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汞延迟线
磁芯存储器
半导体存储器
半导体存储器
外存储器
穿孔卡片，纸袋
磁带
磁带，磁盘
磁带，磁盘，挂盘等大容量存储器
处理速度
几千条
几万至几十万条
几十万至几百万
上千万至万亿条
代表
UNIVAC-I
通用自动计算机
IBM-7000系列机
IBM-360系列机
IBM-4300、3080、3090、9000系列
1.1.2计算机的特点、用途和分类
计算机能够按照程序引导确定步骤，对输入的数据进行加工处理、存储或传送，以获得期望的输出信息，从而利用这些信息来提高工作效率和社会生产率以及改善人们的生活质量。
特点：
1）高速、精确的运算能力2）精确地逻辑判断能力
3）强大的存储能力4）自动功能
5）网络与通信功能
【习题3】计算机最早的应用领域是（）
A．辅助工程B．过程控制C．数据处理D．数值计算
用途：
计算机问世之初，主要用于数值计算，“计算机”也因此得名。
1）科学计算
主要是使用计算机进行数学方法的实现和应用
2）数据/信息处理
也称为非数值计算。
是目前计算机应用最多的一个领域。
3）过程控制
是指利用计算机对生产过程、制造过程或运行过程进行监测与控制，即通过实时监控目标物体的状态，及时调整被控对象，使被控对象能够正确地完成目标物体的生产、制造或运行。
4）计算机辅助
计算机辅助是计算机应用的一个非常广泛的领域。
几乎所有过去由人进行的具有设计性质的过程都可以让计算机帮助实现部分或全部工作。
计算机辅助（或称为计算机辅助工程）主要有：
计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助教育（CAI）、计算机辅助技术（CAT）、计算机仿真模拟（Simulation）等。
【习题4】英文缩写CAD的中文意思是（）
A．计算机辅助设计B．计算机辅助制造C．计算机辅助教学D．计算机辅助管理
计算机模拟和仿真是计算机辅助的重要方面。
在计算机中起着重要作用的是集成电路。
5）网络通信
计算机技术和数字通信技术发展并相融合产生了计算机网络。
6）人工智能（AI）
是用计算机模拟人类的某些智能活动。
7）多媒体应用
是包括文本、图形、图像、音频、视频、动画等多种信息类型的综合。
8）嵌入式系统
并不是所有计算机都通用的。
分类：
1．按计算机处理数据的类型可以分为：
模拟计算机、数字计算机、数字和模拟计算机。
模拟计算机的主要特点：
参与运算的数值由不间断的连续量表示，其运算过程是连续的，模拟计算机由于受元器件质量影响，其计算精度较低，应用范围较窄，目前已很少生产。
数字计算机的主要特点：
参与运算的数值用离散的数字量表示，其运算过程按数字位进行计算，数字计算机由于具有逻辑判断等功能，是以近似人类大脑的“思维”方式进行工作，所以又被称为“电脑”。
2．按计算机的用途可分为：
通用计算机和专用计算机。
通用计算机能解决多种类型的问题，通用性强，如PC
专用计算机则配备有解决特定问题的软件和硬件，但能够高速、可靠地解决特定问题，如在导弹和火箭上使用的计算机大部分都是专用计算机。
3．按计算机的性能、规模和处理能力，可分为：
巨型机、大型通用机、微型计算机、工作站及服务器
1）巨型机
巨型机是指目前速度最快、处理最强的计算机，称为高性能计算机。
2）大型通用机
大型通用机是对一类计算机的习惯称呼，其特点是通用性强，具有较高的运算速度、极强的综合处理能力和极大的性能覆盖，运算速度为每秒100万次至每秒几千万次。
通常人们称大型机为“企业级”计算机。
通用性强，但价格比较贵。
大型机系统可以是单处理机、多处理机或多个子系统的复合体。
3）微型机
微型机是微电子技术飞速发展的产物。
根据微型机是否由最终用户使用，微型机又可分为独立式微机（即日常使用的微机）和嵌入式微机（或称嵌入式系统）。
嵌入式微机作为一个信息处理部件安装在应用设备里，最终用户不直接使用计算机，使用的是该应用设备。
单片机是将中央处理器、存储器和输入/输出接口采用超大规模集成电路技术集成到一块硅芯片上。
单片机本身的集成度相当高，所以ROM、RAM容量有限，接口电路也不多，适用于小系统中。
