大学计算机基础(第五版)(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者:王建国 乔奎贤

出版社:中国铁道出版社

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大学计算机基础(第五版)

大学计算机基础(第五版)试读:

版权信息

书名:大学计算机基础(第五版)

作者: 王建国,乔奎贤

排版:中国铁道出版社

出版社:中国铁道出版社

出版时间:2016.08

ISBN:978-7-113-22306-9

本书由中国铁道出版社授权北京当当科文电子商务有限公司制作与发行。

— · 版权所有 侵权必究 · —内容简介

本书是按照教育部非计算机专业计算机基础教学指导分委员会提出的《关于进一步加强高等学校计算机基础教学的意见》中的相关要求,并结合当前计算机的发展以及应用型大学的实际情况而编写的。本书是高等院校计算机基础教育研究会立项教材。

本书主要讲述计算机的基本概念和技术,注重基础性和实用性。其内容包括:计算机与计算思维、计算机系统基础、信息表示与计算基础、操作系统基础、计算机网络技术基础、办公自动化基础、软件开发技术、数据的组织与管理技术、多媒体技术基础。在内容组织上注重基础知识与计算机应用的结合,在清晰阐述计算机基础知识和应用技术的基础上,介绍计算机新技术的发展和应用。本书内容翔实,浅显易懂,图文并茂,基础理论知识与应用操作相结合,使读者更容易掌握所学知识。

本书适合作为应用型高等院校非计算机专业本科生和计算机专业高职高专学生的教材,也可作为计算机爱好者的自学参考书。前言(第五版)“大学计算机基础”是目前大学计算机基础教育的核心课程之一,是大学生学习计算机知识的入门课程,也是高等学校计算机基础教育课程体系改革的重要举措之一。本书第二版自出版发行后,在使用过程中得到了广大师生的一致好评,符合应用型高等院校学生的具体实际情况。近两年来,我校进行了大学计算机基础课程的考试改革,将这门课程的考试改革为以机试为主,并取得了良好的效果,这就要求教材更要贴近实际应用。同时为了使本书在内容上能更好地满足培养应用型人才的需要,我们对第四版的结构进行了部分调整,按内容分为基础篇和应用篇,在内容上补充了一些新的计算机技术,剔除了一些过时的内容,在思路上更加偏重基本知识的讲述和技术应用的阐述。

本书具有以下几个方面的特色:(1)在指导思想上,继续立足于培养21世纪急需的应用型人才。在充分考虑学生应该学习的基础知识以及机试特点的基础上,更加注重基础知识的讲解和具体应用的阐述。(2)在内容上,继续注重基础性和实用性。讲述计算机基本概念和技术的同时,更加注重基础知识与计算机应用的结合。但考虑到很多同学需要参与全国计算机等级考试,因此在知识体系方面也兼顾到计算机等级考试大纲的要求。(3)在选材方面,继续以基础、简明、实用为取材原则,确定各章、节的具体内容。清楚地阐述计算机基础知识和应用技术基础的同时,又介绍了计算机新技术的发展和应用。(4)在写法上,继续保持简明扼要、理例结合、条理清楚、深入浅出的写作风格,力求易读易懂、易教易学。(5)在辅助学习方面,本教材还配有专门的实验指导和习题,为学生自学提供了方便,同时减轻了教师实验辅导的工作量。

本书由王建国、乔奎贤任主编,李文、孙晓燕、张雅和罗鸿雁任副主编。尽管编者力求精益求精,付出了艰辛的劳动,但由于水平和视野有限,不足和疏漏之处在所难免,恳请广大读者提出宝贵的意见和建议。

编者2016年7月基础篇第1章计算机与计算思维

学习目标:

•掌握计算机系统的基本概念和基础知识;

•了解计算机的发展历程、特点、分类和应用;

•掌握“冯·诺依曼型”计算机的特点;

•理解计算思维的本质。

在认识世界的过程中,人类逐步发明了许多种工具,利用这些工具,人类的体力劳动得到了很大程度的解放,而计算机则延伸了人类的脑力,这不仅是由于计算机的高速度和高精度特性提高了处理信息的速度和正确性,更重要的是,它在相当多的场合中替代了人的脑力劳动,把人类从简单重复的单纯性、事务性工作中解脱出来,使人类能够把更多的时间和精力集中在对信息的分析和利用上,提高决策的正确性和及时性,从而加快了人类社会的信息化进程。

本章主要介绍计算机的基本概念,回顾计算机的产生和发展情况及其发展方向,介绍计算机的特点、分类和应用。通过对这些知识的学习,可以初步了解和认识计算机,同时为后面的进一步学习奠定基础。1.1计算机的基本概念与发展

电子计算机(Electronic Computer)简称计算机,诞生于20世纪40年代。计算机的研制成功是20世纪的一项重大科学技术成就,计算机与以往任何机器相比,具有本质的差别。纵观历史,无论是蒸汽机、电动机,还是内燃机,都只是人的动作器官的延伸,它们放大了人的体力,而计算机能自动进行数值计算、信息处理、自动化管理……且工作效率比人高千百万倍。1.1.1 计算概述

计算可分为基本计算、复合计算和基于计算机模型的计算。基本计算包括:

①数值计算,即加、减、乘、除、微分、积分等。

②字符计算,包括并串(例如,在网上搜索时为了提高效率,往往需要将几个关键词组合在一起进行搜索,组合关键词的操作称为并串计算)、取串(例如,在身份证编号中提取出生年月的操作,称为取串计算)、找串(例如,文本编辑中对词的替换操作的第一步,就是在文本中找到与指定字符相同的字符,称为找串操作)等。

③图像计算,包括图像分割和图像压缩。图像分割指的是将数字图像细分为多个图像子区域(像素的集合,也称超像素)的过程。图像分割的目的是简化或改变图像的表示形式,使得图像更容易理解和分析,它常用于卫星定位、医学影像分析、指纹识别。图像压缩是指图像的数据量非常大,为了有效地传输和存储图像,有必要压缩图像的数据量。随着现代通信技术的发展,要求传输的图像信息的种类和数据量越来越大,若对此不进行数据压缩,便难以推广应用,因为原始图像数据是高度相关的,存在很大的冗余。数据冗余造成数据存储与传输的资源浪费,消除这些冗余可以节约码字,也就达到了数据压缩的目的。除此之外,图像计算还包括图像解压等。

