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计算机系统软件中，最基本、最核心的软件是（）。
A．操作系统
B．数据库系统
C．程序语言处理系统
D．系统维护工具
所属学科：
试题类型：客观题
所属知识点：
试题分数：1.0 分
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&&&&&&&&&&&&&&&长沙希赛教育科技有限公司 版权所有 & &&第一章 计算机的基本概念
第一章 计算机的基本概念
&&& 随着计算机技术的飞速发展，计算机应用日益普及。计算机被称为“智力工具”，因为计算机能提高人们完成任务的能力。计算机擅长于执行快速计算、信息处理以及自动控制等工作。虽然人类也能做这些事情，但计算机可以做得更快、更精确，使用计算机可以让人类更具创造力。
&&& 有效使用计算机的关键是要知道计算机能做什么，计算机如何工作，以及如何使用计算机。在本章中，我们将讨论计算机的基本概念，初步了解计算机的工作原理，从而为后面的学习奠定基础。
1.1 计算机概述
1.1.1 什么是计算机
&&& 从广义上讲，计算机（Computer）是一种能够进行计算或辅助计算的工具。在这种广义的概念下，计算机也有着如下的广义分类方法：
&&& 现在，当我们谈到计算机的时候，除加以特殊说明之外，都是指电子数字计算机。电子数字计算机是一种自动化的电子设备，它按照人们事先编写的程序对输入的原始数据进行加工处理，以获得预期的输出信息，并利用这些信息来提高社会生产率、改善人民的生活质量。为帮助大家更好地理解计算机这一概念，让我们先来看一下被称为“现代计算机之父”的冯?诺依曼（J.Von.Neumann）对计算机的定义。冯?诺依曼是计算机领域中最著名的科学家之一，正是他奠定了现代计算机的体系结构。
&&& 冯?诺依曼在领导设计EDVAC（电子离散变量自动计算机）时提出的报告对计算机的概念进行了描述，此报告被称为“在计算机科学史上最具影响力的论文”。冯?诺依曼将计算机称为“自动计算系统”，指出“计算机”是一种可以在程序的控制下接受输入、处理数据、存储数据并产生输出的电子装置。
&&& 现在，电子计算机不仅能作为计算工具进行数值计算，而且能进行信息处理，并常常用于自动控制等各种领域。随着计算机的发展、应用领域的扩大，计算机更多地用于信息处理。有统计资料表明，当今80%以上的计算机将主要用于信息处理。由于计算机在它出现的初期阶段主要是进行数值计算的缘故，所以我们延续下来了“计算机”这个名称。因此，当我们沿用“计算机”这个称谓的时候，我们应对计算机的含义有个比较全面的理解。现在，更多的人把它叫做“电脑”，主要是指计算机可作为人脑功能的扩展和延伸。
&&& 计算机之所以不同于其他的计算装置，主要是因为它具有以下三个突出特征。
&&& 1. 基本器件由电子器件构成
&&& 现代电子计算机基于数字电路的工作原理。从理论上讲，计算机处理数据的速度只受到电的传播速度的限制，因此，计算机可以达到很高的运行速度。
&&& 2. 具有内部存储信息的能力，内部信息以二进制表示
&&& 数字电路中只有“0”和“1”两种脉冲信号，为了方便硬件设计，计算机内部的信息以二进制表示。由于具有内部存储能力，不必每次都从外部获取数据，这样就可以使处理数据的时间减少到最小程度，并使程序控制成为可能。这是电子计算机与其它类型的计算装置的一个重要区别。
&&& 3. 运算过程由程序自动控制
由于计算机具有内部存储能力，计算机就可以从内部存储单元中依次取出指令和数据，来控制计算机的操作，这种工作方式叫做存储程序控制。它是电子计算机最重要的一个特征。
<font face="华文楷体" size="4" color="#.1.2 计算机的工作方式
&&& 根据冯?诺依曼对计算机的定义，我们可以了解到计算机的工作方式如下。
&&& 1. 计算机接受输入
&&& 计算机输入是指向计算机系统输入的内容，“输入”也表示将信息送入到计算机中。输入可以通过人、环境或其他计算机来完成。一台计算机可以处理的输入有文档中的文字或符号、计算用的数字、完成处理功能的指令以及图片、音频信号等。
&&& 计算机的输入设备将输入收集起来并转换成计算机可处理的形式。作为计算机用户，一般将键盘作为主要的输入设备。
&&& 2. 计算机处理数据
&&& 数据是描述人、事件、事物和思想的符号，计算机以多种方式处理数据。计算机处理数据的方式包括执行计算、分析字符和数字、根据用户指令修改文档和图片以及绘图等。在计算机中，通过中央处理单元（CPU）来处理数据。
&&& 3. 计算机存储数据
&&& 计算机必须存储数据，才能对其进行处理。计算机存放数据的地方称为存储器，计算机将数据存于何处取决于数据的使用方式：计算机将数据存于内存储器用于立即处理，存于外存储器则用于永久保存。
&&& 4. 计算机产生输出
&&& 计算机输出是计算机生成的结果。“输出”还作为动词表示产生输出的过程。例如，计算机可以输出报告、文档、音乐、图形和图片等信息。输出装置可以显示、打印或通过计算机的存储器传输处理结果。
&&& 计算机的工作方式如图1.1所示。
计算机的工作方式
<font face="华文楷体" size="4" color="#.1.3 计算机的特点
&&& 前面，当我们谈到计算机的三个最基本特征的时候，实际上已经涉及到了计算机的一些特点。计算机之所以能够应用于各个领域，能够完成各种复杂的工作，除了具备上述三个基本特征之外，还有以下一些基本特点。
&&& 1.运算速度快
&&& 现代巨型计算机系统的运算速度已达到每秒几千亿次乃至一万亿次浮点运算。例如，由2500个Pentium Pro CPU构成的并行计算机系统，其运算速度可高达每秒1000亿次浮点运算；由IBM公司制造的、曾经战胜了国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫的超级计算机“深蓝”（Deeper Blue）可以每秒钟考虑2亿步棋。这一切都表明了计算机的运算速度已经达到很高的程度。大量的科学计算过去人工需要几年、几十年，而现在利用计算机只需要几天或几小时甚至几分钟就可以完成。
&&& 2.运算精度高
&&& 在计算机中，其字长越长则表示数的范围就越大，同时运算精度也就越高。随着计算机硬件技术的不断发展，计算机的字长也在不停地增加，使得它能够满足高精度数值计算的需要。例如对圆周率的计算，数学家们经过长期艰苦的努力只算到了小数点后500位，而使用计算机很快就能够算到小数点后200万位。
