计算机专业知识

第1页共64页计算机专业知识1、计算机的特点计算机问世之初，主要用于数值计算，“计算机”也因此得名。但随着计算机技术的迅猛发展，它的应用范围不断扩大，不再局限于数值计算而广泛地应用于自动控制、信息处理、智能模拟等各个领域。计算机能处理各种各样的信息，包括数字、文字、表格、图形、图象等。计算机之所以具有如此强大的功能，这是由它的特点所决定的。概括地说，计算机主要具备以下几方面的特点：⑴运算速度快计算机的运算部件采用的是电子器件，其运算速度远非其他计算工具所能比拟，而且，由电子管升级到晶体管，再升级到小规模集成电路、中规模集成电路、大规模集成电路等，其运算速度还以每隔几年提高一个数量级的水平不断提高。⑵存储容量大计算机的存储器可以把原始数据、中间结果、运算指令等存储起来，以备随时调用。存储器不但能够存储大量的信息，而且能够快速准确地存入或取出这些信息。计算机的应用使得从浩如烟海的文献、资料、数据中查找信息并且处理这些信息成为容易的事情。存储器的容量是用字节数来度量的。由于一般存储器的容量都非常大，现在常用“Ｋ字节”和“Ｍ字节”来度量，1K字节=1024字节，1M字节=1024K字节=1024*1024字节，一台普通的奔腾微机，主存储器32M字节，便可把1600多万汉字全部放入内存，而且能够快速地进行查找、排序、编辑等工作。⑶具有逻辑判断能力计算机能够根据各种条件来进行判断和分析，从而决定以后的执行方法和步骤。还能够对文字、符号、数字的大小、异同等进行判断和比较，从而决定怎样处理这些信息。计算机被称为“电脑”，便是源于这一特点的。⑷工作自动化计算机内部的操作运算是根据人们预先编制的程序自动控制执行的。只要把包含一连串指令的处理程序输入计算机，计算机便会依次取出指令，逐条执行，完成各种规定的操作，直到得出结果为止。另外，计算机还具有运算精度高、工作可靠等优点。2、计算机的分类计算机可分为模拟计算机和数字计算机两大类。模拟计算机的主要特点是：参与运算的数值由不间断的连续量表示，其运算过程是连续的，模拟计算机由于受元器件质量影响，其计算精度较低，应用范围较窄，目前已很少生产。数字计算机的主要特点是：参与运算的数值用断续的数字量表示，其运算过程按数字位进行计算，数字计算机由于具有逻辑判断等功能，是以近似人类大脑的思维方式进行工作，所以又被称为“电脑”。数字计算机按用途又可分为专用计算机和通用计算机。专用与通用计算机在其效率、速度、配置、结构复杂程度、造价和适应性等方面是有区别的。专用计算机针对某类问题能显示出最有效、最快速和最经济的特性，但它的适应性较差，不适于其它方面的应用。我们在导弹和火箭上使用的计算机很大部分就是专用计算机。这些东西就是再先进，你也不能用它来玩游戏。通用计算机适应性很强，应用面很广，但其运行效率、速度和经济性依据不同的应用对象会受到不同程度的影响。通用计算机按其规模、速度和功能等又可分为巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机及单片机。这些类型之间的基本区别通常在于其体积大小、结构复杂程度、功率消耗、性能指标、数据存储容量、指令系统和设备、软件配置等的不同。一般来说，巨型计算机的运算速度很高，可达每秒执行几亿条指令，数据存储容量很大，规模大结构复杂，价格昂贵，主要用于大型科学计算。它也是衡量一国科学实力的重要标志之一。单片计算机则只由一片集成电路制成，其体积小，重量轻，结构十分简单，性能介于巨型机和单片机之间的就是大型机、中型机、小型机和微型机。它们的性能指标和结构规模则相应的依次递减。第2页共64页3、计算机的应用计算机的应用领域已渗透到社会的各行各业，正在改变着传统的工作、学习和生活方式，推动着社会的发展。计算机的主要应用领域如下：1.科学计算(或数值计算)科学计算是指利用计算机来完成科学研究和工程技术中提出的数学问题的计算。在现代科学技术工作中，科学计算问题是大量的和复杂的。