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微型算计机编制

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  简称“微机系统”,由微型计算机、显示器、输入输出设备、电源及控制面板等组成的计算机系统。配有操作系统、高级语言和多种工具性软件等。

  微型计算机系统简称“微机系统”。是由微型计算机、显示器、输入输出设备、电源及控制面板等组成的计算机系统。配有操作系统、高级语言和多种工具性软件等。

  “微机系统”是20世纪最重要的科技成果之一。它是一种能自动、高速、精确地处理信息的现代化电子设备,计算机具有算术运算和逻辑判断能力,并能通过预先编好的程序来自动完成数据的加工处理,因此,也可以说计算机也是一种帮助人类从事脑力劳动(包括记忆、计算、分析、判断、设计、咨询、诊断、决策、学习和创造等思维活动)的工具。现在,计算机的应用已深入到社会的各个角落,极大地改变着人们的工作、学习和生活方式,成为信息时代的主要标志。

  计算机从诞生到现在不过半个多世纪, 但是它的发展速度是惊人的, 它把人 类的计算速度提高了数千亿倍。计算机的发展先后经历了电子管、 晶体管、 大规模集成电路和超大规模集成电路为主要器件的四个发展时代。 预计在不久的将来,将诞生以超导器件、电子仿真、集成光路等技术支撑的第五代计算机。计算机总的发展趋势是朝着巨型化、微型化、网络化、智能化、多媒体化发展。1946年2月,在美国宾夕法尼亚大学诞生了世界上第一台计算机ENIAC(Electronic Numerical Integrator and Computer)。这台计算机由电子管组成,每秒可进行5000次的加法运算,而且采用了著名的数学家冯·诺依曼(Von.Neumann,美籍匈牙利人) 的“存储程序” 的设计思想, 即采用二进制计算、存储程序并在程序控制下自动执行的思想。以后,这种模式的计算机被称为“冯 · 诺依曼机” 。 计算机发展至今, 一直沿用“存储程序” 的思想。这是计算机科学发展史上的一个重要里程碑,它奠定了计算机发展的科学基础。

  电子管数字计算机(1946—1958年);硬件方面,逻辑元件采用真空电子管,主存储器采用汞延迟线、阴极射线示波管静电存储器、磁鼓、磁芯;外存储器采用磁带。软件方面采用机器语言、汇编语言。应用领域以军事和科学计算为主。特点是体积大、功耗高、可靠性差。速度慢(一般为每秒数千次至数万次)、价格昂贵,但为以后的计算机发展奠定了基础。

  晶体管数字计算机(1958—1964年);硬件方面,逻辑元件采用晶体管,主存储器采用磁芯,外存储器采用磁盘。软件方面出现了以批处理为主的操作系统、高级语言及其编译程序。应用领域以科学计算和事务处理为主,并开始进入工业控制领域。特点是体积缩小、能耗降低、可靠性提高、运算速度提高(一般为每秒数十万次,可高达300万次)、性能比第1代计算机有很大的提高。

  集成电路数字计算机(1964—1970年);硬件方面,逻辑元件采用中、小规模集成电路(MSI、SSI),主存储器仍采用磁芯。软件方面出现了分时操作系统以及结构化、规模化程序设计方法。特点是速度更快(一般为每秒数百万次至数千万次),而且可靠性有了显著提高,价格进一步下降,产品走向了通用化、系列化和标准化。应用领域开始进入文字处理和图形图像处理领域。

  大规模集成电路计算机(1970年至今);硬件方面,逻辑元件采用大规模和超大规模集成电路(LSI和VLSI)。软件方面出现了数据库管理系统、网络管理系统和面向对象语言等。特点是1971年世界上第一台微处理器在美国硅谷诞生,开创了微型计算机的新时代。应用领域从科学计算、事务管理、过程控制逐步走向家庭。

  第五代计算机是人类追求的一种更接近人的人工智能计算机。它能理解人的语言,以及文字和图形。人无需编写程序,靠讲话就能对计算机下达命令,驱使它工作。新一代计算机是把信息采集存储处理、通信和人工智能结合在一起的智能计算机系统。它不仅能进行一般信息处理,而且能面向知识处理,具有形式化推理、联想、学习和解释的能力,将能帮助人类开拓未知的领域和获得新的知识。

  中央处理器(Central Processing Unit,CPU)制作在一块集成电路芯片上,也称为微处理器(Micro Processor Unit,MPU)。计算机利用中央处理器处理数据,利用存储器来存储数据。CPU是计算机硬件的核心,主要包括运算器和控制器两大部分,控制着整个计算机系统的工作。计算机的性能主要取决于CPU的性能。

  运算器又称为算术逻辑单元(Arithmetic Logic Unit,ALU)。操作时,控制器从存储器取出数据,运算器进行算术运算或逻辑运算,并把处理后的结果送回存储器。