&&& 3.可靠性高
&&& 计算机基于数字电路的工作原理，而在数字电路中表示“0”、“1”这样的二进制数非常方便，其运行状态稳定，再加上计算机内部电路所采用的各种校验手段，使得计算机具有非常高的可靠性。
&&& 4.具有逻辑判断功能，逻辑性强
&&& 逻辑判断能力就是因果关系分析能力，分析命题是否成立以便做出相应的对策。计算机内部含有算术和逻辑运算单元，再加上程序的控制，就可以让计算机进行各种复杂的推理。这样，在人工智能等研究方面，计算机就可以发挥出巨大的作用。
&&& 5.通用性强
&&& 计算机可以通过程序设计解决各种复杂的问题，这些程序大多数由几十条到几百条基本指令组成，对于不同的程序只不过是计算机基本指令的使用顺序和频度不同而已。这样，一台计算机就能够适应多种工作的需要，通用计算机的名字便来源于此。当前所说的通用计算机，一般理解为至少要能够面向如下三个应用领域：科学计算、信息处理以及自动控制。
<font face="华文楷体" size="4" color="#.1.4 计算机的分类
&&& 计算机有多种不同的分类方法。例如，计算机按其应用领域的不同可分为专用计算机和通用计算机；按其内部信息流的不同可分为模拟计算机、数字计算机和混合计算机；按其使用电子元件的不同可分为电子管计算机、晶体管计算机和集成电路计算机等等。不过按照国际惯例，现在使用的最多的分类方法还是以计算机的规模和性能来进行分类，这样就可以把计算机分为巨型机、大中型机、小型机、工作站、微型机五大类。
&&& 1. 巨型计算机
&&& 巨型计算机又称为超级计算机或超级电脑，是运算速度最快的计算机。巨型计算机通常由多个处理器构成，其运算速度每秒可达1亿次以上，内存容量多为几百兆字节以上，字长通常在64位以上。我国自行开发研制的银河Ⅰ型亿次机、银河Ⅱ型十亿次机和银河Ⅲ型百亿次机都是巨型计算机。巨型机结构复杂、价格昂贵，主要用于军事部门、天气预报、地质勘探、大型科学计算等领域。
&&& 如图1.2所示，Cray-T3E巨型计算机由6~2048个处理器组成，可以处理世界上最具挑战性的问题。
Cray-T3E巨型计算机
&&& 2. 大中型计算机
&&& 大中型计算机的性能介于巨型计算机和小型计算机之间。大中型计算机具有丰富的外部设备和功能强大的软件，一般用于要求高可靠性、高数据安全性和中心控制等场合，例如常用于计算机中心和计算机网络中。大中型计算机的运算速度在每秒几千万次到一亿次之间，字长一般64位左右，内存容量在几百兆字节左右。
&&& 如图1.3所示，一台大中型计算机通常放在与衣柜一般大小的机柜中，然后再通过通信线路与外围设备相连接。
与衣柜一般大小的大中型计算机主机系统
&&& 3. 小型计算机
&&& 小型计算机结构简单，规模较小，成本较低。其字长一般在32位左右，运算速度可达每秒几百万次到几千万次，内存容量在几十兆字节左右。小型计算机应用范围非常广，可广泛应用于企业管理、银行、学校等单位。
&&& 如图1.4所示，为IBM小型计算机的主机系统。
IBM小型计算机主机系统
&&& 4. 微型计算机
&&& 微型计算机以微处理器为核心，其字长为16～64位，内存容量通常为32～256MB 。它具有体积小、价格低、功能较全、可靠性高、操作方便等优点。因此，微机的发展非常迅速，现在已经进入社会的各个领域乃至家庭，极大地推动了计算机的应用和普及。在我国使用的微机主要是IBM-PC系列机及其兼容机。
&&& 如图1.5所示，微型计算机有多种形状和尺寸。随着微型计算机技术的发展，笔记本电脑和一些掌上型电脑也越来越被更多的用户所使用。
微型计算机有多种形状和尺寸
&&& 5. 工作站
&&& 工作站与高档微机之间的界限并不是非常明确，通常可以把工作站看作一台高档微机。但是相对普通的微型计算机来说，工作站有其独特之处，它易于联网、拥有大容量存储设备、大屏幕显示器、具有强大的图形图像处理能力，尤其适用于计算机辅助设计及制造（CAD/CAM）和办公自动化（OA）。
&&& 在理解计算机分类的时候，我们要知道，随着大规模、超大规模集成电路的出现与发展，目前小型机、微型机、工作站乃至大中型机的性能指标界限已不再明显，现在某些高档微机的速度已经达到甚至超过了十年前一般大中型计算机的运行速度。
<font face="华文楷体" size="4" color="#.1.5 计算机的应用领域
&&& 现在，计算机的应用已广泛而深入地渗透到人类社会的各个领域。从科研、生产、国防、文化、教育、卫生直到家庭生活，都离不开计算机提供的服务。计算机大幅度地提高了生产效率，使社会生产力达到了前所未有的水平。据估计，现在计算机已有5000多种用途，并且每年以300～500种速度增加，为了讨论上的方便，我们将其应用领域归纳成如下几类。
&&& 1. 科学计算
&&& 科学计算也称数值计算，是指用计算机来解决科学研究和工程技术中所出现的复杂的计算问题。在诸如数学、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，计算工作量是很大的，进行这些计算正是计算机的特长。目前，世界上出现了许多用于各种领域的数值计算程序包，这大大方便了广大计算工作者。利用计算机进行数值计算，可以节省大量时间、人力和物力。
&&& 2. 信息处理
&&& 信息处理也称数据处理，是指人们利用计算机对各种信息进行收集、存储、整理、分类、统计、加工、利用以及传播的过程，目的是获取有用的信息作为决策的依据。信息处理是目前计算机应用最广泛的一个领域，有资料显示，如今世界上80%以上的计算机主要用于信息处理。现代社会是信息化社会，随着生产力的高度发展，导致信息量急剧膨胀。目前，信息已经和物质、能量一起被列为人类社会活动的三大支柱。因此，在人类所进行的各项社会活动中，不仅要考虑物质条件，而且要认真研究信息。
&&& 计算机信息处理已广泛地应用于办公室自动化（OA）、企事业计算机辅助管理与决策、文字处理、文档管理、情报检索、激光照排、电影电视动画设计、会计电算化、图书管理、医疗诊断等各行各业。信息已经形成了独立的产业，多媒体技术更为信息产业的腾飞插上了翅膀。有了多媒体，展现在人们面前的再也不仅仅是那些枯燥的数字、文字，而且增加了人们喜闻乐见、声情并茂的声音和图像信息。
&&& 3. 自动控制
