2.1　计算机基础知识

我们如果把家里的台式计算机拆开，会发现图2-1中列出的各种部件，在拆卸前务必要断电，而且最好先摸一摸家里和地直接相连的金属家具，把身上的静电放掉，以免静电损害敏感的部件。

如果把计算机和人来类比一下的话，那么：

CPU——人脑，负责计算和指挥一切配件和外设。

硬盘——我们日常使用的记事本，记录我们记不住的东西。

内存——大脑中负责记忆的脑细胞。

电源——胃，吃东西然后提供能量。

主板——就像人的身体框架，连接有手、脚、脑袋等功能性的部件，计算机主板就专门连接计算机的各个功能模块。

图2-1　计算机硬件系统组成

计算机要工作，离不开操作系统，离不开一些核心的应用软件。计算机软件系统构成如图2-2所示。操作系统可以以一个快餐店（如肯德基）来类比，制作快餐的设备、服务员、点餐计算机以及餐厅，这些可以看成计算机的各种硬件设备，如果没有一个规章制度和服务流程来让各个岗位的人员协同工作，顾客走进快餐店说：“服务员，点餐”，服务员们都站着，不知所措，因为没有人告诉他们每个人的具体职责。餐厅经理看到这种情况，他就会为每个员工安排恰当的工作，谁接单，谁切菜，谁做厨师，并且会规定接单以后，订单如何传给快餐制作人员，制作完成以后如何传递给柜台，这些规定、流程就是肯德基的操作系统。计算机的操作系统就是背后让键盘、硬盘、网卡、CPU这些硬件协同工作的程序、约定，有了操作系统，计算机才可能被软件程序员开发出各种应用，为大众所用。

图2-2　计算机软件系统构成

操作系统是一种特殊的用于控制计算机（硬件）的程序（软件）。它是计算机底层的系统软件，负责管理、调度、指挥计算机的软硬件资源使其协调工作，没有它，任何计算机都无法正常运行。它在资源使用者和资源之间充当中间人的角色。举个例子，一个用户（也可以是程序）将一个文件存盘，操作系统就会开始工作：管理磁盘空间的分配，将要保存的信息由内存写到磁盘等。当用户要运行一个程序时，操作系统必须先将程序载入内存，当程序执行时，操作系统会让程序使用CPU。

从上面的描述可以得出，计算机操作系统大致包括5个方面的管理功能：进程与处理器管理、作业管理、存储管理（硬盘和内存）、设备管理和文件管理。这里面提到了进程，什么是进程呢？大致可以说，你要计算机完成的一件具体的事，就是一个进程。比如你同时打开了浏览器浏览网页，播放器播放一个视频，Office编辑一个文档，那么你至少开启了3个进程，分别做三件不同的事。

操作系统目前有Windows、Linux、UNIX、Android、iOS等，我们日常使用的约90%的计算机上装有Windows操作系统，约80%的手机上安装Android操作系统，苹果手机使用iOS操作系统。

Python则是一门程序设计语言，在图2-2中属于“程序语言和开发环境”这一类。2020年3月，TIOBE公布了编程语言排行榜数据，Python继续占据第三名的位置，使用比率首次超过10%，如图2-3所示。

图2-3　计算机编程语言排名

Python语言的最大优势在于全栈开发、网络爬虫、数据挖掘、人工智能、Web开发、系统网络运维、数据分析和计算、图形程序开发等方向都可以使用Python语言来完成，你可以从现在开始用Python编程进行数学实验，直到读博士时用Python研究博士课题，它无所不能。