计算机的基本工作原理.doc(418KB).doc

计算机基本知识 一种有着神奇的“魔力”和“智能”的人造设备正在迅速地、彻底地、默默无闻或者令人震惊地改变和丰富我们所生活的大千世界。这个看起来很不起眼的，在一些场合被称为“电脑”的电器设备，是如何具有如此神奇的“魔力”和“智能”的？本章将带你开始解开这个谜。 1．1节介绍理想厨房系统，1.2节通过一个炒菜实例讲解理想厨房各部件是如何密切配合工作的。1.3是一张理想厨房系统与计算机系统的对照表1.4到1.8介绍了二进制、计算机、机器指令和指令集、数和码。1.09对计算机的重要特点进行了概括性的总结、1.11是计算机与理想厨房的一些重要区别。其中1.2、1.3、1.4、1.9和1.11是本章重点。 学过《大学计算机基础》或《计算机导论》的读者，本章不是必学的内容。但浏览一下1.2、1.3和1.9节应该是有益的。 。 电子数字计算机从发明到现在，不过大约70年的时间。然而计算机的发明、改进和普及，却彻底地变革了人类社会。计算机本身也变得越来越复杂、快速、小巧、种类繁多。但大多数计算机都遵循冯.诺伊曼体系结构。这为我们理解大多数计算机的基本工作原理提供了方便。 本节不需要任何的预备知识，只要你能把本节认真仔细地学习两遍，你就能够真正懂得看似极为神秘莫测、奥妙无穷，到目前为止人类有史以来最伟大、最神奇而又最为复杂的发明——计算机（又称为“电脑”。这个伟大发明，汇集了几代人中很多杰出人士的聪明才智和研究成果）是如何工作的基本原理。为达此目的，笔者付出了极大的努力，找到了一种比较好的比喻方法——理想厨房系统，由此开始我们的真正理解计算机工作原理的，激动人心的探索旅程。 1.1理想厨房系统： 理想厨房系统，是一个通过顺序执行菜谱中的各个加工步骤，把原材料加工成菜肴的系统。 它由硬件（理想厨房、自动冰箱和三条传送带）和软件（菜谱）组成。 1) 硬件部分：理想厨房系统，主要由以下三个硬件部件（即实物部件）构成——理想厨房、自动冰箱和三条传送带。 ●自动冰箱：由非常多的大小一样的格子组成。负责临时保存菜谱、原材料和菜肴。是不是很奇怪？菜谱竟然要和原材料一道，统一存放在冰箱中！ ●三条传送带：负责理想厨房与自动冰箱之间的通信及物品（菜谱中的加工步骤、原料和菜肴）传送。 ●理想厨房：负责根据从菜谱中取到的加工步骤进行炒菜以及进行相关的控制工作。 2) 软件部分：菜谱是理想厨房系统中一个无重量、无体积、不会损坏、可经常更换的，但又极为重要的软件部件（即信息流部件）。菜谱由一个个加工步骤顺序组成。 注意：术语“理想厨房系统”与“理想厨房”是有区别的，理想厨房只是理想厨房系统中的一个组成部分。 理想厨房系统的构成简图如图1.1所示： 理想厨房 自动冰箱 碟名 碟中物品 格子编号 格子（存放加工步骤或原料） R0 R1 厨具 R2 厨师 PC 厨房管理员 IR 材料传送带 地址传送带 控制传送带 0 1 2 3 4 5 6 7 图1.1理想厨房系统的构成简图(但图中没给出具体的软件) ●理想厨房中各种碟子的作用 R0、R1、R2碟是一些通用临时存放碟，用来临时存放从冰箱取来的原材料或加工了的半成品或成品。 PC碟：存放下一条要执行的加工步骤位于冰箱的哪一格中（这是一个格子的数字编号）。 IR碟：用来存放刚从冰箱取过来的加工步骤。 理想厨房执行菜谱的一个加工步骤，其流程完全是周期性的。 厨房管理员首先要根据PC碟中的值（这个值表示：将要执行的菜谱中的加工步骤，位于冰箱的哪一格中），通过三套传送带的协调工作，到自动冰箱的指定格中去取菜谱中的一个加工步骤。取到理想厨房并把它放到IR碟中后（PC碟中的值将会加上1，为取下一个加工步骤做好准备），管理员还要阅读并分析此加工步骤；然后根据此加工步骤的指示，去做以下七类工作中的一种： 1．通过三套传送带，命令自动冰箱把指定地址格子中的（炒菜加工步骤马上要用到的）原材料（通过材料传送带）传送到理想厨房中来——即取物品； 2．命令厨师按照指令（即加工步骤）的要求，对原材料作一个基本加工操作（做“炒”，“蒸”，“煮”等基本操作步骤中的一个炒菜动作）——即加工原材料。 3．通过向三套传送带向自动冰箱发命令，把某个碟子中的成品（或半成品）送回到冰箱指定的格子中存放——即存物品； 4．在厨房的各个碟子或炊具之间传送原料或半成品——在厨房内部进行物品传送 ； 5．根据某个状态碟中的具体条件（比如预定时间到了、温度够了），不按正常顺序取出并且执行下一条指令，而是根据此指令中给出