电脑是如何工作的？

当一个人初次接触计算机系统时，心中会产生疑问：这台机器到底是如何工作的？它是如何理解我的话语，并在我眨眼之间就给出结果的？所有这些问题在我们对计算机背景知识不足时都会出现。在这里，我们将为您解答所有充满好奇心的问题，并讨论计算机系统的运作过程。

什么是计算机

首先，作为一名新用户，你应该了解一下这台被称为**计算机**的机器。所以，计算机是一种需要电源才能工作的电子设备。电源是计算机的生命线，正如水是人体生存的生命线一样。计算机机器用于处理我们提供的信息。它从一端接收信息或数据，存储它以进行处理，最后，在完成处理后，从另一端输出结果。

它在一端接收的信息被称为**计算机输入**，它在处理后提供的结果被称为**计算机输出**。它存储信息的地方被称为**计算机内存**或**RAM（随机存取存储器）**。计算机系统以**比特**为单位存储信息。比特是计算机最小的存储单元。

计算机历史

自最初发明以来，计算机系统已经取得了显著的进步。曾经的计算机是由许多占据整个房间的设备组成的，主要由大型企业和科学家使用。这些早期计算机只能执行基本的计算和任务。

随着时间的推移，人们制造出了更快、更小、功能更强大的计算机。个人电脑在20世纪80年代开始普及。与占据房间大小的计算机相比，它们要小得多，价格也更合理，适合小型企业和家庭购买。

20世纪的重大进展包括第一台电子计算机ENIAC和UNIVAC，以及晶体管、集成电路和微处理器的发展。

如今，计算机系统更加复杂。它们可以同时完成大量工作，并且速度极快。由于它们是便携式的，所以您可以轻松携带笔记本电脑。另一种选择是智能手机，它是一台便携式计算机。

如今，计算机在我们日常生活中扮演着重要角色，不仅仅用于工作。我们用它们来看电影、玩游戏、与朋友聊天以及学习新技能。计算机系统的发展促进了技术和信息的普及。**云计算**、**人工智能**和**量子计算**正在影响计算机未来的发展方向。

计算机的主要组成部分

计算机系统通过输入、存储空间、处理和输出的结合来工作。这四个是计算机的主要组成部分。

让我们逐一了解

1. 输入：输入是我们提供给计算机的信息。我们通过计算机的输入设备提供信息：键盘、鼠标、麦克风等等。例如，当我们用键盘输入内容时，这就是提供给计算机的输入。
2. 存储空间：这是输入信息存储的地方。它被称为计算机内存，用于保存数据。计算机使用硬盘来存储文件和文档。它使用两种类型的内存，即内部内存和外部内存。内部内存称为RAM，它是易失性的。它临时存储数据，即当数据准备好进行处理时，会加载到RAM中，处理完成后，数据会移至存储。另一方面，外部内存用于永久存储数据，直到您将其删除或损坏为止。
3. 处理：输入的处理由CPU（中央处理器）执行。它也被称为计算机的大脑，负责处理用户提供的数据。这台计算机大脑的速度是人脑的四倍。
4. 输出：当我们用键盘输入内容时，我们看到输入的地方是计算机显示器或计算机屏幕。计算机屏幕允许我们查看提供给计算机的输入。此外，计算机还有不同类型的输出设备，如扬声器、投影仪、打印机等。

所有这些在计算机系统的运作中都起着至关重要的作用。

硬件和软件

可以实际触摸到的输入和输出设备被称为系统的**硬件**。例如键盘、鼠标、屏幕等。驻留在计算机中，只能看到但不能触摸到的应用程序被称为**软件**。例如**Microsoft Word**、**Excel**、Paint以及系统中安装的所有软件。

这一切如何让计算机工作

计算机系统的这些主要组件共同使计算机能够工作。

• 操作系统。
• 系统的启动过程开始，加载操作系统（Windows、Linux、Mac等）及其所有相关文件。引导加载程序启动系统的引导。这样，Windows及其其他基本服务就会加载到系统中。
• 操作系统加载到计算机后，系统的已安装硬件变得活跃，并能够与CPU通信。硬件设备的通信通过中断请求（IRQ）进行。当当前任务正在执行时，中断控制器会向CPU发送请求，要求在当前任务完成之前停止处理新的硬件请求。CPU会暂存新请求，并将该过程作为内存地址存储在内存堆栈中。当当前任务执行完毕后，暂存的任务将恢复并被处理。
  但是，如果计算机在POST测试中失败，则会遇到不正常的POST。当我们听到系统发出哔哔声时，可以理解为不正常的POST，这会通知我们出现了问题。
• 当我们按下电源按钮打开计算机系统时，信号会到达电源，电源将交流电转换为直流电（DC）。之后，为计算机的每个组件提供适当的充足电源。
• 如果没有问题，所有组件都将处于活动状态，电源通过晶体管向主板和CPU发送信号。在此期间，处理器会清除内存中的剩余数据，CPU已准备好接收指令（输入）并进行处理。
• 计算机将执行**POST（开机自检）**，以确保主要的计算机组件存在且工作正常。当计算机通过测试后，首先，64字节内存被唤醒，因为它包含系统时间和日期信息以及系统中安装的所有其他硬件相关信息。这些信息开始加载，POST会检查并将其与系统设置进行比较。如果比较成功，它会加载基本驱动程序（允许硬件设备与CPU通信，并使计算机继续启动）以及安装的硬件（如键盘、硬盘、鼠标等）的中断处理程序。
• 之后，POST检查显示适配器，如果没有发现问题，则加载我们在计算机显示器上看到的显示。接下来，通过查看内存地址0000:0472来检查是执行冷启动还是重启（热启动）。如果它是1234h，则表示是重启，并且会跳过其余的POST步骤。但是，如果不是这样，则表示是冷启动，并且会继续执行其余的POST步骤。
• 现在，将检查计算机系统中安装的RAM。

