加拿大康考迪亚大学课程辅导之软硬件基础

位于加拿大蒙特利尔的康考迪亚大学提供全面而严格的计算机科学课程，使学生掌握在不断发展的技术行业中取得成功所需的知识和技能。该课程以注重理论基础和实际应用而著称，确保毕业生为在技术行业、学术界、研究和其他领域从事各种职业做好充分准备。本文为大家阐述了软件和硬件的相关知识。

让我们从基础知识开始：您编程的机器和它们运行的程序。计算机体系结构指的是定义软件和硬件如何连接和交互以使计算机工作的一门科学或一套规则。这一定义引入了两个基本概念：硬件和软件。硬件是指与计算机物理连接的一切设备。例如，显示器、打印机、鼠标和硬盘都是硬件组件。与之相比，软件是在计算机上执行任务的程序和进程的集合。软件是改变计算机硬件状态的有组织的命令序列。

一、计算机硬件须知

1.硬件组件

a.中央处理器(CPU)： 处理计算机内的信息。中央处理器是从主存储器中获取数据、处理数据并将更新后的数据返回主存储器的物理对象。

b.控制单元 (CU)： 中央处理器的子单元，用于控制进出主存储器的数据流。

c.算术逻辑单元 (ALU)： ALU 是 CPU 的另一个子单元，负责处理算术和逻辑运算。

d.输入单元： 接收来自世界或输入设备的数据，并将其转换为字节流。例如：键盘、鼠标、麦克风、摄像头和 USB。

e.输出单元： 从处理器获取处理后的数据，并以人类可读的方式显示出来。例如：显示器屏幕、打印机和耳机。

f.存储单元： 数据单元：在获取和处理数据后存储数据的地方。存储单元或内存是一个物理存储空间。

g.存储器：包括主存储器或随机存取存储器(RAM)，即计算机中的物理存储空间，以及硬盘、光盘、U 盘等辅助存储设备。

2.硬件架构

a.冯-诺依曼体系结构： 由约翰-冯-诺依曼在 1945 年设计的一种架构，目前大多数计算机仍在使用，程序指令和数据共用相同的内存和路径。

b.哈佛架构： 一种与冯-诺依曼体系结构相反的计算机体系结构，其中数据和指令的内存和信号路径是分开的。

c.指令集架构(ISA)： 这里指的是计算机的抽象模型。实现是执行 ISA 所定义指令的设备。一般来说，ISA 为执行系列定义了以下要素：指令、数据类型、寄存器、主存储器管理的硬件支持、基本特征、输入/输出模型。

二、您首先需要了解的软件知识

1.首先需要了解的软件知识

a.机器语言：计算机能处理的唯一语言是 1 和 0 的流，称为二进制。机器语言被认为是一种低级编程语言。

b.汇编语言：一种人类可读的低级编程语言，可将二进制代码转化为汇编指令，而计算机必须将汇编指令转化为机器语言。汇编语言是机器语言和高级编程语言之间的桥梁。

c.高级语言：也称为编程语言(如 Python、C++、Java)。 使用这些语言可以创建功能强大、复杂、人类可读的程序，而无需大量低级指令(即汇编语言指令)。

2.软件的基本类型

a.汇编器：一种将汇编语言程序翻译成机器语言的实用程序。

b.编译器：将高级编程语言编写的源代码翻译成低级语言(如机器语言或汇编语言)的机器可读目标代码的程序。翻译完成后，目标代码被发送到目标系统执行。

c.解释器：将高级编程语言编写的源代码部分翻译为低级语言目标代码的程序，机器可在运行源代码的同时读取目标代码。

d.操作系统：支持计算机基本功能、管理计算机硬件和软件资源并为计算机程序提供一般服务的软件。

e.用户应用程序：通常是为最终用户编写的软件，旨在执行与计算机系统操作相关任务之外的特定任务。如今，这些应用程序可以采取独立应用程序、网络应用程序和手机应用程序的形式。

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