一、计算机的发展、应用与组成
(一)计算机的发展与应用1.计算机的发展历程
多年来，人们习惯于以计算机主机所使用的主要元器件为着眼点，把计算机的发展划分成为四代:
第一代(约1946～1957年)是电子管计算机的时代。其特征是采用电子管作为运算和逻辑元件，数据表示主要是定点数，用机器语言和汇编语言编写程序，主要用于科学和工程计算。
第二代(约1958～1964年)是晶体管计算机的时代。其特征是用晶体管代替电子管作为运算和逻辑元件，软件方面出现了FORTRAN、ALGOL和COBOL等高级程序设计语言，除了科学计算之外，计算机被广泛应用于数据处理领域，同时还开始用于过程控制。
第三代(约1965～1970年)是中、小规模集成电路计算机时代。其特征是用集成电路代替了分立元件，用半导体存储器取代了磁心存储器，软件方面，操作系统日益成熟，多道程序、并行处理、多处理机、虚拟存储系统以及面向用户的应用软件的发展，大大提高了计算机的性能。这一时期计算机在科学计算、数据处理、过程控制等领域都得到了更加广泛的应用。
第四代(约1971年开始)是大规模集成电路和超大规模集成电路计算机时代。其特征是以大规模集成电路LSI(Large Scale Integration)和超大规模集成电路VLSI(Very Large Scale Inteˉgration)作为计算机的主要功能部件;软件方面发展了数据库系统、分布式操作系统、网络软件等;特别是80年代个人计算机的出现，以及90年代计算机网络的迅猛发展，使计算机应用领域进一步向纵深发展。
学术界和工业界已不再沿用“第X代计算机”的说法。人们正在研究开发的新一代计算机系统，主要着眼于机器的智能化，它以知识处理为基础，具有智能接口，它可以模拟或部分替代人的智能活动，并具有自然的人机通信能力。
2.计算机的发展趋势
(1)计算机的处理速度不断提高
(2)计算机体积不断缩小
(3)计算机的价格将持续下降
(4)计算机的信息处理功能走向多媒体化
(5)计算机与通信相结合，计算机应用进入“网络计算时代”
网络计算的应用模式对计算机、网络、乃至整个信息社会，将产生巨大的深远的影响。3.计算机的应用
按照传统的说法，计算机的应用可以归纳为下述几个主要方面:
(1)科学计算
(2)数据处理
(3)自动控制
(4)计算机辅助设计与辅助制造(CAD/CAM)
(5)智能模拟
近几年来，随着计算机性能/价格比的迅速提高，光纤通信技术的飞速发展，计算机网络的逐步成熟，数据库应用的不断普及，许多发达国家竞相建设各种形式的信息基础设施，有效地开发利用信息资源，加快推进社会的信息化进程。我国是发展中国家，工业化、信息化水平还不高，我们要面对挑战，不失时机地推进信息化进程，用信息化促进现代化，提高综合国力，参与世界竞争。
(二)计算机的组成与分类
1.计算机的组成
计算机硬件指有形的物理设备，是计算机系统中所有实际物理装置的总称，可以是电子的、电磁的、机电的或光学的元件/装置或者由它们所组成的计算机部件。例如，计算机的处理器芯片、存储器芯片、底板(母板)、各类扩充板卡、机箱、键盘、鼠标器、显示器、打印机、软盘、硬盘等都是计算机的硬件。
计算机软件指在硬件上运行的程序和相关的数据及文档，其中程序是让计算机硬件完成特定功能的指令序列，数据是程序处理的对象。软件是计算机系统中不可缺少的组成部分。
(1)中央处理器(CPU)
处理器主要由运算器和控制器两部分组成。运算器用来对数据进行各种
算术运算和逻辑运算，它也称为执行单元。控制器是指挥中心，它能解释指令的含义，控制运算器及其他部件的工作，记录内部状态等。另外，为了暂存运算的中间结果，处理器中还包含几十个甚至上百个“寄存器”，用来临时存放正在处理的数据。
大规模集成电路的出现，使得处理器的所有组成部分都能集成在一块半导体芯片上，这样的处理器称为“微处理器”。例如Intel公司的Pentium(奔腾)处理器。
一台计算机中可能包含多个微处理器，它们各有不同的任务。其中承担系统软件和应用软件运行任务的处理器称为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)，它是任何一台计算机必备的核心部件。
常用的PC机，其CPU仅由一个处理器组成，为了提高计算机的速度，CPU也可以由2个、4个、8个甚至几百个、几千个处理器组成，这种具有多个处理器同时执行程序的计算机系统称为多处理器系统。依靠多个处理器并行地运行程序是实现超高速计算的一个重要方向，称为“并行处理”。
(2)主存储器和辅助存储器
计算机中的存储器分为两大类:主存储器(简称主存)和辅助存储器(简称辅存)。主存是存取速度快而容量相对较小(因容量太大，成本将十分昂贵)的一类存储器，辅存则是存取速度较慢但容量很大的一类存储器。
主存储器也称为内存储器(简称内存)，它直接与CPU相连接，是计算机中的工作存储器，当前正在运行的程序与数据都必须存放在主存内。CPU工作时，所执行的指令及操作数都是从主存中取出的，处理的结果也存放在主存中。
辅助存储器也称为外存储器(简称外存)，其存储容量很大，存放着计算机系统中几乎所有的信息。计算机执行程序和加工处理数据时，辅存中的信息需要先传送入主存后才能被CPU使用。
(3)输入/输出设备
输入/输出设备简称I/O(Input/Output)设备，这些设备是计算机与外界(人或其他设备，包括另一台计算机)联系和沟通的桥梁，用户通过输入/输出设备与计算机系统互相通信。输入是把信息送入计算机的过程。输入设备是指用户能向计算机输入信息的设备。