严格、确定、精确的计算称为硬计算。在处理现实生活中的许多问题时,硬计算并不适用。用不确定、不精确及不完全真值的容错来取代低代价的解决方案称为软计算,它模拟自然界中智能系统的生化过程(人的感知、脑结构、进化和免疫等)来有效地处理日常工作。软计算包括模糊逻辑、人工神经网络、遗传算法和混沌理论几种计算模式。这些模式是互补及相互配合的,因此在许多应用系统中组合使用。1.1.2 计算机的定义

计算无处不在,人类进行运算所使用的工具,也经历了从简单到复杂,由低级到高级的转变;从结绳计数到制定历法,指导农业生产,到算盘的出现,再到电子计算机诞生,直到大型主机时代的来临。高性能集群计算对人类社会的进步起到了推波助澜的作用,随着人类的发展脚步越来越快,人类社会也进入了一个崭新的计算时代。

计算机是由一系列电子元器件组成的机器,在软件的控制下进行数值计算和信息处理。它能按照程序引导的确定步骤,对输入数据进行加工处理、存储或传送,以便获得所期望的输出信息,从而利用这些信息提高社会生产率。

顾名思义,计算机首先具有计算能力。计算机不仅可以进行加、减、乘、除等算术运算,而且可以进行逻辑运算并对运算结果进行判断从而决定执行何种操作。正是由于具有这种逻辑运算和推理判断的能力,使计算机成为一种特殊机器的专用名词,而不再是简单的计算工具。为了强调计算机的这些特点,有人将它称为“电脑”,以说明它既有计算能力,又有逻辑推理能力。

计算机还具有逻辑判断能力。计算机具有可靠的判断能力,以实现计算机工作的自动化,从而保证计算机控制的判断可靠、反应迅速、控制灵敏。至于有没有思维能力,这是一个目前人们正在深入研究的问题。

计算机还具有记忆能力。在计算机中有容量很大的存储装置,它不仅可以长久性地存储大量的文字、图形、图像、声音等信息资料,还可以存储指挥计算机工作的程序。当用计算机进行数据处理时,首先将事先编写的程序存储到计算机中,然后按程序的要求一步一步地进行各种运算,直到程序执行完毕为止。因此,计算机必须是能存储源程序和数据的装置。

除了具有计算功能之外,计算机还能进行信息处理。在信息社会中,各行各业随时随地都会产生大量的信息。人们为了获取、传送、检索信息,必须对信息进行有效的组织和管理。这一切都可以在计算机的控制之下实现,所以说计算机是信息处理的工具。

因此,计算机是一种能按照事先存储的程序,自动、高速、准确地进行大量数值计算和各种信息处理的现代化智能电子装置。1.1.3 计算机的诞生与发展历程

计算机诞生至今,以惊人的速度发展着,首先是晶体管取代了电子管,继而是微电子技术的发展,使得计算机处理器和存储器上的元件越来越小,数量却越来越多。计算机的运算速度和存储容量迅速增加,各方面的功能也越来越强大。随着计算机的微型化和网络化,计算机已渗透到了人们生活中的各个领域,被普遍地应用到科学技术、文化教育、工农业生产、国防建设以及日常生活中,有力地推动了信息社会的发展。计算机作为获取、加工、存储、处理与管理信息的工具,已成为21世纪人们重要的生活、工作工具。

1.计算机的诞生

在20世纪40年代,由于当时进行的第二次世界大战亟需高速准确的计算工具来解决弹道计算问题,因此,在美国陆军部的主持下,美国宾夕法尼亚大学莫尔学院的莫克利(Mauchly)、艾克特(Eckert)等人于1946年设计并制造了世界上第一台电子数字积分计算机(Electronic Numerical Integrator and Calculator,ENIAC)供美国军方使用,如图1-1所示。

图1-1 第一台电子数字计算机ENIAC

ENIAC的功能在当时是出类拔萃的,与手工计算机相比速度得到了极大的提升。但ENIAC也存在着明显的缺点,如体积庞大、耗电量大、字长短、不能存储程序、编程困难等。这些缺点极大地限制了机器的运行速度,急需更合理的结构设计。随后,数学家冯·诺依曼(John von Neumann)在新型计算机的研制过程中,提出了一种全新的存储程序式通用电子计算机设计方案,即现在所称的“冯·诺依曼型”计算机。从此,计算机从实验室研制阶段进入工业化生产阶段,其功能从科学计算扩展到数据处理,计算机产业化趋势开始形成。

2.计算机的发展历程

以计算机物理器件的变革作为标志,可以将计算机的发展划分为4个重要的发展阶段。

第一阶段(1946—1957年)为电子管计算机时代,计算机应用的主要逻辑元件是电子管。电子管计算机的特点是:体积庞大、运算速度低(一般每秒几千次到几万次)、成本高、可靠性差、内存容量小。这一时期的计算机主要用于科学计算,被应用于军事和科学研究工作。其代表机型有ENIAC、IBM 650(小型机)、IBM 709(大型机)等。

第二阶段(1958—1964年)为晶体管计算机时代,计算机应用的主要逻辑元件是晶体管。晶体管计算机的应用被扩展到数据处理、自动控制等方面。计算机的运算速度已提高到每秒几十万次,体积已大大减小,可靠性和内存容量也有较大的提高。其代表机型有IBM 7090、IBM 7094、CDC 7600等。

第三阶段(1965—1970年)为集成电路计算机时代,计算机的主要逻辑元件是集成电路。计算机的运算速度提高到了每秒几十万次到几百万次,可靠性和存储容量进一步提高。这一时期的计算机外围设备种类繁多,计算机和通信密切结合起来,广泛地应用到科学计算、数据处理、事务管理、工业控制等领域。其代表机型有IBM 360系列、富士通F230系列等。

第四阶段(1971年至今)为大规模和超大规模集成电路计算机时代,计算机的主要逻辑元件是大规模和超大规模集成电路。计算机的运算速度可达到每秒上千万次到亿万次。计算机的存储容量和可靠性有了很大提高,功能更加完备。计算机的类型除小型、中型、大型机外,开始向巨型机和微型机(个人计算机)两个方向发展。计算机已进入办公室、学校和家庭。

