【云计算学习教程】软件（步伐）是什么？_实时输入 输出是指 cpu 执行输入 ...

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      • 本节的知识点
        
      
      
    
    
  
  
• 计算机由哪些软件和硬件组成？
  
• 计算机网络（因特网）是什么？
  
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      • 本节的知识点
        
      
      
    
    
  
  
• IT体系组成
  

软件，也叫步伐，那么究竟什么是软件？在答复这个问题之前，先来看下面的例子。
老李要求他的痴呆儿子（下称小李）在一张纸上画三角形并计算出三角形的面积。老李预备了两张白纸：一张白纸上标注了三个点：A 点、B 点和 C 点，以及每个点的坐标；另一张白纸上写下了画三角形的步调和计算三角形面积的方法。小李只要按照这些步调和计算方法动手即可。步调如下：
1）画一条直线连接 A 点和 B 点。
2）画一条直线连接 A 点和 C 点。
3）画一条直线连接 B 点和 C 点。
4）根据下面的公式计算三角形的面积并写在纸上：

老李把这两张纸交给小李后，小李在书桌上摊开这两张纸开始工作。大概过了十分钟，老李得到了一张画好三角形并标注了面积的纸张，使命完成，如图 1 所示。

图 1 画三角形并计算面积
现在把小李比喻成计算机的 CPU（中央处置惩罚器），那么书桌就是内存，绘制三角形的步调就是软件，一个步调就是一条指令（语句），老李就相当于步伐员，而那张画了三角形并标注了面积的纸张就相当于软件的输出（在屏幕上显示大概打印出来），“画一个三角形并计算面积”就是软件要完成的使命（步伐要处置惩罚的数据）。
几天后，老李要画更多形状不同的三角形并计算出各自的面积，如果还是按照原来的方式，那么针对每个三角形，老李都要给小李提交两张纸，一张纸标明三个点，另一张纸写明步调。如许做一方面浪费了纸张，另一方面增长了工作量。于是老李想出了一个办法，只交给小李一张写有步调的纸张，画一个三角形并计算面积的步调改为：
1）扣问 A 点的坐标。
2）扣问 B 点的坐标。
3）扣问 C 点的坐标。
4）画一条直线连接 A 点和 B 点。
5）画一条直线连接 A 点和 C 点。
6）画一条直线连接 B 点和 C 点。
7）根据下面的公式计算三角形的面积并写在纸上：

8）把那张画了三角形并标注了面积的纸张交回给老李。
如许小李收到老李递过来的纸张后，先扣问老李三角形的三个顶点的坐标，然后再去画三角形并计算面积，如图 2 所示。

图 2 画三角形并计算面积（2）
现在不但是老李，任何人只要复印那张写了步调的纸张，都可以叫小李画出任何他们想要的三角形，只不外小李在画三角形前要扣问顶点的坐标。继承把这些步调比喻成软件，那么相对于前面的软件，这次增长了三条输入语句，用户在运行这个软件时，要用键盘输入三角形的三个顶点的坐标，然后就会在屏幕上看到一个三角形以及这个三角形的面积。
至此，我们总结出这个软件已经具备如下特征。

• 完成使命：画三角形并计算面积。
  
• 输入数据：顶点坐标。
  
• 输出效果：三角形及三角形的面积。
  
• 指令集：详细界说画一个三角形的步调和计算三角形面积的方法。
  

指令集生存在一个文件中，这个文件就叫可执行步伐，允许存放在硬盘、U 盘、光盘大概网盘中，可以恣意复制和传播。好比，Windows 操作体系中的“计算器”这个步伐（指令集）生存在硬盘上的 C：\Windows\system32\calc.exe 文件中，用鼠标双击它大概单击“开始”（“所有步伐”（“附件”（“计算器”，即表示下令 CPU 现在就按照里面的步调举行操作（专业术语叫执行指令）。
末了，我们普通地界说一下软件：由步伐员写的需要让 CPU 来完成某项使命的步调。只不外这些步调是用计算机语言来描述的。常见的计算机语言有 C 语言、C++、Java、PHP、Go 等，编程职员必须严酷按照计算机语言的语法规则来写步伐，如下面用 C 语言语句实现的加法运算。

上面左侧灰色框内就是步伐员用 C 语言写的两个数相加的步伐语句，右侧是额外加上的说明信息。
软件必须包含输入/输出语句和计算语句，没有包含输入/输出语句的软件没有任何用途，由于它就像一个黑盒子，既不能输入任何东西，也不能从它那边得到任何东西。
在这里，我们要澄清两个概念：实时输入/输出和批量输入/输出。

