电脑是如何工作？

脑是如何工作的 标签： 电脑入门 电脑最简单的模型 （一） 这一课我们先介绍一些计算机的基础知识。在下面的学习过程中你就会很吃力的。如果你能耐心地听我把这段讲完，即使你什么都没记住，只在头脑中留下一个模糊的印象，对你日后的学习也是大有裨益的。
　　我们先从最早的计算机讲起，人们在最初设计计算机时采用这样一个模型： 　　人们通过输入设备把需要处理的信息输入计算机，计算机通过中央处理器把信息加工后，再通过输出设备把处理后的结果告诉给人们。
　　早期计算机的输入设备十分落后，根本没有现在的键盘和鼠标，那时候计算机还是一个大家伙，最早的计算机有两层楼那么高。人们只能通过扳动计算机庞大的面板上无数的开关来向计算机输入信息，而计算机把这些信息处理之后，输出设备也相当简陋，就是计算机面板上无数的信号灯。所以那时的计算机根本无法处理像现在这样各种各样的信息，它实际上只能进行数字运算。
　　但在当时，就算是这种计算机也是极为先进的了，因为它把人们从繁重的手工计算中解脱出来，而且极大地提高了计算速度。 （二）随着人们对计算机的使用，人们发现上述模型的计算机能力有限，在处理大量数据时就越发显得力不从心。
　　为此人们对计算机模型进行了改进，提出了这种模型：在中央处理器旁边加了一个内部存储器。这种模型有什么好处呢？
　　打个比方说，如果老师让你心算一道简单题，你肯定毫不费劲就算出来了，可是如果老师让你算20个三位数相乘，你心算起来肯定很费力，但如果给你一张草稿纸的话，你也能很快算出来。
　　这和计算机又有什么关系呢？
　　计算机也是一样，一个没有内部存储器的计算机如果让它进行一个很复杂的计算，它可能根本就没有办法算出来，因为它的存储能力有限，无法记住很多中间的结果。
　　但如果给它一些内部存储器当“草稿纸”的话，计算机就可以把一些中间结果临时存储到内部存储器上，然后在需要的时候再把它取出来，进行下一步的运算，如此往复，计算机就可以完成很多很复杂的计算。 （三）随着时代的发展，人们越来越感到计算机输入和输出方式的落后，改进这两方面势在必行。
　　在输入方面，为了不再每次扳动成百上千的开关，人们发明了纸带机。
　　纸带机的工作原理是这样的：纸带的每一行都标明了26个字母、10个数字和一些运算符号，如果这行的字母A上面打了一个孔，说明这里要输入的是字母A，同理，下一行可能是字母H，再下一行可能是数字1。
　　这样一个长长的纸带就可以代替很多信息，人们把这个纸带放进纸带机，纸带机还要把纸带上的信息翻译给计算机，因为计算机是看不懂这个纸带的。
　　虽然还是比较麻烦，但这个进步确实在很大程度上促进了计算机的发展。
　　在发明纸带的同时，人们也对输出系统进行了改进，用打印机代替了计算机面板上无数的信号灯。打印机的作用正好和纸带机相反，它负责把计算机输出的信息翻译成人能看懂的语言，打印在纸上。这样人们就能很方便地看到输出的信息，再也不用看那成百上千的信号灯了。 与计算机的交流 （一）那当然，不过人们没有满足，他们继续对输入和输出系统进行改进。
　　后来人们发明了键盘和显示器。这两项发明使得当时的计算机和我们现在使用的计算机有些类似了，而且在此之前经过长时间的改进，计算机的体积也大大地缩小了。键盘和显示器的好处在于人们可以直接向计算机输入信息，而计算机也可以及时把处理结果显示在屏幕上。 　　这样就方便多了。可是随着人们的使用，逐渐又发现了不如意之处。
　　因为人们要向计算机输入的信息越来越多，往往要输入很长时间后，才让计算机开始处理，在输入过程中，如果突然停电，那前面输入的内容就白费了，等来电后，还要全部重新输入。
　　就算不停电，如果人们上次输入了一部分信息，计算机处理了，也输出了结果；人们下一次再需要计算机处理这部分信息的时候，还要重新输入。对这种重复劳动的厌倦导致了计算机新的模型的产生。（二）这回的模型是这样的：
　　这个外部存储器是什么意思，它又有什么作用呢？
　　外部存储器的“外部”是相对于内部存储器来说的，在中央处理器处理信息时，它并不直接和外部存储器打交道，处理过程中的信息都临时存放在内部存储器中，在信息处理结束后，处理的结果也存放在内部存储器中。可是如果这时突然停电，你猜会怎样？
　　内部存储器（或简称内存）中的信息是靠电力来维持的，一旦电力消失，内存中的数据就会全部消失。也正因为如此，人们才在计算机模型中加入了外部存储器，把内存中的处理结果再存储到外部存储器中，这样停电后数据也不会丢失了。
　　外部存储器和内存有什么不同的特点呢？ 　　它们的存储机制是不一样的，外部存储器是把数据存储到磁性介质上，所以不依赖于是否有电。 磁盘的概念 计算机的外部存储器中也采用了类似磁带的装置，比较常用的一种叫磁盘。
　　将圆形的磁性盘片装在一个方的密封盒子里，这样做的目的是为了防止磁盘表面划伤，导致数据丢失。