最后，POST通过向光驱和硬盘发送信号来测试它们。当所有驱动器都成功通过测试后，POST完成，并指示开始加载

计算机是如何开始工作的？

当计算机开启时，它会经历一个启动过程，该过程会设置其软件和硬件组件，使系统准备好使用。这是计算机启动方式的概述。

通电：当您开启计算机时，为所有计算机组件提供电力的电源单元会向计算机发送信号。

基本输入/输出系统 (BIOS)：为了确保所有硬件都正常运行，计算机的固件（也称为**BIOS**或UEFI）会执行一系列诊断测试。如果存在任何问题，例如缺少部件或测试失败，BIOS会在屏幕上显示错误消息。

引导加载程序：在硬件经过检查后，BIOS会加载引导加载程序，该程序负责加载操作系统。引导加载程序加载到内存中，通常存储在固态硬盘或硬盘驱动器上。

操作系统：引导加载程序完成加载后，操作系统将加载到内存中。操作系统是控制计算机硬件和软件资源的软件，您可以 JTP通过操作系统提供的用户界面与计算机进行交互。

用户登录：操作系统加载后，计算机将要求您登录。登录后，您可以看到计算机的桌面和已安装的软件程序。

计算机启动完成后，即可使用。现在我们可以使用计算机启动程序、浏览互联网、创建文档以及执行任何其他必要的任务。

计算机如何处理数据？

内存管理对计算机的性能有重大影响。例如，当您的RAM因同时运行过多程序而超载时，一切都会开始运行缓慢。

您的CPU算术逻辑单元的目的是管理您计算机的所有计算。该单元完成的任务如下。

• 基本的数学运算。
• 逻辑比较。
• 位运算。

计算机操作基于二进制。对您来说，这些数字可能只是1和0，但它们具有巨大的力量。在处理每一条短信、令人难忘的歌曲和清晰的图像之前，它们都被转换为这些二进制模式。

然而，这个二进制世界的物理表示由逻辑门来表示。这些逻辑门通过根据输入信号打开或关闭电路，从基本组件构建复杂的决策树。

当计算机超负荷时，我们经常看到它们难以正常工作。这是因为系统速度取决于有效的数据处理。然而，更好的处理器可以更快、更有效地完成这些任务。

CPU还不断地从RAM检索数据并将其结果输出到那里。这种交换每秒发生数十亿次。

此外，拥有更多RAM的计算机可以处理更多活动数据，而无需使用较慢的存储驱动器，这有助于提高性能。

所有计算的主要目标是使用越来越复杂的模式来操纵这些二进制信号。

如何更好地使用计算机系统？

一旦您了解了计算机的各个组件是如何工作的，就可以执行以下操作：

• 定期更新驱动程序和软件，以保持一切正常运行。
• 删除不需要的程序和文件，以释放内存。
• 使用内置工具评估系统状况。

使用计算机的好处

由于计算机能够快速有效地执行广泛的任务，因此已成为现代生活的重要组成部分。以下是使用计算机的一些主要好处：

• 提高生产力和效率：计算机完成任务的速度和精确度远远超过人类，这使得各行各业的生产力和效率都得到了提高。
• 信息存储和组织：计算机能够存储海量数据并对其进行组织，以便随时可用且可搜索。
• 信息和资源的可访问性：没有互联网，获取大量信息和资源将非常困难或不可能。
• 任务自动化：通过自动化常规和重复性任务，计算机可以节省时间和资源，用于更重要的工作。

计算机的缺点

虽然计算机有许多优点，但也存在一些缺点和限制。以下是一些最常见的缺点：

1. 对技术的依赖：如果过度使用计算机，它们可能会出现故障或损坏，导致数据丢失和生产力下降。
2. 安全风险：计算机容易受到恶意软件病毒和黑客攻击，这可能导致数据泄露和其他安全问题。
3. 社交孤立：过度使用计算机可能导致社交孤立和面对面互动减少，从而导致情感和社会问题。
4. 环境影响：由于计算机消耗资源并产生电子垃圾，它们的制造和处理可能会对环境产生负面影响。
5. 失业：在某些行业，自动化和计算机的使用可能导致失业，迫使工人寻找新工作或适应新的技能。

结论

计算机接收用户输入，根据指令进行处理，然后使用其输出设备向用户显示结果。计算机的目的是存储大量数据或快速处理数据。计算机的主要功能是接收用户指令，处理它们，然后根据这些指令输出结果。

常见问题解答 - 计算机工作原理

1) 计算机需要互联网才能工作吗？

计算机可以在没有互联网连接的情况下工作。它仍然可以播放已安装的游戏、创建文档、运行程序以及执行其他任务。通过互联网，您可以做更多的事情，例如浏览网站和与朋友进行在线交流。

2) 为什么病毒会影响计算机？

当计算机运行恶意程序时，它可能会感染病毒。这可能发生在您使用带有病毒的USB驱动器时，或者当您从互联网下载危险内容时。**病毒**可以窃取个人数据、删除文件并减慢计算机速度。

3) 我的计算机应该多久更换一次？

这取决于您使用计算机的熟练程度。如果您的计算机运行缓慢或无法运行您需要的新程序，则可能需要更换。在购买新计算机之前，许多人会使用他们当前的计算机 3-5 年。