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计算机的基本概念计算机的基本概念主要有计算机的发展历史，计算机的分类，计算机的主要用途和主要特点，以及有关信息的概念。一、计算机的发展1．计算机的诞生1946年第一台电子数字计算机ENIAC由美国宾夕法尼亚大学研制成功。客观存在是一个庞然大物，用了18000多个电子管、1500多个继电器，耗电150KW，重量30t，占地约150m2；运算速度为每秒5000次。它的诞生在人类文明史上具有划时代的意义奠定了计算机的惊慌基础，成为计算机发展史上一个重要的里程碑，开辟了计算机科学的新纪元。从第一台计算机诞生至今已有六十多年的时间，计算机的基本构成元件经历了电子管、晶体管、集成电路、大规模集成电路和超大规模集成电路4个发展时代。2．第一代计算机第一代计算机（1946-1957年）使用电子管作为主要电子器件，其主要特点是体积大、耗电多、重量重、性能低，且成本很高。这一时期的计算机主要用于军事和国防领域。这一代计算机的主要标志是：（1）确立了模拟量可变换成数字量进行计算，开创了数字化技术的新时代；（2）形成了电子数字计算机的基本结构，即冯·诺依曼结构；（3）确定了程序设计的基本方法，采用机器语言和汇编语言编程；（4）首次使用阴极射线管CRT作为计算机的字符显示器。3．第二代计算机第二代计算机（1958-1964年）使用晶体管作为主要电子器件，其积压项性能指标有了很大改进，运算速度提高到每秒几十万次。这一代计算机的主要标志是：（1）开创了计算机处理文字和图形的新阶段；（2）系统软件出现了监控程序，提出了操作系统的概念；（3）高级语言已投入使用；（4）开始了通用机和专用机之分；（5）开始出现鼠标，并作为输入设备。4．第三代计算机第三代计算机（1965-1970年）使用小规模集成电路SSI和中规模集成电路MSI作为主要电子器件，其性能和隐定性进一步提高。这一代计算机的主要标志是：（1）运算速度已达到每秒100万次以上；（2）操作系统更加完善，出现分时操作系统；（3）出现结构化程序设计方法，为开发复杂软件提供了技术支持；（4）序列机的推出，较好地解决了“硬件不断更新，而软件相对稳定”的矛盾；（5）机器可根据其性能分成巨型机、大型机、中型机和小型机。5．第四代计算机第四代计算机（1971年至今）采用大规模集成电路LSI和超大规模集成电路VLSI作为主要电子器件，使得计算机日益小型化和微型化。这一代计算机的主要标志是：（1）操作系统不断完善，应用软件的开发成为现代工业的一部分；（2）计算机应用和更新的速度更加迅猛，产品覆盖各类机型；（3）计算机的发展进入了以计算机网络为特征的时代。6．微型计算机的发展1971年Intel公司使用LSI率先推出微处理器4004，成为计算机发展史上一个新的里程碑，宣布第四代计算机问世。从此，计算机进入一个崭新的发展时期，涌现出采用LSI、VLSI构成的各种不同规模、性能各异的新型计算机。微型计算机的字长从4位、8位、16位、32位至64位迅速增长，速度越来越快，容量越来越大，其性能已赶上甚至超过20世纪70年代的中、小型计算机的水平。微型计算机以其小巧玲珑、性能稳定、价格低廉，尤其是对环境没有特殊要求且易于成批生产为显著特点，吸引了从多用户，得到了快速发展。20世纪80年代微型计算机进入全盛时期，速度、容量等性能飞速提高，显示出其强大的生命力。当前计算机技术正朝着巨型化、微型化、网络化、智能化、多功能和多媒体化的方向发展。二、计算机的分类对计算机的分类方法有多种，这里主要从计算机处理数据的方式、使用范围、机器的规模和处理能力等方面进行说明。1．按计算机处理数据的方式分类按计算机处理数据的方式分类有电子数字计算机、电子模拟计算机和数模混合计算机三种。（1）电子数字计算机电子数字计算机以数字量（也称不连续量）作为运算对象进行运算，其特点是运算速度快，精确度高，具有“记忆”（存储）和逻辑判断能力。计算机的内部操作和运算是在程序控制下自动进行的。一般不特别说明，计算机指的是电子数字计算机。电子数字计算机又可以按照不同要求进行划分。（2）电子模拟计算机电子模拟计算机是一种用连续变化的模拟量（如电压、长度、角度来模仿实际所需要计算的对象）作为运算量的计算机，现已经很少使用。（3）数模混合计算机数模混合计算机兼有数字和模拟两种计算机的优点，既可以接收、处理和输出模拟量，也可以接收、处理和输出数字量。2．按计算机使用范围分类按计算机使用范围分类有通用计算机和专用计算机两种。（1）通用计算机通用计算机是指用于解决不同类型问题而设计的计算机。通用计算机既可以进行科学计算，又可以用于数据处理和工业控制等。它是一种用途广泛、结构复杂的计算机。（2）专用计算机专用计算机是为某种特定目的而设计的计算机。例如，用于数控机床、轧钢控制、银行存款等的计算机。专用计算机针对性强、效率高，结构比通用计算机简单。3．按计算机的规模和处理能力分类计算机的规模和处理能力主要是指其体积、字长、运算速度、存储容量、外部设备、输入输出能力等主要技术指标，一般分为巨型机、大中型机、小型机、微型机和工作站等。