既能记忆各类数据信息，又能记忆处理加工这些数据信息的程序。逻辑判断功能是指计算机除了能进行算术运算外，还能进行逻辑运算。 4．能自动运行且支持人机交互 所谓自动运行，就是人们把需要计算机处理的问题编成程序并存入计算机中，当发出运行指令后，计算机便在该程序控制下依次逐条执行，不再需要人工干预。“人机交互”则是在人们想要干预计算机时，采用问答的形式，有针对性地解决问题。 59
1.2.3 计算机的分类
随着计算机的发展，其分类方法也在不断变化。 1．按计算机处理的信号分类 计算机按处理的信号可分为： (1) 数字式计算机(Digital Computer)。数字式计算机处理的是脉冲变化的离散量，即以0、1组成的二进制数字。它的计算精度高，抗干扰能力强。通常我们使用的计算机就是数字式计算机。 60
(2) 模拟式计算机(Analog Computer)。模拟式计算机处理的是连续变化的模拟量，例如电压、电流、温度等物理量的变化曲线。其基本运算部件是运算放大器构成的各类运算电路。模拟式计算机解题速度快、精度低、通用性差，用于过程控制，已基本被数字式计算机所取代。
(3) 数模混合计算机(Hybrid Computer)。数模混合计算机是数字式计算机和模拟式计算机相结合的一种计算机。 61
2．按计算机的硬件组成及用途分类 计算机按硬件组成及用途可分为：
(1) 通用计算机。这类计算机的硬件系统是标准的，并具有扩展性，装上不同的软件就可做不同的工作。它的通用性强，应用范围广。
(2) 专用计算机。这类计算机软、硬件的规模全部根据应用系统的要求配置，因此具有较好的性能价格比，但只能完成某个专门任务。这类计算机多用于工业控制系统。 62
3．按计算机的规模分类 当前沿用较多的是“电气与电子工程师协会”(IEEE)于1989年提出的分类方法。其具体分类如下：
(1) 个人计算机(Personal Computer，简称PC)。PC机即面向个人或家庭使用的低档微型计算机，主要分为台式机和便携机两类。
(2) 工作站(Work Station，简称WS )。工作站是介于PC机和小型机之间的高档微机。它的运算速度快，主存储器容量大，易于联网，通常配有高分辨率的大屏幕显示器，具有较强的数据处理能力和高性能的图形功能，特别适合于CAD/CAM和办公自动化。 63
(3) 小型计算机(Minicomputer)。小型计算机按照满足中、小型部门的需要设计，规模较小，结构简单，成本较低，设计周期较短，操作简便，维护容易，从而得以广泛推广应用，可用于工业控制、数据采集、分析计算等。
(4) 主机(Mainframe)。主机亦称大型主机，通常安装在机架内。它具有大容量存储器，多种类型的I/O通道，能同时支持批处理和分时处理等多种工作方式；具有通用、处理速度快和处理能力强的特点。主机一般作为大型“客户机/服务器”系统的服务器，或者“终端/主机”系统中的主机。 64
(5) 小巨型计算机(Minisupercomputer)。小巨型计算机与巨型计算机相比，特点是价格便宜，具有更好的性能价格比。
(6) 巨型计算机(Supercomputer)。巨型计算机亦称超级计算机，运算速度可达十几万亿次每秒以上，主存容量很大，处理能力很强。生产这类计算机的能力可以反映一个国家的计算机科学水平。我国是世界上能够生产巨型计算机的少数国家之一。 65
1.2.4 计算机的应用
随着计算机的飞速发展，信息社会对计算机的需求迅速增长，使得计算机的应用范围越来越广。计算机在各个领域的应用主要体现在以下几个方面。 1．科学计算
科学计算也称为数值计算，指用于完成科学研究和工程技术中提出的数学问题的计算，是计算机应用最早也是最成熟的应用领域。在数学、物理、化学、天文、地理等自然科学领域以及航天、汽车、造船、建筑等工程技术领域中，各种复杂的计算都是借助计算机来完成的。 66
2．数据处理
数据处理指的是对信息进行采集、查询、分类、排序、统计、存储及传送等工作。这已成为信息社会中必不可少的重要工作。目前，数据处理已广泛应用于办公自动化、企事业单位管理(如财务、计划、物资与人事的管理)、图像信息系统、图书情报检索等领域。据统计，现在世界上约80%的计算机用于数据处理工作。 67
3．过程控制
将计算机用来控制各种自动装置、自动仪表、生产过程等都称为过程控制或实时控制。例如，工业生产自动化方面的巡回检测、自动记录、监视报警、自动调控等内容；交通运输方面的行车调度；农业方面的自动温度与湿度控制；家用电器中的某些自动功能等，都是计算机在该方面的应用。 68
4．计算机辅助工程
当前用计算机进行辅助工作的系统越来越多，列举如下：
(1) 计算机辅助设计CAD(Computer Aided Design)，即利用计算机辅助人们进行工作，以便达到提高设计质量、缩短设计周期、使设计实现自动化的目的。目前，建筑、机械、服装、电子等行业都广泛采用了CAD技术。