• 实时输入/输出是指 CPU 执行输入/输出步调时，立刻完成输入/输出动作。
  
• 批量输入/输出是一次性输入全部的信息，一次性输出全部的计算效果。
  

大部分计算机软件，如办公软件，都要求实时输入/输出。绝大部分网站都是批量输入/输出的，好比注册一个在线免费邮箱，我们要一次性输入全部的注册信息，然后再单击“提交”按钮，送出全部的输入信息。
实时输入/输出软件可进一步划分为强交互性软件和弱交互性软件两种，强交互性软件是指在运行时需要实时地举行大量输入/输出操作，且输入之后马上能看到输出效果；而弱交互性软件是指软件运行时实时地举行少量的输入操作，然后就源源不停地输出了。
属于强交互性软件的有：微软的办公软件（Word、Excel、PowerPoint）、记事本、QQ、Photoshop、AutoCAD、金山的办公软件 WPS、金山词霸、Visual Studio、Eclipse、Vim、飞信等，共同特点是用键盘输入的东西马上能在屏幕上显示出来。
下面这些软件属于弱交互性软件：酷狗音乐播放器、暴风影音、千千静听、PPTV、Adobe Reader、家庭相册、迅雷下载等，共同特点是在步伐运行初期只需输入少量信息，然后就源源不停地输出了。
在规划云计算方案时，要特殊关注软件的输入/输出是实时的还是批量的。如果是实时的，那么还要进一步区分是强交互性的还是弱交互性的。对于实时的强交互性软件，有两种解决方法：
1）计算机网络的延时控制在合理的范围内（一般要小于 100 毫秒），手段是就近部署云计算分支中央。如果延时过大，那么当使用诸如 Word 等排版软件时，需要等一会儿才气在屏幕上看到刚才用键盘输入的字符，用户体验很差。
2）改造软件以便能通过网页欣赏器访问，用户只与当地的网页欣赏器举行实时输入/输出交互，而网页欣赏器与“云”中软件举行批量输入/输出传输，示意图如图 3 所示。

图 3 使用欣赏器改造强交互性软件
计算机网络延时的概念在教程背面会详细介绍。
末了，我们用图 4 来表示一个软件运行模子。

图 4 软件运行模子
一个软件以文件的形式生存在硬盘上，当我们用鼠标双击它时，这个软件就被读到内存，此后 CPU 就按照里面的步调一步步执行。
执行到一些输入步调时，就要从输入装备上获取信息（常见的输入装备有键盘、鼠标、扫描仪、话筒、摄像头、网络等）。
执行一些计算步调时，要用到计算装备。
执行输出步调时，把计算的效果通过输出装备输出（常见的输出装备有计算机显示器、打印机、绘图仪、音箱、耳机、网络、机械手等）。
对于一些较大的软件，不肯定就是按照“输入—计算—输出”的次序举行的，在软件执行的过程中，随时可能需要输入，也随时可能会输出，计算步调也可能安排在恣意时刻。
注意：硬盘上的文件既可以作为输入装备，也可以作为输出装备。比方，编辑一个已经存在的 PPT 文档，起首作为输入装备，PPT 文档中的内容被读到内存，编辑完成后生存时又作为输出装备，内存中被修改的内容又被写到这个 PPT 文档中。
计算装备一般指 CPU、内存、存储（硬盘属于最典型的存储）和网络，为什么网络也算计算装备呢？在云端运行一个分布式应用步伐时，网络是必须的。换个角度来看，计算装备就是步伐运行时需要使用的资源——计算资源。
硬盘上的 PPT 文档本身不是步伐，只是用于输入/输出的数据文件，双击它能打开举行编辑，实际上运行了微软的办公套件中的 powerpoint.exe 步伐，由于在安装办公软件时自动创建了数据文件和步伐的关联，创建好关联之后，只要双击数据文件，就能运行关联的步伐。
本节的知识点

• 软件是由步伐员写的让 CPU 来完成某项使命的步调。
  
• 这些步调包括输入/输出步调和计算步调两大类。
  
• 输入/输出步调要使用输入/输出装备，计算步调要使用计算装备，计算装备也称为计算资源。
  
• 键盘和鼠标是最常见的输入装备，显示器和音箱是最常见的输出装备，CPU、内存、存储和网络统称为计算资源。
  
• 软件平时生存在硬盘里，但必须读到内存中去执行，一个软件可以被多次执行。
  

计算装备和输入/输出装备的分离是云计算的特征之一。也就是说，对于云计算而言，计算装备位于远方的云端，而输入/输出装备就在眼前。究竟如何分离计算装备和输入/输出装备，请看后续章节。
计算机由哪些软件和硬件组成？

组装一台计算机的步调大概就是写好计算机配单、采购零部件、组装、安装操作体系和各种应用、交付给用户使用，更详细的描述如下。

• 写好配单，重点思量用户的需要和各种零配件之间的兼容性。
  
• 买齐配件，包括 CPU、主板、内存、电源、硬盘、机箱、显示器、键盘、鼠标、音箱、光驱。
  
• 把配件组装到一起，此时我们得到一台纯硬件的裸机。
  
• 安装操作体系，如 Windows 8。
  
• 安装驱动软件，此时我们得到一台只安装了操作体系的计算机，称为平台机。
  
• 安装需要的应用软件，如聊天软件、办公软件、音视频播放软件、上网软件和游戏软件等，此时我们得到安装了操作体系和应用软件的准计算机体系。
  
• 末了把从前备份的数据资料（如文档、照片、视频等）复制到计算机硬盘中，如许完备的计算机体系就诞生了。
  

由此可知，完备的计算机体系包括硬件、软件和数据资料。软件又可分为平台软件和应用软件，操作体系和数据库软件是典型的平台软件。应用软件种类繁多，涉及人们生活的方方面面，如聊天软件、办公软件、上网软件、音视频播放软件、图片处置惩罚软件等。计算机体系体现出如图 1 所示的逻辑条理布局。

