python入門課程第二章-計(jì)算機(jī)核心基礎(chǔ)

Python入門教程01-01(ATM+購(gòu)物車)學(xué)習(xí)過(guò)后，我們需要了解一下計(jì)算機(jī)的核心基礎(chǔ)，目標(biāo)就是為了讓后面更好的理解python這門語(yǔ)言，更容易接受后續(xù)新的課程難點(diǎn)。下面我們來(lái)一起學(xué)習(xí)第二章吧~~~~

一 引子:

接下來(lái)一段時(shí)間，我們的目標(biāo)的是：學(xué)會(huì)使用python這門編程語(yǔ)言來(lái)編寫ATM+購(gòu)物車程序，那么問(wèn)題來(lái)了:

1.1 什么是語(yǔ)言？什么是編程語(yǔ)言？為何要有編程語(yǔ)言？

語(yǔ)言其實(shí)就是人與人之間溝通的介質(zhì)，如英語(yǔ)，漢語(yǔ)，俄語(yǔ)等。

而編程語(yǔ)言則是人與計(jì)算機(jī)之間溝通的介質(zhì)。

那么為何要有編程語(yǔ)言，或者說(shuō)人為何要與計(jì)算機(jī)溝通呢？這是因?yàn)樵诰幊痰氖澜缋?#xff0c;計(jì)算機(jī)就好比是人的奴隸，人與計(jì)算機(jī)溝通的目的就是為了奴役計(jì)算機(jī)，讓計(jì)算機(jī)按照人類的思維邏輯自發(fā)地去工作從而把人力解放出來(lái)。

此處我們可以提煉出如下兩個(gè)重要的概念

1.2 什么是編程？為什么要編程？

編程就是人把自己想命令計(jì)算機(jī)干的事用編程語(yǔ)言翻譯出來(lái)并寫到文件里(這一系列的文件就是程序)，那么為什么要編程？

小人類編程的目的就是為了讓計(jì)算機(jī)按照人類的思維邏輯(程序)自發(fā)地去工作從而把人力解放出來(lái)。

綜上，我們接下來(lái)的學(xué)習(xí)應(yīng)該分為兩個(gè)層面

1、為了更好地控制人類的奴隸(即計(jì)算機(jī))，我們需要學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)是由什么組成的、它能做什么事、它是怎樣工作的(詳見(jiàn)計(jì)算機(jī)組成原理、操作系統(tǒng)概述)

2、我們需要學(xué)習(xí)編程語(yǔ)言，從而把原來(lái)需要人力來(lái)完成的業(yè)務(wù)(比如ATM和購(gòu)物)交給計(jì)算機(jī)去做

二 計(jì)算機(jī)組成原理2.1、什么是計(jì)算機(jī)？

俗稱電腦，即通電的大腦，電腦二字蘊(yùn)含了人類對(duì)計(jì)算機(jī)的終極期望，希望它能真的像人腦一樣去工作，從而解放人力。

2.2、為什么要用計(jì)算機(jī)？

世界是由聰明的懶人統(tǒng)治的，任何時(shí)期，總有一群聰明的懶人想要奴隸別人。在奴隸制社會(huì)，聰明的懶人奴役的是真正的人，而人是無(wú)法不吃、不喝、不睡覺(jué)一直工作的，但是計(jì)算機(jī)作為一臺(tái)機(jī)器是可以做到的，所以把計(jì)算機(jī)當(dāng)奴隸是上上之選。

2.3、計(jì)算機(jī)的五大組成部分

計(jì)算機(jī)有五大組成部分，既然計(jì)算機(jī)是人的奴隸，那么計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)核心肯定也是在模仿真正的人，所以我們完全可以把計(jì)算機(jī)的五大組件比喻成人類的各種器官

2.3.1、控制器

控制器是計(jì)算機(jī)的指揮系統(tǒng)，用來(lái)控制計(jì)算機(jī)其他組件的運(yùn)行，相當(dāng)于人類的大腦

2.3.2、運(yùn)算器

運(yùn)算器是計(jì)算機(jī)的運(yùn)算功能，用來(lái)做算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算，相當(dāng)于人腦。

ps：控制器+運(yùn)算器=CPU，cpu相當(dāng)于人的大腦

cpu詳解見(jiàn)附錄1

2.3.3、存儲(chǔ)器

存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)的記憶功能，用來(lái)存取數(shù)據(jù)。

存儲(chǔ)器主要分為內(nèi)存與外存：

內(nèi)存相當(dāng)于人的短期記憶。斷電數(shù)據(jù)丟失

外存(如磁盤),相當(dāng)于記事的本子，斷電數(shù)據(jù)不會(huì)丟失，是用來(lái)永久保存數(shù)據(jù)的

ps：內(nèi)存的存取速度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于外存

2.3.4、輸入設(shè)備input

輸入設(shè)備是計(jì)算接收外界輸入數(shù)據(jù)的工具，如鍵盤、鼠標(biāo)，相當(dāng)于人的眼睛或耳朵。

2.3.5、輸出設(shè)備output

輸出設(shè)備是計(jì)算機(jī)向外輸出數(shù)據(jù)的工具，如顯示器、打印機(jī)，相當(dāng)于人說(shuō)的話，寫出的文章。

ps：存儲(chǔ)器如內(nèi)存、磁盤等既是輸入設(shè)備又是輸出設(shè)備，統(tǒng)稱為IO設(shè)備

一個(gè)非常重要的基礎(chǔ)知識(shí):與運(yùn)行程序相關(guān)的三大核心硬件

我們編寫的程序一定是要運(yùn)行于計(jì)算機(jī)硬件之上，而站在硬件的角度，與運(yùn)行程序有關(guān)的三大核心硬件為CPU、內(nèi)存、硬盤。

