二級計算機基礎知識

20世紀40年代問世的電子計算機是人類最偉大的科學技術成就之一，它是電子技術和計算技術空前發(fā)展的產物，是科學技術與生產力發(fā)展的結晶。計算機最早的應用領域是科學計算，后來其應用領域越來越廣泛，逐漸滲透到各行各業(yè)中，特別是在辦公自動化、生產自動化、數據庫應用、網絡應用和人工智能領域的應用，極大地促進了計算機技術的發(fā)展和人類社會的繁榮與進步。半個多世紀以來，計算機的發(fā)展深度和廣度是人類沒有任何第二類產品可以與之媲美的。于是有人說，電子計算機是現代科學技術的核心。計算機技術的飛速發(fā)展，極大地改變了人們的生活和工作。在信息化社會中，掌握計算機的基礎知識及操作技能是工作、學習、生活所必須具有的基本素質。MSoffice高級應用教程包括：

無紙化考試分為選擇題和上機題兩部分組成。計算機基礎知識（20分）、利用word2010高效創(chuàng)建電子文檔（30分）、通過Excel010創(chuàng)建并處理電子表格（30分）、使用PowerPoint2010制作演示文稿（20分）。一、計算機基礎知識1、計算機概況；2、信息的表示與存儲；3、計算機硬件系統；4、計算機軟件系統；5、多媒體技術及應用；6、計算機病毒及防治；7、計算機網絡基礎與Internet；

1.1計算機發(fā)展史

第一臺計算機ENIAC:第一臺計算機是美國軍方定制，專門為了計算彈道和射擊特性表面而研制的，承擔開發(fā)任務的“莫爾小組”由四位科學家和工程師?？颂?、莫克利、戈爾斯坦、博克斯組成。1946年這臺計算機主要元器件采用的是電子管。該機使用了1500個繼電器，18800個電子管，占地170m2，重量重達30多噸，耗電150KW，造價48萬美元。開機時讓周圍居民暫時停電。這臺計算機每秒能完成5000次加法運算，400次乘法運算，比當時最快的計算工具快300倍，是繼電器計算機的1000倍、手工計算的20萬倍。用今天的標準看，它是那樣的“笨拙”和“低級”，其功能遠不如一只掌上可編程計算器，但它使科學家們從復雜的計算中解脫出來，它的誕生標志著人類進入了一個嶄新的信息革命時代。現代計算機之父：馮·諾依曼ENIAC缺點：一沒有存儲器，二是沒有布線接板進行控制電路連線繁瑣好事要用幾個小時甚至幾天時間）ENIAC的創(chuàng)造者莫克利和?？颂赜滞瞥隽穗娮与x散變量自動計算機EDVAC，而后馮·諾依曼又對EDVAC做出重大改進，成為當時最快計算機，也是現在計算機基本雛形。

EDVAC:電子離散變量自動計算機

EDVAC特點：(1)計算機的程序和程序運行所需要的數據以二進制形式年供需存儲在計算機存儲器中。

（2）程序和數據存放在存儲器中即程序存儲的概念，計算機在執(zhí)行程序是無需人工干預，就可以自動的連續(xù)的執(zhí)行程序。因為現代計算機的設計是根據了馮·諾依曼的原理和思想，計算機必須有輸入、存儲、運算、控制、和輸出五大部分組成。計算機的發(fā)展階段

