计算机与操作系统科普文

1、什么是计算机

能接收使用者输入指令与数据,经由中央处理器的算术与逻辑单元运算处理后,以产生或存储有用的新数据。比如计算器,手机,汽车导航系统,提款机,桌面电脑,手提电脑等。

2、计算机硬件系统的五大组成部分

输入单元,输出单元,控制单元,算术逻辑单元,内存

3、计算机工作原理

计算机在运行时,先从内存中取出第一条指令,通过控制器的译码,按指令的要求,从存储器中取出数据进行指定的运算和逻辑操作等加工,然后再按地址把结果送到内存中去。接下来,再取出第二条指令,在控制器的指挥下完成规定操作。依此进行下去。直至遇到停止指令。

程序与数据一样存贮,按程序编排的顺序,一步一步地取出指令,自动地完成指令规定的操作是计算机最基本的工作原理。这一原理最初是由美籍匈牙利数学家冯.诺依曼于1945年提出来的,故称为冯.诺依曼原理。

4、计算机的演变史

1)最早的计算机模型

人们通过输入设备把需要处理的信息输入计算机,计算机通过中央处理器把信息加工后,再通过输出设备把处理后的结果告诉人们。

其实这个模型很简单,举个简单的例子,你要处理的信息是1+1,你把这个信息输入到计算机中后,计算机的内部进行处理,再把处理后的结果告诉你。

那个时候,计算机体积大,输入设备十分落后,没有键盘和鼠标,需要通过无数的开关输入信息,计算机处理信息后,输出设备也相当简陋,就是一堆信号灯,无法处理复杂信息,只能进行数字运算。

2)内部存储器的设计

之后,人们对计算机模型进行了改进:就是在中央处理器旁边加了一个内部存储器。

先打个比方说,如果老师让你心算一道简单题,你会毫不费劲就算出来,可是如果老师让你算20个三位数相乘,你心算起来肯定很费力,但如果给你一张草稿纸的话,你也能很快算出来。

一个没有内部存储器的计算机如果让它进行一个很复杂的计算,因为存储能力有限,无法记住中间结果,就计算不出最后结果。但如果给它一些内部存储器当“草稿纸”,计算机就可以把一些中间结果临时存储到内部存储器(内存)上,然后在需要的时候再把它取出来,进行下一步的运算,如此往复,计算机就可以完成很多很复杂的计算。

3)纸带机的发明

人们感到计算机输入和输出方式太落后,在输入方面,为了不再每次扳动成百上千的开关,人们发明了纸带机。

纸带机的工作原理:

纸带的每一行都标明了26个字母、10个数字和一些运算符号,如果这行的字母A上面打了一个孔,说明这里要输入的是字母A,同理,下面的行由此类推。这样一个长长的纸带就可以代表很多的信息,人们把这个纸带放入纸带机,纸带机再把纸带上的信息翻译给计算机。

这样看似很麻烦,其实在很大程度上促进了计算机的发展。

同时,人们也改进了输出设备,用打印机代替了计算机面板上无数的信号灯。它负责把计算机输出的信息翻译成人能看懂的语言,打印在纸上,这样人们就能很方便地看到输出的信息,再也不用看那恶心的信号灯了。

4)键盘和显示器的发明

后来,人们继续对输入和输出系统进行改进,发明了键盘和显示器。键盘和显示器的好处在于人们可以直接向计算机输入信息,而计算机也可以及时把处理结果显示在屏幕上。而且随着长时间的改进,计算机的体积也在不断缩小。

5)外部存储器的设计

随着人们的使用,又发现了许多不如意之处。比如信息太多,输入时间长;如果停电,会造成数据丢失;处理相同数据时,需要重新输入,劳动重复等等这些弊端。

因此,这回人们在原有的计算机模型之上,增加了一个外部存储器。

外部存储器的“外部”是相对于内部存储器来说的,在中央处理器处理信息时,它并不直接和外部存储器打交道,处理过程中的信息都临时存放在内部存储器中,在信息处理结束后,处理的结果也存放在内部存储器中。可是如果这时突然停电,那些结果还会丢失的。内部存储器(或简称内存)中的信息是靠电力来维持的,一旦电力消失,内存中的数据就会全部消失。也正因为如此,人们才在计算机模型中加入了外部存储器,把内存中的处理结果再存储到外部存储器中,这样停电后数据也不会丢失了。

外部存储器与内存的区别在于:它们的存储机制是不一样的,外部存储器是把数据存储到磁性介质上,所以不依赖于是否有电。有了磁盘之后,人们使用计算机就方便多了,不但可以把数据处理结果存放在磁盘中,还可以把很多输入到计算机中的数据存储到磁盘中,这样这些数据可以反复使用,避免了重复劳动。

6)有文件系统

因为人们要存储到磁盘上的内容越来越多,众多的信息存储在一起,很不方便。这样就导致了文件的产生。人们把信息分类整理成文件存储到磁盘上,这样,磁盘上就有了文件1、文件2……。

7)有操作系统

在使用过程中人们发现,由人工来管理越来越多的文件是一件很痛苦的事情。为了解决这个问题,人们就开发了一种软件叫操作系统,让操作系统替代人们来管理计算机,将人解放出来。

在操作系统出现之前,计算机使用人群受限,只有专业人士才可以使用,因为给计算机下达的命令也都是专业术语。而在操作系统出现之后,使用人群就没有限制了,只要经过简单的培训,人们都能很容易地掌握计算机。

原因是,人们不再与计算机的硬件直接打交道,不直接对这些硬件发号施令,我们只需要把要做的事情告诉操作系统,操作系统再把要作的事情交给计算机,等计算机完成之后,操作系统再把结果告诉人们,这样就省事多了。人们不用再死记硬背那些专业术语了。

二、操作系统

自从有了操作系统,使用人群不在受限,社会与经济发展的越来越快。

1、操作系统的作用

1)方便了人和计算机之间的信息传递;

2)替人们管理日益增多的文件,使人们能很方便地找到和使用这些文件;

4)替人们管理磁盘,随时报告磁盘的使用情况;

5)替计算机管理内存,使计算机能更高效而安全地工作;

6)管理各种外部设备,如打印机等,有了它的管理,这些外设就能有效地为用户服务了。

2、操作系统的发展

也正因为操作系统这么重要,所以人们也在不断地改进它,使它的使用更加方便,功能更加强大。由最初的DOC操作系统发展到图形化界面的操作系统。面向人群的操作系统也做到了百花齐放。

如微软公司,从DOS操作系统一路发展过来,比较出名的有 Windows95和Windows98、windowsXP、再到现在的windows7、windows8(不建议使用,不够稳定)和windows10。

苹果公司,也由原来的System系列,发展到现在非常出名的MAC OS系统。

还有就是作为服务器端非常著名的一系列unix系统,以及如“雨后春笋”般出现的类unix系统。比较经典的有linux,GNU,debian系列,red hat系列,Ubuntu系列,CentOS系列等等

随着手机,平板等移动端的流行,移动端的操作系统的发展和进步也非常迅速。苹果公司的IOS,遍布天下的androi系统,微软的wp,谷歌自己的chrome os等等。

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