程序最先是存放于硬盤中的，程序的運(yùn)行是先從硬盤把代碼加載到內(nèi)存中，然后cpu是從內(nèi)存中讀取指令運(yùn)行。

三 操作系統(tǒng)概述3.1、操作系統(tǒng)的由來(lái)

大前提：我們編程目的就是為了奴役計(jì)算機(jī)，讓計(jì)算機(jī)硬件自發(fā)地運(yùn)行起來(lái)，然而硬件畢竟是”死的“，硬件的運(yùn)行都是由軟件支配。

倘若我們要開(kāi)發(fā)一個(gè)應(yīng)用程序，比如暴風(fēng)音影，該軟件的一個(gè)核心業(yè)務(wù)就是播放視頻，開(kāi)發(fā)者若要編寫程序完成播放視頻這個(gè)業(yè)務(wù)邏輯，必先涉及到底層硬件硬盤的基本運(yùn)作(視頻文件都是先存放于硬盤中)，這意味著開(kāi)發(fā)者在編寫業(yè)務(wù)邏輯代碼之前，必須先編寫一個(gè)控制硬盤基本運(yùn)行的控制程序，然而這僅僅只是一個(gè)開(kāi)始，事實(shí)上，在編寫應(yīng)用程序的業(yè)務(wù)邏輯前，需要開(kāi)發(fā)者編寫出一套完整的控制程序用來(lái)控制所有硬件的基本運(yùn)行(這要求開(kāi)發(fā)者需要詳細(xì)了解計(jì)算機(jī)硬件的各種控制細(xì)節(jié)，例如我們必須把CPU里面所有指令集都掌握一遍)，如此，所有的開(kāi)發(fā)者在開(kāi)發(fā)程序時(shí)都必須依次開(kāi)發(fā)兩種：

#1、編寫一套完整的的控制程序，用來(lái)控制硬件的基本運(yùn)行，以及把復(fù)雜的硬件的操作封裝成簡(jiǎn)單的接口

#2、基于控制程序的接口開(kāi)發(fā)包含一系列業(yè)務(wù)邏輯的程序，為了與控制程序區(qū)分，可以稱為應(yīng)用程序，以ATM這款應(yīng)用程序?yàn)槔?#xff0c;業(yè)務(wù)邏輯有提款、轉(zhuǎn)賬、查詢余額等

綜上，對(duì)于不同公司的開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)，應(yīng)用程序的業(yè)務(wù)邏輯各不相同，但硬件的控制程序都大致相同，為了避免所有程序員做重復(fù)勞動(dòng)，以及不用再耗費(fèi)精力去了解所有硬件的運(yùn)行細(xì)節(jié)，有公司專門跳出來(lái)承擔(dān)起控制程序的開(kāi)發(fā)任務(wù)，這里所說(shuō)的控制程序指的就是操作系統(tǒng)。

操作系統(tǒng)的功能就是幫我們把復(fù)雜的硬件的控制封裝成簡(jiǎn)單的接口，對(duì)于開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)只需要調(diào)用操作系統(tǒng)提供給我們的接口即可

3.2、系統(tǒng)軟件與應(yīng)用軟件

硬件以上運(yùn)行的都是軟件，而軟件分為兩類：

#一、應(yīng)用軟件(例如qq、word、暴風(fēng)影音，我們學(xué)習(xí)python就是為了開(kāi)發(fā)應(yīng)用軟件的)

#二、操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)應(yīng)用軟件與硬件之間的一個(gè)橋梁，是協(xié)調(diào)、管理、控制計(jì)算機(jī)硬件與應(yīng)用軟件資源的控制程序。

3.3、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)三層結(jié)構(gòu)

綜上，我們開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序本質(zhì)是在控制硬件，但是我們直接打交道的是操作系統(tǒng)，應(yīng)用程序都是通過(guò)操作系統(tǒng)來(lái)間接地操作硬件的，所以一套完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分為三層，如下

一個(gè)非常重要的基礎(chǔ)概念：平臺(tái)

應(yīng)用程序都是運(yùn)行于操作系統(tǒng)之上，而操作系統(tǒng)則是運(yùn)行于硬件之上的，所以承載應(yīng)用程序的是一臺(tái)運(yùn)行有操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)，稱之為應(yīng)用程序的運(yùn)行平臺(tái)，即：硬件 + 操作系統(tǒng) == 平臺(tái)

常見(jiàn)的平臺(tái)有：windows系統(tǒng)+某款硬件、linux系統(tǒng)+某款硬件、ubuntu+某款硬件等，我們?cè)陂_(kāi)發(fā)應(yīng)用程序時(shí)就需要考慮到應(yīng)用程序的跨平臺(tái)性，如果能開(kāi)發(fā)出一款可以在任意平臺(tái)運(yùn)行的應(yīng)用程序，那對(duì)于開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)真是極大的福音。而決定應(yīng)用軟件的跨平臺(tái)性的關(guān)鍵因素往往是編程語(yǔ)言的選擇，python恰好是一款跨平臺(tái)性語(yǔ)言，這也是我們學(xué)習(xí)它的原因之一。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的python计算入门_Python入门教程02-01(计算机核心基础)的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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