计算机应用基础-PPT课件第1章

(4) 计算机辅助系统 顾名思义，计算机辅助系统就是使用计算机辅助人
力完成特定领域的工作。目前应用较广泛的计算机辅助 系统有计算机辅助设计（Computer Aided Design，简称 CAD）（如图1-4所示）、计算机辅助教学（Computer Aided Instruction，简称CAI）、计算机辅助制造（ Computer Aided Manufacturing，简称CAM）以及计算机 辅助工程（Computer Aided Engineering，简称CAE）等 。
低了商品成本，提高了质量。一些危险的实验，比如战争模拟和军
事演习，飞机的模拟驾驶，新式武器的杀伤力等，都可以使用计算
机软件模拟实现。
(7) 多媒体技术 多媒体（Multimedia）技术是一种把文本(Text)、图
形(Graphics)、图像(Images)、动画(Animation)和声音 (Sound)等形式的信息结合在一起，通过计算机进行综合 处理和控制，并支持完成一系列交互式操作的信息技术
（2）第二代计算机（1958年～1964年）
第二代计算机主要使用晶体管代替原来的电子管作为开关元件， 较之电子管，晶体管具有速度快、寿命长、重量轻、体积小、功耗 低等优点。内存储器大量采用磁芯，外存主要采用磁带、磁盘。这 些使得第二代计算机的体积缩小、功耗降低，运算速度提高到每秒 几十万次的基本运算，内存容量扩大到几十万字。这一时期软件设 计语言也取得了较大发展，汇编语言的使用已经非常普遍，一批早 期高级语言如FORTRAN、COBOL也相继投入使用，使编程工作明显简 化，大大方便了计算机的使用。
(2) 数据处理 计算机能够对大量数据进行加工、分析、处理。例如，银行可
以使用计算机进行电子交易、账目处理、结算等工作；图书馆可以 使用计算机完成图书的分类管理、书籍报刊的借阅、资料的查询等 工作；人事部门可以使用计算机建立、管理人事档案等。数据处理 主要是对大量数据进行综合和分析，一般不涉及复杂的数学计算， 但是要求处理的数据量极大而且经常要求在短时间内处理完毕。计 算机以其快速高效的数据处理能力，在这些部门完成了许多人类无 法完成的工作，也使得数据处理成为计算机应用范围最大的一个领 域，远远超过了科学计算。
图1-3 实时控制系统
图1-4 计算机辅助设计
(5) 人工智能 人工智能（Artificial Intelligence，简称AI），又称“智能 模拟”，主要研究使用计算机系统来模拟人类的思维和行
为，对出现的各种情况进行比较、分析和判断，并且通过 自己的“学习”功能来提高自己的“能力”。
如今，AI的应用主要表现在以下几个方面：机器人（ Robots）、专家系统（Expert System）、模式识别系统（ Pattern Recognition）和智能检索系统（Intelligent Retrieval ）
的半导体存储器。其运算速度可达每秒几百万次甚至上亿次基本运
算。同时，软件也得到极大程度的发展，数据库系统、分布式操作 系统等层出不穷，硬件与软件呈齐头并进的局面。随着以VLSI为核 心的微处理器（Microprocessor）的研制成功，微型计算机应运而生
。经过十几年的发展，微机由于其价格低廉和简单易用，得以迅速 普及，应用到了人们生活的方方面面。
第1章 计算机基础知识
本章要点
◆ 了解计算机的发展历史，基本应用。 ◆ 理解计算机中信息的表示方法。 ◆ 掌握计算机的系统组成、操作系统及其功能。
1.1 计算机概述
1.1.1 计算机的发展
自ENIAC诞生以来，计算机技术就在不断的发展。 由于其主要组成部分是电子元器件，因此，计算机的发 展进步与电子元器件的发展紧密相连。根据构成计算机 的电子元器件不同，一般将计算机的发展划分为以下四 个阶段：
计算机能够对文字、符号、数字的大小、异同等进 行判断和比较，进而分析怎样处理这些信息。计算机的 这种逻辑判断能力，使其能够超越本身的“计算”功能 ，根据各种条件进行判断、分析，并根据判断分析的结 果决定下一步的执行方法和步骤，因而能够完成许多非 数值计算问题，比如信息检索、图象识别、逻辑推理等 。
(5) 具有按照程序自动工作的能力
。多媒体技术的发展改变了计算机的使用领域，使计算
机由办公室、实验室中的专用品变成了信息社会的普通
工具，广泛应用于工业生产管理、学校教育、公共信息
咨询、商业广告、军事指挥与训练，甚至家庭生活与娱 乐等领域，图1-6所示的是著名的国产多媒体播放软件“ 超级解霸”的界面。
图 1-5 虚拟现实
(8) 计算机网络应用 简单地说，计算机网络就是通过电缆、电话线或者无线连接将
第一代 特 代 （1946～
项
征别 目
1956）
逻辑元件
电子管
第二代 （1955～ 1964）
晶体管
内存储器 外存储器 外部设备 处理速度
汞延迟线、 磁芯
磁鼓
读卡机、 纸带机
103～ 105IPS
磁芯存储 器
磁鼓、磁 带
读卡机、 纸带机 电传打字
机
106IPS
内存容量
几KB
几十KB
编程语言
机器语言
