计算机的概念
◇ 计算机(computer)是一种能自动、高速进行大量算术运算和逻辑运算的电子设备。
◇ 速度快、精度高、存储容量大、通用性强、具有逻辑判断和自动控制能力。
计算机的发展简史
◇ 第一台计算机：ENIAC，美国，1946年。
它是为了解决新武器研发中有关弹道问题的许多复杂计算而研制的（由需求引发）。
它采用电子管作为计算机的基本元件，由18000多个电子管，1500多个继电器，10000多只电容器和7000多只电阻构成，占地170m2，重量30吨，每小时耗电30万千瓦,是一个庞然大物，每秒能进行5000次加法运算。由于它使用电子器件来代替机械齿轮或电动机械进行运算，并且能在运算过程中不断进行判断，作出选择，过去需要100多名工程师花费1年才能解决的计算问题，它只需要2个小时就能给出答案。
◇ 根据计算机的主要组成电子元器件，划分出计算机发展的四个时代。
电子管阶段；晶体管阶段；集成电路阶段；大规模、超大规模集成电路阶段（现在）
第一代(1946年～1958年)电子管计算机，计算机使用的主要逻辑元件是电子管。计算机使用的主要逻辑元件是电子管，也称电子管时代。主存储器采用磁鼓磁芯，外存储器使用磁带。软件方面，用机器语言和汇编语言编写程序。这个时期计算机的特点是，体积庞大、运算速度低(一般每秒几千次到几万次)、成本高、可靠性差、内存容量小。
第二代(1959年～1964年)晶体管计算机，计算机使用的主要逻辑元件是晶体管。主存储器采用磁芯，外存储器使用磁带和磁盘。软件方面开始使用管理程序，后期使用操作系统并出现了高级程序设计语言。这个时期计算机的应用扩展到数据处理、自动控制等方面。计算机的运行速度已提高到每秒几十万次，体积已大大减小，可靠性和内存容量也有较大的提高。
第三代(1965年～1970年)集成电路计算机，这个时期的计算机用中小规模集成电路代替了分立元件，用半导体存储器代替了磁芯存储器，外存储器使用磁盘。软件方面，操作系统进一步完善，高级语言数量增多。计算机的运行速度也提高到每秒几十万次到几百万次，可靠性和存储容量进一步提高，外部设备种类繁多，计算机和通信密切结合起来，广泛地应用到科学计算、数据处理、事务管理、工业控制等领域。
第四代(1971年以后)大规模和超大规模集成电路计算机，这个时期的计算机主要逻辑元件是大规模和超大规模集成电路，一般称大规模集成电路时代。存储器采用半导体存储器，外存储器采用大容量的软、硬磁盘，并开始引入光盘。软件方面，操作系统不断发展和完善。计算机的发展进入了以计算机网络为特征的时代。计算机的运行速度可达到每秒上千万次到万亿次，计算机的存储容量和可靠性又有了很大提高，功能更加完备。这个时期计算机的类型除小型、中型、大型机外，开始向巨型机和微型机(个人计算机)两个方面发展。使计算机开始进入了办公室、学校和家庭。
依据信息技术发展功能价格比的莫尔定律（Moore’Law）,计算机芯片的功能每18个月翻一番，而价格减一半。
自从1946年第一台电子计算机问世以来，计算机科学与技术已成为本世纪发展最快的一 门学科，尤其是微型计算机的出现和计算机网络的发展，使计算机的应用渗透到社会的各个 领域，有力地推动了信息社会的发展。
计算机特点
主要特点如下：运算速度快、精确度高、具有记忆和逻辑判断能力
运算速度快 当今计算机系统的运算速度已达到每秒万亿次，微机也可达每秒亿次以上，使大量复杂 的科学计算问题得以解决。例如：卫星轨道的计算、大型水坝的计算、2 4小时天气预报的计算等，过去人工计算需要几年、几十年，而现在用计算机只需几天甚至几分钟就可完成。
计算精确度高 科学技术的发展特别是尖端科学技术的发展，需要高度精确的计算。计算机控制的导弹 之所以能准确地击中预定的目标，是与计算机的精确计算分不开的。一般计算机可以有十几位甚至几十位(二进制)有效数字，计算精度可由千分之几到百万分之几，是任何计算工具所望尘莫及的。
