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第一章第一章 计算机基本知识计算机基本知识 第一节第一节 计算机发展及应用领域计算机发展及应用领域 第二节第二节 计算机系统基本组成计算机系统基本组成 第三节第三节 常用计算机设备常用计算机设备 第四节第四节 信息安全与知识产权信息安全与知识产权返回第一节第一节 计算机发展及应用领域计算机发展及应用领域 一、计算机的基本概念一、计算机的基本概念 计算机是一种能自动、高速地进行数据处理和数值计算的电子设备。计算机是一种能自动、高速地进行数据处理和数值计算的电子设备。它具有存储功能，且无需人工干预就能根据程序的引导自动存取和处它具有存储功能，且无需人工干预就能根据程序的引导自动存取和处理数据，输出人们想要的信息。理数据，输出人们想要的信息。 随着科学技术的飞速发展，计算机的使用范围越来越广，与人们的随着科学技术的飞速发展，计算机的使用范围越来越广，与人们的关系越来越紧密，熟练操作计算机是现代人应具备的一项基本技能。关系越来越紧密，熟练操作计算机是现代人应具备的一项基本技能。目前，最常用的计算机是个人计算机目前，最常用的计算机是个人计算机(即即PC),主要有台式机和笔记本主要有台式机和笔记本电脑两种类型，如电脑两种类型，如图图1-1所示。所示。下一页返回第一节第一节 计算机发展及应用领域计算机发展及应用领域 二、计算机的产生与发展二、计算机的产生与发展 20世纪中期电子技术迅速发展，为现代电子计算机的产生创造了世纪中期电子技术迅速发展，为现代电子计算机的产生创造了条件。二战期间各类高科技战略武器成为各国争相开发的热点，同时条件。二战期间各类高科技战略武器成为各国争相开发的热点，同时也出现了一些技术难题，基于科学计算的需要，在美国陆军部的主持也出现了一些技术难题，基于科学计算的需要，在美国陆军部的主持下，宾夕法尼亚大学的约翰下，宾夕法尼亚大学的约翰莫克利莫克利(John Mauchly)和普雷斯普尔和普雷斯普尔埃埃克特克特(J. Presper Eckert )等人于等人于1946年研制成功第一台现代意义上年研制成功第一台现代意义上的电子数字计算机的电子数字计算机“埃尼阿克埃尼阿克”( Electronic Numerical Integrator and Calculator, ENIAC )。这台电子数字计算机一共使用了。这台电子数字计算机一共使用了18 800多个电子管、多个电子管、1 500多个继电器，占地多个继电器，占地170平方米，重平方米，重30吨，每小时吨，每小时耗电耗电150千瓦，内存储器容量千瓦，内存储器容量17KB，字长，字长12位，每秒可进行位，每秒可进行5 000次次加法运算。加法运算。上一页 下一页返回第一节第一节 计算机发展及应用领域计算机发展及应用领域 第一台电子数字计算机交付使用后主要用于新武器的研制，它把过第一台电子数字计算机交付使用后主要用于新武器的研制，它把过去需要去需要100多名工程师一年才能解决的导弹弹道计算问题在两个小时多名工程师一年才能解决的导弹弹道计算问题在两个小时内即完成，大大地提高了工作效率，促进了科学技术的发展。但是由内即完成，大大地提高了工作效率，促进了科学技术的发展。但是由于它的存储容量太小，没有完全实现于它的存储容量太小，没有完全实现“存储程序存储程序”的思想。的思想。1951年，年，在美籍数学家冯在美籍数学家冯诺依曼诺依曼(John von Neu-mann)的主持和参与下研制的主持和参与下研制成的成的EDVAC ( Electronic Discrete Variable Automatic Computer)计算机，完全实现了冯计算机，完全实现了冯诺依曼自己所提出的诺依曼自己所提出的“存储程序存储程序”的思想，的思想，故故EDVAC被称为被称为“冯冯诺依曼计算机诺依曼计算机”。上一页 下一页返回第一节第一节 计算机发展及应用领域计算机发展及应用领域 1.电子计算机的发展电子计算机的发展 根据电子计算机不同时期采用的物理器件的不同，一般将电子计算根据电子计算机不同时期采用的物理器件的不同，一般将电子计算机的发展分成以下几个阶段机的发展分成以下几个阶段: (1)第一代电子计算机第一代电子计算机是电子管计算机第一代电子计算机第一代电子计算机是电子管计算机(1946-1957 )。此类电子计算机是采用电子管作为逻辑元件，数据表示主要。