第二章 会计电算化的工作环境

第一节 计算机基本知识

一、计算机简介

电子计算机是一种能够按照程序运行，自动、高速处理海量数据的现代化智能电子设备。1946年由美国陆军部资助，世界上第一台电子计算机（electronic numerical integrator and calculator, ENIAC）在美国宾夕法尼亚大学研制成功，并很快投入使用。从1946年ENIAC诞生至今，虽然只有几十年时间，但计算机的发展日新月异。电子计算机的主要电子器件相继使用了真空电子管，晶体管，中小规模、大规模和超大规模集成电路，引起了电子计算机的几次更新换代，每5～8年计算机运算速度就提高10倍，体积缩小90%，成本降低90%。计算机从20世纪40年代诞生至今，已有60多年了。随着数字科技的革新，计算机差不多每10年就更新换代一次。

（一）第一代计算机：电子管计算机

1946年，世界上第一台电子数字积分式计算机（ENIAC）在美国宾夕法尼亚大学莫尔学院诞生。1949年，第一台存储程序计算机（EDSAC）在剑桥大学投入运行。ENIAC和EDSAC均属于第一代电子管计算机。

电子管计算机采用磁鼓作为存储器。磁鼓是一种高速运转的鼓形圆筒，表面涂有磁性材料，根据每一点的磁化方向来确定该点的信息。第一代计算机由于采用电子管，因而体积大、耗电多、运算速度较低、故障率较高而且价格极贵。这一阶段，计算机软件尚处于初始发展期，符号语言已经出现并被使用，主要用于科学计算方面。

（二）第二代计算机：晶体管计算机

1947年，肖克利、巴丁、布拉顿三人发明的晶体管，比电子管功耗少、体积小、质量轻、工作电压低、工作可靠性好。1954年，贝尔实验室制成了第一台晶体管计算机（TRADIC），使计算机体积大大缩小。

1957年，美国研制成功了全部使用晶体管的计算机，第二代计算机诞生了。第二代计算机的运算速度比第一代计算机提高了近百倍。

第二代计算机的主要逻辑部件采用晶体管，内存储器主要采用磁芯，外存储器主要采用磁盘，输入和输出方面有了很大的改进，价格大幅下降。在程序设计方面，研制出了一些通用的算法和语言，操作系统的雏形开始形成。

（三）第三代计算机：集成电路计算机

20世纪60年代初期，美国的基尔比和诺伊斯发明了集成电路，引发了电路设计革命。随后，集成电路的集成度以每3～4年提高一个数量级的速度增长。

1962年1月，IBM公司采用双极型集成电路，生产了IBM 360系列计算机。

第三代计算机采用集成电路作为逻辑元件，使用范围更广，尤其是一些小型计算机在程序设计技术方面形成了三个独立的系统：操作系统、编译系统和应用程序，总称为软件。

（四）第四代计算机：大规模集成电路计算机

1971年发布的Intel 4004是微处理器（CPU）的开端，也是大规模集成电路发展的一大成果。Intel 4004用大规模集成电路把运算器和控制器做在一块芯片上，虽然字长只有4位且功能很弱，但它是第四代计算机在微型机方面的先锋。

1972—1973年，8位微处理器问世，最先出现的是Intel 8008。尽管它的性能还不完善，但展示了无限的生命力，驱使众多厂家投入竞争，微处理器得到了蓬勃的发展。后来出现了Intel 8080, Motorola 6800。

1978年以后，16位微处理器相继出现，微型计算机达到一个新的高峰。英特尔公司不断推进微处理器的革新。紧随8086之后，又研制成功了80286、80386、80486、奔腾（Pentium）、奔腾二代（PentiumⅡ）、奔腾三代（PentiumⅢ）、奔腾四代（Pentium Ⅳ）。

（五）第五代计算机：智能计算机

1981年，在日本东京召开了一次第五代计算机——智能计算机研讨会，随后制定出研制第五代计算机的长期计划。第五代计算机的系统设计中考虑了编制知识库管理软件和推理机，机器本身能根据存储的知识进行判断和推理。同时，多媒体技术得到广泛应用，使人们能用语音、图像、视频等更自然的方式与计算机进行信息交互。

