计算机组成和编程语言

目录

• 计算机组成和操作系统以及编程语言
  • 一、编程
  • 二、冯诺依曼机的五大结构：控制器，运算器，存储器，输入设备，输出设备。
    • 1.存储器：内存，外存。
  • 三、操作系统
    • 1.文件
    • 2.应用程序的启动
    • 3.计算机的组成（有了操作系统之后）
    • 4.操作系统的启动（开机）
  • 四、编程语言
    • 1.机械语言（就是写0和1）
    • 2.汇编语言
    • 3.高级语言
    • 4.编译型语言（通过设备翻译形式）
    • 5.解释型语言（通过设备的翻译形式）
    • 6、TIOBE编程语言排行
  • 五、网络瓶颈效应
    • 1.木桶效应
    • 2.网络的瓶颈
  • 六、执行Python程序的两种方式

计算机组成和操作系统以及编程语言

一、编程

• 什么是编程？
  编程就是写一堆堆文件。（控制变量不断变化的过程）
• 为什么编程？
  代替劳动力，帮助人完成一些具体的事情
• 什么是编程语言？
  编程语言是人与计算机交流的介质

二、冯诺依曼机的五大结构：控制器，运算器，存储器，输入设备，输出设备。

1.存储器：内存，外存。

内存：运算速度快，内存越大，能运行的程序就越多。

	但容量小，断电内容即消失。

外存：容量大，永久存储，但速度慢

固态硬盘：基于电容存储，运算速度快。但工艺较复杂，成本较高。

机械硬盘：（机械手臂、磁道、扇面3部分）靠机械手臂在磁道上存储数据，查询数据。机械硬盘上有扇区，其划分了磁道，多个扇区组成电脑中的一个盘（区），如C盘，D盘。

平均寻道时间：由于工业水平限制，为5ms。

平均延迟时间：如一个7200r/min的机械硬盘。

[7200/60=120r/s 1/120=0.0083s=8.3ms 8.3/2=4.15ms ]

平均寻找数据时间：

[5+4.15=9.15ms ]

三、操作系统

如果只有5大组成结构，要读取数据，只能自己滑动机械手臂。但实际我们不需要自己滑动。当我们装一个内存，已经有一小部分被使用，这就是操作系统占用的。

操作系统提供给我们一个一个接口，把对复杂的硬件操作简单化。

1.文件

存储信息，操作系统提供给你的一个虚拟概念。

文件接口（操作系统提供的，文件只是其中一个接口）：帮你把对硬件的复杂操作简单化。

双击接口（操作系统提供的）：帮助你快速打开一个应用程序。

等等接口

2.应用程序的启动

1. 双击QQ--》让操作系统通知CPU（企鹅图标是操作系统提供给你的）（找到qq在硬盘的位置）

2. CPU让内存去外存读取QQ的数据，QQ数据进入内存

3. 启动QQ

3.计算机的组成（有了操作系统之后）

1. 应用程序（软件）：和操作系统交互
2. 操作系统：和硬件交互
3. 硬件：直接和硬件交互

4.操作系统的启动（开机）

启动软件，首先启动操作系统查询软件在硬盘上的位置，操作系统本身也是软件的一种，启动操作系统也必须先找到操作系统在硬盘上的位置（而要找到也必须通过操作系统），这样就有一个问题。

操作系统正确的启动方式为：

1. 开机，启动临时操作系统（其存储在ROM存储器，且该存储器出厂时就被写死，无法改变）
2. 临时操作系统去CMOS存储器上寻找本机操作系统在硬盘上的路径（CMOS存储器为临时内存，用电池供电，存储了操作系统的路径和时间，当重装系统时就会修改对应的路径）
3. 启动操作系统，临时操作系统关闭

四、编程语言

编程语言就是人与计算机交互的介质，编程就是交互的过程。

计算机（硬件）只认识0和1

一切的数据都是由0和1组成

1.机械语言（就是写0和1）

例如：假如意思是a+b

000101110011 （机械语言）【普通人写不来】--》（设备）--》低低低高低

优点：执行速度非常快，直接和硬件交互

缺点：开发速度非常慢

2.汇编语言

例如：假如意思是a+b

add（a,b）(汇编语言)--》（设备）--》000101110011--》（设备）----》低低低高低高高高低低高高（高低压电频）

优点（相较于机器语言）：开发效率高

缺点（相较于机器语言）：执行效率低

3.高级语言

例如：假如意思是a+b

a+b（解释型语言）---》（设备）---》a+b（高级语言/编译型语言）--》（设备--翻译）--》add，a，b--》（设备）--》00010101001--》低低高高（高低压电频）

4.编译型语言（通过设备翻译形式）

类似于Google翻译，一次性翻译所有代码为机械代码，然后直接运行。

优点（相较于解释型语言）：执行效率高

缺点（相较于解释型语言）：开发效率低（找bug非常复杂）

5.解释型语言（通过设备的翻译形式）

类似同声传译，说一句翻译一句，解释型语言的翻译器是通过编译型语言写出来的，相当于一句一句运行。

优点（相较于编译型而言）：开发效率高

缺点（相较于编译型语言）：执行效率低

6、TIOBE编程语言排行

阿尔法围棋（AlphaGo）是第一个击败人类职业围棋选手、第一个战胜围棋世界冠军的人工智能机器人，由谷歌（Google）旗下DeepMind公司戴密斯·哈萨比斯领衔的团队开发。其主要工作原理是“深度学习”。

人工智能

五、网络瓶颈效应

由于程序联网的趋势，在未来，几乎全部应用程序都要通过网络通信。

1.木桶效应

木桶能装的水的量由木桶最短的一根木头决定。

2.网络的瓶颈

网络通信的时间几乎远远大于程序的执行时间。

因此程序的执行效率可以说完全没必要考虑了，

六、执行Python程序的两种方式

1. 命令行式

   解释一个文本，python是一个解释器。

   使用方式：

   在终端中输入：
   python 文本路径
   

   优点：一次解释全部代码

   缺点：调试非常麻烦

2. 交互式

   输入一行，解释一行

   交互式下，不需要使用print，会自动打印

   一般用来做调试

   优点：调试起来非常方便

   缺点：关掉终端程序就没了