此类电子计算机是采用电子管作为逻辑元件，数据表示主要采用定点数，用机器语言或汇编语言编写程序。由于当时电子技术的采用定点数，用机器语言或汇编语言编写程序。由于当时电子技术的限制，每秒运算速度仅为几千次，内存容量仅有几限制，每秒运算速度仅为几千次，内存容量仅有几KB。第一代电子。第一代电子计算机体积庞大，造价很高，仅限于军事和科学研究工作。计算机体积庞大，造价很高，仅限于军事和科学研究工作。上一页 下一页返回第一节第一节 计算机发展及应用领域计算机发展及应用领域 (2)第二代电子计算机第二代电子计算机是晶体管计算机第二代电子计算机第二代电子计算机是晶体管计算机(1958-1964 )。其逻辑元件逐步由电子管改为晶体管，存储所使用的器件大。其逻辑元件逐步由电子管改为晶体管，存储所使用的器件大多为由铁淦氧磁性材料制成的磁芯存储器。有了磁盘、磁带等外存设多为由铁淦氧磁性材料制成的磁芯存储器。有了磁盘、磁带等外存设备。运算速度提高到每秒几十万次，内存容量扩大到几十备。运算速度提高到每秒几十万次，内存容量扩大到几十KB。与此。与此同时，计算机软件也有了较大发展，出现了同时，计算机软件也有了较大发展，出现了FORTRAN,COBOL和和ALGOL等计算机高级语言。与电子管计算机相比，晶体管计算机体等计算机高级语言。与电子管计算机相比，晶体管计算机体积小、成本低、功能强，可靠性大大提高。除了科学计算外，还用于积小、成本低、功能强，可靠性大大提高。除了科学计算外，还用于数据、事务处理。数据、事务处理。上一页 下一页返回第一节第一节 计算机发展及应用领域计算机发展及应用领域 (3)第三代电子计算机第三代电子计算机是集成电路计算机第三代电子计算机第三代电子计算机是集成电路计算机(1965-1970 )。其逻辑元件采用小规模集成电路。其逻辑元件采用小规模集成电路(Small Scale Integration, SSI)和中规模集成电路和中规模集成电路(Middle Scale Integration , MSI )。第三代电。第三代电子计算机的运算速度可达每秒几十万次到几百万次，存储器也得以进子计算机的运算速度可达每秒几十万次到几百万次，存储器也得以进一步发展，计算机的体积也日趋变小，造价也越发容易接受，伴随而一步发展，计算机的体积也日趋变小，造价也越发容易接受，伴随而来的还有软件的日趋完善。这一时期，计算机同时向标准化、多样化、来的还有软件的日趋完善。这一时期，计算机同时向标准化、多样化、通用化和机种系列化发展。高级程序设计语言在这个时期有了很大发通用化和机种系列化发展。高级程序设计语言在这个时期有了很大发展，并出现了操作系统和会话式语言，计算机开始广泛应用于各个领展，并出现了操作系统和会话式语言，计算机开始广泛应用于各个领域。域。上一页 下一页返回第一节第一节 计算机发展及应用领域计算机发展及应用领域 (4)第四代电子计算机第四代电子计算机称为大规模集成电路计算第四代电子计算机第四代电子计算机称为大规模集成电路计算机机(1971年至今年至今)。进入。进入20世纪世纪70年代以来，计算机逻辑器件开始采用年代以来，计算机逻辑器件开始采用大规模集成电路大规模集成电路(Large Scale Integration,LSI)和超大规模集成电路和超大规模集成电路(Very Large Scale Integration, VLSI )。一块硅半导体上可以集成。一块硅半导体上可以集成1000一一100 000个以上电子元器件，这种半导体存储器代替了磁芯存个以上电子元器件，这种半导体存储器代替了磁芯存储器。计算机的速度可以达到每秒上千万次到十万亿次。操作系统不储器。计算机的速度可以达到每秒上千万次到十万亿次。操作系统不断完善，应用软件业已成为现代工业的一部分。计算机的发展进入了断完善，应用软件业已成为现代工业的一部分。计算机的发展进入了以计算机网络为特征的时代。以计算机网络为特征的时代。 在计算机的四代发展进程中，计算机的性能越来越好，生产成本越在计算机的四代发展进程中，计算机的性能越来越好，生产成本越来越低，体积越来越小，运算速度越来越快，耗电越来越少，存储容来越低，体积越来越小，运算速度越来越快，耗电越来越少，存储容量越来越大，可靠性越来越高，软件配置越来越丰富，应用范围越来量越来越大，可靠性越来越高，软件配置越来越丰富，应用范围越来越广泛，而这一切变化也就在越来越短的周期内进行着。越广泛，而这一切变化也就在越来越短的周期内进行着。