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大学计算机应用基础教程 计算机精品教材 第1章 计算机基础知识 1.1 计算机概述 1.1.1 计算机的 概念与特点 计算机（computer）又称电脑，是一种能对各种信息进行存储和高速处理的工具或电子机器。对本定义要明确两点：一是计算机不仅是一种计算工具，还是一种信息处理机；二是计算机不同于其他任何机器，它能够接收、保存数据，并按程序的引导自动地进行各种操作。 计算机作为一种智能化的高级工具，其主要特性体现在以下几个方面： 运算速度快：目前，计算机的最高运算速度已超过千万亿次/秒（例如，中国2013年推出的“天河二号”超级计算机，运算速度达到33.9千万亿次/秒，是目前世界上运算速度最快的计算机），这使得在过去需要几年甚至几十年才能完成的任务，现在只需要几分钟，甚至在更短的时间内就可以完成，从而极大地提高了工作效率。随着科学的发展，计算机的运算速度还会进一步提高。 1.1 计算机概述 1.1.1 计算机的 概念与特点 精确度高：计算机的运算速度和精度取决于机器的字长，字长越长，精度越高。不同型号的计算机字长不同，有8位、16位、32位、64位等。目前，较流行的计算机大多为64位字长。 具有记忆能力和逻辑判断能力：计算机的记忆能力，指其对数据的存储能力，计算机可以存储大量的信息，存储容量的大小标志着计算机记忆能力的强弱；计算机还具有逻辑运算的功能，能对信息进行识别、比较、判断等。 自动化程度高：计算机内部的操作运算都是在程序的控制之下自动完成的，人们只需要按要求编写正确的程序，存入计算机，计算机就可以按程序的指令要求，自动完成指定的任务，在此过程中，不需要人的干预。 1.1 计算机概述 1.1.2 计算机的发展 1．世界上第一台计算机 世界公认的第一台数字电子计算机，是于1946年2月由美国宾夕法尼亚大学物理学家莫克利和电气工程师埃克特研制成功的，它被命名为电子数字积分计算机（electronic numerical integrator and calculator，ENIAC），如图1-1所示。这台计算机占地170 m2，重达30余吨，共使用了18 800只电子管、1 500个继电器，耗电量150 kW，每秒钟能完成5 000次加法运算，它起初的主要任务是分析炮弹轨迹。虽然它的性能指标相对于现在的计算机来说是微不足道的，但它的问世揭开了人类科技的新纪元，也就是人们所称的第三次产业革命（信息革命）的开端，被誉为20世纪最伟大的发明。 1.1 计算机概述 1.1.2 计算机的发展 图1-1 第一台计算机（ENIAC） 1.1 计算机概述 1.1.2 计算机的发展 2．计算机的发展历程 电子计算机从产生到现在的70多年时间里，有了飞速的发展。按照计算机所用的逻辑元件（电子器件）来划分，计算机经历了四个时代，其发展简况如下： 第一代：电子管计算机（1946—1957年）。它的基本逻辑电路由电子管组成，因此，这类机器的运算速度比较低，一般为每秒几千次，内存容量较小、体积较大、重量较重、价格较高。计算机语言方面处于机器语言和汇编语言阶段，主要应用于科学计算。 第二代：晶体管计算机（1958—1964年）。它的基本逻辑电路由晶体管组成。计算机的运算速度大幅度提高，可达每秒几十万次，重量、体积也显著减小，软件方面出现了简单的操作系统和高级语言，其应用扩展到数据处理和事务管理方面。 1.1 计算机概述 1.1.2 计算机的发展 第三代：中小规模集成电路计算机（1965—1970年）。它的基本逻辑电路由中、小规模集成电路组成。这类机器的运算速度可达每秒几十万次至几百万次，并且可靠性也有了显著的提高，价格明显下降，出现了功能较强的操作系统和结构化、模块化的程序设计语言，应用领域向社会各部门推广和普及。 第四代：大规模和超大规模集成电路计算机（1971—至今）。这一代电子计算机采用大规模或超大规模集成电路构成逻辑电路，计算机的容量大、速度快，运算速度达每秒几百万次以上，操作系统进一步完善，数据库和网络软件得到发展，面向对象的软件设计方法与技术被广泛采用。 1.1 计算机概述 1.1.3 计算机的分类 1．按处理的信号划分 信号共分两类，一类是模拟信号，另一类是数字信号。模拟信号指连续变化的信号，如温度、压力、电压、电流等；数字信号是离散信号，并不连续变化，如0和1。按照处理的信号进行划分，可以将计算机分为模拟计算机和数字计算机。 模拟计算机：指处理模拟信号的计算机，其特点是参与运算的数值是连续变化的。这类计算机由于受元件质量的影响，精度低、成本高、用途少，不便于推广。 数字计算机：指处理数字信号的计算机，其特点是参与运算的数值是跳跃变化的。目前，我们见到或使用的计算机绝大部分属于该类计算机。如果没有特别指明，本书