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电脑程序代码究竟是如何发挥作用的?从本质上认知计算机病毒!

徐雪帆 Lv.1 实名认证

2019-10-10 20:20:19 | 只看作者

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原创声明:本文为阿怪原创科普文章,抄袭必究!文中部分图片源自网络,若涉及版权请联系删除。
阿怪在前面的文章中介绍了电脑运行的物理本质:变化电流提供信息或数据基础,不同电路组合提供运算基础。我们还知道一台电脑需要同时拥有“硬件”和“软件”才能正常运行。“硬件”就是各种我们能在电脑中看到、摸到的各种设备、部件(如前文介绍过的硬盘),其本质就是为电脑提供各种具备特殊电子元件以实现不同运算或存储功能的固定电路结构(这句话可能些许拗口且长,但很重要,值得反复读几遍);“软件”就是我们常说的电脑程序,其本质就是“寄宿”于各种存储设备中的一串数据代码。这些代码是如何“指挥”电脑进行各种神级操作的?这便是今天阿怪要跟大家分享的主题。

电脑程序代码究竟是如何发挥作用的?从本质上认知计算机病毒!-1.jpg

数据电流就是指携带数据的电流
数据如何发挥作用

本文中的信息、数据、程序、代码、软件其本质都是一回事,即电脑中的变化电流,为了防止理解混乱,本文统一用“数据”一词表示。
我们先来看一个简单的类比:

电脑程序代码究竟是如何发挥作用的?从本质上认知计算机病毒!-2.jpg

还是阿怪钟爱的发条音乐盒
​上图是个发条音乐盒的主要功能部件,图中的“滚筒”相当于电脑中存有音乐数据的存储设备,“金属音片”相当于电脑中功能硬件提供的固定电路。当这个“简易电脑”运行时(即滚筒转动),滚筒上携带的数据(凸点)就会“指挥”金属音片按一定的规律振动发音。
在上述例子中,我们对数据的“指挥”作用有了一个初步的理解。从这个例子中,我们不难想到:改变滚筒携带的数据,最终我们听到的音乐就会不同;改变金属音片的结构,最终我们很可能听到杂乱无章的噪音,除非我们相应的对数据也进行调整。所以,我们可以得出结论,数据需要与硬件相匹配才能发挥其作用,这就是我们常说的“软、硬件兼容”。

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使用电脑时遇的不兼容提示
​现在我们再回归到电脑中,具体看看数据是如何操纵电脑运行的。

电脑程序代码究竟是如何发挥作用的?从本质上认知计算机病毒!-4.jpg

​上图是一个最简单的电路图,如果输入强电流红灯会亮,如果输入弱电流蓝灯会亮。大家来回答一个问题:如何让小灯按“红红蓝蓝红”的次序依次闪烁呢?
太简单了对不对!如果强电流对应数据“1”,弱电流对应“0”,我们只需要编辑数据“11001”,并发送给电脑,小灯就会“听话”的闪烁了。而且这里的小灯更可以是另外一个电路的开关,如此,一段数据就能在这些不同的电路组合中发挥其不同的作用了。
也许有小伙伴会问:能不能让两个小灯同时亮呢?答案是肯定的,不过为了“软、硬件兼容”,我们需要加入一个设备,如下图:

电脑程序代码究竟是如何发挥作用的?从本质上认知计算机病毒!-5.jpg

​图中绿色部件是一个缓存设备,其功能就是把串行数据转换成并行数据(还记得阿怪在上一篇文章中对此问题的介绍吗)。当携带数据的电流被绿色部件接收后,它先短暂地存储这些数据,然后对存储的数据通过分析后,按照强电流往上路传输,弱电流往下路传输的分配原则进行电流的输出,这样小灯就能同时亮起了。
以上就是对数据作用的一个简化理解,实际上电脑中的电路是由各种更为复杂的“逻辑电路”构成,无论如何,其本质原理跟阿怪图片所示是一致的,于是通过这样一系列的电路对电流所携带数据的处理,就实现了电脑整体的运行效果。