上一页 下一页返回第一节第一节 计算机发展及应用领域计算机发展及应用领域 2.微型计算机的发展微型计算机的发展 20世纪世纪70年代，计算机发展中最重大的事件莫过于微型计算机的年代，计算机发展中最重大的事件莫过于微型计算机的诞生和迅速普及。诞生和迅速普及。 (1)第一代微处理器第一代微处理器1972年，年，Intel公司研制成功了公司研制成功了8位微处理器位微处理器Intel 8008，它采用工艺简单、速度较低的，它采用工艺简单、速度较低的P沟道沟道MOS ( Metal Oxide Semiconductor，金属氧化物半导体，金属氧化物半导体)电路。这就是人们通常所说的电路。这就是人们通常所说的第一代微处理器，用它装备的微型计算机称为第一代微型计算机。第一代微处理器，用它装备的微型计算机称为第一代微型计算机。上一页 下一页返回第一节第一节 计算机发展及应用领域计算机发展及应用领域 (2)第二代微处理器第二代微处理器1973年，出现了采用速度较快的年，出现了采用速度较快的N沟道沟道MOS技技术的术的8位微处理器，这就是第二代微处理器。具有代表性的产品有位微处理器，这就是第二代微处理器。具有代表性的产品有Intel公司的公司的Intel 8085 , Motorola。公司的。公司的M6800,Zilog公司的公司的Z80等。等。第二代微处理器的功能比第一代的明显增强，以它为核心的微型机及第二代微处理器的功能比第一代的明显增强，以它为核心的微型机及其外围设备都得到相应发展。由它装备起来的微型计算机称为第二代其外围设备都得到相应发展。由它装备起来的微型计算机称为第二代微型计算机。微型计算机。 (3)第三代微处理器第三代微处理器1978年，年，16位微处理器的出现，标志着微处理位微处理器的出现，标志着微处理器进入第三个发展时期。首先开发成功器进入第三个发展时期。首先开发成功16位微处理器的还是位微处理器的还是Intel公司。公司。由于它采用了由于它采用了H一一MOS 新工艺，使新的微处理器新工艺，使新的微处理器Intel 8086在性能上在性能上比第二代的比第二代的Intel 8085又得到了大幅度的提升。类似的又得到了大幅度的提升。类似的16位微处理器位微处理器还有还有Zilog公司的公司的28000和和Motorola公司的公司的M68000等。由第三代微处等。由第三代微处理器装备起来的微型计算机称第三代微型计算机。理器装备起来的微型计算机称第三代微型计算机。上一页 下一页返回第一节第一节 计算机发展及应用领域计算机发展及应用领域 (4)第四代微处理器第四代微处理器1985年起采用超大规模集成电路的年起采用超大规模集成电路的32位微处理位微处理器问世，如器问世，如Intel80386,Zilog公司的公司的280000、惠普公司的、惠普公司的HP -32,NS公司的公司的NS一一16032等，标志着第四代微处理器的诞生。新型的微型计等，标志着第四代微处理器的诞生。新型的微型计算机系统完全可以与算机系统完全可以与20世纪世纪70年代大中型计算机相匹敌。用第四代年代大中型计算机相匹敌。用第四代微处理器装备的微型计算机称为第四代微型计算机。微处理器装备的微型计算机称为第四代微型计算机。1993年，年，Intel公司推出公司推出32位微处理器芯片位微处理器芯片Pentium，它的外部数据总线为，它的外部数据总线为64位，工位，工作频率为作频率为66一一200 MHz，以后的，以后的Pentium Pro,Pentium MMX, Pentium ,Pentium , Pentium 都是更先进的高档微处理器。都是更先进的高档微处理器。上一页 下一页返回第一节第一节 计算机发展及应用领域计算机发展及应用领域 三、计算机的发展方向三、计算机的发展方向 1.巨型化巨型化 巨型化并不是指计算机的体积日趋巨大，而是指计算机的运算速度巨型化并不是指计算机的体积日趋巨大，而是指计算机的运算速度更快、存储容量更大、功能更强。为了满足如天文、气象、宇航、核更快、存储容量更大、功能更强。为了满足如天文、气象、宇航、核反应等科学技术发展的需要，也为了使计算机能模拟人脑学习、推理反应等科学技术发展的需要，也为了使计算机能模拟人脑学习、推理等功能，必须发展超大型的计算机。目前的巨型计算机的运算速度可等功能，必须发展超大型的计算机。