计算机基础知识概论-PPT课件
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计算机基础知识
输入设备
输出设备
存储器
存储器是存储程 序和数据的部件。 序和数据的部件。 存储器的主要性 能指标有两个： 能指标有两个： 容量和速度。 容量和速度。
内存储器的结构简图
运算器 存储器 控制器
输入设备
容量指一个存储器包含的存储单 容量指一个存储器包含的存储单 元数，一般以字节为单位。 元数，一般以字节为单位。常用 单位： 单位： KB=1024 1024B MB=1024 1024KB 1KB=1024B 1MB=1024KB GB=1024 1024MB TB=1024 1024GB 1GB=1024MB 1TB=1024GB
机器指令是计算机硬 机器指令是计算机硬 件真正可以“执行” 件真正可以“执行” 的命令。 的命令。基本格式 :
控制器结构简图
运算器 存储器 控制器
输入设备
指令的执行过程
输出设备
运算器
实现数据处理的 核心部件， 核心部件，相关 的性能指标包括 计算机的字长和 速度。 速度。
简单运算器的结构示意图
运算器 存储器 控制器
输出设备（显示器、打印机） 输出设备（显示器、打印机）
系统软件（ 系统软件（DOS 、Windows、UNIX等） 、 等
软件系统
应用软件（ 应用软件（Office、Photoshop等） 、 等
图1 计算机系统的基本组成
软件（Software） 软件（Software） 使计算机实现各 种功能的程序、 种功能的程序、 文档及相关数据 的集合。 的集合。包括系 统软件、应用软 统软件、 件两大类。 件两大类。
汇编语言、代 码程序 高级程序设计 语言 结构化、模块 化程序设计、 实时处理 分时、实时数 据处理、计算 机网络
大学计算机基础-概论
微观上就是由计算机进行数据处理 的过程，数据处理的目的是获取有用 的信息。
end of 1.1.2
22
1.1.3 现代信息技术
1.信息技术(Information Technology,IT)
是指对信息进行获取、存储、处理、传输与
使用的理论、方法和设备的基本原理以及设计、
制造的研究，是用来扩展人的信息器官功能、
3
课程简介
一、本学期学习内容
❖计算机概述(2课时) ❖计算机中信息的表示(6课时) ❖计算机的基本组成和基本工作原理(8 课时) ❖操作系统基础(3课时) ❖数据库基础(3课时)
4
课程简介
一、本学期学习内容
❖多媒体基础(3课时) ❖计算机网络基础(6课时) ❖信息安全（自学） ❖程序设计基础(1课时) ❖软件工程基础
教学难点：
数据与信息的区别、关系
10
1.1 信息技术概述
1.1.1 信息与数据（必须要掌握）
1.信息：是现实世界中一切（概念的 、物质的）事物的本质属性、存在方 式和运动状态的实质性反映。
举例：一辆红色的小汽车；
11
2.数据 是表示客观事物的一组文字、数
字或符号（语言、文字、数字、图像、 声音），数据是信息的载体。
• 体积更小 • 速度上千万次/ 秒~数十万亿次/秒 • 软件丰富 • 应用范围扩大：各个领域
34
1.2.2 计算机信息处理的特点
•处理速度快 •具有庞大的信息存储能力 •自动处理 •具有逻辑判断能力 •计算精度高 •通用性强
35
1.2.3 计算机的分类
1.巨型机(Supercomputer)
日本NEC公司的NEC SX-6/64MB巨型计算
五、参考书
end of 1.1.2
22
1.1.3 现代信息技术
1.信息技术(Information Technology,IT)
是指对信息进行获取、存储、处理、传输与
