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《計算機是怎樣跑起來的》讀書筆記一:計算機的三大原則

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前言

對於計算機的學習是當下最熱門的討論話題。最近讀了一般書,很基礎的內容,適合初級入門選手閱讀。這裡記錄下我的一些讀書筆記。

1.1計算機的三個根本性基礎

現在的計算機看起來好像某種高度複雜的機器,可是其基本的構造卻是很簡單的。對於任何關於計算機的技術,來使用這三個原則進行解釋,都能夠輕而易舉。
計算機的三大原則

1.計算機是執行輸入/運算/輸出的機器

計算機的硬體是由大量IC(積體電路)組成的。
每塊IC上都帶有很多引腳。這些引腳,有的用於輸入,有的用於輸出。在輸入和輸出之間,IC會進行一系列運算。如果沒有運算的話,那跟輸電線沒啥區別。輸入和輸出的內容完全一樣的輸電線不是我們想要的。


輸入/運算/輸出三者必須成套出現,缺一不可!
沒有輸入,計算機不知道我們要運算什麼;
沒有運算,如上述說,那是一根輸電線;
沒有輸出,計算機堆積了一堆垃圾資訊,沒有任何用處。

2.程式是指令和資料的集合

所謂指令,就是控制計算機進行輸入/運算/輸出的命令。結合第一原則的內容,這一成套出現的指令就組合成了一個最簡單的程式。複雜的程式則是由更多的指令組合而成。通常我們為一組指令賦予一個名字:函式(方法/語句等)。
程式中的資料分為兩類,一是運算起始時,輸入的資料;二是運算結束時,輸出的資料。這些資料,在程式設計時習慣被稱呼為變數。

無論是什麼語言,最終編譯出來的機器語言是一些數字和字母的組合。他們要麼代表指令,要麼代表資料。


3.計算機的處理方式有時與人們的思維習慣不同

對於計算機來說,什麼都是數字。在最初級的CPU裡,只有代表0和1的電荷。我們通過改變電荷來確認運算結果,所以計算機是一個頑固的物件。
我們現在能見識到的系統,從最開始的MS-DOS,到Windows,一步步的在改變計算機做事的方式。

MS-DOS:
使用同樣的指令和計算機進行互動,例如輸入"Help",計算機會輸出跟計算機記憶體儲的與"Help"有關的資訊。要記住成千上萬個指令,就跟我們學習一門新的語言一樣。這門語言是嚴謹而不可有任何差錯的,那可不想生活中對話的語言,說錯了某一個詞也能讓對方明白是什麼意思。對於計算機語言來說,一個字母都是不能出錯的。

Windows:
Windows改變了計算機,它提供了視覺化的介面,使得我們不用再學習計算機的語言。直接通過點選/拖拽/輸入人類的語言,來讓計算機明白它應該需要做什麼。這是反過來,讓計算機來學習人類的生活/思維習慣!

程式設計方式:
在開始的時候,人們使用面向元件程式設計的方式,使用一個個元件(指令集合)組合在一起,使得程式執行以達到某一些效果。而隨著發展,面向物件程式設計應運而生,它把每一個物件當作一個個體,對它進行建模。賦予這個物件它能做的所有指令,然後通過給這個物件釋出命令而完成我們想要的結果。把每一個物件比作一個有血有肉的人都毫不過分。
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總結

只要理解了這三大原則,在面對日新月異的技術更新,我們就可以不再那麼害怕。舉個簡單的粒子,微軟公司提出的.NET技術中,XML Web服務使用通用技術SOAP/XML。促使企業間的計算機協同工作。 這其中,所謂的SOAP是關於呼叫指令的規範,XML則是定義資料格式的規範。那麼我們就可以在一臺計算機上使用SOAP指令輸入資料,然後通過網際網路傳送到與之相連的另外一臺計算機上,在另一臺計算機運算之後把輸出資料返回到我們操作的計算機上面。看吧,它完成了一個輸入/運算/輸出,通過一些指令和資料得到我們想要的結果。而在檢視這些指令和資料規範之後,會發現它是十分複雜而且不知變通的,這就是"計算機的處理方式"!