第一章：计算机基础知识

# 计算机应用基础教程全面解析
## 一、计算机发展历程
### （一）早期计算工具与电子计算机的诞生渊源
在人类历史长河中，计算工具的演变是一部不断追求高效与精准的创新史。从远古时期的“结绳记事”，人们利用简单的绳结记录信息和数量，到算筹的出现，以小棍的不同排列组合表示数字，开启了较为系统的计算方式。算盘则进一步提高了计算效率，成为古代商业和数学运算的重要工具。随着科技的发展，计算尺利用对数原理进行复杂计算，机械计算机通过机械结构实现特定的计算功能，这些都为现代电子计算机的诞生积累了宝贵经验。

1889 年，美国科学家赫尔曼·何乐礼研制的电动制表机具有里程碑意义，它以电力为驱动，能够储存计算资料，为数据处理带来了新的可能。1930 年，范内瓦·布什制造的世界上首台模拟电子计算机，在计算技术上实现了重大突破，为后续电子计算机的研发提供了重要的技术参考。

而 1946 年 2 月 14 日诞生于美国宾夕法尼亚大学的“电子数字积分计算机（ENIAC）”，彻底改变了世界计算格局。它是美国奥伯丁武器试验场为解决弹道计算难题而定制的，其庞大的身躯使用了 17840 支电子管，占地面积达 80 英尺×8 英尺，重量高达 28 吨，功耗达 170kW。尽管如此，它每秒能完成 5000 次加法运算，在当时的计算能力堪称惊人，造价约 487000 美元。ENIAC 的问世标志着电子计算机时代的璀璨开启，成为科技发展史上的一座巍峨丰碑，为后续计算机技术的飞速发展奠定了坚实基础。

### （二）计算机的各代发展特征与技术变革
1. **第一代：电子管数字机（1946 - 1958 年）**：在硬件架构上，电子管作为逻辑元件占据主导地位，其主存储器采用汞延迟线、阴极射线示波管静电存储器、磁鼓、磁芯等多种形式，外存储器则选用磁带。软件方面，仅能使用机器语言和汇编语言进行编程，操作复杂且难度较大。这一时期，计算机主要应用于军事领域的弹道计算和科学研究中的复杂数值运算。然而，其缺点也十分明显，体积庞大如巨兽，能耗高得惊人，可靠性较差，运算速度相对缓慢，通常每秒仅能运算数千次至数万次，价格更是昂贵无比，只有少数科研机构和军事部门能够承担。但正是这一代计算机的艰难探索，为后续的技术突破积累了宝贵经验，开启了计算机发展的先河。
2. **第二代：晶体管数字机（1958 - 1964 年）**：随着晶体管技术的成熟，晶体管取代电子管成为逻辑元件，这一变革使得计算机体积大幅缩小，能耗显著降低，可靠性得到极大提升。主存储器仍保留磁芯，同时在软件领域取得重要进展，操作系统、高级语言及其编译程序应运而生。应用范围从单纯的军事和科学计算扩展到事务处理领域，并开始涉足工业控制领域。运算速度大幅提高，一般可达每秒运算 10 万次，部分高性能机型甚至能达到 300 万次，性能的飞跃为计算机的广泛应用奠定了基础。
3. **第三代：集成电路数字机（1964 - 1970 年）**：逻辑元件采用中、小规模集成电路（MSI、SSI），进一步提高了计算机的性能和集成度。主存储器依旧以磁芯为主，但在软件方面出现了分时操作系统及结构化、规模化程序设计方法，使得计算机的资源利用更加高效，多任务处理成为可能。应用领域进一步拓展到文字处理和图形图像处理等领域，运算速度提升至每秒数百万次至数千万次，可靠性持续增强，价格逐渐下调，产品走向通用化、系列化和标准化，为计算机的普及创造了条件。
4. **第四代：大规模集成电路机（1970 年至今）**：大规模和超大规模集成电路（LSI 和 VLSI）的应用成为这一时期的显著特征，使得计算机的性能实现了质的飞跃。1971 年世界上第一台微处理器在美国硅谷诞生，引发了微型计算机的革命，开创了个人计算机的新时代。软件方面，数据库管理系统、网络管理系统和面向对象语言等不断涌现，丰富了计算机的应用功能。计算机的应用领域从科学计算、事务管理、过程控制逐渐普及到家庭，成为人们生活和工作中不可或缺的工具。随着集成技术的飞速发展，半导体芯片集成度越来越高，微处理器将运算器和控制器集成在一个芯片上，使得微型计算机体积小巧、价格亲民、使用方便，但其功能和运算速度却足以媲美过去的大型计算机。同时，利用大规模、超大规模集成电路制造的巨型计算机，运算速度可达一亿次甚至几十亿次，在气象预报、地质勘探、航空航天等领域发挥着关键作用。在这一过程中，计算机的外部设备也不断革新，外存储器从最初的阴极射线显示管历经磁芯、磁鼓、磁盘的发展，如今只读光盘（CD - ROM）以其体积小、容量大、速度快的优势成为主流存储介质之一。

## 二、计算机特点
1. **运算速度快**：在当今科技领域，计算机系统的运算速度已达到令人惊叹的每秒万亿次级别，即使是普通微机也能轻松实现每秒亿次以上的运算。这种高速运算能力使得大量原本复杂且耗时的科学计算问题得以迅速解决。例如，在卫星轨道计算中，需要处理海量的天体力学数据和复杂的轨道模型，计算机凭借其强大的运算能力能够在短时间内精确计算出卫星的运行轨迹；大型水坝的建设涉及到结构力学、流体力学等多学科的复杂计算，计算机可以快速模拟不同工况下坝体的受力情况和水流状态，为工程设计提供可靠依据；24 小时天气计算需要对全球气象数据进行实时分析和模拟，计算机的高速运算使得气象预报能够更加及时和准确，原本可能需要几年甚至几十年的计算量，如今在计算机的助力下仅需几分钟即可完成，极大地提高了科学研究和工程实践的效率。
2. **计算精确度高**：在现代科学技术尤其是尖端领域，如导弹制导、航空航天、量子物理等，对计算精度有着极高的要求。计算机能够提供十几位甚至几十位（二进制）的有效数字，其计算精度可从千分之一精确到百万分之一。以导弹为例，导弹在飞行过程中需要根据目标的位置、速度、风向等多种因素进行精确的轨迹调整，计算机通过对这些参数的高精度计算，能够准确地控制导弹的飞行方向和速度，确保其精确击中预定目标。这种超高的计算精度是其他传统计算工具所无法企及的，使得计算机在高端科技领域发挥着不可替代的关键作用。
3. **逻辑运算能力强**：计算机不仅在数值计算方面表现卓越，还具备强大的逻辑运算功能。它能够对各种信息进行快速的比较和判断，在复杂的逻辑关系中准确地做出决策。例如，在智能交通系统中，计算机可以实时分析交通流量数据，根据不同路段的拥堵情况和交通规则，自动调整信号灯的时间间隔，优化交通流；在工业自动化生产线上，计算机能够对生产设备的运行状态进行监测和判断，一旦发现异常情况，立即发出警报并采取相应的措施进行调整或停机维护。同时，计算机能够将参加运算的数据、程序、中间结果和最终结果进行高效存储，并根据判断结果自动执行下一条指令，方便用户随时调用和查看，为用户提供了极大的便利。
4. **存储容量大**：计算机内部的存储器具有独特的记忆特性，能够存储海量的信息。这些信息涵盖了各类数据信息，如文本、图像、音频、视频等，以及用于加工这些数据的程序。无论是大型企业的数据库，存储着海量的客户信息、财务数据和业务记录，还是科研机构的实验数据仓库，保存着多年的研究成果和实验样本数据，计算机的大容量存储都能够轻松应对。这种强大的存储能力为数据处理、信息管理和程序运行提供了坚实的基础，使得用户能够方便地对大量信息进行存储、检索和分析，极大地提高了工作效率和信息利用价值。
5. **自动化程度高**：得益于其强大的存储记忆能力和逻辑判断能力，计算机可以实现高度自动化的工作流程。用户只需将预先编写好的程序装入计算机内存，计算机便能够在程序的控制下连续、自动地运行，无需人工进行频繁的干预。例如，在银行的自动取款机系统中，计算机按照预设的程序，自动验证用户的身份信息、查询账户余额、处理取款或转账请求，并打印交易凭证，整个过程高效、准确且无需人工全程值守；在自动化生产车间，计算机控制的机器人可以按照预先设定的程序，自动完成产品的加工、组装、检测等一系列复杂工序，实现 24 小时不间断生产，大大提高了生产效率和产品质量，降低了人力成本和劳动强度。
6. **性价比高**：在现代社会，计算机已成为家家户户常见的电器设备，其普及程度越来越高。随着技术的不断进步和生产规模的扩大，计算机的性能不断提升，价格却逐渐下降。无论是台式计算机还是笔记本电脑，都有多种配置和价格层次可供用户选择，能够满足不同用户群体在办公、学习、娱乐等方面的需求。从家庭用户用于日常上网、观看视频、处理文档的基本配置电脑，到企业用户用于复杂数据处理、图形设计、软件开发的高性能工作站，计算机的性价比优势使其成为人们生活和工作中不可或缺的重要工具，为社会的信息化发展提供了有力支撑。

