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1、初级教程计算机概述篇日期：2005-06-24来源： 作者：字体：大 中 小 一、计算机的定义1、计算机（Computer）是一种按程序自动进行信息处理的通用工具，俗称“电脑”。2、计算机的工作原理是“存储程序控制”，这也是计算机区别于其他计算设备的特点。即将要完成的工作用计算机程序描述出来并存入计算机中，然后利用这些程序控制计算机无限次自动进行相应操作。举个简单的例子：我们要完成2+3=？这个运算利用计算器，每次都要顺次按下 2 + 3 = 这几个键。利用计算机，只要将下列程序以文件A的形式存储在计算机中： int n；n=2+3；printf（n）；输入A就能随时得到正确的结果。二、计算机
2、的发展(近代计算机发展阶段现代计算机发展阶段微机及网络发展阶段） 1、近代计算机发展阶段（1822-1944）：机械式或机电式计算机，代表人物是英国数学家查尔斯巴贝奇。 2、现代计算机发展阶段（1946-？）：传统大型机阶段，主要采用电子技术；代表人物英国科学家图灵（建立理论模型、可计算性模型、机器智能测试）、美籍匈牙利科学家冯诺依曼（建立计算机的基本结构，即冯诺依曼结构） 电子管时代（1946-1958）:采用电子管作为逻辑开关元件，结构上以中央处理机为中心，使用机器语言，存储量小，主要用于数值计算；存储器使用水银迟线、静电存储管、磁鼓等；外部设备采用纸带、卡片、磁带等；使用机器语言，开始出
3、现汇编语言，还没有操作系统；主要用于军事目的和科学研究，具有体积大、耗电多、可靠性差、速度慢、维护困难等特点。注：ENIAC埃尼亚克，1946年诞生于美国宾西法尼亚大学，是公认的第一台电子计算机；EDSAC埃德沙克，第一台存储程序计算机；UNIVAC尤尼瓦克，第一台商品化计算机。 晶体管时代（1959-1964）：采用半导体晶体管作为逻辑开关元件，结构上以存储器为中心，使用高级程序设计语言，应用领域扩展到了数据处理和工业控制等；使用磁芯作为主存储器，辅助存储器采用磁盘和磁带；开始使用操作系统，有了各种计算机高级语言；应用扩展到数据处理和事务处理，体积减小、耗电量减少、速度加快、可靠性增强。 集
4、成电路时代（1965-1970）：采用中、小规模集成电路作为逻辑开关元件，结构上仍以存储器为中心，可以处理图像、文字和资料；开始使用半导体存储器，辅助存储器仍以磁盘、磁带为主；开始走向系列化、通用化和标准化；操作系统进一步完善，高级语言数量增多；应用扩展到自动控制；重量、体积进一步减小，运算速度和可靠性进一步提高。大规模、超大规模集成电路时代（1971-？）：采用大规模、超大规模集成电路作为逻辑开关元件；主存储器采用半导体存储器，辅助存储器采用大容量的软、硬磁盘开始引入光盘；外部设备有了很大发展，采用光字符阅读器（OCR）、扫描仪、激光打印机和各种绘图仪；操作系统不断发展和完善，数据库管理系统
5、进一步发展，软件行业已发展成为新型的工业部门。3、微机及网络阶段（1981-？）：、微机的划代：微机即微型计算机，又称个人计算机（Personal Computer），简称PC机。机型芯片字长总线IBM-PC/XT机Intel 8088准16位PC单总线IBM-PC/AT机Intel 8028616位AT总线（ISA总线）386机Intel 8038632位MCA总线或EISA总线486机Intel 8048632位VESA总线或PCI总线Pentium(奔腾)机Pentium32位PCI总线、网络：用通信线路、按照约定的协议将分布在不同地点的若干台独立的计算机互联起来，实现数据通信和资源共享
6、。附：我国电子计算机的发展我国从年开始了电子计算机的科研和教学工作。年和年先后研制成功“”和“”型电子计算机，在我国的油田开发、大型水坝设计以及第一颗原子弹的研制和人工合成胰岛素等生产和科研上发挥了不可估量的作用；年每秒运行万次的“乙”型晶体管计算机问世。年“”型集成电路计算机研制成功，在此以后“”和“”系列集成电路计算机也相继研制成功，并形成了批量生产能力。年月，每秒运算亿次的“银河”巨型计算机在中国国防科技大学问世。年月，每秒运行亿次的“银河II”巨型计算机又在中国国防科技大学研制成功，这标志着我国计算机科技水平进入了一个新的领域。三、计算机的特点1、运算速度快：现代巨型计算机的速度达几十
