加拿大康考迪亞大學(xué)課程輔導(dǎo)之軟硬件基礎(chǔ)

位于加拿大蒙特利爾的康考迪亞大學(xué)提供全面而嚴格的計算機科學(xué)課程，使學(xué)生掌握在不斷發(fā)展的技術(shù)行業(yè)中取得成功所需的知識和技能。該課程以注重理論基礎(chǔ)和實際應(yīng)用而著稱，確保畢業(yè)生為在技術(shù)行業(yè)、學(xué)術(shù)界、研究和其他領(lǐng)域從事各種職業(yè)做好充分準備。本文為大家闡述了軟件和硬件的相關(guān)知識。

讓我們從基礎(chǔ)知識開始：您編程的機器和它們運行的程序。計算機體系結(jié)構(gòu)指的是定義軟件和硬件如何連接和交互以使計算機工作的一門科學(xué)或一套規(guī)則。這一定義引入了兩個基本概念：硬件和軟件。硬件是指與計算機物理連接的一切設(shè)備。例如，顯示器、打印機、鼠標(biāo)和硬盤都是硬件組件。與之相比，軟件是在計算機上執(zhí)行任務(wù)的程序和進程的集合。軟件是改變計算機硬件狀態(tài)的有組織的命令序列。

一、計算機硬件須知

1.硬件組件

a.中央處理器(CPU)： 處理計算機內(nèi)的信息。中央處理器是從主存儲器中獲取數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)并將更新后的數(shù)據(jù)返回主存儲器的物理對象。

b.控制單元 (CU)： 中央處理器的子單元，用于控制進出主存儲器的數(shù)據(jù)流。

c.算術(shù)邏輯單元 (ALU)： ALU 是 CPU 的另一個子單元，負責(zé)處理算術(shù)和邏輯運算。

d.輸入單元： 接收來自世界或輸入設(shè)備的數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)換為字節(jié)流。例如：鍵盤、鼠標(biāo)、麥克風(fēng)、攝像頭和 USB。

e.輸出單元： 從處理器獲取處理后的數(shù)據(jù)，并以人類可讀的方式顯示出來。例如：顯示器屏幕、打印機和耳機。

f.存儲單元： 數(shù)據(jù)單元：在獲取和處理數(shù)據(jù)后存儲數(shù)據(jù)的地方。存儲單元或內(nèi)存是一個物理存儲空間。

g.存儲器：包括主存儲器或隨機存取存儲器(RAM)，即計算機中的物理存儲空間，以及硬盤、光盤、U 盤等輔助存儲設(shè)備。

2.硬件架構(gòu)

a.馮-諾依曼體系結(jié)構(gòu)： 由約翰-馮-諾依曼在 1945 年設(shè)計的一種架構(gòu)，目前大多數(shù)計算機仍在使用，程序指令和數(shù)據(jù)共用相同的內(nèi)存和路徑。

b.哈佛架構(gòu)： 一種與馮-諾依曼體系結(jié)構(gòu)相反的計算機體系結(jié)構(gòu)，其中數(shù)據(jù)和指令的內(nèi)存和信號路徑是分開的。

c.指令集架構(gòu)(ISA)： 這里指的是計算機的抽象模型。實現(xiàn)是執(zhí)行 ISA 所定義指令的設(shè)備。一般來說，ISA 為執(zhí)行系列定義了以下要素：指令、數(shù)據(jù)類型、寄存器、主存儲器管理的硬件支持、基本特征、輸入/輸出模型。

二、您首先需要了解的軟件知識

1.首先需要了解的軟件知識

a.機器語言：計算機能處理的唯一語言是 1 和 0 的流，稱為二進制。機器語言被認為是一種低級編程語言。

b.匯編語言：一種人類可讀的低級編程語言，可將二進制代碼轉(zhuǎn)化為匯編指令，而計算機必須將匯編指令轉(zhuǎn)化為機器語言。匯編語言是機器語言和高級編程語言之間的橋梁。

c.高級語言：也稱為編程語言(如 Python、C++、Java)。 使用這些語言可以創(chuàng)建功能強大、復(fù)雜、人類可讀的程序，而無需大量低級指令(即匯編語言指令)。

2.軟件的基本類型

a.匯編器：一種將匯編語言程序翻譯成機器語言的實用程序。

b.編譯器：將高級編程語言編寫的源代碼翻譯成低級語言(如機器語言或匯編語言)的機器可讀目標(biāo)代碼的程序。翻譯完成后，目標(biāo)代碼被發(fā)送到目標(biāo)系統(tǒng)執(zhí)行。

c.解釋器：將高級編程語言編寫的源代碼部分翻譯為低級語言目標(biāo)代碼的程序，機器可在運行源代碼的同時讀取目標(biāo)代碼。

d.操作系統(tǒng)：支持計算機基本功能、管理計算機硬件和軟件資源并為計算機程序提供一般服務(wù)的軟件。

e.用戶應(yīng)用程序：通常是為最終用戶編寫的軟件，旨在執(zhí)行與計算機系統(tǒng)操作相關(guān)任務(wù)之外的特定任務(wù)。如今，這些應(yīng)用程序可以采取獨立應(yīng)用程序、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序和手機應(yīng)用程序的形式。

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