## 三、计算机应用领域
1. **信息管理**：信息管理作为计算机应用的核心领域之一，以数据库管理系统为坚实基石，涵盖了数据采集、存储、加工、分类、排序、检索和发布等一系列复杂而关键的工作环节。在当今数字化时代，约 80%以上的计算机资源主要投入到信息管理领域，其应用范围广泛涉及各个行业。在办公自动化方面，计算机通过办公软件如 Word、Excel 等实现文档编辑、数据处理和报表生成，提高办公效率；在辅助管理与决策领域，企业利用数据分析工具对大量的业务数据进行挖掘和分析，为管理者提供决策支持，帮助企业制定战略规划和优化运营策略；情报检索系统借助计算机强大的存储和检索能力，能够在海量的文献、专利、新闻等信息中快速准确地找到用户所需的资料；电影电视动画设计行业则依赖计算机图形图像处理技术和专业软件，实现从创意构思到特效制作的全流程数字化操作；会计电算化更是彻底改变了传统会计记账方式，通过财务软件实现财务数据的自动化处理和报表生成，提高了财务工作的准确性和效率。信息管理已成为现代化管理的基础，深刻地改变了企业和组织的运营模式和管理方式。
2. **科学计算**：科学计算是计算机最早涉足的应用领域，在现代科学技术的发展进程中始终占据着举足轻重的地位。在众多科学研究和工程技术项目中，如工程设计领域的大型建筑结构力学分析、机械零件的优化设计，地震预测中对地质构造数据的复杂模拟和地震波传播模型的计算，气象预报里全球气象数据的实时监测和数值模拟，火箭发射过程中轨道计算、动力系统性能分析等，都面临着海量且复杂的数值计算任务。这些任务往往超出了人类手工计算的能力范围，而计算机凭借其高速运算、大容量存储和连续运算的强大优势，能够高效地处理这些复杂的数学模型和大规模的数据计算。例如，在建筑工程设计中，计算机可以通过有限元分析方法对建筑结构在不同荷载工况下的应力、应变分布进行精确计算，为设计人员提供结构安全性和可靠性的评估依据，确保建筑设计的合理性和稳定性。科学计算的发展极大地推动了科学技术的进步，为人类探索未知世界提供了强有力的计算工具。
3. **计算机过程控制**：计算机过程控制在工业生产领域发挥着至关重要的作用。它通过实时采集生产过程中的各种数据，如温度、压力、流量、液位等物理量，并运用先进的算法和控制策略对这些数据进行快速分析和处理，进而按照最优值对控制对象进行自动调节或精确控制。在机械制造过程中，计算机控制的机床能够根据预设的加工程序，精确控制刀具的运动轨迹和切削参数，实现高精度的零件加工，提高产品的加工质量和生产效率；在冶金行业，计算机系统可以对冶炼过程中的炉温、化学成分等参数进行实时监测和调整，确保钢铁产品的质量稳定；石油化工生产中，计算机控制的自动化生产线能够实现对反应过程的精确控制，提高生产的安全性和产品的合格率；电力系统中，计算机监控系统对电网的电压、电流、功率等参数进行实时监测和调度，保障电力供应的稳定可靠。采用计算机进行过程控制，不仅显著提高了生产过程的自动化水平，减少了人工干预带来的误差和不确定性，还能有效提高控制的时效性和准确性，改善劳动条件，降低劳动强度，为工业生产的现代化发展提供了有力保障。
4. **计算机辅助技术**
    - **计算机辅助设计（CAD）**：计算机辅助设计技术已广泛应用于多个工程和产品设计领域，如飞机设计中复杂的气动外形设计、结构强度分析和系统集成，船舶设计里船体结构设计、流体动力学性能优化，建筑设计中的三维建模、建筑性能模拟和施工图绘制，机械设计的零件建模、装配设计和运动仿真，大规模集成电路设计的电路布局、布线和功能验证等。在飞机设计过程中，设计人员利用 CAD 软件可以快速构建飞机的三维模型，对不同的设计方案进行虚拟装配和性能分析，提前发现设计缺陷并进行优化。通过 CAD 技术，能够大大缩短设计周期，提高设计效率，节省大量的人力、物力和财力资源，同时显著提升设计质量，使设计产品更加符合功能需求和工程标准，增强产品在市场上的竞争力。
    - **计算机辅助制造（CAM）**：计算机辅助制造在现代制造业中扮演着关键角色。它以计算机系统为核心，根据输入的零件工艺路线和工程内容，精确地生成刀具的运动轨迹，并控制加工设备进行自动化生产。在汽车制造过程中，CAM 系统可以根据汽车零部件的设计模型，自动生成数控加工代码，控制机床进行精确的切削加工，确保零部件的加工精度和一致性。将 CAD 和 CAM 技术紧密集成，形成了计算机集成制造系统（CIMS），实现了从产品设计到生产制造的全流程自动化。在一些先进的制造业企业中，CIMS 能够实现设计、制造、测试和管理的有机融合，打造高度集成的自动化生产线甚至“无人工厂”，极大地提高了生产效率和产品质量，降低了生产成本，推动了制造业的智能化和自动化发展。
    - **计算机辅助教学（CAI）**：计算机辅助教学为教育领域带来了全新的教学模式和丰富的教学资源。教师可以利用 Powerpoint 或 Flash 等软件制作生动形象的教学课件，将抽象的知识以图像、动画、视频等形式直观地呈现给学生，帮助学生更好地理解和掌握教学内容。例如，在物理教学中，通过 Flash 动画演示电路的工作原理、物体的运动过程和物理现象的发生机制，使学生能够更加直观地观察和理解物理规律；在化学教学中，利用三维分子模型软件展示分子结构和化学反应过程，增强学生的学习兴趣和学习效果。CAI 不仅能够减轻教师的教学负担，还能使教学内容更加生动有趣，激发学生的学习兴趣和主动性，提高教学质量，为培养现代化高质量人才提供了有效的教学手段和方法。
5. **计算机翻译**：自 1947 年美国数学家、工程师沃伦·韦弗与英国物理学家、工程师安德鲁·布思提出用计算机进行翻译的设想以来，机译技术经历了漫长的发展历程。计算机翻译旨在消除不同文字和语言之间的障碍，在全球化交流日益频繁的今天具有巨大的应用需求。然而，尽管经过多年的研究和发展，机译的译文质量一直是制约其广泛应用的关键问题。目前，机译技术在处理一些简单文本和特定领域的术语翻译时能够取得一定的效果，但在复杂文本的语义理解、语法结构分析和文化背景处理等方面仍存在较大困难，与人工翻译的“信、达、雅”标准相去甚远。正如中国数学家、语言学家周海中教授所指出的，在人类尚未完全明了大脑是如何进行语言的模糊识别和逻辑判断的情况下，机译要达到理想的翻译质量几乎是不可能的。尽管如此，研究人员仍在不断努力，探索新的翻译算法和技术，如基于神经网络的机器翻译、统计机器翻译与规则机器翻译相结合的混合方法等，试图逐步提高机译的质量和准确性。
6. **计算机多媒体应用**：随着电子技术尤其是通信和计算机技术的迅猛发展，多媒体技术应运而生，并在各个领域得到了广泛而迅速的应用。在医疗领域，多媒体技术被广泛应用于医学影像诊断、远程医疗、手术模拟和医学教育等方面。例如，通过计算机断层扫描（CT）、磁共振成像（MRI）等设备获取的医学影像数据，可以利用多媒体软件进行三维重建和可视化分析，帮助医生更准确地诊断疾病；远程医疗系统借助视频会议和数据传输技术，实现专家对偏远地区患者的远程会诊和指导。在教育领域，多媒体课件、电子教材和在线教育平台等丰富了教学资源和教学形式，提高了教学效果。商业领域中，多媒体广告、电子商务展示和虚拟展厅等为企业提供了更具吸引力的营销手段。银行和保险行业利用多媒体技术实现客户服务的智能化和多样化，如通过视频客服为客户提供面对面的咨询服务。行政管理方面，多媒体会议系统、电子政务平台等提高了办公效率和信息传递的准确性。军事领域，多媒体技术应用于军事仿真、情报分析和作战指挥等，增强了军事决策的科学性和作战能力。工业领域，利用多媒体技术进行产品展示、设备监控和工业设计等，提高了生产管理水平和产品创新能力。广播、交流和出版等行业也借助多媒体技术实现了内容的数字化、多样化和互动化传播，如数字广播、网络直播、电子图书和互动式多媒体出版物等，为用户带来了全新的体验。
7. **计算机网络**：计算机网络是由众多独立且具备信息交换能力的计算机相互连接而成的系统，其核心目标是实现资源共享与信息高效传输，在当今社会发挥着极为关键的作用。在金融领域，全国范围内的银行信用卡系统借助计算机网络，实现了用户信息的快速验证、交易数据的即时处理与安全传输，确保了金融交易的便捷性与安全性；火车和飞机票预订系统通过网络连接各个售票终端与票务中心，方便用户随时随地查询车次、航班信息并进行购票操作，极大地提高了出行安排的效率。在全球最大的互联网络 Internet 上，用户能够轻松检索海量信息，无论是学术研究资料、新闻资讯还是生活常识，都能快速获取；电子邮件的收发让人们突破时空限制，实现即时通信与文件传递；在线阅读书报平台使阅读变得更加便捷，丰富了人们的知识获取途径；网络游戏为玩家创造了虚拟互动空间，带来娱乐体验；电子商务平台则提供了丰富多样的商品选购渠道，改变了传统的购物模式；各种网络论坛和社交媒体允许用户参与众多问题的讨论，促进了思想交流与文化传播；远程医疗服务借助网络实现专家对异地患者的诊断与治疗指导，有效缓解医疗资源分布不均的问题，为患者带来福音。计算机网络的普及与发展，深刻地改变了人们的生活、工作和学习方式，成为现代社会不可或缺的重要基础设施。