从计算机工作原理来看,以上4代计算机都是基于数学家冯·诺依曼提出的“存储程序”的思想:将程序和数据以二进制数的形式预先存储在计算机的存储器中,执行程序时,计算机从存储器中逐条取出指令进行相应操作,完成数据的计算处理和输入/输出。这种“存储程序”的思想是计算机科学发展历史上的里程碑,对于计算机科学的发展具有根本性的指导意义,通常将基于这一原理的计算机称为冯·诺依曼型计算机。1.1.4 微型计算机的发展

大规模集成电路的发展为计算机的微型化打下了坚实的基础,20世纪70年代初在美国硅谷诞生了第一片微处理器(Micro Processor Unit,MPU)。MPU将运算器和控制器等部件集成在一块大规模集成电路芯片上作为中央处理部件。微型计算机就是以MPU为核心,再配上存储器、接口电路等芯片构成的。短短的40多年中,微处理器集成度几乎每18个月增加1倍,产品每2~4年更新换代一次。微型计算机以微处理器的字长和功能为主要划分依据,经历了6代演变。

第一代(1971—1973年):4位和8位低档微型计算机。字长为4位的微处理器的典型代表是Intel公司的4004,由它作为微处理器的MCS-4计算机是第一台微型计算机。随后,Intel公司又推出了以8位微处理器8008为核心的MCS-8微型计算机。这一阶段的微型计算机主要用于处理算术运算、家用电器及简单的控制等。

第二代(1974—1977年):8位中高档微型计算机。在这个阶段,微处理器的典型代表有Intel公司的Intel 8080、Zilog公司的Z-80和Motorola公司的MC 6800。采用这些中高档微处理器的微型计算机其运算速度提高了一个数量级,主要用于教学和实验、工业控制、智能仪器等。

第三代(1978—1984年):16位微型计算机。在这个阶段,微处理器的典型代表有Intel公司的Intel 8086/8088、Zilog公司的Z-8000和Motorola公司的MC 68000。IBM选择Intel 8086作为微处理器,于1981年成功开发了个人计算机(IBM PC),从此开始了个人计算机大发展的时代。1982年2月,Intel公司推出了超级16位微处理器Intel 80286,能够实现多任务并行处理。

第四代(1985—1992年):32位微型计算机。在这个阶段,微处理器的典型代表有Intel公司的Intel 80386。该微处理器集成了27.5万个晶体管,数据总线和地址总线均为32位,具有4GB的物理寻址能力。1989年4月,Intel公司又推出了Intel 80486微处理器,其芯片内集成了120万个晶体管。从此,PC的功能越来越强大,可以构成与20世纪70年代大、中型计算机相匹敌的计算能力,并有取而代之之势。

第五代(1993—2005年):奔腾(Pentium)系列微处理器时代。典型产品是Intel公司的奔腾系列芯片及与之兼容的AMD的K6系列微处理器芯片。内部采用了超标量指令流水线结构,并具有相互独立的指令和数据高速缓存。随着MMX(Multi Media eXtended)微处理器的出现,使微机的发展在网络化、多媒体化和智能化等方面跨上了更高的台阶。

第六代(2005年至今):酷睿(Core)系列微处理器时代。“酷睿”是一款领先节能的新型微架构,设计的出发点是提供卓然出众的性能和能效,也就是所谓的能效比。2010年6月,Intel发布第二代Core i3/i5/i7处理器,基于全新的SNB(Sandy Bridge)微架构。SNB是重新定义了“整合平台”的概念,与处理器“无缝融合”的“核芯显卡”终结了“集成显卡”的时代,SNB采用了更加先进的32nm制造工艺,使CPU功耗进一步降低,并使电路尺寸和性能显著优化,进而为将“核芯显卡”与CPU封装在同一块基板上创造了有利条件。此外,第二代酷睿还加入了全新的高清视频处理单元,其视频处理速度大大提高。1.1.5 计算机的发展方向

21世纪是人类走向信息社会的世纪、是网络的时代。现代计算机的发展表现在两个方面:一是电子计算机的发展趋势更加趋向于巨型化、微型化、网络化和智能化;二是非冯·诺依曼结构化。

1.电子计算机的发展趋势(1)巨型化

巨型化是指计算机的运算速度更快、存储容量更大、功能更强,而不是指计算机的体积大。巨型计算机运算速度通常在每秒一亿次以上,存储容量超过太字节。例如,1997年中国成功研制了“银河-Ⅲ”巨型计算机,如图1-2所示,其运算速度已达到130亿次/s。巨型机主要应用于天文、军事、仿真等需要进行大量科学计算的领域。

图1-2 银河系列巨型计算机(2)微型化

微型化是指进一步提高集成度,目的是利用超大规模集成电路研制质量更加可靠、性能更加优良、价格更加低廉、整机更加小巧的微型计算机。微型计算机现在已大量应用于仪器、仪表、家用电器等小型仪器设备中,同时也作为工业控制过程的心脏,使仪器设备实现“智能化”。(3)网络化

网络化是用通信线路将各自独立的计算机连接起来,以便进行协同工作和资源共享。例如,通过Internet,人们足不出户就可以获取大量的信息,进行网上交易等。今天,网络技术已经从计算机技术的配角地位上升到与计算机紧密结合、不可分割的地位,产生了“网络电脑”的概念。(4)智能化

计算机的智能化就是要求计算机具有人的智能。能够像人一样思维,使计算机能够进行图像识别、定理证明、研究学习、探索、联想、启发和理解人的语言等,它是新一代计算机要实现的目标。智能化使计算机突破了“计算”这一初级的含义,从本质上扩充了计算机的能力,可以越来越多地代替人类的脑力劳动。

2.非冯·诺依曼结构计算机

近年来通过进一步的深入研究发现,由于电子电路的局限性,理论上基于冯·诺依曼原理的电子计算机的发展也有一定的局限,因此,人们提出了制造非冯·诺依曼结构计算机的想法。该研究主要有两大方向:一是创造新的程序设计语言,即所谓的“非冯·诺依曼”语言;二是从计算机元件方面进行研究,如研究生物计算机、光计算机、量子计算机等。

1982年,日本提出了“第五代计算机”,其核心思想是设计一种所谓的“非冯·诺依曼”语言——PROLOG语言。PROLOG语言是一种逻辑程序设计语言,主要是将程序设计变成逻辑设计,突破传统的程序设计概念。

