正文 第一章 計算機的基本知識(1 / 3)

通常所說的計算機,全稱應叫電子計算機。它可以存儲各種信息,會按人們事先設計的程序自動的完成計算、控製等許多的工作。計算機又稱作電腦,這是因為計算機不僅是一種計算的工具,而且還可以模仿人腦的許多功能,代替人腦的某些思維活動。

實際上,電腦是人腦的延伸,是一種腦力勞動的工具。計算機與人大腦有許多相似之處,如人大腦有記憶細胞,計算機有可以存儲數據信息和程序的存儲器;人大腦有神經中樞處理信息並控製人的動作,計算機有中央處理器,可處理信息並發出控製的指令;人靠眼、鼻、耳、四肢感受信息並傳遞至神經中樞,計算機可靠輸入設備接收數據信息;人靠五官、四肢做出反應,計算機靠輸出設備處理信息結果。

隨著計算機信息處理自動化、智能化、規範化、標準化管理應用的不斷深化。計算機軟件的應用深入到社會的各個領域,成為人們工作、學習和生活不可缺少的工具。計算機在各個領域中發揮著日益重要的作用。以教育領域而言,學校的行政管理、圖書管理、學生學籍、考試、成績管理等都使用了計算機管理。特別是在考試這一重要的教育環節,計算機技術的應用基本上普及和日趨完善,這對促進我國的考試改革有著非常重要的作用。

考試管理與考試評價使用計算機從單機到局域網發展到網絡技術的應用,解決了處理考試的信息數據量大,速度快、準確地得出考試與考試評價的結果,提高考試的管理與考試評價工作效率、效益和準確度。

計算機在考試管理與考試評價中的應用可概括為幾個方麵:考籍管理、考務管理、命題管理、 評卷管理、統計分析、成績與證書管理。

第一節 計算機係統的組成

一、計算機發展階段

近50年來,計算機的發展經曆了以下5個重要階段。

第一大型機的階段,在20世紀50~60年代,1946年在美國賓夕法尼亞大學問世的第一台“數字電子計算機ENIAC”被公認為大型計算機的鼻祖。大型計算機(Mainframe computer )經曆了第一代電子管 、第二代晶體管 、第三代中小規模集成電路、第四代超大規模集成電路的發展過程。

第二小型機的階段,在20世紀60~70年代。小型計算機(Minicomputer)是對大型機進行的第一次“縮小化”。它能夠滿足中小型企事業單位的信息處理要求,且成本較低,其價格可為中小部門接受。

第三微型機的階段,在20世紀70~80年代。微型計算機(Microcomputer)是對大型機進行的第二次“縮小化”。在1981年IBM公司推出個人計算機IBM-PC,此後它又經曆了若幹代的演變,計算機得到空前的普及,逐漸形成了規模龐大的個人計算機市場。

第四客戶/服務器的階段,在20世紀80~90年代。早期使用的局域網一般采用對等網的結構,如今則一般采用的是客戶/服務器的(Client/Server)模式,即某些計算機是服務器,而其餘則是客戶機(工作站)。早期的服務器主要是為其客戶機(工作站)提供資源共享的磁盤服務器和文件服務器,後來的服務器主要是為數據庫服務器和應用服務器等服務。

第五互聯網的階段,在20世紀90年代至今。自1969年美國國防部的阿帕網(ARPANET)運行以來,計算機的廣域網開始發展起來。在1983年TCP/IP傳輸控製協議與網際互聯協議正式成為阿帕網的協議標準,使網際互聯有了突飛猛進的發展。

1991年6月我國一條與國際互聯網連接的專線建成,它從中國的科學院高能物理研究所接到美國斯坦福大學的直線加速器中心。到1994年我們國家實現了采用TCP/IP協議的國際互聯網全功能連接,可以通過主幹網接入因特網。

二、計算機的係統結構

計算機是由硬件和軟件兩部分組成。計算機的硬件主要包括存儲器、運算器、控製器和輸入/輸出係統,這些硬件設備可以通過係統的總線連接起來傳遞信息。

控製器和運算器構成了中央處理單元(CPU)。控製器控製各基本單元之間數據的交流,是整個計算機的指揮中心。運算器進行算術邏輯運算。

計算機的軟件可以分為係統軟件和應用軟件兩部分。係統的軟件是為了維護整個係統的正常運行而編寫出來的程序,如:Windows操作係統;應用軟件是為某種特定的應用而編寫的程序,又可以分為通用和專用兩種,如Word、Excel字處理軟件就是應用軟件。