利用计算机的高速计算、大存储容量和连续运算的能力，可以实现人工无法解决的各种科学计算问题。例如，建筑设计中为了确定构件尺寸，通过弹性力学导出一系列复杂方程，长期以来由于计算方法跟不上而一直无法求解。而计算机不但能求解这类方程，并且引起弹性理论上的一次突破，出现了有限单元法。2.数据处理(或信息处理)数据处理是指对各种数据进行收集、存储、整理、分类、统计、加工、利用、传播等一系列活动的统称。据统计，80％以上的计算机主要用于数据处理，这类工作量大面宽，决定了计算机应用的主导方向。数据处理从简单到复杂已经历了三个发展阶段，它们是：①电子数据处理(ElectronicDataProcessing,简称EDP),它是以文件系统为手段，实现一个部门内的单项管理。②管理信息系统(ManagementInformationSystem,简称MIS),它是以数据库技术为工具，实现一个部门的全面管理，以提高工作效率。③决策支持系统(DecisionSupportSystem,简称DSS),它是以数据库、模型库和方法库为基础，帮助管理决策者提高决策水平，改善运营策略的正确性与有效性。目前，数据处理已广泛地应用于办公自动化、企事业计算机辅助管理与决策、情报检索、图书管理、电影电视动画设计、会计电算化等等各行各业。信息正在形成独立的产业，多媒体技术使信息展现在人们面前的不仅是数字和文字，也有声情并茂的声音和图像信息。3.辅助技术(或计算机辅助设计与制造)计算机辅助技术包括CAD、CAM和CAI等。⑴计算机辅助设计(ComputerAidedDesign,简称CAD)计算机辅助设计是利用计算机系统辅助设计人员进行工程或产品设计，以实现最佳设计效果的一种技术。它已广泛地应用于飞机、汽车、机械、电子、建筑和轻工等领域。例如，在电子计算机的设计过程中，利用CAD技术进行体系结构模拟、逻辑模拟、插件划分、自动布线等，从而大大提高了设计工作的自动化程度。又如，在建筑设计过程中，可以利用CAD技术进行力学计算、结构计算、绘制建筑图纸等，这样不但提高了设计速度，而且可以大大提高设计质量。⑵计算机辅助制造(ComputerAidedManufacturing,简称CAM)计算机辅助制造是利用计算机系统进行生产设备的管理、控制和操作的过程。例如，在产品的制造过程中，用计算机控制机器的运行，处理生产过程中所需的数据，控制和处理材料的流动以及对产品进行检测等。使用CAM技术可以提高产品质量，降低成本，缩短生产周期，提高生产率和改善劳动条件。将CAD和CAM技术集成，实现设计生产自动化，这种技术被称为计算机集成制造系统(CIMS)。它的实现将真正做到无人化工厂(或车间)。⑶计算机辅助教学(ComputerAidedInstruction,简称CAI)计算机辅助教学是利用计算机系统使用课件来进行教学。课件可以用著作工具或高级语言来开发制作，它能引导学生循环渐进地学习，使学生轻松自如地从课件中学到所需要的知识。CAI的主要特色是交互教育、个别指导和因人施教。4.过程控制(或实时控制)过程控制是利用计算机及时采集检测数据，按最优值迅速地对控制对象进行自动调节或自动控制。采用计算机进行过程控制，不仅可以大大提高控制的自动化水平，而且可以提高控制的及时性和准确性，从而改善劳动条件、提高产品质量及合格率。因此，计算机过程控制已在机械、冶金、石油、化工、纺织、水电、航天等部门得到广泛的应用。例如，在汽车工业方面，利用计算机控制机床、控制整个装配流水线，不仅可以实现精度要求高、形状复杂的零件加工自动化，而且可以使整个车间或工厂实现自动化。5.人工智能(或智能模拟)第3页共64页人工智能(ArtificialIntelligence)是计算机模拟人类的智能活动，诸如感知、判断、理解、学习、问题求解和图像识别等。现在人工智能的研究已取得不少成果，有些已开始走向实用阶段。例如，能模拟高水平医学专家进行疾病诊疗的专家系统，具有一定思维能力的智能机器人等等。6.网络应用计算机技术与现代通信技术的结合构成了计算机网络。