《大學計算機應(yīng)用基礎(chǔ)》課件第1章

第1章計算機概述1.1計算機的組成、發(fā)展與技術(shù)指標1.2計算機中數(shù)的表示

1.3計算機的應(yīng)用與發(fā)展趨勢1.4計算機網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用

1.5計算機病毒與數(shù)據(jù)安全

1.6上機實習與實習報告要求

1.1計算機的組成、發(fā)展與技術(shù)指標

1.1.1計算機基本組成計算機是一種能夠自動進行高速運算和數(shù)據(jù)加工處理的電子機器。它由電子器件組成，配有程序。計算機由運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備等五個部分組成，如圖1.1所示。由于最初計算機是按照馮·諾依曼“存儲程序”的思想制成的，即事先把程序和數(shù)據(jù)存入計算機，開機后計算機執(zhí)行程序，自動工作，因此，根據(jù)這一原理制造的計算機被稱為馮·諾依曼計算機。圖1.1計算機的基本組成

1.運算器運算器也稱為算術(shù)邏輯部件(ArithmeticandLogicUnit，ALU)，由寄存器、加法器和控制電路組成，主要進行算術(shù)與邏輯運算。算術(shù)運算包括加、減、乘、除、加1、減1等；邏輯運算包括“與”、“或”、“非”、“異或”及“移位”等。在計算機中，任何復(fù)雜的運算都是化為基本的算術(shù)與邏輯運算進行的。運算器一次所能處理的數(shù)稱為一個字，用二進制的形式表示，其位數(shù)稱為字長。不同的計算機有不同的字長，比如8位、16位、32位和64位等。

2.控制器在計算機中，指示計算機進行某一工作的命令稱為指令，用二進制數(shù)表示，這種二進制數(shù)稱為指令字?？刂破饔脕韺χ噶钸M行譯碼，并按譯碼結(jié)果向有關(guān)部件發(fā)控制信號，執(zhí)行指令。運算器與控制器合稱為中央處理器(CentralProcessingUnit，CPU)，是計算機中的核心部件。由于中央處理器制作在一塊集成電路芯片中，因此它又被稱為微處理器(MPU)。比如人們常說的8086、80486、PentiumⅣ、Itanium等，指的就是微處理器

3.存儲器存儲器是用來存儲程序和數(shù)據(jù)的部件，與中央處理器合稱為主機。它由許多存儲單元組成，每個單元有一個序號，稱為地址。在微型計算機中常以8位為一個存儲單元，稱為字節(jié)。對于位數(shù)多的數(shù)據(jù)分字節(jié)存儲，比如16位、32位和64位數(shù)據(jù)，分別占用2、4和8個字節(jié)，因此也稱為雙字節(jié)、4字節(jié)和８字節(jié)字長。在存儲器中，所有字節(jié)單元的總數(shù)稱為容量，常用KB(1024個字節(jié))、MB(兆，1048576個字節(jié))、GB(KMB)或TB(MMB)表示。設(shè)置在主機內(nèi)部的存儲器，CPU可以直接存取，用來存儲正在運行的程序或被處理的數(shù)據(jù)，常稱為內(nèi)存儲器或主存儲器，簡稱為內(nèi)存或主存。這個存儲器容量較小，因此常在主機外部再配置一個容量更大的存儲器，稱為外存或輔存，用來存儲未被執(zhí)行的程序或未被處理的數(shù)據(jù)。比如常見的磁盤、磁帶及光盤等，容量一般為幾百兆到幾百吉。

4.輸入設(shè)備輸入設(shè)備是用來向計算機輸入程序、數(shù)據(jù)和命令的設(shè)備。它把人們需要輸入的數(shù)據(jù)、程序或文字轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)，再輸入給計算機。常用的輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標器等。對于多媒體計算機，常用的輸入設(shè)置還有書寫板、話筒、攝像機、掃描儀等。

5.輸出設(shè)備輸出設(shè)備是用來輸出計算機運算結(jié)果、程序清單或加工處理結(jié)果的設(shè)備。常用的有顯示器、打印機等。對于多媒體計算機，常用的輸出設(shè)備還有繪圖儀、投影儀、音響設(shè)備等。輸入設(shè)備和輸出設(shè)備統(tǒng)屬外圍設(shè)備，簡稱為I/O(Input/Output)設(shè)備。上述五個組成部分統(tǒng)稱為計算機的硬件設(shè)備，由公用線路連接。這些線路統(tǒng)稱為總線(BUS)。按功能，總線可分為數(shù)據(jù)總線(DataBus，DB)、地址總線(AddressBus，AB)和控制總線(ControlBus，CB)，分別用于傳送數(shù)據(jù)、地址和控制信號。1.1.2計算機的產(chǎn)生與發(fā)展

1.計算機的產(chǎn)生最早的計算機當屬我國唐宋時期出現(xiàn)的算盤，它有算珠(硬件)，有口訣(軟件)，使用五進制、二進制、十進制和十六進制。直到16世紀歐洲工業(yè)革命以后，在歐洲才陸續(xù)出現(xiàn)了計算圓圖、對數(shù)計算尺、齒輪加法器、機械式差分機和手搖計算機，20世紀初出現(xiàn)了機電式計算機。直到1946年，真正稱得上電子數(shù)字計算機的ENIAC(ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator)誕生了。在以后的60多年里，計算機發(fā)展之快，令人震驚?，F(xiàn)在，它已被廣泛用于科學計算、自動控制、網(wǎng)絡(luò)通信、信息管理、人工智能、電子商務(wù)、電子政務(wù)以及Internet等方面。

