計算機在短短幾十年內從簡單的設備演變成了21世紀的必備品。盡管它是相對較新的技術，但大多數人不知道一個簡單的矩形——足夠小，可以放入你的背包——如何能夠完成從復雜的數學運算到播放視頻、音頻以及運行復雜軟件等各種功能。本文對英國留學生計算機課程進行了輔導，講述了計算機工作原理以及硬件、軟件構造。

一、什么是計算機?

計算機是一種可編程的電子設備，能夠處理信息。由硬件和軟件組成，計算機在兩個層次上運行：它們通過輸入路徑接收數據，可以是實時的或通過數字存儲單元傳輸，并通過輸出發送數據。

現代計算機不應該與19世紀的計算機這個過時的職業混淆。雖然它們都執行長時間而繁瑣的數學計算和信息處理，但一個是人，另一個是機器。

二、計算機是如何工作的?

計算機處理輸入以生成所需的輸出，但是機器如何勝過人腦呢?

傳統計算機不試圖模仿人腦。相反，它們按順序運行命令，數據不斷從輸入和存儲器移動到設備的處理器。另一方面，神經形態計算機同時處理數據，使它們更快、更節能，并接近人腦的結構。

總體而言，計算機工作分為四個步驟：

輸入：輸入是處理之前的數據。它來自鼠標、鍵盤、麥克風和其他外部傳感器。

存儲：存儲是計算機保留輸入數據的方式。硬盤用于長期和大規模數據存儲，而用于即時處理的數據集則臨時存儲在隨機存取存儲器(RAM)中。

處理：處理是將輸入轉化為輸出的地方。計算機的中央處理單元(CPU)是其大腦。它負責執行指令并在輸入數據上執行數學運算。

輸出：輸出是數據處理的最終結果。它可以是圖像、視頻或音頻內容，甚至是你使用鍵盤輸入的文字。你也可以通過打印機或投影儀而不是直接通過設備直接接收輸出。

三、計算機的硬件組件

計算機需要執行的任務越簡單，建造起來就越容易。這就是為什么與現代計算機相比，舊計算機更為簡單，功能有限的原因。硬件組件是指計算機中一切你可以觸摸和看到的東西，包括鍵盤、麥克風、鼠標、屏幕和揚聲器等所有輸入和輸出設備。硬件還包括物理處理部分，如存儲器、CPU、顯卡、聲卡、內存和主板，它們在當代計算機中都起著重要的作用。

1.主板

主板是計算機硬件組件之間的主要通信中心。這是一切都需要物理連接的主電路，除了依賴藍牙或Wi-Fi的設備。沒有主板，要想擁有一個運行良好的現代計算機是不可能的。

2.CPU

如果主板是通信中心，那么CPU就是通信總監。它接收并解釋輸入和指令，然后向其他組件發送信號，告訴它們如何處理數據以得到所需的輸出。CPU的核心數量越多，它可以同時執行的操作就越多。

3.內存

內存是CPU的主要助手。與在一個相當大的存儲單元中尋找數據不同，內存存儲操作系統、正在運行的軟件和輸入數據所使用的數據。內存容量越大，設備就能運行更多的高負荷軟件而不會減慢速度。

4.HDD/SSD

HDD代表硬盤驅動器。它是永久存儲媒體和應用程序的組件，包括操作系統(OS)。它們在大小和性能上有所不同，從幾百GB到幾TB不等。

你可能還會遇到固態硬盤(SSD)，它是另一種存儲硬件。SSD和HDD對不同的事物都很有用，許多用戶將它們結合使用以最大化性能。

5.圖形處理單元

圖形處理單元(GPU)專門負責處理計算機上的視覺圖像。強大的GPU對于渲染高質量圖像和圖形或進行視頻游戲至關重要。圖形處理可以是獨立的組件，也可以與CPU集成。

6.聲卡

聲卡負責處理音頻數據并將其發送到揚聲器。同樣，聲卡可以是一個獨立的部件，也可以與CPU集成在一起。

四、計算機的軟件

組件現代計算機使用硬件和軟件組件的組合，它們共同處理復雜的輸入和輸出。軟件是一組預先編寫的指令，告訴計算機該做什么。它是一個數字程序，不是在打開計算機或筆記本電腦的外殼時可以看到的物理組件。而且，就像計算機硬件一樣，不同類型的軟件在計算機的運作中扮演不同的角色。

1.固件

固件是硬件和軟件之間界限模糊的地方。它是被物理刻錄到硬件中的軟件。固件是在你打開計算機時啟動的第一件事，是一個簡單的程序，指示計算機啟動操作系統。沒有它，你的計算機將無法啟動操作系統或其他組件，你將陷入無法與硬件通信的境地。

2.操作系統(OS)

操作系統是一種管理計算機硬件和軟件資源的軟件。同樣，沒有操作系統，即使使用輸入設備，你也無法與計算機通信。

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