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计算机概论

2011/9/7 9:48:42 作者:计算机基础知识试题 录入:应序康 访问:9580 次 被顶:5 次 字号:【
摘要:第1章计算机基础知识电子计算机(Electronic Computer)又称电脑( C o m p u t e r ),诞生于本世纪4 0年代。本章主要介绍计算机的一些基础知识,通过本章的学习,了解计算机的发展、特点及用途;了解计算机中使用...

第1章计算机基础知识
电子计算机(Electronic Computer)又称电脑( C o m p u t e r ),诞生于本世纪4 0年代。本章主要
介绍计算机的一些基础知识,通过本章的学习,了解计算机的发展、特点及用途;了解计算
机中使用的数制和各数制之间的转换;弄清计算机的主要组成部件及各部件的主要功能;了
解多媒体计算机、计算机病毒和计算机产业及其主要产品等基本知识。

 

1.1 计算机概论
1.1.1 计算机的发展概况
自从1 9 4 6年第一台电子计算机问世以来,计算机科学与技术已成为本世纪发展最快的一
门学科,尤其是微型计算机的出现和计算机网络的发展,使计算机的应用渗透到社会的各个
领域,有力地推动了信息社会的发展。多年来,人们以计算机物理器件的变革作为标志,把
计算机的发展划分为四代。

第一代( 1 9 4 6年~1 9 5 8年)是电子管计算机,计算机使用的主要逻辑元件是电子管,也称电
子管时代。主存储器先采用延迟线,后采用磁鼓磁芯,外存储器使用磁带。软件方面,用机器
语言和汇编语言编写程序。这个时期计算机的特点是,体积庞大、运算速度低(一般每秒几千
次到几万次)、成本高、可靠性差、内存容量小。这个时期的计算机主要用于科学计算,从事
军事和科学研究方面的工作。其代表机型有: E N I A C、I B M 6 5 0 (小型机)、I B M 7 0 9 (大型机)等。
第二代( 1 9 5 9年~1 9 6 4年)是晶体管计算机,这个时期计算机使用的主要逻辑元件是晶体管,
也称晶体管时代。主存储器采用磁芯,外存储器使用磁带和磁盘。软件方面开始使用管理程
序,后期使用操作系统并出现了F O RT R A N、C O B O L、A L G O L等一系列高级程序设计语言。
这个时期计算机的应用扩展到数据处理、自动控制等方面。计算机的运行速度已提高到每秒
几十万次,体积已大大减小,可靠性和内存容量也有较大的提高。其代表机型有: I B M 7 0 9 0、
I B M 7 0 9 4、C D C 7 6 0 0等。
第三代( 1 9 6 5年~1 9 7 0年)是集成电路计算机,这个时期的计算机用中小规模集成电路代替
了分立元件,用半导体存储器代替了磁芯存储器,外存储器使用磁盘。软件方面,操作系统
进一步完善,高级语言数量增多,出现了并行处理、多处理机、虚拟存储系统以及面向用户
的应用软件。计算机的运行速度也提高到每秒几十万次到几百万次,可靠性和存储容量进一
步提高,外部设备种类繁多,计算机和通信密切结合起来,广泛地应用到科学计算、数据处
理、事务管理、工业控制等领域。其代表机器有: I B M 3 6 0系列、富士通F 2 3 0系列等。
第四代( 1 9 7 1年以后)是大规模和超大规模集成电路计算机。这个时期的计算机主要逻辑元
件是大规模和超大规模集成电路,一般称大规模集成电路时代。存储器采用半导体存储器,
外存储器采用大容量的软、硬磁盘,并开始引入光盘。软件方面,操作系统不断发展和完善,
同时发展了数据库管理系统、通信软件等。计算机的发展进入了以计算机网络为特征的时代。

