计算机的三大原则

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前言
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前言

计算机的三个根本性基础

1. 计算机是执行输入、运算、输出的机器

2. 程序是指令和数据的集合

3. 计算机的处理方式有时与人们的思维习惯不同

计算机是由硬件和软件组成的。可以把硬件和软件的区别理解成游戏机（硬件）和收录在CD-ROM中的游戏（软件）的区别。

输入、运算、输出是硬件的基础

从硬件上来看，可以说计算机是执行输入、运算、输出三种操作的机器。计算机的硬件由大量的IC（Integrated Circuit，集成电路）组成。每块IC上都带有许多引脚，有的引脚用于输入，有的用于输出。IC会在其内部对外部输入的信息进行计算，并把运算结果输出到外部。实际上计算机所做的事情就是“输入”数据1和2，然后对它们执行加法“运算”，最后“输出”计算结果3。

但是计算机看起来可以做各种各样的事，比如玩游戏、处理文字、绘图、收发电子邮件等等。无论是多么复杂的功能，都是通过组合一个又一个由输入、运算、输出构成的流程单位来实现的，这是毋庸置疑的事实。如果打算用计算机做点什么的话，就要考虑该如何进行输入、如何获取输出以及进行怎样的运算才能从输入得到输出。

输入、运算、输出三者必须成套出现，缺一不可。如果不输入信息，计算机就不能工作。如果不执行任何运算，只是使输入的信息绕过运算环节直接输出，那么这就是电线而不是计算机了。最后，输入的信息如果经过了运算，却不输出结果，那么这也不是计算机而只是堆积信息的垃圾箱了。

软件是指令和数据的集合

无论程序多么高深、多么复杂，其内容也都是指令和数据。所谓指令，就是控制计算机进行输入、运算、输出的命令。把向计算机发出的指令一条条列出来，就得到了程序。

在程序设计中，会为一组指令赋予一个名字，可以称之为“函数”、“语句”、“方法”、“子例程”等，这里一般推荐称之为“函数”，因为更加通俗易懂。

程序中的数据分为两类，一类是作为指令执行对象的输入数据，一类是从指令的执行结果得到的输出数据。在编程时程序员会为数据赋予名字，称其为“变量”。

y=f(x)，这句话表示若把变量x输入到函数f中，经过函数内部的某种运算后，其结果就会输出到变量y中。

对计算机来说什么都是数字

用数字表示所有信息，这就是一个很具有代表性的计算机式的处理方法。例如，人们会用“蓝色”、“红色”之类的词语描述有关颜色的信息。但是换做计算机就不得不用数字表示颜色信息。例如，用“0,0,255”表示蓝色，用“255,0,0”表示红色，用“255,0,255”表示由蓝色和红色混合而成的紫色。不光是颜色，计算机对文字的处理也是如此。计算机内部会先把文字转换成相应的数字再做处理，这样的数字叫做“字符编码”。

随着计算机的不断进化，编程方法也在进化，进化的成果是诞生了两种编程方法，面向组件编程和面向对象编程。这两者的进化目标一致，都是使程序员可以在编程中继续沿用人类创造事物时的方法。面向组件编程的方法是通过将组件（程序的零件）组装到一起完成程序；面向对象编程的方法是先如实地对现实世界的业务建模，之后再把模型搬到程序中。