输出是从计算机送出信息的过程。输出设备一般是指能从计算机中输出可直接识别的信息的设备。
由于有机械传动或物理移位等动作过程，相对而言，输入/输出设备是计算机系统中运转速度最慢的部件。
(4)总线
这是所说的总线指的是“系统总线”(也称为“底板总线”)，它是CPU、存储器与各类I/O设备控制器之间相互交换信息的一组公用的信号线。系统总线上有3类信号:数据信号、地址信号和控制信号，负责传输这些信号的线路分别称为数据线、地址线和控制线，协调与管理计算机各部件通过总线传输信息还需要一个总线控制器。
2.计算机的分类
计算机的分类有两种。一种是按其内部逻辑结构进行分类，如单处理机与多处理机(并行机)、16位机、32位机或64位计算机等。另一种是按计算机的性能和作用进行分类。1989年11月IEEE提出一个分类报告，它根据计算机在信息处理系统中的地位与作用，考虑到计算机分类的演变过程和可能的发展趋执，把计算机分成6大类。
(1)巨型计算机(Supercomputer)
(2)小巨型机(Mini Supercomputer)
(3)主机(Mainframe)
(4)超级小型计算机(Super Minicomputer)
(5)工作站(Workstation)
(6)个人计算机(Personal Computer)
由于计算机联网使用日益广泛，许多计算机应用系统设计成为基于计算机网络的客户机/服务器模式(Client/Server)。在这种系统中，巨型机、小巨型机、主机均可作为系统的服务器使用，超级小型机及高档工作站则可用作部门级服务器，个人计算机和低档工作站则用作客户机，它们直接面向用户，通过联网共享后台服务器的数据资源和计算机资源。鉴于客户机/服务器系统的盛行，一些计算机厂家专门设计生产了称为“服务器”的一类计算机产品，它们的存储容量大、网络通信能力强、可靠性好，运行网络操作系统，性能/价格比高。其中有一类是由高档PC机提升而成的，称为PC服务器，很适合中小部门的计算机应用系统使用。
3.微处理器和PC机
微处理器(Microprocessor)简称μP或MP，通常是指以单片大规模集成电路制成的具有运算和控制功能的处理器。如果把处理器、存储器、输入/输出接口电路等都集成在单块芯片上，则称之为单片计算机，也叫单片机，它们多半应用于嵌入方式的场合(如智能仪表、智能玩具)。1992年Intel公司研制成Pentium微处理器是PC机世界中最重要的事件。Pentium微处理器与80486完全兼容，它采用0.8μm的BiCMOS工艺，在一个芯片上集成了310万个晶体管，封装在273个引脚的PGA包装内。Pentium微处理器的地址总线为36位，同时也支持64位物理地址空间，数据总线64位，内部有两个定点流水线和一个浮点流水线运算器，采用两个相互独立的可以同时访问的指令和数据超高速缓存，时钟频率可以是120MHz、133MHz、150MHz、166MHz、200MHz，运算速度已超过100MIPS。
近10年来，微处理器和PC机又有了新的发展，例如Intel公司先后推出了Pentium MMX(多能奔腾)、Pentium Pro(高能奔腾)和Pentium II、Pentium III、Pentium IV微处理器，以这些芯片为CPU的PC机，时钟频率更高，处理速度更快，不但能高速处理数值和字符信息，而且更加适合于三维图形显示、语言识别及视频信号压缩等多媒体信息处理方面的应用，使PC机的性能又提高到了一个新的水准。
4.PC机的性能参数
测量一台PC机的性能是极为复杂的任务，它与PC机的硬件、软件及处理对象都有密切的关系。从硬件的角度来说，PC机的主要性能参数包括:
(1)CPU字长
(2)CPU速度
(3)主存容量与速度
(4)Cache存储器性能
(5)硬盘存储器性能
(6)系统总线的传输速率
(7)系统的可靠性
(三)PC机软件
1.软件的功能与分类
PC机软件与一般计算机软件没有本质的区别，它的功能主要有4个方面:
(1)对计算机硬件资源进行控制与管理，提高计算机资源的使用效率，协调计算机各组成部分的工作(操作系统)。
(2)向用户提供尽可能方便、灵活的计算机操作使用界面(操作系统)。
(3)为专业人员提供开发计算机应用软件的工具和环境(软件工具与环境)。
(4)为用户完成特定应用的信息处理任务(应用软件)。
软件的分类有多种。粗略地分，可以把软件区分为两个大类:系统软件与应用软件。
2.系统软件
系统软件中最重要的是操作系统、语言处理程序、数据库管理系统、实用程序与工具软件等。
3.通用应用软件
流行的通用应用软件大致可分为:文、表、图、网、统计等几大类。下表列出了有代表性的通用应用软件， 有代表性的通用应用软件分 类 名称
文字处理 WPS，Word，Wordperfect，Amipro，PageMaker电子表格 Excel，Lotus123，…
绘图软件 Paintbrush，AutoCAD，Photoshop，CorelDraw，…网络通信 Outlook Express，Internet Explorer，FTP，…简报软件 PowerPoint，Show Partner，…统计软件 SPSS，SAS，BMDP，…
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