## 四、计算机分类
1. **超级计算机**：超级计算机作为计算机领域的“巨无霸”，通常由数百、数千甚至更多的处理器（机）协同工作，具备处理普通 PC 机和服务器无法胜任的大型复杂课题的强大能力。它是计算机中功能最为强大、运算速度最快、存储容量最大的一类，是国家科技发展水平和综合国力的重要象征。其强大的并行计算能力使其在科学计算领域占据核心地位，尤其在气象预报中，能够对全球气象数据进行超大规模的数值模拟与分析，精确预测天气变化趋势；在军事领域，可用于模拟战争场景、武器性能测试与情报分析，为军事决策提供关键支持；在能源勘探方面，助力对地质结构和能源分布的深度分析，提高勘探效率；航天工程中，承担卫星轨道计算、飞行器设计优化等复杂任务；探矿过程中，对海量的地质数据进行处理，寻找潜在的矿产资源。在结构上，虽然超级计算机和服务器都属于多处理器系统，但现代超级计算机更多采用集群系统，高度注重浮点运算性能，可视为专注于科学计算的高性能服务器，然而其高昂的价格也使其应用范围相对受限，主要集中在国家科研机构、大型企业和军事部门等对计算能力有极高需求的领域。
2. **网络计算机**
    - **服务器**：服务器是网络中的核心设备，专门指那些具备高性能的计算机，其主要功能是通过网络为其他客户端计算机提供各种服务。相较于普通电脑，服务器在稳定性、安全性和处理能力等方面有着更为严苛的要求，因此其 CPU、芯片组、内存、磁盘系统、网络等硬件配置都经过专门设计与优化，与普通电脑存在显著差异。服务器作为网络的关键节点，承担着存储和处理网络上约 80%的数据、信息的重要任务，在网络架构中起着举足轻重的作用。它能够为客户端提供多种类型的服务，例如网络服务器（DNS、DHCP）负责域名解析和动态主机配置，确保网络设备能够正确识别和连接；打印服务器管理网络中的打印任务，实现多用户共享打印机资源；终端服务器允许用户通过网络远程登录并访问服务器上的应用程序和数据；磁盘服务器提供集中式的磁盘存储服务，方便用户存储和管理大量数据；邮件服务器负责邮件的收发、存储和转发，保障电子邮件通信的顺畅；文件服务器则用于存储和共享文件，方便用户在网络环境中进行文件访问和协作。
    - **工作站**：工作站是一种基于个人计算机和分布式网络计算技术，专为专业应用领域而设计开发的高性能计算机。它主要面向工程设计、动画制作、科学研究、软件开发、金融管理、信息服务、模拟仿真等对数据运算与图形、图像处理能力有极高要求的专业领域。工作站最突出的特点是拥有强大的图形交换能力，能够快速处理和显示复杂的图形图像数据，因此在计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机图形学（CG）等领域得到了迅速广泛的应用。例如，在汽车设计领域，设计师利用工作站强大的运算和图形处理能力，能够创建高精度的汽车三维模型，进行逼真的渲染和模拟分析，提前评估设计效果；在电影特效制作中，工作站可以处理海量的图像和视频数据，实现震撼的视觉效果。典型产品如美国 Sun 公司的 Sun 系列工作站，以其卓越的性能和可靠性在专业市场中占据重要地位。无盘工作站则是一种特殊的工作站形式，它没有软盘、硬盘和光驱，通过网络连接到服务器获取操作系统和应用软件。在网络系统中，系统管理员只需在服务器上进行管理和维护工作，软件的升级和安装也只需在服务器上配置一次，即可使整个网络中的所有无盘工作站都能使用新软件。这种架构具有节省费用、系统安全性高、易管理和易维护等显著优点，对于网络管理员来说具有很大的吸引力。无盘工作站的工作原理是通过网卡的启动芯片（Boot ROM）以不同的形式向服务器发出启动请求信号，服务器收到请求后，根据不同的机制向工作站发送启动数据，工作站下载完启动数据后，系统控制权由 Boot ROM 转移到内存中的某些特定区域，并引导操作系统启动。根据不同的启动机制，常见的无盘工作站可分为 RPL 和 PXE 两种类型。RPL 为 Remote Initial Program Load 的缩写，此技术常用于 Windows 95 中，它采用静态路由方式；而 PXE 是 RPL 的升级品，即 Preboot Execution Environment 的缩写，它采用动态路由方式，通信协议采用 TCP/IP，实现了与 Internet 高效且可靠的连接，常用于 Windows 98、Windows NT、Windows 2000 和 Windows XP 中。
    - **集线器（HUB）**：集线器是一种较为基础的共享介质网络设备，其主要作用是将多台计算机连接起来，组成一个局域网。然而，它本身并不具备识别目的地址的能力。在集线器的工作过程中，其所有端口共同争用一个共享信道的带宽，这就导致随着网络节点数量的增加以及数据传输量的增大，每个节点所能使用的可用带宽将会随之逐渐减少。此外，集线器采用广播的方式进行数据传输，即当它接收到一个数据包时，会向所有端口同时传送该数据。例如，当同一局域网内的 A 主机向 B 主机传输数据时，数据包在以 HUB 为架构的网络上会以广播方式进行传输，对网络上的所有节点同时发送同一信息，然后再由每一台终端通过验证数据包头的地址信息来确定是否接收该信息。实际上，一般情况下只有接收数据的目标终端节点才会处理该信息，而向所有节点都发送信息的这种传输方式，在网络节点较多或数据量较大时，很容易造成网络阻塞，并且绝大部分数据流量是无效的，从而导致整个网络的数据传输效率相当低下。另一方面，由于每个节点都能侦听到所发送的数据包，这也容易给网络带来一些安全隐患，如数据泄露和网络攻击等风险。
    - **交换机（Swich）**：交换机是一种在网络通信中起着关键作用的设备，它是集线器的升级换代产品。从广义上来说，交换机的主要功能是按照通信两端传输信息的需要，通过人工或设备自动完成的方法，将需要传输的信息准确地送到符合要求的相应路由上。外观上，交换机与集线器非常相似，但在性能和工作方式上却有很大的区别。交换机采用独享带宽的工作方式，即其所有端口均有独立的信道带宽，能够保证每个端口上数据的快速有效传输。当交换机接收到一个数据包时，它会根据数据包中的目的地址信息，通过内部的交换表将数据包准确地发送到目的端口，而不会像集线器那样向所有端口发送，其他节点很难侦听到所发送的信息。这样，在网络中机器数量较多或数据量很大时，交换机不容易造成网络阻塞，也确保了数据传输的安全性，同时大大提高了传输效率。因此，交换机在现代网络架构中得到了广泛的应用，成为构建局域网络的重要设备之一。
    - **路由器（Router）**：路由器是一种负责网络路径选择的重要设备，它主要用于连接多个逻辑上分开的网络，并为用户提供最佳的通信路径。路由器的工作原理是利用路由表为数据传输选择路径，路由表中包含了网络地址以及各地址之间距离的清单，路由器通过查找路由表来确定数据包从当前位置到目的地址的正确路径，并使用最少时间算法或最优路径算法来不断调整信息传递的路径。路由器的产生晚于交换机，它克服了交换机不能向路由转发数据包的不足，与交换机在网络中有着密切的联系，两者共同构成了现代网络的核心架构。在实际应用中，路由器在广域网连接、不同网络之间的互联以及网络拓扑结构的构建等方面发挥着关键作用。例如，在企业网络中，路由器可以将内部局域网与外部互联网连接起来，实现企业内部用户对互联网资源的访问，同时保障网络安全；在大型校园网或城域网中，路由器通过合理的路由选择和配置，实现不同子网之间的高效通信和数据交换。路由器的硬件基础主要包括中央处理单元（CPU）、存储器和接口，软件基础是网络互联操作系统（IOS）。与计算机类似，不同的交换机、路由器其 CPU 一般也不相同，CPU 是交换机、路由器的处理中心，负责执行各种网络协议和数据处理任务。存储器则用于存储信息和数据，CISCO 交换机、路由器通常有以下几种内存组件：ROM（Read Only Memory）是只读存储器，主要存储交换机、路由器加电自检（POST: Power-On SelFTest）、启动程序（Bootstrap Proram）和部分或全部的 IOS，并且 CISCO 交换机、路由器中的 ROM 是可擦写的，这使得 IOS 可以进行升级；RAM（Random Access Memory）是随机存取存储器，与计算机上的随机存储器相似，提供临时信息的存储，同时保存着当前的路由表和配置信息；NVRAM（Nonvolatile Random Acess Memor）是非失性随机访问存储器，主要存储交换机、路由器的启动配置文件，并且 NVRAM 也是可擦写的，可将交换机、路由器的配置信息拷贝到 NVRAM 中；FLASH 是闪存，具有可擦写和可编程的特性，主要用于存储 CISCO IOS 的其他版本，也用于对交换机、路由器的 IOS 进行升级。
    - **接口**：接口在交换机、路由器与网络的连接中起着至关重要的作用，它可以分为局域网接口和广域网接口两种类型。由于交换机、路由器的型号不同，其接口数目和类型也会有所差异。常见的接口主要有以下几种：高速同步串口，可连接 DDN（Digital Data Network）、帧中继（Frame Relay）、X.25、PSTN（Public Switched Telephone Network，模拟电话线路）等网络，主要用于广域网连接，提供高速的数据传输通道；同步/异步串口，这种接口具有一定的灵活性，可用软件将端口设置为同步工作方式，适用于多种网络设备的连接；AUI 端口，即粗缆口，一般需要外接转换器（AUI - RJ45）才能连接 10/100Base - T 以太网络，在早期的网络设备中较为常见；ISDN 端口，可以连接 ISDN（Integrated Services Digital Network）网络（2B + D），可作为局域网接入 Internet 的一种方式，提供综合数字业务服务；AUX 端口，该端口为异步端口，主要用于远程配置，也可用于拨号备份，可与 MODEM 连接，并且支持硬件流控制（Hardware Flow Contro），方便网络管理员对设备进行远程管理和维护；Console 端口，该端口为异步端口，主要连接终端或运行终端仿真程序的计算机，在本地配置交换机、路由器时使用，不支持硬件流控制，是网络设备初始配置和故障排除的重要接口。
3. **工业控制计算机**：工业控制计算机是专门为工业生产过程设计的计算机系统，采用总线结构，主要用于对生产过程及其机电设备、工艺装备进行检测与控制。它由计算机和过程输入输出（IO）通道两大部分组成，计算机部分包括主机、输入输出设备和外部磁盘机、磁带机等，而过程输入/输出通道则负责完成将工业生产过程的检测数据送入计算机进行处理，以及将计算机发出的控制命令、信息转换成工业控制对象的控制变量的信号，并送往工业控制对象的控制器，由控制器行使对生产设备运行的控制。工业控制计算机的主要类别有 IPC（PC 总线工业电脑）、PLC（可编程控制系统）、DCS（分散型控制系统）、FCS（现场总线系统）及 CNC（数控系统）五种，每种类型都有其独特的特点和应用场景。
    - **IPC**：IPC 即基于 PC 总线的工业电脑，在工业控制领域应用广泛。据 2000 年 IC 的统计，PC 机已占通用计算机的 95%以上，IPC 因其价格低、质量高、产量大、软/硬件资源丰富等优势，已被广大的技术人员所熟悉和认可，这也成为工业电脑热潮的重要基础。IPC 的主要组成部分为工业机箱、无源底板及可插入其上的各种板卡，如 CPU 卡、IO 卡等。为了适应工业现场的恶劣环境，IPC 采取了全钢机壳、机卡压条过滤网、双正压风扇等设计，并采用 EMC（Electro Magnetic Compatbiliy）技术，有效解决了工业现场的电磁干扰、震动、灰尘、高/低温等问题。IPC 具有以下显著特点：可靠性方面，它能够在粉尘、烟雾、高/低温、潮湿、震动、腐蚀等恶劣环境下保持稳定运行，并且具有快速诊断和可维护性，其 MTTR（Mean Time to Repair）一般为 10 万小时以上；实时性方面，IPC 能够对工业生产过程进行实时在线检测与控制，对工作状况的变化能够给予快速响应，及时进行采集和输出调节，具备普通 PC 所不具有的看门狗功能，在遇到异常情况时能够自动复位，确保系统的正常运行；扩充性方面，由于采用“底板 + CPU 卡”结构，IPC 具有很强的输入输出功能，最多可扩充 20 个板卡，能够方便地与工业现场的各种外设、板卡如通道控制器、视频监控系统、车辆检测仪等相连，以满足不同的工业控制任务需求；兼容性方面，IPC 能够同时利用 ISA 与 PCI 及 PICMG 资源，并支持各种操作系统、多种语言汇编、多任务操作系统，为用户提供了丰富的选择和灵活的应用空间。
    - **PLC**：PLC（Programmable Logic Controller）是一种专为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子系统。它采用一类可编程的存储器，用于存储内部程序，能够执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC 是计算机技术与自动化控制技术相结合的产物，作为传统继电器的替换产品而出现，随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展，它具备了越来越多的计算机功能，不仅能够实现逻辑控制，还具有数据处理、通信、网络等功能。由于 PLC 可通过软件来改变控制过程，而且具有体积小、组装维护方便、编程简单、可靠性高、抗干扰能力强等优点，已广泛应用于工业控制的各个领域，如机械制造、化工、电力、冶金、汽车等行业，大大推进了机电一体化的进程。在自动化生产线中，PLC 可以根据预设的程序逻辑，精确控制各个设备的动作顺序和运行时间，实现高效、稳定的生产过程；在电梯控制系统中，PLC 负责控制电梯的升降、门的开关、楼层显示等功能，确保电梯的安全运行和乘客的舒适体验。
    - **DCS**：DCS（Disributed Control System）即分散控制系统，是一种高性能、高质量、低成本、配置灵活的控制系统。它能够构成各种独立的控制系统（ICS）、分散控制系统（DCS）、监控和数据采集集系统（SCADA），满足各种工业领域对过程控制和信息管理的需求。DCS 的模块化设计、合理的软硬件功能配置和易于扩展的能力，使其在发电厂自动化系统的改造以及钢铁、石化、造纸、水泥等工业生产过程控制中得到了广泛应用。在发电厂中，DCS 可以对锅炉、汽机、发电机等设备进行集中监控和分散控制，实现机组的安全稳定运行和优化调度；在石化生产过程中，DCS 能够对反应塔、管道、泵等设备进行精确控制，确保生产过程的连续性和产品质量的稳定性。
    - **FCS**：FCS（Fieldbus Control System）即现场总线控制系统，是一种数字串行、双向通信系统。系统内的测量和控制设备如探头、激励器和控制器可相互连接、监测和控制，在工厂网络的分级中，它既作为过程控制（如 PLC、LC 等）和应用智能仪表（如变频器、阀门、条码阅读器等）的局部网，又具有在网络上分布控制应用的内嵌功能。由于其广阔的应用前景，众多国外有实力的厂家竞相投入力量进行产品开发。国际上已知的现场总线类型有四十余种，比较典型的现场总线有 Profibus、LONworks、CAN、HART、CC - LINK 等。在自动化工厂中，FCS 可以实现现场设备之间的高效通信和协同工作，提高生产效率和灵活性。
    - **CNC**：现代数控系统采用微处理器或专用微机的数控系统，简称 CNC 系统。它由事先存放在存储器里的系统程序来实现控制逻辑，实现部分或全部数控功能，并通过接口与外围设备进行连接。数控机床是以数控系统为代表的新技术对传统机械制造产业的渗透形成的机电一体化产品，其技术范围覆盖机械制造技术、信息处理、加工、传输技术、自动控制技术、伺服驱动技术、传感器技术、软件技术等多个领域。在机械加工行业，CNC 机床能够根据预设的加工程序，精确控制刀具的运动轨迹和切削参数，实现高精度、高效率的零件加工，可生产出复杂形状的零部件，广泛应用于航空航天、汽车制造、模具加工等领域，有效提高了产品质量和生产效率。

