超简单理解计算机编程原理


作者:Harkerbest

声明:本文章为原创文章,本文章永久链接:https://www.harkerbest.cn/?p=430,转载请注明原文地址,盗版必究!!!


  近些年少儿编程领域发展得热火朝天,越来越多的中小学生对编程产生了浓烈的兴趣,觉得它高深莫测。今天,小编作为一名研究编程多年的在校学生,为大家用最简洁最好理解的语言介绍什么是编程编程和计算机的原理是什么。

电子计算机的原理

  要想更好地理解编程的原理,我们还得先从计算机的硬件开始讲起。

微观——逻辑门

  计算机涵盖的范围很广,它不仅仅是电脑,还包括手机以及其他一切具有逻辑判断功能的家电,比如空调、电冰箱、热水器等等。我们生活中用到的计算机都是电子计算机,也是人类最早研发的计算机,这一类计算机由很多个逻辑门组成。逻辑门是什么?它是计算机的最小组成单位,简单来说它就是一个开关,它通过判断输入的电流判断是否通电将电流传给下一个逻辑门,上亿个这样的逻辑门通过一定的方式拼接在一起(如图),就组成了我们日常生活中使用的电子计算机。

%title插图%num
逻辑门组成的阵列

宏观——冯诺依曼结构

  刚刚我们从逻辑门的角度介绍了计算机的原理,但是在现实中我们用肉眼无法看到逻辑门的存在,拆开机箱,我们只能看到主板、CPU、内存条、硬盘、网卡、声卡、光驱等硬件。事实上,这些硬件在微观上都是由逻辑门等构成的,只是它们的分工不同,关于它们之间的分工,就不得不提到冯诺依曼结构了。它是目前所有电子计算机的基本结构,哪怕是超级计算机,也没有完全超出这套基本结构。

  冯诺依曼结构是由著名数学家冯诺依曼在20世纪中期提出的,这套理论的内容如下:

数学家冯·诺依曼提出了计算机制造的三个基本原则,即采用二进制逻辑、程序存储执行以及计算机由五个部分组成(运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备),这套理论被称为冯·诺依曼体系结构

  下面我们用图片更好地理解这段话:

%title插图%num
冯诺依曼结构图解

  事实上,图片上面的每一个方框就刚好代表电脑上对应的硬件,输入输出设备就是只鼠标、键盘、屏幕、音响之类的;储存器则包括硬盘和内存条,其中硬盘负责数据的永久储存,内存条则负责临时储存(断电后数据会丢失);运算器和控制器则是CPU,负责计算机的主要计算任务和整个计算机的任务分配控制;显卡等也可以纳入运算器的范畴。

  上面的箭头则是分别代表数据流、指令流和控制流,其中数据流则是计算机数据的流向,很显然是从输入设备到输出设备;指令流与数据类似,但是负责传输计算机的指令;控制流指的是控制器对计算机分配任务时指令的流向。

对于冯诺依曼结构,本文只是通俗介绍,读者也不必深究

编程的原理

  上面的计算机原理大家如果没有绕过来也没有关系,这并不影响下面的介绍。

  编程理解起来其实非常简单,就是教电脑做事,把你想要电脑做的事情表示出来,让电脑理解,电脑理解后帮你做事的流程就叫做程序。(这句话是本人原创的,个人觉得非常到位)

  下面来说说如何做到教电脑做事。

  从计算机原理可知,由于计算机是由逻辑门组成的,而逻辑门是一个开关,因此每一个逻辑门只能传输两个信号(0和1),从而导致计算机的每一个指令和数据都是都是由0和1构成的,也就是二进制表示。然而这对人类来说无疑是一个反人类操作,难道程序员要写一堆全是0和1的东西吗?这显然不行,于是,聪明的人类就想到了一个更加高级的办法,那就是创造一种编程语言和编译程序,编程语言用人类看得懂的字符表示,编译程序负责将编程语言转化为只有0和1的指令,这样就完美地解决了如何编程的问题,创造了一种让电脑和人类都能读懂的语言,所以简单来说编程语言就是电脑和人类都能读懂的语言

编程语言

  下面让我们聊聊编程语言,常见的编程语言有:Python、Java、Java script、PHP、C++、C#、C语言、Visual Basic等等,他们各有优缺点。其中人工智能领域比较偏重Python,因为其语言逻辑清晰简单明了,游戏开发则偏重Java,C++等,因为它们在运行速度和可视化兼容等各方面更加强大。各位编程爱好者可以根据自己的兴趣爱好选择学习。

  下面是PYPL世界语言排行榜上面的编程语言排名,可以看到由于人工智能的发展,Python遥遥领先

%title插图%num
PYPL世界语言排行榜

结语

  关于编程,小编就跟大家说到这里啦,由于小编技术有限,文章内容中可能会出现知识性错误,如果有大佬发现了请在评论区指正。

  如果大家觉得本文对你有帮助的话欢迎将本文分享给更多朋友!谢谢!

“超简单理解计算机编程原理”的一个回复

发表评论

您的电子邮箱地址不会被公开。 必填项已用*标注

CAPTCHAis initialing...