强大的信息处理工具电子计算机

1、第三节 强大的信息处理工具电子计算机一、认识计算机 简单地说，电子计算机（Electronic computer）就是由电子元器件构成的现代计算工具和信息处理机。因为电子计算机延伸了人的大脑，所以人们常把它叫做“电脑”。电子计算机具有以下的主要特点： （1）运算速度快，精度高人用大脑计算一次二位数以上的加法，大约需要数秒钟。我国古代南北朝时期的数学家祖冲之将圆周率精确计算到小数第6 位，而后几百年外国才有人花15年时间把值计算到小数第707 位。可是第一台电子计算机只花70个小时就将计算到小数第2037位。可见计算机的运算速度和精度比人强得多。目前，计算机的速度已高达每秒上百亿次、上千亿次。

2、（2）具有存储与记忆能力计算机能把大量数据信息输入内存，进行运算处理，完成后又能把结果存放到硬盘、软盘、光盘上，下次需要时再调用。一张普通光盘约能存储30万字内容的图书1000多本。 （3）具有逻辑判断能力 计算机可以作各种逻辑运算，进行判断，根据结果决定下一步干什么。例如，2 + 3 = 5 ? 成立，则结果为真；2 + 3 > 5 ? 不成立，结果为假。实际上计算机能判断比这复杂得多的问题。 （4）自动化程度高 人们只要将一系列工作编排成程序，送入计算机，计算机就能在程序控制下自动完成，例如工厂的数控机床、邮电部门的自动分邮设备、家用的全自动洗衣机等。计算机的类型很多，按容量与运算速

3、度可以分为巨型机（Supercomputer）、大型机(Large scale computer)、中型机(Middle computer)、小型机(Minicomputer)和微型机（Microcomputer）。二、计算机的发展 在人类历史上，计算工具经历了结绳计数、蓍草算筹、算盘、机械计算、计算尺、手摇计算机、电动计算机、电子计算机等漫长的演变过程。 自从世界上第一台电子计算机ENIAC（图1- 1）诞生以来，电子计算机的发展已经历了四代： 第一代 电子管计算机 第二代 晶体管计算机 第三代 集成电路计算机 第四代 大规模超大规模集成电路计算机计算机总的发展方向可用“巨、微、网、智、多媒

4、体”来概括。图11世界上第一台电子计算机三、计算机与现代社会通信卫星、电视技术、程控电话、传真机、因特网等的广泛使用，改变了信息传播、交流的时空观，尤其是电子计算机的广泛应用对现代社会产生着越来越大的影响。计算机的主要应用在以下几个方面。1. 数值计算在科学研究中，常会遇到许多计算量大、运算复杂、精度要求高的计算问题，这些都可以由计算机来完成。例如人造卫星、导弹的飞行轨道计算，气象预报中的温度、风速、气压等数值计算，建立数学模型、物理模型时的复杂计算，等等。2. 自动控制计算机可以根据人们设定的要求，自动完成某项任务。例如，企业利用计算机自动采集生产过程中的各种数据，同设定的生产要求比较后，能

5、及时纠正偏差，自动控制生产过程。计算机自动控制已经广泛用于航空航天、工业、农业、交通等各个领域。3. 辅助设计在工程设计中，人们可以利用计算机软件绘制各种图纸，方便地进行放大、缩小和修改，例如城市建筑规划、室内装饰、产品设计、广告设计、服装设计和影视特技设计等等都广泛采用了计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD）。4. 办公自动化计算机与网络通信已经成为现代办公不可缺少的工具。办公自动化（Office Automation，OA）是指在办公活动中利用计算机处理文件、管理事务，通过因特网收发电子邮件，利用数据库查找资料等等。5. 辅助教学与网络学习利用计算机处理文字、

6、声音、图像的特点和智能化功能，帮助教师授课和辅导学生学习，这就是计算机辅助教学（Computer Assisted Instruction，CAI）。现在许多学校都用多媒体技术来开展辅助教学，以多媒体电脑为中心，连接多功能投影机、彩色电视机、微型摄像仪等设备，营造良好的教学环境，如图2所示，是多媒体教室。图12多媒体教室6. 远程教育远程教育打破了传统观念，把教育送到人们面前，人们可以在家里通过计算机网络学习专业课程。现代社会，人们的生活越来越离不开计算机，这方面的例子举不胜举。1. 计算机断层扫描技术的应用医院里常用计算机断层扫描技术（简称CT）对病人进行检查，如图13所示。通过断层扫描医生

