3.1 計算機的基礎知識

　　每次想寫些什麽的時候，發現總是避不過計算機這塊，在菜鳥筆記 Chapter 1 計算機從0講起簡單介紹一下計算機硬件，以後計劃在線程和並發中詳細介紹一下計算機的運行原理。這裏我們還是先簡單介紹一下計算機。

3.1.1 計算機

計算機（Computer）全稱：電子計算機，俗稱電腦。是一種能夠按照程序運行，自動、高速處理海量數據的現代化智能電子設備。由硬件和軟件所組成，沒有安裝任何軟件的計算機稱為裸機。常見的形式有臺式計算機、筆記本計算機、大型計算機等。

計算機的應用已滲透到社會的各個領域，正在改變著人們的工作、學習和生活的方式，推動著社會的發展。哪些方面

1：科學計算

科學計算也稱數值計算。計算機最開始是為解決科學研究和工程設計中遇到的大量數學問題的數值計算而研制的計算工具。例如，人造衛星軌跡的計算，房屋抗震強度的計算，火箭、宇宙飛船的研究設計都離不開計算機的精確計算。就連我們每天收聽收看的天氣預報都離不開計算機的科學計算。

2、數據處理

在科學研究和工程技術中，會得到大量的原始數據，其中包括大量圖片、文字、聲音等信息處理就是對數據進行收集、分類、排序、存儲、計算、傳輸、制表等操作。

3、自動控制

自動控制是指通過計算機對某一過程進行自動操作，它不需人工幹預，能按人預定的目標和預定的狀態進行過程控制。例如，無人駕駛飛機、導彈、人造衛星和宇宙飛船等飛行器的控制，都是靠計算機實現的。

4、計算機輔助設計

計算機輔助設計(Computer Aided Design，簡稱CAD)是指。借助計算機的幫助，人們可以自動或半自動地完成各類工程設計工作。目前CAD技術已應用於飛機設計、船舶設計、建築設計、機械設計、大規模集成電路設計等。在京九鐵路的勘測設計中，使用計算機輔助設計系統繪制一張圖紙僅需幾個小時，而過去人工完成同樣工作則要一周甚至更長時間。可見采用計算機輔助設計，可縮短設計時間，提高工作效率，節省人力、物力和財力，更重要的是提高了設計質量。

5、人工智能

人工智能(Artificial Intelligence，簡稱AI)是指計算機模擬人類某些智力行為的理論、技術和應用。例如，用計算機模擬人腦的部分功能進行思維學習、推理、聯想和決策，使計算機具有一定“思維能力”。我國已開發成功一些中醫專家診斷系統，可以模擬名醫給患者診病開方。 還有就是機器人也是計算機人工智能的典型例子。

6、多媒體應用

隨著電子技術特別是通信和計算機技術的發展，人們已經有能力把文本、音頻、視頻、動畫、圖形和圖像等各種媒體綜合起來，構成一種全新的概念—“多媒體”(Multimedia)。比如一些flash廣告，網頁遊戲等。

7、計算機網絡

計算機網絡是由一些獨立的和具備信息交換能力的計算機互聯構成，以實現資源共享的系統。如在全國範圍內的銀行信用卡的使用，火車和飛機票系統的使用等。

3.1.2 計算機硬件

計算機硬件（Computer Hardware）是指計算機系統中由電子，機械和光電元件等組成的各種物理裝置的總稱。這些物理裝置按系統結構的要求構成一個有機整體為計算機軟件運行提供物質基礎。

計算機通常由CPU、主板、內存、電源、主機箱、硬盤、顯卡、鍵盤、鼠標，顯示器等多個部件組成。詳細的硬件介紹詳見菜鳥筆記 Chapter1 計算機從0講起

3.1.3 計算機軟件

計算機軟件是使用計算機過程中必不可少的東西，計算機軟件可以使計算機按照事先預定好的順序完成特定的功能，計算機軟件按照其功能劃分為系統軟件與應用軟件

• 系統軟件： DOS(Disk Operating System), Windows, Linux, Unix, Mac, Android, iOS
• 應用軟件： Office QQ聊天 YY語言 掃雷 等
• 軟件：按照特定順序組織的計算機數據和指令的集合

3.1.4 軟件開發

例如：體重和身高他們屬於數據的範疇單獨的拿出來沒有任何意義，可是如果我們通過 身高和體重 的一個比例計算就可以得出我們的健康狀態，這個計算屬於指令；這種數 據和指令的集合才有意義；

• 開發：軟件的制作過程
• 軟件開發：借助開發工具與計算機語言制作軟件
• 語言：人類進行溝通交流的各種表達符號，方便人與人之間進行溝通與信息交換；
• 計算機語言：計算機語言（Computer Language）指用於人與計算機之間通訊的語言。計算機語言是人與計算機之間傳遞信息的媒介。計算機系統最大特征是指令通過一種語言傳達給機器。為了使電子計算機進行各種工作，就需要有一套用以編寫計算機程序的數字、字符和語法規劃，由這些字符和語法規則組成計算機各種指令（或各種語句）。這些就是計算機能接受的語言。計算機語言的種類非常的多，總的來說可以分成機器語言，匯編語言，高級語言三大類。