(2) 计算机辅助制造CAM(Computer Aided Manufacturing)，即直接利用计算机控制零部件的生产。 69
(3) 计算机辅助教学CAI(Computer Assisted Instruction)，即利用计算机
辅助进行教学，把各种教学手段综合化、形象化、现代化。如辅导学生学习、解答问题、批改作业及编制考题等。
(4) 计算机辅助工程CAE(Computer Aided Engineering)。 (5) 计算机辅助测试CAT(Computer Aided Testing)。 70
5．人工智能
人工智能(Artificial Intelligence，简称AI)是将人脑在进行演绎推理时的思维过程、规则和所采取的策略、技巧等编成计算机程序，并在计算机中存储一些公理和推理规则，然后让机器去自动探索解题的方法，用计算机实现某些与人的智能活动有关的复杂功能。这是计算机应用的一个较新的领域，其目前的研究方向有：模式识别、自然语言理解、自动定理证明、自动程序设计、知识表示、机器学习、专家系统及机器人等。 71
6．网络应用
计算机网络就是利用通信设备和线路将地域不同的计算机系统互连起来，并在网络软件支持下实现资源共享和传递信息的系统。根据计算机之间距离的远近、覆盖范围的多少，可将计算机网络分为局域网(Local Area Network，简称LAN)和广域网 (Wide Area Network，简称WAN)两种。利用网络可以进行网上浏览，检索信息，下载软件，收发电子邮件(E -mail)、传真(FAX)，传送文件(FTP)，发布公告(BBS)，参加网上会议(Net meeting)，阅读电子报纸，小说，观看体育比赛，收听音乐，参与游戏，参加各种论坛及开展电子商务(E-Business)等，也可以充分享受网上资源，丰富个人生活。 72
1.2.5 计算机系统的组成
一台完整的计算机应包括硬件部分和软件部分。硬件的功能是接受计算机程序，并在程序控制下完成数据输入、数据处理和数据输出等任务。软件可保证硬件的功能得以充分发挥，并为用户提供良好的工作环境。
1946年，美籍匈牙利科学家冯·诺依曼(Von Neumann)提出了一个“存储程序”的计算机方案。这个方案包含了三个要点： 73
(1) 采用二进制的形式表示数据和指令。 (2) 将指令和数据存放在存储器中。
(3) 由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成计算机。 该方案工作原理的核心是“程序存储”和“程序控制”，把按照这一原理设计的计算机称为冯·诺依曼型计算机。冯·诺依曼型计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成，如图1.1所示。 74
计算机系统 硬件系统 主
机 中央处理单元 控制器
内存储器 运算器
图1.1 计算机系外部设备 外存储器
统的组成
输入设备
输出设备
软件系统
系统软件 操作系统
语言处理系统
服务型程序
应用软件 应用软件包
面向问题的应用软件
75
1．计算机硬件系统
计算机硬件系统是指由电子部件和机电装置组成的计算机实体，如用集成电路芯片、印刷线路板、接插件、电子元件和导线等装配成中央处理器、存储器及外部设备等。 76
计算机的规模不同，机种和型号不同，则它们在硬件配置上的差别就很大。但是，绝大多数都是根据冯·诺依曼计算机体系结构的思想来设计的，故具有共同的基本配置：控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备等五大部件。运算器和控制器合称为中央处理单元，即CPU(Central Processing Unit)，它是计算机的核心。 77
计算机硬件系统中五大部件的相互关系如图1.2所示。其中空心线代表数据流，实心线代表控制流。 1) 控制器
控制器是计算机的指挥中心，它使计算机各部件自动协调地工作。控制器每次从存储器中读取一条指令，对读取的指令经过分析译码后产生一串操作命令，将其发向各个部件以控制各部件动作，从而使整个机器连续地、有条不紊地运行。控制器一般是由程序计数器PC(Program Counter)、指令寄存器IR(Instruction Register)、指令译码器ID(Instruction Dcoder)和操作控制器OC(Operation Controler)等组成。 78
输 入 设 输 出 设 存 储 器 运 算 器 控 制 器 图1.2 计算机硬件系统中五大部件的相互关系 79
程序计数器PC用来存放下一条指令的地址，具有自动加1的功能。指令寄存器IR用来
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