  控制器的主要作用是使整个计算机能够自动的运行。执行程序时,控制器从主存中取出相应的指令数据,然后向其他功能部件发出指令所需的控制信号,完成相应的操作,再从主存中取出下一条指令执行,如此循环,直到程序完成。

  存储器是计算机中的记忆存储部件。存储器既能够接受和保存数据,又能够向其他部件提供数据。存储器分为内存和外存两大类。

  内存储器分为随机读/写存储器(Random Access Memory,RAM)、只读存储器(Read OnlyMemory,ROM)和高速缓冲存储器(Cache)三类。内存一般指的是RAM。

  键盘是计算机的标准输入设备。通过键盘可以向计算机输入各种指令、程序、数据等。

  鼠标是微机的标准输入设备,使用鼠标可以方便地对图形界面中的图标和菜单等进行可视化操作。目前微机上使用的主要是第2代光电鼠标,采用即插即拔的USB接口。

  显示器是微机必备的“软拷贝”输出设备,比较常见的是阴极射线管显示器(Cathode Ray Tube,CRT)和液晶显示器(Liquid Crystal Display,LCD)

  打印机是微机的常用的“硬拷贝”输出设备。在显示器上输出的图像只能当时查看。为了将图像长久保存,就需要使用打印机输出。

  硬件是组成计算机的基础,软件才是计算机的灵魂。计算机的硬件系统上只有安装了软件后,才能发挥其应有的作用。使用不同的软件,计算机可以完成各种不同的工作。配备上软件的计算机才成为完整的计算机系统。

  针对某一需要而为计算机编制的指令序列成为程序。程序连同有关的说明文档构成软件。微型计算机系统的软件分为两大类,即系统软件和应用软件。系统软件支持机器运行,应用软件满足业务需求。

  系统软件是指由计算机生产厂或“第三方”为管理计算机系统的硬件和支持应用软件运行而提供的基本软件,最常用的有操作系统、程序设计语言、数据库管理系统、联网及通信软件等。

  操作系统(Operating System,OS)是微机最基本、最重要的系统软件。它负责管理计算机系统的各种硬件资源(例如CPU、内存空间,磁盘空间、外部设备等),并且负责将用户对机器的管理命令转换为机器内部的实际操作。例如WIndowsXP、Windows2000等。

  计算机语言分为机器语言、汇编语言和高级语言。机器语言的运算效率是所有语言中最高的;汇编语言是“面向机器”的语言;高级语言不能直接控制计算机的各种操作,编译程序产生的目标程序往往比较庞大、程序难以优化,所以运行速度较慢。

  数据库管理系统(DateBase Management System,DBMS)是安装在操作系统之上的一种对数据进行统一管理的系统软件,主要用于建立、使用和维护数据库。微机上比较著名的数据库管理系统有Access、Oracle、SQL server、Sybase等。Access是小型数据库管理系统,适合于一般的商务活动,而SQL Server是大型数据库管理系统,适用于中小企业的业务应用。

  网络上的信息资源要比单机上丰富得多,因此出现了专门用于联网和网络管理系统软件。例如著名的网络操作系统NetWare、UNIX、Linux、WindowsNT等。

  应用软件是指除了系统软件以外,利用计算机为解决某类问题而设计的程序的集合,主要包括信息管理软件、辅助设计软件、实时控制软件等。

  微型计算机的一个很重要的工作就是日常办公,微软开发的Office2003办公软件包含WOrd文字处理软件、电子表格Excel、演示文稿PowerPoint和数据库管理系统Access等组件。这些组件协同使用,基本可以满足日常办公的也许需要。

  常用的工具软件有压缩/解压缩工具、杀毒工具、下载工具、数据备份与恢复工具、多媒体播放工具以及网络聊天工具等。例如Winrar、Winzip、Rising、Ghost、Thunder、QQ等。

  信息管理软件用于对信息进行输入、存储、修改、检索等,例如工资管理软件、人事管理软件、仓库管理软件等。这种软件一般需要数据库管理系统进行后台支持,使用可视化高级语言进行前台开发,形成客户机/服务器(Cliet/Server,C/S)或浏览器/服务器(Browse/Server,B/S)体系结构,简称MIS(Management Information System,MIS)。

  辅助设计软件用于高效地绘制、修改工程图纸,进行设计中的常规计算,帮助用户寻求好的设计方案,例如二维绘图设计、三维几何造型设计等。这种软件一般需要AutoCAD和程序设计语言、数据库管理系统等的支持。