单板机就是在一块电路板上把CPU，一定容量的ROM、RAM，以及I/O接口电路等大规模集成电路芯片组装在一起而成的微机，并配有简单外设如键盘和显示器，通常电路板上固化有ROM或者EPROM的小规模监控程序。
微型计算机的结构有：
单片机、单板机、多芯片和多板机。
4）工作站
工作站是一种高档的微型计算机，它比微型机有更大的存储容量和更快的运算速度。
通常配有高分辨率的大屏幕显示器及容量很大的内部存储器和外部存储器，并且具有较强的信息处理功能和高性能的图形、图像处理功能以及联网功能。
工作站主要用于图像处理和计算机辅助设计等领域，具有很强的图形交互与处理能力。
因此在工程领域，特别是在计算机辅助设计（CAD）领域得到广泛应用。
无怪乎人们称工作站是专为工程师设计的计算机。
工作站一般采用开放是系统结构，即将机器的软、硬件接口公开，并尽量遵守国际工业界流行标准，以鼓励其他厂商和用户围绕工作站开发软件、硬件产品。
目前，多媒体等各种新技术已普遍集成到工作站中，使其更具特色。
而它的应用领域已经也已从最初的计算机辅助设计扩展到商业、金融、办公领域，并频频充当网络服务器的角色。
5）服务器
“服务器”一词很恰当地描述了计算机在应用中的角色，而不是描述机器的档次。
服务器作为网络的节点，存储、处理网络上80%的数据、信息，因此也被称为网络的灵魂。
主要特点：
（1）只有在客户机的请求下才为其提供服务。
（2）服务器对客户透明。
一个与服务器通信的用户面对的是具体的服务，而可以完全不知道服务器采用的是什么机型及运行的是什么操作系统。
（3）服务器严格地说是一种软件的概念。
一台作为服务器使用的计算机通过安装不同的服务器软件，可以同时扮演几种服务器的角色。
1.1.3计算机科学研究与应用
1．人工智能
人工智能的主要内容是研究如何让让计算机来完成过去只有人才能做的智能的工作，核心目标是赋予计算机人脑一样的智能。
2．网络计算
随着计算机的普及，个人计算机进入家庭，而由此产生计算机的利用率问题。
越来越多的计算机处于闲置状态。
互联网的出现使得链接调用所有这些拥有优先计算资源的计算机系统成为现实。
网络计算是专门针对复杂科学计算的新型计算模式。
这种计算模式是利用互联网把分散在不同地理位置的电脑组织成一个“虚拟的超级计算机”，其中每一台参与计算的计算机就是一个“节点”，而整个计算是由成千上万个“节点”组成的“一张网络”，所以这种计算方式称为网络计算。
这样组织起来的“虚拟的超级计算机”有两个优势：
一是数据处理能力超强；
二是能充分利用网上的闲置处理能力。
网络计算包括任务管理、任务调度和资源管理，它们是网络计算的三要素。
用户通过任务管理向网络提交任务，为任务制定所需的资源，删除任务并检测任务的运行；
任务调度室对用户提交的任务根据任务的类型、所需的资源、可用资源等情况安排运行日程和策略；
资源管理则负责检测网络中资源的状况。
网络计算技术的特点是：
（1）能够提供资源共享，实现应用程序的互联互通。
网格与计算机网络不同，计算机网络实现的是一种硬件的连通，而网格能实现应用层面的联通。
（2）协同工作。
很多网格节点可以共同处理一个项目。
（3）基于国际的开放技术标准。
（4）网格可以提供动态的服务，能够适应变化。
网格计算是一场计算革命，它将全世界的计算机联合起来协同工作，它被人们视为21世纪的新型网络基本架构。
3．中间件技术
顾名思义，中间件是介于应用软件和操作系统之间的系统软件。
中间件技术已经发展成为企业应用的主流技术，并形成各种不同类别，如交易中间件、消息中间件、专有中间件、面向对象中间件、数据存取中间件、远程调用中间件等。
4．云计算
云计算是分布式计算、网络计算、并行计算、网络存储及虚拟化计算机和网络技术发展融合的产物，或者说是它们的商业实现。
构成包括硬件、软件和服务。
云计算将传统的以桌面为核心的任务处理转变为以网络为核心的任务处理，利用互联网实现一切处理任务，使网络成为传递服务、计算和信息的综合媒介，真正实现按需计算、网络协作。
超大规模‘分布式、虚拟化、高可靠性、通用性、高可扩展性、按需服务、价廉。
1.1.4未来计算机的发展趋势
1．电子计算机的发展方向
从类型上看，电子计算机技术正在向巨型化、微型化、网络化和智能化方向发展。
1）巨型化
巨型化是指计算速度更快、存储容量更大、功能更完整、可靠性更高的计算机。
2）微型化