&&& 工业生产过程自动控制能有效地提高劳动生产率。过去工业控制主要采用模拟电路，响应速度慢、精度低，现在已逐渐被计算机控制所代替。计算机控制系统把工业现场的模拟量、开关量以及脉冲量经放大电路和模/数（A/D）、数/模（D/A）转换电路送给计算机，由计算机进行数据采集、显示以及控制现场。计算机控制系统除了应用于工业生产外，还广泛应用于交通、邮电、卫星通讯等。基于计算机工业控制的特点，人们也常常将计算机的这种应用称为实时控制或过程控制。
&&& 4. 计算机辅助工程
&&& 计算机可用于辅助设计、辅助制造、辅助教学、辅助测试等方面，统称为计算机辅助工程。
&&& 从本世纪60年代起，许多国家就开始了计算机辅助设计（CAD）与计算机辅助制造（CAM）的探索。应用计算机图形学，可以对产品结构、部件和零件等进行计算、分析、比较和制图，其方便之处是能够随时更改参数，反复迭代、优化直到满意为止。在此基础上，再进一步输出零部件表、材料表以及数控机床加工用的纸带或磁带，就可以把设计的产品加工出来，这就是计算机辅助制造的概念。
&&& 计算机辅助教学（CAI）是指利用计算机帮助学习的自动系统，它将教学内容、教学方法以及学习情况等存储在计算机中，使学生能够轻松自如地从中学到所需的知识。
&&& 计算机辅助测试（CAT）是指利用计算机进行大量复杂的测试工作。
&&& 5. 人工智能
&&& 人工智能（AI）指利用计算机模拟人的智能活动，如感知、推理、学习、理解等。人工智能是计算机应用的一个崭新领域，目前这方面的研究尚处于初级阶段。人工智能的研究领域主要包括自然语言理解、智能机器人、博弈、专家系统、自动定理证明等方面。
&&& 6. 计算机网络
&&& 计算机技术和通讯技术相结合，可以将分布在不同地点的计算机连接在一起，从而形成计算机网络，人们在网络中可以实现软件、硬件和信息资源的共享。特别是Internet的出现，更是打破了地域的限制，缩短了人们传递信息的时间和距离，改变了人类的生活方式。关于这一点，我们还将在后面的章节中进行更加详细的讨论。
<font face="华文细黑" color="#.2 计算机的发展简史
&&& 从古代直到今天，为了生产和生活的需要，人们不断地改进自己的计算工具。计算机的发展，大致经历了早期计算工具的发展、近代计算机的发展和现代计算机的发展三个历史阶段。
<font face="华文楷体" size="4" color="#.2.1 早期的计算工具
&&& 在计算机诞生之前，就已经出现了很多计算工具。例如，中国人发明的算盘以及欧洲人发明的计算尺（见图1.6），直到今天仍在广泛使用当中。
算盘和计算尺
&&& 计算机科学中的术语“算法”本意是指用阿拉伯数字进行的计算，以区别在算盘或算筹上进行的计算。由于算盘的使用在欧洲的衰落，同时随着计算量变得越来越大，对于机械计算工具的需求也越来越强烈。17世纪，帕斯卡、笛卡儿、莱布尼兹都梦想着可以对所有的数学问题进行编码，而且可以机械地生成求解方法的通用语言，这些人本身也制造了各种机械计算机。如图1.7所示，分别是帕斯卡制造的加法机和莱布尼兹制造的乘法机。
图1.7 帕斯卡制造的加法机和莱布尼兹制造的乘法机
<font face="华文楷体" size="4" color="#.2.2 近代计算机的发展
&&& 所谓的近代计算机是指具有完整意义的机械式计算机或机电计算机，以区别于现代的电子计算机。
&&& 近代计算机经历了大约120年的历史，其中最重要的代表人物是英国数学家查尔斯?巴贝奇。1822年，为了解决当时人工计算数学用表所产生的误差，巴贝奇设计了差分机，这实际上是一个带有固定程序的专用自动数字计算机。1834年，巴贝奇又成功设计了一台分析机。它具有输入、存储、处理、控制和输出五个基本部分。但无论是差分机还是分析机，都由于当时技术条件的限制而仅仅停留在设计阶段，没有具体实现。
&&& 如图1.8所示，是英国数学家巴贝奇和他设计的差分机的模型。
英国数学家巴贝奇和他设计的差分机的模型
&&& 1936年，美国数学家艾肯提出用机电的方法来实现差分机的设想，在IBM公司的赞助下，1944年由艾肯设计、IBM公司制造的Mark-I计算机在哈佛大学投入运行。Mark-I计算机的出现使巴贝奇的梦想变成了现实。
&&& 如图1.9所示，是IBM公司制造的Mark-I计算机，从图中大家可以看到，Mark-I可是一台真正的庞然大物。
IBM公司制造的Mark-I计算机
<font face="华文楷体" size="4" color="#.2.3 第一台电子计算机的出现
&&& 第二次世界大战结束后，美国军方开始大力发展新式武器。在新武器的研制中，弹道问题的研究要经过许多复杂的计算过程。这时，依靠以前的计算工具已远远不能满足要求，急需要一种能够自动、快速完成计算过程的机器。基于这种背景，1946年在美国的宾夕法尼亚大学，由两位年轻的物理学家莫奇利（J.W.Mauchly）和埃克特（J.P.Eckert）主持研制了世界上第一台电子计算机ENIAC，其名字意思是“电子数值积分和计算机”。ENIAC用了18000多个电子管，占地170平方米，总重量为30吨，每秒钟可做5000次加法运算。
&&& 如图1.10所示，是世界上第一台电子计算机ENIAC和它的制造者，其中左数第二人是莫奇利，左数第三人是埃克特。
图1.10 世界上第一台电子计算机ENIAC
&&& ENIAC采用了电子线路进行算术、逻辑运算和存储信息，并实现了程序控制。但是，ENIAC所谓的程序控制实际上是通过线路的不同连接方式来进行的。为了计算一个题目，往往需要花费数小时甚至数天的时间才能完成线路的连接，而计算过程本身却仅用几秒或几分钟的时间，所以计算机的巨大能力并不能得到充分的发挥。
<font face="华文楷体" size="4" color="#.2.4 冯?诺依曼和EDVAC计算机
&&& 美籍匈牙利数学家冯?诺依曼在ENIAC即将竣工的时候来到了宾夕法尼亚大学，针对ENIAC的不足，冯?诺依曼提出了改进的设计方案EDVAC。在该方案中，冯?诺依曼作了以下两项重大改进：第一，机内数制由原来的十进制改为二进制；第二，采用了存储程序方式控制计算机的操作过程。
冯?诺依曼和他设计的EDVAC计算机
&&& 冯?诺依曼的改进对现代计算机的发展产生了深远的影响，奠定了现代计算机的基本体系结构。所谓的存储程序控制方式就是把要执行的指令和要处理的数据按照一定的顺序编制成程序存储到计算机的内部让它自动执行，这种设计思想一直延续至今。因此，人们将冯?诺依曼称为现代计算机之父，将具有冯?诺依曼体系结构的计算机称为冯?诺依曼机。
