第一章 计算机、程序和Java概述

什么是计算机

计算机包括硬件和软件两部分。硬件包括计算机可以看的见的物理部分，而软件提供看不见的指令，这些指令控制硬件完成特定的任务。

一台计算机是由以下重要的硬件部分组成:

• 中央处理器(CPU)
• 内存(主存)
• 存储设备(例如:硬盘和光盘)
• 输入设备(例如:鼠标和键盘)
• 输出设备(例如:显示器和打印机)
• 通信设备(例如:调制解调器和网卡)

中央处理器

中央处理器是计算机的大脑，它从内存中获取指令然后执行这些指令。主要分成两部分:控制单元和算术/逻辑存储单元，控制单元用于控制和协调其他组件的动作，算术/逻辑存储单元用于完成数值运算(+ - x …)和逻辑运算(比较)。

CPU都构建在一块小小的硅半导体芯片上，这些芯片上包含数百万成为晶体管的小电路开关，用于处理信息。

每个计算机都有一个内部时钟，该时钟以固定速度发送电子脉冲，脉冲用于控制和同步各种操作的步调，时钟速度越快，给定时间内执行的指令就越多。单位赫兹Hz，1Hz相当于每秒一个脉冲。

核是处理器中实现指令读取和执行的部分

比特和字节

计算机就是一系列的电路开关，在计算机中存储信息就是将一系列的开关设置为开（1）和关（0），0和1被解释为二进制数字系统中的数，并称为比特（bit，二进制数）。

计算机中字节是最小的存储单元，每个字节由8个bit组成。各种类型的数据都被编码为字节序列。

内存

计算机的内存由一个有序的字节序列组成，用于存储程序及程序需要的数据。一个程序和它的数据在被cpu执行前必须放在内存中，每个字节都有唯一的地址，用这个地址确定字节的位置，以便于存储和获取数据。

编程语言

计算机程序称为软件，是告诉计算机该做什么的指令，计算机程序必须使用计算机可以使用的语言编写，所有的程序必须转换成计算机可以执行的指令。

机器语言

计算机的原生语言就是机器语言，一套内嵌的原子指令集，这些指令都是以二进制的形式存在，都是以二进制代码输入指令。

汇编语言

汇编语言使用短的描述性的单词来表示每一条机器语言指令，计算机不了解汇编语言，使用一种汇编器的程序转换为机器代码，汇编中没一条指定对应机器代码的一条指令。

高级语言

它们是平台独立的，可以使用高级语言编程在各种不同类型的机器上运行，用高级语言编写的程序称为源程序或源代码，解释由一种解释器或编辑器的编程工具来完成。

操作系统

操作系统是运行在计算机上最重要的程序，它可以管理和控制计算机的活动。

主要任务有：

• 控制和监视系统的活动
• 分配和调配系统资源
• 调度操作

Java API、JDK和IDE

• Java 应用程序接口（Application Program Interface）也成为库，包括开发java程序的预定义的类和接口
• JDK是由一套独立程序构成的集合，每个程序都是从命令行调用的，用于开发和测试java程序
• IDE是快速开发程序的集成开发环境

运行Java程序

Java源程序保存为.java文件，编译为.class文件， .class文件由java虚拟机（JVM）运行，虚拟机不是物理机器，而是解释java字节码的程序。在执行一个java程序时，JVM会使用一个类加载器的程序将类的字节码加载到内存中，当加载类后会使用字节码验证器的程序检验字节码的合法性。

Java编辑器将java源文件编译成java字节码文件