微型计算机从过去的台式机迅速向便携机、掌上机、膝上机发展，其低廉的价格、方便的使用、丰富的软件而受到人们的青睐。
同时也作为工业控制过程的心脏，使仪器设备实现“智能化”。
3）网络化
网络化指利用现代通信技术和计算机技术，把分布在不同地点的计算机相互连接起来，按照网络协议互相通信，以共享软件、硬件和数据资源。
4）智能化
智能化指计算机模拟人的感觉和思维过程的能力。
智能化是计算机发展的一个重要方向。
智能计算机具有解决问题和逻辑推理的功能，以及知识处理和知识库管理的功能等。
2．未来新一代的计算机
计算机中最重要的核心部件是芯片，芯片制造技术的不断进步是推动计算机技术发展的最根本的动力。
目前的芯片主要采用光蚀刻技术制造，即让光线透过刻有线路图的掩膜照射在硅片表面已进行线路蚀刻技术。
当前主要是用紫外光进行光刻操作，随着紫外光波长的缩短，芯片上的线宽将会继续大幅度缩小，同样大小的芯片上可以容纳更多的晶体管，从而推动半导体工业继续前进。
然而，以硅为基础的芯片制造技术的发展不是无限的。
专家预言，随着晶体管的尺寸接近纳米级，不仅芯片发热等副作用逐渐显现，电子的运行也难以控制，晶体管将不再可靠。
目前可能的技术至少有4种：
纳米技术、光技术、生物技术和量子技术。
利用这些技术研究新一代计算机就成为世界各国研究的焦点。
1）模糊计算机
1956年，英国人查德创立了模糊信息理论。
模糊计算机是建立在模糊数学基础上的计算机。
模糊计算机还能用于地震灾情判断、疾病医疗诊断、发酵工程控制、海空导航巡视等多个方面。
2）生物计算机
微电子技术和生物工程这两项高科技术的互相渗透，为研制生物计算机提供了可能。
3）光子计算机
光子计算机是一种用光信号进行数字运算、信息存储和处理的新型计算机。
运用集成光路技术，把光开关、光存储器等集成一块芯片上，再用光导纤维连接成计算机。
4）超导计算机
超导计算机具有超导逻辑电路和超导存储器，其消耗小，运算速度是传统计算机无法比拟的。
所以，世界各国科学家都在研究超导计算机，但还是有许多技术难关有待突破。
5）量子计算机
量子计算机的目的是为了解决计算机中的能耗问题，其概念源于对可逆计算机的研究。
【习题5】办公自动化（OA）是计算机的一项应用，按计算机应用的分类，它属于（）
A．科学计算B．辅助设计C．实时控制D．数据处理
1.1.5电子商务
伴随着计算机网络技术发展起来的电子商务是一种崭新的商务手段，它从根本上改变传统经济活动中的交易方式和流通方式。
电子商务充分利用了信息网络技术等高科技手段。
打破了时空局限，向所有交易主体提供先进的交易模式和平等交易机会，大大减少了交易的中间环节，缩短了交易时间，节省了交易费用，从而提高了商务效率和经济利益，同时也将改变人们传统的生活方式和思想观念。
电子商务以前所未有的速度创造着新的商务环境，作为一种全新的商业管理方法，电子商务也将会引发生产、管理、政府职能和法律制度等产生一系列的巨大变革。
这无论对政府、企业、还是个人，都将是新的机遇和挑战。
电子商务是应用现代信息技术在互联网络上进行的商务活动。
从本质上讲，电子商务是一组电子工具在商务过程中的应用，这些工具主要包括：
电子数据交
换（EDI）、电子邮件（E-Mail）、电子公告系统（BBS）、博客（Blog）、条码（Barcode）、图像处理、智能卡等。
而应用的前提和基础是完善的现在通信网络和人们的思想意识的提高以及管理体制的转变。
IBM认为电子商务=Web+IT+Business。
它所强调的是在网络计算环境下的商业化应用，是把买方、卖方、厂商以及其合作伙伴在因特网（Internet）、企业内部网（Intranet）和企业外部网（Extranet）结合起来的应用。
HP认为，电子商务是指从售前服务到售后支持的各个环节实现电子化、自动化，它能够以电子手段完成物品和服务等价值交换。
【习题6】电子商务的本质是（）
A．计算机技术B．电子技术C．商务活动D．网络技术
电子商务是现代信息技术和现代商业技术的结合体。
对它可分为狭义和广义两种看法：
1．狭义的电子商务
狭义电子商务（E-Commerce）是指利用互联网进行交易的一种方式。
主要指信息服务、交易和支付。
主要内容包括：
电子商情广告；
电子选购和交易、电子交易凭证的交换；
电子支付与结算等。
2．广义电子商务