3.1.5 計算機語言

3.1.6 計算機語言的發展史

3.1.6.1 機器語言

機器語言是指一臺計算機全部的指令集合，電子計算機所使用的是由"0"和"1"組成的二進制數，二進制是計算計算機語言的基礎。計算機發明之初，人們只能降貴紆尊，用計算機的語言去命令計算機幹這幹那，一句話，就是寫出一串串由"0"和"1"組成的指令序列交由計算機執行，這種計算機能夠認識的語言，就是機器語言。使用機器語言是十分痛苦的，特別是在程序有錯需要修改時，更是如此。因此程序就是一個個的二進制文件。一條機器語言成為一條指令。指令是不可分割的最小功能單元。而且，由於每臺計算機的指令系統往往各不相同，所以，在一臺計算機上執行的程序，要想在另一臺計算機上執行，必須另編程序，造成了重復工作。但由於使用的是針對特定型號計算機的語言，故而運算效率是所有語言中最高的。機器語言，是第一代計算機語言。說白了就是針對CPU的指令集編寫的程序，CPU可以直接執行，無需任何解釋，所以運行效率高，但是可閱讀可修改性能太低，最主要的是需要參考指令集才能編寫，這對於高效編程來說很困難，會阻礙計算機程序的發展。

3.1.6.2 匯編語言

為了減輕使用機器語言編程的痛苦，人們進行了一種有益的改進：用一些簡潔的英文字母、符號串來替代一個特定的指令的二進制串，比如，用"ADD"代表加法，"MOV"代表數據傳遞等等，這樣一來，人們很容易讀懂並理解程序在幹什麽，糾錯及維護都變得方便了，這種程序設計語言就稱為匯編語言，即第二代計算機語言。然而計算機是不認識這些符號的，這就需要一個專門的程序，專門負責將這些符號翻譯成二進制數的機器語言，這種翻譯程序被稱為匯編程序。匯編語言同樣十分依賴於機器硬件，移植性不好，但效率仍十分高，針對計算機特定硬件而編制的匯編語言程序，能準確發揮計算機硬件的功能和特長，程序精煉而質量高，所以至今仍是一種常用而強有力的軟件開發工具。匯編語言的實質和機器語言是相同的，都是直接對硬件操作，只不過指令采用了英文縮寫的標識符，更容易識別和記憶。它同樣需要編程者將每一步具體的操作用命令的形式寫出來。匯編程序的每一句指令只能對應實際操作過程中的一個很細微的動作，例如移動、自增，因此匯編源程序一般比較冗長、復雜、容易出錯，而且使用匯編語言編程需要有更多的計算機專業知識，但匯編語言的優點也是顯而易見的，用匯編語言所能完成的操作不是一般高級語言所能實現的，而且源程序經匯編生成的可執行文件不僅比較小，而且執行速度很快。說白了匯編語言是機器語言0和1的一個進步但是仍然沒有擺脫平臺的依賴和簡化開發，機器語言是所有語言的基礎，是所有語言的最後形態，語言的進階實際上就是用不同的符號代表不同的含義，最後解釋為機器能夠識別的機器指令，然後執行。

3.1.6.3 高級語言

高級語言有：BASIC（True basic、Qbasic、Virtual Basic）、C、C++、PASCAL、FORTRAN、智能化語言（LISP、Prolog、CLIPS、OpenCyc、Fazzy）、動態語言(Python、PHP、Ruby、Lua)等等。- 高級語言源程序可以用解釋、編譯兩種方式執行。通常用後一種。高級語言是絕大多數編程者的選擇。和匯編語言相比，它不但將許多相關的機器指令合成為單條指令並且去掉了與具體操作有關但與完成工作無關的細節，例如使用堆棧、寄存器等，這樣就大大簡化了程序中的指令。由於省略了很多細節，所以編程者也不需要具備太多的專業知識。　高級語言主要是相對於匯編語言而言，它並不是特指某一種具體的語言，而是包括了很多編程語言，流行的VB、VC、FoxPro、Delphi等，這些語言的語法、命令格式都各不相同

計算機軟件都是用各種計算機語言（後面講）編寫的。最底層的叫機器語言，它由一些0和1組成，可以被某種電腦直接理解，但人就很難理解。上面一層叫匯編語言，它只能由某種電腦的匯編器軟件翻譯成機器語言程序，才能執行。人能夠勉強理解匯編語言。人常用的語言是更上一層的高級語言，比如C，C++，C#， Java等。這些語言編寫的程序一般都能在多種電腦上運行，但必須先由一個叫作編譯器或者是解釋器的軟件將高級語言程序翻譯成特定的機器語言程序。編寫計算機軟件的人員叫程序設計員、程序員、編程人員。他們當中的高手有時也自稱為黑客。