電子管計算機（1946-1957）這一階段計算機的主要特征是采用電子管元件作基本器件，用光屏管或汞延時電路作存儲器，輸入域輸出主要采用穿孔卡片或紙帶，體積大、耗電量大、速度慢、存儲容量小、可靠性差、維護困難且價格昂貴。在軟件上，通常使用機器語言或者匯編語言；來編寫應用程序，因此這一時代的計算機主要用于科學計算。這時的計算機的基本線路是采用電子管結構，程序從人工手編的機器指令程序，過渡到符號語言，第一代電子計算機是計算工具革命性發(fā)展的開始，它所采用的二進位制與程序存貯等基本技術思想，奠定了現代電子計算機技術基礎。晶體管計算機（1958-1964）20世紀50年代中期，晶體管的出現使計算機生產技術得到了根本性的發(fā)展，由晶體管代替電子管作為計算機的基礎器件，用磁芯或磁鼓作存儲器，在整體性能上，比第一代計算機有了很大的提高。同時程序語言也相應的出現了，如Fortran，Cobol，Algo160等計算機高級語言。晶體管計算機被用于科學計算的同時，也開始在數據處理、過程控制方面得到應用。在20世紀50年代之前第一代，計算機都采用電子管作元件。電子管元件在運行時產生的熱量太多，可靠性較差，運算速度不快，價格昂貴，體積龐大，這些都使計算機發(fā)展受到限制。于是，晶體管開始被用來作計算機的元件。晶體管不僅能實現電子管的功能，又具有尺寸小、重量輕、壽命長、效率高、發(fā)熱少、功耗低等優(yōu)點。使用晶體管后，電子線路的結構大大改觀，制造高速電子計算機就更容易實現了。

中小規(guī)模集成電路計算機（1965-1971）20世紀60年代中期，隨著半導體工藝的發(fā)展，成功制造了集成電路。中小規(guī)模集成電路成為計算機的主要部件，主存儲器也漸漸過渡到半導體存儲器，使計算機的體積更小，大大降低了計算機計算時的功耗，由于減少了焊點和接插件，進一步提高了計算機的可靠性。在軟件方面，有了標準化的程序設計語言和人機會話式的Basic語言，其應用領域也進一步擴大。

大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路計算機（1971-2014）隨著大規(guī)模集成電路的成功制作并用于計算機硬件生產過程，計算機的體積進一步縮小，性能進一步提高。集成更高的大容量半導體存儲器作為內存儲器，發(fā)展了并行技術和多機系統，出現了精簡指令集計算機（RISC），軟件系統工程化、理論化，程序設計自動化。微型計算機在社會上的應用范圍進一步擴大，幾乎所有領域都能看到計算機的“身影”。計算機在中國的發(fā)展史1956年我國第一臺計算機誕生1964年研制成功第二代晶體管計算機1971年研制成功第三代集成電路計算機1977年研制成功第一臺微機“DJS050”1983年研制成功“深騰1800”計算機云散速度超過1萬次/秒2003年12月我國自主研發(fā)成功10萬億次高性能計算機“曙光4000A”2010年研制成功我國首臺千萬億次超級計算機”天河一號”，在運算速度上排名世界第五1.2計算機的特點：高速準確的運算能力：每秒千萬億次的運算速度；高精度的運算結果；高準確率的工作。準確的邏輯判斷能力：這取決于原理，馮·諾依曼思想的延續(xù)。邏輯判斷是計算機的又一重要特點，是計算機能實現信息處理自動化的重要原因。馮·諾依曼型計算機的基本思想，就是將程序預先存儲在計算機中。在程序執(zhí)行過程中，計算機根據上一步的處理結果，能運用邏輯判斷能力自動決定下一步應該執(zhí)行哪一條指令。這樣，計算機的計算能力、邏輯判斷能力和記憶能力三者的結合，使得計算機的能力遠遠超過了任何一種工具而成為人類腦力延伸的有力助手。

