相关知识
1.1.1 计算机的产生与发展
1946年2月，世界上第一台通用电子计算机“埃尼阿克”（Electronic Numerical Integrator And Computer,ENIAC）在美国的宾夕法尼亚大学研制成功。
美籍匈牙利计算机科学家冯·诺依曼（Von Neumann）采用二进制及存储程序控制的设计思想研制的离散变量自动电子计算机（Electronic Discrete Variable Automatic Computer, EDVAC）被认为是现代意义上的第一台计算机。
根据计算机所采用的主要元器件的不同，计算机的发展一般分成4个阶段，如表1-1所示。
表1-1 计算机的发展阶段
1.1.2 计算机的分类
按照性能、规模和处理能力，计算机通常分为以下几类。
● 巨型计算机。
● 大型通用机。
● 微型计算机。
● 工作站。
● 服务器。
1.1.3 计算机的主要特点
计算机的主要特点如下。
1.运算速度快
运算速度是指计算机每秒能执行的指令数，常用单位是百万条指令每秒（Million Instructions Per Second,MIPS），即百万条指令/秒。当今计算机系统的运算速度已达到万亿条指令每秒，微型计算机的也可在亿条指令每秒以上，这使大量复杂的科学计算问题得以解决，如卫星轨道的计算、大型水坝的计算、24小时天气预报的计算等。
2.计算精度高
科学技术的发展（特别是尖端科学技术的发展）需要高精度的计算。计算机控制的导弹之所以能准确地击中预定的目标，与计算机的精确计算是分不开的。
3.存储容量大
计算机中的存储器具有记忆特性，能够存储大量信息，包括各类数据信息和加工这些数据的程序。计算机的存储容量已高达千兆乃至更高数量级。
4.具有记忆和逻辑判断能力
随着存储容量的不断增大，计算机可存储的信息越来越多。计算机能够进行各种基本的逻辑判断，并且能根据判断的结果自动决定下一步该做什么。
5.具有自动控制能力
计算机内部的操作是根据人们事先编好的程序自动进行的。人们根据需要事先设计好程序及其运行步骤，计算机便会严格地按程序规定的步骤操作，整个过程不需人工干预。
1.1.4 计算机中的数据单位
计算机采用二进制数表示存储的数据和程序，常用的数据单位有以下几种，如图1-1所示。
图1-1 计算机中的数据单位
1.位
位（bit）是计算机中度量数据的最小单位，一位二进制数（如0或1）就是1bit。
2.字节
1个字节（byte,B）由8个二进制位组成，字节是计算机进行数据处理和运算的单位。
1个英文字符占1个字节，1个汉字占2个字节。
3.字长
计算机处理数据时，一次可以存取、传送、处理的二进制位数称为字长。字长也称为字，是计算机性能的重要指标。
常用的字长有8位、16位、32位、64位等。
例如，某类计算机的字由8个字节组成，则字长为64位，该类计算机称为64位机。
1.1.5 计算机硬件系统
计算机硬件系统主要由5部分组成。
1.微处理器
计算机的中央处理器（Central Processing Unit,CPU）习惯上称为微处理器（Microprocessor），是微型计算机的核心，由运算器和控制器两部分组成。
（1）运算器
运算器是计算机的运算部件，它的性能指标是衡量整个计算机性能的重要因素之一，与运算器相关的性能指标是字长和运算速度。
一般使用若干二进制位表示一个数据或一条指令。一般字长越大，CPU可以同时处理的数据位数越多，计算精度越高，处理能力越强。
例如，64位机一次运算可处理64位二进制数据，传输过程中可并行传送64位二进制数据。
（2）控制器
控制器是计算机的“心脏”，用于管理和协调系统中的各个部分。
2.主板
主板类似人体的神经中枢，承载着计算机中的各种部件并使它们得以进行数据交换。CPU、内存、显卡以及电源等都必须连接到主板上才能使用，而主板安装在机箱内。
3.存储器
存储器的存储容量指存储器中能够存储信息的总字节数，以字节为基本单位，存储容量越大，存储器的存储能力越强。
每个字节都有自己的编号，称为“地址”。如要访问存储器中的某个信息，就必须知道它的地址，然后按地址存入或取出信息。通常存储器可分为内存储器和外存储器。
（1）内存储器
内存储器（简称内存）按功能可分为两种：只读存储器（Read Only Memory,ROM）和随机（存取）存储器（Random Access Memory,RAM）。
ROM 的特点是：存储的信息只能读出（取出），不能改写（存入），断电后信息不会丢失。ROM一般用来存放专用的或固定的程序和数据。