使用的理论、方法和设备的基本原理以及设计、
制造的研究，是用来扩展人的信息器官功能、
3
课程简介
一、本学期学习内容
❖计算机概述(2课时) ❖计算机中信息的表示(6课时) ❖计算机的基本组成和基本工作原理(8 课时) ❖操作系统基础(3课时) ❖数据库基础(3课时)
4
课程简介
一、本学期学习内容
❖多媒体基础(3课时) ❖计算机网络基础(6课时) ❖信息安全（自学） ❖程序设计基础(1课时) ❖软件工程基础
教学难点：
数据与信息的区别、关系
10
1.1 信息技术概述
1.1.1 信息与数据（必须要掌握）
1.信息：是现实世界中一切（概念的 、物质的）事物的本质属性、存在方 式和运动状态的实质性反映。
举例：一辆红色的小汽车；
11
2.数据 是表示客观事物的一组文字、数
字或符号（语言、文字、数字、图像、 声音），数据是信息的载体。
• 体积更小 • 速度上千万次/ 秒~数十万亿次/秒 • 软件丰富 • 应用范围扩大：各个领域
34
1.2.2 计算机信息处理的特点
•处理速度快 •具有庞大的信息存储能力 •自动处理 •具有逻辑判断能力 •计算精度高 •通用性强
35
1.2.3 计算机的分类
1.巨型机(Supercomputer)
日本NEC公司的NEC SX-6/64MB巨型计算
五、参考书
计算机应用基础 第一章 计算机基础概论
电子管计算机
早期使用大规模及超大规模 集成电路的微型计算机
晶体管计算机
中小规模集成电路计算机
当代的超级计算机
第一章 计算机基础知识
1.1 走进计算机世界--计算机的特点
• 高速、精确的运算能力 • 计算精度高 • 存储容量大 • 可靠性 • 具有逻辑判断功能 • 自动化程度高，通用性强
每秒上万亿次 小数点后200万位的π值 海量、可靠、速度快 连续无故障可达到几十万小时以上
设想：若现在世界上所有计算机有一个月不能正常运行，世界将变成什么样子？
第一章 计算机基础知识
1.1 走进计算机世界
计算机发展历程： 第一台计算机名叫 ENIAC，于1946年2月 在美国宾夕法尼亚大学诞生。
名字：ENIAC（埃尼阿克） 研制目的：军事上的需要 诞生时间：1946年 运算速度：5000次加法/秒 采用元器件：电子管（18,800个） 1500个继电器；30吨重；占地170平方米 意义：宣布了电子计算机时代的到来
13.6875 = （1101.1011）2
第一章 计算机基础知识
1.2 数制与编码--字符的二进制编码
• 目前计算机中字符编码普遍采用的是ASCII码 （美国标准信息交换码）。 • 一个ASCII码由 7位 二进制数组成，共能表示 128个 字符数据。 • 为了方便计算机处理，人们一般将ASCII码的最高位前增加一位0，凑成一个字节，便于
编语言 高级语言
操作系统
数据库、网络
巨型化、微型 化、网络、智 能、多媒体
应用范围
科学计算
科学计算、数据处理、 工业控制
科学计算、数据处理、 工业控制、文字处理、
图片处理
各个领域
第一章 计算机基础知识
大连理工大学 -计算机基础课件1
典型案例
Intel 8080 MC6800(Motorola) Z80(Zilog) Intel 8086 MC6800(Motorola) Z800(Zilog) MC68020(Motorola) Z8000(Zilog) 80386～486、 Intel 80386～486、Pentium 系列、PⅡ、 系列、PⅡ、 P Ⅲ 、P4
大学计算机基础
第一章 概论
第一章 概论
主要内容 1.1 计算机的发展过程 1.2 计算机的工作特点及分类 1.3 未来计算机的发展趋势 1.4 信息与信息化社会
什么是计算机?
