電腦程序是如何運行起來的

肯定有很多人很奇怪電腦程序是如何運行起來的吧。這其中涉及到了電子計算機最底層的原理,大家能夠了解的更爲全面一些。我在這裏就簡單而形象的爲大家講一講這其中的機理。

第三次工業革命與前兩次工業革命有着一個本質的不同,因爲前兩次工業革命都涉及到了新能源的使用,第一次工業革命是蒸汽機的發明,第二次革命是內燃機和電能的應用。而第三次只是發明了一個計算機。那麼這第三次工業革命的本質不同是什麼呢?那就是信息編碼的革命。

電子計算機本質上只能處理電路開關通斷等簡單的信號,那麼電子計算機是如何發揮如此威力,介入人們生活的方方面面的呢?這就是信息編碼的功勞!以數據運算爲例,人們會通過一定的編碼規則將人類可讀的十進制轉化爲電路能夠接收的二進制電流信號,然後進入專門電路進行處理。

爲了講清楚這個處理過程,我們需要涉及到另一個領域,那就是工業控制的知識。當工業發展繁榮後,對於工業控制的要求也就越來越高了,於是人們通過將最基本的電子元器件搭建起來,就可以通過一個簡單的開關控制數百數千個用電設備的運行,這裏面就涉及到了信息的轉化應用,這一個按鈕的輸入,在控制器裏面就給翻譯成了固定的輸出,而輸出的電信號控制的電路就開始工作了,當取消按鈕信號,控制器就取消的這些通路的控制。用電器也就停下來了。

CPU的基本原理就是如此,人們將這種十進制轉化成的二進制數字序列和操作代碼(操作碼就相當於開門密碼,通過這一串代碼,CPU決定使用那個固定電路處理輸入)輸入到固定的電路中就產生了固定的輸出,這就完成了一次計算。在CPU中到處充滿了這樣的固定的小線路,而強大的計算機就是利用這種方式進行高速計算。

人們將這些專用的小線路彙集在一起做成一塊芯片,這就是CPU了,調用這些小線路進行運算的操作碼就是機器碼,人們爲這些機器碼起一個名字,這些名字的集合就是指令集了。利用指令集的有序排列進行編程就是彙編編程。程序編好後會被彙編器翻譯成爲機器碼,一個完整的程序就是數據+操作碼的集合。CPU獲取程序中的數據和操作碼進行計算,將結果輸出,這就是基本計算過程。

儲存在計算機中的所有數據都是利用二進制形式進行表達的信息傳(二進制數字序列),例如你的電腦中的圖片,每一個像素都是利用數據來進行標識的,他有一個二進制的數字面值,對圖片進行處理的過程就是對這些數值進行加減乘除的過程。你的顯示器能夠運行起來也是,電腦操作了內存中代表顯示器像素的數據單元中的值,而圖像在顯示器顯示的過程中,涉及到電腦將獲取了內存中的數據,將他根據HDMI等協議的方式轉化成爲線路中的二進制脈衝,顯示器接收到這些脈衝之後,轉義成顯示屏上的各種像素點。

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