<font face="华文楷体" size="4" color="#.2.5 现代计算机发展的四个阶段
&&& 从第一台电子计算机ENIAC开始，现代计算机的发展经历了半个多世纪，由于构成计算机基本部件的电子器件发生了几次重大的技术革命，使计算机得到迅猛发展。这几次重大的技术革命，给人们留下了鲜明的印象，也给计算机发展中年代的划分提供了世人公认的依据。
&&& 1. 第一代计算机（1945年～1958年）
&&& 从硬件方面来看，第一代计算机大都采用了电子管作为计算机的基本逻辑部件，普遍体积庞大、笨重、耗电多、可靠性差、速度慢、维护困难；从软件方面来看，主要是使用机器语言来进行程序设计（50年代中期开始使用汇编语言）。这一代计算机主要用于军事目的和科学研究，其中具有代表意义的机器有ENIAC、EDVAC、EDSAC、UNIVAC等。
&&& 2. 第二代计算机（1959年～1964年）
&&& 第二代计算机的电子元件采用了半导体晶体管，因此计算速度和可靠性都有了大幅度地提高。人们在使用汇编语言的基础上，开始使用计算机高级语言（如FORTRAN语言、COBEL语言等）。因此，计算机的应用范围开始扩大，由军事领域和科学研究扩展到数据处理和事务处理。在这一时期，具有代表意义的机器有UNIVACⅡ和IBM 7000系列计算机等。
&&& 3. 第三代计算机（1965年～1970年）
&&& 第三代计算机的电子元件主要采用了中、小规模的集成电路，计算机的体积、重量进一步减小，运算速度和可靠性进一步提高。特别是在软件方面，操作系统的出现使计算机的功能越来越强。因此，计算机的应用又扩展到文字处理、企业管理、交通管理、情报检索、自动控制等领域。这一时期，具有代表意义的机器有 Honeywell 6000系列和IBM 360系列等。
&&& 4. 第四代计算机（1971年～今）
&&& 第四代计算机是使用大规模集成电路和超大规模集成电路制造的计算机。软件方面，操作系统不断发展和完善，数据库系统进一步发展，软件业已发展成为现代新型行业。在这一代计算机中，由于使用了大规模集成电路和超大规模集成电路，使得数据通信、计算机网络有了极大的发展，微型计算机也异军突起，遍及全球。计算机的应用开始普及，应用领域扩展到了社会的各个角落。实际上，人们常把这一时期出现的大中型计算机称为第四代计算机，具有代表意义的机种有IBM 4300系列、IBM 3080系列以及IBM 9000系列等。
&&& 关于四代计算机的发展，可参考表1-1所述。
<font face="华文楷体" size="4" color="#.2.6 IBM-PC及其兼容机的发展
&&& IBM-PC微型计算机是我们国家目前使用最多的计算机，由于微型计算机的发展是以微处理器的更新为标志的，下面我们对IBM-PC微型计算机阶段的划分将从准16位的IBM-PC开始。
&&& 1. 第一代微型计算机
&&& 1981年8月，第一台字长为8位的微机IBM-PC（Personal Computer）在IBM公司诞生，它采用Intel的8088芯片作为微处理器，内部总线为16位，外部总线为8位，自此，这种开放式体系结构的桌面台式机取得了极大的成功。后来IBM 公司又采用了Intel的8086芯片制造了IBM-XT （eXtended Type）。通常将IBM-PC/XT及其兼容机称为第一代微型计算机。
&&& 2. 第二代微型计算机
&&& 1984年，IBM公司采用Intel微处理器80286，推出了IBM PC/AT （Advanced Type），Intel 80286是完全16位的微处理器。IBM PC/AT的内存达到IM，并配有高密软磁盘和20M以上的硬盘，采用了工业标准体系结构ISA总线。ISA标准规定总线数据宽度为16位，标准传输率为5MB/S 。因此，IBM PC/AT的性能高出IBM PC/XT 2～3倍，进一步占领了80年代中后期世界微机市场。这时的微型计算机称为第二代微型计算机。
&&& 3. 第三代微型计算机
&&& 1986年，兼容机厂家Compaq公司率先使用了Intel 80386微处理器，开辟了386微机的时代。Intel 80386是一个32位的微处理器。1988年Compaq公司又推出了与ISA总线兼容的扩展工业标准体系结构的EISA总线。EISA标准规定总线数据宽度为32位，标准传输率为33MB/S。这一时代的微机被称为第三代微型计算机。
&&& 4. 第四代微型计算机
&&& 1989年，Intel公司的80486芯片问世，接着出现了以它为CPU的486微型计算机。Intel 80486也是一个32位的微处理器。我们将486微型计算机称为第四代微型计算机。在第四代微型计算机中所使用的局部总线有VESA和PCI两种。其中，VESA是视频电子协会推出的全开放局部总线标准，其数据宽度为32位，标准传输率为132MB/S。 PCI的含义是外围部件互连，是一种高性能的局部总线，其数据宽度为32/64位，标准传输率为132/264MB。
&&& 5. 第五代微型计算机
&&& 1993年，Intel公司推出了64位的 Pentium芯片，将微机带入Pentium微机时代。此后，Intel公司相继推出了更高档次的64位微处理器 Pentium Pro、Pentium Ⅱ、Pentium Ⅲ、Pentium IV，因而又制造出更高档次的微机，使微机性能大大增强。我们将这一时期的微机称为第五代微型计算机。90年代以来，微机的图形化、网络化、多媒体化使其应用更加广泛而深入。
1.3 计算机系统的组成
&&& 计算机是一个系统，是由若干相互区别、相互联系和相互作用的要素组成的有机整体。一个完整的计算机系统由硬件系统和软件系统构成，二者缺一不可，密切配合，协调工作，共同完成计算机系统的功能。
<font face="华文楷体" size="4" color="#.3.1 计算机系统概述
&&& 1. 计算机硬件系统
&&& 计算机的硬件是指计算机系统中那些看得见摸得着的实际装置，它是整个计算机系统的基础和核心，所以有时我们也称之为硬核。计算机硬件系统必须包含五大功能部件，它们是：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。硬件是计算机能够运行程序的物质基础，计算机的性能（如运算速度、精度、存储容量、可靠性等）在很大程度上取决于硬件的配置。
