計算機應用基礎
二.計 算 機 的 應 用
(1) 科學計算如：計算量大、數值變化範圍大的天文學、量子化學、空氣動力學、核物理學和天氣預報等領域中的複雜運算。
(2) 數據處理是計算機應用的一個重要方面，如：辦公自動化、企業管理、事務管理、情報檢索等非數值計算的領域。
(3) 過程控制如：冶金、石油、化工、紡織、水電、機械、航天等現代工業生產過程中的自動化控制。
(4) 計算機輔助系統
計算機輔助設計 CAD：如飛機、船舶、建築、機械、大規模集成電路等的設計。
計算機輔助製造 CAM：用計算機進行生產設備的管理、控制和操作。
計算機輔助教育 CBE：如計算機輔助教學CAI、計算機輔助測試 CAT、計算機管理教學 CMI
(5) 人工智能 AI 是計算機應用研究的前沿學科。
(6) 信息高速公路(此即 “國家信息基礎設施” NII 的俗稱)
我國已建立的大型計算機應用工程-"金"字工程： 金橋工程(全國經濟信息網) 金卡工程(金融信息網) 金關工程(外貿海關信息網) 金智工程(教育科研信息網)
(7)電子商務利用國際互聯網Internet 進行網上商務活動，始於1996年，現已發展迅速，全球已有許多企業先後開展了“電子商務”活動。
三.計算機系統的組成
1.計算機的基本結構
馮·諾依曼(美籍匈牙利數學家)對計算機結構提出的設計思想：
(1)計算機應由五個基本部分組成：運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備;
(2) 採用存儲程序的方式，程序和數據存放在同一個存儲器中;
(3) 指令在存儲器中按執行順序存放，由指令計數器指明要執行的指令所在的單元地址，一般按順序遞增，但可按運算結果或外界條件而改變;
(4) 機器以運算器爲中心，輸入/輸出設備與存儲器間的數據傳送都通過運算器。
2.計算機工作原理計算機的工作過程其實就是一個執行指令和程序的過程。
指令的執行過程：
第一階段，計算機將要執行的指令從內存取到CPU，此階段稱之爲取指週期;
第二階段，CPU對取入的指令進行分析譯碼，判斷該指令要完成的操作，然後向各部件發出完成該操作的控制信號，完成該指令的功能，此階段稱之爲執行週期。
程序的執行過程：就是逐條執行指令的過程。取指令→執行指令→取指令→執行指令……
指 令：就是讓計算機完成某個操作所發出的命令，是計算機完成某個操作的依據。它包括操作碼和操作數兩部分。
操作碼：指明該指令要完成的操作。
操作數：是指參加運算的數或者數所在的單元地址。
指令的分類：包括： 數據傳送指令、算術運算指令、邏輯運算指令、移位運算指令、位與位串操作指令、控制轉移指令、輸入/輸出指令、其他指令。
指令系統：指一臺計算機的所有指令的集合。不同的計算機其指令系統不一定相同。
程 序：是由一系列指令構成的有序集合。
3. 計算機的硬件系統 計算機硬件主要由中央處理器、主存儲器、輔助存儲器、輸入/輸出設備和總線等組成。
其中：中央處理器、主存儲器和總線構成“主機” ， 輔助存儲器和輸入/輸出設備構成“外設”。
微機的主機箱內主要有下列部件：
(1) 系統主板 是一塊集成電路板，是微機最主要的部件，它包括微處理器模塊、內存模塊、基本I/O接口、中斷控制器、DMA(直接存取存儲器)控制器及連接其他部件的總線。
微處理器 CPU ：是微機的核心部件，控制計算機的各項工作。 Pentium 處理器主要由執行單元、指令預取部件、指令譯碼部件、地址轉換與管理部件、指令快存(cache)和數據快存(cache)、總線接口部件和控制器等組成。其核心是執行單元(即運算器)，它的任務是高速完成各種算術和邏輯運算。