计算机是一种能够按照事先存储 计算机是一种能够按照事先存储 的程序，自动、高速进行大量 进行大量数 的程序，自动、高速进行大量数 值计算和各种信息处理的现代化 和各种信息处理 值计算和各种信息处理的现代化 智能电子装置。 智能电子装置。
1.2.2 计算机的分类
按计算机处理数据的方式分类 （1）电子数字计算机 以数字量（也称不连续量） 以数字量（也称不连续量）作为运算对象进行 运算，特点是运算速度快，精确度高， 运算，特点是运算速度快，精确度高，具有记忆和 逻辑判断能力。 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， 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。 是电子数字计算机。 （2）电子模拟计算机 以连续变化的模拟量（如电压、长度、 以连续变化的模拟量（如电压、长度、角度来 模拟实际所需的对象）作为运算量的计算机。 主要用于过程控制和模拟仿真。 主要用于过程控制和模拟仿真。
1.1 计算机的发展过程
第一台计算机的诞生（ENIAC） 第一台计算机的诞生（ENIAC） 1946年 14日 艾尼亚克） 1946年2月14日（艾尼亚克） 美国宾夕法尼亚大学
Intel 8080 MC6800(Motorola) Z80(Zilog) Intel 8086 MC6800(Motorola) Z800(Zilog) MC68020(Motorola) Z8000(Zilog) 80386～486、 Intel 80386～486、Pentium 系列、PⅡ、 系列、PⅡ、 P Ⅲ 、P4
大学计算机基础
第一章 概论
第一章 概论
主要内容 1.1 计算机的发展过程 1.2 计算机的工作特点及分类 1.3 未来计算机的发展趋势 1.4 信息与信息化社会
什么是计算机?
计算机是一种能够按照事先存储 计算机是一种能够按照事先存储 的程序，自动、高速进行大量 进行大量数 的程序，自动、高速进行大量数 值计算和各种信息处理的现代化 和各种信息处理 值计算和各种信息处理的现代化 智能电子装置。 智能电子装置。
1.2.2 计算机的分类
按计算机处理数据的方式分类 （1）电子数字计算机 以数字量（也称不连续量） 以数字量（也称不连续量）作为运算对象进行 运算，特点是运算速度快，精确度高， 运算，特点是运算速度快，精确度高，具有记忆和 逻辑判断能力。 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， 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。 是电子数字计算机。 （2）电子模拟计算机 以连续变化的模拟量（如电压、长度、 以连续变化的模拟量（如电压、长度、角度来 模拟实际所需的对象）作为运算量的计算机。 主要用于过程控制和模拟仿真。 主要用于过程控制和模拟仿真。
1.1 计算机的发展过程
第一台计算机的诞生（ENIAC） 第一台计算机的诞生（ENIAC） 1946年 14日 艾尼亚克） 1946年2月14日（艾尼亚克） 美国宾夕法尼亚大学
计算机组成原理(本全PPT)白中英
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为提高数据的表示精度，当尾数的值不为 0 时，其绝 对值应≥0.5，即尾数域的最高有效位应为1,否则以修 改阶码同时左右移小数点的办法，使其变成这一表 示形式，这称为浮点数的规格化表示。
101.1101=0.1011101×20011=0.010111010×20100
规格化表示为尾数是0.1011101，阶码是0011 而尾数是0.01011101，阶码是0100不是规格化表示。
16
(347) 8 =3×82+4×81+7×80=(103)10 (347.5) 8 =3×82+4×81+7×80+5×8-1 =(231.625)10 (34E.5) 16 =3×162+4×161+14×160+5×16-1 =(846.3125)10
17
2、不同数制间的转换 1＞十进制八，十六进制二进制 法则 整数部分：除8（16）取余数 小数部分：乘8（16）取整 重复循环
0≤︱X︱≤2n －1 或： — (2n －1)≤ X≤2n －1 （16位整数范围：— (215 －1)≤ X≤ (215 －1)
25
2、浮点表示法 1＞数的浮点表示 其范围和精度部分分别用定点数表示 123.45=1234.5×10－1=12345×10 －2 =123450×10 － 3 4796.54＝0 . 479654×104 0.00479654＝ 0 . 479654×10－2 －0.00479654＝ －0 . 479654×10－2