广义电子商务（E-Business）是利用Internet能够进行全部的贸易活动。
从计算机与商业结合的角度，电子商务就是通过电子信息技术、网络互联技术和现代通信技术使得交易涉及的各方当事人借助电子方式联系，而无需依靠纸面文件完成单据的传输，实现整个交易过程的电子化。
简单地说，电子商务就是在网上将信息流、商流、资金流和部分的物流完整地实现。
广义电子商务不仅包含电子交易，而且包含在Internet基础上构造的Intranet、Extranet、企业资源计划（ERP）、供应链管理（SCM）、客户关系管理（CRM）等。
按照不同的标准，电子商务可划分为不同的类型。
目前比较流行的标准时按照参加主体将电子商务分为如下几类：
●企业间的电子商务（Business-to-Business，B2B）
●企业与消费者间的电子商务（Business-to-Consumer，B2C）
●消费者与消费者间的电子商务（Consumer-to-Consumer，C2C）
●非商务的电子商务（No-businessEC）
●企业内的电子商务（IntrabusinessEC）
1.1.6信息技术
1．信息技术的定义
随着信息技术的发展，其内涵也在不断变化，因此至今仍没有统一的定义。
一般来说，信息采集、加工、存储、传输和利用过程中的每一种技术都是信息技术，这是一种狭义的定义。
在现代信息社会中，技术发展能够导致虚拟现实的产生，信息本质也被改写，一切可以利用二进制进行编码的东西都被称为信息。
因此，联合国教科文组织对信息技术的定义是：
应用在信息加工和处理中的科学、技术与工程的训练方法和管理技巧；
上述方面的技巧和应用；
计算机及其与人、机的相互作用；
与之相应的社会、经济和文化等诸种事物。
在这个目前世界范围内较为统一的定义中，信息技术一般是指一系列与计算机等相关的技术。
该定义侧重于信息技术的应用，对信息技术可能对社会、科技、人们的日常生活产生影响及其相互作用进行了广泛的研究。
信息技术不仅包括现代信息技术，还包括在现代文明之前的原始时代和古代社会中与那个时代相对应的信息技术。
不能把信息技术等同为现代信息技术。
2．现代信息技术的内容
一般来说，信息技术包含三个层次的内容：
信息基础技术、信息系统技术和信息应用技术。
1）信息基础技术
信息基础技术是信息技术的基础，包括新材料、新能源、新器件的开发和制造技术。
近几十年来，发展最快、应用最广泛、对信息技术以及整个高科技领域的发展影响最大的是微电子技术和光电子技术。
、
微电子技术是随着集成电库，尤其是超大型规模集成电路而发展起来的一门新的技术。
微电子技术包括系统电路设计、器件物理、工艺技术、材料制备、自动测试以及封装、组装等一系列专门的技术，微电子技术是微电子学中的各项工艺技术的总和。
光电子技术是有光电子技术和电子技术结合而成的新技术，涉及光显示、光存储、激光等领域。
是未来信息产业的核心技术。
2）信息系统技术
信息系统技术是指有关信息的获取、传输、处理、控制的设备和系统的技术。
感测技术、通信技术、计算机与智能技术和控制技术是它的核心和支撑技术。
感测技术就是获取信息的技术，主要是对信息进行提取、识别或检测并能通过一定的计算方式显示计量结果。
现代通信技术，一般是指电信，国际上称为远程通信。
计算机与智能技术是以人工智能理论和方法为核心的，研究如何用计算机去模拟、延伸和扩展人的智能；
如何设计和建造具有高智能水平的计算机应用系统；
如何设计和制造跟聪明的计算机。
一个完整的智能行为周期为：
从机器感知到知识表达；
从机器学习到知识发展；
从搜索推理到规划决策；
从智能交互到机器行为，到人工生命等，构成了智能科学与技术科学特有的认识对象。
控制技术是指对组织行为进行控制的技术。
控制技术是多种多样的，常用的控制技术有信息控制技术和网络控制技术两种。
3）信息应用技术
信息应用技术是针对种种实用目的，如信息管理、信息控制、信息决策而发展起来的具体的技术群类。
如工厂的自动化、办公自动化、家庭自动化、人工智能和互联通信技术等。
它们是信息技术开发的根本目的所在。
信息技术在社会的各个领域得到广泛的应用，显示出强大的生命力。
纵观人类科技发展历程，还没有一项技术像信息技术一样对人类社会产生如此巨大的影响。
3．现代信息技术的发展趋势