&&& 2. 计算机软件系统
&&& 计算机的软件是指计算机所运行的程序及其相关的文档数据。一般分为系统软件和应用软件两种，软件以二进制编码的形式存储在计算机的存储器中，计算机的硬件要通过软件的运行（即在软件的控制下）来完成相应的功能。
<font face="华文楷体" size="4" color="#.3.2 计算机软硬件系统之间的关系
&&& 计算机的软硬件系统之间的关系是非常密切的，我们通常将其总结为以下三点：
&&& 1. 硬件和软件相互依赖
&&& 硬件和软件相互依赖，缺一不可，共同完成计算机系统的功能。相对于计算机的硬件而言，软件是计算机的无形部分，但它的作用是很大的。这就好比人们为了看录像，就必须要有录像机，这是硬件条件；但仅有录像机还看不成录像，还必须要有录像带，这是软件条件。硬件和软件是计算机的组成部分，二者不可割裂开来。硬件是物质基础，有了硬件，软件才得以运行；另一方面，软件是硬件的指挥官，正是有了软件，硬件才知道去做什么。通常，人们把不装备任何软件的计算机称为“硬件计算机”或“裸机”。裸机由于不装备任何软件，只能运行机器语言程序，这样的计算机，它的功能显然不能得到充分有效的发挥。
&&& 2. 硬件和软件是相互配合
&&& 计算机软件和硬件在逻辑功能上是等效的，即某些功能既可以用软件的方法也可以用硬件的方法来实现。例如，在早期的计算机中，没有硬件的乘除法指令，乘法或除法运算都要用加减指令编制程序来实现。后来随着硬件技术的提高，现在计算机中的乘除法已由硬件指令来完成。同样，早期多媒体计算机中动态图像的硬件解压，现在也由于CPU功能的强大改由软件来完成。从这两个例子我们可以看出，软硬件是相互配合渗透的。因此，我们也可以这样说，软硬件之间并没有固定不变的界面。
&&& 3. 硬件和软件能够相互推动对方的发展
&&& 无论是硬件还是软件的发展，都会给对方的发展以推动和促进，从而共同促进计算机技术的发展。例如，随着硬件技术的发展，计算机中内存的容量不断增加，但由于早期的DOS操作系统只能管理640K的常规内存，从而被现在的Windows操作系统所代替。我们可以这样说，硬件的发展推动了软件的发展。反过来，Windows操作系统能够处理图像、声音等多种形式的媒体，所以又要求CPU内部增加多媒体处理指令以提高Windows的处理速度和能力，因此硬件也得到了发展。
<font face="华文楷体" size="4" color="#.3.3 计算机的体系结构
&&& 1946年，冯?诺依曼在EDVAC设计方案中，提出了“存储程序”的计算机工作原理，这一原理同时也确定了计算机硬件的基本组成。一个完整的计算机硬件系统由如下五个功能模块组成：
&&& 运算器：负责完成算术及逻辑运算。
&&& 控制器：控制计算机的各部件，并协调它们之间的工作。
&&& 存储器：存储计算机中的程序及数据。
&&& 输入设备：向计算机输入程序及数据。
&&& 输出设备：向计算机用户输出中间及最终结果。
&&& 这五大功能模块构成了计算机硬件最基本的框架结构，如图1.12所示。在这样的计算机硬件结构中，有三种信息在传送，我们称之为三种“信息流”。
&&& 指令流：从存储器中将指令逐条取出，然后传送给控制器。
&&& 控制流：控制器根据指令向其它部件发出的控制命令。
&&& 数据流：在I/O设备，存储器，运算器之间传送数据。
&& 实际上，计算机各部件之间的连接及信息的传送都是通过一簇公共信号线进行的，这簇公共信号线我们称之为总线。按照总线上所传输的信息不同，计算机总线可分为
数据总线、地址总线和控制总线。
计算机硬件的基本结构
1.3.4 计算机的工作原理
&&& 如上所述，冯?诺依曼体系结构的设计思想可以简要地概括为以下三点：
&&& (1)计算机应包括运算器、存储器、控制器、输入和输出设备五大基本部件。
&&& (2)计算机内部应采用二进制来表示指令和数据。每条指令一般具有一个操作码和一个地址码。其中操作码表示运算性质，地址码指出操作数在存储器中的位置。
&&& (3)将编好的程序和原始数据送入内存储器中，然后启动计算机工作，计算机应在不需操作人员干予的情况下，自动逐条取出指令和执行任务。
&&& 冯?诺依曼设计思想最重要之处在于他明确地提出了“存储程序”的概念，他的全部设计思想，实际上是对“存储程序”概念的具体化。如果想叫计算机工作，就得先把程序编出来，然后通过输入设备送到存储器中保存起来，即程序存储，下面就是执行程序的问题了。根据冯?诺依曼的设计，计算机应能自动执行程序，而执行程序又归结为逐条执行指令。一条指令的执行又可分为以下三个基本操作：
&&& (1)取指令：从存储器某个地址中取出要执行的指令送到CPU的指令寄存器中暂存。
&&& (2)分析指令：将指令寄存器中的指令送到指令译码器，译出该指令对应的微操作。
&&& (3)执行指令：根据指令译码，向各个部件发出相应控制信号，完成指令规定的各种操作。同时为执行下一条指令作好准备，即形成下一条指令地址。
1.4 计算机的硬件系统
&&& 正如前面所述，计算机的硬件是整个计算机系统的基础和核心。在了解了现代计算机的体系结构之后，本节我们将逐一介绍计算机硬件的各个组成部分。
<font face="华文楷体" size="4" color="#.4.1 中央处理器
&&& 中央处理器简称CPU（Central Processing Unit），它是计算机系统的核心，中央处理器由运算器和控制器组成，并采用超大规模集成电路工艺制成芯片。计算机所发生的全部动作都受CPU的控制。如图1.13所示，是Intel公司采用超大规模集成电路技术制造的Pentium CPU。
用超大规模集成电路技术制造的CPU
&&& CPU中的运算器又称算术运算单元，简称ALU。它主要完成各种算术运算和逻辑运算，是对信息进行加工和处理的部件，由进行运算的运算器件及用来暂时寄存数据的寄存器、累加器等组成。
&&& 控制器是计算机的神经中枢和指挥中心，是对计算机发布命令的“决策机构”，用来协调和指挥整个计算机系统的操作，它本身不具有运算功能。它根据用户通过程序所下达的加工处理任务，按时间的先后顺序、负责向其他各部件发出控制信号，并保证各部件协调一致地工作。它主要由指令寄存器、译码器、程序计数器、操作控制器等组成。