智能计算机的主要特征是具备人工智能，能像人一样思维，并且运算速度极快，其硬件系统支持高度并行和快速推理，其软件系统能够处理知识信息。神经网络计算机（也称神经计算机）是智能计算机的重要代表。

二、计算机的分类

计算机的种类很多，通常可按操作对象、规模、用途和实际工作需要分类。

（一）按计算机的操作对象分类

计算机按信号处理方式可以分为模拟计算机、数字计算机和数字模拟混合计算机。

1．模拟计算机

模拟计算机以模拟变量，如电压、电流、温度、长度等连续物理变量作为操作对象。由于模拟计算机直接以这些模拟变量作为操作对象，因此其运算速度很快，但精确度稍差。目前模拟计算机已基本被淘汰。

2．数字计算机

数字计算机以数字和逻辑变量作为操作对象，具有运算速度快、精确度高的特点。运算过程是按照程序的规定进行的，自动化程度高，具有很强的通用性。通常所称的计算机（电脑）是指数字计算机。

3．数字模拟混合计算机

数字模拟混合计算机主要用于高精度和高速度的仿真试验。其主要特点是：在特定的应用领域内，它既利用了模拟计算机的高速度，又利用了数字计算机的高精度，整个系统利用软件的支持，在一定范围内具有通用性且较易使用，但系统价格昂贵。

（二）按计算机的规模分类

计算机按规模可划分为巨型机、大中型机、小型机、工作站、微机等五大类。

1．巨型机

巨型机是计算机中运算速度最快、存储容量最大的计算机。一般来说，是为少数部门的特殊需要而设计的，数量很少。2010年，我国首台千万亿次超级计算机“天河一号”就属于这一类型。

2．大中型机

大中型机主要用于计算量大、信息流通量多、通信能力强的部门。大中型机是介于巨型机和小型机之间的计算机，具有运算速度快、存储容量大、外设丰富、软件丰富、处理能力强等特点。

3．小型机

小型机通常在性能上比大中型机要差，但比微机要强得多，一般包括分时系统和较大型的数据库管理系统，具有多种语言的编译系统，同时还带有许多外部设备。小型机在速度、容量以及软件系统的完善方面具有一定的优势。

4．工作站

工作站一般是指高性能的个人计算机，介于小型机和微机之间。它具有以下特点：优越的人机接口，个人占有使用，具有网络功能。工作站通常用于软件开发、计算机辅助设计和办公自动化系统，性价比高，常常被认为是具有中小型机性能却只有微机价格的计算机。

5．微机（微型计算机）

微型计算机又称电脑或个人计算机，即通常所指的PC。

（三）按计算机的用途分类

计算机按其用途可以分为通用计算机和专用计算机。

1．通用计算机

通用计算机是用来解决一般信息处理和数据运算的，它能够存储程序，程序可根据解决问题的需要加以修改。通用计算机主要用在科学计算、数据处理、信息管理等方面。

2．专用计算机

专用计算机是专门为解决某一类特殊问题而设计的，其工作是根据机器内给定的程序或固定的逻辑线路进行的，其结构比通用计算机简单、体积小、价格便宜，主要用于作业控制、过程控制、军事等专用设备。

（四）按会计电算化实际工作需要分类

根据会计电算化实际工作的需要，一般可以将计算机分为微型计算机、服务器、终端。

1．微型计算机

微型计算机，由微处理器、存储器、接口电路、输入和输出设备（如键盘、显示器、打印机、外存硬盘）构成，一般具有体积小、能耗低、可靠性强、价格便宜且易于使用等特点。目前微型计算机在商业和生活领域得到了广泛的运用。

2．服务器

服务器一般用来帮助大量用户访问同一数据或资源。服务器可以是高效率的微型计算机、专用超级服务器、中档服务器，也可以是大型机。服务器必须具有出色的可靠性、可用性和可扩展性。相对于普通PC来说，服务器在稳定性、安全性、性能等方面都要求更高，因此微处理器、芯片组、内存、磁盘系统、网络等硬件和普通PC有所不同。

