计算机基础知识课本(上)

第一章计算机基础知识

电子计算机是一种能够接收信息、存储信息并按照在其内部的程序自动、高速、精确地进行大量计算和信息处理的设备。

1．1 计算机的发展史和发展趋势

1．1．1 计算机的发展史

自世界第一台计算机ENIAC问世以来，电子计算机得到了飞速发展。以计算机元器件的变革作为标志，将计算机的发展划分为四个介段。

超大规模集成电路的出现应运而生的。它突出特点是将运算器和控制器做在一块大规模集成电路芯片上，一般称为微处理器。

美国Intel公司于1971年11月把运算器和控制器集成在一起，成功地用一块芯片实现了中央处理器的功能，制成了世界上第一个微处理器芯片Intel4004。微型计算机的发展按CPU划分为六代，各个阶段及特点参见表1.1.2。

1.1.2计算机的发展趋势

当今电子计算机的发展趋势有如下几个方面：

1．巨型化

天文、军事、仿真等领域需要进行大量的计算，要求计算机有更快的运算速度、更高的运算精度、更大的存储容量，这就需要研制功能更强的巨型计算机。巨型计算机代表着一个国家计算机科学技术的发展水平。

2．微型化

微型化微型计算机已经大量进入办公室和家庭。但人们需要体积更小、更轻巧、更易于携带的微型机。以便出门在外或在旅途中继续使用。

3网络化

因特网的崛起，大大促进了计算机应用由单机占主导的个人计算机时代向着以因特网占主导的网络时代的改变。

4．智能化

智能计算机具有更多的类似人的智能，在某种程度上模仿人的推理和判断等思维功能，并能听懂人类的语言，能识别图形，会自行学习等等。

1．2 计算机的特点、分类及应用

1．2．1 计算机的特点

1．处理速度快

2．计算精度高

3．具有可靠的逻辑判断能力

4．具有超强的“记忆”功能

5．高度的自动化及人一机交互功能

1．2．2 计算机的分类

根据计算机的规模和处理能力可以把计算机分为以下六类：

1．巨型计算机

巨型计算机是指具有极高性能的大规模计算机。其运算速度快、存储容量大，运算速度能达到每秒几十亿次，甚至上万亿次，主存容量高达几百兆字节甚至几百兆字节。主要用于复杂、尖端的科学研究领域，特别是军事科学计算。由我国国防科技大学研制的“银河”和国家智能中心研制的“曙光”都属于这类机器。2．大、中型计算机

