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中职信息技术基础知识

计算机基础概述

计算机的定义与发展历程

计算机是一种能够按照程序运行，自动、高速处理海量数据的现代化智能电子设备。它由硬件系统和软件系统所组成，没有安装任何软件的计算机称为裸机。

计算机的发展经历了多个重要阶段。1946年，世界上第一台电子数字计算机ENIAC在美国宾夕法尼亚大学诞生，它体积庞大、耗能高且运算速度相对较慢。随后计算机进入电子管时代，这一时期的计算机主要用于科学计算。接着迎来晶体管时代，晶体管的使用使得计算机体积缩小、能耗降低、可靠性提高。集成电路时代的到来，让计算机性能大幅提升，体积进一步减小，价格也更加亲民，开始普及到企业和科研机构。大规模和超大规模集成电路时代，计算机朝着微型化、网络化、智能化方向发展，个人计算机迅速普及，计算机技术广泛应用于各个领域。

计算机的分类

计算机可以按照不同的标准进行分类。按用途可分为通用计算机和专用计算机。通用计算机适用于各种领域，如我们日常使用的个人电脑；专用计算机则是为特定目的设计的，如工业控制计算机、银行柜员机等。按性能和规模可分为巨型机、大型机、中型机、小型机和微型机。巨型机运算速度极快、存储容量大，主要用于科学研究和国防领域；微型机也就是我们常见的个人计算机，包括台式机、笔记本电脑和平板电脑等，广泛应用于家庭和办公场所。

计算机的特点与应用领域

计算机具有运算速度快、计算精度高、存储容量大、具有逻辑判断能力和自动化程度高的特点。在运算速度方面，现代计算机每秒可以进行数亿次甚至更多的运算。计算精度能达到很高的程度，满足科学研究和工程计算的需求。存储容量不断增大，从早期的几KB发展到现在的TB级别。逻辑判断能力使得计算机可以处理各种复杂的逻辑问题。自动化程度高则体现在它可以按照预先编写的程序自动运行。

计算机的应用领域十分广泛。在科学计算方面，用于气象预报、航天航空、核物理研究等。在数据处理方面，企业的财务管理、人事管理、销售管理等都离不开计算机。在过程控制中，工业生产中的自动化生产线通过计算机进行实时监控和控制。在计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）领域，设计师可以利用计算机软件进行产品设计，制造企业可以实现自动化生产。在人工智能领域，语音识别、图像识别、机器人技术等都取得了显著的成果。在电子商务领域，网上购物、在线支付等改变了人们的消费方式。

计算机硬件系统

中央处理器（CPU）

中央处理器是计算机的核心部件，它由运算器和控制器组成。运算器负责对数据进行算术运算和逻辑运算，如加、减、乘、除以及与、或、非等逻辑操作。控制器则负责指挥计算机各部件协调工作，它从内存中取出指令，分析指令，然后根据指令的要求向其他部件发出控制信号。

CPU的性能指标主要包括主频、核心数、缓存等。主频是指CPU的时钟频率，通常以GHz为单位，主频越高，CPU的运算速度越快。核心数表示CPU中包含的运算核心数量，多核心CPU可以同时处理多个任务，提高计算机的多任务处理能力。缓存是CPU内部的高速存储器，用于存储经常使用的数据和指令，缓存越大，CPU访问数据的速度就越快。

存储器

存储器分为内存储器和外存储器。内存储器简称内存，它直接与CPU进行数据交换，速度快但容量相对较小。内存又分为随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。RAM用于临时存储计算机正在运行的程序和数据，当计算机断电后，RAM中的数据会丢失。ROM中的数据在生产时就被固化，只能读取不能写入，一般用于存储计算机的基本输入输出系统（BIOS）等重要信息，断电后数据不会丢失。

外存储器用于长期存储数据，容量大但速度相对较慢。常见的外存储器有硬盘、光盘、U盘等。硬盘是计算机中最主要的外存储器，它分为机械硬盘（HDD）和固态硬盘（SSD）。机械硬盘通过磁头在盘片上读写数据，容量大但读写速度较慢，且容易受到震动的影响。固态硬盘采用闪存芯片存储数据，读写速度快、抗震动能力强，但价格相对较高。光盘包括CD、DVD等，通过激光读写数据，容量一般在几百MB到几GB之间。U盘体积小巧、便于携带，采用闪存芯片存储数据，容量从几GB到几百GB不等。

输入输出设备

输入设备用于向计算机输入数据和指令。常见的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、麦克风等。键盘是最基本的输入设备，通过按键可以输入文字、数字和符号等。鼠标用于控制计算机屏幕上的光标，方便用户进行操作。扫描仪可以将纸质文档、图片等转换为数字图像输入到计算机中。麦克风用于输入声音信号，常用于语音识别、录音等。

输出设备用于将计算机处理后的结果输出。常见的输出设备有显示器、打印机、音箱等。显示器是最主要的输出设备，它将计算机处理后的图像信息显示在屏幕上，有液晶显示器（LCD）和有机发光二极管显示器