第一章  计算机基础知识
　　考点串讲
　　第一节  计算机的发展历史及其应用领域
　　一、电子数字计算机的起源ENIAC
　　1946年，美国为计算弹道轨迹而研制成功了世界第一台计算机，名字叫ENIAC（埃尼阿克，Electronic Numerical Integrator And Calculator，即电子数字积分器和计算器），诞生于宾夕法尼亚大学。
　　ENIAC的问世具有划时代的意义，它表明计算机时代的到来，在以后的60多年里，计算机技术发展异常迅速，在人类科技史上还没有一种科学可以与电子计算机的发展速度相提并论。
　　二、计算机的发展阶段
　　现代计算机的发展阶段主要是依据计算机所采用的电子器件不同来划分的，这就是人们通常所说的电子管、晶体管、集成电路、超大规模集成电路四代：
　　（一）第一代计算机：电子管数字计算机(1946年-1958年)
　　主要电子器件是电子管；主存储器采用汞延迟线、磁鼓、磁芯；外存储器采用磁带；使用机器语言和汇编语言；主要应用于国防和科学计算；运算速度每秒几千次至几万次。
　　（二）第二代计算机：晶体管数字计算机(1958年-1964年)
　　主要电子器件是晶体管；主存储器采用磁芯，外存储器开始使用磁盘；软件上出现了操作系统和算法语言；运算速度每秒几万次至几十万次。
　　（三）第三代计算机：集成电路数字计算机(1964年-1971年)
　　主要电子器件采用中、小规模集成电路；主存储器仍采用磁芯；软件逐渐完善，分时操作系统、会话式语言等多种高级语言都有新的发展；运算速度每秒几十万次至几百万次。
　　（四）第四代计算机：大规模集成电路数字计算机(1971年至今)
　　主要器件采用大规模集成电路；运算速度每秒几百万次至上亿次。其体积进一步缩小，性能进一步提高，已应用到了各个领域，并且普及到了普通家庭。
　　随着大规模集成电路技术的迅速发展，计算机除了向巨型机方向发展外，还朝着超小型机和微型机方向飞速前进。1971年末，世界上第一台微处理器和微型计算机在美国旧金山南部的硅谷应运而生，标志着微型计算机时代的到来。
　　三、计算机的应用领域
　　目前，计算机的应用领域已非常广泛。按照计算机的应用特点，大体上可以分为科学计算、信息处理、过程控制、计算机辅助工程、办公自动化、计算机通信、人工智能和多媒体应用等几大类。
　　（一）科学计算
　　科学计算又称数值计算，是指计算机完成科学研究和工程技术等领域中涉及的复杂的数据运算，科学研究和工程计算是计算机最早的应用领域。计算机的发明和发展，首先是为了解决科学技术和工程设计中大量的数学计算问题。因此，科学计算是计算机应用的一个重要领域。例如气象预报、航天、军事、桥梁等具有复杂数学问题的领域都需要用计算机进行计算。
　　（二）信息处理
　　信息处理又称数据处理，是指对科研、生产、经济活动中的大量数据进行收集、存储、加工、传输和输出等活动的总称。信息处理是目前计算机最主要的应用领域，这类处理也许并不复杂，但需要处理的数据量却非常大，计算机的应用使信息处理工作变得快捷、准确。例如人事管理、图书管理、票务管理、文件检索等都属于信息处理的范畴。
　　（三）过程控制
　　过程控制又称实时控制，是指用计算机采集检测数据，按最佳值迅速对控制对象进行自动调节，从而实现有效的控制。最初的过程控制主要应用于导弹、卫星等现代化武器系统和航空航天等领域，而现在已广泛应用于工业生产过程。过程控制发挥着神经系统的功能，由于高灵敏度、高精确度的控制，使得上述领域的工作能在人的意志控制下准确无误地达到目的。例如由雷达和导弹发射器组成的防空系统、地铁指挥控制系统、自动化生产线等都属于过程控制的范畴。
　　（四）计算机辅助工程