大、中型计算机是指通用性能好、外部设备负载能力强、处理速度

快的一类计算机。其运算速度能达到每秒几千万次至上亿次，主存容量在几十兆字节。计算机主要为大中型企业设计，主要用于科学计算、数据处理或做网络服务器。

3．小型计算机主要用于事务处理。

4．微型计算机

微型计算机是目前计算机中数量最多的一类，具有功以能强、体积小、灵活性高、价格便宜等优势。5．工作站

工作站是指为了某种特殊用途而将高性能的计算机系统、输入/输出设备与专用软件结合在一起的系统。

6．服务器

服务器是在网络环境下为多用户提供服务的共享设备，按用途一般分为文件服务器、打印服务器、数据库服务器和通信服务器等。

各类计算机之间的主要区别是运算速度、存储容量及机器体积等方面。

1．2．3 大型计算机、巨型计算机的发展概况

巨型电子计算机是相对于大型计算机而言的一种运算速度更高、存储容量更大、功能更完善的计算机。1983年，由长沙国防科技大学计算机研究所研制成功的“银河—I”亿次巨型计算机，是我国自行研制的第一台亿次计算机系统。该系统填补了国内巨型机的空白，同时，“银河”巨型机的诞生使我国成为世界上为数不多的能研制巨型机的国家之一。该机型共生产3台，分别安装于石油、西部计算中心和高校计算机研究所。1992年，“银河—II”十亿次通用并行巨型计算机研制成功，此机型共生产了3台。1997年“银河—III”百亿次并行计算机研制成功，该机多项技术指标处于国内领先地位。1999年，“银河IV”巨型机研制成功。1999年，“曙光2000I”超级服务器研制成功，计算速度达到每秒200亿次。2000年，高性能计算机“神威I”面世，其主要技术指标和性能达到国际先进水平。我国成为继美国、日本之后，世界上第三个具备研制高性能计算机能力的国家。“神威I”作为当时惟一一台向社会开放的超级计算机，还于2003年担任了筛选抗SARS 病毒有效药物的工作。2004年，的“曙光4000A”研制成功，它的峰值计算速度达11.2万亿次，在当年6月公布的全球高性能计算机TOP500排行榜中位列第十。2001年，中国科学家开发成功“东方红日”64位UNIX/LINUX高性能服务器，利用它可以进一步保障国家信息安全，减少黑客袭击以及战争状态下敌对方袭击我信息系统造成的损失。它的面世填补了长期以来国内IT产业界在该领域的空白，是中国民族IT产业振兴之路上树立的又一个里程碑。

1．2．4 计算机的应用

1．科学计算

科学计算也称为数值计算，是指用于完成科学研究和工程技术中提出的数学问题。科学计算是

计算机最早的应用领域。

2．信息处理

信息处理也称为数据处理、非数值处理或事务处理，是指对大量信息进行存储、加工、分类、

统计、查询等处理。现代社会是信息化的社会，计算机在信息处理方面的应用范围日益扩大，

信息处理已经成为计算机应用最广泛的领域。

3．过程控制

过程控制也称为实时控制，是指利用计算机及时采集检测数据，按最佳值迅速地对控制对象进

行自动控制或自动调节。

4．计算机辅助系统

计算机辅助系统是以计算机为工具，配备专用软件，辅助人们完成特定任务的程序，它以提高

工作效率和工作质量为目标。例如计算机辅助设计CAD、计算机辅助制造CAM、计算机辅助测

试CAT、计算机辅助教学CAI等。

5．人工智能

人工智能是用计算机模拟人类的智能活动，如模拟人脑学习、推理、判断、理解、问题求解等

过程，辅助人类进行决策，如专家系统。近些年来已应用于机器人、医疗诊断模式识别、智能

检索、机器翻译等方面。

6．信息高速公路

信息高速公路是在1991年由美国当时的参议员、后来的副总统戈尔提出的。

1.3计算机软件系统

计算机系统由计算机硬件系统和计算机软件系统两大部分组成。

计算机硬件系统由一系列电子元器件按照一定逻辑关系连接而成，是计算机系统的物质基础；计算机软件系统是指为计算机运行工作服务的全部技术资料和各种程序。计算机软件指挥、控制计算机硬件系统按照预定的程序运行工作，从而达到我们预定的目标。

计算机软件分两大类：系统软件和应用软件。系统软件又分为：操作系统、语言处理系统、数据库管理系统、软件工具等。应用软件又包括应用软件包和用户程序。

1．3．1系统软件

系统软件是指为其他软件服务的软件，其主要功能是简化计算机操作，充分发挥硬件功能，支持应用软件的运行并提供服务。

系统软件有两个主要特点：一是通用性，二是基础性，即应用软件要在系统软件支持下编写和运行。

有代表性的系统软件有：

1.操作系统

操作系统是系统软件的核心，是计算机硬件的第一级扩充。操作系统是一种对计算机的全部软件资源和硬件资源进行控制和管理、合理组织计算机工作流程以充分发挥计算机的工作效率、方便用户使用而配置的系统软件，是计算机和用户之间的接口和桥梁。用户必须通过操作系统才能使用计算机。

（1）DOS操作系统

DOS是磁盘操作系统的简称，是一种微型计算机上使用的单用户、单任务操作系统，一般只包括

设备管理和文件管理两部分。

（2）Windows操作系统

Windows（视窗）操作系统是美国软件巨头微软公司推出的，适应于微型计算机的系列操作系统。从早期的Windows3.X到现在的WindowsXP、Windows Server 2003和Windows Vista,其性能不断完善、功能不断增强。