第一章考试要点一、计算机的发展自从 1946 年 2 月现代电子计算机的鼻祖 ENIAC(electronic numerical integrator and computer)在美国宾 夕法尼亚大学问世以后，短短 50 年里，计算机技术经历了巨大的变革学术界经常使用器件(硬件)划分计算机的发展史， 如第一代电子管计算机(1947～1957)， 第二代晶体管 计算机(1958～1964)，第三代集成电路计算机(1964～1972)，第四代大规模集成电路计算机(1972～)，目前 提出了所谓的第五代(或新一代)计算机从 1946 年到 50 年代后期(1946～1957)为电子管计算机时期计算机的元器件主要由电子管(vacuum tube)组成 其特点是体积庞大、 功耗高、 运算速度较低 如 ENIAC 占地 170m 2 ， 重达 30t， 功耗为 140kW， 有 18000 多个电子管，每秒钟能进行 5000 次加法计算这一阶段，计算机主要用于军事、国防等尖端技 术领域 除了 ENIAC 以外， 1945 年左右， 冯?诺依曼等人在研制 EDVAC(electronic discrete variable computer) 时，提出了存储程序(stored-program)概念，奠定了以后计算机发展的基石。
IBM 公司 1954 年 12 月推出的 IBM650 是第一代计算机的代表 从 20 世纪 50 年代后期到 60 年代中期(1958～1964)为晶体管计算机时期 自从 1947 年晶体管(transistor)在贝尔实验室诞生后，引发了一场影响深远的电子革命体积小、功耗低、 价格便宜的晶体管取代了电子管，不仅提高了计算机的性能，也使计算机在科研、商业等领域内广泛地被 应用 第二代计算机不仅采用了晶体管器件，而且存储器改用速度更快的磁芯存储器;与此同时高级编程语 言和系统软件的出现，也大大提高了计算机的性能和拓宽了其应用领域这一时期计算机的代表主要有 DEC 公司 1957 年推出的 PDP-I、IBM 公司于 1962 年推出的 7094 以及 CDC 公司 1964 年研制成功的 CDC66001969 年 CDC 公司研制的 DCD7600 平均速度达到每秒千万次浮点运算从 20 世纪 60 年代中期到 70 年代初期(1965～1972)为集成电路计算机时代 第一代和第二代计算机均 采用分离器件(discrete component)组成集成电路(integrated circuit)的出现，宣告了第三代计算机的来临。
由于采用了集成电路， 使得计算机的制造成本迅速下降;同时因为逻辑和存储器件集成化的封装， 大大提高 了运行速度，功耗也随之下降;集成电路的使用，使得计算机内各部分的互联更加简单和可靠，计算机的体 积也进一步缩小这一时期的代表为 IBM 的 system/360 和 DEC 的 PDP-8从 20 世纪 70 年代初期到 70 年代后期(1972～1978)为大规模集成电路(LSI)计算机时代20 世纪 70 年 代初半导体存储器的出现，迅速取代了磁芯存储器，计算机的存储器向大容量、高速度的方向飞速发展 存储器芯片从 1kbit，4kbit，16kbit，64kbit，256kbit，1Mbit，4Mbit 发展到 16Mbit(1992 年)接着就进入了超大规模集成电路(VLSI)计算机时代随着技术的日新月异，软件和通信的重要性也逐 步上升， 成为和硬件一样举足轻重的因素 同时系统结构的特点对计算机的性能也有巨大的影响(中断系统、 Cache 存储器、流水线技术等等)实际上在第三代计算机以后，就很难找到一个统一的标准进行划分也可以从应用的观点来划分计算机的发展史最早的应用是军事上的需要，如炮弹弹道计算，核武器 的设计等;其次是广泛地用于科学计算，工程设计计算;第三阶段是大量用于管理，现在计算机的 