2.計算機的發(fā)展過程計算機的發(fā)展過程，依據(jù)所使用的元器件、規(guī)模和性能，可分為四代，現(xiàn)在正在向第五代邁進。第一代，從1946年到1957年，主要元器件是電子管。這一代計算機體積大，功耗大，成本高。內(nèi)存儲器主要使用延遲線，外存儲器使用的是穿孔紙帶和卡片，編程語言是最基本的機器語言和匯編語言，其運算速度很慢，每秒僅幾千到幾萬次，主要用于科學計算。第二代，從1958年到1964年，主要元器件是晶體管，減小了體積、功耗和成本。內(nèi)存儲器主要使用磁芯存儲器，外存儲器除了穿孔紙帶和卡片之外開始使用磁鼓、磁帶和磁盤。程序設(shè)計除匯編語言之外還出現(xiàn)了高級語言，比如FORTRAN、COBOL、ALGOL等。內(nèi)部管理出現(xiàn)了操作系統(tǒng)。內(nèi)存容量達到了幾百KB，運算速度達到每秒100萬次以上，主要用于科學計算和自動控制。第三代，從1964年到1971年，主要元器件是小規(guī)模集成電路，體積、功耗和成本進一步減小，可靠性提高。內(nèi)存儲器仍以磁芯存儲器為主，容量增大，外存儲器主要使用磁盤和磁帶。操作系統(tǒng)進一步發(fā)展，高級語言種類增加，功能增強。運算速度達到每秒1000萬次以上。且與通信技術(shù)結(jié)合，出現(xiàn)了計算機網(wǎng)絡(luò)。除用于科學計算和自動控制之外，開始用于數(shù)據(jù)信息處理和事務(wù)管理等方面。第四代，主要指1971年以后，主要元器件是大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路，體積、功耗和成本大幅度下降。內(nèi)存儲器使用的是半導(dǎo)體存儲器，容量一般是幾十MB到幾十GB，巨型機可達數(shù)百GB。外存儲器有磁盤、磁帶和光盤。系統(tǒng)軟件增多，功能增強，運算速度可達每秒幾億至千萬億次以上。尤其是上世紀90年代以來，產(chǎn)生了大量高性能的多媒體計算機，且計算機網(wǎng)絡(luò)迅速發(fā)展，產(chǎn)生了遍及全球的Internet。在第四代計算機產(chǎn)生以后，人們就期待第五代計算機的誕生。但是，到了這一時期，人們認為不能再單純用電子器件和規(guī)模來衡量計算機的發(fā)展，而應(yīng)當在性能上有大的突破，即人工智能計算機。它能模擬人的大腦，具有邏輯思維、邏輯推理、自學習和知識重構(gòu)等能力，于是人們開始了智能化計算機的研究。1.1.3計算機的類型與主要性能指標

1.計算機的類型現(xiàn)代計算機主要是指電子數(shù)字計算機，用離散的電信號(也稱為脈沖信號)表示數(shù)字量，并對數(shù)字量信號進行加工和處理。電子數(shù)字計算機有多種分類方式，常用的有兩種：一種是按用途，分為專用機和通用機；另一種是按系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、規(guī)模和數(shù)據(jù)處理能力，分為巨型機、大型機、中型機、小型機、微型機、單片機和嵌入式計算機等。

巨型機主要指計算機的規(guī)模大，綜合處理能力強。表現(xiàn)為字長長，存儲器容量大，指令功能齊全，采用多CPU結(jié)構(gòu)，運算速度快。大型機次之，中、小型機再次之。微型機體積小、攜帶方便，主要有臺式個人計算機、筆記本電腦、單片機及嵌入式計算機等。除了上述各種類型之外，近年來便攜機發(fā)展很快，各種掌上電腦、手機電腦比比皆是。專用機是為某種專門的用途而設(shè)計的計算機，比如工業(yè)控制機、語言翻譯機、收款機、游戲機和具有不同用途的數(shù)字處理機等。

2.計算機的主要技術(shù)指標目前，計算機的主要技術(shù)指標有字長、存儲器容量、運算速度和主時鐘頻率。

1)字長字長是指計算機一次能直接處理的二進制數(shù)的位數(shù)，它與計算機中的運算器密切相關(guān)，是一項重要的技術(shù)指標，字長越長，計算的精度就越高。常見的字長有8位、16位、32位和64位等。

2)存儲器容量存儲器以字節(jié)為單位，其容量也是計算機的一項重要的技術(shù)指標，常用千字節(jié)(KB)、兆字節(jié)(MB)、吉字節(jié)(GB)或者太字節(jié)(TB)來表示。

3)運算速度運算速度是指計算機每秒執(zhí)行基本指令的條數(shù)，基本單位是次/秒，常用單位是百萬次/秒、千萬次/秒、萬億次/秒等。目前，微型計算機的運算速度一般為幾百萬次/秒至幾億次/秒，大型機可達千萬億次/秒以上。

