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大学计算机基础教程计算机是一种能够按照程序运行，自动、高速处理海量数据的现代化智能电子设备。计算机对人类的生产活动和社会活动产生了极其重要的影响，并以强大的生命力飞速发展。计算机的应用领域从最初的军事科研应用扩展到社会的各个领域，已形成了规模巨大的计算机产业，带动了全球范围的技术进步，由此引发了深刻的社会变革[1.1.1计算机发展概况]1834年，巴贝奇在研制差分机的工作中，看到了制造一种新的、在性能上大大超过差分机的计算机的可能性，他把这个未来的机器称为分析机。巴贝奇写出了世界上第一部关于计算机程序设计的专著。巴贝奇是国际计算机界公认的、当之无愧的计算机之父。1.1计算机的发展及应用．第一代计算机：电子管数字计算机（1941—1957年）阿塔纳索夫-贝瑞计算机（Atanasoff-BerryComputer，简称ABC）是法定的世界上第一台电子计算机，为美国爱荷华州立大学的约翰•文森特•阿塔纳索夫和他的研究生克利福特•贝瑞在1937年至1941年间开发。举世闻名的埃尼阿克（ENIAC）（ElectronicNumericalIntegratorAndComputer，简称电子数字积分计算机）于1946年2月14日诞生在美国宾西法尼亚大学。使用电子管作为主要元件。软件方面采用机器语言、汇编语言。应用领域以军事和科学计算为主。世闻名的埃尼阿克（ENIAC）（ElectronicNumericalIntegratorAndComputer，简称电子数字积分计算机）于1946年2月14日诞生在美国宾西法尼亚大学。ENIAC采用电子管作为基本电子元件。ENIAC占地170平方米，重达30吨，耗电140千瓦。ENIAC每秒能进行5000次加法运算．第二代计算机：晶体管数字计算机（1957—1964年）晶体管数字计算机的逻辑元件采用晶体管。软件方面出现了以批处理为主的操作系统、高级语言及其编译程序开始进入工业控制领域。3．第三代计算机：集成电路数字计算机（1964—1971年）集成电路数字计算机的逻辑元件采用中、小规模集成电路，。软件方面出现了分时操作系统以及结构化、规模化的程序设计方法。．第四代计算机：大规模和超大规模集成电路计算机（1971年至今）大规模集成电路计算机的逻辑元件采用大规模和超大规模集成电路。软件方面出现了数据库管理系统、网络管理系统和面向对象语言等。1971年世界上第一台微处理器Intel4004在美国硅谷诞生，开创了微型计算机的新时代，应用领域从科学计算、事务管理、过程控制逐步走向日常生活。机器语言最底层的计算机语言。用机器语言编写的程序，计算机硬件可以直接识别。在用机器语言编写的程序中，每一条机器指令都是“二进制”形式的指令代码。2.汇编语言为了便于理解与记忆，人们采用能“帮助记忆”的英文缩写符号（称为指令助记符）来代替机器语言指令代码中的操作码，用地址符号来代替地址码。“汇编语言与机器语言一般是一一对应的”，因此汇编语言也是与具体使用的计算机有关的。高级语言高级语言即就是算法语言，它不是面向机器的，而是面向问题的，不依赖于具体机器，具有良好的通用性目前流行的C，C++，C#，JAVA，Python，Lisp，Prolog，FoxPro，VC，易语言等等都属于高级语言。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。超级计算机“天河一号”峰值速度4700万亿次每秒、持续速度2566万亿次每秒浮点运算。它运算1小时，相当于全国14亿人同时计算340年。2.计算精确度高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。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。逻辑运算能力强计算机能根据判断的结果自动执行下一条指令以供用户随时调用。4.存储容量大计算机内部的存储器具有记忆特性，不仅包括各类数据信息，还包括加工这些数据的程序。5.自动化程度高人们可以将预先编好的程序存入计算机内存，在程序控制下，计算机可以连续、自动地工作，不需要人为干预。美国电气和电子工程师协会提出的运算速度分类法，可将计算机分为巨型机、大型机、小型机、工作站和微型机。巨型机：巨型机又称为超级计算机，高速度、大容量，主要应用于军事技术和科研领域。大型机：大型机规模次于巨型机，有比较完善的指令系统和丰富的外部设备。主要应用于科研领域。小型机：具有高可靠性、高可用性、高服务性，主要用于企业，多作为服务器。工作站：工作站是高档微机，易于联网，配有大容量主存，大屏幕显示器，特别适合于CAD/CAM和办公自动化。微型机：体积小、重量轻、价格低。台式机和笔记本电脑都是微型机。2.按照用途分类专用机：针对性强，特定服务，专门设计。通用机：用于科学计算、数据处理、过程控制的各类问题。能识别自然语言的计算机今后，人类将越来越多地同机器对话。键盘和鼠标的时代将渐渐结束。