&&& 寄存器是处理器内部的暂时存储单元。在控制器中，用于保持程序运行状态的寄存器称为状态寄存器，用于存储当前指令的寄存器称为指令寄存器，用于存储将要执行的下一条指令的地址寄存器称为程序计数器。在运算器中，寄存器用于暂存进行运算与比较的数据及其结果。寄存器的位数是影响处理器性能与速度的一个重要因素，从技术角度来看，计算机的字长就是指操作数寄存器的长度。&
&&& 中央处理器是计算机的心脏，CPU品质的高低直接决定了计算机系统的档次。其中，字长是CPU的一个最重要的品质标志。
<font face="华文楷体" size="4" color="#.4.2 存储器
&&& 存储器是计算机中的记忆和存储部件，计算机中的全部信息，包括输入的原始信息、经计算机初步加工后的中间信息、最后处理的结果信息以及对输入的数据信息进行加工处理的程序都存储在存储器中。
存储器的基本功能是按照要求向指定的位置存进或取出信息，专业术语则叫做写入和读出。计算机中的存储器被划分成许多单元，每个单元通常存放一个字节的信息，这种单元就叫做存储单元。为了区分各个存储单元，我们对每个存储单元定义一个唯一的编号，这个编号称为存储单元地址。存储器中所有存储单元的总和则称为存储容量。
&&& 如图1.14所示，描述了存储器中存储单元的划分和存储单元的地址。
存储单元和存储单元的地址
&&& 计算机中的存储器系统分为主存储器和辅助存储器两大类。
&&& 1. 主存储器
&&& 计算机主机中的主存储器又叫做内部存储器，简称内存。它直接和运算器、控制器及输入输出设备联系，容量虽小，但存取速度快，一般只存放那些急需要处理的数据或正在运行的程序。内存由半导体器件构成，按其工作方式的不同，一般可分为随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）两类。
&&& RAM是一种读写存储器，其内容可以随时根据需要读出，也可以随时重新写入新的信息。RAM中信息的存储需要工作电压的维持，断电后存储的内容将立即消失。
&&& 1.3.3小节讲述了计算机使用一系列的电信号表示数据，使用总线传输数据，使用内存来保存数据。但是计算机并不仅仅是传输数据和存储数据，它的主要工作是处理数据――执行算术操作、排序、制作文档等任务，这时就需要CPU和内存RAM之间相互配合，共同完成数据处理任务。CPU是计算机中执行处理数据指令的器件，CPU从内存中接收数据和指令、根据指令处理这些数据，并将处理结果送回内存中，然后结果可以显示和存储起来。图1.15可以帮助你理解处理器执行的数据流和指令流。
CPU和内存配合工作
&&& ROM 是一种内容只能读出而不能写入和修改的存储器，其存储信息是在制作该存储器时就被写入的。计算机断电后，ROM中的信息不会丢失，即在计算机重新加电后，其中保存的信息依然是断电前的信息，仍可被读出。
&&& 2. 辅助存储器
&&& 除主存储器外，计算机系统还要配置辅助存储器，辅助存储器又称为外存储器，它的容量一般都比较大，而且大部分可以移动，便于不同计算机之间进行信息交流。在微型计算机中，常用的外存有磁盘，光盘和磁带，磁盘又可以分为硬盘和软盘。下面，我们将重点讨论一下软盘驱动器和软磁盘。
&&& 软磁盘是一种磁介质形式的存储器，它的磁盘片装在一个保护套内，以保护磁面上的磁层不被损伤，也防止盘片旋转时产生静电引起数据丢失。3.5英寸的软磁盘如图1.16所示。
3.5英寸软磁盘
&&& 软盘驱动器是对软盘进行读写的设备。其主轴通过主轴孔将软盘卡紧，驱动软盘旋转。软盘驱动器的读/写磁头通过软盘读/写窗口，将信息读出或写入。除此之外，在保护套上还有写保护口，对磁盘中的数据进行保护。磁盘写保护时，磁盘上的信息只能被读出，不能写入。在软盘上存有重要数据且不再改动时，最好对软盘写保护，以保护该软盘上的信息，同时也可防止感染计算机病毒。
&&& 硬盘是计算机中使用最为广泛的外部存储设备，为追求硬盘系统的存储容量和读写速度，防止灰尘的进入，硬盘盘片和硬盘驱动器被封装在一起。
<font face="华文楷体" size="4" color="#.4.3 输入设备
&&& 输入设备的任务是向计算机提供原始数据，如字符、图形、图像、声音等。并将其转化为计算机所能识别和接受的信息方式，并顺利送入存储器。常用的输入设备有键盘、鼠标、光笔、触摸屏、条形码扫描器、扫描仪等等。
&&& 1. 键盘
&&& 键盘是计算机中最常用的输入设备，由一组按阵列方式装配在一起的按键开关组成。每按下一个键，就相当于接通了一个开关电路，把该键的代码通过接口电路送入计算机。这就是“键盘扫描码”。每一个键的扫描码反映了该键在键盘上的位置。按键的扫描码送入计算机后，再由专门的程序将它转换为相应字符的ASCII码。
&&& 2. 鼠标
&&& 鼠标是一种常用的“指点”式输入设备（Pointing Device），利用它可以方便、准确地移动光标进行定位，要比用键盘上的光标键移动光标方便得多。鼠标还可以在各种应用软件的支持下，通过鼠标上的按钮完成某种特定的功能（如绘图）。
&&& 常用的鼠标器有两种：机械式鼠标和光电式鼠标。机械式鼠标对光标移动的控制是靠鼠标器下方的一个可以滚动的小球，通过鼠标器在桌面的移动来控制光标的移动。光标的移动方向与鼠标器的移动方向相一致，移动的距离也成比例。光电式鼠标下方有两个平行光源，通过鼠标器在特定的反射板上移动，使光源发出的光经反射板反射后被鼠标器接收为移动信号，并送入计算机，从而控制光标的移动。
<font face="华文楷体" size="4" color="#.4.4 输出设备
&&& 输出设备的任务是将计算机的处理结果以人们习惯接受的信息形式输出出来。常用的输出设备有显示器、打印机和绘图仪等。
&&& 1. 显示器
显示器是微型计算机不可缺少的输出设备，它可以方便地查看送入计算机的程序、数据等信息和经过微型计算机处理后的结果，它具有显示直观、速度快、无工作噪声、使用方便灵活、性能稳定等特点。
&&& 显示器的一个重要技术指标就是分辨率（图1.17），在同一字符面积下，需要的像素点越多，则分辨率就越高。分辨率一般用整个屏幕上光栅的列数与行数乘积来表示，例如：640×480、800×600、；等，乘积越大，分辨率就越高。
显示器的分辨率
&&& 显示器与主机之间需要通过接口电路（即显示器适配卡）连接，适配卡通过信号线控制屏幕上的字符及图形的输出。不同类型的显示器需要配用不同的适配卡，一般微机上的显示适配卡有三种规格：CGA、EGA和VGA。其中，VGA适用于高分辨率的彩色显示器。