強大的存儲能力：“記憶力”大的驚人。從計算機最初存儲幾KB的數據到幾M到現在常見的幾百GB的存儲，有的甚至是以T做單位。自動功能：計算機內部的操作運算是根據預先編程好的程序自動控制執(zhí)行，件編好的指令先在計算機內部記錄下來，然后自動取出并執(zhí)行，不需要人工干預完成規(guī)定操作，達到預期結果。網絡與通信功能：不僅可以將一個個城市的計算機連成一個網絡而且能將一個個國家連接在一個計算機網上。目前最大的應用最廣泛的因特網（Internet）連接了全球200多個國家和地區(qū)的數億臺各種計算機。計算機的網絡通信功能改變了人類交流方式與信息獲取途徑。1.3計算機應用領域（1）科學計算:是計算機最早的應用領域。第一批問世的計算機最初取名Calculator，以后又改稱Computer，就是因為它們當時全都用作快速計算的工具。同人工計算相比,計算機不僅快,而且精度高。美國一位數學家在1873年宣稱，他花了15年的時間才把圓周率π的值計算到707位。111年之后，日本有人宣稱用計算機將π值計算到1000萬位，卻只用了24小時。對要求限時完成的計算，使用計算機可以贏得寶貴時間。以天氣預報為例，如果用人工進行計算，預報一天的天氣情況就需要計算幾個星期，這就失去了時效。若改用高性能的計算機系統，取得10天的預報數據只需要計算數分鐘，這就使中、長期天氣預報成為可能。今天，科學計算在計算機應用中所占的比重雖然不斷下降，但是，在天文、地質、生物、數學等基礎科學研究，以及空間技術、新材料研制、原子能研究等高、新技術領域中，仍然占有重要的地位。在某些應用領域，對計算機的速度和精度仍不時提出更高的要求。例如：人類基因分析計劃;人造衛(wèi)星的軌道預測；基于對氣象數據處理的天氣預測；網絡應用的“云計算”。

（2）數據處理：早在50年代，人們就開始把登記、統計賬目等單調的事務工作交給計算機處理。60年代初期，大銀行、大企業(yè)和政府機關紛紛用計算機來處理賬冊、管理倉庫或統計報表，從數據的收集、存儲、整理到檢索統計，應用的范圍日益擴大，很快就超過了科學計算，成為最大的計算機應用領域。直到今天，數據處理在所有計算機應用中仍穩(wěn)居第一位，耗費的機時大約占到全部計算機應用的2／3。數據處理是現代化管理的基礎，它不僅可應用于處理日常的事務，還能支持科學的管理與決策。一個企業(yè)，從市場預測、情報檢索，到經營決策、生產管理，無不與數據的處理有關。只有做到心中有"數"，才能決策正確，減少失誤；只有及時掌握全面的數據，才能使管理更加科學，防止因不協調、不平等而引起的混亂與矛盾。隨著數據處理應用的擴大，在硬件上刺激著大容量存儲器和高速度、高質量輸入/輸出設備的發(fā)展,同時，也在軟件上推動了數據庫管理系統、表格處理軟件、繪圖軟件以及用于分析和預測應用的軟件包的開發(fā)。（3）過程控制：由于計算機不僅支持高速運算，而且具有邏輯判斷能力。自60年代起，就在冶金、機械、電力、石油化工等產業(yè)中用計算機進行實時控制。其工作過程是：首先用傳感器在現場采集受控制對象的數據，求出它們與設定數據的偏差；接著由計算機按控制模型進行計算；然后產生相應的控制信號，驅動伺服裝置對受控對象進行控制或調整。它實際上是自動控制原理在生產過程中的應用，所以有時也稱為"過程控制"。實時控制不僅能通過連續(xù)監(jiān)控，提高生產的安全性和自動化水平，同時也提高了產品的質量，降低了成本，減輕了勞動強度。在軍事上，常使用計算機控制導彈等武器的發(fā)射與導航，自動修正導彈在飛行中的航向。70年代以來，軍事部門在武器系統中大量使用的嵌入式計算機，其實就是配有執(zhí)行機構的實時控制系統。為了提高這類實時控制軟件的質量，美國國防部還專門為它們研制了一種通用的高級語言--Ada語言。（4）計算機輔助1)計算機輔助設計(Computer-AidedDesign，CAD)2）計算機輔助制造（Computer-AidedManufacturing，CAM）3）計算機輔助教育（Computer-AssistedInstruction，CAI)4）計算機輔助技術(Computer-AidedTechnology，CAT）5)計算機仿真模擬（Simulation）

計算機輔助設計(Computer-AidedDesign，CAD)