3．终端

终端是端点用户用于和主机通信的设备。这种设备可以是监视器、键盘设备或打印设备。它们用同轴电缆和一个群控器相连，这个群控器可以直接连接到一台主机，也可以通过一个通信控制器连接到主机。它与微型计算机的主要区别在于没有自己的中央处理器和内存，其主要功能是将键盘输入的请求数据发往主机，并将主机运算的结果显示出来。随着互联网的发展，“终端”被赋予了更多的含义，即泛指一切可以接入网络的计算机设备，如个人电脑、网络电视、可上网手机、个人数字助理等。

三、计算机的主要性能指标

计算机的性能指标是衡量计算机系统功能强弱的主要指标。一台微型计算机功能的强弱或性能的好坏，不是由某项指标决定的，而是由它的系统结构、指令系统、硬件组成、软件配置等多方面的因素综合决定的。

不同用途的计算机对不同部件的性能指标要求有所不同。例如，以科学计算为主的计算机，对主机的运算速度要求很高；以大型数据库处理为主的计算机，对主机的内存容量、存取速度和外存储器的读写速度要求较高；用作网络传输的计算机，则要求有很高的输入/输出（I/O）速度，因此应当有高速的I/O总线和相应的I/O接口。但对于大多数普通用户来说，可以通过以下几个指标来大体评价计算机的性能。

（一）运算速度

运算速度是衡量计算机性能的一项重要指标。通常所说的计算机运算速度（平均运算速度），是指每秒钟所能执行的指令条数，一般用“百万条指令/秒”（million instruction per second, mips）来描述。影响运算速度的有如下几个主要因素：

1．CPU的主频

指计算机的时钟频率。它在很大程度上决定了计算机的运算速度。常用的有CPU时钟频率（主频）、每秒平均执行指令数（ips）等。微型计算机一般采用主频来描述运算速度。一般来说，主频越高，运算速度就越快。

2．字长

一般来说，计算机在同一时间内处理的一组二进制数称为一个计算机的“字”，而这组二进制数的位数就是“字长”。当其他指标相同时，字长越大，计算机处理数据的速度就越快。早期的微型计算机的字长一般是8位和16位，目前大多是32位和64位。

3．指令系统的合理性

指令系统是指一台计算机所能执行的全部指令的集。每种机器都设计了一套指令，一般均有数十条到上百条，指令系统越合理，计算机性能越高。

（二）存储器的指标

1．存取速度

内存储器完成一次读（取）或写（存）操作所需的时间称为存储器的存取时间或者访问时间，而连续两次读（或写）所需的最短时间称为存储周期。内存主频习惯上被用来表示内存的速度，它代表该内存所能达到的最高工作频率。内存主频是以MHz（兆赫）为单位来计量的。内存主频越高，在一定程度上代表内存所能达到的速度越快。

2．存储容量

内存储器容量的大小反映了计算机即时存储信息的能力。随着操作系统的升级，应用软件的不断丰富及其功能的不断扩展，对计算机内存容量的需求也不断提高。目前，运行Windows XP需要128M以上的内存容量。内存容量越大，系统功能就越强大，能处理的数据量也就越庞大。常见的存储容量单位级别有K, M和G,1M=1024K,1G=1024M。

（三）输入/输出速度

主机输入/输出设备的速度取决于输入/输出总线的设计。这对于慢速设备（例如键盘、打印机）关系不大，但对于高速设备则效果十分明显。例如对于当前的硬盘，它的外部传输率可达20MB/S,40MB/S以上。

衡量计算机性能的各项指标之间也不是彼此孤立的，在实际应用时，应该将它们综合起来考虑。

四、计算机的应用领域

早期计算机主要应用于科学计算、数据处理等方面。随着计算机技术的发展，计算机的应用领域已渗透到社会的各行各业，正在改变着传统的工作、学习和生活方式，推动着社会的发展。计算机的主要应用领域如下：

