软件是怎样控制硬件的?

软件是怎样控制硬件的?

★当你往计算机设备里看时,能看到一大推电路、芯片、电线,扬声器、接口和其他东西,这些都是硬件,你看不见摸不着的就是软件。

软件是计算机上所有的程序,或运行在机器上的代码。软件可以是任何形式,从应用程序和游戏到网页,以及在网站上给客户行为的数据科学软件。

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但是软件和硬件是如何结合起来起作用的呢?让我们从计算机的中央处理器,即CPU开始说起。CPU是控制计算机其他部分的主芯片,CPU需要做不同的事情,因此它内部有很多小的电路来处理特定的任务,它有电路来做简单的数学和逻辑计算。其他电路用来从计算机的不同部分发送和接收信息。CPU最神奇之处在于它知道使用哪个电路,什么时候用。

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CPU会接收简单的命令来告诉它用哪个电路来执行特定的任务。例如,一个“加”的命令告诉CPU用外部电路来计算新数字,然后用“存储”命令告诉计算机用不同的电路来将结果存到存储器中。和数字一样,所有的这些简单的命令都用二进制的1和0表示,或者ON/OFF的电路信号。

二进制命令存在存储器中,CPU将它一条条的取出来执行。实际上,这一系列的命令就是一个非常简单的计算机程序。

二进制代码是软件的基本形式,它控制了计算机上的所有硬件。现在没有人用二进制写程序了,因为这样太慢了。现在程序员写的软件更像是PYTHON或这样RUBY,甚至是这样BLOCKLY。像这样的编程语言,用非常像英语的方法来输入命令。只需要一条命令就能在屏幕上画一个正方形。这条高级命令会被转换为成百上千CPU能理解的简单二进制命令。

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软件告诉硬件CPU做什么,当你听音乐时,又浏览网页,并和朋友聊天,你的计算机会同时运行多个软件。那么这些程序是如何到计算机上,CPU又如何一起运行它们的呢?为了寻找答案,我们要看一看操作系统。

操作系统是计算机的主程序,它负责管理软件如何使用硬件、管理软件资源使计算机有效地利用这些资源的程序集合。操作系统的任务是:管理处理器、管理存储器、管理设备、管理文件和管理最终输出作业。例如大多数人个人计算机的Windows操作系统。

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操作系统是一种能控制计算机上其他软件的特殊应用程序。它让你能通过将程序读取到内存中来安装新程序。它决定了什么时候程序运行在CPU上,程序是否能操作输入和输出设备。你可能认为计算机在同时运行多个程序,实际上并非如此,操作系统能在一秒钟内非常快速的切换程序好多次,从而共享CPU。

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