4)主時鐘頻率主時鐘頻率簡稱主頻，它在很大程度上決定了計算機的運行速度。主頻的單位是Hz，常用MHz、kMHz或GHz表示。一般來講，主頻越高，CPU的運算速度也就越快。目前主流CPU的主頻都在1?GHz以上。除此之外，計算機常用的技術(shù)指標還有功耗、無故障率、電源電壓和軟件兼容性等。1.2.1進位計數(shù)制進位計數(shù)制是目前普遍采用的一種計數(shù)方式，它按進位的方式計數(shù)，簡稱為進位制。常用的有十進制、二進制和十六進制等。在進位計數(shù)制中，一個數(shù)符所表示數(shù)的大小不僅與其值有關(guān)，而且與所在的位置有關(guān)。例如珠穆朗瑪峰的高度為8844.43米，其中有三個4和兩個8。三個4從右向左依次表示0.4米、4米和40米；兩個8依次表示800米和8000米。這就是說，各個數(shù)字在表示數(shù)的大小時有一種權(quán)，也稱為權(quán)重，即個、十、百、千、萬和十分位、百分位等。其相鄰高位與低位之比等于一個定數(shù)10，稱為基數(shù)。十進制的基數(shù)是10，按基數(shù)展開，珠穆朗瑪峰的高度可表示為1.2計算機中數(shù)的表示

8844.43?=?8×103+8×102+4×101+4×100+4×10-1+3×10-2上式稱為按權(quán)展開式。用這種方式表示的數(shù)稱為“加權(quán)數(shù)”或“權(quán)碼”?；鶖?shù)不同時，各位的“權(quán)”也就不同。若用R表示基數(shù)，各位的權(quán)依次為…，R4，R3，R2，R1，R0，R-1，R-2，R-3，R-4，…對于任意數(shù)N2N1N0.N-1N-2都可以表示為N2N1N0.N-1N-2=N2?×R2+N1×R1+N0×R0+N-1×R-1+?N-2×R-2在計算機中，常用進位計數(shù)制各位的“權(quán)”如表1.1所示。表1.1權(quán)

1.二進制數(shù)二進制的基數(shù)R是2，其數(shù)符只有0和1。例如1011.011B，是一個整數(shù)部分4位，小數(shù)部分3位的二進制數(shù)，字母B為后綴說明，按權(quán)展開式為1011.011B=1×23+0×22+1×21+1×20+0×2-1+1×2-2+1×2-3

2.十進制數(shù)十進制數(shù)是人們常用的一種進位計數(shù)制。十進制的基數(shù)R為10，數(shù)符有0,1,…,9。例如2013.055D，是一個整數(shù)部分4位，小數(shù)部分3位的十進制數(shù)，字母D為后綴說明，按權(quán)展開式為2013.055D=2×103+0×102+1×101+3×100+0×10-1+5×10-2?+5×10-3在實際應(yīng)用時，后綴D可以缺省。

3.十六進制數(shù)由于二進制數(shù)一般很長，書寫不方便，因此常寫成十六進制數(shù)。十六進制的基數(shù)R為16，數(shù)符有0，1，…，9，A，B，C，D，E，F(xiàn)。例如5AC7.DF9H，是一個整數(shù)部分4位，小數(shù)部分3位的十六進制數(shù)，字母H為后綴說明，按權(quán)展開式為5AC7.DF9H=5×163+A×162+C×161+7×160+D×16-1+F×16-2+9×16-31.2.2不同進位計數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換由于在計算機中使用的是二進制計數(shù)制，而人們常用的是十進制計數(shù)制，這就需要轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換的方法有多種，下面僅介紹最基本的幾種。

1.十進制數(shù)和二進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換

1)十進制整數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)十進制整數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)的最簡便方法是“除2取余”法(也稱為基數(shù)除法)。它是用待轉(zhuǎn)換的十進制整數(shù)除以基數(shù)2，取其余數(shù)作為相應(yīng)二進制數(shù)的最低位；然后再用商除以2，其余數(shù)作為相應(yīng)二進制數(shù)的次低位。一直進行下去，直到商為0，確定二進制數(shù)的最高位以后為止。【例1.1】將十進制整數(shù)20轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)。采用“除2取余”法，過程如下：

即20D?=?10100B。

2)十進制小數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)十進制小數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)的常用方法是“乘2取整”法(也稱為基數(shù)乘法)。這種方法是用待轉(zhuǎn)換的十進制小數(shù)乘以基數(shù)2，取其整數(shù)作為相應(yīng)二進制小數(shù)的最高位；然后再用乘積的小數(shù)部分繼續(xù)乘以2，其整數(shù)作為相應(yīng)二進制小數(shù)的次高位。一直進行下去，直到乘積的小數(shù)部分為0或者達到轉(zhuǎn)換精度時為止。

【例1.2】將十進制小數(shù)0.725轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)。采用“乘2取整”法，過程如下：即0.725D?≈?0.101110B。對于混小數(shù)，可將其整數(shù)部分與小數(shù)部分分別轉(zhuǎn)換，然后把兩部分結(jié)果加起來即可。