70年代中期，CAD技術主要是利用計算機代替人工繪圖，以此提高繪圖的質量與效率。以后出現了三維圖形顯示，設計人員能在顯示器上看到迅速轉動的動態(tài)立體圖，并直接用光筆修改設計圖稿?？扇我飧淖儺a品設計參數，并隨之計算出產品的重要性能指標，供設計人員比較，選擇最佳設計方案。通過工程分析、模擬測試等方法，利用計算機進行邏輯模擬，以代替制造產品的模型(樣機)，降低產品試制成本，縮短產品設計周期。計算機輔助設計也可稱為計算機輔助工程(CAEComputer-AidedEngineering),或與CAD一起合稱為CAD/CAM。CAD技術廣泛應用于機械、電子、航空、船舶、汽車、紡織、服裝、化工、建筑等行業(yè)，已成為現代計算機應用中最活躍的領域之一。計算機輔助制造（Computer-AidedManufacturing）

50年代出現的數控機床是CAM的最早期例子。數控機床是一種由專用計算機來控制的機床，用事先編好的"數控加工程序"代替人工控制機床操作。這類程序包含了逐個加工點的刀具坐標和加工參數(如走刀速度和切削深度)等數據，應用一種自編程工具(AutomaticallyProgrammedTools簡稱APT)語言對工件形狀及工具的運動進行描述后，送入計算機便能產生加工所用的穿孔紙帶，使編程大大簡化，在批量小、品種多、零件形狀復雜的飛機輪船等制造業(yè)中尤受歡迎。70年代后期出現的"柔性制造系統"(FlexibleManufacturingSystem，簡稱FMS)是數控機床的進一步發(fā)展，通常帶有存放全部加工資料的數據庫，包括刀具、夾具等資料以及控制加工的程序，能夠在加工過程中自動更換刀具并給出加工數據。這種FMS可在一次加工中完成包含多道工序的復雜零件，有時稱為數控加工中心。（5）

人工智能：AI，賦予計算機更多的人類智能，如機器翻譯，智能機器人等。已經運用于機器人、醫(yī)療診斷、故障診斷、計算機輔助教育、案件偵破、經營管理等方面。（6）

網絡通信：計算機技術和通信技術的結合造就了計算機網絡。通過計算機網絡把多個獨立的計算機系統聯系在一起，把不同地域不同多家不同行業(yè)不同組織的人們聯系在一起，縮小了人們之間的距離，改變了人們的生活方式和工作方式。（7）

多媒體應用：多媒體包括文本（text)、圖形（graphics）、圖像（image）、音頻（audio）、視頻（video）、動畫（animation）等多種星系類型的綜合。多媒體技術是指人和計算機交互地進行上述多媒體捕捉、傳輸。轉換、編輯、存儲和管理，并有計算機綜合處理為表格文字圖形動畫音頻視頻等視聽信息有機結合的表現形式。多媒體技術與人工智能的集合醋精了虛擬現實和虛擬制造技術的發(fā)展。（8）

嵌入式系統：將計算機處理芯片嵌入到某些設備中，完成特定的處理任務，這些系統被稱為嵌入式系統1.4計算機的分類（1）根據處理數據類型：模擬計算機、數字計算機和數字模擬計算機。

模擬計算機：參與運算的叔侄由不間斷的連續(xù)梁表示其運算過程過程是連續(xù)的；由于受到元器件質量影響計算精度較低應用范圍較窄，目前已經很少使用。數字計算機：參與運算的數值是離散的數字量表示，其運算過程按數字位進行計算按，數字計算機具有邏輯盤單能力是金絲人類大腦的思維方式驚醒工作的，所以又被稱為“電腦”（2）按計算機的用途可分為通用計算機和專用計算機：如個人計算機屬于通用計算機，軍事防御計算機銀行管理計算機屬于專用計算機。專門用于科學計算和工程計算的計算機。（3）按計算機性能規(guī)模和數據處理能力，可將計算機分為：①.巨型機：是指目前速度最快處理能力最強的計算機稱為高性能計算機。在軍事上能夠與戰(zhàn)略防御系統、大型預警系統、航天航空監(jiān)控系統。在民用反面可用于大區(qū)域中長期天氣預報、大面積物探信息處理系統、大型科學計算和模擬系統。②