计算机的运行速度可达到每秒上千万次到万亿次,计算机的存储容量和可靠性又有了很大提高,功能更加完备。这个时期计算机的类型除小型、中型、大型机外,开始向巨型机和微型
机(个人计算机)两个方面发展。使计算机开始进入了办公室、学校和家庭。
目前新一代计算机正处在设想和研制阶段。新一代计算机是把信息采集、存储处理、通信
和人工智能结合在一起的计算机系统,也就是说,新一代计算机由处理数据信息为主,转向
处理知识信息为主,如获取、表达、存储及应用知识等,并有推理、联想和学习(如理解能力、
适应能力、思维能力等)等人工智能方面的能力,能帮助人类开拓未知的领域和获取新的知识。
计算机的发展日新月异。1 9 8 3年我国湖南国防科大研制成功“银河—Ⅰ”巨型计算机,
运行速度达每秒一亿次。1 9 9 2年,国防科技大学计算机研究所研制的巨型计算机“银河—Ⅱ”
通过鉴定,该机运行速度为每秒1 0亿次。目前我国又研制成功了“银河—Ⅲ”巨型计算机,
运行速度已达到每秒1 3 0亿次,其系统的综合技术已达到当前国际先进水平,填补了我国通用
巨型计算机的空白,标志我国计算机的研制技术已进入世界先进行列。
1.1.2 计算机的特点
计算机作为一种通用的信息处理工具,它具有极高的处理速度、很强的存储能力、精确
的计算和逻辑判断能力,其主要特点如下:
1. 运算速度快
当今计算机系统的运算速度已达到每秒万亿次,微机也可达每秒亿次以上,使大量复杂
的科学计算问题得以解决。例如:卫星轨道的计算、大型水坝的计算、2 4小时天气预报的计
算等,过去人工计算需要几年、几十年,而现在用计算机只需几天甚至几分钟就可完成。
2. 计算精确度高
科学技术的发展特别是尖端科学技术的发展,需要高度精确的计算。计算机控制的导弹
之所以能准确地击中预定的目标,是与计算机的精确计算分不开的。一般计算机可以有十几
位甚至几十位(二进制)有效数字,计算精度可由千分之几到百万分之几,是任何计算工具所望
尘莫及的。
3. 具有记忆和逻辑判断能力
随着计算机存储容量的不断增大,可存储记忆的信息越来越多。计算机不仅能进行计算,
而且能把参加运算的数据、程序以及中间结果和最后结果保存起来,以供用户随时调用;还
可以对各种信息(如语言、文字、图形、图像、音乐等)通过编码技术进行算术运算和逻辑运算,
甚至进行推理和证明。
4. 有自动控制能力
计算机内部操作是根据人们事先编好的程序自动控制进行的。用户根据解题需要,事先
设计好运行步骤与程序,计算机十分严格地按程序规定的步骤操作,整个过程不需人工干预。
1.1.3 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、学习和生活的方式,
推动着社会的发展。归纳起来可分为以下几个方面:
1.科学计算(数值计算)
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。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,在尖端科学领域中,显得尤为重要。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都离不开计算机的精确计算。
在工业、农业以及人类社会的各领域中,计算机的应用都取得了许多重大突破,就连我
们每天收听收看的天气预报都离不开计算机的科学计算。
2.数据处理(信息处理)
在科学研究和工程技术中,会得到大量的原始数据,其中包括大量图片、文字、声音等
信息处理就是对数据进行收集、分类、排序、存储、计算、传输、制表等操作。目前计算机
的信息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。
信息处理已成为当代计算机的主要任务。是现代化管理的基础。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8 0 %以上,大大提高了工作效率,提高了管理水平。
3.自动控制
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
标和预定的状态进行过程控制。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实时性和准确性,提高劳动效率、
产品质量,降低成本,缩短生产周期。
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
空航天领域的神经中枢。
4. 计算机辅助设计和辅助教学
计算机辅助设计(Computer Aided Design,简称C A D )是指。借助计算机的帮助,人们可
以自动或半自动地完成各类工程设计工作。目前C A D技术已应用于飞机设计、船舶设计、建
筑设计、机械设计、大规模集成电路设计等。在京九铁路的勘测设计中,使用计算机辅助设
计系统绘制一张图纸仅需几个小时,而过去人工完成同样工作则要一周甚至更长时间。可见
采用计算机辅助设计,可缩短设计时间,提高工作效率,节省人力、物力和财力,更重要的
是提高了设计质量。C A D已得到各国工程技术人员的高度重视。有些国家已把C A D和计算机
辅助制造(Computer Aided Manufacturing)、计算机辅助测试(Computer Aided Te s t )及计算机辅
助工程(Computer Aided Engineering)组成一个集成系统,使设计、制造、测试和管理有机地
组成为一体,形成高度的自动化系统,因此产生了自动化生产线和“无人工厂”。
计算机辅助教学(Computer Aided Instruction,简称C A I )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生的学习从一个
阶段进入另一个阶段。C A I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。
5. 人工智能方面的研究和应用
人工智能(Artificial Intelligence,简称A I )。人工智能是指计算机模拟人类某些智力行为的
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、推理、联想和决策,使计算机具有一定“思维能力”。我国已开发
成功一些中医专家诊断系统,可以模拟名医给患者诊病开方。
机器人是计算机人工智能的典型例子。机器人的核心是计算机。第一代机器人是机械
手;第二代机器人对外界信息能够反馈,有一定的触觉、视觉、听觉;第三代机器人是智能
机器人,具有感知和理解周围环境,使用语言、推理、规划和操纵工具的技能,模仿人完成
某些动作。机器人不怕疲劳,精确度高,适应力强,现已开始用于搬运、喷漆、焊接、装配
等工作中。机器人还能代替人在危险工作中进行繁重的劳动,如在有放射线、污染有毒、高
温、低温、高压、水下等环境中工作。
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,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—“多媒体” ( M u l t i m e d i a )。
在医疗、教育、商业、银行、保险、行政管理、军事、工业、广播和出版等领域中,多媒体
的应用发展很快。
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、高速通信服务(电子邮件、电视电话、电视会议、文档传输)、电子教育、
电子娱乐、电子购物(通过网络选看商品、办理购物手续、质量投诉等)、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社会更快地向前发展。

 

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