3)二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)可用按權(quán)展開的方法進行，然后按照十進制規(guī)則計算。

【例1.3】將二進制小數(shù)1101.011B轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)。采用按權(quán)展開法，過程如下：1101.011B=(1×23+1×22+0×21+1×20+0×2-1+1×2-2+1×2-3)D=(8+4+0+1+0+0.25+0.125)D?=?13.375D

2.二進制數(shù)與十六進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換由于24=16，因此1位十六進制數(shù)正好與4位二進制數(shù)對應(yīng)，反之亦然，如表1.2所示。

表1.2二進制和十六進制轉(zhuǎn)換表

【例1.4】將十六進制數(shù)7AA.6BH轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)。解小數(shù)點的位置不變，將十六進制數(shù)的每一個數(shù)符用相應(yīng)的4位二進制數(shù)表示，轉(zhuǎn)換結(jié)果如下：7AA.6BH?=?011110101010.01101011B

【例1.5】將二進制數(shù)11011.10111B轉(zhuǎn)換為十六進制數(shù)。

解從小數(shù)點向左或向右，每4位分為一段，不足4時給左邊或者右邊補0，每一小段用相應(yīng)的十六進制的數(shù)符表示，轉(zhuǎn)換結(jié)果如下：11011.10111B=00011011.10111000B=1B.B8H1.2.3十進制數(shù)的表示與ASCII碼由于在計算機中所有的數(shù)符都是用二進制數(shù)表示的，因此十進制數(shù)的數(shù)符和英文字符也要用二進制數(shù)來表示。表示方法有多種方式，比如常用的BCD碼和ASCII碼。

1.?BCD碼

BCD碼也稱為二—十進制碼，它用4位二進制數(shù)表示一位十進制數(shù)，如表1.3所示。由于4位二進制數(shù)從高位到低位各位的權(quán)依次是8、4、2、1，因此這種編碼也稱為8421碼，是一種“權(quán)”碼。表1.3BCD碼

2.?ASCII碼

ASCII碼(AmericanStandardCodeforInformationInterchange，美國標準信息交換碼)是由美國國家標準局提出的一種信息交換標準代碼。它用7位二進制數(shù)表示一個字符，在計算機存儲器中占一個字節(jié)。共有128個編碼，可表示128種數(shù)符和命令，如表1.4所示。ASCII碼表中00H～1FH和7FH用做控制符(不可顯示)，其他的表示字母和數(shù)符(可顯示)。表1.4ASCII碼表在實際使用時，ASCII碼常以二進制數(shù)或十六進制數(shù)的形式書寫。若用二進制數(shù)表示，書寫成b6b5b4b3b2b1b0的形式。例如英文字母M的ASCII碼為1001101B，數(shù)符6的ASCII碼為0110110B。若用十六進制數(shù)表示，M的ASCII碼為4DH，6的ASCII碼為36H。由于在計算機中，數(shù)據(jù)常以字節(jié)為單位存儲或傳送，而ASCII碼僅占一個字節(jié)的低7位，因此最高位補0，或者在傳送時用最高位作為奇/偶校驗位。1.3計算機的應(yīng)用與發(fā)展趨勢

1.3.1計算機的應(yīng)用在現(xiàn)代社會中，計算機的應(yīng)用非常廣泛，可以說無處不有，無處不用。概括起來有以下幾個方面。

1.科學計算科學計算是當初計算機設(shè)計制造者的初衷，如今仍是計算機應(yīng)用的一個重要方面。比如空間技術(shù)、機械制造、遺傳工程、大型建筑物的設(shè)計、天氣預(yù)報、大系統(tǒng)工程的論證和石油地質(zhì)勘探等，都需要大量的精確計算。如今，這些計算仍由計算機來完成，且已發(fā)展為“云計算”。

2.數(shù)據(jù)庫信息管理數(shù)據(jù)庫是長期存儲在計算機內(nèi)部有組織的大量數(shù)據(jù)的集合，為多用戶共享。目前，數(shù)據(jù)庫已經(jīng)成為信息管理系統(tǒng)中必不可少的組成部分，也是計算機應(yīng)用的一個重要方面。比如從國民經(jīng)濟信息管理到個人銀行賬戶，都是在數(shù)據(jù)庫的支持下實現(xiàn)信息管理，包括對數(shù)據(jù)資料的收集、存儲、加工、分類、排序、檢索、匯總及發(fā)布等。涉及數(shù)據(jù)庫的行業(yè)或領(lǐng)域有銀行、證券、金融、財務(wù)管理、物流、計劃、統(tǒng)計、情報檢索和人事檔案管理等。

3.辦公自動化辦公自動化涉及面很廣，可概括為電子商務(wù)和電子政務(wù)?，F(xiàn)在，它已成為商業(yè)活動、政府及各企事業(yè)單位辦公必不可少的平臺。