2.高速超导计算机高速超导计算机的耗电仅为半导体器件计算机的几千分之一。3.激光计算机激光计算机利用激光作为载体，又叫光脑。一块截面等于5分硬币大小的棱镜，其通过能力超过全球现有全部电缆的许多倍。4.分子计算机分子计算机正在酝酿。已研制出分子计算机中的逻辑门电路，线宽只有几个原子直径之和，运算速度是目前计算机的1000亿倍。量子计算机量子计算机可以在量子位上计算，也可以在0和1之间计算。在理论方面，量子计算机的性能能够超过任何可以想象的标准计算机。6.DNA计算机数学家、生物学家、化学家以及计算机专家正在合作研究制造未来的液体DNA电脑。体积小，但存储量却超过现在世界上所有的计算机。7.神经元计算机神经元计算机最有前途的应用领域是国防,它可以识别物体和目标，处理复杂的雷达信号，决定要击毁的目标。8.生物计算机生物计算机主要是以生物电子元件构建的计算机。它利用蛋白质有开关特性，用蛋白质分子作元件从而制成的生物芯片。年，美籍匈牙利数学家冯•诺依曼在一篇题为《关于电子计算机逻辑设计的初步讨论》的学术报告中，提出了“存储程序”的概念。．中央处理器运算器和控制器合称为中央处理器CPU（CentralProcessingUnit）。中央处理器是计算机的核心部分，通过它指挥全机各部件的协调动作。CPU是计算机性能的主要标志。目前市面上的CPU主要有Intel和AMD两种品牌。主频是CPU的主要性能指标，如Intel酷睿i73770KCPU的主频是3.5GHz。按其运算核心的多少，CPU又可以分为单核、双核、三核和四核CPU。Intel酷睿i73770KCPU．存储器（1）内存储器体积小，速度快，有电可存，无电清空。（2）外存储器像硬盘、软盘、磁带、光盘、U盘等，能长期保存信息。单位价格低、容量大、速度慢、断电后数据不会丢失。（3）随机存储器RAM（RandomAccessMemory）CPU可以从RAM中任意地址中直接读取所需的数据，而不必从头至尾一一查找。（4）只读存储器ROM（ReadOnlyMemory）主板、显卡、网卡上的BIOS就是一种ROM，通常电压下只能读取不能写入，常用于电脑中的开机启动。（3）存储单位位bit(比特)用来存放一位二进制数，即0或1，它是最小的存储单位。一个字节byte（B）由8个二进制位组成，是表示存储容量最常用的单位。1KB=1024B，其中1024=2101PB=1024TB1MB=1024KB1EB=1024PB1GB=1024MB1ZB=1024EB1TB=1024GB硬件制造商的1G是1000，DVD盘片单面4.7GB，最多能刻录约4.59G的数据，双面8.5GB，最多约能刻8.3GB的数据，蓝光中HD-DVD单面单层15GB、双层30GB；BD单面单层25GB、双面50GB、三层75GB、四层100GB。（4）云存储云存储是指通过整合大量异构存储设备，对外提供海量数据存储能力，具有良好的可扩展性和极高的可靠性。与其说是一种存储设备，云存储其实更像是一种网络服务系统。对于企业来说，云存储具有低成本、高效率、部署灵活、扩展性好等优势，对于个人来说，云存储为用户提供安全、高速、大容量的在线存储管理、备份及共享服务。．输入设备扫描输入设备包括扫描仪，传真机，条形码阅读器，字符和标记识别设备等，通过捕获图像并将之转换成计算机可以显示、编辑、存储和输出的数字化输入设备。触摸屏是一种可接收触头等输入讯号的感应式液晶显示装置。常见的触摸屏有电阻屏和电容屏两种。电阻屏简称为软屏,能用手写笔，多用于WindowsMobile系统的手机。电容屏简称为硬屏，触摸灵敏；iPhone和G1等机器采用电容屏屏质的。电容屏价格比电阻屏贵10%到50%。语音输入设备一般由麦克风、声卡和语音输入软件系统组成，其功能是将声音的模拟信号转换为计算机能够识别的数字信号。输出设备打印机是将计算机的处理结果打印在纸张上的输出设备。显示器的输出常被称为软拷贝，打印机的输出常被称为硬拷贝。衡量打印机好坏的指标有三项：打印分辨率，打印速度和噪声。3D打印机是快速成形技术的一种机器，它是以一种数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。它不仅可以“打印”出一幢完整的建筑，甚至可以在航天飞船中给宇航员打印任何所需的物品。多功能一体机是集传真、打印与复印等功能为一体的机器。它的影像是通过油墨形成的，而不象复印机是通过碳粉形成。冯•诺依曼结构致力于提高主频和缓存，适用于个人计算机。而很多单片机则采用哈佛结构，哈佛结构是一种将程序指令存储和数据存储分开的存储器结构，它一种并行体系结构，它的主要特点是程序存储器和数据存储器是两个独立的存储器。多功能一体机计算机软件系统软件系统可分为系统软件和应用软件两大类。1.系统软件系统软件由一组控制计算机系统并管理其资源的程序组成。（1）操作系统操作系统是管理、控制和监督计算机软、硬件资源协调运行的程序系统，它是直接运行在计算机硬件上的、最基本的系统软件，是系统软件的核心。（2）语言处理系统机器语言是计算机唯一能