计算机的特征
一般来说,在家中依靠电流或电池运转的各种电器设备,大都依靠计算机程序运行,也都具备着现代计算机部分甚至全部的特征。
计算机的组成部分
各式计算机的外观看起来千差万别。一般来说,我们见到的有手机、平板电脑、台式计算机、笔记本电脑,它们都以不同的方式运行,但是其外壳之内却是大同小异。下面,我们就一起打开计算机,了解它的内部结构。
微处理器
在计算机系统中,微处理器是负责绝大多数“思维”工作的组件,扮演着计算机大脑的角色。微处理器中可能拥有不止一个核心。微处理器的核越多,大脑就越强大,每秒能够运行的指令也就越多。
微处理器也称为中央处理器或CPU。在微处理器的内部,有着成千上万个开关等待着电信号的到来,电信号通过通道和闸门的开或关,以二进制数的形式生成。
随机存储器⸺RAM
这是计算机的内存,通常以吉字节(GB)为单位计算。计算机就像人脑一样,每次只能记忆一定数量的信息。计算机执行每项任务时都会占据一定比例的可用RAM,直至任务完成以后才会释放出存储空间。而大多数计算机都会同时执行多项任务,因此RAM空间越大越好。
外存储器
计算机还需要有地方存储所有程序,通常而言,这就是我们称作硬盘的设备。外存储器也以吉字节计算其容量。计算机上外存储器的空间越大,使用者能够保存的照片、电影、音乐等文件也就越多。硬盘是计算机内部的外存储器。而如果你要插入U盘,拷走一些文件,那U盘就称作外存储器了。
普适计算这个术语就是用来描述计算机无处不在的。
输入设备和输出设备
家中的计算机都有一些嵌入其中或附在其外的外部设备,如鼠标、键盘、网络摄像头、打印机。这些都是提供输入、获取输出的工具。举例来说:
·网络摄像头会捕捉你的图像,并传送给正在和你视频聊天的人。这是计算机接受输入的例子。
·你的手指触动键盘、触控板、鼠标,就可以输入信息,给计算机发出指令。
·计算机屏幕能够显示正在使用的网页、文件这些数据,也可以显示游戏页面。此时,计算机提供的显示就是输出。
·一些更新的设备,如智能手机、平板电脑,都是触摸屏幕的。因此,设备的屏幕就既可以输入又可以输出。
·对大多数计算机而言,还存在一种输入途径,即通过USB接口接入其他设备。
网络
无论是使用头戴式耳机无线播放音乐,还是查阅全球范围内其他计算机上拥有的信息,计算机之间通用的对话方式就是网络。计算机连接到家中或办公室的互联网路由器上,就能实现无线网络连接(也就是WiFi)。设备之间还可以通过蓝牙连接,这是另外一种连接方式,可连接诸如无线鼠标、无线耳机等设备。大多数台式计算机拥有以太网接口,可实现物理的、有线的网络连接。
一些微型计算机比如BBC micro:bit(BBC micro:bit是英国广播公司推出的卡片式计算机,主要用于计算机教育。——编者注)和Raspberry Pi(Raspberry Pi也是一种卡片式微型计算机,使用者可将其与电视机或其他显示器相连,再接入键盘,就能用来学习编程。——编者注)也拥有这些组件。这些计算机存储空间很小,可能只够一个程序运行。但就Raspberry Pi而言,你却可以给其中插入足够大的存储卡来扩展空间。
以上这些组件只是计算机的基本组成部分。其他的计算机,比如智能手机,还拥有光线传感器,能自动调整屏幕的亮度;有加速传感器,可以检测手机移动的速度;有陀螺仪,能检测手机偏转的角度;有指南针,能辅助导航;有全球定位系统(GPS),能实现精准定位。
这些额外的传感器,都能在计算机自身情况发生变化时,发挥出相应的功能。
大多数计算机共有的部件和性能包括:负责思考的大脑、辅助大脑思考的内存、存放信息的空间以及接收输入和实现输出的能力。
主板
在计算机内部,有一块较大的板,这块板将前面提到的所有部件连接在一起,我们称其为主板。主板是计算机上所有元件或部件彼此连接的地方,便于电信号在各部件之间来回传输,实现信息的发送和接收。但计算机不是唯一拥有主板的设备,各式各样的设备在电子元件需要连接在一起的时候都会用到主板。
人类计算机
这和人类及其他动物所具备的能力非常相像。我们人类拥有大脑,有记忆,可以思考、储存,还能通过感官系统接收输入,通过肌肉运动进行输出。更不用说,我们每个人的外表看起来是不一样的。
这样来看,你还会说人类和计算机之间有天壤之别吗?假如说微处理器是我们的大脑,那么我们的输入设备是什么呢?
我们可以通过以下方式进行输入:
·用眼睛看东西。
·用耳朵听声音。
·用鼻子闻气味。
·用舌头尝味道。
·用皮肤触摸物品。
我们还有其他获得输入的方法,比如身体失去平衡、头晕眼花时,我们能感知到,饿了、渴了能感觉到,累了也能意识到。
我们能记住很多东西(但是可能不会一次记住所有的东西)。我们也依靠外部储存,比如记日记、拍照片,甚至把东西储存在电脑上。
尽管之前我们提到过计算机的存储容量是以吉字节(GB)来计算的,但实际情况并非总是如此。随着时间的推移,存储器价格越来越便宜,人们会以时下流行的、最经济的可用容量来计量。但就目前而言,吉字节(GB)仍是最常见的存储容量计量单位。比如,在你的电脑上,你可能装了250GB的硬盘和16GB的内存。
这里还有更多关于存储容量的知识:
那么,对比一下,人类大脑的储存容量有多大呢?这个问题多年来一直存在着争议,有些神经系统科学家认为可高达2.5PB,也有神经系统科学家认为只有1TB。对此我们或许永远也得不到一个准确的答案!
你知道吗?
软盘曾经是最为常见的外部存储设备。在互联网和WiFi十分昂贵且未成为主流时,计算机用户就是用软盘传输文件的。因此,在今天大多数计算机的程序中,你仍然能看到软盘的图标,其目的在于方便用户存储文件。