20世纪80年代初,人们着手研究由蛋白质分子或传导化合物元件组成的生物计算机。研究人员发现,遗传基因——脱氧核糖核酸(DNA)的双螺旋结构能容纳大量信息,其存储量相当于半导体芯片的数百万倍。两个蛋白质分子就是一个存储体,而且阻抗低、能耗小、发热量极小。人们基于这一特点,研究如何利用蛋白质分子制造基因芯片。尽管目前生物计算实验距离使用还很遥远,但是鉴于人们对集成电路的认识,其前景十分看好。

光计算机是用光子代替电子来传递信息。1984年5月,欧洲研制出世界上第一台光计算机。光计算机有三大优势:①光子的传播速度非常快,电子在导线中的运行速度与其无法相比,采用硅、光混合技术后,其传送速度可达到每秒万亿字节;②光子不像带电的电子那样相互作用,因此经过同样窄小的空间通道可以传送更多数据;③光无须物理连接。如果能将普通的透镜和激光器做得很小,以至于能安装在微芯片的背面,那么未来的计算机就可以通过稀薄的空气传送信号。

量子计算机是一种基于量子力学原理,利用质子、电子等亚原子微粒的某些特性,采用深层次计算模式的计算机。这一模式只由物质世界中一个原子的行为决定,而不是像传统的二进制计算机那样将信息分为0和1(对应于晶体管的开和关)进行处理。在量子计算机中最小的信息单元是一个量子比特,量子比特不只有开和关两种状态,而是能以多种状态同时出现,这种数据结构对使用并行结构计算机来处理信息是非常有利的。量子计算机还具有一些近乎神奇的性质:信息传输几乎不需要时间(超距作用),信息处理所需的能量可以接近于零。1.1.6 计算机的特点

计算机作为一种通用的信息处理工具之所以具有很强的生命力,并以飞快的速度发展,是因为本身具有许多特点,具体表现在以下5个方面:

1.运算速度快

运算速度是衡量计算机性能的重要指标之一,现在高性能计算机的运算速度已达到每秒几十万亿次,甚至千万亿次,微型计算机也可达每秒上亿次。

2.计算精确度高

现在计算机对数据处理的结果精度可以有十几位甚至几十位(二进制)有效数字,计算精度可由千分之几到百万分之几,是其他任何计算工具无可比拟的。而且在理论上计算机的计算精度并不受限制,通过一定的技术手段可以实现任何精度要求。

3.记忆能力强

随着计算机存储容量的不断增大,可存储记忆的信息越来越多。目前,计算机不仅提供了大容量的主存储器,同时提供了海量的外部存储器,只要存储介质不被破坏,就可以使信息永久保存,永不丢失。

4.具有逻辑判断能力

计算机不仅能进行数值计算,而且能进行各种逻辑运算,具有逻辑判断能力。因此,可以处理各种非数值数据,如语言、文字、图形、图像和音乐等。

5.具有自动控制能力

计算机的内部操作是根据人们事先编写的程序自动控制进行的。用户可根据需要,事先设计好运行步骤与程序,计算机十分严格地按程序规定的步骤操作,整个过程不需要人工干预。这也是计算机区别于其他工具的本质特点。1.1.7 计算机的分类

计算机已经发展成为一个庞大的家族,并表现出不同的特点。根据其特点,可以从不同的角度对计算机进行分类。总的来说,计算机根据其功能可分为通用计算机和专用计算机。专用计算机功能单一,适应性较差,但是在特定的用途下,配备解决特定问题的软、硬件可以高效、快速、可靠地解决特定问题。通用计算机功能齐全、通用性强,通常人们所说的计算机就是指通用计算机。通用计算机又可按照计算机的运算速度、存储容量、指令系统的规模等综合指标将其划分为巨型机、大型机、小型机、微型机、服务器及工作站等几大类。

1.巨型机

巨型机运算速度快,可达每秒几百亿次;主存容量大,最高可达几百兆字节甚至几百万兆字节;结构复杂,一般采用多处理器结构,价格昂贵。巨型机的生产和研制是衡量一个国家经济实力和科技水平的重要标志。中国自行研制的银河系列巨型机的运算速度已达每秒上万亿次,从而成为世界上能研制巨型机的少数几个国家之一。巨型机主要应用于复杂、尖端的科学研究领域,特别是军事科学领域。

2.大型机

大型机是指通用性能好、外围设备负载能力强、处理速度快的一类计算机。在运算速度、主存容量等性能指标方面仅次于巨型机。大型机主要应用于大公司、银行、政府部门、制造企业等大型机构中,进行事务处理、商业处理、信息管理、大型数据库处理和数据通信等。

3.小型机

小型机具有规模小、结构简单、价格较低、易于操作和维护等优点,既可用于科学计算、数据处理,也可用于工业自动控制、数据采集及分析处理。

4.微型机

微型机采用微处理器、半导体存储器和输入/输出接口等部件,体积小、性能价格比高、灵活性好、使用方便,是当今世界上使用最广泛、数量最多的一类计算机。

5.服务器

服务器是在计算机网络环境下为多用户提供服务的共享设备,一般分为文件服务器、打印服务器、计算服务器和通信服务器等。服务器一般具有大容量、可靠的存储设备及丰富的外围设备。服务器上的资源可供网络用户共享。

6.工作站

工作站是介于微型机和小型机之间的一种高档微型计算机,具有较强的图形功能和数据处理能力,一般配有大屏幕显示器和大容量的内存和外存。主要应用于图形、图像处理。

随着大规模集成电路的发展,目前,微型计算机与工作站、小型计算机乃至大型机之间的界限越来越模糊,现在微处理器的速度已经达到甚至超过了过去一些大型机CPU的速度。1.2计算思维

计算思维在计算机领域广泛地被认识和关注,科学界把计算思维、实验思维和理论思维认为是人类的三大科学思维方式。

思维是思维主体处理信息及意识的活动,从某种意义上说,思维也是一种广义的计算。思维过程是一个从具体到抽象,再从抽象到具体的过程,其目的是在思维中再现客观事物的本质,达到对客观事物的具体认识。思维规律由外部世界的规律所决定,是外部世界规律在人的思维过程中的反映。1.2.1 计算机应用系统的计算模式

计算机应用系统中数据与应用(程序)的分布方式称为企业计算机应用系统的计算模式,有时也称企业计算模式。在计算机的发展过程中,计算机应用系统的模式发生了几次变革,它们分别是单主机计算模式、分布式客户机/服务器计算模式(Client/Server,C/S)和浏览器/服务器计算模式(Browser/Server,B/S)。

