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科学启蒙之路-Day22

海鹏杂谈  · 简书  ·  · 2018-09-21 23:17

昨天我们讲了计算机指令,我们知道了计算机的运算速度非常快,今天我们就来讲一讲计算机是如何工作的,它为什么可以计算的那么快。

计算机运算快的秘诀都在一些小小的东西上--芯片。芯片是由很多电路组成的,每个电路又包含无数个开关,这些开关通过开或者关,控制电流的通路,最终形成各种电信号。

一般芯片都非常小,但是却集成了非常多的电路,可以形成非常复杂的逻辑表达。计算机用开关的开或者关,表现为1或者0,yes或者no。可别小瞧这些开关,通过这些0和1,计算机可以做任何事。比如,屏幕上的一块区域,包含很多像素点,每个像素点就是一个最小的小灯泡,这个小灯泡的位置有一个编号,可以就用在这块区域中横纵坐标的位置来表示。0代表灯泡灭,1代表灯泡亮。通过控制这些灯泡是0还是1,就可以控制在这块屏幕区域显示什么数字或者文字。

0 1 0 0 1 0

0 1 0 0 1 0

0 1 0 0 1 0

上面这块区域就显示为11了。(图像请脑补)

芯片就是计算机的能力的基础,很多个芯片组成了计算机运行所需的各种设备。

其中最大的一个芯片,也是计算机的核心大脑,叫做CPU,全称是central processing unit,翻译过来叫中央处理器。如果拆开电脑看过,一般CPU会在中间装着。CPU是决定指令如何运行的大脑,输入输出以及控制其他芯片都靠它。

还有一种叫做RAM,random access memory,就是我们常说的内存。内存可以储存数据,但是这种数据一旦断电就会消失,所以内存就是易失性存储。

那如果想要永久性的存储数据靠什么呢?那就需要硬盘了。硬盘可以永久性的存储数据,断电了也没关系,再开机数据还在。

为什么要有这种设计呢?原来内存和硬盘各有适合的场景。内存一般存储的空间小,以GB为单位计,比如8GB,16GB。硬盘空间大,一般以TB为单位,现在家用计算机都可以标配1T的硬盘了。内存存储和读取数据的速度快,硬盘存储和读取速度慢。所以实时运算需要的数据在内存中完成存取,想要永远保存的数据才要保存到硬盘。

上面就是计算机最重要的三种设备了。其他的还有屏幕和音箱,是输出设备,键盘鼠标触摸板手写板等都是输入设备。另外还有散热用的风扇,笔记本的电池,USB接口,光驱等等诸多设备。

每种设备都有各自的用处,它们共同实现了计算机的强大能力。




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