　　有了磁盘之后，人们使用计算机就方便多了，不但可以把数据处理结果存放在磁盘中，还可以把很多输入到计算机中的数据存储到磁盘中，这样这些数据可以反复使用，避免了重复劳动，可是不久之后，人们又发现了另一个问题： 人们要存储到磁盘上的内容越来越多，众多的信息存储在一起，很不方便。这样就导致了文件的产生。 文件的概念 （一）我们日常生活中的文件是由一些相关信息组成，计算机的文件也是一样。人们把信息分类整理成文件存储到磁盘上，这样，磁盘上就有了文件1、文件2……。
　　可是在使用过程中，人们又渐渐发现，由人工来管理越来越多的文件是一件很痛苦的事情。为了解决这个问题，人们就开发了一种软件叫操作系统。
　　其实操作系统就是替我们管理计算机的一种软件，在操作系统出现之前，只有专业人士才懂得怎样使用计算机，而在操作系统出现之后，不管你是否是计算机专业毕业，只要经过简单的培训，你都能很容易地掌握计算机。
　　有了操作系统之后，我们就不直接和计算机的硬件打交道，不直接对这些硬件发号施令。
　　我们把要做的事情告诉操作系统，操作系统再把要做的事情安排给计算机去做，等计算机做完之后，操作系统再把结果告诉给我们，这样是不是省事多了？
　　而且在操作系统出现之前，人们通过键盘给计算机下达的命令都是特别专业的术语，而有了操作系统之后，人们和计算机之间的对话就可以使用一些很容易懂的语言，而不用去死记硬背那些专业术语了。 （二）操作系统不但能在计算机和人之间传递信息，而且它还负责管理计算机的内部设备和外部设备。它替人们管理日益增多的文件，使人们能很方便地找到和使用这些文件；它替人们管理磁盘，随时报告磁盘的使用情况；
　　它替计算机管理内存，使计算机能更高效而安全地工作；它还负责管理各种外部设备，如打印机等，有了它的管理，这些外设就能有效地为用户服务了。 　 　
　　正因为操作系统这么重要，所以人们也在不断地改进它，使它的使用更加方便，功能更加强大。
　　对于咱们现在使用的微机来说，操作系统主要经历了DOS、Windows、Windows 95、Windows 98和Windows 2000这几个发展阶段。
　　在DOS阶段，人们和计算机打交道，还是主要靠输入命令，“你输入什么命令，计算机就做什么，如果你不输入，计算机就什么也不做”。在这一阶段，人们还是需要记住很多命令和它们的用法，如果忘记了或不知道，那就没有办法了。所以说，这时的计算机还是不太好用，操作系统也处于发展的初级阶段。
　　Windows的出现在很大程度上弥补了这个不足，人们在使用Windows时，不必记住什么命令，只需要用鼠标指指点点就能完成很多工作。而当操作系统发展到Windows 95之后，使用计算机就变得更加简单。 （三）现在我们来简单总结一下上面讲的内容。
　　经过人们几十年的努力，计算机的组成结构已经基本定型，现在我们日常使用的微机在硬件方面可以用这张图来表示。
　　这里CPU就是我们以前谈到的中央处理器的英文缩写，它和其他辅助电路构成了电脑的核心。
　　我们通过键盘和其他输入设备输入的信息经过它的处理之后显示在显示器上。
　　在信息处理过程中，CPU要和内存频繁地交换信息，在工作结束之后，还要把内存中的数据保存在磁盘上。
　　这张图说的是硬件的工作原理，那么在软件上，我们又是如何使用计算机的呢？
　　在前面我们讲过，我们可以通过操作系统给计算机布置工作，操作系统也可以把计算机的工作结果告诉我们。
　　可是操作系统的功能也不是无限的，实际上计算机的很多功能是靠多种应用软件来实现的。操作系统一般只负责管理好计算机，使它能正常工作。而众多的应用软件才充分发挥了计算机的作用。
　　但这些应用软件都是建立在操作系统上的，一般情况下，某一种软件都是为特定的操作系统而设计的，因为这些软件不能直接和计算机交换信息，需要通过操作系统来传递信息。（四）那么操作系统是怎样管理文件的呢？
　　其实也很简单，文件都有自己的名字，叫文件名，是用来区分不同的文件的。
　　日常生活中的文件也是有名字的，这个好理解。
　　计算机中的文件有很多，成千上万，光用名字来区分也不利于查找。
　　所以计算机中又有了文件夹的概念，把不同类型的文件存储在不同的文件夹中，查找起来就快多了，也不会太乱。
　　这和日常生活中也挺象的，如果成百上千的文件都堆在一个屋子里，是不好找。如果能把相关的文件放在相应的文就快多了。当文件更多时，就需要用文件柜来把相关的文件夹都放在一起，以利于查找。
　　在计算机中也是一样，文件多了，可以分别存储在不同的文件夹中；
　　而当文件夹多了之后，再把一些相关的文件夹存储在更大的文件夹中，这样管理文件是比较科学的。
　　这些文件和文件夹都存储在磁盘上，这一点一定要记清楚，文件是存储在磁盘上的，不要到别的地方去找。

