Java基础笔记1-计算机基础

A、什么是计算机？


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定义：接收用户输入指令和数据，经过中央处理器的数据与逻辑单元运算处理后，以产生或存储成有用的信息。

 

B、计算机硬件五大单元

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输入单元：包括键盘、鼠标、触摸屏、扫描仪等。

Cpu：中央处理器，相当于大脑，具有特定功能的芯片，里面包含微指令集，含有算术逻辑、控制、记忆等单元。

内存：相当于大脑中的记录区块，cpu读取的数据都是从内存读取出来的，数据基本上都是流经过内存再转出去的。

输出单元：包括屏幕、打印机等。

外部存储设备：包括存储设备（硬盘、光盘等）、显示设备（显卡）、网络设备（网卡）。

 

 

硬盘：相当于大脑中的记忆区块，将重要的数据记录起来，以便未来再次使用这些重要经验。

主板：相当与神经系统，通过cpu发布指令，通过主板传输下达。

显卡：相当于脑中影像

电源：相当于心脏，所有组件都要足够的电力供给才能正常运作。

 

C、计算机系统组成

 


计算机系统由硬件和软件组成

硬件：物理机器

软件：所有用来向计算机发送不同指令的不同类型程序称为软件

 

D、存储器

E、主存储器


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计算机只认识0和1，记录的数据是用二进制的；

0和1的单位为我们称为bit，在存数据时会使用到8个bit大小类记录，也就是一个字节Byte；一个字节刚好可以存键盘上的一个字符，字节的编号称为地址address，

1Byte=8Bit;

文件以编码的形式存储在辅助存储器，当程序运行时，将程序从辅助存储器复制到主存储器中;

要存大份数据时，如果单个字节放不下，计算机会使用许多相邻字节；

为啥是0和1？只有两个稳定状态的物理设备比较容易制造，如果通电就是1，没有通电就是0，像一个开关按钮，这是一种约定，也可以用A和B，真或假，不过大家都遵守这个约定，在编程时不需要关心数据是编码为0和1，可以看成事字母、数字或字符直接存储到存储器中去。

 

F、文字编码系统

 

数据参考编码示意图


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文本文件也是被记录为0和1的，而要取出来时，必须经过一个编码系统处理才行；

编码系统可以想成是一个字符的对照表；

写入文件的文字数据，会有编码对照表将文字转换为数字，再存入文件中；

读取文件内容时，也会经过编码对照表将数字转成对应的文字再显示出来；

常用的英文编码表为ASCII,每个符号占1B的记录，总共有2的8次方=256种变化；

中文编码有繁体编码big和简体gb2312，每个中文会占用2B，理论有2的16次方=65536，即最多可达6万多个中文字；

由于在读取数据经常会发生乱码，为解决这个问题，才有Unicode编码，也就是UTF8统一编码，如无特殊情况，程序文件编码格式最好设置成UTF8编码格式保存。

 

G、程序


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程序只是计算机要遵循的一系列指令；

将数据作为程序的输入，输出来自程序的输出，计算机只是辅助程序运行而已；

操作系统本身就是一种监控程序，监控计算机的所有操作。

 

H、编程语言与编译器

 

编程语言分类：


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编译器：

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计算机无法解析高级语言，在运行高级语言编写的程序时必须编译成机器语言，这项工作称为编译程序；

编译器是一个程序，负责将java程序这样的高级语言翻译成计算机可以解析的语言编程的程序；

输入编译器程序（源程序或源代码）和从编译器程序中输出的（目标程序或目标代码）都是程序；

 

I、java虚拟机

 

Java编译器、虚拟机、计算机之间的关系：


编译并允许一个java程序的流程：




Java虚拟机（JVM）是在实际计算机上用软件实现的计算机模型，可以理解为一台假想的计算机，它有自己的虚拟的处理器、堆栈、寄存器等，还有相应的指令系统，负责翻译和运行java字节码；

Java虚拟机包括类下载器、字节码校验器、执行单元（解析器）组成；

 

Java编译器生成的目标代码不是面向具体处理器的代码，而是面向虚拟机的中间码，成为字节码（byte-code），字节码只能运行在java虚拟机上，可以理解为假想的计算机的机器语言；

Java编译器对字节码的翻译和执行是逐条运行的，而不是一次整个翻译；

 

Java是解析型的语言，解析执行的程序在运行速度上要比编译执行的程序慢一些。但对于支持即时编译（JIT---Just-In-Time complication）的java运行环境来说，其运行效率会提高很多，因为JIT在字节码被装载时，会将其编译成能够在客户端运行的本地代码，所以只有程序第一次加载的时候慢一点，在运行时和本地代码具有同样的运行速度；

 

在编写java程序时，很少将所有代码都写在一个文件里，通常由类的不同代码段组成，每个类都是分别编译的，这样每个类就会翻译成不同的字节码片段，要运行程序，就要将这些不同的字节码连接起来，这动作是交给类装载器来操作的，类似其它语言里的连接器；

 

为啥java不直接编译成计算机语言，反而编译成字节码额外多一步？大多数其它语言都生成机器码，通常运行速度更快些。但是java字节码保证了java的可移植性，在任何一台计算机上都可以使用java字节码，不需要重新编译，这样不必为不同类型的计算机编写不同的编译器，一种java编译器适用于所有计算机，但是为翻译字节码指令，每种类型的计算机必须有自己的字节码解析器，与编译器相比，解析器是很简单的程序。例如，c# 经常就会碰到32位计算机生成的dll在64位计算机跑，会有兼容性问题，好麻烦。





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