4. **个人电脑**
    - **台式机（Desktop）**：台式机作为一种常见的微型计算机，其主机、显示器等设备通常相对独立。因其体积较大，一般需要放置在电脑桌或专用工作台上，故而得名。在性能方面，台式机相较于笔记本电脑具有一定优势，其机箱空间宽敞，通风条件良好，这使得它在散热性上表现出色，能够有效避免因过热导致的性能下降问题，因此被广大用户广泛使用。在扩展性上，台式机的机箱为用户提供了便捷的硬件升级途径，例如通常配备有 4 - 5 个光驱插槽和 4 - 5 个硬盘驱动器插槽，方便用户根据自身需求日后添加或更换光驱、硬盘等硬件设备，以提升电脑性能。此外，台式机在保护性方面也较为突出，能够全方位地保护硬件免受灰尘的侵害，并且具有较好的防水性。在接口设计上，台式机机箱的开关键、重启键、USB 接口、音频接口等都设置在机箱前置面板上，方便用户操作使用。然而，台式机的便携性较差，不便于移动携带，这也是其相对笔记本电脑的主要劣势。
    - **电脑一体机**：电脑一体机是一种高度集成的电脑设备，它由一台显示器、一个电脑键盘和一个鼠标组成。其独特之处在于芯片、主板与显示器集成在一起，显示器即为一台完整的电脑，用户只需将键盘和鼠标连接到显示器上，即可正常使用机器。随着无线技术的不断发展，电脑一体机的键盘、鼠标与显示器之间可实现无线连接，使得机器仅需一根电源线，有效解决了传统台式机线缆繁多杂乱的问题，使桌面更加整洁美观。部分电脑一体机还具备电视接收、AV 功能，并且整合了专用软件，可作为特定行业的专用机，满足不同用户的特殊需求，在一些特定场景如家庭多媒体娱乐中心、小型办公场所等得到了广泛应用。
    - **笔记本电脑（Laptop）**：笔记本电脑，又称手提电脑或膝上型电脑，是一种小型且便于携带的个人电脑，通常重量在 1 - 3 公斤之间。除了标准键盘外，它还配备了触控板（TouchPad）或触控点（Pointing Stick），为用户提供了更好的定位和输入功能，方便用户在没有外接鼠标的情况下进行操作。笔记本电脑外观多样，大体可以分为 6 类，包括商务型、时尚型、多媒体应用型、上网型、学习型、特殊用途型，每类都具有不同的特点以满足不同用户群体的需求。商务型笔记本电脑注重移动性和续航能力，通常配备长续航电池和丰富的商务软件，以满足商务人士在出差、移动办公等场景下的使用需求；时尚型笔记本电脑在外观设计上主要针对时尚女性用户，造型美观、色彩鲜艳；多媒体应用型笔记本电脑则着重于图形、图像处理能力和多媒体播放能力，一般拥有较强劲的独立显卡和声卡（均支持高清），屏幕尺寸也较大，能够为用户带来出色的视听享受，属于享受型产品；上网本是一种轻便型笔记本电脑，其特点是强调便携性，主要功能为上网、收发邮件以及即时信息（IM）等，并且可以流畅播放流媒体，在出差、旅游甚至公共交通上的移动上网场景中应用较多；学习型电脑采用笔记本外形设计，采用标准电脑操作方式，全面整合了学习机、电子辞典、复读机、点读机、学生电脑等多种机器功能，为学生用户提供了便捷的学习工具；特殊用途的笔记本电脑则是为专业人士服务，能够在酷暑、严寒、低气压、高海拔、强辐射等恶劣环境下正常使用，不过部分机型可能较为笨重，例如在奥运会前期的“华硕珠峰大本营 IT 服务区”所使用的华硕笔记本电脑，就是为了满足在高海拔等极端环境下的使用需求而设计的。
    - **掌上电脑（PDA）**：掌上电脑是一种运行在嵌入式操作系统和内嵌式应用软件上的手持式计算设备，它具有小巧、轻便、易于携带、实用且价格相对低廉的特点。在体积、功能和硬件配备方面，掌上电脑比笔记本电脑更为简单。它主要用于管理个人信息，如通讯录、日程计划等，同时还具备上网浏览页面、收发 Email 等功能，甚至在一些情况下还可以当作手机使用。此外，掌上电脑还具有多种附加功能，如录音机功能、英汉汉英词典功能、全球时钟对照功能、提醒功能、休闲娱乐功能、传真管理功能等，为用户提供了丰富多样的使用体验。掌上电脑的电源通常采用普通的碱性电池或可充电锂电池，其核心技术是嵌入式操作系统，不同品牌和型号的掌上电脑之间的竞争也主要集中在嵌入式操作系统的性能和功能上。随着智能手机的发展，掌上电脑的部分功能逐渐被智能手机所融合，但在一些特定领域和对便携性、专业性有较高要求的用户群体中，掌上电脑仍然具有一定的市场需求。
    - **平板电脑**：平板电脑是一款设计独特的电脑设备，它无须翻盖，没有传统的键盘，大小和形状各异，但却具备完整的电脑功能。其构成组件与笔记本电脑基本相同，但输入方式有所不同，它主要利用触笔在屏幕上书写来进行操作，而不是依赖键盘和鼠标输入，并且打破了笔记本电脑键盘与屏幕垂直的传统 J 型设计模式。这种独特的设计使得平板电脑在移动性和便携性方面更胜一筹，用户可以轻松地携带它在各种场合使用。平板电脑除了拥有笔记本电脑的常见功能外，还针对触摸操作进行了优化，例如在阅读电子书籍、浏览网页、观看视频等方面提供了更加便捷和直观的操作体验，在教育、娱乐、商务等领域得到了广泛的应用，成为现代人们生活和工作中的重要工具之一。

