计算机的工作原理

文章目录

  • 前言
  • 一、计算机组成
  • 二、工作原理
    • 1.首先指令输入——由鼠标/键盘完成:
    • 2.计算机对指令/输出的处理——由CPU完成:
    • 3.计算机对信息的储存——由内存、磁盘完成:
    • 4.计算机输出信息——由显卡、显示器完成;
  • 总结


前言

电脑最直白、人话的描述。


一、计算机组成

主要由:主板、CPU(中央处理器)、硬盘、内存、显卡组成(以前有介绍)

二、工作原理

1.首先指令输入——由鼠标/键盘完成:

把电脑当成我们的计算器就更好理解,我们输入指令时就是输入数字,只是我们在计算机输入的只是01二进制的数字,不是我们日常用的(0~9)十进制的数字,为什么不用十进制呢?这个就是技术问题,三进制计算机历史在苏联被研发出来过最后怎样大家可以去查查历史,这里不再多言.

2.计算机对指令/输出的处理——由CPU完成:

怎样把这些数字变成有意义的信息呢?那就需要我们去定义它们比如:00、01、10表示什么,这就是操作系统产生(如:Windows,Linux,IBM,DOS),把这些01组合定义有意义的信息如:

二进制 十进制
00 0
01 1
10 2
11 3
0100 4
0101 5
0110 6
0111 7
1000 8
1001 9

我们输入其实看着是指令信息本质就是输入01的数字组合,我们通过操作系统把指令输入进电脑,电脑把我们的信息转换成01组合的数字输入电脑,操作系统相当于一个翻译,我们与计算机的交流就是通过操作系统,不然直接绕开操作系统我们直接输入01组合数字与计算机交流,操控CPU工作;

3.计算机对信息的储存——由内存、磁盘完成:

内存:由硅提炼制成成晶圆;是CPU对指令处理与输出工作时的容量与效率。
磁盘:碟片、磁头、电机马达、接口和控制电路控制芯片组成;是内存调取信息与通过内存存放信息的地方。

以下磁盘原理摘自:蛋不炒饭

磁盘的电磁原理


(1)、电磁效应:
电流通过导体时,会在导体的周围会产生感应磁场。感应磁场的磁极随电流方向的改变而改变。

计算机的工作原理_第1张图片

电磁效应.png
(2)、电磁感应:
当闭合电路内的磁场发生变化(磁通量变化)时,闭合电路内会产生感应电动势。即闭合电路内磁场的变化会使电路内产生感应电流。 电流的方向与磁极方向有关。

计算机的工作原理_第2张图片

电磁感应.jpg
(3)、磁盘的写过程:
磁头的结构:

磁头.png
磁头是一个外面被线圈缠绕着的U型磁芯,可以看出当磁头通电时便会产生磁场,磁场的方向随电流方向的变化而变化。

磁盘的结构:

磁盘的表面涂有一层磁性物质,在未受到外部磁场影响的情况下磁盘表面的磁性粒子的磁极方向是不会改变的。一般从未受到外部干扰的磁性粒子磁极方向是随机的,于是出现互相抵消的情况,这时磁盘的表现出无磁极显现。

磁盘写的过程:

写数据时磁头移到到磁盘要写入的位置,输入电流产生感应磁场。受磁场的影响,磁头下磁性粒子的磁极方向变为与磁场同向。如此通过给磁头不同的电流方向,使得磁盘局部产生不同的磁极,产生的磁极在未受到外部磁场干扰下是不会改变的。如此便将电信号持久化到磁盘上(当然并不是一个磁极方向代表1另一个代表0).

(4)、磁盘读取过程:

磁盘2.png
读取磁盘信息时,不通电的磁头在写入数据的位置上移动,上面可知数据在磁盘上就是一些磁极方向不同的微小局部区域,由于各个域的磁极方向不完全同,所以磁头在通过这些不同方向的区域时会产生不同方向的感应电流,这些微弱正负脉冲经过驱动的去噪扩大成为内存中的二进制数据。

在硬盘读写时,读操作是远快于写操作的,而且读/写操作具有完全不同的特性,所以目前的硬盘一般都分离出读和写两个磁头,但原理还是不变的。

4.计算机输出信息——由显卡、显示器完成;

总结

计算机(电脑)本质就是一台大型01二进制的计算器,计算机附加许多辅助就成了电脑。

你可能感兴趣的:(笔记,windows,linux,硬件工程)