1)電子商務(wù)電子商務(wù)(ElectronicCommerce)是計算機信息管理在商業(yè)領(lǐng)域中的具體實現(xiàn)。它是通過計算機網(wǎng)絡(luò)進行商務(wù)活動，為商戶提供服務(wù)，實現(xiàn)網(wǎng)上購物、商戶之間網(wǎng)上交易和在線電子支付的一種新型商業(yè)運營模式。電子商務(wù)是Internet發(fā)展的直接產(chǎn)物，也是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一種新的應(yīng)用方向。它不僅改變了企業(yè)本身的生產(chǎn)、經(jīng)營及管理模式，而且影響到整個社會的經(jīng)濟運行結(jié)構(gòu)。

2)電子政務(wù)電子政務(wù)(E-Government)最初主要是指政府部門的辦公自動化，現(xiàn)在已廣泛應(yīng)用于軍、警、政法、公安以及所有企事業(yè)單位。它綜合運用現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字技術(shù)，實現(xiàn)政務(wù)、軍務(wù)、警務(wù)、政法、公安、教育，以及各種工商事務(wù)的一體化管理與運行。電子政務(wù)利用網(wǎng)絡(luò)資源，跨越部門，超越空間和時間，實現(xiàn)信息資源查詢、調(diào)度、匯總及決策，實現(xiàn)信息資源最大化公開，為民眾提供完整且便利的服務(wù)。

4.自動控制計算機具有很強的數(shù)值與邏輯運算能力，很適合于自動控制。因此，在現(xiàn)代自動控制中計算機是其控制中樞。比如自動化生產(chǎn)線、電力傳輸、無人工廠、航天飛行器、航母、火箭、導(dǎo)彈等，都是依靠計算機進行控制、管理和制導(dǎo)的。

5.?Internet

Internet已經(jīng)遍及全球，人們可利用它進行全球化的信息傳送與查詢。因此，如今對Internet的操作已經(jīng)成為一個政府、一個企業(yè)，甚至每一個人日常生活的重要組成部分。Internet的應(yīng)用使人類邁入了信息化時代，人們可在網(wǎng)上瀏覽，檢索信息資料，下載軟件程序，享用網(wǎng)絡(luò)資源，收發(fā)電子郵件(E-mail)，傳送文件(FTP)，發(fā)布公告(BBS)，視頻聊天(QQ、SKYPE)，參與網(wǎng)上會議等。Internet支持電子商務(wù)和電子政務(wù)的一切活動。如今，物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)使計算機網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用又擴大到人們社會生活的各個方面。

6.郵電通信與數(shù)字信號處理計算機與通信技術(shù)的結(jié)合，促進了計算機網(wǎng)絡(luò)化的實現(xiàn)，又推動了郵電通信事業(yè)的發(fā)展。如今各種跨地域的郵電通信、衛(wèi)星通信都是依靠計算機進行控制的。通過互聯(lián)網(wǎng)，人們還可傳送電子郵件、信函及可視化信息。在實現(xiàn)數(shù)字信號處理的過程中產(chǎn)生的DSP(DigitalSignalProcessor)處理器，成為多媒體信息處理與通信中的主流“嵌入式”處理器。

7.計算機輔助工程計算機輔助工程包括計算機輔助設(shè)計(CAD)、計算機輔助制造(CAM)和計算機輔助測試(CAT)。它利用計算機幫助人們進行工程設(shè)計、模擬制造和測試。

1)計算機輔助設(shè)計(ComputerAidedDesign，CAD)計算機輔助設(shè)計是利用計算機的計算功能和圖形處理功能進行工程設(shè)計，是通過對產(chǎn)品的描述、分析、建模、仿真和圖形處理，完成產(chǎn)品的設(shè)計，最后輸出各種圖紙。它綜合了計算機科學和工程設(shè)計的最新成果，已成為一門新的學科，可進行電路設(shè)計、二三維幾何形體建模、繪圖、機械零部件設(shè)計、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計和力學分析等。

2)計算機輔助制造(ComputerAidedManufacturing，CAM)計算機輔助制造可分為狹義CAM和廣義CAM。狹義CAM是利用計算機控制制造過程中的某些環(huán)節(jié)，比如數(shù)控機床是根據(jù)操作員輸入的有關(guān)工藝流程的數(shù)據(jù)和程序?qū)ぜM行加工和處理。廣義CAM是利用計算機完成從原材料到產(chǎn)品的全部制造過程，包括直接制造過程、間接制造過程，以及產(chǎn)品的成本核算與管理。

3)計算機輔助測試(ComputerAidedTesting，CAT)計算機輔助測試是指在對超大、超小和超遠的物體測量中，要由計算機進行信號的采集、分析與處理。例如太空探測、地下資源的勘探、人體器官與疾病檢查、人類基因圖譜繪制等，都是依靠計算機進行信號采集、數(shù)據(jù)分析計算和模擬處理的。

8.計算機輔助教學與遠程教育計算機輔助教學(CAI)是利用計算機把各種用文字難以表達的知識通過視圖演示出來，做到圖、文、聲并茂，生動形象，易于理解。比如醫(yī)學中的人體解剖、血液循環(huán)系統(tǒng)，可通過計算機進行模擬；駕駛員、飛行員、宇航員等，可通過計算機進行模擬訓練。使用計算機輔助教學還可使教學規(guī)范化與科學化，并把教學與管理結(jié)合起來。通過計算機網(wǎng)絡(luò)傳送教學內(nèi)容，實施管理，可實現(xiàn)跨地區(qū)的遠程教育。目前，一些知名大學已經(jīng)推出網(wǎng)絡(luò)教育，促使了教育事業(yè)的進一步發(fā)展。