三、計算機的指標

計算機的指標包括位數、速度、容量、帶寬與可靠性等。

1.位數

計算機有64位、32位、16位以及8位之分,例如奔騰是64位的或是32位的。這裏的位是指CPU能夠存儲多少位的數據,位數越多,CPU一次能夠處理的信息量就越大。通常64位是兩個漢字長,32位是一個漢字長,16位是一個字(Word), 8位是一個字節(Byte)。

一個數位組是數個二進位的組合。早期的不同計算機係統中使用的數位組含有的二進位數目不盡相同。 但目前數位組在應用上已經統一,即,一個數位組通常由8個二進位組成。16個二進位合成一個字(word),32個二進位構成一個複字(double words)。

2.速度

計算機CPU的處理速度快慢是人們十分關心的一項技術指標。它可用每秒鍾處理的指令數來表示,也可每秒鍾處理的事務數來表示,如經典奔騰的處理速度可達到300MIPS。這裏MIPS(Million Instructions Per Second)的縮寫,表示單字長定點指令的平均執行速度,即是每秒執行一百萬條指令。有些機器為了考查單字長浮點指令的平均執行速度,又用MFLOPS來表示處理速度,即(Million Floating Instruction Per Second)的縮寫。此外,由於運算速度快慢與微處理器的時鍾緊密相關,所以人們又用主頻來表示CPU的處理速度。

3.容量

存儲器容量的大小不僅影響著存儲程序和數據的多少,而且還影響著這些程序的運行速度。這是人們在購買計算機時非常關心的一個關鍵問題。

存儲容量的單位是字節,英文表示為Byte,縮寫為B。常用的單位有KB表示千字節,MB表示兆字節或百萬字節,GB表示吉字節或十億字節。

K是千;M是兆;G是吉咖;T是太拉

8bit(位)=1Byte(字節)

1024Byte(字節)=1KB

1024KB=1MB

1024MB=1GB

1024GB=1TB

數位組:一個在信息技術和數碼技術領域中,用於表示信息的數量的單位。

對於磁盤存儲器,除了其存儲容量外還有一些特殊的指標,比如數據傳輸速率、平均尋道時間、平均等待時間等。

數據傳輸速率:指磁頭找到所需要讀寫扇區後,每秒鍾可讀出或寫入磁盤的字節數。

平均尋道時間:指磁頭沿著盤徑移動到需要讀寫那個磁道花費的平均時間。

平均等待時間:指需要讀寫扇區旋轉到讀寫磁頭下麵花費的平均時間。

4.帶寬

計算機的數據輸速率也常稱為帶寬,它反映了計算機的通信能力,其單位為bps,表示每秒鍾傳輸一位。常用的單位有Kbps、Mbps、Gbps等。

5.可靠性

係統的可靠性通常用平均無故障的時間(MTBF)和平均故障修複時間(MTTR)來表示。這裏的故障主要是指硬件故障。MTBF的縮寫是Mean Time Between Failure,指多長時間係統發生一次故障。MTTR的縮寫是Mean Time To Repair,指修複一次故障所需時間。顯然,如果係統的MTBF時間很長、MTTR時間很短,則該係統的可靠性就很高。

第二節 計算機的種類及其工作特點

一、計算機的種類

按照運算對象的表示方法,可以將電子計算機分為模擬計算機、數字計算機和數字模擬混合計算機三大類。按照設計目的、規模不同,又可將電子計算機分為單片型、微型機、超小型機、小型機、中型機、大型機、巨型機、專用機和通用機等。

20世紀70年代初期,國際上常以運算速度在每秒鍾1 000萬次以上,存儲容量在1 000萬位以上,價格在1 000萬美元以上的所謂“三個1 000萬以上”來衡量一台計算機是否為“巨型”。到了80年代中期,巨型機的標準是運算速度為每秒鍾1億次以上,字長達64位,主存儲器的容量達4~16 MB。這一標準還在逐年增長,目前,運算速度為每秒鍾100億~100000億次。按80年代中期的標準,大型機運算速度為每秒100萬~1 000萬次,字長32~64位,主存儲器的容量為0.5~8 MB;中型機運算速度為每秒鍾10萬~100萬次,字長一般為32位,主存儲器的容量在1MB左右。小型機和微型機很難有嚴格的界限。特別是微型計算機發展速度最快、應用最廣,大家所熟悉的486、586、奔騰Ⅱ、奔騰Ⅲ、奔騰Ⅳ等PC機都屬於微型計算機。目前,Intel公司采用超線程技術使處理器的實際工作頻率已經提升到了3、06GHz。