2011年計算機等級考試三級PC技術第一章要點(1)
一、計算機的發(fā)展、應用與組成
(一)計算機的發(fā)展與應用1.計算機的發(fā)展歷程
多年來，人們習慣于以計算機主機所使用的主要元器件為著眼點，把計算機的發(fā)展劃分成為四代:
第一代(約1946～1957年)是電子管計算機的時代。其特征是采用電子管作為運算和邏輯元件，數(shù)據(jù)表示主要是定點數(shù)，用機器語言和匯編語言編寫程序，主要用于科學和工程計算。
第二代(約1958～1964年)是晶體管計算機的時代。其特征是用晶體管代替電子管作為運算和邏輯元件，軟件方面出現(xiàn)了FORTRAN、ALGOL和COBOL等高級程序設計語言，除了科學計算之外，計算機被廣泛應用于數(shù)據(jù)處理領域，同時還開始用于過程控制。
第三代(約1965～1970年)是中、小規(guī)模集成電路計算機時代。其特征是用集成電路代替了分立元件，用半導體存儲器取代了磁心存儲器，軟件方面，操作系統(tǒng)日益成熟，多道程序、并行處理、多處理機、虛擬存儲系統(tǒng)以及面向用戶的應用軟件的發(fā)展，大大提高了計算機的性能。這一時期計算機在科學計算、數(shù)據(jù)處理、過程控制等領域都得到了更加廣泛的應用。
第四代(約1971年開始)是大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路計算機時代。其特征是以大規(guī)模集成電路LSI(Large Scale Integration)和超大規(guī)模集成電路VLSI(Very Large Scale Inteˉgration)作為計算機的主要功能部件;軟件方面發(fā)展了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、分布式操作系統(tǒng)、網絡軟件等;特別是80年代個人計算機的出現(xiàn)，以及90年代計算機網絡的迅猛發(fā)展，使計算機應用領域進一步向縱深發(fā)展。
學術界和工業(yè)界已不再沿用“第X代計算機”的說法。人們正在研究開發(fā)的新一代計算機系統(tǒng)，主要著眼于機器的智能化，它以知識處理為基礎，具有智能接口，它可以模擬或部分替代人的智能活動，并具有自然的人機通信能力。
2.計算機的發(fā)展趨勢
(1)計算機的處理速度不斷提高
(2)計算機體積不斷縮小
(3)計算機的價格將持續(xù)下降
(4)計算機的信息處理功能走向多媒體化
(5)計算機與通信相結合，計算機應用進入“網絡計算時代”
網絡計算的應用模式對計算機、網絡、乃至整個信息社會，將產生巨大的深遠的影響。3.計算機的應用
按照傳統(tǒng)的說法，計算機的應用可以歸納為下述幾個主要方面:
(1)科學計算
(2)數(shù)據(jù)處理
(3)自動控制
(4)計算機輔助設計與輔助制造(CAD/CAM)
(5)智能模擬
近幾年來，隨著計算機性能/價格比的迅速提高，光纖通信技術的飛速發(fā)展，計算機網絡的逐步成熟，數(shù)據(jù)庫應用的不斷普及，許多發(fā)達國家競相建設各種形式的信息基礎設施，有效地開發(fā)利用信息資源，加快推進社會的信息化進程。我國是發(fā)展中國家，工業(yè)化、信息化水平還不高，我們要面對挑戰(zhàn)，不失時機地推進信息化進程，用信息化促進現(xiàn)代化，提高綜合國力，參與世界競爭。
(二)計算機的組成與分類
1.計算機的組成
計算機硬件指有形的物理設備，是計算機系統(tǒng)中所有實際物理裝置的總稱，可以是電子的、電磁的、機電的或光學的元件/裝置或者由它們所組成的計算機部件。例如，計算機的處理器芯片、存儲器芯片、底板(母板)、各類擴充板卡、機箱、鍵盤、鼠標器、顯示器、打印機、軟盤、硬盤等都是計算機的硬件。
計算機軟件指在硬件上運行的程序和相關的數(shù)據(jù)及文檔，其中程序是讓計算機硬件完成特定功能的指令序列，數(shù)據(jù)是程序處理的對象。軟件是計算機系統(tǒng)中不可缺少的組成部分。
(1)中央處理器(CPU)
處理器主要由運算器和控制器兩部分組成。運算器用來對數(shù)據(jù)進行各種
