软件是怎样控制硬件的？

Posted 2021-10-23 绽放文化

软件是怎样控制硬件的？

★当你往计算机设备里看时，能看到一大推电路、芯片、电线，扬声器、接口和其他东西，这些都是硬件，你看不见摸不着的就是软件。

软件是计算机上所有的程序，或运行在机器上的代码。软件可以是任何形式，从应用程序和游戏到网页，以及在网站上给客户行为的数据科学软件。

但是软件和硬件是如何结合起来起作用的呢？让我们从计算机的中央处理器，即CPU开始说起。CPU是控制计算机其他部分的主芯片，CPU需要做不同的事情，因此它内部有很多小的电路来处理特定的任务，它有电路来做简单的数学和逻辑计算。其他电路用来从计算机的不同部分发送和接收信息。CPU最神奇之处在于它知道使用哪个电路，什么时候用。

CPU会接收简单的命令来告诉它用哪个电路来执行特定的任务。例如，一个“加”的命令告诉CPU用外部电路来计算新数字，然后用“存储”命令告诉计算机用不同的电路来将结果存到存储器中。和数字一样，所有的这些简单的命令都用二进制的1和0表示，或者ON/OFF的电路信号。

二进制命令存在存储器中，CPU将它一条条的取出来执行。实际上，这一系列的命令就是一个非常简单的计算机程序。

二进制代码是软件的基本形式，它控制了计算机上的所有硬件。现在没有人用二进制写程序了，因为这样太慢了。现在程序员写的软件更像是PYTHON或这样RUBY，甚至是这样BLOCKLY。像这样的编程语言，用非常像英语的方法来输入命令。只需要一条命令就能在屏幕上画一个正方形。这条高级命令会被转换为成百上千CPU能理解的简单二进制命令。

软件告诉硬件CPU做什么，当你听音乐时，又浏览网页，并和朋友聊天，你的计算机会同时运行多个软件。那么这些程序是如何到计算机上，CPU又如何一起运行它们的呢？为了寻找答案，我们要看一看操作系统。

操作系统是计算机的主程序，它负责管理软件如何使用硬件、管理软件资源使计算机有效地利用这些资源的程序集合。操作系统的任务是：管理处理器、管理存储器、管理设备、管理文件和管理最终输出作业。例如大多数人个人计算机的Windows操作系统。

操作系统是一种能控制计算机上其他软件的特殊应用程序。它让你能通过将程序读取到内存中来安装新程序。它决定了什么时候程序运行在CPU上，程序是否能操作输入和输出设备。你可能认为计算机在同时运行多个程序，实际上并非如此，操作系统能在一秒钟内非常快速的切换程序好多次，从而共享CPU。