1.单主机计算模式

1985年以前,计算机应用一般是单台计算机构成的单主机计算机。主机计算模式又可细分为两个阶段:①单主机计算模式的早期阶段,系统所用的操作系统为单用户操作系统,系统一般只有一个控制台,限单独应用,如劳资报表系统等。②分时多用户操作系统的研制成功及计算机终端的普及,使早期的单机计算模式发展成为单主机-多终端的计算模式。在单主机-多终端的计算模式中,用户通过终端使用计算机,每个用户都感觉好像是在独自享用计算机的资源,但实际上主机是在分时轮流为多个终端用户服务。

单主机-多终端的计算模式在我国当时一般称为“计算中心”,在单主机模式阶段,计算机应用系统中已可实现多个应用(如物资管理和财务管理)的联系,但由于硬件结构的限制,只能将数据和应用(程序)集中放在主机上。因此,单主机-多终端计算模式有时又被称为“集中式的企业计算模式”。

2.分布式客户机/服务器计算模式

20世纪80年代,个人计算机的发展和局域网技术逐渐趋于成熟,使用户可以通过计算机网络共享计算机资源,计算机之间通过网络可协同完成某些数据处理工作。虽然个人计算机的资源有限,但在网络技术的支持下,应用程序不仅可利用本机资源,还可通过网络方便地共享其他计算机的资源,在这种背景下分布式客户机/服务器(C/S)的计算模式形成。

在客户机/服务器模式中,网络中的计算机被分为两大类:一是用于向其他计算机提供各种服务(主要有数据库服务、打印服务等)的计算机,统称为服务器;二是享受服务器所提供的服务的计算机,称为客户机。

客户机一般由微机承担,运行客户应用程序。应用程序被分散地安装在每台客户机上,这是C/S模式应用系统的重要特征。部门级和企业级的计算机作为服务器运行服务器系统软件(如数据库服务器系统、文件服务器系统等),向客户机提供相应的服务。

在C/S模式中,数据库服务是最主要的服务,客户机将用户的数据处理请求通过客户机的应用程序发送到数据库服务器,数据库服务器分析用户请求,实施对数据库的访问与控制,并将处理结果返回给客户机。在这种模式下,网络上传送的只是数据处理请求和少量的结果数据,网络负担较小。

对于较复杂的C/S模式的应用系统,数据库服务器一般情况下不止一个,而是按数据的逻辑归属和整个系统的地理安排可能有多个数据库服务器(如各子系统的数据库服务器及整个企业级数据库服务器等),企业的数据分布在不同的数据库服务器上,因此,C/S模式有时也称为分布式客户机/服务器计算模式。

C/S模式是一种较成熟且应用广泛的企业计算模式,其客户端应用程序的开发工具也较多,这些开发工具分为两类:一类是针对某一种数据库管理系统的开发工具(如针对Oracle的Developer 2000),另一类是对大部分数据库系统都适用的前端开发工具(如PowerBuilder、Visual Basic、Visual C++、Delphi、C++Builder、Java等)。

3.浏览器/服务器计算模式

浏览器/服务器(B/S)模式是在C/S模式的基础上发展而来的。导致B/S模式产生的原动力来自不断增大的业务规模和不断复杂化的业务处理请求,解决这个问题的方法是在传统C/S模式的基础上,由原来的两层结构(客户机/服务器)变成三层结构。B/S模式具体结构为浏览器/Web服务器/数据库服务器。在三层应用结构中,用户界面(客户端)负责处理用户的输入和输出(出于效率的考虑,它可能在向上传输用户的输入前进行合法性验证)。商业逻辑层负责建立数据库的连接,根据用户的请求生成访问数据库的SQL语句,并把结果返回给客户端。数据库层负责实际的数据库存储和检索,响应中间层的数据处理请求,并将结果返回给中间层。

B/S模式的系统以服务器为核心,程序处理和数据存储基本上都在服务器端完成,用户无须安装专门的客户端软件,只要通过网络中的计算机连接服务器,使用浏览器就可以进行事务处理,浏览器和服务器之间通过通信协议TCP/IP进行连接。浏览器发出数据请求,由Web服务器向后台取出数据并计算,将计算结果返回给浏览器。B/S模式具有易于升级、便于维护、客户端使用难度低、可移植性强、服务器与浏览器可处于不同的操作系统平台等优点,同时也受到灵活性差、应用模式简单等问题的制约。在早期的OA(办公自动化)系统中,B/S模式是被广泛应用的模式。B/S模式系统主要的应用平台有Windows Server系列、Lotus Notes、Linux等,其采用的主要技术手段有Notes编程、ASP、Java等,同时使用COM+、ActiveX控件等技术。

4.云计算

云计算(Cloud Computing)是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式,通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。云是网络、互联网的一种比喻说法。过去在图中往往用云来表示电信网,后来也用来表示互联网和底层基础设施的抽象。狭义云计算指IT基础设施的交付和使用模式,指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需资源;广义云计算指服务的交付和使用模式,它通过网络以按需、易扩展的方式获得所需服务。这种服务可以是IT与互联网相关的服务,也可是其他服务。它意味着计算能力也可作为一种商品通过互联网进行流通。

百度定义:云计算是基于互联网相关服务的增加、使用和交付模式,通常涉及通过互联网来提供动态扩展且经常是虚拟化的资源。

美国国家标准与技术研究院(NIST)定义:云计算是一种按使用量付费的模式,这种模式提供可用的、便捷的、按需的网络访问,进入可配置的计算资源共享池(资源包括网络、服务器、存储、应用软件和服务),这些资源能够被快速提供,只需投入很少的管理工作,或与服务供应商进行很少的交互。“云计算”概念被大量运用到生产环境中,如国内的“阿里云”与云谷公司的XenSystem,以及在国外已经非常成熟的Intel和IBM。各种“云计算”的应服务范围正日渐扩大,影响力也无可估量。

云计算常与网格计算、效用计算、自主计算相混淆。

网格计算:分布式计算的一种,由一群松散耦合的计算机组成的一个超级虚拟计算机,常用来执行一些大型任务。

效用计算:IT资源的一种打包和计费方式,如按照计算、存储分别计量费用,像传统的电力等公共设施一样。

自主计算:具有自我管理功能的计算机系统。

事实上,许多云计算部署依赖于计算机集群(但与网格的组成、体系结构、目的、工作方式大相径庭),也吸收了自主计算和效用计算的特点。

5.普适计算

普适计算又称普存计算、普及计算,这一概念强调和环境融为一体,而计算机本身则从人们的视线里消失。在普适计算的模式下,人们能够在任何时间、任何地点以任何方式进行信息的获取与处理。