RAM 的特点是：可以读出，也可以改写，因此又称读写存储器；读取时不损坏原有的存储内容，只有写入时才修改原来所存储的内容；断电后，存储的内容立即消失。
内存通常以字节为单位编址，1个字节由8个二进制位组成。
（2）外存储器
外存储器（简称外存）又称辅助存储器。外存储器可分为硬盘、U盘、光盘等。
● 硬盘。硬盘存储器习惯上称为硬盘（Hard Disk），通常内置于主机箱，也可以加装硬盘盒作为移动硬盘使用。移动硬盘携带方便，通常通过USB接口和计算机相连。硬盘又称为“物理硬盘”，可以对其进行分区，分为C盘、D盘、E盘等若干个“逻辑硬盘”。一个硬盘一般由多个盘片组成，盘片的每一面都有一个读写磁头。硬盘的一个重要性能指标是存取速度。影响存取速度的因素有平均寻道时间、数据传输率、盘片的旋转速度和缓冲存储器容量等。一般来说，转速越高的硬盘，寻道时间越短，数据传输率越高。
● U盘。U盘具有存储容量大、携带方便、存储速度快、不需要驱动器等特点，能通过USB接口和计算机相连，即插即用，支持热插拔。
● 光盘。光盘存储器习惯上称为光盘（Optical Disk），是一种利用激光技术将信息写入和读出的高密度存储媒体。能对光盘进行信息写入和读出的装置称为光盘驱动器。
4.输入设备
（1）键盘
键盘（Keyboard）是用户与计算机进行交流的主要工具，其功能区域分布如图1-2所示。
图1-2 键盘功能区域分布
（2）鼠标
鼠标（Mouse）是控制显示屏上鼠标指针位置的一种设备，通常由运动传感器、一个或多个按钮组成。
（3）其他输入设备
其他输入设备一般有摄像头、扫描仪、光笔、手写输入板、游戏杆、语音输入装置等。
5.输出设备
（1）显示器
显示器单位面积的像素越多，分辨率越高，显示的字符或图形也就越清晰、细腻。显示器可按显示器件和显示器屏幕对角线尺寸进行分类，如图1-3所示。
一般显示器的分辨率在1600像素×900像素以上，如1920像素×1080像素、1920像素×1200像素等。
图1-3 显示器的分类
分辨率、色彩数目及屏幕尺寸是衡量显示器的主要指标。显示器必须配置正确的适配器（显示卡）才能构成完整的显示系统。
（2）打印机
打印机（Printer）是计算机的输出设备之一，用于将计算机处理结果打印在相关介质上。衡量打印机好坏的指标有3项：打印分辨率、打印速度和噪声。打印机的种类很多，按打印元件对纸是否有击打动作来分类，打印机可分为击打式打印机与非击打式打印机。
（3）其他输出设备
其他输出设备一般有语音输出系统、绘图仪等。
1.1.6 计算机软件系统
计算机软件系统主要由两部分组成。
1.系统软件
（1）操作系统
操作系统（Operating System,OS）是最基本、最重要的系统软件，它负责管理计算机系统的全部软件资源和硬件资源，合理地组织计算机各部分协调工作，为用户提供操作界面。常用的操作系统有Windows、Linux等。
（2）语言处理程序
人和计算机交流信息使用的语言称为计算机语言或程序设计语言，计算机语言按照其对硬件的依赖程度通常分为机器语言、汇编语言和高级语言3类。
● 机器语言（Machine Language）。机器语言是一种用二进制代码“0”和“1”形式表示的、能被计算机直接识别和执行的语言。用机器语言编写的程序称为机器语言程序。机器语言是一种低级语言，用其编写的程序不便于记忆、阅读和书写，通常不用它直接编写程序。
● 汇编语言（Assemble Language）。汇编语言是一种用助记符表示的、面向机器的计算机语言。用汇编语言编写的程序称为汇编语言程序，机器不能直接识别和执行，必须由汇编程序（或汇编系统）将其翻译成机器语言程序才能运行。
● 高级语言（High Level Language）。高级语言是一种比较接近自然语言和数学表达式的计算机语言。用高级语言编写的程序一般称为源程序，计算机不能识别和执行，要把源程序翻译成机器指令才行，翻译方式通常有编译和解释两种。常用的高级语言有 C、C#、Java等。
（3）数据库管理系统
数据库管理系统（DataBase Management System,DBMS）是帮助用户有效地进行数据存储、共享和处理的工具。常见的数据库管理系统有Oracle、MySQL、SQL Server、DB2等。
2.应用软件
应用软件是为用户解决各种实际问题而编制的计算机应用程序，是一种用于执行特定任务、提供特定功能的软件。应用软件具有很强的实用性，如WPS Office、QQ、支付宝等。