算術運算和邏輯運算，它也稱為執(zhí)行單元。控制器是指揮中心，它能解釋指令的含義，控制運算器及其他部件的工作，記錄內部狀態(tài)等。另外，為了暫存運算的中間結果，處理器中還包含幾十個甚至上百個“寄存器”，用來臨時存放正在處理的數(shù)據(jù)。
大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，使得處理器的所有組成部分都能集成在一塊半導體芯片上，這樣的處理器稱為“微處理器”。例如Intel公司的Pentium(奔騰)處理器。
一臺計算機中可能包含多個微處理器，它們各有不同的任務。其中承擔系統(tǒng)軟件和應用軟件運行任務的處理器稱為中央處理器(Central Processing Unit，CPU)，它是任何一臺計算機必備的核心部件。
常用的PC機，其CPU僅由一個處理器組成，為了提高計算機的速度，CPU也可以由2個、4個、8個甚至幾百個、幾千個處理器組成，這種具有多個處理器同時執(zhí)行程序的計算機系統(tǒng)稱為多處理器系統(tǒng)。依靠多個處理器并行地運行程序是實現(xiàn)超高速計算的一個重要方向，稱為“并行處理”。
(2)主存儲器和輔助存儲器
計算機中的存儲器分為兩大類:主存儲器(簡稱主存)和輔助存儲器(簡稱輔存)。主存是存取速度快而容量相對較小(因容量太大，成本將十分昂貴)的一類存儲器，輔存則是存取速度較慢但容量很大的一類存儲器。
主存儲器也稱為內存儲器(簡稱內存)，它直接與CPU相連接，是計算機中的工作存儲器，當前正在運行的程序與數(shù)據(jù)都必須存放在主存內。CPU工作時，所執(zhí)行的指令及操作數(shù)都是從主存中取出的，處理的結果也存放在主存中。
輔助存儲器也稱為外存儲器(簡稱外存)，其存儲容量很大，存放著計算機系統(tǒng)中幾乎所有的信息。計算機執(zhí)行程序和加工處理數(shù)據(jù)時，輔存中的信息需要先傳送入主存后才能被CPU使用。
(3)輸入/輸出設備
輸入/輸出設備簡稱I/O(Input/Output)設備，這些設備是計算機與外界(人或其他設備，包括另一臺計算機)聯(lián)系和溝通的橋梁，用戶通過輸入/輸出設備與計算機系統(tǒng)互相通信。輸入是把信息送入計算機的過程。輸入設備是指用戶能向計算機輸入信息的設備。
輸出是從計算機送出信息的過程。輸出設備一般是指能從計算機中輸出可直接識別的信息的設備。
由于有機械傳動或物理移位等動作過程，相對而言，輸入/輸出設備是計算機系統(tǒng)中運轉速度最慢的部件。
(4)總線
這是所說的總線指的是“系統(tǒng)總線”(也稱為“底板總線”)，它是CPU、存儲器與各類I/O設備控制器之間相互交換信息的一組公用的信號線。系統(tǒng)總線上有3類信號:數(shù)據(jù)信號、地址信號和控制信號，負責傳輸這些信號的線路分別稱為數(shù)據(jù)線、地址線和控制線，協(xié)調與管理計算機各部件通過總線傳輸信息還需要一個總線控制器。
2.計算機的分類
計算機的分類有兩種。一種是按其內部邏輯結構進行分類，如單處理機與多處理機(并行機)、16位機、32位機或64位計算機等。另一種是按計算機的性能和作用進行分類。1989年11月IEEE提出一個分類報告，它根據(jù)計算機在信息處理系統(tǒng)中的地位與作用，考慮到計算機分類的演變過程和可能的發(fā)展趨執(zhí)，把計算機分成6大類。
(1)巨型計算機(Supercomputer)
(2)小巨型機(Mini Supercomputer)
(3)主機(Mainframe)
(4)超級小型計算機(Super Minicomputer)
(5)工作站(Workstation)
(6)個人計算機(Personal Computer)