普适计算的核心思想是小型、便宜、网络化的处理设备广泛分布在日常生活的各个场所,计算设备将不只依赖命令行、图形界面进行人机交互,而更依赖“自然”的交互方式,计算设备的尺寸将缩小到毫米甚至纳米级。

在普适计算的环境中,无线传感器网络将广泛普及,在环保、交通等领域发挥作用;人体传感器网络会大大促进健康监控以及人机交互等的发展。各种新型交互技术(如触觉显示、OLED等)将使交互更容易、更方便。

普适计算的含义十分广泛,所涉及的技术包括移动通信技术、小型计算设备制造技术、小型计算设备上的操作系统技术及软件技术等。

间断连接与轻量计算(即计算资源相对有限)是普适计算最重要的两个特征。普适计算的软件技术就是要实现在这种环境下的事务和数据处理。

在信息时代,普适计算可以降低设备使用的复杂程度,使人们的生活更轻松、更有效率。实际上,普适计算是网络计算的自然延伸,它不仅适用于个人计算机,而且其他小巧的智能设备也可以连接到网络中,从而方便人们即时获得信息并采取行动。

目前,IBM已将普适计算确定为电子商务之后的又一重大发展战略,并开始了端到端解决方案的技术研发。IBM认为,实现普适计算的基本条件是计算设备越来越小,方便人们随时随地携带和使用。在计算设备无时不在、无所不在的条件下,普适计算才有可能实现。

科学家认为,普适计算是一种状态,在这种状态下,iPad等移动设备、谷歌文档或远程游戏技术Onlive等云计算应用程序、4G或广域Wi-Fi等高速无线网络将整合在一起,清除“计算机”作为获取数字服务的中央媒介的地位。随着每辆汽车、每台照相机、每台计算机、每块手表以及每个电视屏幕都拥有几乎无限的计算能力,计算机将彻底退到“幕后”,以至于用户感觉不到它们的存在。1.2.2 计算思维的概念

科学思维是人在社会实践的基础上,对感性材料进行分析和综合,通过概念、判断、推理,形成概念、判断和推理,以反映事物的本质和规律。在科学认识活动中,科学思维必须遵守3个基本原则。在逻辑上要求严密的逻辑性,达到归纳和演绎的统一;在方法上要求辩证地分析和综合两种思维方法;在体系上,实现逻辑与历史的一致,达到理论与实践的具体的、历史的统一。

如果从人类认识世界和改造世界的思维方式出发,科学思维可分为理论思维、实验思维和计算思维3种。一般来说理论思维、实验思维和计算思维分别对应于理论科学、实验科学和计算科学。

①理论思维:理论源于数学,理论思维支撑着所有的学科领域。正如数学一样,定义是理论思维的灵魂,定理和证明是它的精髓。公理化方法是最重要的理论思维方法。理论思维支撑着所有的学科领域。科学界一般认为,公理化方法是世界科学技术革命推动的源头。用公理化方法构建的理论体系称为公理系统,如欧氏几何。

②实验思维:实验思维的先驱应当首推意大利著名的物理学家、天文学家和数学家伽利略,他开创了以实验为基础具有严密逻辑理论体系的近代科学,被人们誉为“近代科学之父”。爱因斯坦为之评论说:“伽利略的发现,以及他所用的科学推理方法,是人类思想史上最伟大的成就之一,而且标志着物理学的真正开端。”与理论思维不同,实验思维往往需要借助于某些特定的设备(科学工具),并用它们来获取数据以供以后的分析。例如,伽利略就不仅设计和演示了许多实验,而且还亲自研制出不少先进的实验仪器,如温度计、望远镜、显微镜等。以实验为基础的学科有物理、化学、地学、天文学、生物学、医学、农业科学、冶金、机械,以及由此派生的众多学科。

③计算思维:计算思维(Computational Thinking,CT)是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解的涵盖了计算机科学之广度的一系列思维活动。

1.计算思维概述

计算思维的本质是抽象和自动化。如同所有人都具备“读、写、算”能力一样,计算思维是必须具备的思维能力。(1)求解问题中的计算思维

利用计算手段求解问题的过程为:首先将实际问题转换为数学问题,然后建立模型、设计计算法和编程实现,最后在实际的计算机中运行并求解。前两步是计算思维中的抽象,后两步是计算思维中的自动化。(2)设计系统中的计算思维

任何自然系统和社会系统都可视为一个动态演化系统,演化伴随着物质、能量和信息的交换,这种交换可以映射为符号变换,使之能用计算机实现离散的符号处理。当动态演化系统抽象为离散符号系统后,就可以采用形式化的规范来描述,通过建立模型、设计算法和开发软件来揭示演化的规律,实时控制系统的演化并自动执行。(3)理解人类行为的计算思维

利用计算手段来研究人类的行为,可视为社会计算。即通过计算机构建一个人与人之间的沟通的虚拟空间,研究计算机以及信息技术在社会中影响传统的社会行为的过程。近年来蓬勃兴起的微博、百度百科等应用更是强调借助网络工具有效地利用用户群体的智慧,在这样的环境中,计算机成为一项通信工具,而用户利用这一通信工具,构建了自己的人际交互关系。这样,利用这种社会软件提供的便利,用户也被连接在一起,形成了虚拟空间上的社会网络。社会计算通过各种信息技术手段,设计、实施和评估人与社会之间的交互,涉及人们的交互方式、社会群体的形态及其演化规律等问题。研究生命的起源与繁衍,理解人类的认识能力,了解人类与环境的交互,研究传染病毒的结构与传播以及国家的福利与安全等都属社会计算的范畴,这些都与计算思维科学密切相关。使用计算思维的观点对当前社会计算中的一些关键问题进行分析与建模,尝试从计算思维的角度重新认识社会计算,找出新问题、新观点和新方法等。

