2.1 计算机的一般知识★

考核说明：本节主要介绍计算机的种类、计算机的主要性能指标和计算机的应用领域，不是考核重点，了解即可。

2.1.1 计算机及其种类

电子计算机是一种不需要人工直接干预，能够自动、高速、准确地对各种信息进行处理和存储的电子设备。

从1946年出现第一台电子计算机算起，到现在已有60多年了，电子计算机的发展主要经历了五个阶段：电子管时代；晶体管时代；中、小规模集成电路时代；超大规模集成电路时代；超级规模集成电路时代。

按不同的标准，计算机有不同的分类方法。通常可以按照处理的信息形式、计算机字长、计算机应用范围和计算机规模分类。

1．按处理的信息形式分类

按处理的信息形式分，计算机可以分为数字计算机和模拟计算机。1946年的ENIAC计算机开辟了数字计算机的先河，引来了信息工业革命。它的工作原理是：用脉冲编码表示数字，处理的是数字信息。使用长度、电压、电流等模拟量进行计算的计算机叫作模拟计算机，因其精度和通用性都差，所以常用作特殊用途的计算机。

2．按计算机字长分类

计算机字长反映了计算机处理信息的能力，可分为8位机、16位机、32位机和64位机等。

3．按计算机应用范围分类

计算机按照应用范围可分为专用机和通用机。专用机主要为专用场合而设计，具有效率高、速度快、适应性差等特点；通用机则可以用于任何场合，一机多用，但它的效率和速度会受到一定影响。

4．按计算机规模分类

计算机的规模反映了计算机的性能，目前可分为超级巨型机、巨型机、小巨型机、大中型机、小型机、工作站、微型机和单片机等。机器的复杂度由复杂到简单排序，性能由高到低排序。

2.1.2 计算机的主要性能指标

要评价一个计算机系统的性能怎样，不能只根据一两个技术指标来评价，而必须有一个系统的观点，下面列出了有关的技术指标。

1．字长

字长是指计算机能直接处理二进制的位数，即规定计算机的内存储器或寄存器用多少位表示一个字。计算机的字长为8位、16位、32位或64位。字长越长，可用来表示数的有效位越多，计算机处理数据的精度越高。因此，字长是用来衡量计算机精度的主要指标。与字长有关的还有指令长度和存储单元长度，机器字长决定了指令的信息位长度，适宜的信息位长度可以保证指令的处理功能。通常的存储单元长度等于字长或字长的整数倍，字长越长，寻址范围越大。

2．主频

主频指的是CPU(中央处理器)在单位时间内的平均“运行”次数，是一个重要的性能指标。它在很大程度上决定了计算机的运行速度。20世纪90年代初，主频单位一般用MHz(兆赫)，如今一般用GHz(1GHz=1000MHz)。一般来说，主频越高，计算机的运算速度越快。例如，486机的主频一般为25～100MHz, PentiumⅡ的主频为550MHz，而Pentium 4的主频最高可达3.6GHz。

3．运算速度

运算速度通常指的是计算机每秒钟所能执行的指令条数，单位使用百万次/秒(MIPS)。显然，它是用于衡量计算机运算速度快慢的指标。

4．内存容量

计算机内存储器的存储容量一般用字节作为基本单位。内存容量指的是计算机内存储器能存储信息的字节数。内存用于存储正在运行或随时要使用的程序和数据。内存的大小直接影响程序的运行。内存容量越大，所能存储的数据和运行的程序越多，程序运行速度越快，处理信息的能力就越强。

计算机采用二进制的形式来存储信息，二进制中只能有两个不同的数码0和1。二进制中的一个位就是bit，这是计算机中数据的最小单位。8位二进制位组成1个字节，是计算机中数据的最基本单位。存储容量是指存储器可容纳的二进制位信息量。度量存储容量的常用单位还有千字节(KB)、兆字节(MB)和吉字节(GB)等。

1B=8bit

1KB=210B=1024B

1MB=220B=10242B=1024KB

1GB=230B=10243B=1024MB

5．所配置的外部设备及其性能指标

外部设备的配置也是影响整个系统性能的重要因素，所以在系统技术说明中常给出允许配置情况与实际配置情况。因此，一定要注意选择与计算机相兼容的性能优良的外部设备。

6．兼容性

当一个计算机系统上的软件可以直接在另一个计算机系统上运行，且得到相同的结果时，则称这两个计算机系统是软件兼容的。软件的兼容需要硬件的支持，通常为了软件的兼容把计算机系统设计为一个系列，在这一系列中，新系统能够运行旧系统上的软件，这样能够保证随着硬件系统的发展，原有的软件仍能使用。此外，可靠性、可用性、可维护性以及安全性等也从各个角度反映了计算机系统的性能。

7．可靠性

可靠性通常用平均无故障工作时间来表示。这里的故障主要是指计算的硬件故障，而不是指软件误操作引起的故障。

2.1.3 计算机的应用领域

随着计算机技术的发展，计算机的应用已迅速渗透到人类社会的各个方面，从科学研究、工农业生产、军事技术、文化教育到家庭生活，计算机成了必不可少现代化工具。计算机的应用领域有以下几类。

1．科学计算

计算机最初是应科学计算的需要而发展起来的，如今科学计算仍是计算机应用的重要领域之一。科学计算的特点是计算量大、求解的问题复杂，在天气预报、导弹发射、天文学、量子化学、石油勘探和宇宙飞船等应用领域中的大量科学计算都离不开计算机。

2．数据处理

数据处理就是计算机对输入的各种数据进行存储、分类、排序、合并、统计、整理、传输、打印输出等加工处理。利用计算机进行数据处理主要是一种非数值的计算，是计算机应用史上的巨大飞跃，也是信息社会的主要特征。数据处理着重表现在图像处理技术、人事档案管理、图书资料管理、库存物资管理、资金账目管理、报表统计、预订机票、卫星图像以及文字处理等方面，并出现了各种类型的管理信息系统。

3．过程控制

过程控制又称实时控制，是指及时收集检测数据，按最佳值调节控制对象进程。利用计算机对生产过程进行自动控制，不仅能大大提高自动化水平、提高劳动生产率、提高控制精确性，还可以减轻劳动强度、提高质量、降低成本。因此，计算机在冶金、石油、水电、机械化以及交通、邮电等部门都得到了广泛的应用。

4．计算机辅助系统

计算机辅助系统有：计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机辅助教学(CAI)、计算机辅助工程(CAE)等。计算机辅助设计和计算机辅助制造是指工程设计人员和生产制造人员借助于计算机快速进行数值计算、数据处理以及模拟的能力，自动或半自动代替手工完成产品设计或制造的一项专门技术，它可以大大缩短设计制造周期、降低产品成本、节省人力、提高产品质量，常用于机械、汽车、船舶和飞机的设计与制造过程中。CAD、CAM与企业管理信息系统(MIS)结合在一起，就构成了计算机集成制造系统。

5．人工智能

人工智能(AI)是一门探索利用计算机模拟人的智能活动的前沿学科。例如，它使计算机具有识别语言、文字、图形以及学习、推理和适应环境的能力。第五代计算机的开发，是人工智能研究成果的集中体现。