计算机网络的建立，不仅解决了一个单位、一个地区、一个国家中计算机与计算机之间的通讯，各种软、硬件资源的共享，也大大促进了国际间的文字、图像、视频和声音等各类数据的传输与处理。4、信息编码二－十进制编码所谓二－十进制编码（BCD码BinaryCodedDecimal）就是将十进制的每一位数用4位二进制数表示。下表列出了最常用的8421编码对照表：字符编码目前，在计算机中普遍采用的一种字符编码方式是“ASCII码”。在ASCII码中，每个字符用7位二进制代码表示。例如，要确定字符A的ASCII码，可以从表中查到高位是100，低位是0001，将高位和低位连起来就是字符A的ASCII码1000001。一个字节有8位，字符的ASCII码可以存入字节的低7位，最高位用来放奇偶校验位。奇偶校验是指在代码传送过程中，用来检验是否出现错误的一种方法。一般分奇校验和偶校验两种。奇校验规定，正确的代码一个字节中1的个数必须是奇数，若非奇数，则在最高位b7添1来满足；偶校验规定，正确的代码一个字节中1的个数必须是偶数，若非偶数，则在最高位b7添1来满足。代码字符代码字符代码字符代码字符代码字符第4页共64页3252472H92\112p33!53573I93]113q34”54674J94^114r35#55775K95_115s36$56876L96`116t37%57977M97a117u38&58:78N98b118v39’59;79O99c119w40(6080P100d120x41)61=81Q101e121y42*6282R102f122z43+63?83S103g123{44,64@84T104h124|45-65A85U105i125}46.66B86V106j126~47/67C87W107k48068D88X108l49169E89Y109m50270F90Z110n51371G91[111o目前使用最广泛的西文字符集及其编码是ASCII字符集和ASCII码（ASCII是AmericanStandardCodeforInformationInterchange的缩写），它同时也被国际标准化组织（InternationalOrganizationforStandardization,ISO）批准为国际标准。基本的ASCII字符集共有128个字符，其中有96个可打印字符，包括常用的字母、数字、标点符号等，另外还有32个控制字符。标准ASCII码使用7个二进位对字符进行编码，对应的ISO标准为ISO646标准。下表展示了基本ASCII字符集及其编码：字母和数字的ASCII码的记忆是非常简单的。我们只要记住了一个字母或数字的ASCII码（例如记住A为65，0的ASCII码为48），知道相应的大小写字母之间差32，就可以推算出其余字母、数字的ASCII码。虽然标准ASCII码是7位编码，但由于计算机基本处理单位为字节（1byte=8bit），所以一般仍以一个字节来存放一个ASCII字符。每一个字节中多余出来的一位（最高位）在计算机内部通常保持为0（在数据传输时可用作奇偶校验位）。由于标准ASCII字符集字符数目有限，在实际应用中往往无法满足要求。为此，国际标准化组织又制定了ISO2022标准，它规定了在保持与ISO646兼容的前提下将ASCII字符集扩充为8位代码的统一方法。ISO陆续制定了一批适用于不同地区的扩充ASCII字符集，每种扩充ASCII字符集分别可以扩充128个字符，这些扩充字符的编码均为高位为1的8位代码（即十进制数128~255），称为扩展ASCII码。下表展示的是最流行的一套扩展ASCII字符集和编码：汉字编码对汉字进行编码是为了使电脑能够识别和处理汉字。⑴国标码（也称交换码）国家标准汉字编码简称国标码，在国标码表中，共收录了一、二级汉字和图形符号7445个。其中图形符号682个，一级汉字（常用汉字）3755个，二级汉字（不常用汉字）3008个，每个汉字及特殊字符以两个字节的十六