0.计算机基础

目录

• 计算机基础
  • 编程基础
    • 程序
    • 电子计算机
    • 现代计算机
  • 冯诺依曼系统架构
  • 编程基础
    • 1. 计算机语言：
    • 2. 机器语言：
    • 3.汇编语言：
  • 语言分类
    • 1. 低级语言
    • 2. 高级语言
  • 低级语言到高级语言
  • 高级语言的发展
    • 非结构化语言
    • 结构化语言
    • 函数式语言
    • 面向对象语言
  • 程序Program
    • 什么是程序
    • 写程序难点

计算机基础

编程基础

程序

一组能让计算机识别和执行的指令

电子计算机

能够执行程序的机器

现代计算机

• 艾伦·麦席森·图灵（Alan Mathison Turing，1912年6月23日－1954年6月7日），英国数学家、
  逻辑学家，被称为计算机科学之父，人工智能之父。图灵提出的著名的图灵机模型为现代计算
  机的逻辑工作方式奠定了基础
• 冯·诺依曼著名匈牙利裔美籍犹太人数学家、计算机科学家、物理学家和化学家 ，数字计算机之
  父。他提出了以二进制作为数字计算机的数制基础，计算机应该按照程序顺序执行，计算机应
  该有五大部件。

冯诺依曼系统架构

CPU由运算器和控制器组成；
运算器，完成各种算数运算、逻辑运算、数据传输等数据加工处理；
控制器，控制程序的执行；
存储器，用于记忆程序和数据，例如内存；
输入设备，将数据或者程序输入到计算机中，例如键盘、鼠标；
输出设备，将数据或程序的处理结果展示给用户，例如显示器、打印机等；
CPU中还有寄存器和多级缓存Cache；

编程基础

1. 计算机语言：

人与计算机之间交互的语言。

2. 机器语言：

• 一定位数组成二进制的0和1的序列，称为机器指令。机器指令的集合就是机器语言。
• 与自然语言差异太大，难学，难懂，难写，难记，难差错。

3.汇编语言：

• 用一些助记符替代机器指令，称为汇编语言。例如ADD A,B:指的是将寄存器A的数与寄存器B的数相加得到的数放到寄存器A中。
• 汇编语言写好的程序需要汇编程序转换成机器指令。
• 汇编语言只要稍微好记了些，可以认为就是机器指令对应的助记符。只是符号本身接近自然语言。

语言分类

1. 低级语言

• 面向机器的语言，包括机器语言，汇编语言。
• 不同的机器不能通用，不同的机器需要不同的机器指令或者汇编程序。

2. 高级语言

• 接近自然语言和数学语言的计算机语言。
• 高级语言首先要书写源程序代码，通过编译程序把源程序代码转换成机器指令的程序。
• 1954年正式发布的Fortran语言是最早的高级语言，本意是公式翻译。
• 人们只需关心怎么书写源程序代码，针对不同机器的编译的事交给编译器关心处理。

低级语言到高级语言

• 语言越高级，越接近人类自然语言和数学语言；

• 语言越低级，越能让机器理解；

• 高级语言和低级语言之间需要一个转换的工具：编译器，解释器；

• C， C++等语言的源代码需要本地编译；

• Java， Python，C#的源代码需要被解释器编译成中间代码（Bytecode），在虚拟器上运行；

note：

• 编译语言：把源代码转换成目标机器的CPU指令；
• 解释语言：解释后转换成字节码，运行在虚拟机上，解释执行中间代码；

高级语言的发展

非结构化语言

• 编号或标签，GOTO， 子程序可以有多个入口和出口；
• 有分支，循环；

结构化语言

• 任何基本结构只允许是唯一入口和唯一出口；
• 顺序，分支，循环，废弃GOTO；

函数式语言

• 古老的编程范式，应用在数学计算，并行处理的场景。引入到了很多现代高级语言中；
• 函数是一等公民， 高阶函数；

面向对象语言

• 更加接近人类认知世界的方式，万事万物抽象成对象，对象间关系抽象成类和继承；
• 封装，继承，多态；

程序Program

什么是程序

• 算法 + 数据结构 = 程序
• 数据一切程序的核心
• 数据结构是数据在计算机中的类型和组织方式；
• 算法是处理数据的方式，算法有优劣之分；

写程序难点

• 理不清数据；
• 理不清处理方法；
• 无法把数据设计转换成数据结构，无法把处理方法转换成算法；
• 无法用 设计范式来进行程序设计；
• 不会Debug；