7、亿乃至几百亿次，大量复杂的科学计算过去人工需要几年、几十年，而现在用计算机只需几天或几个小时甚至几分钟就可完成。2、运算精度高：如对圆周率的计算，数学家经过长期艰苦的努力只算出小数点后500位，而使用计算机很快就算到了小数点后200万位。3、通用性强：计算机可以将任何复杂的信息处理任务分解成一系列的基本算术和逻辑操作，从而使其具有极大的通用性。4、具有记忆和逻辑判断能力：计算机有存储器，用来存储大量的数据，从而使其具有记忆能力；计算机利用编码技术，使自身既可以进行算术运算又可以进行逻辑运算，对语言、文字、符号、大小、异同等进行比较、判断、推理和证明。5、自动控制能力：计算机的各种操作、控制是事
8、先编制的程序自动控制实现的，可以不需要人的干预。 四、计算机的分类1、国内标准：巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机2、国际标准：巨型机、小巨型机、大型机、小型机、工作站、个人计算机五、微机的种类1、按生产厂家及型号分：IBM-PC及其兼容机系列、Apple-Macintosh系列(苹果电脑)、IBM公司的PS/2系列；我国的著名微型机品牌有“联想”“方正”“金长城”等。2、按采用的微处理器芯片分：Intel系列(Intel 8088/8086、80286、80386、80486、Pentium等)和非Intel系列(Motorola公司的MC68000系列)。3、按微处理器芯片的性能分：8
9、位机、16位机、32位机、64位机等。下面简单介绍一下微处理器芯片的两个主要性能指标、字长（位数）：指通用寄存器的位数、数据总数的条数，或者说是能直接处理的二进制信息的位数。字长越长，寻址空间越大(内存容量越大)、指令的数量更多功能更强、处理和传送信息的速度更快、精度更高。、主频：指微处理器芯片的时钟频率，即时钟在一秒钟内发出的时钟脉冲数，单位是兆赫兹(MHZ)；它是衡量微型机运算速度的重要指标，主频越高，运算速度就越快。注：如果在电脑技术资料上有Pentium/166这样的标志，表明该微机处理器芯片的字长是32位、主频是166MHZ。六、计算机的应用计算机的应用相当广泛，涉及到科学研究、军事
10、技术、工农业生产、文化教育等各个方面。可概括为以下几个方面：1、科学计算（数值计算）：是计算机最重要的应用之一，体现了其运算速度快、精度高的特点；如：工程设计、地震预测、气象预报、火箭发射等科研、军事领域都需要计算机边方面的应用；这些应用主要是巨型机、大型机。2、数据处理（信息管理）：是计算机最广泛的应用，主要进行数据的收集、记录、加工等，具体包括：数据采集、数据转换、数据分组、数据组织、数据计算、数据存储、数据检索、数据排序等方面；如：人口统计、档案管理、银行业务、情报检索、企业管理等。这些应用主要是微机，不涉及复杂的运算过程，为管理自动化、办公自动化创造了条件。3、过程控制（实时控制）：计
11、算机是生产自动化的基本技术工具，在那些生产自动化程度高、信息传递速度准确度高的领域，人工操作已无法完成，只有计算机才能完成；如：冶金、机械、石油、化工、电力及各种自动化系统部门都有计算机这方面的应用。4、计算机辅助工程：、计算机辅助设计（CAD）：利用计算机高速处理、大容量存储和图形处理功能，来辅助设计人员进行产品设计的技术。如：电路设计、机械设计、土木建筑设计、服装设计中计算机的应用。、计算机辅助制造（CAM）：在机器制造业中，利用计算机控制机床和设备完成离散产品的加工、装配、检测和包装等制造过程的技术。、计算机辅助教学（CAI）：通过学生与计算机系统之间的对话，实现教学的技术。、其他计算机
