神奇的电脑
电脑是人类发明的一种高度自动化的、能进行快速运算及逻辑判断的先进电子设备，是人们用来对数据、文字、图像、声音等信息进行存储、加工与处理的有效工具。自从1946年世界上第一台电脑问世以来，它已被广泛地应用于科学计算、工程设计、数据处理等方面。
最初的电脑不仅体积大、用电多、造价高、可靠性差，而且只有专家才能使用它。随着电子技术的飞速发展，电子管被晶体管代替，晶体管又被集成块代替，后来又出现了大规模集成电路和超大规模集成电路，使电脑的内部结构越来越小，功能越来越完善，这样才出现了今天的“微型电脑”。我们后面提到的电脑都是指微型电脑，简称“微机”。
现在电脑的应用非常广泛，走到大街上，到处都可看到电脑打字、激光照排的广告；走进银行，看到的不再是古老的算盘，而是崭新的电脑；走进飞机售票处，也是漂亮的电脑一字排开，只要手指轻轻一按键盘，所需要的信息立刻就会跃上屏幕，再按打印机，过一会儿，屏幕上的信息就打印在纸上了；走到商店，可以看到有触摸屏的电脑，用手轻轻一按就可以得到所要的提示；当打电话时，经过电脑的处理，可以看见正与你通话人的一举一动。
电脑的特点
在电脑问世以后的半个多世纪里，它在国民经济的各个领域和人们的生活中的应用已是无孔不入。电脑之所以能够显示出如此巨大的威力，是因为它具有如下的一些特点：
（1）具有逻辑判断能力
具有逻辑判断与加工能力是电脑的最大特点。电脑不仅能够完成加、减、乘、除等数值运算，还能实现逻辑运算。即电脑进行对与错、真与假的判断，在事先存入其内的程序控制之下，能够根据前几步的计算或判断的结果，自动决定下一步的工作内容，不需要人为干预而自动快速完成许多复杂的任务。
（2）存储容量大
电脑具有记忆（或称存储）大量信息的能力，这是它区别于其他任何计算工具的一个本质的特点。近年来，由于电子元器件集成度和存取速度的提高，各种类型电脑内部存储容量也日益增大，为电脑解决复杂问题提供了必要的条件。
（3）运算速度快
运算速度是衡量计算工具先进性的一个重要指标。由于构成电脑的逻辑元件的集成度越来越高，电脑的中央处理器的工作频率也越来越高，加之许多技术的不断更新，使电脑的运算速度越来越快。目前，电脑最快的运算速度可达每秒钟数百亿次。正是由于电脑调整运算能力，使大量用手工计算无法解决的复杂问题有了解决的可能性，也使得许多要求快速响应的自动控制得以实现。
（4）通用性强
由于电脑使用数字化信息表示数值及各种类型的信息，因而它不仅可作算术，也可作逻辑判断；这使电脑具有极强的通用性，不仅能进行数值计算，也能够进行非数值性的处理，如图形处理、信息检索等；可应用到各个科学领域以及人类生活的各个方面，发挥其不可缺少的重要作用的信息处理领域。
电脑的发展史
电脑从产生到现在，一共经历了四代：
（1）第一代电脑（1946～1958年）
第一代电脑的主要特点是采用电子管作为逻辑元件，因此，通常人们又称第一代电脑为电子管电脑。用水银延迟线或阴极射线管作主存储器，用磁鼓作辅助储存，采用纸带、卡片、磁带等进行输入和输出，用机器语言和汇编语言写程序。这一代电脑主要用于军事目的和科学研究。它体积庞大、笨重、耗电多、可靠性差、速度慢、维护困难。其主流机器为UNIVAC。
（2）第二代电脑（1959～1964年）
第二代电脑的硬件部分采用了晶体管作为逻辑元件，体积减小，但功能增强，这一代电脑又被人们称为晶体管电脑。辅助存储器采用了铁氧磁芯和磁鼓、磁盘，开始用高级语言（FORTRAN、COBOL、ALCOL等）编写程序，并出现了管理程序。该阶段的电脑使输入、输出和运算可“同步”进行。电脑的应用已经从军事领域和科学计算扩展到数据处理和事务处理。它的体积减小、重量减轻、耗电量减少、速度加快、可靠性增强。其主流机种为IBMT00系列。
（3）第三代电脑（1965～1970年）
第三代电脑的硬件部分使用中、小规模集成电路代替了分立元件晶体管，因此又被称为中、小规模集成电路电脑。采用微程序技术和流水线技术提高了电脑的灵活性和运行速度；软件方面管理程序已经发展为操作系统，并出现了诊断程序。这一时期的电脑主要用于科学计算、数据处理以及过程控制。由于元器件体积减小、功能增强，使得电脑的体积、重量进一步减小，运算速度和可靠性有了进一步的提高。
（4）第四代电脑（1971年至今）