具有记忆和逻辑判断能力 随着计算机存储容量的不断增大，可存储记忆的信息越来越多。计算机不仅能进行计算， 而且能把参加运算的数据、程序以及中间结果和最后结果保存起来，以供用户随时调用；还可以对各种信息(如语言、文字、图形、图像、音乐等)通过编码技术进行算术运算和逻辑运算，甚至进行推理和证明。
有自动控制能力 计算机内部操作是根据人们事先编好的程序自动控制进行的。用户根据解题需要，事先 设计好运行步骤与程序，计算机十分严格地按程序规定的步骤操作，整个过程不需人工干预。
◇ 在处理对象上，它已不再局限于数值信息，而是可以处理包括数字、文字、符号、图形、图像乃至声音等一切可以用数字加以表示的信息。
◇ 在处理内容上，它不仅能做数值计算，也能对各种信息做非数值处理，例如进行信息检索、图形处理；不仅可以做加、减、乘、除算术运算，也可以做是、非逻辑判断。
◇ 在处理方式上，只要人们把处理的对象和处理问题的方法步骤以计算机可以识别和执行的“语言”事先存储到计算机中，计算机就可以完全自动地对这些数据进行处理。
◇ 在处理速度上，它运算高速。目前一般计算机的处理速度都可以达到每秒百万次的运算，巨型机可以达到每秒近千亿次运算。
◇ 它可以存储大量数据。目前一般微型机都可以存储几十万、几百万、几千万到上亿个数据。计算机存储的数据量越大，可以记住的信息量也就越大。需要时，计算机可以从浩如烟海的数据中找到这些信息，这也是计算机能够进行自动处理的原因之一。
◇ 多个计算机借助于通信网络互连起来，可以超越地理界限，互发电子邮件，进行网上通讯，共享远程信息和资源。
计算机具有超强的记忆能力、高速的处理能力、很高的计算精度和可靠的判断能力。人们进行的任何复杂的脑力劳动，如果可以分解成计算机可以执行的基本操作，并以计算机可以识别的形式表示出来，存放到计算机中，计算机就可以模仿人的一部分思维活动，代替人的部分脑力劳动，按照人们的意愿自动地工作，所以有人也把计算机称为“电脑”，以强调计算机在功能上和人脑有许多相似之处，例如人脑的记忆功能、计算功能、判断功能。电脑终究不是人脑，它也不可能完全代替人脑；但是说电脑不能模拟人脑的功能也是不对的，尽管电脑在很多方面远远比不上人脑，但它也有超越人脑的许多性能，人脑与电脑在许多方面有着互补作用。
计算机分类
按功能与运算速度分
计算机的应用
◇ 科学计算：天气预报、地震分析、导弹拦截等
科学计算也称为数值计算，通常指用于完成科学研究和工程技术中提出的数学问题的计算。科学计算是计算机最早的应用领域。在计算机诞生初期，计算机主要用于科学计算，在弹道计算上显示了它的巨大威力：当时，用ENIAC计算炮弹从发射到弹道轨道40个点的位置只用了3秒，代替了7个小时的人工计算，速度提高了8400倍。随着科学技术的发展，使得各种领域中的计算模型日趋复杂，人工计算已无法解决这些复杂的计算问题。科学计算的特点是计算工作量大、数值变化范围大。
◇ 数据处理（信息处理）：数据库、企业管理、办公自动化
数据处理也称为非数值计算，是指对大量的数据进行加工处理（如统计分析、合并、分类等）。使用计算机和其他辅助方式，把人们在各种实践活动中产生的大量信息:文字、声音、图片、视频等，按照不同的要求，及时地收集储存、整理、传输和应用。与科学计算不同，数据处理涉及的数据量大。 计算机技术的发展，也为社会和经济的管理和决策提供了新的技术手段，使办公自动化这一门综合的科学技术提高到了一个新的水平。它将大大提高行政部门的办公效率，提高领导部门的决策水平。在国家、部门、地区、企业范围内建立起来的计算机管理信息系统(MIS)将会使管理部门及时、准确、全面地得到有关信息，使政府、企业的管理从定性管理进入定量管理，辅助各级管理部门做出预测和控制。能够综合利用各种数据、信息、知识、人工智能、模拟技术建立起的决策支持系统(DSS)，将会为决策部门解决各种复杂问题提供一个方便有效的工具。它们的实现和广泛使用将会打破许多传统的办公方式。 数据处理是现代化管理的基础。它不仅应用于处理日常的事务，且能支持科学的管理与企事业计算机辅助管理与决策。以一个现代企业为例，从市场预测、经营决策、生产管理到财务管理、无不与数据处理有关。实际上，许多现代应用仍是数据处理的发展和延伸。