7、可以直接从屏幕观察到人体内部的器官立体图像，从而作出诊断。图13 CT医疗检查2. 电子打字排版用电脑处理文字、图像，实现图文混排，如图4所示。出版社、报社用电脑来编辑、排版书报杂志，如今的报纸、图书都用电脑排版，已取代了传统的铅字排版。图4 图文排版3. 条形码的应用条形码是以一组粗细不同、黑白相间的平行条纹来表示的数据。用光学扫描设备可快速识别条形码，向计算机输入数据。条形码已经广泛应用于图书、邮政和商业等部门。图1-5 就是书号条形码的例子。现在许多超级市场都用条形码进行商品销售服务。 图5条形码 图6 磁卡电话4. 电脑销售终端、触摸屏查询及磁卡电话、移动电话 去许多大商店、超级市场购

8、物，可以不用现金支付，只需在电脑销售终端（简称POS机）插入信用卡（牡丹卡、龙卡等），通过操作输入密码和数据后，终端机就向银行计算机发送交易信息，快速处理后回送，若准许交易就可把结算回单打印出来结账，一般几秒钟就能完成。人们外出旅游或出差，只要随身带上通用信用卡即可，既简便又安全。 有些服务场所设有触摸屏无人服务台，客人只要按提示用手指触摸一下有关图标，服务台就会通过电脑很快将查询结果在屏幕显示出来。 目前，许多城市的公共场所都采用磁卡或IC卡电话机，如图16所示。移动电话也在广泛使用。5. 全自动洗衣机与数码相机洗衣机是现代家庭的必备电器。用全自动洗衣机洗衣省时、省力。使用时，只要选择所需的

9、程序，诸如进水、洗漂、排水、脱水等事项均由电脑按预定的程序自动控制完成。目前，数码相机正在进入家庭。通过数码相机摄下的形象，就能在电脑上处理。比如放上一幅背景，调整位置、大小，等等。处理好以后，用彩色打印机打印出来，就可以得到一张彩照，如图7所示。图7 照片处理前后6. 电子图书、视听阅览室和数字化图书馆图书馆是积累知识和智慧的场所，传统的图书大多是由纸张装订成册而成的。现在已经有了不用纸的图书，图书的内容存放在光盘上。一张光盘可以容纳大量的图书内容，这样的“图书”既省空间又易于保管。电子图书可以通过多媒体电脑来阅读文字、声音、图像、动画等信息，应有尽有，趣味动人。许多学校已经装备了多媒体电子

10、阅览室，如图8所示。现在世界许多地方的图书馆正在共同开发数字化图书馆，利用因特网实现知识无国界共享。目前中国国家图书馆（）已经初步数字化，可供读者在网上查询书目。图8 电子阅览室一、 计算机的组成及工作原理目前，人们常用的计算机是微型计算机，简称微机。由于微机通常为个人所用，所以也称为个人计算机（Personal Computer），即PC机。从功能来讲每台计算机都有控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备等五个组成部分。将指挥计算机工作的命令存放在存储器中，控制器从存储器中逐条取出命令，然后向其他部件发出指令，指挥各部件协调地工作，从而完成信息输入、信息加工处理（运算）和信息输出等任务。这

11、就是计算机简单的工作原理。一个完整的计算机系统包括硬件与软件两大部分。二、 计算机的硬件硬件（hardware）是指构成计算机的看得见、摸得着的物理部件。计算机在外观上通常都有主机箱、显示器、键盘、鼠标器等部件。图9 计算机外观 主机箱内有主板（含CPU、内存条等）、电源、硬盘、软盘驱动器、光盘驱动器及各种接插件。控制器和运算器组成中央处理器（Central Processing Unit，简称CPU），是计算机的核心部分。目前常用的CPU型号有80486、Pentium、Pentium III、Pentium-IV等，微机的档次常用它们来标称，如486机、奔腾、奔腾III、奔腾IV等。 存储

12、器是计算机存放数据的部件，可分为内存储器（简称内存）和外存储器（简称外存）。内存还分ROM（只读存储器）和RAM（随机存储器）。ROM中的信息可读不可写，RAM中的信息随时可读写。 存储器容量大小用字节（Byte）数来表示，一个字节一般由8个二进制数位构成，即1Byte = 8bit。常用的容量单位有千字节（KB）、兆字节（MB）和吉字节（GB）等。容量单位之间的关系是： 1KB = 1024 B，1MB = 1024 KB，1GB = 1024 MB，等等。目前的微机内存的容量有32MB、64MB、128MB、256MB等；外存有硬盘、软盘和光盘等，硬盘的容量有10G、15G、20G、30G、40G等，软盘的容量一般为1.44MB，常用光盘的容量约650MB。三、 计算机的软件程序及其相关资料称为软件（software）。计算机软件主要分系统软件与应用软件两大类。系统软件是指控制与管理计算机内部资源的操作系统及诊断测试软件、数据库管理系统等。常用的操作系统有：DOS、Windows 3.x、Windows 9x、Windows 2000、Windo