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第1章计算机基础知识1.1计算机概述1.2计算机系统组成1.3数据在计算机中的表示1.puter)是一种既能自动、高速地进行大量计算,又能高效地实施信息处理的电子机器。从1946年第一台计算机诞生至今,已有半个多世纪,计算机已经渗透到社会的各个领域,有力地推动了整个信息化社会的发展。计算机技术的普及应用水平已经成为衡量一个国家或地区现代化程度的重要标志。1.1.1计算机的发展历史1946年2月15日,世界上第一台计算机ENIAC(中文名字为“埃尼阿克”,电子数字积分计算机的简称,puter)在美国宾夕法尼亚大学诞生了。ENIAC是第一台真正意义上的数字电子计算机,它长30.48米,宽1米,占地面积约63平方米,约相当于10间普通房间的大小,重达30吨,耗电量150千瓦,造价48万美元。如图1−1所示。ENIAC虽然每秒只能进行5000次加法运算,然而它使科学家们从奴隶般的计算中解脱出来。至今人们仍公认,ENIAC的问世,表明了计算机时代的到来,具有划时代的巨大意义。1.1计算机概述下一页返回60多年来,计算机的系统结构不断变化,应用领域也在不断地拓宽。人们根据计算机采用的物理器件把计算机的发展分成4个阶段:电子管时代、晶体管时代、中小规模集成电路时代、大规模和超大规模集成电路时代。如表1−1所示。1.1.2计算机的特点计算机之所以在几十年能够不断迅速发展,渗透到社会各个领域,是由它的特点决定的。概括地说,计算机有以下几个方面的特点。1.运算速度快计算机的运算速度是指每秒钟所执行的指令条数。现在普通的微型计算机每秒可执行几十万条指令,而巨型机则达到每秒几十亿次甚至几百亿次。随着计算机技术的发展,计算机的运算速度还在提高。例如天气预报,由于需要分析大量的气象资料数据,单靠手工完成计算是不可能的,而用巨型计算机只需十几分钟就可以完成。1.1计算机概述上一页下一页返回2.运算精度高计算机采用二进制数字进行运算,只要配置相关的硬件电路就可增加二进制数值的长度,从而提高计算精度。目前的计算机已达到小数点后上亿位的精度。3.具有逻辑判断和记忆能力人是有思维能力的,而思维能力本质上是一种逻辑判断能力。计算机借助于逻辑运算,可以进行逻辑判断,并根据判断结果自动地确定下一步该做什么。计算机的存储系统由内存和外存组成,具有存储和“记忆”大量信息的能力,现代计算机的内存容量已达到上百兆甚至几千兆,而外存也有惊人的容量。4.能自动地运行程序且支持人机交互“自动运行”是指人们把需要计算机处理的问题编成程序存入计算机中,当发出指令后,计算机便在该程序控制下依次逐条执行,不需要人的干预。1.1计算机概述上一页下一页返回“人机交互”是指人要想干预时,采用人机之间一问一答的形式,有针对性地解决问题。1.1.3计算机的分类计算机的分类有多种方式,可以从计算机的数据表示、构成器件、规模等进行划分。从数据表示来说,计算机可分为数字计算机、模拟计算机以及混合计算机3类;按构成的电子器件划分,有电子管计算机、晶体管计算机、集成电路计算机、大规模集成电路计算机,以及正在研究的光计算机、量子计算机、生物计算机、神经计算机,等等;按规模或系统功能划分,可分为巨型、大型、中型、小型、微型计算机和单片机。通常计算机的分类是按照功能划分的,如表1−2所示。1.1.4计算机的应用计算机的应用领域已渗透到社会的各行各业,正在改变着传统的工作、学****和生活方式,推动着社会的发展。计算机的主要应用领域有以下几个方面。1.1计算机概述上一页下一页返回1.科学计算(或数值计算)这是计算机应用最早也是最成熟的领域。科学计算是指利用计算机来完成科学研究和工程技术中提出的数学问题的计算。在现代科学技术工作中,科学计算问题是大量的和复杂的。利用计算机的高速计算、大存储容量和连续运算的能力,可以实现人工无法解决的各种科学计算问题。例如,建筑设计中为了确定构件尺寸,通过弹性力学导出一系列复杂方程,长期以来由于计算方法跟不上而一直无法求解。而计算机不但能求解这类方程,而且引起了弹性理论上的一次突破,出现了有限单元法。2.数据处理(或信息处理)数据处理也称非数值计算,是指对各种数据进行收集、存储、整理、分类、统计、加工、利用、传播等一系列活动的统称。与科学计算不同,数据处理涉及的数据量大,但计算方法较简单。据统计,80%以上的计算机主要用于数据处理,这类工作量大面宽,决定了计算机应用的主导方向。1.1计算机概述上一页下一页返回目前,数据处理已广泛地应用于办公自动化、企事业计算机辅助管理与决策、情报检索、图书管理、电影电视动画设计、会计电算化等各行各业。3.辅助技术(或计算机辅助设计与制造)计算机辅助技术包括CAD、CAM和CAI等。(1)puterAidedDesign,简称CAD)。计算机辅助设计是利用计
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