  实施控制软件用于随时获取生产装置、飞行器等的运行状态信息,并以此为依据按预定的方案对其实施自动或半自动控制。这种软件需要汇编语言或C语言的支持。

  由于微机具有体积小、价格低、耗电少等优点, 所以它的应用范围十分广阔。 归纳起来, 目前有如下几个应用领域。

  许多现代微型计算机系统具有较强的运算能力,这是在过去只有大、中、小型机才具有的。特别是多个微处理器构成的系统,其功能往往可与大型机相匹敌,而成本却低到足以使大型机趋于淘汰。比如,美国Seguent公司用30个Intel 80386集合起来,构成Symmetry计算机,速度为120 MIPS,达到IBM 3090系列最高档大型机的性能,价格却不到后者的十分之一。用更多的微处理器构成的并行处理机甚至可以超过大型机的速度和性能。比如,Intel 公司用128个微处理器构成的IPSC机,速度达512 MIPS,这比任何一种商用大型机的速度都高。Intel 公司用一台32个微处理器构成的IPSC机运行一个广泛使用的科学计算程序,结果比Cray公司的大型机X-MP/2快40%。

  短时间内完成对大量信息的处理是信息时代的必然要求。微型计算机配上数据库管理软件以后,可以很灵活地对各种信息按不同的要求进行分类、检索、转换、存储和打印,加上一些专用部件(如传感器)后,还可以处理光、热、力、声等物理信号。

  过程控制是微机系统应用最多,也是最有效的方面之一。现在,在制造工业和日用品生产厂家中都可以看到微机控制的自动化生产线,微机在这些部门的应用为生产能力和产品质量的迅速提高开辟了广阔前景。

  在仪器仪表,特别是电子设备中,已逐步用微处理器取代了传统的机械部件或分离的电子部件,这大大提高了产品的性能/价格比。此外,微处理器的应用还导致了一些新仪器——智能仪器的诞生。如智能示波器、逻辑分析仪等,它使得人们能同时观察众多的信号波形及它们之间的时序关系。在医学领域,出现了以微处理器为核心控制部件的CT扫描仪、超声扫描仪等智能化的医疗设备,这就大大提高了对疾病的确诊速度和确诊率。

  随着微机系统软、硬件的不断丰富,逐步改善着人们的生活和生产方式。比如,用微机辅助设计(CAD)机械、电子等产品,可以降低成本、缩短研制周期;用微机辅助测试(CAT)数字设备、集成电路性能指标或检查设备故障等,可以节约测试时间、提高测试准确率及避免重大事故的发生;用微机辅助教学(CAI),可提高学习者的学习兴趣和学习效率。目前各高校都在建设越来越多的多功能教室,改变着传统的教育方法;此外,在日常生活中也在不断涌现辅助服装设计(客体服装设计)、电脑选发型等用微机提供的各种全新的服务项目。

  计算机网络是指把若干台地理位置不同,且具有独立功能的计算机通过通信设备和线路互连起来,以实现信息传输和资源共享的一种计算机系统。

  计算机技术和通信技术的迅速发展与紧密结合使计算机不仅用于科学计算、工业控制等,也更多的用于信息的收集、加工、处理和传输。计算机网络使人们能将计算机“群集”起来,快速而有效的发挥系统的整体效益。Internet功能的不断增加和用户的不断扩充,使地球变为一个村庄。微机作为信息高速公路(一种高速信息网络体系)的终端其功能是电话、电视、多媒体电脑汇集而成的“家庭信息中心”,它是一个新的高技术浪潮,在它的冲击下,我们的生活方式和工作方式都将改变。

  1) 体积小、质量轻、功耗低;由于微机中广泛采用了大规模和超大规模集成电路,从而使微机的体积大大缩小。例如PentiumII将750万个晶体管电路仅集成在130.9mm²;芯片面积上,它工作在266MHz主时钟频率下的功耗仅为38.2W。随着超大规模集成电路技术的不断发展,今后推出的微处理器集成度会更高。

  2) 可靠性高、使用环境要求低由于微机采用大规模和超大规模集成电路,系统内使用的器件数量减少,器件、部件之间的连线以及接插件数目也相应地减少,而且MOS电路本身工作所需的功耗也很低,所以微机的可靠性大大提高。进而降低了对使用环境的要求。普通家庭、办公室环境就可满足要求,促进了微机的普及。

  3) 结构简单、系统设计灵活、适应性强、使用方便微机多采用模块化的硬件结构,构成系统的各功能部件和各种适配器通过标准的总线插槽相连, 增加了系统扩充的灵活性和方便性。现代微处理器芯片及其相应的支持逻辑、I/O接口等都有标准化、系列化的产品,用户可根据不同的应用要求选择不同的功能部件, 而且功能性强使用方便,加速了微机的应用和普及。

  4) 应用软件的配置丰富软件是计算机的灵魂, 从系统软件到应用软件可方便地构成不同规模的微机系统,从而使微机具有很强的适应性。

  5) 性能价格比高性能价格比是指机器性能与售价之比,是衡量产品性能优劣的一个综合指标。 许多高性能的微机的性能已经达到或超过了中小计算机甚至大型计算机、工作站的水平,但其价格要比它们低很多。微机优良的性能价格比是其能广泛应用基础,同时又进一步促进了微机技术的发展。

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