5. **嵌入式微处理器**：嵌入式系统是一种以应用为中心、以微处理器为基础，软硬件可裁剪的专用计算机系统，它在现代社会中应用极为广泛，几乎涵盖了生活中的所有电器设备，如掌上电脑、计算器、电视机顶盒、手机、数字电视、多媒体播放器、汽车、微波炉、数字相机、家庭自动化系统、电梯、空调、安全系统、自动售货机、消费电子设备、工业自动化仪表与医疗仪器等。嵌入式系统一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序四个部分组成。其中，嵌入式微处理器是嵌入式系统的核心部件，主要分为 4 类，即嵌入式微控制器（Micro Controller Unit，MCU，俗称单片机）、嵌入式微处理器（Micro Processor Unit，MPU）、嵌入式 DSP 处理器（Digital Signal Processor，DSP）和嵌入式片上系统（System on Chip，SOC）。嵌入式微处理器通常具备以下 4 个特点：一是对实时和多任务有很强的支持能力，能够高效地完成多任务处理，并且具有极短的中断响应时间，从而最大限度地减少内部代码和实时操作系统的执行时间，确保系统的实时性和响应性；二是具有强大的存储区保护功能，这是由于嵌入式系统的软件结构通常采用模块化设计，为了避免在软件模块之间出现错误的交叉作用，需要设计强大的存储区保护机制，同时这也有利于软件的诊断和维护；三是具备可扩展的处理器结构，能够根据应用需求迅速地扩展出满足高性能要求的嵌入式微处理器，以适应不同的应用场景和性能需求；四是嵌入式微处理器的功耗必须很低，特别是对于那些依靠电池供电的便携式无线及移动计算和通信设备中的嵌入式系统而言，其功耗通常只能为 mW 甚至 pW 级，以延长设备的续航时间，提高设备的使用便利性。