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电脑的工作原理

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前面我们认识的电脑其实只是电脑的硬件部份（英文名叫hardware），完整的电脑系统应该是硬件和软件（英文名叫software）的统一，就象录像机和VCD机，它们本身只是一个塑料和金属片堆积起来的部件，如果没有录像带和VCD碟片，以及设定在机器内的控制程序，录像机和VCD机纯粹就是一堆废塑料和金属片，一点用处都没有。同样，没有运行在硬件基础之上的各种软件，电脑也是一堆废品。

因此，在认识了电脑一家人之后，我们花点时间了解一下电脑软件的相关知识，从而概貌性地掌握电脑工作的基本原理。这对于后面操作系统和应用软件的学习，会很有帮助。

我们现在就去探究一下：这电脑，到底是如何工作的？

一、电脑原理概述

前面我们已经提过，电脑的工作原理跟电视、VCD机差不多，您给它发一些指令，它就会按您的意思执行某项功能。不过，您可知道，这些指令并不是直接发给您要控制的硬件，而是先通过前面提过的输入设备，如键盘、鼠标，接收您的指令，然后再由中央处理器（CPU）来处理这些指令，最后才由输出设备输出您要的结果。

现在，让我们用一道简单的计算题来回想一下人脑的工作方式。

题目很简单：8+4÷2=？ 首先，我们得用笔将这道题记录在纸上，记在大脑中，再经过脑神经元的思考，结合我们以前掌握的知识，决定用四则运算规则和九九乘法口诀来处理，先用脑算出4÷2=2这一中间结果，并记录于纸上，然后再用脑算出8+2=10这一最终结果，并记录于纸上。

通过做这一简单运算题，我们发现一规律：首先通过眼、耳等感觉器官将捕捉的信息输送到大脑中并存储起来，然后对这一信息进行加工处理，再由大脑控制人把最终结果，以某种方式表达出来。

