第1章 计算机基础知识

当今应用计算机技术已经成为人们学习和工作的基本技能，学习计算机 技术需要了解计算机的基本概念、掌握计算机的硬件系统和软件系统构成的 知识、了解信息在计算机中的表示方法、掌握微型计算机硬件的性能和常用 设备的使用方法。

1.1 计算机的基本概念

※了解计算机的发展过程;

※了解计算机的分类;

※理解计算机的主要特点;

※了解计算机的主要用途;

※了解信息的基本概念。

1.1.1 计算机的发展过程

1.计算机的诞生

计算机是一种能自动运行、具有高速运算能力和信息存储能力、在程序控制下 完成信息加工工作的电子设备。计算机的出现得益于杰出的学者———冯·诺依曼， 他提出了建立"自动计算系统"设备的设想，这就是目前被广泛使用的计算机。 冯·诺依曼研究报告提出计算机体系结构的基本思想可以归纳为:

(1)计算机中的程序和数据全部采用二进制数表示。

(2)计算机由输入设备、存储设备、运算器、控制器、输出设备组成。

(3)计算机由存储程序控制完成有关工作。

按照这个设计思想，1946年世界及时台电子数字计算机ENIAC(The Elec- tronic Numerical Integrator and Calculator)研制成功。ENIAC的出现奠定了计算 机发展的基础，具有划时代的意义。随着计算机技术的发展，目前计算机已经广泛 应用到社会的各个领域，计算机成为人们处理信息的重要工具。

2.计算机的发展阶段

按照计算机电子元件的构成，计算机的发展经历了以下阶段:

(1)及时代计算机。

电子管计算机时期，属于计算机发展的初级阶段，计算机的运算速度慢，信息 的存储容量小，主要用于科学计算，采用机器语言(二进制代码方式)和汇编语言 方式设计程序。

(2)第二代计算机。

晶体管计算机时期，计算机的体积减小，计算机操作系统软件日益成熟，计算机自动控制能力增强，主要用于科学计算和事务处理，采用类似于自然语言的高级 程序语言设计程序，提高了设计程序的效率。

(3)第三代计算机。

集成电路计算机时期，计算机的体积明显减小，计算机的运算速度和性能明显 提高，出现了计算机通信网络。这一时期微型计算机诞生，计算机广泛应用于各个 领域，采用计算机高级程序语言设计程序。

(4)第四代计算机。

大规模或超大规模集成电路计算机时期，微型计算机技术和应用发展迅猛，计 算机互联网络得到广泛的应用，计算机应用领域更加广泛，多媒体信息处理非常简 便，出现了面向对象的程序设计语言，计算机程序设计的效率更高。但是，计算机 病毒、黑客的出现使得计算机的安全受到威胁。 未来计算机的应用发展趋势是继续以互联网的应用为核心，实现物联网的应用。 同时为了解决信息处理速度的问题，利用云计算增强计算机网络的功能和协同工作 的能力。计算机更加便于携带，计算机的智能化得到提高。

1.2.2 计算机的分类

计算机按照用途可以分为通用计算机和专用计算机。通用计算机功能齐全、用 途广泛，专用计算机功能单一。通用计算机按照机器的规模和处理能力可以分为以 下类别:

(1)巨型计算机。

巨型计算机具有很强的计算和处理数据的能力，主要特点表现为高速度和大容 量，配有多种外部设备及丰富的、高功能的软件系统，运算速度能够达到每秒数万 亿次。我国研制的银河系列、曙光系列、天河系列计算机属于巨型计算机。

(2)大型计算机。

大型计算机采用并行处理器技术，具有很强的数据处理能力。

(3)中型计算机。

中型机主要用于事务数据处理。中型计算机用于银行系统、证券系统、大型企 业和科研机构的信息管理。

(4)小型计算机。

小型计算机体积小、功能强、维护方便。

(5)微型计算机。

微型计算机体系结构简单，软件丰富。微型计算机包括台式计算机、笔记本电 脑、掌上电脑等多种形式，能够满足家庭或移动信息处理的需要。

1.2.3 计算机的特点

计算机具有以下特点:

(1)运算速度快、精度高。 现代计算机运算速度能够达到每秒数万亿次，数据处理的速度相当快，是其他 任何工具无法做到的是事情。

(2)具有存储与记忆能力。 计算机可以存储数值、文字、图形、图像、音频、视频等不同格式的数据。数 据能够长期地存放在计算机的磁盘中。

(3)具有逻辑判断能力。 计算机借助于逻辑运算，可以进行逻辑判断，并根据判断结果自动确定下一步 该做什么。

(4)自动化程度高。 利用计算机解决问题时，人们启动编制好的程序以后，计算机可以自动执行， 一般不需要人工干预，计算机会自动得到运算结果。

(5)计算机通用性强。 目前计算机在很多领域得到了广泛应用，通过程序完成各种信息加工工作。所 以，计算机具有很强的通用性。

1.2.4 计算机的用途

电子计算机自诞生以来广泛应用于各个领域。

(1)数值计算。

数值计算是计算机应用的重要领域，数值计算要求量大、计算结果精度高、速 度快。例如，数值计算应用于航天数据计算、气象数据加工、建筑设计计算、遥感 监测数据处理等方面。

(2)事务信息处理。

事务信息处理是计算机应用最广泛的领域，事物信息处理主要指文字数据的处 理，包括数据的收集、存储、加工、传输、利用等环节。事务信息处理广泛应用于 不同领域的信息系统，例如电子政务系统、电子商务系统、办公自动化系统、企业 的管理信息系统、银行的金融信息系统、证券信息系统等方面。

(3)自动控制。

利用计算机进行生产、过程的自动控制，可以实现生产、过程的实时数据处理。自动控制的应用提高了生产过程的工作效率。

(4)计算机辅助应用。

计算机辅助设计(Computer Aided Design，CAD)技术是指工程技术人员利用 计算机技术对产品和工程项目进行总体设计、绘图、分析的过程，利用CAD技术 可以提高产品设计、建筑设计的工作效率。 计算机辅助制造(Computer Aided Manufacturing，CAM)技术应用于产品设 计工作，它可以降低产品制造的成本。 计算机辅助教学(Computer Aided Instruction，CAI)技术，是一种利用计算 机作为教学手段的教学技术，这个技术的应用克服了传统教学方式受到时间和空间 限制的局限，可以根据学生的不同情况进行教学。

(5)人工智能的应用。

人工智能的应用是指利用计算机可以模拟人的思维、感知、判断、理解活动 的应用。例如，智能机器人的应用、医疗专家系统诊疗病情软件的应用属于这个 范畴。

(6)计算机网络的应用。

利用计算机网络可以实现信息资源的共享，特别是互联网的应用与人们的生活、 学习和工作密切相关，利用互联网可以获得更多的信息资源。

(7)计算机多媒体的应用。

多媒体是指文字、图片、音频和视频信息。利用计算机可以处理多媒体信息资 源，制作、加工和播放多媒体资料文件，给人们带来娱乐享受。