## 五、计算机发展趋势
1. **计算机微型化**：随着微型处理器的诞生与不断发展，计算机的体积得以大幅缩小，成本也显著降低。这一变革使得微型计算机迅速渗透到全社会的各个行业和部门，成为人们生活与学习中不可或缺的必需品。回顾过去几十年，从最初的大型计算机到如今的台式电脑、笔记本电脑、掌上电脑和平板电脑，其体积持续减小，便携性不断增强。未来，计算机微型化的趋势仍将持续，硬件制造工艺的不断进步将使芯片集成度进一步提高，从而实现更小的体积和更低的功耗。例如，新型的纳米级芯片技术有望使计算机的体积缩小至更小尺寸，同时保持甚至提升性能，为用户提供更加便捷、高效的计算体验，满足人们在移动办公、智能家居、可穿戴设备等领域对小型化计算设备的需求。
2. **计算机网络化**：互联网的出现彻底改变了世界，将全球各地的计算机紧密连接在一起，开启了信息共享与交流的新时代。如今，人们通过互联网进行即时通讯、社交互动（如微信、微博等），实现教育资源的广泛共享（如文献查阅、在线课程学习等）以及海量信息的快速查阅（如百度、谷歌等搜索引擎的使用）。无线网络技术的飞速发展更是极大地提升了网络使用的便捷性，使人们能够随时随地接入网络。展望未来，计算机网络化的程度将进一步加深，物联网（IoT）技术的兴起将使计算机与各种设备实现更深度的融合，形成万物互联的智能网络。例如，智能家居系统中，计算机通过网络连接家中的电器设备、安防系统、环境监测设备等，实现远程控制和自动化管理；智能交通系统中，车辆与交通基础设施之间的网络连接将提高交通效率和安全性。同时，网络技术的发展也将推动云计算、边缘计算等新兴计算模式的普及，为用户提供更强大的计算能力和更丰富的服务。
3. **计算机人工智能化**：计算机人工智能化是未来科技发展的必然趋势。尽管现代计算机已经具备强大的功能和极高的运行速度，但与人类大脑的智能化和逻辑思维能力相比，仍存在较大差距。目前，研究人员正致力于探索如何让计算机更好地模拟人类思维，使其具备人类的逻辑判断和推理能力，从而能够直接理解人类的自然语言指令，摆脱对传统编码程序的依赖。在人工智能领域，机器学习、深度学习等技术取得了显著进展，例如语音助手能够识别用户的语音指令并做出相应回应，图像识别系统能够准确识别照片中的物体和场景，智能机器人能够在复杂环境中执行任务。未来，人工智能技术将在医疗诊断、金融风险预测、自动驾驶、教育个性化辅导等更多领域得到广泛应用，为人类社会带来巨大的变革和进步。
4. **计算机巨型化**：为了满足尖端科学技术的迫切需求，超级计算机正朝着高速、大容量存储和多功能的方向迅猛发展。在军事领域，如导弹模拟、军事战略分析等方面，需要超级计算机进行大规模的数据运算和复杂的模拟分析；科研教育领域，如天文学中的星系演化模拟、生物学中的基因测序分析、物理学中的高能粒子研究等，对计算机的存储空间和运算速度提出了越来越高的要求。随着技术的不断进步，超级计算机的性能将持续提升，其功能也将更加多元化，不仅在科学计算方面发挥关键作用，还将在大数据处理、人工智能训练等领域展现出强大的能力。例如，未来的超级计算机可能具备更强的深度学习能力，能够快速处理海量的科研数据，加速科学研究的进程，推动人类对未知世界的探索。
5. **计算机多媒体化**：传统计算机主要处理字符和数字信息，然而在现实生活中，人们更习惯于以图片、文字、声音、视频等多种形式呈现的多媒体信息。多媒体技术的出现，成功地将图形、图像、音频、视频、文字等多种媒体形式融合为一体，使信息处理更加贴近真实世界。在现代社会，多媒体应用已经无处不在，如在娱乐领域，电影、游戏、音乐等通过多媒体技术为用户带来身临其境的体验；教育领域，多媒体课件和在线课程使学习内容更加生动有趣，提高了学习效果；广告宣传领域，多媒体广告能够吸引消费者的注意力，增强宣传效果。未来，计算机多媒体化将继续发展，高清、超高清、虚拟现实（VR）、增强现实（AR）等技术将进一步提升多媒体的质量和沉浸感，为用户创造更加丰富、逼真的信息体验。
6. **计算机技术结合**：随着科技的不断进步，计算机技术与其他领域技术的融合日益紧密。计算机微型处理器以晶体管为基本元件，随着处理器的更新换代，计算机的结构和元件也在发生深刻变革。光电技术、量子技术和生物技术等前沿科技的发展，为新型计算机的研发带来了巨大的推动力。例如，量子计算机利用原子的量子特性进行信息处理，其运算速度可能比传统计算机快数十亿倍，有望在密码学、化学模拟、优化问题求解等领域引发革命性突破；光子计算机采用光信号进行运算和存储，具有更高的速度和更大的存储容量，在未来的高速计算和通信领域具有广阔的应用前景；纳米计算机利用纳米技术制造的芯片具有极小的尺寸和极低的功耗，可能成为未来超小型计算设备的核心技术；生物计算机则试图模拟人脑的思维方式，利用生物分子进行信息处理，具有低耗、高效、能够进行分布式联想记忆和学习推理等独特优势，可能在人工智能和生物医学等领域发挥重要作用。这些新型计算机技术的发展将为计算机科学带来全新的机遇和挑战，推动计算机技术迈向更高的台阶。
7. **中国计算机的发展**：中国在计算机领域取得了显著的成就，现已成为电子信息产品的制造大国，并在全球产业分工体系中占据重要地位。未来，中国计算机产业将呈现出一系列的发展趋势。在硬件方面，大容量磁盘和环保型显示器将逐渐普及，满足用户对存储容量和环保性能的需求；笔记本显示器将走向两极分化，高端产品注重高分辨率、高刷新率和色彩准确性，以满足专业用户的需求，低端产品则强调性价比，满足普通消费者的日常使用；内存技术将不断换代，性能提升的同时成本降低，而软驱将逐步退出市场，被更先进的存储设备所取代。在无线应用方面，随着 5G 技术的普及和发展，无线应用将成为主流，实现更快的数据传输速度和更低的延迟，推动物联网、智能移动设备等领域的快速发展。在服务器市场，采用英特尔处理器的服务器市场份额将进一步提高，同时服务器低端市场的细分将加剧，不同类型的服务器将针对特定的应用场景和用户需求进行优化，提高服务器市场的整体竞争力。这些趋势将促使中国计算机产业不断创新和升级，在全球计算机市场中发挥更加重要的作用。