80%以上 用于管理;再接着是计算机辅助设计(CAD)和辅助制造(CAM);进入 90 年代，计算机的应用已趋向于综合化 和智能化，例如在一个企业里，计算机不仅用于科学计算、辅助设计和辅助制造，还用于辅助管理和辅助 决策(MIS 与 DSS)，以及办公自动化(OA)等等，使设计、生产自动化和管理自动化融为一体，形成所谓计 算机集成制造系统(CIMS-Computer Integrated Manufacturing System)，再发展下去就是工厂自动化(Factory Automation)或称无人工厂。
DSS(Decision Support System)/ES(Expert System)利用人工智能(AI——— Artifcation Inˉtelligence)技术，让计算机代替人判断、推理，寻找最优方案，以辅助决策者决策目前更流行的是认为计算机的发展经过了三次浪潮(wave)计算机的发展第一个浪潮是单个主机(Mainframe)的时期，以 IBM360、370 为代表的大型机的出现， 其特点是以批处理为主，主要用于大规模科学计算第二次浪潮为客户机/服务器(Client/Server)的时期，这时期出现了小型机、微型机和局域网其特点是 多用户分时处理第三个浪潮是 70～80 年代的微型计算机 PC(Personal Computer)的出现 现在正处于第三次浪潮， 网络 计算机的时期，即以网络为中心或以网络为基础的计算机时期目前计算机向综合的方向发展，将各种计算机的特点和优点综合起来，并结合了多媒体技术、通信技 术等，把人类带入了网络社会二、计算机的分类及其应用计算机分类的方法大致可分如下几种:1.按信息的形式和处理方式分类计算机按信息的形式和处理方式可分为数字计算机、模拟计算机以及数字混合计算机。
2.按计算机的用途分类计算机按用途可分为通用计算机和专用计算机3.按计算机规模分类计算机按规模可划分为巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机等计算机的应用如下:(1)在科学计算中的应用(2)在实时控制中的应用(3)在数据处理中的应用(4)计算机在辅助设计和辅助制造(CAD/CAM)中的应用(5)办公自动化系统中的应用三、计算机硬件结构实际应用的计算机系统是由计算机硬件系统、软件系统以及通信网络系统组成的一个整体系统计算 机硬件系统是指构成计算机的所有实体部件的集合，通常这些部件由电路(电子元件)、机械等物理部件组 成，它们都是看得见摸得着的，故通常称为“硬件” 计算机硬件结构也可以称为冯?诺伊曼结构，它由五 大部件组成:主机部分由运算器、控制器、存储器组成，外设部分由输入设备和输出设备组成，其中核心部分部件是运算器计算机硬件之间的连接线路分为网状结构与总线结构，这里主要介绍总线(BUS)结构总线结构有如 下几种形式:1.以 CPU 为中心的双总线结构所谓总线实际上是一组并行的导线，导线的数目和计算机字长相同，数据和指令通过总线传送2.以存储器为中心的双总线结构3.单总线结构主要部件功能:1.运算器运算器是完成二进制编码的算术或逻辑运算的部件。
运算器由累加器(用符号 LA)、通用寄存器(用符 号LB )和算术逻辑单元(用符号 ALU)组成，核心是算术逻辑单元2.存储器在计算机中的存储器包括内存储器(又叫主存储器或随机存储器，简称内存或主存)、外存储器、只读 存储器和高速缓冲存储器以及寄存器等 随机存储器是按地址存取数据的， 若地址总线共有 20 条地址线(A 0 ～A19 )，即有 20 个二进制位，可形成 2 20 =1048576 个地址(1 兆地址)3.控制器控制器由三大部件组成，它们是指令部件、时序部件和操作控制部件1)指令部件指令部件包括程序计数器 PC，指令寄存器 IR 和指令译码器 ID2)时序部件时序部件产生定时节拍，一般由时钟信号源、节拍发生器及微操作电路组成4.