3.1.7 人機交互方式

交互的意思就是你和程序對話.例如你點擊一個按鈕,然後程序彈出一個窗口"您真的要退出嗎?"這樣你就可以選擇了.這個就叫交互.目前大部分的程序都是交互程序。軟件的出現實現了人與計算機之間更好的交互。這種交互方式成為人機交互或者人機互動（英文：Human–Computer Interaction或Human–Machine Interaction，簡稱HCI或HMI），是一門研究系統與用戶之間的交互關系的學問。系統可以是各種各樣的機器，也可以是計算機化的系統和軟件。人機交互界面通常是指用戶可見的部分。用戶通過人機交互界面與系統交流，並進行操作。小如收音機的播放按鍵，大至飛機上的儀表板、或是發電廠的控制室。人機交互界面的設計要包含用戶對系統的理解（即心智模型），那是為了系統的可用性或者用戶友好性。人機交互的發展經歷了幾個階段：

• 早期的手工作業階段，參考電閘，開和關代表1和0；
• 作業控制語言及交互命令語言階段即命令行方式：需要有一個控制臺，輸入特定的指令，讓計算機完成一些操作。較為麻煩，需要記錄住一些命令，DOS系統就是這麽個東西。
• 圖形用戶界面（GUI）階段：這種方式簡單直觀，使用者易於接受，容易上手操作。
• 網絡用戶界面的出現
• 多通道、多媒體的智能人機交互階段

3.1.8 鍵盤功能鍵及快捷鍵介紹

常用快捷鍵：

3.1.9 常用的DOS命令

Ping命令：它是用來檢查網絡是否通暢或者網絡連接速度的命令。作為一個生活在網絡上的管理員或者黑客來說，ping命令是第一個必須掌握的DOS命令，它所利用的原理是這樣的：網絡上的機器都有唯一確定的IP地址，我們給目標IP地址發送一個數據包，對方就要返回一個同樣大小的數據包，根據返回的數據包我們可以確定目標主機的存在，可以初步判斷目標主機的操作系統等。下面就來看看它的一些常用的操作。先看看幫助吧，在DOS窗口中鍵入：ping /? 回車，出現如圖1。所示的幫助畫面。在此，我們只掌握一些基本的很有用的參數就可以了（下同）。

-t ：表示將不間斷向目標IP發送數據包，直到我們強迫其停止。試想，如果你使用100M的寬帶接入，而目標IP是56K的小貓，那麽要不了多久，目標IP就因為承受不了這麽多的數據而掉線，呵呵，一次攻擊就這麽簡單的實現了。

-l ：定義發送數據包的大小，默認為32字節，我們利用它可以最大定義到65500字節。結合上面介紹的-t參數一起使用，會有更好的效果哦。

-n ：定義向目標IP發送數據包的次數，默認為3次。如果網絡速度比較慢，3次對我們來說也浪費了不少時間，因為現在我們的目的僅僅是判斷目標IP是否存在，那麽就定義為一次吧。說明一下，如果-t 參數和-n參數一起使用，ping命令就以放在後面的參數為標準，比如“ping IP -t -n 3”，雖然使用了-t參數，但並不是一直ping下去，而是只ping 3次。另外ping命令不一定非得ping IP，也可以直接ping主機域名，這樣就可以得到主機的IP。下面我們舉個例子來說明一下具體用法，如圖2。這裏time=2表示從發出數據包到接受到返回數據包所用的時間是2秒，從這裏可以判斷網絡連接速度的大小。從TTL的返回值可以初步判斷被ping主機的操作系統，之所以說“初步判斷”是因為這個值是可以修改的。這裏TTL=32表示操作系統可能是win98。 （小知識：如果TTL=128，則表示目標主機可能是Win2000；如果TTL=250，則目標主機可能是Unix）至於利用ping命令可以快速查找局域網故障，可以快速搜索最快的QQ服務器，可以對別人進行ping攻擊……這些就靠大家自己發揮了。

打開DOS控制臺的方式：

1：開始--程序--附件--命令提示符

2：開始--運行—cmd—回車

3：win+r—cmd--回車

常用DOS命令

d: 回車 盤符切換

dir(directory):列出當前目錄下的文件以及文件夾

md (make directory) : 創建目錄

rd (remove directory): 刪除目錄

cd (change directory)改變指定目錄(進入指定目錄)

cd.. : 退回到上一級目錄

cd\: 退回到根目錄

del (delete): 刪除文件,刪除一堆後綴名一樣的文件*.txt

exit : 退出dos命令行

cls : (clear screen)清屏

菜鳥筆記 -- Chapter 3.1 計算機的基礎