## 六、计算机系统组成
1. **系统结构**：计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分有机组成。硬件系统犹如计算机的“躯体”，包括输入单元、输出单元、算术单元、控制单元和记忆单元等，其中算术逻辑单元和控制单元共同构成了中央处理单元（CPU），是计算机的核心硬件部件。软件系统则像是计算机的“灵魂”，可分为系统软件和应用软件两大类，它负责管理和控制计算机的硬件资源，为用户提供各种功能和服务，使用户能够方便、高效地使用计算机完成各种任务。硬件系统和软件系统相互依存、协同工作，共同构成了一个完整的计算机系统，缺一则无法实现计算机的正常功能。
2. **硬件组成**
    - **电源**：电源是计算机正常运行的关键设备之一，其主要作用是将 220V 交流电转换为计算机内部各个部件所需的 3.3V、5V、12V 直流电。电源性能的优劣直接影响到计算机其他设备工作的稳定性，进而影响整机的性能表现。如果电源输出的电压不稳定，可能会导致计算机硬件设备出现故障，如硬盘数据丢失、内存错误、CPU 工作异常等。在笔记本电脑中，除了外接电源适配器外，通常还配备有自带的锂电池，在没有外接电源的情况下，锂电池可为笔记本电脑提供持续稳定的电源供应，保证笔记本电脑的正常使用，方便用户在移动场景中使用电脑。
    - **主板**：主板是计算机硬件系统的核心平台，它将计算机的各个部件紧密连接在一起，是各个部件之间进行数据传输的“交通枢纽”。计算机的 CPU、内存、硬盘、显卡、声卡、网卡等重要部件都通过主板上的各种接口和插槽进行连接和通信。主板的质量和稳定性对整机的性能和可靠性起着至关重要的作用，如果主板出现故障，可能会导致整个计算机系统无法正常工作。主板上还集成了一些重要的电路和芯片组，负责管理和协调计算机硬件资源的分配和使用，如控制内存的读写、管理 CPU 的时钟频率、提供各种接口的驱动支持等。不同类型的主板适用于不同的计算机应用场景和硬件配置需求，用户在选择主板时需要根据自己的实际情况进行综合考虑。
    - **中央处理器（CPU）**：中央处理器是计算机的运算核心和控制核心，犹如计算机的“大脑”。其主要功能是解释计算机指令并处理计算机软件中的数据，负责执行计算机系统中的各种运算和控制任务。CPU 由运算器、控制器、寄存器、高速缓存及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线构成。运算器负责进行算术运算和逻辑运算，如加法、减法、乘法、除法、逻辑与、逻辑或、逻辑非等运算；控制器则负责指挥和协调计算机各个部件的工作，如控制数据的读取、指令的执行顺序、设备的操作等；寄存器用于暂存指令、数据和地址等信息，提高 CPU 的运算速度；高速缓存则用于存储 CPU 近期可能会频繁使用的数据和指令，减少 CPU 访问内存的时间，进一步提高 CPU 的运行效率。作为整个计算机系统的最高执行单元，CPU 的性能在很大程度上决定了计算机的整体性能，因此 CPU 成为用户判断计算机档次的重要标准之一。市场上不同型号的 CPU 在核心数、线程数、主频、缓存大小等方面存在差异，这些参数直接影响 CPU 的运算能力和处理速度。例如，多核 CPU 能够同时处理多个任务，提高计算机的多任务处理能力；高主频的 CPU 在处理单个任务时速度更快；大容量的缓存能够减少 CPU 等待数据从内存传输的时间，从而提升整体性能。
    - **内存**：内存又称为内部存储器或随机存储器（RAM），是计算机中重要的电子式存储设备。它由电路板和芯片组成，具有体积小、速度快的特点。内存的主要作用是在计算机运行过程中暂时存储正在运行的程序和数据，为 CPU 提供快速的数据读写支持。内存属于易失性存储器，即有电可存，无电清空，当计算机开机时，内存可以存储数据，而在关机后，内存中的所有数据将自动清空。内存主流分类有 DDR、DDRII、DDRIII 等，随着技术的不断发展，内存的容量和速度也在持续提升。在计算机运行多个程序或处理大型文件时，足够的内存容量可以确保系统的流畅运行，避免因内存不足而导致的程序运行缓慢甚至死机等问题。例如，在进行图形设计、视频编辑等对内存需求较大的工作时，大容量高速内存能够显著提高工作效率，减少数据加载和处理的时间。