&&& 现阶段，使用最多的显示器还是CRT（阴极射线管）显示器，但液晶显示器已开始进入计算机市场。由于液晶显示器有重量轻、体积小、耗电少、保护眼睛等诸多优点，将会有很好的应用前景。
&&& 2. 打印机
&&& 计算机另一种常用的输出设备是打印机，常见的打印机有针式打印机、喷墨打印机和激光打印机。
&&& 针式打印机在打印头上装有打印针，打印时，随着打印头在纸上的平行移动，由电路控制相应的针动作或不动作。由于打印的字符由点阵组成，动作的针头接触色带击打纸面形成一个墨点，不动作的针在相应位置留下空白，这样移动若干列后，就可以打印出字符。如图1.18所示，显示了针式打印机及其工作原理。
点阵式打印机及其工作原理
&&& 喷墨式打印机的工作原理类似于针式打印机，它使用喷墨管代替了针式打印机中的打印针，是将墨水通过喷墨管直接喷射到普通打印纸上打印信息的，它具有低噪声、印字质量好等特点。激光打印机则是采用激光和电子照相技术打印信息，它的特点是打印速度快、分辨率高、无击打噪声，在三种打印机中质量最佳。
1.5 计算机的软件系统
&&& 计算机的软件是指计算机所运行的程序及其相关的文档数据。在计算机系统中软件是非常重要的，它是计算机正常工作的关键因素。在大多数不太严格的情况下，人们也常常直接把程序认为是软件。
<font face="华文楷体" size="4" color="#.5.1 计算机软件系统概述
&&& 如果从计算机系统的角度来划分，软件又可以分为系统软件和应用软件两大类。
&&& 系统软件是指管理、监控和维护计算机资源（包括硬件和软件）的软件，它主要包括操作系统、各种程序设计语言、数据库管理系统以及实用工具软件等。
&&& 应用软件是指除了系统软件以外的所有软件，它是用户为解决各种实际问题而编制的计算机程序及其相关的文档数据等。通常，应用软件专门用于解决某个应用领域中的具体问题。由于计算机的应用已经渗透到了各个领域，所以应用软件也是多种多样的。例如：各种用于科学计算的软件包，各种字处理软件，计算机辅助设计、辅助制造、辅助教学软件，各种图形软件等。
&&& 将计算机软件和计算机硬件放在一起，从整体上研究计算机系统，可以发现计算机系统是按层次结构进行组织的，如图1.19所示。各层之间的关系是：内层是外层的支撑环境，而外层则可不必了解内层细节，只需根据约定调用内层提供的服务。由图可见：
&&& (1)最内层（亦称最低层）是硬件，它是所有软件的物质基础。
&&& (2)与硬件直接接触的是操作系统，它把硬件和其它软件分割开来，表示它向下控制硬件，向上支持其它软件。
&&& (3)在操作系统之外的各层分别是各种语言处理程序、数据库管理系统、各种实用程序，最外层才是最终用户使用的应用程序。
&&& 在所有软件中操作系统最重要，因为操作系统直接与硬件接触，属于最低层的软件，它管理和控制硬件资源，同时为上层软件提供支持。换句话说，任何程序必须在操作系统支持下才能运行，操作系统最终把用户与机器隔开了，凡对机器的操作一律转换为操作系统的命令，这样一来用户使用计算机就变成了使用操作系统。
计算机系统的层次结构
<font face="华文楷体" size="4" color="#.5.2 操作系统简介
&&& 1. 什么是操作系统
&&& 所谓的操作系统，是指综合管理计算机的软硬件资源，合理地组织计算机的工作流程，并且能够方便用户使用计算机的一组程序的集合。通俗地说，操作系统是人和计算机的接口，用户只有通过操作系统才能够跟计算机打交道。操作系统的作用主要有三个：
&&& (1)提高系统资源的利用率
&&& 操作系统设计所着眼的一个核心问题就是提高整个计算机系统的工作效率，合理而有效地管理好系统包含的所有软硬件和数据资源，按照需要和一定的规则对它们进行分配、控制和回收，以便高效地为用户提供各种性能优良的服务。
&&& (2)提供方便友好的用户界面
&&& 从用户的角度来看，操作系统是他们和计算机硬件之间的一个界面。所谓的用户界面，是指操作系统规定用户以何种方式、使用哪些命令来启动、控制和操作计算机。操作系统的一个追求目标就是使用户能够更加方便地使用计算机。
&&& (3)提供软件的开发和运行环境
&&& 从计算机系统的层次结构上我们能够看出，操作系统提供了软件的开发和运行环境。在设计软件时我们首先要考虑在哪种操作系统下开发，在使用别人开发的软件时也要先了解该软件需要哪种操作系统的支持。并不是任何一种软件都可在任何一种操作系统上运行。有时，我们也把操作系统称为软件平台。
&&& 2. 操作系统的功能模块
&&& 操作系统要管理计算机中的所有软硬件资源。计算机系统的资源可分为硬件资源（包括中央处理器CPU、存储器、输入输出外部设备等）和软件资源（包括程序和数据）两类，因此操作系统就有处理器管理、存储管理、设备管理和文件管理四大功能模块。也有人将处理器管理分为作业管理和进程管理两部分，按照这种观点，操作系统就包括作业管理、进程管理、存储管理、设备管理和文件管理五大功能模块。
&&& 3. 操作系统的分类
&&& 目前操作系统种类繁多，很难用单一的标准将它们统一分类。按照使用环境，可以将操作系统分为批处理系统（如MAV）、分时系统（如UNIX、XENIX）和实时系统（如iRMX）；按照用户数目，可以将操作系统分为单用户系统（如MSDOS）和多用户系统（如UNIX、VMS）；按照硬件结构，可以将操作系统分为网络操作系统（如Windows NT、NetWare）、分布式操作系统（如Amoeba）和多媒体操作系统（如Amiga）。
<font face="华文楷体" size="4" color="#.5.3 程序设计语言
&&& 1. 计算机指令和语言
&&& 计算机将根据人们预定的安排，自动进行数据的快速加工处理。人们预定的安排是通过一连串指令来表达的，这个指令序列就称为程序。一个指令规定了计算机执行一个基本操作，一个程序规定了计算机完成的一个完整任务。
&&& (1)计算机指令
&&& 一种计算机所能识别的一组不同指令的集合，称为该种计算机的指令集或指令系统。计算机的指令一般由两部分组成：指令操作码和指令操作数；操作码表示计算机要执行的基本操作，操作数则表示运算的数值或该数值存放的地址。
&&& 一种计算机的指令系统能比较充分地说明该种机器的运算和处理能力，一般微型计算机有几十条到几百条不同的指令，这些指令可按其操作功能的不同可分为数据处理指令、数据传送指令、程序控制指令、状态管理指令四大类。