◇ 计算机控制（实时控制）：飞行控制、加工控制、生产线控制、交通指示灯控制等
过程控制又称实时控制，指用计算机实时采集检测数据，按最佳值迅速地对控制对象进行自动控制或自动调节。利用计算机对工业生产过程或装置的运行过程进行状态检测并实施自动控制。不仅可以大大提高控制的自动化水平，而且可以提高控制的及时性和准确性，从而改善劳动条件、提高产品质量及合格率。
◇ 计算机辅助设计和辅助教学：辅助工程 、辅助设计（CAD）、辅助制造（CAM）、辅助教学（CAI）等
计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD），就是用计算机帮助设计人员进行设计。由于计算机有快速的数值计算、较强的数据处理以及模拟的能力，辅助设计系统配有专门的计算程序用来帮助设计人员完成复杂的计算，配有专业绘图软件用来协助设计人员绘制设计图纸。使CAD技术得到广泛应用。采用计算机辅助设计后，不但降低了设计人员的工作量，提高了设计的速度，更重要的是提高了设计的质量。 计算机辅助制造（Computer Aided Manufacturing，CAM），就是用计算机进行生产设备的管理、控制和操作的过程。计算机辅助设计的产品，可以直接通过专门的加工制造设备自动生产出来。使用CAM技术可以提高产品的质量，降低成本，缩短生产周期。 计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacture System，CIMS），是指以计算机为中心的现代化信息技术应用于企业管理与产品开发制造的新一代制造系统，是CAD、CAPP、CAM、CAE、CAQ（计算机辅助质量管理）、PDMS（产品数据管理系统）、管理与决策、网络与数据库及质量保证系统等子系统的技术集成。
◇ 人工智能方面的研究和应用
人工智能(简称AI)。人工智能是指计算机模拟人类某些智力行为的理论、技术和应用。 人工智能是计算机应用的一个新的领域，这方面的研究和应用正处于发展阶段，在医疗 诊断、定理证明、语言翻译、机器人等方面，已有了显著的成效。例如，用计算机模拟人脑的部分功能进行思维学习、推理、联想和决策，使计算机具有一定“思维能力”。我国已开发成功一些中医专家诊断系统，可以模拟名医给患者诊病开方。 机器人是计算机人工智能的典型例子。机器人的核心是计算机。智能机器人具有感知和理解周围环境，使用语言、推理、规划和操纵工具的技能，模仿人完成某些动作。机器人不怕疲劳，精确度高，适应力强，现已开始用于搬运、喷漆、焊接、装配 等工作中。机器人还能代替人在危险工作中进行繁重的劳动，如在有放射线、污染有毒、高 温、低温、高压、水下等环境中工作。
◇多媒体技术应用、嵌入式应用、网络应用等
随着电子技术特别是通信和计算机技术的发展，人们已经有能力把文本、音频、视频、动画、图形和图像等各种媒体综合起来，构成一种全新的概念—“多媒体” 。 在医疗、教育、商业、银行、保险、行政管理、军事、工业、广播和出版等领域中，多媒体的应用发展很快。
随着网络技术的发展，计算机的应用进一步深入到社会的各行各业，通过高速信息网现数据与信息的查询、高速通信服务(电子邮件、电视电话、电视会议、文档传输)、电子教育、电子娱乐、电子购物(通过网络选看商品、办理购物手续、质量投诉等)、远程医疗和会诊、交通信息管理等。
计算机工作原理
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