输出寄存器输出寄存器用于存放输出结果，以便由它通过必要的接口(输出通道)，在输出设备上输出运算结果5.输入设备目前主要通过 CRT 终端和键盘实现人机对话磁性设备阅读机、光学阅读机等可作为输入设备四、计算机软件的功能及分类所谓软件是指为运行、维护、管理、应用计算机所编制的所有程序的总和软件分为系统软件和应用 软件系统软件包括计算机操作系统(Operation System)、计算机的各种管理程序、监控程序、调试程序、编 辑程序以及各种语言的编译或解释程序等。
应用软件是为解决各种实际问题而设计的程序1.操作系统操作系统具有三大功能:管理计算机硬、软件资源，使之有效使用;组织协调计算机的运行，以增强系 统的处理能力;提供人机接口，为用户提供方便操作系统具有的功能:(1)作业操作2)资源管理3)中断处理4)I/O 处理5)调度6)错误处理7)保护和保密处理8)记帐操作系统的基本类型:(1)批处理操作系统2)分时系统3)实时系统操作系统的管理功能主要内容:(1)处理机管理2)存储管理3)文件管理4)设备管理2.数据库管理系统数据库管理系统既可以认为是一个系统软件也可以认为是一个通用的应用软件目前有三种类型的数 据库管理系统，故可存放三种模型的数据，这三种数据库管理系统分别为层次数据库、网状数据库和关系 数据库3.计算机网络软件计算机网络系统是通过通信线路连接的硬件、软件与数据集合的一个计算机系统从硬件来说，除计 算机作为网络的结点以外，还有如服务器(也可用一台计算机)，网络适配器，终端控制器以及网络连接器 等硬件设备;从软件来说，有网络操作系统，网络通信及协议软件，网络数据库管理系统等4.高级语言及语言处理器用户用高级语言编写的程序称源程序，源程序不能由计算机直接执行，必须翻译成机器能执行的语言 ———机器语言，这种翻译是由机器自动翻译的， “译员”称编译程序或编译器，当源程序输入计算机后， 调用编译程序编译成机器语言(称目标程序)，然后执行。
还有一种语言处理程序叫解释程序，输入一条语 句，翻译一条现在已出现了第 4 代语言(4GL)和计算机辅助软件工具 CASE5.常用的通用软件在数据处理、事务处理、报表处理中有许多通用软件，如字处理软件 WPS、WORD，报表处理软件 LOTUS1-2-3 等五、计算机数据表示1.二进位计数制引入二进制数字系统的计算机结构和性能具有如下的优点:(1)技术实现容易2)二进制运算规则简单3)计算机中二进制数的 0、1 数码与逻辑代数变量值 0 与 1 吻合，所以二进制同时可以使计算机方便 地进行逻辑运算4)二进制数和十进制数之间的关系亦不复杂2.进位计数制相互转换十进制数转换成二进制数:十进制数据转换为二进制数时，因整数部分与小数部分转换算法不同，需要分别进行全国计算机等级考试四级复习纲要一[2](1)整数转换方法———除基取余法十进制整数除以 2 取余数作最低位系数 k0 再取商的整数部分继续除以 2 取余数作高一位的系数，如 此继续直到商为 0 时停止除法，最后一次的余数就是整数部分最高有效位的二进制系数，依次所得到的余 数序列就是转换成的二进制数因为除数 2 是二进制的基数，所以这种算法称作“除基取余”法。
2)小数转换方法———乘基取整法把十进制小数乘以 2， 取其积的整数部分作对应二进制小数的最高位系数 k -1 再取积的纯小数部分乘 以 2，新得积的整数部分又作下一位的系数 k -2 ，再取其积的纯小数部分继续乘 2， …，直到乘积小数部分 为 0 时停止，这时乘积的整数部分是二进制数最低位系数，每次乘积得到的整数序列就是所求的二进制小 数这种方法每次乘以基数取其整数作系数所以叫乘基取整法需要指出的是并不是所有十进制小数都 能转换成有限位的二进制小数并出现乘积的小数部分 0 的情况，有时整个换算过程无限进行下去此时可 以根据要求并考虑计算机字长， 取定长度的。