Question

软件到底是怎样控制硬件的?

Answer 1

首先，硬件是由各种“门”组成，“门”是个术语，不懂没关系，可以把一个“门”看成是一个多米诺骨牌，它被推倒后能把下一张骨牌推倒。\x0d\x0a看过多米诺骨牌视频的都知道，骨牌的巧妙摆放再配合各种机关的话，在推倒后是可以实现许多种功能的，比如演奏音乐，控制灯光甚至开动汽车啦等等。\x0d\x0a假设在一个大房间里，已经摆放了这样一堆堆的多米诺骨牌，每一堆骨牌被推倒后，都能实现出特定的功能，但人是不能进来这个房间的，这些骨牌只能靠房间里的一个机械手来推倒。\x0d\x0a然后，在房间外面，摆放着有限的几块骨牌，人可以按照不同的排列组合推倒这些骨牌，然后房间里面就会有个机械手按照人的想法来推倒不同的骨牌，实现各种功能。\x0d\x0a但是，有时候，人想实现的功能太复杂了，光靠控制机械手推倒骨牌的话，要推倒成千上万块骨牌，太累，那么一种思路是：在房间里事先摆放更多，更复杂的骨牌，这叫增加硬件，但这样很不灵活，只能解决部分问题。\x0d\x0a另一种思路是：人每次都临时控制机械手在房间里摆放新的骨牌，然后这些骨牌被推倒后，就可以一次性触发更多的骨牌被推倒。\x0d\x0a但实际上房间里并没有新的骨牌，房间里已经摆放了一大堆专用的骨牌，然后机械手只是重新修改了这些骨牌摆放的位置而已。\x0d\x0a这个房间，就是一台电脑，那些已经摆放好的骨牌，就是硬件，按照你的意愿推倒一张骨牌，造成连锁反应，实现你想要的功能，叫做控制，通过机械手重新摆放的骨牌，就是软件。那一堆控制机械手的多米诺骨牌，就是你的鼠标键盘。\x0d\x0a控制原理解析：\x0d\x0a程序本身就是高低电平的组合；它通过在CPU上执行来模拟各种决策过程；同时，计算机就是一堆开关；那么，通过指令向某些地址写出数据（访问特定地址是通过各种寻址机制/指令完成的，归根结底也可以说是通过开关切换，改变了电路拓扑），就等于开启/关闭了对应地址上的某个开关；这个开关可以是类似CPU内部那样的一组三极管，也可以是通向另外一个继电器的信号线——这个信号就促使继电器闭合，于是电机导通。\x0d\x0a就好象人开汽车一样，神经发出的微不足道的电脉冲经过肌肉放大，影响了涉及数百甚至数千马力的能量洪流的发动机/变速箱的运转，然后汽车就开走了。\x0d\x0a计算机也一样：它通过向控制特定地址上的开关输出0/1（高低电平），就可以通过事先准备的物理设施驱动诸如航模电机、舵机等等机构，这就完成了航模控制。\x0d\x0a完整的控制回路甚至可以是：\x0d\x0a航模上的传感器采集飞行姿态、地形、位置等等数据（最终转换成高低电平构成的信号）----信号通过某些端口送到CPU-----CPU执行程序，程序读取传感器发来的信号，决定下一步的行动-----经过程序的智能判断后，通过控制特定地址上的开关（前面提过，向这个地址发一组高低电平构成的数据就行了），驱动诸如航模电机、舵机等等机构，完成航模控制。