目前的巨型计算机的运算速度可达每秒万亿次，内存容量可达几十达每秒万亿次，内存容量可达几十TB(1 TB = MB)，而外存的容，而外存的容量无疑将更为庞大，这样的巨型计算机存储的信息量超过一般大型图量无疑将更为庞大，这样的巨型计算机存储的信息量超过一般大型图书馆所具有的信息存储量。书馆所具有的信息存储量。上一页 下一页返回106第一节第一节 计算机发展及应用领域计算机发展及应用领域 2.微型化微型化 超大规模集成电路的出现，为计算机的微型化创造了有利条件。目超大规模集成电路的出现，为计算机的微型化创造了有利条件。目前，微型计算机已广泛应用于仪器、仪表、家用电器等小型仪器设备前，微型计算机已广泛应用于仪器、仪表、家用电器等小型仪器设备中，同时也作为工业控制过程的中，同时也作为工业控制过程的“心脏心脏”，使仪器设备实现，使仪器设备实现“智能智能化化”，从而使整个设备的体积大大减小，重量大大减轻。，从而使整个设备的体积大大减小，重量大大减轻。20世纪世纪70年代微型计算机的问世，为计算机的普及做出了巨大的贡献。随着微年代微型计算机的问世，为计算机的普及做出了巨大的贡献。随着微电子技术的进一步发展，个人计算机将发展得更加迅速，其中笔记本电子技术的进一步发展，个人计算机将发展得更加迅速，其中笔记本型、掌上型等微型计算机必将以出色的性价比受到人们的欢迎。型、掌上型等微型计算机必将以出色的性价比受到人们的欢迎。上一页 下一页返回第一节第一节 计算机发展及应用领域计算机发展及应用领域 3.网络化网络化 随着计算机应用的深入，特别是家用计算机越来越普及，众多用户随着计算机应用的深入，特别是家用计算机越来越普及，众多用户希望能共享信息资源，也希望各计算机之间能互相传递信息进行通信。希望能共享信息资源，也希望各计算机之间能互相传递信息进行通信。同时由于个人计算机的硬件和软件配置一般都不高，其功能也有限，同时由于个人计算机的硬件和软件配置一般都不高，其功能也有限，因此，若大型与巨型计算机的硬件和软件资源以及它们所管理的信息因此，若大型与巨型计算机的硬件和软件资源以及它们所管理的信息资源能够为众多的微型计算机所共享，有限的资源也在最大限度上得资源能够为众多的微型计算机所共享，有限的资源也在最大限度上得到了利用。基于这些原因，计算机向网络化方向发展，分散的计算机到了利用。基于这些原因，计算机向网络化方向发展，分散的计算机连接成网，形成了计算机网络。连接成网，形成了计算机网络。上一页 下一页返回第一节第一节 计算机发展及应用领域计算机发展及应用领域 计算机网络是现代通信技术与计算机技术相结合的产物。所谓计算计算机网络是现代通信技术与计算机技术相结合的产物。所谓计算机网络就是把分布在不同地理区域的计算机及专用外部设备用通信线机网络就是把分布在不同地理区域的计算机及专用外部设备用通信线路互联成一定规模、功能强大的网络系统，从而使众多的计算机可以路互联成一定规模、功能强大的网络系统，从而使众多的计算机可以方便地互相传递信息，共享硬件、软件、数据信息等资源。计算机网方便地互相传递信息，共享硬件、软件、数据信息等资源。计算机网络技术是在络技术是在20世纪世纪60年代末、年代末、70年代初开始发展起来的。目前，已年代初开始发展起来的。目前，已经出现了许多局部网络产品，应用比较普遍，尤其是在现代企业的管经出现了许多局部网络产品，应用比较普遍，尤其是在现代企业的管理中发挥着越来越重要的作用。实际上，像银行系统、商业系统、交理中发挥着越来越重要的作用。实际上，像银行系统、商业系统、交通运输系统等单位，要真正实现自动化，具备快速反应能力，都离不通运输系统等单位，要真正实现自动化，具备快速反应能力，都离不开信息传输，离不开计算机网络。更加有利的条件。计算机网络与通开信息传输，离不开计算机网络。更加有利的条件。计算机网络与通信网的结合，可以使众多的个人计算机不仅能够及时处理文字、数据、信网的结合，可以使众多的个人计算机不仅能够及时处理文字、数据、图像、声音等信急，而且还可以使这些信急及时地与全国乃至全世界图像、声音等信急，而且还可以使这些信急及时地与全国乃至全世界的信急进行交换。的信急进行交换。上一页 下一页返回第一节第一节 计算机发展及应用领域计算机发展及应用领域 4.智能化智能化 最初，计算机主要用于计算，但是，现代计算机早已突破了最初，计算机主要用于计算，但是，现代计算机早已突破了“计算计算”这一初级含义。这一初级含义。 计算机人工智能的研究是建立在现代科学基础之上的。计算机智能计算机人工智能的研究是建立在现代科学基础之上的。