电脑正是模仿人脑进行工作的（这也是“电脑”名称的来源），其部件如输入设备、存储器、运算器、控制器、输出设备等分别与人脑的各种功能器官对应，以完成信息的输入、处理、输出。

下图即为计算机的工作原理图。

二、硬件和软件

其中，那些构成电脑的看得见摸得着的东西，如元器件、电路板、零部件等物理实体和物理装置，叫做电脑硬件。但是，仅有硬件电脑是不能自行工作的，还必须给它配备“思想”--即指挥它如何工作的软件才能使它成为令我们惊奇的电“脑”。

现在，我们总结一下：所有的电脑都是由硬件和软件两大部分构成。其中硬件是指构成电脑系统的物理实体和物理装置，即那些我们看得见也摸得着得东西，一台完整的电脑一般包括输入／输出设备、存储器、运算器、控制器等。软件是那些为了运行、管理和维修电脑而人工编制的各种程序的集合。

电脑的硬件和软件是相辅相成的。它们共同构成完整的电脑系统，缺一不可，没有软件的电脑等于一堆废铜烂铁，无任何功效；同样，没有硬件，软件也就如无源之水，无立足之地。它们只有相互配合，电脑才能正常运行。

三、裸机的概念

以前我们只是很简单的从电脑内部数据信号如何输入、输出的角度介绍了电脑的工作原理，在这种情况下，我们很难分辨硬件和软件的不同作用，下面，我们就从这个角度来看一下电脑的控制流程。首先，我们介绍一下裸机的概念，简单讲，裸机即是电脑硬件的组合，也就是大家平时所说的电脑。

四、基本输入输出系统

一般情况下，我们不能直接操作裸机，必须通过一个叫做基本输入输出系统的软件系统（英文为Basic Input/Output System，简称BIOS），才能操作控制裸机，之所以这样称呼它，是因为它提供了最基本的计算机操作功能，如在屏幕上显示一点，接收一个键盘字符的输入等。

基本输入输出系统是非常重要的，几乎所有电脑功能最终都是分解为一个个简单的基本输入输出操作来实现。辟如画一幅风景，就是由一系列画不同颜色和亮度点的基本输入输出操作来完成。

基本输入输出系统存放在主板的只读存储器（英文为Read Only Memory，简称ROM）芯片中，平时不可修改，也没必要修改，但恶性计算机病毒除外，1999年4月26日席卷全球的CIH病毒就破坏了相当一部份电脑的BIOS系统，弄得大家只好找专家才能修复。

五、操作系统的概念

在基本输入输出系统的外面，才是我们平常念叨的Windows98或Windows2000系统，在电脑界，这些软件又叫操作系统（Operating System），专门负责管理计算机的各种资源，并提供操作电脑所需的工作界面。有了它们，人们才可以方便自如地使用电脑。

六、应用软件的概念

顾名思义，应用软件即是提供某种特定功能的软件，如现在您使用的《WPS97》、《WORD97》等，它们一般都运行在操作系统之上，由专业人员根据各种需要开发。我们平时见到和使用的绝大部分软件均为应用软件，如杀毒软件，文字处理软件，学习软件，游戏软件，上网软件等等。

