讲电脑科学前先要介绍下基础的信息技术。
信息技术的基本任务是由机器实现：信息表达，信息存储，和信息处理。我们分别讲下。
信息表达：机器最容易实现的是二种状态表达，用电路实现即高电平和低电平，两种状态组合成n位，就有2的n次方个组合，用这些组合和信息一一对应，就实现了信息的二进制方式的机器表达。十进制数可以转化为二进制数，负数，小数用指定位的数值表达，字母，符号和各国文字可以用二进制数来一一对应，另外就是基础控制命令也用二进制数一一对应，如换行，换页，空字，制表，响铃，移出，查询，开始，结束，替代，设备控制等。这样就实现了文本信息的表达。图像信息通过数字矩阵来表达每个像素的值，用数值来对应像素的颜色。声音信息是用二进制数值表示每个几万分之一秒处声音的大小，然后组合成一个巨量数值串，播放时再通过电容把相邻的取样的声音平滑过渡，这样就接近原声了，如果更接近原声，可以把取样频率变大。视频信息是取样每个几十分之一秒处的画面，用二进制数表示画面上的像素颜色，形成数字矩阵构成画面信息。这样数值，字符，符号，图像信息，音频，视频的表达就实现了，。
信息存储：二进制的信息的存储可以有多种办法，常用的是磁性的方向来表示两个状态，光盘是用材料的凸凹来表示两种状态。
信息处理：包括数学运算和信息的传输，查询，分析，推理等。
大部分数学运算都可以转化为加减乘除运算，即算术运算，不能转化为算术运算的就用逼近的办法取得近似解。算术运算都可以转化为加减运算，二进制数的加减运算很容易由电路实现，实际的做法是由cpu中的运算器实现。
信息的传输，查询，分析，推理，过程控制等都由算法设计最终转化为国际标准码中的基础控制命令，基础控制命令可以转化为逻辑运算，电路可以实现二进制表示信息的逻辑运算，实际的做法同样是由cpu中的运算器实现。
讲完信息技术，就接下来讲电脑的工作原理。
电脑的工作原理：首先把信息和操作指令转化为01两个字符的组合字节来表达，一个字节有32位，有64位，分两部分，前一部分用来表示指令（有规定好的指令集，用01组合一一对应），后一部分用来表示数据，可以是数值，可以是字符（有规定好的代码表，一一对应）。一个字节在一个时钟内执行，然后下个字节。用电子线路的开关两种状态来对应01两个字符，用电子线路组合实现二进制的算术运算和01两个状态的逻辑运算，用电子线路实现状态的表达，存取，传送，移位等。最早的计算机是用齿轮的啮合来实现数值的表达和运算，后来用继电器的电子线路来实现，然后就是真空管，晶体管，现在是集成电路。
电脑的硬件组成： 运算器，控制器，存储器，输入和输出设备，总线，基础电路
运算器是执行各种算术运算和逻辑运算。算术运算是指各种数值运算，比如：加、减、乘、除等。逻辑运算是进行逻辑判断的非数值运算，比如：与、或、非、比较、移位等。
控制器是对输入的指令进行分析，并统一控制计算机的各个部件完成一定任务的部件。它一般由指令寄存器、状态寄存器、指令译码器、时序电路和控制电路组成。
运算器，控制器，和寄存器，集中在一个芯片上，称为cpu，是电脑的核心部件，能耗大，所以上面会有个风扇散热。
存储器分为内存储器（简称内存或主存）、外存储器（简称外存或辅存）。外存储器一般也可作为输入/输出设备。计算机把要执行的程序和数据存入内存中，内存一般由半导体器构成。半导体存储器可分为三大类：随机存储器、只读存储器、特殊存储器。
输入设备是用来接受用户输入的原始数据和程序，并将它们变为计算机能识别的二进制存入到内存中。常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、光笔等。 输出设备用于将存入在内存中的由计算机处理的结果转变为人们能接受的形式输出。常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪等。
总线是一组为系统部件之间数据传送的公用信号线。具有汇集与分配数据信号、选择发送信号的部件与接收信号的部件、总线控制权的建立与转移等功能。
基础电路即主板，是电脑工作的电路平台，给各部件提供需要的电源，数据交换线路，固定插槽等。
算法： 电脑是机器，只能按照人的指令去运作，指令必须是可操作的，有限步骤的，无歧义的，可终止的。把任务设计成这样的指令集，即为算法。例如数值运算，电脑只能做加减乘除，所有函数求解必须转化为加减乘除才能让电脑执行，即必须转化为多项式。数学理论证明不是所有函数都能转化为多项式，即有些函数无法用电脑求出精确解的，如三角函数，只能用近似的方法去逼近。再比如：从一组数据中查找某数，我们可以用循环指令去对照，只要数据量是有限的，执行的步骤就是有限的。再比如：求解一元高次方程，我们可以用逼近的方法求近似解，事先规定精确的程度作为终止条件，然后用循环语句去执行。再比如：人脸识别，先确定人脸特征的数值，如外廓的长宽比例，眼睛距离头顶和下巴的尺寸比例等，然后抓取新图的这几个比例数值去比较，不符合就换下张图，一旦符合就终止。
软件：电脑只认识o1代码，人编写01代码既麻烦又容易出错，于是人们就发明了高级语言克服这个问题，先是汇编语言，仅仅是助记符号，然后再发明接近人类语言的高级语言，执行前由电脑翻译成机器语言。高级语言有多种，是人们根据考虑问题角度不同设计出来的，有：函数型，面向对象型，命令型，说明型。所有高级语言都有常用的程序包供调用，不需每次都重新编写。高级语言始终在不断地发展中，新的语言不断出现，但高级语言的格式大致相同，基本的命令语句也大致相同，所以程序员并不需要无休止地学习。为了方便使用电脑，电脑都装有操作系统，最开始是dos系统，只能键盘敲命令，后来发明视窗系统，可以通过鼠标点击图案操作，不需记住命令代码，现在还有触摸屏更方便操作。还有各种常规的应用软件，如Ms office 编写文件，演示稿和简单数据库，photoshop修改图片，cad画图等。这些软件的使用方法学习都很简单，先自己思考下应该有哪些功能，然后找到操作方法，实际操作几遍就会了。
软件的开发： 大型项目需要上百万行代码，需要多人合作长时间才能做出来，这就需要软件工程。软件工程的基本方法就是：分层化模块化。明确需求后，先在高层次上进行项目分割，成为一个个模块，模块内也可以进一步分成多个小模块。在每个层次内考虑模块间的逻辑关系，设计算法，不要涉及其他层次的问题。模块内的问题也不要涉及其他模块的问题，只有输入输出的问题。
讲解科学方法，构建知识框架，请长按下面二位吗关注123学苑：
本站仅提供存储服务，所有内容均由用户发布，如发现有害或侵权内容，请
点击举报。