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任意十进制N，可以化为 N＝M×10E 其中M为小数，E为整数 一个数S的任意进制表示 （S）R＝m×Re m ：尾数，是一个纯小数。 e ：比例因子的指数，称为浮点的指数，是一个 整数。 R ：比例因子的基数，对于二进计数值的机器 是一个常数，一般规定Ｒ 为2，8或16。
计算概论与程序设计基础_计算机的基本原理_
图灵机如何工作
图灵机的工作步骤：
1. 准备： （1）存储带上符号初始化； （2）控制器设置好自身当前状态； （3）读写头置于起始位置； （4）准备好工作程序； 2. 反复执行以下工作直到停机：
（1）读写头读出存储带上当前方格中 的字母/数字； （2）根据 自身当前状态 和 所读到的 字符，找到相应的程序语句； （3）根据 相应程序语句，做三个动作：
计算概论 第一讲 计算机的基本原理
计算机的理论模型——图灵机
从数学危机到图灵机 图灵机的基本构成 图灵机的运行机理
计算机为什么能计算？
数的二进制表示 二进制数的布尔运算
已解问题：数的表示 二进制. 待解问题：如何进行计算？
计算机中数的逻辑运算方法
英国数学家布尔（G.Boole）
布尔代数
本节内容
图灵机的构成 运作机理 示例 图灵机的意义
图灵机的构成
图灵机的组成 一条存储带
双向无限延长 上有一个个小方格 每个小方格可存储一个数字/
字母
一个控制器
可以存储当前自身的状态； 包含一个读写头，可以读、
写、更改存储带上每一格的 数字/字母 可以根据读到的字母/数字变 换自身的状态 可以沿着存储带一格一格地 左移/右移
与当前状况匹配 的程序语句
1111
111
当前状态：q1
q1 1 1 R q1 q1 b 1 R q2 q2 1 1 R q2 q2 b b L q3 q3 1 b H q3 q3 b b H q3
与当前状况匹配 的程序语句
11111111
当前状态：q2
q1 1 1 R q1 q1 b 1 R q2 q2 1 1 R q2 q2 b b L q3 q3 1 b H q3 q3 b b H q3
计算机科学概论原版课件第九版10新
© 2007 Pearson Addison-Wesley. All rights reserved
0-14
Figure 10.5 Deductive reasoning in the context of a production system
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Chapter 10
Artificial Intelligence
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Chapter 10: Artificial Intelligence
• 10.1 Intelligence and Machines • 10.2 Perception • 10.3 Reasoning • 10.4 Additional Areas of Research • 10.5 Artificial Neural Networks • 10.6 Robotics • 10.7 Considering the Consequences
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0-19
Figure 10.9 An unsolved eight-puzzle
© 2007 Pearson Addison-Wesley. All rights reserved
0-20
Figure 10.10 An algorithm for a control system using heuristics
• Reflex: actions are predetermined responses to the input data
大学计算机基础第一章
第一代 （1946~1956）
电子管 5千~4万（次/秒）
第一代计算机的特点：采用电子管作为基本 物理器件。体积大、能耗高、速度慢、容量 小，应用也仅限于科学计算和军事目的。
第二代 （1957~1964）
晶体管 几十万~百万（次/秒）
第二代计算机的特点：采用晶体管作为基本物
理器件。体积小、能耗低、稳定性强，这一时
第一章 计算机概论
1.1 计算机发展与分类 1.2 计算机特点及其应用 1.3 计算机文化与社会信息化 1.4 计算机内的信息表示 1.5 如何学好大学计算机基础
