集則臨時存儲在隨機(jī)存取存儲器(RAM)中。

處理：處理是將輸入轉(zhuǎn)化為輸出的地方。計算機(jī)的中央處理單元(CPU)是其大腦。它負(fù)責(zé)執(zhí)行指令并在輸入數(shù)據(jù)上執(zhí)行數(shù)學(xué)運算。

輸出：輸出是數(shù)據(jù)處理的最終結(jié)果。它可以是圖像、視頻或音頻內(nèi)容，甚至是你使用鍵盤輸入的文字。你也可以通過打印機(jī)或投影儀而不是直接通過設(shè)備直接接收輸出。

三、計算機(jī)的硬件組件

計算機(jī)需要執(zhí)行的任務(wù)越簡單，建造起來就越容易。這就是為什么與現(xiàn)代計算機(jī)相比，舊計算機(jī)更為簡單，功能有限的原因。硬件組件是指計算機(jī)中一切你可以觸摸和看到的東西，包括鍵盤、麥克風(fēng)、鼠標(biāo)、屏幕和揚聲器等所有輸入和輸出設(shè)備。硬件還包括物理處理部分，如存儲器、CPU、顯卡、聲卡、內(nèi)存和主板，它們在當(dāng)代計算機(jī)中都起著重要的作用。

1.主板

主板是計算機(jī)硬件組件之間的主要通信中心。這是一切都需要物理連接的主電路，除了依賴藍(lán)牙或Wi-Fi的設(shè)備。沒有主板，要想擁有一個運行良好的現(xiàn)代計算機(jī)是不可能的。

2.CPU

如果主板是通信中心，那么CPU就是通信總監(jiān)。它接收并解釋輸入和指令，然后向其他組件發(fā)送信號，告訴它們?nèi)绾翁幚頂?shù)據(jù)以得到所需的輸出。CPU的核心數(shù)量越多，它可以同時執(zhí)行的操作就越多。

3.內(nèi)存

內(nèi)存是CPU的主要助手。與在一個相當(dāng)大的存儲單元中尋找數(shù)據(jù)不同，內(nèi)存存儲操作系統(tǒng)、正在運行的軟件和輸入數(shù)據(jù)所使用的數(shù)據(jù)。內(nèi)存容量越大，設(shè)備就能運行更多的高負(fù)荷軟件而不會減慢速度。

4.HDD/SSD

HDD代表硬盤驅(qū)動器。它是永久存儲媒體和應(yīng)用程序的組件，包括操作系統(tǒng)(OS)。它們在大小和性能上有所不同，從幾百GB到幾TB不等。

你可能還會遇到固態(tài)硬盤(SSD)，它是另一種存儲硬件。SSD和HDD對不同的事物都很有用，許多用戶將它們結(jié)合使用以最大化性能。

5.圖形處理單元

圖形處理單元(GPU)專門負(fù)責(zé)處理計算機(jī)上的視覺圖像。強(qiáng)大的GPU對于渲染高質(zhì)量圖像和圖形或進(jìn)行視頻游戲至關(guān)重要。圖形處理可以是獨立的組件，也可以與CPU集成。

6.聲卡

聲卡負(fù)責(zé)處理音頻數(shù)據(jù)并將其發(fā)送到揚聲器。同樣，聲卡可以是一個獨立的部件，也可以與CPU集成在一起。

四、計算機(jī)的軟件

組件現(xiàn)代計算機(jī)使用硬件和軟件組件的組合，它們共同處理復(fù)雜的輸入和輸出。軟件是一組預(yù)先編寫的指令，告訴計算機(jī)該做什么。它是一個數(shù)字程序，不是在打開計算機(jī)或筆記本電腦的外殼時可以看到的物理組件。而且，就像計算機(jī)硬件一樣，不同類型的軟件在計算機(jī)的運作中扮演不同的角色。

1.固件

固件是硬件和軟件之間界限模糊的地方。它是被物理刻錄到硬件中的軟件。固件是在你打開計算機(jī)時啟動的第一件事，是一個簡單的程序，指示計算機(jī)啟動操作系統(tǒng)。沒有它，你的計算機(jī)將無法啟動操作系統(tǒng)或其他組件，你將陷入無法與硬件通信的境地。

2.操作系統(tǒng)(OS)

操作系統(tǒng)是一種管理計算機(jī)硬件和軟件資源的軟件。同樣，沒有操作系統(tǒng)，即使使用輸入設(shè)備，你也無法與計算機(jī)通信。

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