计算机与面包加工厂由刀豆文库小编整理,希望给你工作、学习、生活带来方便,猜你可能喜欢“面包加工厂可行”。
曾有这样的需求——向一群刚刚结识计算机的人介绍计算机的工作原理。这些人中,甚至有两个连每天的开关机都需要手下的参谋代劳。接到这个命令后,我曾一度担心能否做到深入浅出地把课本上“深奥”的原理解释清楚,起码那一堆术语都要费一番口舌。
我是这样讲的。
首先,请各位领导耐心听我罗列几个名词,我将以介绍这些名词作为主要线索与大家一起学习计算机工作原理。
当我们购置一台电脑的时候,常会听到这样的询问:“您需要什么配置?”接着,导购员会如数家珍地介绍各种型号电脑的主板、硬盘、内存、CPU、运算器、主频等基本属性。那么,我们必将关心,这些东西在计算机中是什么身份,它们是干什么的?为了回答这个问题,先请各位首长设想一个农户加工厂。
这个加工厂要有一定的生产设备和相关的工作人员,管理制度和生产流程。假设这家工厂的主要生产项目是将小麦制成面包,那么他们需要有一个仓库用以存储小麦(源材料)、面包(成品)、面粉(中间产品)及其它必备佐料。生产的时候需要有相应的工作间,要有一定数量的工人,要有一个指挥工人协同工作的指挥员(比如车间主任),还要有一定的规章制度和工作流程(工程师事先设定好的)。这些条件具备了,请大家欣赏一下这个工厂是如何将小麦加工成面包的。
首先,指挥员指挥工人从仓库取来小麦和相关材料,运到工作间进行初步加工,加工出来的面粉可能暂存在工作间,当工作间空间不够时,则将部分面粉或者其它既占地方又暂时不用的材料运到仓库存放,以保障工作间的顺利生产。
当面包生成出来以后,就将这些成品运到仓库,等待销售人员提货。
一个工作日结束以后,必须将工作间中所有的材料,包括源材料、半成品和成品运回仓库储存,第二天开工时再重新运回工作间。
事实上,计算机的主要任务是处理数据。计算机的配置指的是它们硬件,相当于工厂的设备和人员,包括硬盘、内存、CPU和运算器。计算机还需要安装用以处理数据的软件,相当于工厂的管理制度和工作流程。工厂设计工作流程的工程师则相当于计算机软件开发人员。
工厂生产讲究效率,即每个时间段能完成多少道工序,这个生产效益对应于计算机的主频,它表示计算机每秒钟能完成多少条计算机指令。
计算机处理的数据、中间处理结果及最终生成的结果就相当于工厂的源材料、中间产品和成品。CPU是计算机工作的指挥员,运算器则是工人。
这里,需要强调的是硬盘和内存的区别。硬盘是存放数据的地方,不负责数据处理。相当于工厂的仓库,只用来存储货物,在里边不能进行生产。内存是程序运行的地方,根据软件中的指令流程处理内存中的数据,当相于工厂的工作间,根据工作流程对材料进行加工。
有的时候,一台计算机同时运行几套软件,如一边运行财务管理,一边运行文字处理软件,这叫做多道程序并发技术。这好比一个工厂既加工面包又生产药材。虽然工厂的仓库可以同时存储小麦和当归,但其工作间中某一时刻只能生产一样产品。计算机也一样,虽然他可以同时开多个“窗口”,但特定的时刻也只能处理一道程序,这是需要我们谨慎地关注的地方。
根据市场需求,工厂可能最先加工生产任务最紧迫的产品,以至于不得不临时停下工作间中正在进行的生产,而改生产其它商品。这时候,如果工作间是够大,指挥员则仅需指挥工人放下手头的活,转而加工另外的材料即可,如果工作间比较小,指挥员就要指挥工人誊出工作间,倒进另外的材料才能继续生产。显然,为了提高生产效益,工作间越大越好。
对于计算机,模仿的叙述是这样的,当两个运行的程序窗口切换时,CPU根据内存的大小决定是否将内存中的数据倒到硬盘,继续处理新切换过来的程序。
再注意一点,工厂的工作流程可能是一张图挂在工作间让指挥员参考,工作日结束后,这张图也要存入仓库,否则会丢失。计算机中,对应于工作流程的程序也是调入内存方能运行的,当不再需要时也要存入硬盘。对于计算机而言,需要处理的数据和程序统称为数据,他们都是用时调入内存,不用时存入硬盘。
在以上介绍的基础上,我们可以进一步了解计算机工作的三个重要属性,运行速率、内存大小和计算机价格。
在工厂生产模拟场景中,不难发现,生产产品所需时间取决于两点:工人的熟练程度,一分种能做多少事;二是工作间大小,因为从工作间到仓库的材料倒腾过程是消耗时间的。可见在工人熟练程度一定的情况下,生产效率与工作间大小呈相反变化的趋势。
对应于计算机运行过程,工人的熟练程度就是运算装置的性能,这反映为该计算机的主频。运算装置一定时,计算机运行速度与内存大小呈相反变化的趋势。
另外,很容易想到,从仓库中找到需要的材料也是需要时间的。从硬盘上找到所需数据也同样消耗时间。显然,硬盘转速越高,找到所需数据时间越短,计算机最终运行速度越快。困此,买计算机时,导购员常常吹嘘某硬盘转速多少多少。
当内存大小和硬盘转速一定,又希望计算机快点时怎么办呢?提高主频,而提高主频的一个办法就是提高运算装置的性能。很容易理解,运算装置的性能越高,价格越贵,加起来必将导致计算机的价格也越高。
说到这时,还忽视两个东西,指挥员的本领和工作流程的合理性。不同的指挥员指挥水平也有差异,不同的工作流程当然对生产工序及最终的生产效率的影响也不同。性能好的CPU会提高计算机速度,好的软件也是计算机快的一个条件。
至此,我所理解的计算机工作原理已经介绍完了,没有按照教科书上的控制器、运算器、存储器的科学的脉络叙述,也没有提及内存、外存、外设、某某卡等概念,可能不够合理,比较乱,甚至存在错误,也是不全面的。如果各位首长还有兴趣,请随时召唤我一起探讨。
谢谢大家!