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电脑、程序、操作系统:各自负责什么

搞清楚一台机器到底是什么、程序是什么,以及操作系统究竟有什么用。

6 分钟 · 3 题

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电脑、手机、平板:它们其实都是同一类机器,都在做同一件事——执行极其简单的指令,只是速度快得惊人。在机器内部,有三个部件与我们有关。处理器是那个干活的工人:它做计算、做比较、搬运数据,每秒能做上十亿次。内存(通常叫 RAM)是它的操作台:处理器此刻正在用的东西,都放在触手可及的地方。存储(硬盘或固态硬盘)则是柜子:即使机器关掉了,它也会一直替你保存文件。

内存和存储的区别,是最容易把新手绊倒的地方。想象一间厨房:操作台很大,但收工时会被彻底清空;柜子却能把东西一天天存下去。内存也是一样:它很快,但机器一断电就会被完全清空。存储慢一些,却记得住。所以停电时没保存的文档才会消失:它从头到尾只存在于操作台上。

程序是一份事先写好的指令清单,机器按顺序执行它。这跟菜谱一模一样:每一步单独看都很笨,但连起来就能做出结果。编程无非就是用机器看得懂的语言把这份菜谱写出来。这里没有任何魔法:你只是把一件事拆成足够小的步骤,小到每一步都不会有歧义。

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程序「煮一杯咖啡」:
  1. 把水箱加满水
  2. 把胶囊放进机器
  3. 把杯子放在出水口下面
  4. 按下按钮
  5. 等待 30 秒
  6. 取走杯子
一个程序,就是一连串精确的步骤,按精确的顺序排列。

还剩一个问题:谁来决定哪个程序在运行?谁来整理你的文件?谁来防止两个应用互相踩到对方?这就是操作系统,英文叫 operating system,常缩写为 OS。它是整个乐队的指挥。在电脑上,三大操作系统是 WindowsmacOS(苹果的 Mac)和 Linux。在手机上,则是 AndroidiOS。你的程序从不直接跟硬件对话:它们永远要经过系统。

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你
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应用程序      (浏览器、游戏、代码编辑器)
  |
系统          (Windows、macOS、Linux)
  |
硬件          (处理器、内存、存储)
每一层都建立在下面那一层之上;而你在最上面操作。

知识检测

确认你已牢记本课的重点内容。

  1. 机器关机时,内存里的内容会怎么样?
    • 会被清空
    • 会自动保存到硬盘上
    • 会被发送到互联网上
    • 会完整保留 24 小时
  2. 什么是程序?
    • 一份机器按顺序执行的指令清单
    • 装在电脑里的一个电子元件
    • 一个只装了图片的文件
  3. 操作系统是用来做什么的?
    • 在应用程序和硬件之间牵线搭桥
    • 显示网页
    • 让处理器变得更快