算机是怎样工作的 二、教材分析：本课大致可以分为四部分内容。第一部分是指导学生简单的了解计算机的工作原理。课本用一个简单的流程图介绍了计算机的工作原理。在教学过程中要列举一些实例加以说明。适当补充。第二部分是指导学生简单了解计算机的存储设备。对软盘、硬盘、光盘及U盘的介绍。第三部分是指导学生开、关计算机。这一部分重点讲解两个知识点：第一是冷启动；第二是热启动。第四部分是指导学生复习本课的学习内容，引导学生学习下一课。三、 教学目标 1、了解计算机处理信息的过程；并学习计算机的开、关机。 2、认识软盘 、硬盘、光盘及U盘等计算机的储存设备。 3、培养学生认真的学习态度。四、教学重点和难点教学重点：能正确的进行开、关计算机的操作，了解计算机的硬件和软件以及工作原理。教学难点：对计算机工作原理的理解。五、教学方法演示法，动手操作和自主探究相结合的方法。六、教学手段多媒体网络电子教室七、教学过程（一）、复习导入： 1、复习上节课的内容：（1）计算机的硬件组成一般有哪些？（2）计算机的特点是什么? 2、导言：同学们，计算机这个词，对于我们来说已经不再陌生了，它已经渗透到我们生活中的每个环节中去了。那么你们知道哪些有关计算机的名词呢?(根据学生的回答，教师作出相应的小结)。同学们，你们所说的这些名词有的是计算机的硬件，有的是计算机的软件，还有一些则是计算机的应用，今天我们就要学习计算机是怎样工作的。通过大家的共同努力，我相信大家都会成为一个计算机小行家。（二）、讲授新课 1、计算机信息处理过程 计算机的硬件组成有点像人的大脑、眼睛、耳朵及笔、纸等，计算机处理信息的过程也类似于人脑处理信息的过程。比如我们要把书上的一段文字在word中用拼音输入法输入到计算机中，我们首先应该用眼睛看这段文字，眼睛把看到的字传给大脑，大脑要对这个字进行处理，看看认识不认识这个字，如果认识，大脑就可以产生这个字的拼音编码(不认识可以利用字典查出这个字的读音)，然后大脑指挥手利用键盘输入这个字。这样继续下去一段文字就会输入进去了。人在这一连串的动作中眼睛相当于输入设备——键盘和鼠标; 大脑相当于主机进行各种储存和处理工作; 手就相当于输出设备——显示器等，把大脑的处理表现出来(利用键盘输入字)。计算机的工作过程也像人一样，在输入字的这个过程中，首先通过输入设备键盘把这个字的编码信息输入主机，由主机对信息进行加工处理，再把加工处理后的信息通过输出设备输出(在屏幕出打印这个字)。由此可见，计算机的工作过程可以用“输入、处理、输出”6个字来概括。 2、认识计算机的储存设备。内存和外存都是计算机的存储设备，是计算机的存储信息的仓库，但作用有所不同，内存只能暂时存储信息，外存却能长时间保存信息。认识外存设备：有硬盘、软盘、光盘、移动硬盘、U盘等。 3、指导学生进行开、关计算机的操作；和如何在需要的时候 ，怎样重新启动计算机。 （1）、计算机的启动 a、打开显示器的电源开关。 b、打开主机的电源开关。计算机会自动检测，同时屏幕显示一些检测的信息，然后进入Windows XP的运行环境。 c、介绍用RESET键进行热启动。教师主要讲解：电脑的冷启动和热启动。 （2）、计算机的关闭 A、先保存好使用的数据，退出所有正在应用的程序。 B、单击【开始】——【关闭计算机】——选择【关闭】，计算机主机被关闭。 C、关闭显示器的电源开关。 D、还可以用ALT+F4键组合关机。（三）、巩固新课这一部分要结合课本中“动脑筋”这个环节进行课堂练习。 1、学生练习开、关电脑， 在教师的组织下，有步骤的打开电脑、重启电脑和关闭电脑。 2、提问：（1）启动计算机时先做什么，再做什么？（2）你知道哪些存储器？（四）、课堂小结（用问题提示的方式进行评价，让学生归纳总结本课的学习内容并谈谈学习收获是什么）。 1、计算机是怎样工作的？常见的储存设备有哪些？【提示讲解：有硬盘、软盘、光盘、移动硬盘、U盘等，当然计算机光有以上的硬件是不能工作的，还需要硬件和软件配合才行。】 2、提问：开机的顺序和关机的顺序有什么不同?【 开机时先开外部设备，再开主机；关机时是先关主机，在关外部设备。】

现在当提到“技术”这个词的时候，大多数人都会想到计算机。计算机技术的运用可以说遍及我们生活的每一个角落，像常用的游戏机、汽车、银行、磁卡...但是计算机技术的最典型的运用无疑是早已风靡世界的个人电脑。电脑的核心技术就是微型处理器，另外还有很多不同的组件组装在一起就成了一台电脑，像内存、硬盘、显示器等，通过它我们可以聊天、游戏、发邮件、浏览网页、办公...