&&& 需要注意的是，并非所有的计算机都具有上述全部各类的指令，指令系统完备可以使程序较短，且运行速度较快。但较大的指令系统必然会使指令变长，使机器结构复杂。实际上，当指令系统中缺少某一些指令时，完全可以在程序设计中用其它指令的组合来完成同样的操作。例如，乘法指令可用加法指令实现，除法指令可用减法指令实现。
&&& 计算机的指令系统与硬件结构密切相关，而且还会影响到系统软件和应用软件，因此，指令系统是设计一台计算机的基本出发点。由此出发，人们针对不同的指令系统，设计了“复杂指令系统计算机”（简称CISC）和“精简指令系统计算机”（简称RISC）。
&&& CISC使用的指令系统较为复杂，当前不少计算机的指令多达几百条。庞大的指令虽然有利于程序设计，但也会使计算机的研制周期变长，系统难以调试和维护，并有可能降低系统的整体性能。
&&& 和CISC相反，RISC不仅简化了指令的条数使计算机的结构更加简单合理，而且还通过减少程序执行的机器周期数来提高计算机的速度，但由于指令的简化，因此存在着不兼容的问题。
&&& (2)计算机语言
&&& 人们要利用计算机解决实际问题，一般首先要编制程序。程序设计语言就是用户来编写程序的语言，它是人们与计算机之间交换信息的工具。通常，用户在用程序设计语言编写程序时，必须要满足相应的语法格式，并且逻辑要正确。只有这样，计算机才能根据程序中的指令作出相应的动作，最后完成用户所要求完成的各项工作。程序设计语言是软件系统的重要组成部分，一般它可分为机器语言、汇编语言和高级语言三类。
&&& 2. 机器语言
&&& 所谓机器语言，是指直接用计算机指令作为语句与计算机交换信息，一条机器指令就是一个机器语言的语句。机器指令是用一串0和1不同组合的二进制编码表示的，看起来形似二进制数，当代表指令时，实际上是使计算机完成某个规定的动作。指令的格式和含义是设计者规定的，一旦规定好之后，硬件电路就要严格根据这些规定设计和制造，所以制造出来的机器也只能识别这种二进制信息。不同的机器，指令的编码不一样，指令系统中的指令条数也不同。具体指令因机器不同而异，是面向机器的。
&&& 直接使用机器语言编写程序是很困难的。指令难记、容易出错，修改困难，程序可读性极差，尤其是程序只能用在一种型号的机器上，换一种机型指令就全变了。唯一优点是机器能直接识别这种程序，不必再做其它辅助工作了。
&&& 3. 汇编语言
&&& 为了克服机器语言的缺点，后来人们想了一个办法，用一些容易辨别的符号代替机器指令，汇编语言就是指用这样一些符号作为编程用的语言，所以汇编语言实际上是一种符号语言。
&&& 相对于机器语言，汇编语言中的符号含义明确，容易记忆，可读性好，容易查错，修改也方便。然而机器不能直接识别汇编语言，必须通过翻译程序把它转换为对应的机器语言程序。这个工作由一个叫做“汇编程序”的语言处理程序来完成，翻译出的程序叫做“目标程序”。实质上，汇编语言仍然是一种面向机器的语言，必须了解机器结构才能编程，现在广泛用于实时控制等领域中。
&&& 4. 高级语言
&&& 汇编语言虽然较机器语言有所改善，但并未从根本上摆脱指令系统的束缚，它与指令仍然是一一对应的，而且与自然语言相距甚远，很不符合人们的习惯。为了从根本上改变语言体系，必须从两方面下功夫：一是力求接近自然语言，二是力求脱离具体机型，使语言与指令系统无关，达到程序通用的目的。在50年代末人们创造出独立于机器的、表达方式接近于自然语言的高级语言。FORTRAN是第一个正式出现的高级语言，现在仍被广泛使用。除此之外，BASIC、PASCAL、C、C++、Java也是经常使用的高级语言。近年来，为了适应面向对象的程序设计方法，又出现了可视化编程语言，如Visual Basic、Visual C++等。
&&& 高级语言又称算法语言，因为它是独立于机型、面向应用、实现算法的语言。高级语言较之汇编语言更接近于自然语言，描述问题与通常计算公式大体上一致。
&&& 由于高级语言比较接近自然语言，当然就远离了机器语言，因此用高级语言编写的源程序，必须由一个承担翻译工作的处理程序，把高级语言源程序翻译成机器能识别的目标程序。翻译处理程序的运行有两种工作方式：一种是解释方式，另一种是编译方式。
&&& (1)解释方式
&&& 解释方式就象口头翻译，计算机语言解释程序对源程序一个语句一个语句地解释执行，不产生目标程序。程序执行时，解释程序随同源程序一起参加运行，如图1.20所示。解释方式执行速度慢，但可以进行人机对话，随时可以修改执行中的源程序，对初学者来说比较方便，BASIC语言大多采用了解释方式。
解释方式示意图
&&& (2)编译方式
&&& 编译方式就象笔译方式，对源程序经过编译处理后，产生一个与源程序等价的目标程序，由于目标程序的执行与编译程序无关，所以源程序一旦编译成功后，目标程序就可以脱离编译程序独立存在而运行，如图1.21所示。编译方式执行速度快，但不灵活，若修改源程序，则必须从头重新编译。FORTRAN、PASCAL、C等大多数高级语言都是采用编译方式处理的。
编译方式示意图
&&& 高级语言受到人们普遍欢迎，因为它方便、通用、程序设计效率高。不足之处是相对于汇编语言，目标程序代码长，占用内存大，执行时间较长。克服上述不足正是软件工作者奋斗的目标。
下面，我们以计算9+8为例，给出分别使用机器语言、汇编语言和高级语言编写的程序代码，如表1-2所示。
<font face="华文楷体" size="4" color="#.5.4 数据库管理系统
&&& 人们用计算机进行信息处理的主要目的是为了从大量的数据中提取所需要的有关信息，这就要求对数据进行组织、存储、维护和使用。随着计算机技术的发展，数据管理的方法也在发展，从人工管理、文件管理最终发展成使用数据库系统来管理数据。
&&& 数据库管理系统（DBMS）是数据库系统中对数据进行管理的软件。它可以完成数据库的定义和建立、数据库的基本操作、数据库的运行控制等功能。目前比较流行的数据库管理系统有FoxBASE、FoxPro、Visual FoxPro、INFORMIX、ORACLE等，其中Visual FoxPro就是一种在微型计算机上常用的、基于关系模型的数据库管理系统。
<font face="华文楷体" size="4" color="#.5.5 实用工具软件
&&& 计算机中的工具软件主要面向计算机系统的维护，同时也是对操作系统功能的一个扩展。它主要包括操作系统之外的计算机管理程序、错误诊断和检查程序、测试程序、各种软件调试程序、以及杀病毒软件等等。正确使用计算机系统的各种实用工具软件，能够让计算机发挥出更大的效益。