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计算机在做什么 · 计算机入门

计算机到底是什么?你用它的时候,它其实在做什么?

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为什么需要它

手机、笔记本电脑、取款机、游戏机、智能手表,看起来完全不一样,里面做的却都是同样的三件事。看懂了这个规律,后面的每一门课(机器人、Python、网站)都只是换一种方式用它。

这门课不需要任何基础,会用手机就能跟上。你不用写代码:最多只是在右边改一个数字或一个词,然后按运行。

直觉理解

想象一间厨房:

  • 放进去的食材,就是输入 Input。
  • 厨师照着菜谱做菜,就是处理 Processing。菜谱就是一步一步的做法。
  • 端出来的菜,就是输出 Output。

计算机也是这样,只是快了几百万倍,而且有一个很大的不同:它完全照菜谱做,从来不猜你的意思。

厨房里计算机里
输入食材你打的字、点的屏幕、说的话、拍的照片
处理厨师照着菜谱做计算机照着程序执行
输出做好的菜屏幕上显示的、喇叭里放出来的、打印机打出来的

摸得到的部分(屏幕、键盘、里面的芯片)叫硬件 Hardware;那些指令叫软件 Software。手机上的每一个 App 都是一个程序,是别人写好的一份菜谱。

右边是一个很小的程序。现在还不用看懂代码:以 # 开头的行是写给人看的说明,计算机会跳过它们。按运行,看看下面出现的输出。

定义

计算机 Computer

A computer is a machine that takes input, processes it by following instructions, and produces output.
计算机是一台机器:接收输入,按照指令处理,然后产生输出。

程序 Program

A program is a list of instructions that tells a computer what to do, one step at a time.
程序是一串指令,一步一步告诉计算机要做什么。

软件就是程序的统称;硬件是程序运行在上面的那台实体机器。

示例

一台很小的加法机

动手试试

从上到下三部分:输入、处理、输出。把 7 或 5 改成别的数,再按一次运行。

# INPUT 输入: two numbers
a = 7
b = 5
# PROCESSING 处理: add them
total = a + b
# OUTPUT 输出: show the result
print(total)
逐步执行
  1. L2输入:把 7 记下来,名字叫 a。a = 7
  2. L3输入:把 5 记下来,名字叫 b。b = 5
  3. L5处理:算出 7 + 5,把结果记成 total。total = 12
  4. L7输出:把 total 显示在屏幕上。12

文字也一样

动手试试

输入不一定是数字。把 Mia 换成你的名字(引号要留着),再运行。

# INPUT 输入: a name
name = "Mia"
# PROCESSING 处理: build a greeting
greeting = "Hello, " + name + "!"
# OUTPUT 输出
print(greeting)
逐步执行
  1. L2输入:一个名字。引号表示这是一段文字。name = "Mia"
  2. L4处理:把三段文字拼在一起。greeting = "Hello, Mia!"
  3. L6输出:显示问候语。Hello, Mia!

它从来不猜

动手试试

3 支笔,每支 4 元,总价应该是 12。可是这个程序在该写乘(计算机上写成 *)的地方写成了 +。运行看看:计算机平静地打印出 7。它完全是照指令做的。

# INPUT 输入
pens = 3
price = 4
# PROCESSING 处理: oops, + where we meant *
total = pens + price
# OUTPUT 输出
print(total)
逐步执行
  1. L2输入:3 支笔。pens = 3
  2. L3输入:每支 4 元。price = 4
  3. L5指令说「加」,它就加:3 + 4。total = 7
  4. L7显示 7。结果错了,是因为指令错了,不是计算机糊涂了。7

常见错误

「计算机懂我的意思」

它不懂。它只会完全照指令做,哪怕指令很傻。结果错了,就去看指令(或者输入),而不是怪机器。

屏幕不是计算机

屏幕只是一个输出设备。真正的计算发生在机箱、笔记本或手机里面的芯片上。手机只是把所有零件装进了同一个机身。

App 不是魔法

每个 App,从游戏到地图,都是别人写的程序,由右边这样一个个小步骤组成。所以你也能学会做。

小测验

1. 下面哪个是输入设备?

  1. A喇叭
  2. B麦克风
  3. C屏幕
查看答案

答案:B

麦克风把你的声音送进计算机;喇叭和屏幕是把东西送出来。

2. 一个修图 App 把你的照片变成黑白。最后看到的黑白照片属于哪一部分?

  1. A输入
  2. B处理
  3. C输出
查看答案

答案:C

你选的原图是输入,去掉颜色是处理,最后看到的结果是输出。

3. 商店的程序打印出了错误的总价。最可能的原因是什么?

  1. A计算机累了
  2. B程序里有一条指令写错了
  3. C计算机自己决定改价格
查看答案

答案:B

计算机不会累,也不会自己拿主意。输出错了,几乎总是指令写错了,或者输入错了。

要点

  • 计算机接收输入,照着指令处理,然后给出输出。
  • 程序就是那一串指令。每个 App 都是一个程序。
  • 计算机完全照指令做。结果错了,说明指令或者输入错了。

动手练习

3 道小练习:先想一想,再动手改一改看看结果,最后自己来一次。提交马上告诉你对不对。

  1. 想一想找出输出

    你问智能音箱:「明天天气怎么样?」它上网查了天气预报,然后回答:「晴,25 度。」

    哪一部分是输出?

  2. 改一改修好那条指令

    这是例子里的那家文具店:3 支笔,每支 4 元。改处理那一行,让机器打印出正确的总价 12。输入那两行保持不变。

    计算机上的乘号写成 *。先按运行试一试,再按提交。

  3. 自己来排一排顺序

    一台取款机做了三件事:

    • A 你输入密码。
    • B 吐出现金。
    • C 机器核对密码和余额。

    按「输入、处理、输出」的顺序写出这三个字母,例如 BAC。

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本课术语

术语中文英文定义
Input输入Information that goes into a computer, such as typing, tapping or speaking.
Processing处理What a computer does with input by following instructions.
Output输出What a computer produces for you, such as text on a screen or a sound.
Program程序A list of instructions that a computer follows step by step.
Hardware硬件The physical parts of a computer that you can touch.
Software软件Programs: the instructions that tell the hardware what to do.