电脑为什么能运行(电脑的运行有什么用)

小编:迷魂雪 更新时间:2022-08-19


电脑为什么能运行(电脑的运行有什么用)

笔记本电脑


电脑为什么能运行(电脑的运行有什么用)

台式电脑

电脑为什么能运行?这个问题,对于经常玩手机玩电脑的朋友来说,似乎是理所当然,也从没去考虑过!特别是一些电脑小白:难道电脑也有智商,懂得如何思考问题,给出答案?当然,这个问题只对电脑小白作答,各位电脑高手就当听听就罢,有说的不对的请批评指正。

电脑之所以能自动运行,这就要从它的结构来分析了。

电脑为什么能运行(电脑的运行有什么用)

电脑主要由五部分构成

在电脑出现之前,它主要是由运算器,控制器,输入设备,输出设备组成。那时候,运行的也就一个程序,而且是由很多的电子管焊接在一起的。如果要更改程序,那就要重新设置电路,重新焊接电路,要人为的输入二进制数,并且懂得整个电路运行的专业人员才能玩得起的,当然也就不能自动运行了。

电脑为什么能运行(电脑的运行有什么用)

最初的电脑

自冯.诺依曼的计算机结构设计体系的出现,大大的推进了计算机发展的步伐,从而使电脑能自动运行,而不用手动操作机械了。冯.诺依曼提出:用存储器来保存二进制指令和数据,并设计通用电路,创造通用指令集。由于电路通用,指令通用,这样设计新程序,只需改变指令组合,不用重新设计电路,焊接元件了。并且,存储器中保存有指令,控制器获取指令,分析指令,控制运算器进行运算等执行指令。这样,取指令,执行指令的重复循环,电脑就能自动运行了。

又有小白会问,为什么电脑能执行指令?它认识字吗?电脑是一台冰冷的机械,当然不像人类那样有智商,会认识字,会计算1+2=3。这要从计算机的最底层物理硬件层说起了。大家都知道电脑使用的是二进制数来表示物理层中二极管三极管等开关管来表示通和断,电压的高和低,如1表示通,0表示关,或高电平代表1,低电平代表0。又有逻辑层设定了,逻辑与,逻辑或,逻辑非。

逻辑与规定当两个条件都为1(为真)时,结果就为1(为真)。

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逻辑与

逻辑或规定当两个条件中只要存在一个1(为真)时,结果就为1(为真)。

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逻辑或

逻辑非规定结果取它的对立值。

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逻辑非

这些逻辑与或非的合并组合可以形成所有的运算。当然不只是逻辑运算,它还可以形成加法运算。而科学家已求证过,所有的运算加法都可以实现。

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逻辑与和逻辑或合并组合成逻辑异或


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逻辑异或符号


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逻辑异或和逻辑与组合成半加器


电脑为什么能运行(电脑的运行有什么用)

半加器符号


电脑为什么能运行(电脑的运行有什么用)

两个半加器组合成全加器

用物理层的电子开关等都可以实现逻辑层面算术逻辑运算。通过控制器发射的高低电平来控制电子开关作算术逻辑运算,这样就可以让电脑听从指令进行工作。

这样,听起来挺繁锁,而且电子开关千千万万,乃至上亿,好烦哦。你要这样想,人体的细胞也是上亿,百亿千亿万亿个,为什么我们也能形成一个人,行走自如,爱说爱笑,简简单单的一个自我呢。细胞形成器官,这样数量就少多了吧,而器官又形成人体。当然,人是有思想有智慧的,在大脑的驱使下,就形成了活人了。

同理,电子开关形成运算器,控制器,而运算器和控制器就形成计算机核心CPU,再加上储存器和输入输出设备就形成了整个计算机,在硬件设备与软件系统的组合下,电脑就可以自动运行了。

电脑为什么能运行(电脑的运行有什么用)

说得简单点,电脑就是一堆电子开关,里面的程序负责开关的通断状态,而程序又恰巧是指令的组合,并储存在储存器上,这样电脑就可以自动运行了!