计算机智能化程度越高，就越能代替人的作用。因此，智能化是计算机发展的一化程度越高，就越能代替人的作用。因此，智能化是计算机发展的一个重要方向。正在研制的新一代计算机，能模拟人的感觉行为和思维个重要方向。正在研制的新一代计算机，能模拟人的感觉行为和思维过程的机理，使计算机不仅能够根据人的指令进行工作，而且过程的机理，使计算机不仅能够根据人的指令进行工作，而且“看看”、“听听”、“说说”、“想想”、“做做”，具有逻辑推理、学习与证明的能，具有逻辑推理、学习与证明的能力，不仅可以代替人进行一般工作，还能代替人的部分脑力劳动。力，不仅可以代替人进行一般工作，还能代替人的部分脑力劳动。上一页 下一页返回第一节第一节 计算机发展及应用领域计算机发展及应用领域 四、计算机分类和应用四、计算机分类和应用 1.计算机的分类计算机的分类 目前国内外多数书刊均采用国际上通用的分类方法，它是根据美国目前国内外多数书刊均采用国际上通用的分类方法，它是根据美国电气和电子工程师协会电气和电子工程师协会(IEEE)的一个委员会于的一个委员会于1989年年11月提出的标月提出的标准来划分的，即把计算机划分为巨型机、小巨型机、大型主机、小型准来划分的，即把计算机划分为巨型机、小巨型机、大型主机、小型机、工作站和个人计算机等机、工作站和个人计算机等6类。类。 (1)巨型机巨型机(Supercomputer)也称为超级计算机，在所有计算机类也称为超级计算机，在所有计算机类型中其占地最大、价格最贵、功能最强，其浮点运算速度最快。其研型中其占地最大、价格最贵、功能最强，其浮点运算速度最快。其研制水平、生产能力及应用程度，已成为衡量一个国家经济实力与科技制水平、生产能力及应用程度，已成为衡量一个国家经济实力与科技水平的重要标志。水平的重要标志。上一页 下一页返回第一节第一节 计算机发展及应用领域计算机发展及应用领域 (2)小巨型机小巨型机(Mini-supercomputer)指小型超级电脑或称桌上型超指小型超级电脑或称桌上型超级计算机，出现于级计算机，出现于20世纪世纪80年代中期。该机的功能略低于巨型机，年代中期。该机的功能略低于巨型机，速度达速度达1 GFLOPS，即每秒，即每秒10亿次，而价格只有巨型机的亿次，而价格只有巨型机的1/l0。 (3)大型主机大型主机(Mainframe)或称大型电脑。特点是大型、通用，内存或称大型电脑。特点是大型、通用，内存可达几个可达几个G以上，整机处理速度高达以上，整机处理速度高达3 GFLOPS，即每秒，即每秒30亿次，具亿次，具有很强的处理和管理能力。主要用于大银行、大公司、规模较大的高有很强的处理和管理能力。主要用于大银行、大公司、规模较大的高校和科研院所。校和科研院所。 (4)小型机小型机(Minicomputer)结构简单，可靠性高，成本较低，不需结构简单，可靠性高，成本较低，不需要经长期培训即可进行维护和使用，对于广大中、小用户而言比昂贵要经长期培训即可进行维护和使用，对于广大中、小用户而言比昂贵的大型主机具有更强的吸引力。的大型主机具有更强的吸引力。上一页 下一页返回第一节第一节 计算机发展及应用领域计算机发展及应用领域 (5)工作站工作站(Workstation)介于介于PC与小型机之间的高档微机，其运算与小型机之间的高档微机，其运算速度比微机快，且有较强的联网功能。主要用于特殊的专业领域，例速度比微机快，且有较强的联网功能。主要用于特殊的专业领域，例如图像处理、辅助设计等。如图像处理、辅助设计等。 它与网络系统中的它与网络系统中的“工作站工作站”在用词上相同，而含义不同。网络上在用词上相同，而含义不同。网络上“工作站工作站”这个词常被用来泛指联网用户的结点，以区别于网络服务这个词常被用来泛指联网用户的结点，以区别于网络服务器，常常只是一般的器，常常只是一般的PC。 (6)个人计算机个人计算机(Personal Computer, PC)即常说的微机。这是即常说的微机。这是20世纪世纪70年代出现的新机种，以其设计先进、软件丰富、功能齐全、价年代出现的新机种，以其设计先进、软件丰富、功能齐全、价格便宜等优势而拥有广大的用户，因而大大推动了计算机的普及应用。格便宜等优势而拥有广大的用户，因而大大推动了计算机的普及应用。上一页 下一页返回第一节第一节 计算机发展及应用领域计算机发展及应用领域 PC的主流是的主流是IBM公司在公司在1981年推出的年推出的PC系列及其众多的兼容机。系列及其众多的兼容机。