9.圖形圖像及音頻視頻信號處理隨著信息處理、模式識別、遙感與互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的發(fā)展，圖形圖像與音頻視頻信號處理技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展和廣泛應(yīng)用。比如指紋相貌比對識別、文物與破損照片復(fù)原、大地測量、遠程視頻會議、道路交通安檢和數(shù)字化影像視頻演播等。

10.人工智能研究人工智能是利用計算機模擬人類大腦神經(jīng)系統(tǒng)的邏輯思維與邏輯推理，使計算機通過學習進行知識積累、知識重構(gòu)和自我完善。如今的專家系統(tǒng)、人工智能、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、真實(現(xiàn)實)世界計算的研究，就是這一方面的代表。

11.機器人機器人是一門涉及多種學科領(lǐng)域的綜合技術(shù)，近年來發(fā)展很快，可用于工業(yè)自動化生產(chǎn)、海洋作業(yè)、星球探測、安全防護、醫(yī)院和家庭護理等方面。在機器人中，計算機是其控制中樞。它的發(fā)展依賴于計算機，也是計算機應(yīng)用的一個重要方面。

12.智能儀器儀表與家用電器智能儀器儀表技術(shù)是各種測量技術(shù)與計算機技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，在此基礎(chǔ)上采用人工智能技術(shù)把信號的測量、分析、綜合處理結(jié)合起來，從而構(gòu)成了智能化的儀器儀表。配以通信接口后，智能儀器儀表還可與控制網(wǎng)絡(luò)連接，構(gòu)成遠程測量與控制系統(tǒng)。另外，各種家用電器、影像設(shè)備、電子游戲機都引入了微處理器或單片機，實現(xiàn)了人們常說的“電腦控制”。除了上述幾個主要方面之外，計算機還廣泛應(yīng)用于交通運輸、醫(yī)療衛(wèi)生、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和氣象等方面。1.3.2計算機的發(fā)展趨勢電子數(shù)字計算機的產(chǎn)生和發(fā)展可概括為五個歷史時期，也稱為五代。而有代表性的最新發(fā)展趨勢可歸結(jié)為巨型化、微型化、多媒體化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化以及非馮·諾依曼計算機的研究。

1.巨型化巨型化是指計算機字長長、運算速度快、存儲容量大、采用并行處理技術(shù)、功能完善。運算速度一般在每秒萬億次以上，存儲容量在數(shù)千吉字節(jié)以上。巨型化計算機主要用于科學研究與計算、數(shù)據(jù)信息分析與處理、大型網(wǎng)絡(luò)管理與服務(wù)、航空航天飛行器監(jiān)測與控制、軍事預(yù)警、氣象預(yù)報、遙感測試、網(wǎng)絡(luò)管理以及人工智能的研究等方面。

2.微型化微型化是指利用超大規(guī)模集成電路技術(shù)，把計算機的體積進一步縮小，價格進一步降低。主要指臺式計算機、便攜機、專用工業(yè)控制機和嵌入式微處理器等。臺式機、便攜機可單機使用，也可作為網(wǎng)絡(luò)終端使用。便攜機除了筆記本電腦之外，還有掌上電腦、手機電腦等。這些，已經(jīng)為普通百姓所使用。專用工業(yè)控制機主要用于工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和前端控制。嵌入式微處理器把微處理器嵌入到儀器儀表或者家用電器中，實現(xiàn)“智能化”管理與控制。

3.多媒體化隨著計算機信息處理與電子技術(shù)的發(fā)展，多媒體技術(shù)應(yīng)運而生。它利用計算機把文字、聲音、圖形、圖像等多種媒體信息綜合為一體，并進行加工和處理。除了用于計算機輔助教學、電子圖書、商業(yè)運營及家庭影院之外，在遠程醫(yī)療、視頻會議、現(xiàn)場實時監(jiān)控與遙感監(jiān)測等方面也得到了廣泛的應(yīng)用。如今，無論是大型機、巨型機、微型機還是便攜機，都具備多媒體信息處理能力。

4.網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)化是用通信線路把各自獨立的計算機連接起來，構(gòu)成各計算機用戶之間可相互通信并使用公共資源的系統(tǒng)。這樣，一方面可使眾多用戶共享系統(tǒng)資源，另一方面使各計算機通過網(wǎng)絡(luò)傳遞信息，實現(xiàn)分布式計算、管理與控制。它把一個單位、一個地區(qū)、一個國家或者全球的計算機連接起來，實現(xiàn)信息傳送和資源共享。例如國際互聯(lián)網(wǎng)Internet，已為全球用戶使用。如今，尤其是“三網(wǎng)合一”以后，不具備聯(lián)網(wǎng)功能的計算機幾乎不存在了。