本文将讲述电脑的各个部件以及它们是如何在一工作的，首先让我们来看看一台典型的个人电脑都有哪些部分组成：

中央处理器(我们常说的：CPU)，是电子计算机的主要设备之一。其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。所谓计算机的可编程性主要是指对CPU的编程。CPU、内部存储器和输入/输出设备是现代电脑的三大内核部件。由集成电路制造的CPU，20世纪70年代以前，本来是由多个独立单元构成，后来发展出微处理器CPU复杂的电路可以做成单一微小功能强大的单元。

内存-在计算机的组成结构中，有一个很重要的部分，就是存储器。存储器是用来存储程序和数据的部件，对于计算机来说，有了存储器，才有记忆功能，才能保证正常工作。存储器的种类很多，按其用途可分为主存储器和辅助存储器，主存储器又称内存储器

主板-又叫主机板(mainboard)、系统板(systembourd)和母板(motherboard);它安装在机箱内，是微机最基本的也是最重要的部件之一。主板一般为矩形电路板，上面安装了组成计算机的主要电路系统，一般有BIOS芯片、I/O控制芯片、键盘和面板控制开关接口、指示灯插接件、扩充插槽、主板及插卡的直流电源供电接插件等元件。主板的另一特点，是采用了开放式结构。主板上大都有6-8个扩展插槽，供PC机外围设备的控制卡(适配器)插接。通过更换这些插卡，可以对微机的相应子系统进行局部升级，使厂家和用户在配置机型方面有更大的灵活性。总之，主板在整个微机系统中扮演着举足轻重的脚色。可以说，主板的类型和档次决定着整个微机系统的类型和档次，主板的性能影响着整个微机系统的性能。

电源-为电脑供电，并且有稳压的作用

硬盘-用来存储文件，像平时的图片、电影、文档...硬盘是电脑主要的存储媒介之一，由一个或者多个铝制或者玻璃制的碟片组成。这些碟片外覆盖有铁磁性材料。绝大多数硬盘都是固定硬盘，被永久性地密封固定在硬盘驱动器中。

操作系统-是一管理电脑硬件与软件资源的程序，同时也是计算机系统的内核与基石。操作系统身负诸如管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入与输出设备、操作网络与管理文件系统等基本事务。操作系统是一个庞大的管理控制程序，大致包括5个方面的管理功能:进程与处理机管理、作业管理、存储管理、设备管理、文件管理。目前微机上常见的操作系统有DOS、OS/2、UNIX、XENIX、 LINUX、Windows、Netware等。但所有的操作系统具有并发性、共享性、虚拟性和不确定性四个基本特征。

显卡-显卡作为电脑主机里的一个重要组成部分，承担输出显示图形的任务，对于喜欢玩游戏和从事专业图形设计的人来说显得非常重要。目前民用显卡图形芯片供应商主要包括ATi(2006年被美国AMD公司以54亿美元的巨资收购后成为该公司的一部份)和Nvidia两家。

声卡-声卡 (Sound Card)也叫音频卡：声卡是多媒体技术中最基本的组成部分，是实现声波/数字信号相互转换的一种硬件。声卡的基本功能是把来自话筒、磁带、光盘的原始声音信号加以转换，输出到耳机、扬声器、扩音机、录音机等声响设备，或通过音乐设备数字接口(MIDI)使乐器发出美妙的声音。

显示器-电脑的“脸”我们通常看到的就是显示器，它就是通过电子显像技术把图像、文字、影像呈现在你的眼前

驱动-这是无形的。驱动程序即添加到操作系统中的一小块代码，其中包含有关硬件设备的信息。有了此信息，计算机就可以与设备进行通信。驱动程序是硬件厂商根据操作系统编写的配置文件，可以说没有驱动程序，计算机中的硬件就无法工作。操作系统不同，硬件的驱动程序也不同，各个硬件厂商为了保证硬件的兼容性及增强硬件的功能会不断地升级驱动程序。

机箱-把上述除了显示器的硬件按要求装在机箱里插上电源就可以工作了，当然要想上网还需要一个Modem、路由器和一根网线。

电脑就是这样彼此独立又互相协作工作的。

这个回答浅显易懂，看完你就明白了：电脑是如何工作的？