本章介紹計算機的發展、分類和應用的概況及微型計算機係統的組成;學習計算機中的字符及漢字的編碼方法;介紹計算機安全與病毒防治的常識。
要求掌握計算機係統的組成、微型計算機的配置及性能指標;能進行二進製、十進製與十六進製數間的轉換;了解計算機的數與編碼的方法;掌握計算機安全操作知識,會使用查殺病毒軟件。
1.1計算機的發展、分類和應用
一、電子計算機的發展
通常所說的計算機,是指電子數字計算機。它是一種無需人工幹預,能對各種信息進行存儲和快速處理的電子設備。1946年2月由美國賓夕法尼亞大學研製成功世界上第一台計算機“ENIAC”——“電子數字積分計算機”。它隻能存20個字長為l0位的十進製數,運算速度也隻有每秒5000次。但ENIAC的研製成功為以後計算機科學的發展奠定了基礎。在以後的半個世紀裏,計算機的發展異常迅速,應用領域不斷擴展。人們依據計算機性能和當時的軟硬件技術,將計算機的發展劃分成以下四個階段:
1.第一代——電子管計算機(1946。1957年)
采用電子管製作基本邏輯部件,用水銀延遲電路或電子射線管作為存儲部件,使用穿孔卡片作輸入輸出裝置,用機器語言和彙編語言編程。因此,機器體積大,耗電量大,可靠性差,成本高,內存容量小,輸入輸出速度慢。
2.第二代——晶體管計算機(1958。1964年)
采用晶體管製作基本邏輯部件,采用磁芯作為主存儲器,采用磁盤、磁鼓作為外存儲器,出現了高級語言,從而使機器體積減小,能耗降低,成本下降,可靠性、運算速度和存儲容量都有了提高。
3.第三代——集成電路計算機(1965-1969年)
采用中、小規模集成電路製作各種邏輯部件,采用半導體存儲器作為主存,程序設計采用了結構化程序設計,出現了分時操作係統。主要特點是:機器的體積更小、更省電、更可靠、成本更低,運算速度與存儲容量有了大幅度的提高。分時操作係統的出現可使多用戶共享計算機軟硬件資源。
4.第四代——大規模、超大規模集成電路計算機(1970年至今)
基本邏輯部件采用大規模、超大規模集成電路,半導體存儲器的集成度也越來越高,出現了微處理器,產生了微型計算機。功能很強的各種各樣的外部設備也相繼出現。主要特點:計算機體積、重量、成本都大幅度降低,主存儲器容量越來越大,處理能力越來越強,運算速度越來越快。
從80年代開始,日、美等國家開展了新一代稱為“智能計算機”的計算機係統的研究。並稱其為第五代計算機。目前計算機正朝著巨型化、微型化、網絡化、智能化四個方向發展。
二、計算機的特點
(1)運算速度快:計算機的運算速度已從每秒五千次發展到現在的每秒幾百億次。運算速度的加快不僅提高了工作效率,而且使許多極複雜的科學問題得以解決。例如,氣象預報要分析大量資料,如果手工計算需十天半月才能計算出來,失去了預報的意義。現在利用高速計算機進行處理,10分鍾就能算出一個地區內數天的氣象預報。
(2)計算精度高:科學技術的發展,特別是尖端科學技術的發展需要具有高度精確的計算。一般計算工具隻有幾位有效數字,而計算機的有效數字可以精確到十幾位、幾十位,甚至上百位,可以精確地進行數據計算和表示數據的計算結果。
(3)存儲功能強:計算機含有存儲信息的存儲裝置,稱為存儲器。它可以存儲各類數據信息,同時還能存儲處理加工這些數據信息的程序。它的存儲量大且記憶準確。
(4)具有邏輯判斷能力:計算機可以進行數值運算,也可以進行邏輯運算。借助邏輯運算,計算機可作出邏輯判斷,分析命題是否成立,進行邏輯推理和證明,這是其它任何計算工具無法相比的。
(5)具有自動運行能力:計算機除了能存儲數據之外,還能存儲程序。計算機內部操作是按照人們事先編製好的程序自動地一步一步進行的,不需要人工幹預,各種操作準確、快速。