（一）科学计算

科学计算是指利用计算机来完成科学研究和工程技术中提出的数学问题的计算。在现代科学技术工作中，科学计算问题是大量的和复杂的。利用计算机的高速计算、大存储容量和连续运算的能力，可以解决人工无法解决的各种科学计算问题。比如，大范围中长期天气预报、飞行器轨道计算、大型工程计算与工程结构分析等，都需要高速度、大容量、高精度的计算机，才能在允许的时间内及时完成。

（二）数据处理

数据处理是对各种数据所进行的收集、存储、整理、分类、统计、加工、利用、传播等一系列活动的统称。据统计，80%以上的计算机主要用于数据处理，这类工作量大面宽，决定了计算机应用的主导方向。数据处理从简单到复杂，经历了以下三个发展阶段。

1．电子数据处理

电子数据处理（electronic data processing, EDP）是以文件系统为手段，实现一个部门内的单项管理。

2．管理信息系统

管理信息系统（management information system, MIS）是以数据库技术为工具，实现一个部门的全面管理，以提高工作效率。

3．决策支持系统

决策支持系统（decision support system, DSS）是以数据库、模型库和方法库为基础，帮助管理决策者提高决策水平，改善运营策略的正确性与有效性。

目前，数据处理已广泛地应用于办公自动化、企事业计算机辅助管理与决策、情报检索、图书管理、电影电视动画设计、会计电算化等各行各业。信息正在形成独立的产业，多媒体技术使信息展现在人们面前的不仅有数字和文字，还有丰富多彩的声音和图像。

（三）计算机辅助系统

计算机辅助技术包括计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）和计算机辅助教学（CAI）等。

1．计算机辅助设计

计算机辅助设计是利用计算机系统辅助设计人员进行工程或产品设计，以实现最佳设计效果的一种技术。它广泛地应用于飞机、汽车、机械、电子、建筑和轻工等领域。例如，在电子计算机的设计过程中，利用CAD技术进行体系结构模拟、逻辑模拟、插件划分、自动布线等，大大提高了设计工作的自动化程度。又如，在建筑设计过程中，可以利用CAD技术进行力学计算、结构计算，绘制建筑图纸等，这样不但可以提高设计速度，而且可以大大提高设计质量。

2．计算机辅助制造

计算机辅助制造是利用计算机系统进行生产设备的管理、控制和操作的过程。例如，在产品的制造过程中，利用计算机控制机器的运行，处理生产过程中所需的数据，控制和处理材料的流动，以及对产品进行检测等。使用CAM技术可以提高产品质量，降低成本，缩短生产周期，提高生产率和改善劳动条件。将CAD和CAM技术集成，实现设计生产自动化，这种技术被称为计算机集成制造系统（CIMS）。它的实现将会带来真正的无人工厂（或车间）。

3．计算机辅助教学

计算机辅助教学是利用计算机系统使用课件进行教学。课件可以使用专业工具或高级语言来开发制作，它能引导学生循序渐进地学习，使学生轻松自如地从课件中学到所需要的知识。CAI的主要特色是交互教育、个别指导和因人施教。

（四）过程控制

过程控制是利用计算机及时采集检测数据，按最优值迅速地对控制对象进行自动调节或自动控制。采用计算机进行过程控制，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。因此，计算机过程控制已在机械、冶金、石油、化工、纺织、水电、航天等部门得到广泛的应用。例如，在汽车工业方面，利用计算机控制机器和整个装配流水线，不仅可以实现精度要求高、形状复杂的零件加工自动化，而且可以使整个车间或工厂实现自动化。

（五）人工智能

人工智能（artificial intelligence）是指计算机模拟人类的智能活动，如感知、判断、理解、学习、问题求解和图像识别等。目前人工智能的研究已取得不少成果，有些开始走向实用阶段。例如，能模拟高水平医学专家进行疾病诊疗的专家系统、具有一定思维能力的智能机器人等。

（六）计算机通信

计算机通信是计算机技术与通信技术相结合所产生的一个应用领域，利用通信设备和线路把计算机连接起来，便形成了计算机网络。计算机网络是计算机通信应用领域的典型代表。随着互联网和多媒体技术的迅速普及，网上会议、远程医疗、网上银行、电子商务、网络会计等计算机通信活动开始进入人们的日常生活。