电脑程序代码究竟是如何发挥作用的?从本质上认知计算机病毒!-6.jpg

​什么是逻辑电路:一种特殊电路,它能通过对电流强弱信号(即:数据)的辨别,按需要对电流强弱进行转换、对不同电流进行限制流通,以实现各种数学上的逻辑关系。其实阿怪上文展示的两张电路图也是一种简单的、能对电流信号进行判断和处理的逻辑电路。

讨厌的电脑病毒

通过上文的介绍,相信大家对电脑程序和其工作原理有了更本质的认知。我们常提到的电脑程序都是具有一定正常功能,能帮助我们解决具体问题的数据。而事物都有两面性,如果一段电脑程序的功能不是帮助我们解决问题,反而是在干扰电脑工作,甚至窃取电脑中的数据,那么这样的程序就是我们讨厌的“电脑病毒”。

电脑程序代码究竟是如何发挥作用的?从本质上认知计算机病毒!-7.jpg

隐藏在正常数据中的非正常数据——电脑病毒
电脑病毒是如何干扰电脑工作的

电脑程序的种类和功能多种多样,有控制文件编辑功能的程序、有控制系统存储功能的程序、也有控制程序编辑的母程序等等,所以相应的电脑病毒也是多种多样。
既然电脑病毒也是一种程序,那么其作用原理自然跟正常程序是一样的,只是它所带来的作用结果是我们讨厌的。

电脑程序代码究竟是如何发挥作用的?从本质上认知计算机病毒!-8.jpg

​在本文开篇,阿怪对软件程序的介绍中就用了“寄宿”一词,实际上电脑病毒也是需要“寄宿”在存储设备上以发挥其“捣蛋本领”的。还以大家熟知的例子说明,上图中的缓存设备中毒后,“寄宿”在其存储结构中的病毒数据会对新接收的数据电流产生覆盖效果并输出,这时无论输入电流如何变化,得到的输出电流都是一样的,于是这个“病毒”成功的干扰了这台“简易电脑”的正常运行。

电脑程序代码究竟是如何发挥作用的?从本质上认知计算机病毒!-9.jpg

该图片源于网络
简述电脑病毒的自我复制

我们平时使用电脑处理文件时最常用到的就是“复制、粘贴”功能。现在我们不难理解,所谓的“复制、粘贴”操作,本质上也是一段数据,如果一段病毒数据中也恰当的融合进了这种“复制、粘贴”数据,那么它就能进行自我复制了。只是这个“复制、粘贴”操作不会在电脑上出现任何界面,而是在“私下里”悄悄进行的,不过,如果你是对电脑程序略懂的朋友,就能在电脑任务管理器的进程中找到这个过程的踪迹。

电脑程序代码究竟是如何发挥作用的?从本质上认知计算机病毒!-10.jpg

​以上只是对病毒的作用方式举了一些容易理解的例子,当然,实际生活中的电脑病毒种类繁多,有的产生大量垃圾数据占用电脑存储空间;有的恶意更改或破坏电脑中的各类文件;有的通过互联网将电脑中的大量数据复制并发送出去……如果要对这些不同种类的电脑病毒一一详解,估计需要写一本书了,更何况阿怪也并非这方面的专业人士,只能为大家从根本原理上介绍至此,希望能帮助大家对这些现象有个本质上的认知。
今天对电脑程序的科普就到这里了!欢迎大家关注“阿怪看世界”,阿怪会持续推出原创科普文章,向大家分享认知世界的不同视角。
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2019-10-10 20:20:54 | 只看作者
这么好的文章通俗易懂!关注小编!
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2019-10-10 20:21:07 | 只看作者
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2019-10-10 20:21:15 | 只看作者
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2019-10-10 20:21:55 | 只看作者
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2019-10-10 20:22:02 | 只看作者
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2019-10-10 20:22:14 | 只看作者
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