12、辅助系统：计算机辅助测试（CAT）、计算机辅助教育（CAE）、计算机辅助出版（CAP）。5、办公自动化：这是计算机最广泛的应用之一，它具有信息处理自动化的特点，一般要求具有文字处理、资料查询、资料检索、图像处理和网络通讯的能力。6、人工智能：又称智能模拟，是指利用计算机模拟人类的某些智力活动。例如用计算机进行图像和物体的识别，模拟人类的学习过程和探索过程等。七、计算机的工作原理1、程序和指令指令：在设计计算机时规定电子线路能完成的一条令；把某种型号计算机能实现的全部指令的集合称为该型号计算机的指令系统。程序：由许多指令按语句次序排列起来构成解题的步骤（简而言之，就是指令的有序集合）。2、存储程
13、序工作原理 存储程序原理是由美籍匈牙利数学家冯诺依曼于1946年提出来的，仍是现代计算机的结构基础。所谓存储程序是指把程序存储在计算机内（专用的设备是存储器），使计算机能象快速存取数据一样地快速存取组成程序的指令，并执行它们，达到自动控制计算机的目的。所有这些过程都是由控制器和运算器来完成的。对于存储程序工作原理需要强调以下两点：、程序中的所有指令均采用数字化编码方式，使程序和数据一样保存在存储器中，否则无法实现程序的存储工作；、程序中的所有指令必须是属于执行程序的这台机器的指令系统；八、计算机系统（以微机系统为主）的组成1、硬件系统：所谓的硬件就是指构成计算机的电子器件、部件或整个计算机及其
14、相关设备，是看得见摸得着的东西。计算机硬件是由输入设备、输出设备、存储器、运算器、控制器组成的，这五大部分之间的关系符合冯诺依曼体系结构，即：下面就硬件方面的知识作简单介绍： 输入设备：是计算机接受信息和数据的设备，负责把用户命令包括程序和数据输入到计算机，例如键盘、扫描仪等。输出设备：负责将计算机中的信息（包括程序和数据）传送到外部媒介供用户查看或保存。例如显示器、打印机等。 注：磁盘驱动器、刻录机、触摸屏既是输入设备又是输出设备；但磁盘和刻录盘只是外存储器中央处理器（CPU，Central Processing Unit）：负责对数据进行算术和逻辑运算及对程序所规定的指令进分析，控制并协调
15、输入、输出操作或对内存的访问，微型计算机的中央处理器又称微处理器（MPU）。它由运算器、控制器和一些寄存器（Register）组成。其中，运算器又称算术逻辑单元（ALU，Arithmetic Logic Unit），它主要完成程序描述的运算任务，不仅可以完成各种算术运算（加、减、乘、除），还可以进行逻辑运算（与、或、非等），实现逻辑判断、比较和移位等操作；控制器是计算机的指挥系统，它的任务就是发出操作命令指挥各部件协条一致的工作，从而完成用户需要完成的任务，控制器的工作过程就是取指令、分析指令、执行指令，周而复始，就形成了计算机按程序自动工作的特点。存储器：是计算机系统中用来暂时或永久存储程序
16、及数据的设备，计算机的记忆功能就是通过它来实现的；速度和容量是存储器两个最重要的指标。它包括内存（Memory）和外存（Storage）两类：外存储器又称辅助存储器，是可较长时间保存信息的部件，如软盘、硬盘、光盘等；内存储器又称主存储器，分只读存储器（ROM）和随机存储器（RAM）两类，只读存储器只能读出不能写入， 信息通常是厂家在制造时用特殊方法写入的、断电后也不会丢失，一般用于存储重要且经常要使用的程序或其他信息（如：BIOS）；随机存储器允许随机地进行存取信息，但计算机断电后， RAM中的信息就会丢失，通常所说的内存一般指RAM，它负责存储计算机工作时所需要的各种程序和数据。注：内存和外
17、存相比，具有速度快但容量小的特点；内存的每一个单元都有一个唯一的编号，称为地址 （是按字节编址的）；存储器容量的单位有位(bit)、字节(B,Byte)、千字节(KB)、兆字节(MB)、千兆字节(GB)、TB等；2、软件系统：软件指程序和有关的文档资料，它包括系统软件和应用软件两类。系统软件是指管理、监控和维护计算机资源（包括硬件和软件）的软件。常见的系统软件如下：操作系统：是最底层的系统软件，它是对硬件系统功能的首次扩充，也是其它系统软件和应用软件能够在计算机上运行的基础。操作系统具有五个方面的功能：内存储器管理、处理机管理、设备管理、文件管理和作业管理。微型机操作系统有DOS、Window