1.1 计算机发展与分类
1.1.1 计算机的发展史 1.1.2 计算机发展的几个阶段 1.1.3 计算机的发展趋势
1.1.1 计算机的发展史
机器字长是指计算机CPU中的运算部件一次能同时处理的二进制数据的位 数。字长越长，作为存储数据，数的表示范围也越大，精度也越高；作 为存储指令，则计算机的处理能力就越强。机器的字长会影响机器的运 算速度。计算机的字长一般是8的整数倍，如8位、16位、32位、64位等， 目前微机的字长通常是32位或64位。
容量包括主存容量和辅存容量，这里主要指内存储器的容量。内存容量 是指内存中存放二进制代码的总数。即：存储容量 = 存储单元个数×存 储字长。
运算速度与许多因素有关，如机器的主频、执行什么样的操作、主存本 身的速度（主存速度快，取指、取数就快）等等都有关。
3.计算机的应用
科学计算、自动化控制、数据处理和信息加工、计算机辅助系统、人工智能。
例 ： 将（35.6875）10转换为二进制数。
① 用除2取余法将整数部分(35)10转换为二进制整数：
2 35
………… 余数为1
低位
计算机基础知识
1.5.2 计算机硬件系统的组成 计算机的硬件系统一般由五大部分组成： 运算器、存储器、控制器、输入设备和输 出设备。现代的计算机以存储器为中心， 如图1-7所示。
1．运算器（Arithmetic logic Unit，ALU） 2．控制器（Control Unit，CU） 3．存储器（Memory） 4．输入设备（Input Devices） 5．输出设备（Output Devices） 6．总线（Bus）
第1章 计算机基础知识
全国计算机等级考试 一级B教程
（2008年版）
1.1 计算机概论
计算机是“电子计算机”的简称，俗称电脑， 是一种能够按照指令自动控制操作过程，对输入 的信息进行加工、处理、存储并输出处理后信息 的电子设备。
1.1.1 计算机的发展简史
世界上第一台电子数字式计算机于 1946年2月在美国宾夕法尼亚大学投入 运行，它的名称叫ENIAC(埃尼阿克)， 是电子数值积分计算机(The Electronic Numberical Intergrator and Computer)的缩写。ENIAC是按照十进 制，而不是按照二进制来操作的。 ENIAC的外观如图1-1所示。
1.5 计算机系统的组成
计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。 硬件通常是指一切看得见、摸得到的设备实体。 硬件是计算机工作的物资基础。 软件是指运行在计算机硬件上的程序、运行程序 所需的数据和相关文档的总称。没有配备任何软 件的计算机称为“裸机”。 在计算机系统中，计算机硬件和计算机软件互相 依存，缺一不可，组成一个完整的计算机系统。 计算机系统的组成示意图如图1-6所示。
2．二进制的逻辑运算 二进制的两个数码0和1，可以表示“真” 与“假”、“是”与“否”、“成立”与 “不成立”。计算机中的逻辑运算通常是 二值运算。它包括三种基本的逻辑运算： 与运算（又称逻辑乘法）、或运算（又称 逻辑加法）、非运算（又称逻辑否定）。
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21
计算机的发展
第三代:（64-70）逻辑元件中小规模集成电路，
内存采用半导体存储器，工作速度为几十万～几千 万次／秒,软件设计中提倡模块化、结构化程序设计, 以及对话式的语言。
第四代: （71年到今）逻辑元件（超）大规模
集成电路，内存半导体存储器，外存磁盘和光盘工 作速度几百万～几千万次／秒，软件操作系统和应 用软件，应用以计算机网络为特征。出现了面向对 象程序化设计语言。
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计算机的发展
第一代：（46-57）逻辑元件电子管，
内存延迟线或磁芯，外存纸带、卡片或磁 带，工作速度为几千～几万次／秒，应用 科学计算，编程语言主要采取机器语言。
第二代: （58-64）逻辑元件晶体管，
内存磁芯，外存磁带或磁盘，工作速度为 几十万次／秒，应用事务管理及工业控制， 编程语言主要是汇编语言， fortran,cobol.提出了操作系统的概念。
16
计算机的起源
巴贝奇-----差分机和分析机 图 灵------图灵机 冯.诺依曼-----“存储程序与程序控制”原 理
冯·诺依曼
17