PC机无所不在，无所不用。除了台式的，还有膝上型、笔记本、掌机无所不在，无所不用。除了台式的，还有膝上型、笔记本、掌上型、手表型等。新近又出现了平板电脑上型、手表型等。新近又出现了平板电脑(Tab-let PC )。现在，以。现在，以Pentium IV为代表的微型机，带有更强的多媒体效果和更贴近现实为代表的微型机，带有更强的多媒体效果和更贴近现实的体验感受。总的说来，微机技术发展得更加迅速，平均每两、三个的体验感受。总的说来，微机技术发展得更加迅速，平均每两、三个月就有新产品出现，平均每两年芯片集成度提高一倍，性能提高一倍，月就有新产品出现，平均每两年芯片集成度提高一倍，性能提高一倍，价格进一步下降。微机将向着体积更小、重量更轻、携带更方便、运价格进一步下降。微机将向着体积更小、重量更轻、携带更方便、运算速度更快、功能更强、更易使用、价格更便宜的方向发展。算速度更快、功能更强、更易使用、价格更便宜的方向发展。上一页 下一页返回第一节第一节 计算机发展及应用领域计算机发展及应用领域 2.计算机的应用计算机的应用 计算机的应用已渗透到社会的各个领域，正在改变着人们的工作、计算机的应用已渗透到社会的各个领域，正在改变着人们的工作、学习和生活方式，推动着社会发展，归纳起来其应用可分为以下几个学习和生活方式，推动着社会发展，归纳起来其应用可分为以下几个方面方面: (1)科学计算科学计算也称数值计算。计算机最开始是为解决科学科学计算科学计算也称数值计算。计算机最开始是为解决科学研究和工程设计中遇到的大量数学问题的数值计算而研制的计算工具。研究和工程设计中遇到的大量数学问题的数值计算而研制的计算工具。随着现代科学技术的进一步发展，数值计算在现代科学研究中的地位随着现代科学技术的进一步发展，数值计算在现代科学研究中的地位不断提高，尤其在尖端科学领域中，显得格外重要。例如，人造卫星不断提高，尤其在尖端科学领域中，显得格外重要。例如，人造卫星轨迹的计算，房屋抗震强度的计算，火箭、宇宙飞船的研究设计等都轨迹的计算，房屋抗震强度的计算，火箭、宇宙飞船的研究设计等都离不开计算机的精确计算。离不开计算机的精确计算。上一页 下一页返回第一节第一节 计算机发展及应用领域计算机发展及应用领域 (2)信息处理信息处理又称为数据处理，它是计算机应用中最广泛信息处理信息处理又称为数据处理，它是计算机应用中最广泛的领域。数据处理是指用计算机对生产及经营活动、科学研究和工程的领域。数据处理是指用计算机对生产及经营活动、科学研究和工程技术中的大量信息技术中的大量信息(包括大量数字、文字、声音、图片、图像等包括大量数字、文字、声音、图片、图像等)进行进行的收集、转换、分类、存储、计算、传输、制表等操作。与科学计算的收集、转换、分类、存储、计算、传输、制表等操作。与科学计算相比较，数据处理的特点是数据输入输出量大，而计算相对简单。目相比较，数据处理的特点是数据输入输出量大，而计算相对简单。目前计算机的数据处理应用已非常普遍，如人事管理、库存管理、财务前计算机的数据处理应用已非常普遍，如人事管理、库存管理、财务管理、图书资料管理、商业数据交流、情报检索、经济管理等。管理、图书资料管理、商业数据交流、情报检索、经济管理等。 数据处理是一切信息管理、辅助决策系统的基础。各类管理信息系数据处理是一切信息管理、辅助决策系统的基础。各类管理信息系统统(MIS)、决策支持系统、决策支持系统(DSS)、专家系统、专家系统(ES)以及办公自动化系统以及办公自动化系统(OAS)都需要数据处理支持，这已成为当代计算机的主要任务。据统都需要数据处理支持，这已成为当代计算机的主要任务。据统计，全世界计算机用于数据处理的工作量占全部计算机应用的计，全世界计算机用于数据处理的工作量占全部计算机应用的80%以以上，大大提高了人类的工作效率和管理水平。上，大大提高了人类的工作效率和管理水平。上一页 下一页返回第一节第一节 计算机发展及应用领域计算机发展及应用领域 (3)过程检测与自动控制过程检测是指利用计算机对工业生产过程过程检测与自动控制过程检测是指利用计算机对工业生产过程的某些信号进行检测，并把检测到的数据存入计算机，再根据需要对的某些信号进行检测，并把检测到的数据存入计算机，再根据需要对这些数据进行处理。自动控制是指通过计算机对某一过程进行自动操这些数据进行处理。自动控制是指通过计算机对某一过程进行自动操作，它不需人工干预，能按人预定的目标和状态进行过程控制。