4.網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)化是用通信線路把各自獨立的計算機連接起來，構(gòu)成各計算機用戶之間可相互通信并使用公共資源的系統(tǒng)。這樣，一方面可使眾多用戶共享系統(tǒng)資源，另一方面使各計算機通過網(wǎng)絡(luò)傳遞信息，實現(xiàn)分布式計算、管理與控制。它把一個單位、一個地區(qū)、一個國家或者全球的計算機連接起來，實現(xiàn)信息傳送和資源共享。例如國際互聯(lián)網(wǎng)Internet，已為全球用戶使用。如今，尤其是“三網(wǎng)合一”以后，不具備聯(lián)網(wǎng)功能的計算機幾乎不存在了。

6.非馮·諾依曼計算機的研究隨著計算機技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬，在許多方面馮·諾依曼計算機已經(jīng)不能滿足需要，于是人們又提出了非馮·諾依曼計算機的想法。也就是說，不再遵循馮·諾依曼“存儲程序”的思想。比如，研究依數(shù)據(jù)驅(qū)動原理為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)流計算機、依需求驅(qū)動的歸約機、具有邏輯思維能力的人工智能計算機、用光子代替電子來傳遞信息的光子計算機、基于量子力學的量子計算機，以及依照當今人們所說的生物芯片為基礎(chǔ)的生物計算機。第一代至第四代計算機代表了計算機的過去和現(xiàn)在，而新一代計算機的產(chǎn)生與發(fā)展可展望到未來。雖然這些新型計算機還遠沒有實現(xiàn)，但是在許多方面已經(jīng)取得了進展。因此，可以相信在不久的將來，新一代計算機將成為現(xiàn)實。1.4計算機網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用

1.4.1網(wǎng)絡(luò)概述

1.計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò)是用通信線路把分布在不同地域的多臺計算機及終端設(shè)備連接起來構(gòu)成的，通信線路為計算機及終端設(shè)備提供數(shù)據(jù)通路，從而使計算機能在更廣泛的區(qū)域內(nèi)對信息進行收集、傳輸、交換和處理，使計算機從單機變?yōu)槿后w，實現(xiàn)各類資源的共享。如今Internet覆蓋全球，我國國家信息網(wǎng)覆蓋全國幾乎所有的鄉(xiāng)鎮(zhèn)。網(wǎng)上辦公、發(fā)送郵件、發(fā)布信息、尋求資訊、購物、炒股、娛樂、聊天，已成為人們?nèi)粘Ｉ钪械闹匾M成部分。

2.網(wǎng)絡(luò)功能隨著國際互聯(lián)網(wǎng)和我國信息網(wǎng)的普及，計算機網(wǎng)絡(luò)的功能越來越明顯地顯現(xiàn)出來，它使人們真正做到了足不出戶就可以知曉天下事、購物或者辦理公務(wù)。網(wǎng)絡(luò)涉及科技、文化、政務(wù)、軍事、國際和國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域，涉及人們的日常生活。從技術(shù)層面上來講，它可概括為資源共享、提高系統(tǒng)性能、均衡負荷與分布處理、電子郵件傳送與網(wǎng)絡(luò)通信等多種技術(shù)的綜合體。1.4.2上網(wǎng)操作

1.網(wǎng)絡(luò)連接與上網(wǎng)如今，一般企事業(yè)單位、大中專院校、政府部門和社區(qū)都建立起園區(qū)網(wǎng)，用戶可把自己的計算機與園區(qū)網(wǎng)連接，通過園區(qū)網(wǎng)上網(wǎng)。對于沒有建立園區(qū)網(wǎng)的用戶，可以通過電信局提供的“寬帶”線路撥號上網(wǎng)。有關(guān)網(wǎng)絡(luò)連接的方法，請參見第8.4.2節(jié)。在上網(wǎng)線路連通以后，只要雙擊“InternetExplorer”圖標即可打開園區(qū)網(wǎng)或者電信局指定的網(wǎng)頁，進行信息查詢和發(fā)送電子郵件等操作。如圖1.2所示的是中國政府網(wǎng)主頁面，用戶可以查詢相關(guān)信息，或者鏈接到其他網(wǎng)站，搜索自己需要的信息。在“地址”欄，用戶可輸入其他網(wǎng)站地址，打開其網(wǎng)頁。圖1.2中國政府網(wǎng)另外，網(wǎng)上還有許多服務(wù)性軟件，用戶也可以下載使用。比如下載騰訊QQ后，用戶可通過QQ提供的服務(wù)，進行通信和網(wǎng)上聊天等活動。

2.網(wǎng)絡(luò)道德如今，計算機網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為公共信息平臺。它為人們提供了一個良好的服務(wù)環(huán)境。但是，它也成為不法分子進行破壞和搗亂的場合，成為黑客或恐怖分子進行犯罪活動的工具。這就要求每一位正直、有道德的人和新一代大學生樹立起正確的道德觀念，具備一定的覺悟和是非分辨能力，不參與非法的網(wǎng)絡(luò)“游戲”，不傳播非法或者黃色的文字、圖形與圖像，要與一切不道德、不文明的行為進行斗爭，抵制非法郵件和電子刊物的傳播，如果發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)犯罪，應(yīng)立即向老師、機房管理人員，甚至公安部門或網(wǎng)絡(luò)警察反映。1.5計算機病毒與數(shù)據(jù)安全