展望未来，在社会生产力发展、人类认识和实践活动的推动下，信息技术将得到更深、更广、更快的发展，其发展趋势可以概括为数字化、多媒体化、高速度、网络化、宽频带、智能化等。
1）数字化
当信息被数字化并经由数字网络流通时，一个拥有无数可能性的全新世界便由此揭开序幕。
大量信息可以压缩，并以光速进行传输，数字传输的品质又比模拟传输的品质要好得多。
许多种信息形态能够被结合、被制造，例如多媒体文件。
2）多媒体化
随着未来信息技术的发展，多媒体技术将文字、声音、图形、图像、视频等信息媒体与计算机集成在一起，使计算机的应用由单纯的文字处理进入到文、图、声、影集成处理。
3）高速度、网络化、宽频带
目前，几乎所有的国家都在进行最新一代的信息基础建设，即建设宽频高速公路。
尽管今日的Internet已经能够传输多媒体信息，但仍然被认为是一条低容量频宽的网络路径，被形象地成为一条花园小径。
下一代的Internet技术（Internet2）的传输速率将可以达到2.4GB/s。
实现宽频的多媒体网络是未来信息技术的发展趋势之一。
直到今日，不仅是信息处理装置本身几乎没有智慧，作为传输信息的网络也几乎没有智能。
1.2信息的表示与存储
计算机科学的研究主要包括信息采集、存储、处理和传输，而这些都与信息的量化和表示密切相关。
1.2.1数据与信息
数据是对客观事物的符号表示。
数值、文字、语言、图形、图像等都是不同形式的数据。
信息是现代生活和计算机科学中一个非常流行的词汇。
一般来说，信息是对各种事物变化和特征的反映，是经过加工处理并对人类客观行为产生影响的数据表现形式。
人通过接受信息来认识事物，从这个意义上来说，信息是一种知识，是接受者原来不了解的知识。
数据是信息的载体，信息是对人有用的数据。
计算机科学中的信息通常被认为是能够用计算机处理的有意义的内容或消息，它们以数据的形式出现。
数据与信息的区别：
数据处理之后产生的结果为信息，信息具有针对性、时效性。
尽管人们在许多场合把这两个词互换使用。
信息是有意义的，而数据没有。
信息同物质、能源一样重要，是人类生存和社会发展的三大基本资源之一。
可以说信息不仅维系着社会的生存和发展，而且在不断地推动着社会和经济的发展。
1.2.2计算机中的数据
ENIAC是一台十进制的计算机，它采用十个真空管来表示一位十进制。
冯·
诺依曼在研制IAS时，发觉这种十进制的表示和实现方式十分麻烦，故提出了二进制的表示方法，从此改变了整个计算机的发展历史。
二进制只有“0”和“1”两个数，相对十进制而言，采用二进制表示不但运算简单、易于物理实现、通用性强，更重要的优点是所占用的空间和所消耗的能量小得多，机器可靠性高。
1.2.3计算机中数据的单位
计算机中数据的最小单位是位。
存储容量的基本单位是字节。
8个二进制位称为1个字节，此外还有KB、MB、GB、TB等，
1．位
位是度量数据的最小单位，在数字电路和计算机技术中采用二进制表示数据，代码只有0和1，采用多个数码（0和1的组合）来表示一个数，其中的每一个数码称为1位（bit）
2．字节
一个字节由8位二进制数字组成（1Byte=8bit）。
【习题12】存储24*24点阵的一个汉字信息，需要的字节数是（）
A．48B．72C．144D．192
字节是信息组织和存储的基本单位，也是计算机体系机构的基本单位。
为了便于衡量存储器的大小，统一以字节（Byte，B）为单位。
千字节1KB=1024B=210B
兆字节1MB=1024KB=220B
吉字节1GB=1024MB=230B
太字节1TB=1024GB=240B
【习题8】在计算机中，20GB的硬盘可以存放的汉子个数是（）
A．10*1000*1000BB．20*1024MB
C．10*1024*1024KBD．20*1000*1000KB
3．字长
在计算机诞生初期，受各种因素限制，计算机一次能够同时（并行）处理8个二进制数。
人们将计算机一次能够并行处理的二进制数成为该机器的字长，也成为计算机的一个“字”。
字长是计算机的一个重要指标，直接反映一台计算机的计算能力和精度。
字长越长，计算机的数据处理速度越快。
1.2.4字符的编码
字符包括西文字符（字母、数字、各种符号）和中文字符。
由于计算机室以二进
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