CMOS存儲器： 用來存放用戶對計算機的配置參數。存放在其中的信息可以在計算機開機時進行修改，關機後可保持設置不變。其中的信息要依靠小電池來維持，電池放電後，會使其中的信息全部丟失。
I/O總線： 包括傳送數據信號的數據總線DB(是雙向的)、傳送地址信號的地址總線AB(是單向的)、傳送控制信號的控制總線CB 。常用的有PCI(外圍設備接口)總線、 ISA(工業標準體系結構)總線、EISA(擴展的工業標準體系結構)總線. 通用串行總線(USB)：可以連接幾乎所有外部設備。
輸入/輸出接口電路：並行接口、 串行接口、軟盤接口、IDE(智能設備電子接口)硬盤接口、鍵盤接口 等
中斷控制器、DMA控制器 (2) 硬盤驅動器 (3) 軟盤驅動器 (4) 光盤驅動器 (5) 電源 (6) 顯示卡 (7) 其他卡(聲卡、視卡、網卡、…)
計算機常用的外部設備有：
(1) 輸出設備：
顯示器：常見的有單色CRT(陰極射線管)顯示器、彩色CRT顯示器、平板顯示器。 主要技術指標是：分辨率、彩色數目、屏幕尺寸
打印機：常見的有針式打印機、噴墨打印機、激光打印機 繪圖儀：常見的有平板式繪圖儀 、滾筒式繪圖儀
音箱
(2) 輸入設備：
鼠標： 常見的有機械式、光電式和光機式三類鼠標。筆記本電腦上用跟蹤球代替鼠標。
鍵盤： 常見的有101鍵盤、 104鍵盤。 掃描儀：常見的有手持式掃描儀、平板式掃描儀。
其他輸入設備：數字化儀、條形碼讀入器、磁卡閱讀機、話筒、攝象機等
(3)計算機通訊設備 —— 調制解調器(Modem)： 在Internet 中，微機之間常通過電話線來傳送數據，通過電話線傳送的信號是模擬信號，而計算機中的信號是數字信號，Modem的作用就是實現這兩種信號的轉換。
調製：將數字信號轉換成模擬信號的過程
解調：將模擬信號轉換成數字信號的過程
Modem有外置式、內置式、PC卡式(是專爲筆記本電腦設計的)三種。
4.計算機軟件系統
軟件：是利用計算機本身提供的邏輯功能，合理地組織計算機的工作，簡化或代替人們在使用計算機過程中的各個環節，提供給用戶的一個便於掌握操作的工作環境。 不論是支持計算機工作還是支持用戶應用的程序都是軟件。
(1) 計算機軟件的發展 機器語言 → 彙編語言 →高級語言 → 操作系統 → 網絡軟件 → 數據庫軟件
(2)軟件分類與簡介
幾個基本概念：
系統軟件：指那些爲整個計算機系統所配置的、不依耐於特定應用的通用軟件。系統軟件可供所有用戶使用。
應用軟件：指用於解決各種不同具體應用問題的專門軟件。它包括定製軟件(特定用戶使用)和通用應用軟件。
裸機：沒裝任何軟件的計算機
虛擬計算機：具有操作系統的計算機
(3)系統軟件的基本概念
源程序：用高級語言編寫出來的程序。
目標程序：由源程序翻譯出來的機器語言程序或彙編語言程序。
編譯程序：將高級語言源程序翻譯成機器語言或彙編語言的程序，如：FL.EXE 翻譯有“編譯”和“解釋”兩種方式。
編譯方式： 首先將源程序翻譯成等價的目標程序，然後再執行此程序，運行速度較快。如：C 、FORTRAN
解釋方式：是把源程序逐句翻譯，翻譯一句執行一句，邊翻譯邊執行，運行速度較慢。解釋程序不產生將被執行的目標程序，而是藉助解釋程序直接執行源程序本身。如：BASIC 、 LISP
聯接程序：把目標程序變成可執行的程序。也稱組合編譯程序或聯接編譯程序。
將源程序轉換成可執行的目標程序一般分爲兩個階段：翻譯階段和聯接階段。翻譯階段的目標模塊由於沒有分配存儲器的絕對地址，仍然不能執行，只有經過聯接階段，把目標程序以及所需要的功能庫轉換成一個可執行的裝入程序，該裝入程序分配有地址，故可以執行。