計算機病毒是在計算機程序中插入的破壞或影響計算機正常工作的程序。伴隨著計算機及互聯(lián)網(wǎng)的普及，計算機病毒的出現(xiàn)和廣泛傳播已經(jīng)造成了相當大的破壞，令計算機使用者深感苦惱。另外，利用計算機作為工具而實施犯罪也日益成為社會問題，已經(jīng)引起人們的廣泛關(guān)注。

1.5.1計算機病毒的特征與分類

1.計算機病毒的特征“計算機病毒”一詞最早是由美國加利福尼亞南方大學F.BCohen博士提出的，他認為計算機病毒的某些特性與生物學病毒有相似之處，它不能脫離現(xiàn)有的軟硬件系統(tǒng)而獨立存在，具有自我復(fù)制和破壞能力，主要特征表現(xiàn)如下：

1)靈活性計算機病毒是一些可以直接或間接運行的程序，其中大多數(shù)小巧靈活，僅占很少的字節(jié)，可以隱藏在可執(zhí)行程序或數(shù)據(jù)文件中，不易被人們發(fā)現(xiàn)，一旦時機成熟，即刻發(fā)作。

2)破壞性計算機病毒一旦發(fā)作，會對計算機中的系統(tǒng)文件、數(shù)據(jù)文件進行增、刪、改等操作，干擾計算機的正常運行，甚至破壞計算機系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)上的軟硬件設(shè)備。

3)隱蔽性隱蔽型病毒可采用隱蔽技術(shù)偽裝自己，將自己融入運行環(huán)境中，使檢測工具難以發(fā)現(xiàn)。

4)多態(tài)性多態(tài)性也稱為變異性。有些病毒采用特殊密碼技術(shù)，不斷改變自身代碼，使同一種病毒在傳染給其他宿主程序后具有不同的代碼，而且表現(xiàn)出不同的破壞性。

5)觸發(fā)性計算機病毒的發(fā)作一般需要特定條件，比如日期、時間、特定文件打開、特定程序運行或者程序運行到一定的次數(shù)時，病毒發(fā)作。

6)傳染性傳染性是指計算機病毒的自我復(fù)制并且附加到無病毒的程序中的能力。新附加上病毒的程序或磁盤會變成新的病毒源，繼續(xù)復(fù)制傳播，可很快傳播到整個計算機系統(tǒng)或者通過網(wǎng)絡(luò)傳播到其他計算機網(wǎng)絡(luò)與計算機上。

2.計算機病毒的分類計算機病毒種類繁多，全世界廣泛流行的病毒有上萬種，而且每天都有新的病毒出現(xiàn)，根據(jù)其感染形態(tài)的不同，一般可劃分為如下幾種類型。

1)引導(dǎo)型病毒引導(dǎo)型病毒也稱為操作系統(tǒng)型病毒，它寄生在磁盤引導(dǎo)區(qū)和主引導(dǎo)區(qū)，在每次開機時與操作系統(tǒng)一起加載到內(nèi)存中等候執(zhí)行，因此具有很大的傳染性和破壞力。比如大麻病毒、2708病毒、火炬病毒、小球病毒、Girl病毒等。

2)文件型病毒文件型病毒常以可執(zhí)行文件為載體，文件執(zhí)行時病毒程序也隨之執(zhí)行，根據(jù)傳染方式可分為常駐型和非常駐型兩種。常駐型病毒大多隱藏在內(nèi)存中或寄生在操作系統(tǒng)的底層系統(tǒng)文件中，因此危害性比較大。非常駐型病毒通常寄生在COM文件、EXE文件或SYS文件中，當中毒程序執(zhí)行時再傳染給其他文件。例如首次出現(xiàn)在南非的“黑色星期五”，每逢13號又是星期五，病毒就會發(fā)作，刪除用戶所要執(zhí)行的中毒文件；又如出現(xiàn)在荷蘭的Datacrime病毒，發(fā)作時對硬盤進行低級格式化。

3)復(fù)合型病毒復(fù)合型病毒兼具引導(dǎo)型病毒和文件型病毒的特性。不僅可以傳染給可執(zhí)行文件，也可以傳染到磁盤的引導(dǎo)區(qū)。因此具有很大的傳染性和破壞性。例如產(chǎn)生于瑞士的“Flip”翻轉(zhuǎn)病毒，發(fā)病時屏幕水平翻動，即屏幕倒立；還有新世際病毒、One-half病毒等。

4)宏病毒宏病毒一般是用高級語言編寫的，寄生在MicrosoftOffice文檔的宏代碼中，在條件成熟時繁殖、傳染及破壞Office文檔的正常操作。目前，宏病毒在計算機病毒中占的比例很大，主要通過電子郵件、軟盤、Web下載或文件傳輸而傳播蔓延。例如最先出現(xiàn)在臺灣的“TaiwanNO.1文件”宏病毒，發(fā)作時會出現(xiàn)連計算機都難以計算的數(shù)學乘法題目，并要求用戶輸入正確答案，一旦出錯，再自動開啟20多個文件，并繼續(xù)出下一道題目，一直到耗盡系統(tǒng)資源為止。1.5.2計算機病毒的防護計算機病毒有自己獨特的工作方式，它通過