约翰·冯·诺依曼 （ John Von Neumann,1903－1957）美藉匈牙 利人，1903年12月28日生于匈牙利的布达佩斯．冯·诺依曼从小聪 颖过人，兴趣广泛，读书过目不忘．据说他6岁时就能用古希腊语 同父亲闲谈，一生掌握了七种语言．他对读过的书籍和论文．能很 快一句不差地将内容复述出来，而且若干年之后，还能回忆出来。 合作发表了第一篇数学论文时冯·诺依曼还不到18岁．1921年 ~1923年在苏黎世大学学习．很快又在1926年以优异的成绩获得了 布达佩斯大学数学博士学位，此时冯·诺依曼年仅22岁． 冯·诺依曼 是普林斯顿大学、宾夕法尼亚大学、哈佛大学、伊斯坦堡大学、马 里兰大学、哥伦比亚大学和慕尼黑高等技术学院等校的荣誉博 士．他是美国国家科学院、秘鲁国立自然科学院和意大利国立林且 学院等院的院士． 1954年他任美国原子能委员会委员；1951年至 1953年任美国数学会主席． 1954年夏，冯·诺依曼被发现患有癌症， 1957年2月8日，在华盛顿去世，终年54岁．
计算机的发展史
第一代 第二代
晶体管计算机
22
第三代
集成电路计算机
第四代
大,超大规模集成电 路计算机
名
称
电子管计算机
存在时间 代表器件 内存储器 外存储器 应用范围 代表产品 软 件
1946至1957
1958至1964
1965至1970 中、中小规模 半导体存储器
1971至今 大、超大规模 高集成度半导体 存储器 大容量磁盘和光 盘 数值计算 数据处 理 信息处理 微机, 巨型机和工 作站 数据库、网络等
电子管
晶体管
水银延迟线或 磁芯 磁鼓 磁带 数值计算 ENIAC 机器语言 汇 编语言 磁盘, 磁带 数值计算 数据处理 IBM-7000系 列机 高级语言 提出OS概念
高速磁盘 数值计算 数据处理 (文字图形)信息处理 IBM-360 PDP-11 QB C 操作系统开 始广泛运用
23
计算机的发展趋势
计 算 科 学 之 父
13
计算机的诞生
1946年2月,世界上第一台数字电子计 算机 ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Calculator 电子数字积 分计算机)在美国宾夕法尼亚大学诞生。它的 诞生是基于军事的考虑，是为了精确计算复 杂的弹道特性和火力射程表。
14
ENIAC(1946)
18000个电子管 占地170平方米 重达30吨 耗电150千瓦 保存80个字节 每秒5千次加、减 法运算 价值40万美元
15
ENIAC缺点: 无存储器、布线接板控制、手工操作
1949年，英国剑桥大学完成了第一台“存储程序” 控制的实验室计算机EDSAC（延迟存储自动计算 机） 1951年，第一台“存储程序”控制的商品化计算 机UNIVAC-I（通用自动计算机）问世 1952年，冯.诺依曼领导的研制小组研制成功并 投入使用了第一台“存储程序”式计算机 EDVAC(离散变量自动电子计算机）
1834 分析机
12
1936年
英国人
阿兰·麦席森·图灵 图灵机 它是一种抽象的计算 模型，用来精确定义可计 算函数。它是由一个控制 器，一条可以无限延伸的 带子和一个在带子上左右 移动的读写头组成的。
图灵提出该机器应具备一些基本功能： 具有存储设备，可以存储数据 具有一种语言，方便编程和运算 具有输入设备，通过扫描方式 具有计算意向，即控制程序运行 能够连续执行指令 人工智能之父
1834
英国人 巴贝奇
分析机
11
1834年，巴贝奇又完成了 一项新计算装置的构想，把这 种装置命名为“分析机”，它 是现代数字计算机的前身。
他提出：计算机装置应该具 有通用性，能解决数学上的各种 问题，不仅可以进行数字运算， 还可以进行逻辑运算。巴贝奇的 分析机同现代计算机一样可以编 程，而且分析机所涉及到的有关 程序方面的概念，也与现代计算 机一致。
18
冯 · 诺依曼原 程序和数据在计算机中用二 理 进制数表示；
计算机的工作过程是由存储 程序控制的； 即计算机能自动地完成运算或 处理过程的基础是存储程序和 程序控制。
Von Neu理
计算机能自动、正确地按人们的意图工作， 是由于人们已事先把计算机如何工作的程序和 原始数据通过输入设备送到计算机的存储器中。 当计算机运行时，控制器就可以把这些指令一 一从存储器中取出来，加以翻译，并按指令的 要求进行相应的操作，直到结束。
1
计算机基础知识
计算机的起源与发展 计算机的特点与分类 计算机的应用领域
8
1.1 计算机的发展
1、计算机的起源 2、计算机的发展
10
计算机的起源
1822 差分机
1822 英国人 巴贝奇 差分机 “差分机”是一种能进行加减计算和简单函数运算的自动 计算装置，同时它也可以完成数表编制工作，它的出现大 大缩短了浩繁的计算过程。
1. 巨型化
速度极快,存储容量很大,功能极强超大型计算机。 2. 微型化 性能优越,集成度高,体积小,价格便宜,使用方便的 微型计算机 3. 网络化 资源共享 4. 智能化 具有“逻辑判断”和“直感”功能