计算思维就是通过约简、嵌入、转化和仿真等方法,把一个困难的问题阐释为如何求解它的思维方法。计算思维是一种递归思维,是一种并行处理,它能把代码译成数据又能把数据译成代码,是一种多维分析推广的类型检查方法。计算思维是一种采用抽象和分解的方法来控制庞杂的任务或进行巨型复杂系统设计的方法,是基于关注点分离的方法。计算思维是一种选择合适的方式陈述一个问题,或对一个问题的相关方面建模使其易于处理的思维方法。计算思维是按照预防、保护及通过冗余、容错、纠错的方式,并从最坏情况进行系统恢复的一种思维方法。计算思维是利用启发式推理寻求解答,即在不确定情况下的规划、学习和调度的思维方法。计算思维是利用海量数据来加快计算,在时间和空间之间、在处理能力和存储容量之间进行折中的思维方法。

2.计算思维的特征(1)计算思维是概念化,不是程序化

计算机科学不是计算机编程。像计算机科学家那样去思维意味着远远不止能为计算机编程,还要求能够在抽象的多个层次上思维。计算机科学不只意味着计算机,就像音乐产业不只意味着麦克风一样。(2)计算思维是根本的技能,不是刻板的技能

计算思维是一种根本技能,是每一个人为了在现代社会中发挥职能所必须掌握的。刻板的技能意味着简单的机械重复。(3)计算思维是人的,不是计算机的思维

计算思维是人类求解问题的一条途径,但决非要使人类像计算机那样工作。计算机枯燥且沉闷,人类聪颖且富有想象力。计算机赋予人类强大的计算能力,人类应该好好利用这种力量去解决各种需要大量计算的问题。(4)计算思维是思想,不是产品

不只是将我们生产的软、硬件等产品到处呈现在我们的生活中,更重要的是计算的概念,它被人们用于问题求解、日常生活的管理,以及与他人进行交流和互动。(5)计算思维是数学和工程思维的互补与融合

计算机科学在本质上源自数学思维,它的形式化基础建筑于数学之上。计算机科学又从本质上源自工程思维,因为人们建造的是能够与实际世界互动的系统。所以计算思维是数学和工程思维的互补与融合。(6)计算思维面向所有人、所有地方

当计算思维真正融入人类活动的整体时,它作为一个问题解决的有效工具,人人都应当掌握,处处都会被使用。1.2.3 计算思维与计算机的关系

计算思维具有计算机的许多特征,但计算思维本身并不是计算机的专属。即使没有计算机,计算思维也会逐步发展,但是计算机的出现,给计算思维的研究和发展带来了根本性的变化。什么是计算?什么是可计算?什么是可行计算?计算思维的这些性质由于计算机的出现得到了彻底的研究。由此不仅推进了计算机的发展,也推进了计算思维本身的发展。在这个过程中,一些属于计算思维的特点被逐步揭示出来,计算思维和理论思维、实验思维的差别越来越清晰化。计算机及计算思维的内容得到了不断的丰富和发展。

计算机方法论与计算思维研究的重点不同,它更关注计算学科认识理论体系的构建,也就是计算学科概念认知模型的构建。计算机方法论借鉴了一般科学技术方法论的思想,采用了抽象、理论和设计以“认知从感性认识(抽象)到理性认识(理论),再由理性认识(理论)回到实践(设计)”作为唯一原始命题,构建了计算学科认知领域的理论体系,完成了计算学科认知模型框架的构建。从思维角度看,计算科学主要研究思维的概念、方法和内容,并发展为解决问题的一种思维方式,极大地推动了计算思维的发展。

总的来说,计算思维与计算机方法论的研究,就相当于现代数学思维与数学方法论的关系,当然相比于数学,计算机方法论的研究要简单一些。计算思维和计算机方法论的研究内容有坚实的基础,它建立在世界著名计算机组织ACM和IEEE-CS大量研究工作结论的基础上,并且与国外计算思维方面的研究互通互补,积极地吸收国外教育的先进理念。

虽然研究视角不太一样,但是计算思维与计算机方法论注重的都是计算学科最基本的东西。计算思维是从学科思维的简易层面讨论学科的思维方式,计算机方法论是从方法论的角度去讨论学科的本质问题。计算思维直接抓住思维的本质,即抽象(Abstraction)与自动化(Automation)来讨论问题,并用大量的实例讨论它们与数学和物理等学科的不同,以及这种强大的思维能力对其他学科的影响。例如,在对指令和数据的研究中,层次性、迭代表述、循环表述各种组织结构被明确提出来,这些研究成果也使计算思维的具体形式和表达方式更加清晰。1.3计算机的应用

计算机已经被广泛地应用到社会的各个领域中,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。计算机改变了人们的工作、学习和生活方式,推动了社会的发展。其应用领域可归纳为以下几个方面:

1.科学计算

科学计算又称数值计算。计算机最开始就是为解决科学研究和工程设计中遇到的大量数学问题的数值计算而研制的计算工具。时至今日,虽然计算机在其他方面的应用得到不断加强,但它仍然是科学研究和科学计算的最佳工具。例如,人造卫星轨迹的计算、地震预测、气象预报及航天技术等,都离不开计算机的精确计算。

2.信息处理

信息处理主要是指利用计算机来加工、管理和操作各种形式的数据资料,包括对数据资料的收集、存储、加工、分类、排序、检索和发布等一系列工作。在科学研究和工程技术中,往往会得到大量的原始数据,其中包括大量图片、文字、声音等,这些信息需要利用计算机进行处理。目前计算机的信息处理应用已非常普遍,如办公自动化、企业管理、物资管理、报表统计、财务管理、图书资料管理、商业数据交流、信息情报检索等。信息处理已成为当代计算机的主要任务,是现代化管理的基础。据统计,全世界计算机用于信息处理的工作量占全部计算机应用的80%以上。

3.自动控制

自动控制是指通过计算机对某一过程进行自动操作,它不需人工干预,能按人们预定的目标和预定的状态进行自动控制。目前,计算机被广泛应用于钢铁工业、石油化工和医药工业等复杂的生产自动控制中,从而大大提高了控制的实时性和准确性,提高了劳动效率和产品质量,降低了成本,缩短了生产周期。计算机自动控制还在国防和航空航天领域中起着决定性作用,例如,对无人驾驶飞机、导弹、人造卫星和宇宙飞船等飞行器的控制,都是靠计算机实现的。可以说,计算机是现代国防和航空航天领域的神经中枢。

