学 习 指 导
本章主要介绍了计算机的基本知识，包括计算机的工作特点、发展状况、应用领域、微型计算机系统的基本组成、微型计算机的分类与主要技术指标、常用数制及相互之间的转换、计算机安全基本知识等。
本章学习目标：
◆ 了解计算机的概念、类型及其应用领域
◆ 熟悉微型计算机系统的基本组成（硬件系统与软件系统）
◆ 理解微型计算机的分类与主要技术指标
◆ 掌握计算机信息处理原理（数制及相互转换、存储单位、数据编码等）
◆ 熟悉计算机安全操作与病毒防范措施
计算机是一种能快速、高效地对各种信息进行存储和处理的电子设备。它按照人们事先编写的程序对输入的原始数据进行加工处理、存储或传送，以获得预期的输出信息，并利用这些信息来提高社会生产率、改善人民的生活质量。计算机具有以下几个特征：
⑴运算速度快。计算机不仅具有快速运算的能力，而且能自动连续的高速运算。
⑵精确度高，可靠性好。计算机不仅能达到用户所需的计算精度，而且可以连续无故障运行的时间也是其他运算工具无法比拟的。
⑶具有记忆能力和逻辑判断能力。计算机具有记忆功能，可以存储大量的信息；计算机还具有逻辑运算的功能，能对信息进行识别、比较、判断。
⑷能自动执行命令。计算机是自动化电子设备，在工作过程中不需人工干预，能自动执行存放在存储器中的程序。
⑸高性能的实时通信和交流能力。由于计算机技术和通信技术的密切结合，它可使分散在各地的计算机及其外围设备通过网络将数据直接发送、集中、交换和再分配。数据具有实时性、可交换性，从而大大提高了信息处理的效率。
⑹信息表达形式的直观性和使用的方便性。计算机可利用各种输出与输入设备将信息以人们能够理解与使用的方式输入与输出。
计算机从发明至今只有50多年的历史，它已从庞大的机器设备变成今天只有一本书的大小，而且功能全面、先进。
世界上第一台计算机ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Calculator，电子数字积分计算机）诞生于1946年2月，是在美国陆军部的赞助下，由美国国防部和美国宾西法尼亚大学共同研制成功的。ENIAC占地面积为170 平方米，重达30 多吨，耗电量每小时150 千瓦，使用了18 800多个电子管，内存容量为16 千字节，字长为12位，运行速度仅有每秒5 000次，且可靠性差。但它的诞生揭开了人类科技的新纪元，也是人们所称的第四次科技革命（信息革命）的开端。
计算机从处理数据的方法上分为模拟式计算机和数字式计算机。模拟机是以连续变化的物理量表示所测量的数据来模拟某一变化过程，它主要用于仿真研究。数字机则以数字量表示数据。目前模拟机所做的工作都可以由数字机来完成。因此，数字机应用十分广泛，人们通常所说的电子计算机均指电子数字式计算机。
电子计算机从产生到现在50多年的时间里，有了飞速的发展。在计算机的发展过程中，电子器件的变更起到了决定性作用，它是计算机换代的主要标志，机器系统结构方面的改进和计算机软件的发展与计算机的更新换代有着紧密的联系。按照计算机所用的逻辑元件（电子器件）来划分计算机的时代，其发展历史简况如下：
⑴第一代电子计算机（1946年到1958年）。这一代机器的主要特点是：基本逻辑电路由电子管组成。因此，这类机器运算速度比较低（一般为每秒数千次至数万次）、体积较大、重量较重、价格较高，计算机语言处于机器语言和汇编语言阶段，主要应用于科学计算。
⑵第二代电子计算机（1958年到1964年）。它的特点是：基本逻辑电路由晶体管电子元件组成。计算机运算速度大幅度提高（可达数十万次至数百万次每秒），重量、体积也显著减小，软件方面出现了简单的操作系统和高级语言，其应用扩展到数据处理和事物管理。
⑶第三代电子计算机（1964年到1970年）。它的特点是：基本逻辑电路由小规模集成电路组成。这类机器的运算速度可达数百至数千万次每秒，并且，可靠性也有了显著的提高，价格明显下降。出现功能较强的操作系统和结构化、模块化的程序设计语言，应用领域向社会各部门推广和普及。
⑷第四代电子计算机（1970年以后）。这一代电子计算机采用中、大和超大规模集成电路构成逻辑电路，计算机的容量大、速度快，操作系统进一步完善，数据库和网络软件得到发展，面向对象的软件设计方法与技术被广泛采用。
当前计算机的发展趋势可概括为四化：巨型化、微型化、网络化和智能化。
⑴微型化
由于微电子技术的迅速发展，芯片的集成度越来越高，计算机的元器件越来越小，而使得计算机的计算速度快、功能强、体积小、价格低，因此发展极其迅速并被广泛应用。
⑵巨型化