18、s,UNIX、Linux、Novell等。程序设计语言：是用户用来编写程序的语言，它是人与计算机之间交换信息的工具。程序设计语言一般分为机器语言、汇编语言和高级语言三类。工具软件：有时又称服务软件，它是开发和研制各种软件的工具。常见的工具软件有诊断程序、调试程序、编辑程序等。应用软件是用户利用计算机及其提供的系统软件为解决各种实际问题而编制的计算机程序。常见的应用软件有以下几种：各种信息管理软件、办公自动化系统、各种文字处理软件、各种辅助设计软件以及辅助教学软件、各种软件包（如数值计算程序库、图形软件包）等。3、常见计算机硬件实物图九、计算机的指令和程序设计语言1指令、指令系统与程序的概念指令
19、是一组二进制代码，它规定了由计算机执行的程序的一步操作。一条指令由操作码和操作数组成，前者规定指令要完成的操作，必不可少；后者是这个操作针对的对象，可以没有。指令系统是一种计算机所能识别并可执行的全部指令的集合。例如，80386的指令系统共有123种指令，可分为9类指令操作：数据传递、算术运算、逻辑运算、串操作、位操作、程序控制、高级语言指令、保护模式；处理器控制指令。程序是计算机为了执行某种操作任务而将一条条指令按照一定的顺序排列起来的指令集。2计算机语言的分类用于编写计算机可执行程序所用的语言称为程序语言。它们可分为高级语言、汇编语言、机器语言。(1)机器语言也称低级语言，是用二进制数或十
20、六进制数表示的编码，称为机器指令或机器码。用这种机器指令形式所编成的程序称为机器语言程序，也就是目标程序，它是能直接被计算机识别并执行的程序。(2)汇编语言用助记符号代替机器语言的二进制代码形成的语言称为汇编语言。(3)高级语言高级语言是一种与自然语言和数学语言较相近的通用编程语言。高级语言分为过程型语言和非过程型语言。过程型语言是对解决问题的指令及其顺序一并描述。非过程型语言是相对于过程型来说的函数型、逻辑型、面向对象型等高级语言。常用的高级语言有BASIC、FORTRAN、PASCAL、F0XBASE、F0XPRO、C、C+等等。高级语言最主要的特点是可用类似英语的语法进行编程。附：目前公
21、认的计算机语言发展过程第一代语言机器语言 第二代语言汇编语言 第三代语言高级语言、算法语言（BASIC、FORTRAN、COBOL、Pascal、C、Java等） 第四代语言非过程化语言（SQL语言） 第五代语言智能性语言（PROLOG语言 、LISP语言）3计算机语言的使用(1)语言处理程序计算机软件系统中有一类软件是专用于处理各种计算机语言的，或者说是处理各种语言编制的程序，这种软件叫做语言处理程序，常见的语言处理程序有汇编程序、解释程序、编译程序等；如：、等语言处理程序是可以把较高级的语言程序等价地变换成较低级语言程序的系统软件，这里的高级、低级都是相对的。语言处理程序所处理的对象称为称
22、为源程序(source program)，源程序通过语言处理程序进行处理而产生的程序称为目标程序(object program)；机器不能直接接受和执行用高级语言编写的程序（源程序）。高级语言源程序必须经过相应的翻译程序翻译成机器指令的程序（目标程序），才能被计算机理解并执行。这种翻译通常有两种做法：编译 编译方式是通过一种编译程序将用高级语言编写的源程序整个翻译成目标程序，然后交由计算机执行。采用编译方式的优点是执行的速度快，经过编译的目标程序保密性好，可以重复执行而不要重复翻译。现在许多的高级语言都配备有相应的调试功能，能够指出源程序中出错的地方解释 解释方式是对那些用高级语言编写的源程序逐句进行分析，边解释边执行，不产生目标程序。解释程序具有跟踪对话能力，当你按照屏幕上的提示更正了一个语句后，程序又继续往下执行、直到程序完全成功。但这种方式执行的速度慢，花费机器的时间较多，Basic采用解释方式(2)利用程序语言开发软件的过程源程序(.C或.BAS或.ASM等)编译、解释、汇编目标程序(.OBJ)连接可执行文件（.EXE）