第四代电脑的硬件部分采用了大规模和超大规模的集成电路作为逻辑元件，采用半导体存储器作为主存储器，辅助存储器采用大容量的软、硬磁盘，并开始引入光盘。外部设备也有了很大的发展。软件更加丰富，并出现了数据库管理系统，软件行业已经发展成为现代新型的工业部门。电脑的体积、容量、功耗进一步减小，运算速度、存储容量和可靠性等有了大幅度提高。微型电脑的出现，开始形成网络。
电子电脑在经历了上面这四个发展阶段以后，目前正向第五代过渡。第五代电脑与前四代电脑有着本质的区别，它是把信息采集、存储、处理、通讯同人工智能结合在一起的智能电脑系统，它不仅能进行数值计算和处理一般的信息，而且主要面向知识处理，具有推理、联想、学习和理解的能力，能帮助人们进行判断、决策、开拓未知的领域和获取新的知识。
电脑的用途
自从电脑问世以来，电脑技术就以惊人的速度飞速发展，并广泛深入到会生活的各个领域，对人类社会的发展产生了深刻和巨大的影响。按应用电脑的特点，电脑的应用领域大体可以概括为以下几类：
（1）科学计算
电脑的发明和发展，首先是为了解决科学技术和工程设计中存在的大量数学计算问题。这类问题的特点是数据量不很大，但计算量很大，很复杂，需要高速、高精度的计算。科学计算是电脑应用的一个十分重要的领域，如工程设计、地震预测、气象预报等都是由电脑来承担庞大复杂的计算任务。
（2）数据处理（信息处理）
数据处理是电脑应用的一个重要领域，泛指非科学工程方面的所有计算管理和操纵任何形式的数据。随着软件的发展，特别是数据库技术的发展，数据处理已经成为电脑应用的重要领域。
（3）实时控制（过程控制）
实时控制是电脑在过程控制方面的重要应用。实时是指电脑的运算、控制时间与被控制过程的真实时间相适应。实时性以对事件的响应和处理为基础。利用实时控制，可以大大促进自动化技术的普及和提高，并且可以节省劳动力，减轻劳动强度，提高生产效率，节省原料，减少能源消耗，降低生产成本。
（4）电脑辅助工程
电脑辅助工程是近年来迅速发展的一个新应用领域。它利用电脑高速处理、大容量存储和图形处理技术，辅助各学科的工作人员来完成相应的工程，从而提高质量、缩短周期、提高自动化水平。在电脑辅助工程中包含电脑辅助设计（CAD）、电脑辅助制造（CAM）、电脑辅助教学（CAL）、电脑辅助教育（CAE）、电脑辅助证明（CAP）、电脑辅助测试（CAT）等多种分类。
（5）电脑通信
现代通信技术与电脑技术相结合，构成联机系统和电脑网络，电脑网络的建立，不仅解决了一个地区、一个国家中电脑之间的通信和网络内各种资源的共享，还可以促进和发展国际间的通信和各种数据的传输与处理。
（6）人工智能
人工智能是利用电脑模拟人类某些智能行为（如感知、思维、推理、学习等）的理论和技术。它是在电脑科学、控制论等基础上发展起来的边缘学科，它包括专家系统、机器翻译、自然语言理解等。
总之，电脑的应用范围非常广泛，从人造卫星到日常生活，从科学计算到儿童玩具都有电脑的踪影。但应该认识到，电脑既然是人设计制造的，就要靠人来使用和维护，它不能代替人脑的一切活动。人们只有提高电脑方面的知识水平，才能使电脑充分发挥作用。
位与字节
在电脑中，任何信息的存储和表示都是用二进制代码来实现的，“位”和“字节”是最常用的两个表示电脑信息量的术语。
（1）位（bit）
位是电脑存储和表示信息的最小单位，被用来表示一个二进制代码，通常称为“比特”或“bit”。一个位的取值只可能为0或为1。
（2）字节（Byte）
一个位只能存储和表示一个二进制代码，我们知道，一个字符需要用8位二进制代码表示、一个汉字则要用16位二进制代码表示。因而人们便把8个比特作为一个计量信息的基本单位，叫做一个字节或一个Byte。通常用小字母b表示bit，用大写字母B表示Byte。在目前的电脑范围内，外存储器容量的大小都有用多少KB，MB，GB，甚至用TB来表示的，这些信息计量单位之间的关系如下：
1Byte=8bit
1KB=1024Byte
1MB=1024KB（或称1兆字节）
1GB=1024MB
1TB=1024GB
假如某台电脑的RAM内存为4MB，表示其内存容量约为4百万字节，精确地讲是4194304字节。若某个硬盘是1GB的，则说明其存储容量约为10亿字节。
电脑中的文件
电脑处理的大量信息都是以文件形式存储在磁盘或光盘上的，因而我们使用电脑做任何事情，几乎都离不开和文件打交道。