为了满足尖端科学技术、军事、气象等领域的需要，计算机也必须向超高速、大容量、强功能的巨型化发展。巨型机的发展集中体现了计算机技术的发展水平。
⑶网络化
计算机网络可以实现资源共享。资源包括了硬件资源，如存储介质、打印设备等，还包含软件资源和数据资源，如系统软件、应用软件和各种数据库等。所谓资源共享是网络系统中提供的资源可以无条件地或有条件地为联入该网络的用户使用。事实表明，网络的应用已成为计算机应用的重要组成部分，现代的网络技术已成为计算机技术中不可缺少的内容。
⑷智能化
智能化是未来计算机发展的总趋势。进入20世纪80年代以来，日本、美国等发达国家曾开始研制第五代计算机，也称为智能计算机。这种计算机除了具备现代计算机的功能之外，还要具有在某种程度上模仿人的推理、联想、学习等思维功能，并具有声音识别、图像识别能力。
计算机按照规模的大小和功能的强弱可以分为巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机和工作站。
⑴巨型机：巨型计算机亦称超级计算机。具有极高的性能和极大的规模，价格昂贵，多用于尖端科技领域。生产这类计算机的能力可以反映一个国家的计算机科学水平。巨型机主要用于天气预报、地质勘探等尖端科技领域。我国是世界上生产巨型计算机的少数国家之一，如我国研制成功的“银河”、“曙光”、“神威”等计算机都属于巨型机。
⑵大型机：这种机器也有很高的运算速度和很大的存储容量，它有丰富的外部设备和功能强大的软件，主要用于计算中心和计算机网络中。IBM3033、VAX8800都是大型计算机的代表产品。
⑶中型机：性能和规模处于大型机和小型机之间。
⑷小型机：结构简单、规模较小、操作简便、成本较低。小型机在存储容量和软件系统的完善方面占有优势，用途广泛。代表机型有PDP-11、VAX-11系列。
⑸微型机：人们常简称为微机或PC机。它具有体积小、价格低、功能全、操作方便等优点，因此发展迅速。目前它的功能越来越强，速度越来越快，已经达到甚至超过了小型机。例如，Pentium Ⅳ的CPU速度已超过1G。
⑹工作站：它是70年代后期出现的一种新型的计算机系统。工作站与高档微机的界限并不明显，一般认为，工作站就是一台高档微机。它的独特之处在于：易于联网、有大容量内存、配置大屏幕显示器和较强的网络通信功能，特别适合CAD/CAM和办公自动化。代表产品有SUN-Ⅲ、SUN-Ⅳ等。
随着大规模集成电路的出现和迅猛发展，小型机、微型机、工作站乃至中型机的差别越来越小。微型机的功能已经达到和超过了几年前中型机的功能，成为目前应用最为广泛的计算机。
计算机的应用领域非常广阔，归纳起来主要有以下几个方面。
科学计算是计算机最早、最成熟的应用领域。利用计算机可以方便地实现数值计算，代替人工计算。例如：人造卫星轨迹计算、水坝应力计算、房屋抗震强度计算等。
计算机在自动控制方面的应用，大大促进了自动化技术的普及和提高。例如：用计算机控制炼钢、控制机床等等。
信息处理指非科学、工程方面的所有计算、管理以及操纵任何形式的数据资料。例如：企业的生产管理、质量管理、财务管理、仓库管理、各种报表的统计、账目计算等等。信息处理应用领域非常广阔，全世界将近80%的微型计算机都应用于各种管理。
利用计算机模拟人脑的一部分功能。例如：数据库的智能性检索、专家系统、定理证明、智能机器人、模式识别等。
计算机在计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）和计算机辅助教学（CAI）等方面发挥着越来越大的作用。例如，利用计算机部分代替人工进行汽车、飞机、家电、服装等的设计和制造，可以使设计和制造的效率提高几十倍，质量也大大提高。在教学中使用计算机辅助系统，不仅可以节省大量人力、物力，而且使教育、教学更加规范，从而提高教学质量。
随着计算机日益小型化、平民化，它逐步走进了千家万户，可以用于欣赏电影、观看电视、玩游戏及家庭文化教育。
这是工程技术与美学艺术相结合的一门新兴学科，它利用计算机结合艺术手段按照美学观念对产品进行艺术造型设计工作。在产品设计和艺术设计中计算机已成为必不可少的工具之一。
随着因特网的普及，利用计算机实现远距离通信已经越来越方便。此外，利用计算机进行通信业务，比起普通的电信而言，成本低，并能进行可视化交流。目前被人们广泛应用的IP电话即是计算机通信的最新发展。
电子商务是指在计算机网络上进行的商务活动。它是涉及企业和个人各种形式的、基于数字化信息处理和传输的商业交易。它包括电子邮件、电子数据交换、电子资金转账、快速响应系统、电子表单和信用卡交易等电子商务的一系列应用，又包括支持电子商务的信息基础设施。