《白话C++》第1章启蒙----1.2 什么是计算机

朱雀 2022-09-30 11:57 147阅读 0赞

1.2 什么是计算机

据说，一部《红楼梦》，经学家看见“易”，道学家看见“淫”，才子看见“缠绵”，革命家看见“排满”，而流言家看见宫闱秘事……。

我在小学三年级第一次看《红楼梦》，结果只看到一堆的不认识的字，笔划特别多，后来才知道那叫“繁体字”。

那时候，我还不是程序员，如果现在我以程序员的眼光去“重逛”一下大观园，我会看到一部什么样的红楼呢？程序员和红楼梦，有些不靠谱，我们还是来说一说计算机的事吧。

什么是计算机？

有学员说：“上网的，上QQ的！玩游戏的！”。不能说完全不对，但这是以计算机的普通用户的角色来说的，但我们现在是程序员——好吧，我承认我们至今还没有写过一行代码，但那也至少是个“预备程序员”吧。

计算机，犹其是指PC（个人计算机），如果是台式机的话，通常有个显示器，还有个主机箱；如果是笔记本的话，那就薄了点……还是不对，这是从外观上描述什么叫计算机了。

计算机，人类最新发明的一个伟大的工具，如今已经无处不在，并有处处地，深刻地影响着人类的生活。在漫漫的历史长河中，唯有“火、机械、电、电子”等等工具可以和计算机在这一点上比肩……这一段说得很有深度，但怎么听怎么像历史学家该讲的话。

**1.2.1.“冯诺依曼”版**

算了，我不在这里浪费大家的时间了，让我们先搬出一位名人来。计算机界的名人。第一位搬出的，是有“计算机之父”之称的“冯·诺依曼”。

![约翰·冯·诺依曼][VonNeuman.PNG]

（图 1 约翰·冯·诺依曼 （John Von Nouma，1903－1957）计算机之父）

冯·诺依曼明确规定出计算机的五大部件： 运算器CA、逻辑控制器CC、存储器M、输入装置I和输出装置O，并描述了五大部件的功能和相互关系。

冯·诺依曼想出“存储程序”的办法，程序也被他当作数据存进了机器内部，以便电脑能自动一条接着一条地依次执行指令。

冯·诺依曼明确提出此类计算机采用二进制数制，以充分发挥电子器件的工作特点，使结构紧凑且更通用化。

“旧时王谢堂前燕，飞入寻常百姓家”，本用于科研计算机，已进入千家万户。不过所有这些计算机，都属于“诺依曼机”。

冯·诺依曼规定的计算机五大部件，最为出彩的部分是“存储器”，特别是指其中的“内部存储器”。这是为什么？

**1.2.2. “白话 C++”版**

结合名家的理论，我们用自己的话，想想什么是计算机。

首先，计算机由硬件和软件组成。至于什么叫硬件（什么叫软件，我们下一小节说明）。

接着，计算机硬件的组成，老冯说了，有五个部分：“运算器CA、逻辑控制器CC、存储器M、输入装置I和输出装置O”。我们可以进一步归纳成三部分：

*  中央处理器(运算器＋控制器) 
 *  存储设备（内存＋外存） 
 *  输入／输出设备

其中“输入／输出设备”最容易理解，因为事实上只要是工具，特别是机械，就差不多都会有直观的“输入／输出”。比如汽车。

(表格 1 “汽车”的输入、输出、存储设备及“中央处理器 ”)

*  **输入输出**

输入输出设备比较好理解。通过方向盘的输入，可以输出车轮的转向；通过油门或刹车板，可以输出车轮的转速。

不过我们不要把“输入输出设备”和“输入输出数据”一时混了。方向盘是设备，而你转方向盘时的动作中包含的力量扭矩、速度、力度，那些是输入数据。

车轮是输出设备，但输出数据是车的速度，车的行驶方向。

*  **处理器**

关于处理器，有人说应该是驾驶员的大脑。这样说似是而非。如果把“人脑”当成我们所讨论的“汽车”的中央处理器，那么人就成成为汽车的一部分——可是这不符合事实；如果人是汽车的一部分，那么，最主要的输入设备应该是我们伯的眼睛和耳朵等等。

“处理器”的典型工作是：“吃”进一些数据，然后“吐”出一些数据。吐出来的数据，和当初吃进去的数据，通常有所变化，这些变化正是处理的成果。 比如你的胃就是一台强大的处理器。

对汽车而言，连接它“方向盘，刹车板、油门”这些输入设备及“车轮”等输出设备之间的机械，就是它的CPU（中央处理单元）。——当你踩下油门，同时把方向盘打向左，那些齿轮、轴承等设备，忠实而精确进行了运算，于是，车轮向左一拐，并加速飞驰——在路的右边，是万丈悬崖。处理器很重要，你理解了吗？

*  **存储设备**

计算机的存储设备分为“内存”和“外存”。不过对于汽车来说，油箱和水箱（或者再算上蓄电瓶）之类的设备，只勉强够得上“外部存储器”这一级别。我们很难从普通工具上，找到与计算机的“内部存储器”对应的设备。前一小节提过：冯·诺依曼设想中的“内部存储器”，是最为出彩之处。由于“内存”是如此的重要，我们先在此放过，等到我们明白了类似“指令、程序”等等概念后，再来专门重新谈谈内存吧。

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我们将更多的计算机原理级别的内容，放在后面第4章中。这一小节的内容仅讲到这里，也许你对“什么计算机”还有些模糊，不过我相信你对于我们满大街跑的汽车，一定有了新的认识。没错，当你习惯用“程序员”的眼光去这个世界，你一定会惊奇的发现：原来到处都是“输入、输出”设备，到处都是“处理器”。

是时候试试你——一个预备程序员的新目光了！站起来走走，重新“鉴赏”一遍你家的各类电器。如果你做到了这一点。你已经有了一个很好的开始。

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