三、计算机的主要特点计算机具有强大的计算能力和逻辑判断能力，并且能够快速、准确地解决各种复杂的、大数据量的数学和逻辑问题。计算机的主要特点有：1．自动控制能力计算机具有自动控制能力。计算机是由程序控制其操作过程的。只要根据应用的需要，事先编制好程序并输入计算机，计算机就能自动、连续地工作，完成预定的处理任务。计算机中可以存储大量的程序和数据。存储程序是计算机工作的一个重要原则，这是计算机能自动控制处理的基础。2．高速运算的能力计算机具有高速运算的能力。现代计算机运算速度最高达每秒几十万亿次，即使是个人计算机，运算速度也可达到每秒几千万到几亿次，远远高于人的计算速度。3．很强的记忆能力计算机具有很强的记忆能力。计算拥有容量很大的存储装置，它不仅可以存储指挥计算机工作的程序，还可以存储所处理的原始数据信息、处理的中间结果与最后结果。计算机所能保存、处理、分析和重新组合的信息包括大量的文字、图像、声音等形式，以满足各种应用对这些信息的需求。4．很高的计算精度计算机具有很高的计算精度。由于计算机采用二进制数字进行计算，因此可以增加表示数字的设备和运用计算技巧等手段，使数值计算的精度越来越高，可根据需要获得千分之一到几百万分之一，甚至更高的精度。5．逻辑判断能力计算机具有逻辑判断能力。计算机能够进行逻辑运算，并根据逻辑运算的结果选择相应的处理，即具有逻辑判断能力。当然，计算机的逻辑判断能力是在软件编制时就预定好的，软件编制时没有考虑到的问题，计算机还是无能为力的。6．通用性强计算机能够在各行各业中得到广泛的应用，具有很强的通用性，原因之一就是它的可编程性。计算机可以将任何复杂的信息处理任务分解成一系列的基本算术运算和逻辑运算，反映在计算机的指令操作中。按照各种规律要求的先后次序把它们组织成各种不同的程序，存入存储器中。在计算机的工作过程中，这种存储的指令序列指挥和控制计算机进行自动、快速的信息处理，并且十分灵活、方便、易于变更，这就是计算机具有极大的通用性。同一台计算机，只要安装不同的软件或连接到不同的设备上，就可以完成不同的任务。四、计算机的主要用途由于计算机的特点，其应用十分广泛，从人工智能、工业控制，到个人文秘、家庭管家等。概括起来，可以分为以下几个方面：1．科学计算数值计算是计算机最早应用的领域。计算机根据公式或模型进行计算，可完成很大数量的计算工作，精确度高，速度快，结果可靠。2．数据处理计算机能对各种各样的信息进行处理，如收集、传输、分类、查询、统计、分析和存储等。在已进入信息社会的今天，数据处理在计算机应用中所占的比重越来越大，已成为最为广泛的应用领域。主要内容有办公自动化、事务处理、企业管理、信息资料检索等。3．自动控制自动控制是指在工业生产过程中，自动地对控制对象进行控制和调节的工作方式，如自动化生产线、航天器导航、建筑物的安全系统监管等的自动控制。使用计算机进行控制可以降低能耗，提高生产效率，提高产品质量，以及执行单靠人力无法完成的任务。4．计算机辅助系统计算机辅助系统是以计算机为工具，配备专用软件以帮助人们更好地完成工作、学习等任务，达到提高工作学习的效率和质量的目的。主要内容有计算机辅助设计（ComputerAidedDesign，CAD）、计算机辅助制造（ComputerAidedManufacturing，CAM）、计算机辅助工程（ComputerAidedEngineering，CAE）、计算机集成制造系统（ComputerIntegratedManufacturingSystems，CIMS）、计算机辅助教学（ComputerAidedInstruction，CAI）等。5．人工智能人工智能是利用计算机来模仿人的高级思维活动，如智能机器人、专家系统等。这是计算机应用中最诱人、也是难度最大且目前研究最为活跃的领域之一。6．计算机网络计算机网络技术是随着计算机技术和通信技术的发展而日趋完善并走向成熟的。计算机网络有着广泛的应用领域，主要功能有：数据通信、资源共享、实现分布式的信息处理、提高系统的可靠性和可用性等。7．多媒体计算机系统多媒体计算机系统即利用计算机的数字化技术和人机交互技术，将文字、声音、图形、图像、音频、视频和动画等集成处理，提供多种信息表现形式。这一技术被广泛应用于电子出版、教学和休闲娱乐等方面。五、信息持基本概念信息是人们由客观事物得到的，使人们能够认知客观事物的各种消息、情报、数字、信号、图形、图像、语言等所包括的内容。数据是客观事物属性的表示，可以是数值数据和各种非数值数据。对计算机而言，数据是信息的载体，有数值、文字、语言、图形和图像等多种形式。即数据是指能够为计算机处理的数字化信息。在计算机领域，信息经过转化而成为计算机能够处理的数据，同时也是经过计算机处理后作为问题解答而输出的数据。未经处理的数据只是基本素材，仅当对其进行适当的加工处理，产生出有助于实现特定目标的信息时对人们才有意义。可见信息实际上是指经过处理后的数据。例如，“除去物价上涨因素，本市今年生活指数较去年同期提高了8个百分点”。这是一条信息，其产生是经大量原始数据资料的分析后得出的结论，而其表现形式是数据，但已不是单纯的数字了。同时可知，信息是不能独立存在的，必须依附于某种载体之上。信息无处不在，具有可传递性、共享性和可处理性等特征。