　　计算机辅助系统是指利用计算机来帮助人类完成一些相关的工作，主要包括计算机辅助设计CAD（Computer Aided Design），计算机辅助制造CAM（Computer Aided Manufacture），计算机辅助教学CAI（Computer Assisted Instruction）和计算机辅助工程CAE（Computer Aided Engineering）等多个方面。
　　CAD由计算机辅助产生的设计结果通过图形设备与设计人员交互，可及时对设计做出判断和修改，最终完成设计工作。例如飞机、汽车、建筑、电子、服装等方面的设计。
　　CAM是使用计算机进行生产设备的管理和生产过程的控制。例如，计算机控制的全自动汽车装配生产线。
　　CAI使教学手段达到一个新的水平，即利用计算机模拟一般教学设备难以表现的物理或工作过程，并通过交互操作极大地提高了教学效率。
　　CAE是用计算机辅助求解复杂工程和产品结构强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、热传导、三维多体接触、弹塑性等力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计等问题的一种近似数值分析方法。
　　（五） 办公自动化
　　办公自动化OA（Office Automation）指用计算机帮助办公室人员处理日常工作。例如，用计算机进行文字处理、文档管理、资料、图像、声音处理和网络通信等。它既属于信息处理的范围，又是目前计算机应用一个比较独立的领域。
　　（六）计算机通信
　　计算机通信主要是利用通信卫星群和光导纤维构成的计算机应用网络，实现信息双向交流，同时利用多媒体技术扩大计算机的应用范围，它是计算机技术与通信技术相结合的产物，其典型的代表是计算机网络。例如随着互联网和多媒体技术的迅速普及，网络会议、电子银行、电子商务等基于计算机通信的远程活动已经获得普及。
　　（七）人工智能
　　人工智能AI（Artificial Intelligence）是指利用计算机模拟人类的智能活动，使计算机具有判断、理解、学习、问题求解的能力。目前，人工智能的研究与应用已在模式识别、景物分析、自然语言的理解与生成、博弈、自动定理证明、自动程序设计、专家系统、模拟训练系统、智能决策系统、机器人等领域取得了重大的突破和快速的发展。
　　（八）多媒体的应用
　　例如计算机具备电视机、游戏机、传真机、电话机和 DVD刻录机等综合功能。
　　上述几种应用类型虽覆盖了计算机应用的大多数领域，但并未能涵盖当今计算机的所有应用范畴。计算机的广泛应用标志着人类进入一个全新的社会——信息化社会。
　　四、计算机的发展趋势
　　当前计算机的发展趋势是向巨型化、微型化、网络化和智能化方向发展。
　　（一）巨型化(或功能巨型化)
　　高速运算、大存储容量和强功能的巨型计算机的运算能力一般在每秒百亿次以上、内存容量在几百兆字节以上。巨型计算机主要用于尖端科学技术和军事国防系统的研究开发。
　　（二）微型化(或体积微型化)
　　随着大规模和超大规模集成电路的飞速发展，微处理器芯片连续更新换代，而随着微电子技术的进一步发展，微型计算机将发展得更加迅速，典型代表为笔记本型、掌上型等微型计算机的迅猛发展。
　　（三）网络化(或资源网络化)
　　网络化是指利用通信技术和计算机技术，把分布在不同地点的计算机互联起来，按照网络协议相互通信，以达到所有用户都可共享软件、硬件和数据资源的目的。目前各国都在开发三网合一的系统工程，即将计算机网、电信网、有线电视网合为一体。
　　（四）智能化(或处理智能化)
　　智能化就是要求计算机能模拟人的感觉和思维能力，也是第五代计算机要实现的目标。智能化的研究领域很多，其中最有代表性的领域是专家系统和机器人。
　　第五代计算机是把信息采集、存储、处理、通信同人工智能结合在一起的智能计算机系统。当前，第五代计算机还在研发当中。