由于計算機聯(lián)網使用日益廣泛，許多計算機應用系統(tǒng)設計成為基于計算機網絡的客戶機/服務器模式(Client/Server)。在這種系統(tǒng)中，巨型機、小巨型機、主機均可作為系統(tǒng)的服務器使用，超級小型機及高檔工作站則可用作部門級服務器，個人計算機和低檔工作站則用作客戶機，它們直接面向用戶，通過聯(lián)網共享后臺服務器的數(shù)據(jù)資源和計算機資源。鑒于客戶機/服務器系統(tǒng)的盛行，一些計算機廠家專門設計生產了稱為“服務器”的一類計算機產品，它們的存儲容量大、網絡通信能力強、可靠性好，運行網絡操作系統(tǒng)，性能/價格比高。其中有一類是由高檔PC機提升而成的，稱為PC服務器，很適合中小部門的計算機應用系統(tǒng)使用。
3.微處理器和PC機
微處理器(Microprocessor)簡稱μP或MP，通常是指以單片大規(guī)模集成電路制成的具有運算和控制功能的處理器。如果把處理器、存儲器、輸入/輸出接口電路等都集成在單塊芯片上，則稱之為單片計算機，也叫單片機，它們多半應用于嵌入方式的場合(如智能儀表、智能玩具)。1992年Intel公司研制成Pentium微處理器是PC機世界中最重要的事件。Pentium微處理器與80486完全兼容，它采用0.8μm的BiCMOS工藝，在一個芯片上集成了310萬個晶體管，封裝在273個引腳的PGA包裝內。Pentium微處理器的地址總線為36位，同時也支持64位物理地址空間，數(shù)據(jù)總線64位，內部有兩個定點流水線和一個浮點流水線運算器，采用兩個相互獨立的可以同時訪問的指令和數(shù)據(jù)超高速緩存，時鐘頻率可以是120MHz、133MHz、150MHz、166MHz、200MHz，運算速度已超過100MIPS。
近10年來，微處理器和PC機又有了新的發(fā)展，例如Intel公司先后推出了Pentium MMX(多能奔騰)、Pentium Pro(高能奔騰)和Pentium II、Pentium III、Pentium IV微處理器，以這些芯片為CPU的PC機，時鐘頻率更高，處理速度更快，不但能高速處理數(shù)值和字符信息，而且更加適合于三維圖形顯示、語言識別及視頻信號壓縮等多媒體信息處理方面的應用，使PC機的性能又提高到了一個新的水準。
4.PC機的性能參數(shù)
測量一臺PC機的性能是極為復雜的任務，它與PC機的硬件、軟件及處理對象都有密切的關系。從硬件的角度來說，PC機的主要性能參數(shù)包括:
(1)CPU字長
(2)CPU速度
(3)主存容量與速度
(4)Cache存儲器性能
(5)硬盤存儲器性能
(6)系統(tǒng)總線的傳輸速率
(7)系統(tǒng)的可靠性
(三)PC機軟件
1.軟件的功能與分類
PC機軟件與一般計算機軟件沒有本質的區(qū)別，它的功能主要有4個方面:
(1)對計算機硬件資源進行控制與管理，提高計算機資源的使用效率，協(xié)調計算機各組成部分的工作(操作系統(tǒng))。
(2)向用戶提供盡可能方便、靈活的計算機操作使用界面(操作系統(tǒng))。
(3)為專業(yè)人員提供開發(fā)計算機應用軟件的工具和環(huán)境(軟件工具與環(huán)境)。
(4)為用戶完成特定應用的信息處理任務(應用軟件)。
軟件的分類有多種。粗略地分，可以把軟件區(qū)分為兩個大類:系統(tǒng)軟件與應用軟件。
2.系統(tǒng)軟件
系統(tǒng)軟件中最重要的是操作系統(tǒng)、語言處理程序、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、實用程序與工具軟件等。
3.通用應用軟件
流行的通用應用軟件大致可分為:文、表、圖、網、統(tǒng)計等幾大類。下表列出了有代表性的通用應用軟件， 有代表性的通用應用軟件分 類 名稱
文字處理 WPS，Word，Wordperfect，Amipro，PageMaker電子表格 Excel，Lotus123，…
繪圖軟件 Paintbrush，AutoCAD，Photoshop，CorelDraw，…網絡通信 Outlook Express，Internet Explorer，F(xiàn)TP，…簡報軟件 PowerPoint，Show Partner，…統(tǒng)計軟件 SPSS，SAS，BMDP，…
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