所谓作，它不需人工干预，能按人预定的目标和状态进行过程控制。所谓过程控制是指对操作数据进行实时采集、检测、处理和判断，按最佳过程控制是指对操作数据进行实时采集、检测、处理和判断，按最佳值进行调节的过程，目前被广泛用于操作复杂的钢铁企业、石油化工值进行调节的过程，目前被广泛用于操作复杂的钢铁企业、石油化工业、医药工业等生产中。使用计算机进行自动控制可大大提高控制的业、医药工业等生产中。使用计算机进行自动控制可大大提高控制的实时性和准确性，提高劳动效率和产品质量，降低成本，缩短生产周实时性和准确性，提高劳动效率和产品质量，降低成本，缩短生产周期。期。 计算机自动控制还在国防和航空航天领域中起决定性作用，例计算机自动控制还在国防和航空航天领域中起决定性作用，例如，无人驾驶飞机、导弹、人造卫星和宇宙飞船等飞行器的控制，都如，无人驾驶飞机、导弹、人造卫星和宇宙飞船等飞行器的控制，都是靠计算机实现的。可以说，计算机是现代国防和航空航天领域的神是靠计算机实现的。可以说，计算机是现代国防和航空航天领域的神经中枢。经中枢。上一页 下一页返回第一节第一节 计算机发展及应用领域计算机发展及应用领域 (4)计算机辅助系统计算机用于辅助设计、辅助制造、辅助测试、计算机辅助系统计算机用于辅助设计、辅助制造、辅助测试、辅助教学等方面，统称为计算机辅助系统。辅助教学等方面，统称为计算机辅助系统。 计算机辅助设计计算机辅助设计(CAD)是指利用计算机来帮助设计人员进行工程设是指利用计算机来帮助设计人员进行工程设计，以提高设计工作的自动化程度，节省人力和物力。用计算机进行计，以提高设计工作的自动化程度，节省人力和物力。用计算机进行辅助设计，不仅速度快，而且质量高，为缩短产品的开发周期与提高辅助设计，不仅速度快，而且质量高，为缩短产品的开发周期与提高产品质量创造了有利条件。目前，计算机辅助设计在电路、机械、土产品质量创造了有利条件。目前，计算机辅助设计在电路、机械、土木建筑、服装等设计中得到了广泛的应用。木建筑、服装等设计中得到了广泛的应用。 计算机辅助制造计算机辅助制造(CAM)是指利用计算机进行生产设备的管理、控制是指利用计算机进行生产设备的管理、控制与操作，从而提高产品质量、降低生产成本、缩短生产周期，并且还与操作，从而提高产品质量、降低生产成本、缩短生产周期，并且还大大改善了制造人员的工作条件。大大改善了制造人员的工作条件。上一页 下一页返回第一节第一节 计算机发展及应用领域计算机发展及应用领域 计算机辅助测试计算机辅助测试(CAT)是指利用计算机进行复杂而大量的测试工作。是指利用计算机进行复杂而大量的测试工作。 计算机辅助教学计算机辅助教学(CAI)是指用计算机来辅助完成教学计划或模拟某是指用计算机来辅助完成教学计划或模拟某个实验过程。计算机可按不同要求，分别提供所需教材内容，还可以个实验过程。计算机可按不同要求，分别提供所需教材内容，还可以个别教学，及时指出该学生在学习中出现的错误，根据计算机对该生个别教学，及时指出该学生在学习中出现的错误，根据计算机对该生的测试成绩决定该学生的学习能否从一个阶段进入另一个阶段。的测试成绩决定该学生的学习能否从一个阶段进入另一个阶段。CAI不仅能减轻教师的负担，还能激发学生的学习兴趣，提高教学质量，不仅能减轻教师的负担，还能激发学生的学习兴趣，提高教学质量，为培养现代化高质量人才提供了有效方法。为培养现代化高质量人才提供了有效方法。上一页 下一页返回第一节第一节 计算机发展及应用领域计算机发展及应用领域 (5)人工智能方面的研究和应用人工智能人工智能方面的研究和应用人工智能(AI)是指用计算机模拟人类是指用计算机模拟人类某些智力行为的理论、技术和应用。某些智力行为的理论、技术和应用。 人工智能是计算机应用的一个新的领域，这方面的研究和应用正处人工智能是计算机应用的一个新的领域，这方面的研究和应用正处于发展阶段，在医疗诊断、定理证明、语言翻译、机器人等方面，已于发展阶段，在医疗诊断、定理证明、语言翻译、机器人等方面，已有了显著的成效。例如，用计算机模拟人脑的部分功能进行思维学习、有了显著的成效。例如，用计算机模拟人脑的部分功能进行思维学习、推理、联想和决策，使计算机具有一定推理、联想和决策，使计算机具有一定“思维能力思维能力”。我国已成功开。我国已成功开发出一些医疗专家诊断系统，可以模拟名医给患者诊病开方。发出一些医疗专家诊断系统，可以模拟名医给患者诊病开方。