4.计算机辅助设计与制造

计算机辅助设计(Computer Aided Design,CAD)是指借助计算机强有力的计算功能和高效率的图形处理能力,人们可以自动或半自动地完成各类工程设计工作。目前,CAD技术已应用于飞机设计、船舶设计、建筑设计、机械设计、大规模集成电路设计等。采用CAD可缩短设计时间,提高工作效率,节省人力、物力和财力,更重要的是提高了设计质量。

计算机辅助制造(Computer Aided Manufacturing,CAM)有广义和狭义之分。广义CAM是指利用计算机辅助完成从原材料到产品的全部制造过程,其中包括直接制造过程和间接制造过程;狭义CAM是指在制造过程中的某个环节应用计算机,在计算机辅助设计和制造系统中,通常是指计算机辅助机械加工,更准确地说是指数控加工,它的输入信息是零件的工艺路线和工序内容,输出信息是刀具加工时的运动轨迹和数控程序。

5.人工智能

人工智能(Artificial Intelligence,AI)是计算机应用中的一个新领域,该方面的研究和应用正处于发展阶段,在医疗诊断、定理证明、语言翻译、机器人等方面,已经有了显著的成效。例如,用计算机模拟人脑的部分功能进行思维学习、推理、联想和决策,使计算机具有一定的“思维能力”。机器人是计算机人工智能的典型例子,其核心是计算机。第一代机器人是机械手;第二代机器人对外界信息能够反馈,有一定的触觉、视觉和听觉;第三代机器人是智能机器人,具有感知和理解周围环境的能力,能使用语言,有推理、规划和操纵工具的技能,能模仿人完成某些动作。机器人不会疲劳,精确度高,适应力强,现已开始用于搬运、喷漆、焊接、装配等工作中。机器人还能代替人在危险工作中进行繁重的劳动,如在有放射性污染、有毒、高温、低温、高压、水下等环境中工作。

6.多媒体技术应用

多媒体(Multimedia)是指文本、音频、视频、动画、图形和图像等各种媒体信息的综合。在医疗、教育、商业、银行、保险、行政管理、军事、工业、广播和出版等领域中,多媒体的应用发展很快。随着网络技术的发展,计算机的应用进一步深入到社会各行各业中,人们通过高速信息网实现数据与信息的查询、高速通信服务(电子邮件、电视电话、电视会议、文档传输)、电子教育、电子娱乐、电子购物、远程医疗和会诊、交通信息管理等。计算机的应用将推动信息社会更快地向前发展。

7.计算机仿真

在对一些复杂的工程问题和复杂的工艺过程、运动过程、控制行为等进行研究时,在数学建模的基础上,用计算机仿真的方法对相关的理论、方法、算法和设计方案进行综合、分析和评估,可以节省大量的人力、物力和时间。用计算机构成的模拟训练器和虚拟现实环境对宇航员和飞机、舰艇驾驶员进行模拟训练,也是目前培训驾驶员常用的办法。在军事研究领域,目前也常用计算机仿真的方法来代替真枪实弹、实战演练的攻防对抗军事演习。

8.电子商务

电子商务(Electronic Commerce)是指在Internet开放的网络环境下,为电子商户提供服务,实现消费者的网上购物、商户之间的网上交易和在线电子支付的一种新型的商业运营模式。电子商务是Internet爆炸式发展的直接产物,是网络技术应用的全新发展方向。Internet本身所具有的开放性、全球性、低成本及高效率的特点,也成为电子商务的内在特征,并使得电子商务大大超越了作为一种新的贸易形式所具有的价值。电子商务对人们的生活方式也产生了深远影响,可以足不出户,看遍世界;网上的搜索功能可以让顾客方便地货比多家。同时,消费者能以一种十分轻松自由的自我服务方式来完成交易。本章小结

计算机是由一系列电子元器件组成的机器,各组成部件按程序的要求协调合作,完成程序要求的任务。计算机已经经历了电子管、晶体管、集成电路、大规模集成电路和超大规模集成电路4个阶段的发展。这4个阶段的计算机都基于冯·诺依曼型计算机的“存储程序”的原理。按照微处理器的字长和功能作为主要划分依据,微型计算机经历了6个发展阶段。计算机具有运算速度快、计算精确度高、记忆能力强、逻辑判断能力以及自动控制能力等特点。通用计算机又可按照计算机的运算速度、存储容量、指令系统的规模等综合指标将其划分为巨型机、大型机、小型机、微型机、服务器及工作站等几大类。本章还讨论了计算及技术和计算思维的相互作用和关系。计算机的作用归根到底是进行各类信息处理,最后简要介绍了计算机的各个应用领域。第2章计算机系统基础

学习目标:

•了解计算机系统的概念;

•理解指令、指令系统、程序的概念;

•掌握计算机的基本工作原理;

•掌握计算机硬件系统的组成;

•掌握计算机软件系统的组成;

•了解源程序与机器语言的两种翻译方式;

•了解应用软件与操作系统之间的关系。

通常所说的计算机实际上指的是计算机系统。计算机系统的组成不仅与硬件有关,而且涉及很多软件技术。了解计算机系统的组成,对于掌握计算机的基本工作原理及有效利用计算机资源有很大帮助。

本章主要介绍计算机系统结构,计算机系统的层次关系,计算机的硬件系统、软件系统、系统总线、指令系统和计算机的基本工作原理等内容。2.1计算机系统结构

计算机是一种能按人工预先编制好的程序自动、高速地进行信息处理的系统,它由硬件和软件两大部分组成。计算机硬件的基本功能是接受计算机软件的控制,实现数据输入、运算、数据输出等一系列基本操作。硬件是基础,软件是灵魂,两者相互依存,密不可分。本节主要介绍通用计算机系统的组成以及计算机系统的层次结构。2.1.1 计算机系统组成

一个完整的计算机系统包含计算机硬件系统和计算机软件系统两大部分,如图2-1所示。组成一台计算机的物理设备的总称称为计算机硬件系统,是实实在在的物体。指挥计算机工作的各种程序的集合称为计算机软件系统,是控制和操作计算机工作的核心。计算机通过执行程序而运行,工作时软、硬件协同工作,两者缺一不可。硬件是软件工作的基础,离开硬件,软件无法工作;软件是硬件功能的扩充和完善,有了软件的支持,硬件功能才能得到充分的发挥。硬件和软件相互渗透、相互促进,可以说硬件是基础,软件是灵魂,只有将硬件和软件结合成统一的整体,才能称其为一个完整的计算机系统。

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