图 1 计算机体系逻辑条理布局
传统的个人计算机由于操作体系没有固化，感染病毒、不正常关机、误删除重要文件、配置不正确等都可能导致操作体系损坏，由此导致死机、蓝屏等各种问题。这些问题不绝困扰着计算机用户，而重装操作体系、应用软件并恢复数据资料要消耗大量的时间和精神，严重时甚至丢失数据资料大概外泄私人资料。所以说，传统的计算机体系是专家体系，意思是说只有计算机专家才气很好地使用计算机，普通大众使用计算时机面对许多困难。
现在有两个趋势：第一个趋势是操作体系固化，用户本身不能安装和更改操作体系，只能在线对操作体系举行升级。应用软件也不能任意安装，只能从官方应用软件库中在线安装，如平板电脑、智能手机、老年机等。第二个趋势是云计算，背面的章节会展开讨论。
人们为什么要购买和使用计算机？也就是说人们购买和使用计算机的目的是什么？
目的只有一个，那就是处置惩罚数据资料，如上网检察别人的网站信息、编辑本身的 PPT、写个人简历、编辑图片、听音乐、看影戏、和他人通报聊天信息（聊天）、发微博等，实在这些只是一些数据资料的欣赏、编辑、通报和存储罢了。
如果没有裸机，大概有了裸机但没有安装操作体系，大概安装了操作体系但没有安装应用软件，那么我们就无法到达处置惩罚数据资料的目的。
由此可以说，准计算机体系（硬件、操作体系、应用软件）是手段，数据资料是目的。不难想象，如果没有数据资料要处置惩罚，就根本没须要购买和使用计算机。
手段与目的分离是云计算的另一个特征，即云计算服务提供商拥有计算资源这个“手段”，而云计算用户拥有数据资料这个“目的”。
计算机网络（因特网）是什么？

本日是周末，位于深圳南山区荔湾小区 28 栋 801 房间的云计算专家正在通过计算机和北京海淀区学院路文山花园 30 栋 2802 房间的做服装生意的朋友解释什么叫“云计算”，双方你一句我一句地在计算机上互传信息。做服装生意的朋友越说越糊涂，末了云计算专家输入了如下一句话：
“如果我能给你解释清晰，那么我的智商就下降到和你一样的程度了。”
然后单击“发送”按钮，对方马上反馈了一个晕倒的表情，聊天就如许无疾而终。
现在的问题是，单击“发送”按钮后，“如果我能给你解释清晰，那么我的智商就下降到和你一样的程度了。”这句话如何能正确无误地立刻显示在北京海淀区学院路文山花园 30 栋 2802 房间里的那台计算机屏幕上呢？而地球上千千千万的其他计算机就不会显示这句话呢？
这两个问题可归结为：如何把一台计算机发出的信息正确无误地发送到别的一台计算机上？这个问题就是计算机网络所要解决的问题，示意图如图 1 所示。

图 1 两台计算机举行通信
写过纸质信件的人很清晰，为了能使信件送到对方手中，必须要在信封上写上收信人的详细地址和姓名，且“地址+姓名”是唯一的。至于这封信具体如何通报，那就是邮局的事了，不用我们费心。
如果两台计算机之间要通信，那么同样每台计算机要界说一个唯一的地址——32 个由 0 和 1 组成的二进制数字。
为了便于人们影象，常把 32 位 0 和 1 组成的数字分成四段，每段 8 位，8 位二进制数再换算成十进制数，末了写成 xxx.xxx.xxx.xxx 格式。
如 192.168.0.10 对应的二进制分段为 11000000.10101000.00000000.00001010，因此终极的 32 位二进制地址是 11000000101010000000000000001010，有点类似于身份证号码，且必须全球唯一，这不同于邮局寄信的“XX市XX区XX街XX号”格式的地址，计算机的地址称为 IP 地址，格式是“xxx.xxx.xxx.xxx”。
有读者可能马上会想到如许一个问题：32 位二进制数字最多能给多少台计算机分配唯一的 IP 地址呢？答案是 2 的 32 次方，约便是 43 亿台计算机。目前 32 位的地址（简称为 IPv4 地址）早已分配完毕，其中分配给中国的 IPv4 地址非常少，只与微软一家企业的数量相当。
先自我介绍一下，小编浙江大学结业，去过华为、字节跳动等大厂，目前在阿里
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