上一页 下一页返回第一节第一节 计算机发展及应用领域计算机发展及应用领域 (6)多媒体技术应用随着电子技术特别是通信和计算机技术的发展，多媒体技术应用随着电子技术特别是通信和计算机技术的发展，人们已经有能力把文本、音频、视频、动画、图形和图像等各种媒体人们已经有能力把文本、音频、视频、动画、图形和图像等各种媒体综合起来，构成一种全新的概念综合起来，构成一种全新的概念多媒体多媒体( Multimedia )。在医疗、。在医疗、教育、商业、银行、保险、行政管理、军事、工业、广播和出版等领教育、商业、银行、保险、行政管理、军事、工业、广播和出版等领域中，多媒体的应用发展非常迅速。域中，多媒体的应用发展非常迅速。 (7)计算机网络通信随着网络技术的发展，计算机的应用进一步深计算机网络通信随着网络技术的发展，计算机的应用进一步深入到社会的各行各业，通过高速信息网实现数据与信息的查询、高速入到社会的各行各业，通过高速信息网实现数据与信息的查询、高速通信服务通信服务(电子邮件、电视电话、电视会议、文档传输电子邮件、电视电话、电视会议、文档传输)、电子教育、电子教育、电子娱乐、电子购物电子娱乐、电子购物(通过网络选择商品、办理购物手续、质量投诉通过网络选择商品、办理购物手续、质量投诉等等)、远程医疗和会诊、交通信息管理等。计算机的应用将推动信息、远程医疗和会诊、交通信息管理等。计算机的应用将推动信息社会更快地向前发展。社会更快地向前发展。上一页返回第二节第二节 计算机系统基本组成计算机系统基本组成 计算机是一个整体的概念，不论大型机、小型机还是微机，都是由计算机是一个整体的概念，不论大型机、小型机还是微机，都是由计算机硬件系统和软件系统两大部分组成。硬件和软件既相互独立，计算机硬件系统和软件系统两大部分组成。硬件和软件既相互独立，又相互依存，缺一不可，两者合起来才组成一个完整的计算机系统。又相互依存，缺一不可，两者合起来才组成一个完整的计算机系统。计算机系统的组成如计算机系统的组成如图图1-2所示。所示。 一、计算机的硬件系统一、计算机的硬件系统 计算机硬件是指组成计算机的各种电子的、机械的、光磁的物理器计算机硬件是指组成计算机的各种电子的、机械的、光磁的物理器件和设备，是构成计算机的看得见摸得着的物理实体的总称。它们由件和设备，是构成计算机的看得见摸得着的物理实体的总称。它们由各种单元、器件和电子线路组成，是计算机完成各种任务、实现功能各种单元、器件和电子线路组成，是计算机完成各种任务、实现功能的物质基础。目前所使用的计算机的硬件系统的结构一直延用的是的物质基础。目前所使用的计算机的硬件系统的结构一直延用的是冯冯诺依曼提出的模型，它由运算器、控制器、存储器、输入设备及诺依曼提出的模型，它由运算器、控制器、存储器、输入设备及输出设备五大功能部件组成。输出设备五大功能部件组成。下一页返回第二节第二节 计算机系统基本组成计算机系统基本组成各种各样的信息，通过输入设备进入计算机的存储器，然后送到运算各种各样的信息，通过输入设备进入计算机的存储器，然后送到运算器，运算完毕把计算结果送到存储器存储，最后通过输出设备显示出器，运算完毕把计算结果送到存储器存储，最后通过输出设备显示出来，整个过程由控制器进行控制协调。计算机的整个工作过程如来，整个过程由控制器进行控制协调。计算机的整个工作过程如图图1-3所示。所示。 1.控制器控制器 控制器是整个计算机的控制器是整个计算机的“大脑大脑”，控制着计算机的各部件协调工作，控制着计算机的各部件协调工作，保证整个处理过程有条不紊地进行。控制器接受到指令后负责从存储保证整个处理过程有条不紊地进行。控制器接受到指令后负责从存储器中提取信息，进行分析后，按要求向其他各部件发出控制信号，保器中提取信息，进行分析后，按要求向其他各部件发出控制信号，保证各部件协调一致地工作，一步一步完成各种操作。另外在工作过程证各部件协调一致地工作，一步一步完成各种操作。另外在工作过程中，控制器还要接收各部件的反馈信息。中，控制器还要接收各部件的反馈信息。上一页 下一页返回第二节第二节 计算机系统基本组成计算机系统基本组成 2.运算器运算器 运算器包括算术逻辑单元运算器包括算术逻辑单元(Arithmetic Logic Unit, ALU )、寄存器、寄存器、移位器和一些控制电路等，是计算衫国数据进行加工处理的部件，能移位器和一些控制电路等，是计算衫国数据进行加工处理的部件，能进行加、减、乘、除等算术运算和与、或、非、异或、比较等逻辑运进行