一般的机器通常都是由操作员操作，机器按照操作 指令即时执行。和这些机器一样，计算机的各种动作也 受人的控制。不过计算机具有存储功能，它可以将人们 预先编制的操作运算程序存入存储器，再按照这些程序 所规定的步骤逐条执行，完成程序既定的各种操作，直 到得出计算结果。人类可以不必干预计算机的工作，真 正实现操作的自动化。
（1）第一代计算机（1946年～1958年）
第一代计算机主要采用电子管作为逻辑元件，内存储器采用水 银延迟线；外存储器采用磁鼓、纸带、卡片等。每秒只能进行几千 到几万次基本运算，内存容量只有几千个字。第一代计算机的编程 语言主要采用二进制表示的机器语言或者汇编语言。由于第一代计 算机体积庞大、功耗大、造价高、使用不便，因而主要用于军事和 科研部门的数值计算。在第一代计算机中，人们常把UNIVAC-Ⅰ （Universal Automatic Computer）看作第一代计算机的代表，它于 1951年6月制成并交付美国人口统计局使用。它的问世，标志着计 算机从实验室走向社会，其应用范围也从原来的军事领域进入了服 务领域。
图机 108～1010IPS
几十～几百 MB
高级语言、 第四代语言 操作系统、 数据库管理
系统
1.1.2 计算机的类型
计算机的种类很多，根据不同的分类标准，可以将 计算机分为不同的类别。通常有如下分类方法： （1）按照计算机的体积大小和功能的强弱，一般可以把计 算机分为巨型计算机、大型计算机、中型计算机、小型 计算机和微型计算机五类，目前最常见的是微型计算机。 微型计算机由于体积较小、价格便宜，适合个人使用， 因而将微型计算机称为个人计算机(Personal Computer， 简称PC机)。微型机还可以细分为台式机、便携式计算 机（笔记本电脑）、掌上电脑等，如下图所示。
(a)巨型计算机
(b)大型计算机
（c）台式机
（d）笔记本电脑
（e）掌上电脑
1.1.3 计算机的特点
(1) 运算速度快 计算机采用电子器件作为逻辑运算部件，而电子技术的发展是
一个飞速的过程。纵观计算机的发展历史，由电子管升级到晶体管 ，再升级到SSI、MSI、LSI、VLSI等，其运算速度以每隔几年提高 一个数量级的水平不断发展。
另外，计算机还具有可靠性高，通用性强等特点。
1.1.4 计算机的用途
如今，计算机的应用已经遍及人们生产、生活、工作和学习的 方方面面。根据计算机的工作方式不同，计算机主要应用于以下几 个方面： (1) 科学计算
由于计算机能够进行高难度、高精度的数值计算，因而，可以 用计算机来完成科学研究领域和工程技术中存在的复杂数学问题的 计算过程，而这些工作通常是人力无法胜任的。例如气象部门在做 天气预报时要收集、整理和计算大气温度、气压、风力湿度等大量 观测数据，找出大气的运动规律。这样多的数据，人力是无法在短 时间内处理完毕的。而使用计算机很快就能完成全部过程，并且得 出比较准确的结果。目前，科学数值计算仍然是计算机应用的一个 重要领域。
(6) 虚拟现实 虚拟现实(Virtual Reality)技术又称为计算机模拟，就是利用计算
机模拟现实的三维环境，将现实中的一些需要投入大量人力、物力 、财力的实验或者场景在计算机中用数字模拟出来（如图1-5）。20 世纪70年代，美国阿拉莫斯实验室曾经在计算机上模拟核武器的设 计过程，此举使得现场核试验的次数由原来的20余次减少到6次， 节约试验费用9000万美元。在今天的工业领域中，产品的设计、测 试和完善过程中的许多环节都可以在计算机中模拟进行，大大地降
（4）第四代计算机（1971年至今）
随着半导体技术的快速发展，集成电路的集成度不断提高，出
现了每片基片上能够集成几百到几千个逻辑门的大规模集成电路（ Large-Scale Integration简称LSI）和超大规模集成电路（Very LargeScale Integration简称VLSI）。第四代计算机的主要特征是使用LSI 或VLSI来构成计算机的主要功能部件；主存储器也使用集成度很高
(2) 计算精度高
数据在计算机内部使用二进制数字表示，而通过提高 计算机的位数可以提高计算机的计算精度。因此，计算机 的计算精度理论上不受限制。现在的计算机有几十位有效 数字，而且随着技术的进步，计算机可以实现任何精度的 计算。例如，著名数学家挈依列花了15年时间才将圆周率π 算到第707位，而计算机几个小时内就可计算到10万为。
（3）第三代计算机（1964~1970年）
第三代计算机的特点是采用集成电路 (Integrated Circuit，简称IC)代 替了分立元件。集成电路是在几平方毫米的基片上，集成数十个（小规 模集成，SSI）至数百个（中规模集成，MSI）晶体管的电路。较之晶 体管分离元件，集成电路不仅体积更小、功耗更省，而且寿命也更长， 在正常环境下几乎不会失效。集成电路的优良性能使得计算机的计算速 度提高到每秒几十万次乃至几百万次。存储器方面，第三代计算机已经 开始使用性能优良的半导体存储器取代磁芯存储器，这使得存储器在容 量和可靠性等方面都有了较大的提高，从而极大地提高了计算机的整体 性能。