电脑中的文件是一组相关信息的集合，它可以是一个程序、一批数据或者其他信息。通常情况下，电脑所处理的各种程序和数据都是以文件形式存储在外部存储器上的，每个文件都有一个特定的符合MS-DOS规定的文件标识符，或称文件名以区别其他的文件。MS-DOS的文件管理系统将依据指定的文件标识符，统一管理各文件的建立、存取、复制、删除和重命名等操作。
各种各样的文件主要可分为程序文件和数据文件两大类。
程序文件通常是复杂的指令集合，这些指令用来指挥电脑工作。Windows磁盘操作系统本身就是一组程序文件，各种应用软件也都是各种不同的程序文件。在Windows状态下，可执行程序的文件内容一般不能在屏幕上显示，即使显示出也无法读懂。如果你不是程序员或高级用户就不要修改或删除程序文件，否则这些程序将不再能运行，甚至导致电脑不能工作。
数据文件与程序文件不同，它包括我们存入电脑的文章与信件、程序资料、各种报表、字库点阵信息，以及图形数据信息等。数据文件往往是通过相应的应用程序建立起来的，例如，文章和信件是由字处理程序建立的，数据库信息则是由称为数据库管理系统的软件建立的。
各种数据文件的内部组织形式不尽相同，因而一般只能在各自对应的程序环境下正常显示，一旦脱离原程序就不一定能被读懂。在MS-DOS状态下，可以正常显示和被完全读懂的数据文件叫做文本（text）文件或ASCII码文件。此种文件常可作为各类数据文件之间进行数据通讯的桥梁。
硬件与软件
一个完整的电脑系统是由相互独立而又密切联系的硬件系统和软件系统两大部分组成的。图1描述了电脑系统中硬件系统和软件系统的组成结构。
计算机系统硬件系统主机中央处理器运算器
控制器
内部存储器随机存储器
只读存储器
外部设备外部存储器：硬盘、软盘、光盘
输入设备：键盘、鼠标、扫描仪
输出设备：显示器、打印机
软件系统系统软件操作系统
语言处理程序
各种工具软件
应用软件：各种实际应用软件
所谓硬件系统（Hardware），就是指由电子部件和机械部件构成的机器实体，也称作裸机、硬设备或机器系统。而电脑的软件系统（Software）则是指各种各样的指挥电脑工作的程序或指令的集合。
现代电脑的基本结构模式是由美籍匈牙利科学家冯·诺依曼首先提出的，因此被称为冯·诺依曼结构。其要点是：电脑硬件系统由运算器、控制器、存储器以及输入、输出设备五大部件构成；在电脑内部采用二进制；数据和程序存储在电脑中，机器在程序的控制下自动工作。到目前为止，电脑尚未能脱离这种结构模式。
软件系统（softwareSystem）也称作电脑的程序系统。它是电脑运行中所涉及到的各种程序的统称（从广义来讲，与电脑有关的各种文档资料、手册、说明书等也属软件范畴）。软件系统包括电脑本身运行所需要的系统软件和用户为完成自己的特定任务所需要的应用软件。
软件系统与硬件系统之所以紧密联系，是因为硬件是实现软件功能的物质基础与保证，软件又充分发挥了硬件的潜在功能。在科学技术飞速发展的今天，不仅电脑硬件设备的功能有了极大的提高，而且其软件也已摆脱了对于某种特定机型的依赖，发展成为一种极具生命力的信息产业。这种产业以其技术密集、知识密集、投资少、见效快、低能耗、高效益且无污染特点而迅速发展。
软件是各种各样程序的通称，而程序则是由一系列的指令或命令语句所组成的，它指挥电脑一步步地对信息进行加工处理并最终得到我们所希望的结果。因而软件是如此重要，没有软件电脑将一事无成。
硬件性能指标
评价电脑硬件性能的好坏，有下列几项主要的性能指标。
（1）字长
所谓字长是指中央处理器可一次性并行处理的二进制位数，此项指标直接影响电脑的运行速度与计算精度。根据字长的不同，计算机有8，16，32和64位机器之分。我们知道，在电脑内部一个实数常常需要用4个字节（32位）来存储或表示，故对于早期的8位机来讲，要处理一个实数便需要CPU操作4次；16位的286中央处理器需要操作两次，因而也影响了其处理速度；而采用386、486CPU的电脑都有一次并行处理，32位二进制信息的能力。目前的高档电脑则已是64位机，因而运算速度与精度都得到较大幅度的提高。
（2）寻址能力
寻址能力主要是指中央处理器可访问的最大内存的地址空间。该能力是由其地址总线的条数所决定的。例如，8088CPU的地址总线为20条，决定了它的最大寻址空间为IMB；而486CPU的地址总线32条，可直接访问4GB的内存空间。此外，寻址能力还和中央处理器本身所具有的各种寻址方式有关。
（3）主频