- **硬盘**：硬盘属于外部存储器，是计算机中用于长期存储数据的重要设备。机械硬盘由金属磁片制成，利用磁片的磁性来存储数据，因此具有存储数据稳定的特点，不论计算机开机还是关机，存储在硬盘上的数据都不会丢失。硬盘的容量已经达到了 TB 级，能够满足用户存储大量文件、数据、软件等的需求，其尺寸有 3.5、2.5、1.8、1.0 英寸等多种规格，接口类型主要有 IDE、SATA、SCSI 等，其中 SATA 接口最为普遍，因其具有较高的数据传输速度和较好的兼容性。移动硬盘是以硬盘为存储介质，强调便携性的存储产品，市场上绝大多数移动硬盘以标准笔记本硬盘为基础，通过 USB、IEEE1394 等传输速度较快的接口与系统进行数据传输，方便用户在不同计算机之间进行数据备份、存储和交换。固态硬盘则是用固态电子存储芯片阵列制成的硬盘，由控制单元和存储单元（FLASH 芯片）组成，相比机械硬盘，固态硬盘具有读写速度更快、抗震性强、能耗低等优点，在产品外形和尺寸上与普通硬盘基本一致，但价格相对较高。随着技术的不断进步和成本的逐渐降低，固态硬盘在计算机存储市场中的份额正在不断扩大，越来越多的用户选择固态硬盘作为系统盘或重要数据的存储设备，以提升计算机的整体性能。

- **声卡**：声卡是组成多媒体电脑必不可少的硬件设备，其主要功能是实现声音信号的处理和转换。当计算机接收到播放声音的命令后，声卡会将计算机中的声音数字信号转换成模拟信号，并传输到音箱或耳机等音频输出设备上，使人们能够听到清晰的声音。声卡的性能直接影响到声音的质量，包括音质的清晰度、音量的大小、音效的丰富程度等。在一些对声音质量要求较高的应用场景，如音乐制作、影视后期制作、游戏等，需要配备高性能的声卡，以满足用户对高品质声音的需求。声卡通常支持多种音频格式的播放和录制，并且可以通过软件进行音效调节和设置，如环绕声效果、均衡器调节等，为用户提供更加个性化的音频体验。

- **显卡**：显卡在计算机系统中起着至关重要的作用，尤其是在图形处理和显示方面。它主要负责将计算机系统需要的显示信息进行转换和驱动，并向显示器提供行扫描信号，以确保显示器能够正确显示图像、文字和视频等内容，是连接显示器和主板的重要元件，也是实现“人机对话”的关键设备之一。在进行图形设计、3D 游戏、视频编辑等对图形处理能力要求较高的任务时，显卡的性能直接决定了图像的显示质量和流畅度。显卡的核心部件是 GPU（图形处理器），其性能参数包括核心频率、显存容量、显存类型、显存位宽等。高性能的显卡通常具有更高的核心频率、大容量的显存、高速的显存类型（如 GDDR6）和较宽的显存位宽，能够快速处理复杂的图形数据，提供更清晰、更流畅的图像显示效果。此外，显卡还支持多种显示接口，如 VGA、DVI、HDMI、DisplayPort 等，以适应不同类型显示器的连接需求。

- **网卡**：网卡是工作在数据链路层的网络组件，是局域网中连接计算机和传输介质的重要接口。它不仅能够实现计算机与局域网传输介质之间的物理连接和电信号匹配，还涉及帧的发送与接收、帧的封装与解封、介质访问控制、数据的编码与解码以及数据缓存等功能。网卡的主要作用是充当计算机与网络之间的桥梁，使计算机能够接入局域网并连接到 Internet，实现网络通信和资源共享。在现代网络环境中，网卡的性能对于网络传输速度和稳定性也有一定的影响。网卡的传输速度通常用带宽来表示，常见的有 10Mbps、100Mbps、1000Mbps（即千兆网卡）等，用户可以根据自己的网络需求选择合适带宽的网卡。此外，网卡还支持不同的网络协议，如 TCP/IP、NetBEUI 等，以确保计算机能够在不同的网络环境中正常通信。

- **调制解调器**：调制解调器是通过电话线上网时必不可少的设备之一，其类型有内置式和外置式，有线式和无线式。它的主要作用是将计算机上处理的数字信号转换成电话线能够传输的模拟信号，以便在电话网络上进行数据传输。在早期的网络接入方式中，调制解调器发挥了重要作用，但随着 ADSL 宽带网等高速网络接入技术的普及，内置式调制解调器逐渐退出了市场，而外置式调制解调器在一些特殊场景或老旧网络环境中仍可能会被使用。如今，虽然基于电话线的调制解调器使用场景减少，但在一些偏远地区或网络基础设施不完善的地方，它仍然是一种重要的网络接入手段。

- **光驱**：光驱是电脑用来读写光碟内容的机器，在台式机和笔记本电脑中较为常见。随着多媒体应用的日益广泛，光驱在计算机配件中成为了标准配置之一。光驱可分为 CD - ROM 驱动器、DVD 光驱（DVD - ROM）、康宝（COMBO）和 DVD 刻录机（DVD - RAM）等不同类型，它们在读写能力和速度上有所差异。CD - ROM 驱动器主要用于读取 CD 光盘上的数据，如音乐 CD、软件安装盘等；DVD 光驱则可以读取 DVD 光盘上的数据，其容量比 CD 光盘更大，可用于播放电影、存储大型软件等；康宝光驱兼具 CD 读取和 DVD 读取功能，部分还支持 CD 刻录；DVD 刻录机则不仅可以读取 DVD 光盘，还能够将数据刻录到 DVD 光盘上，方便用户进行数据备份和存储。随着网络技术的发展和大容量移动存储设备的普及，光驱的使用频率在一些用户中有所降低，但在安装某些软件、读取特定光盘资料等方面，光驱仍然具有不可替代的作用。

- **显示器**：显示器是计算机的重要输出设备之一，其作用是将计算机处理完的结果以图像、文字等形式显示出来，让用户能够直观地看到计算机的输出信息。显示器的种类多样，有大有小，有薄有厚，主要分为 CRT、LCD、LED 三大类。CRT 显示器是早期较为常见的显示器类型，其特点是色彩还原度较高，但体积较大、能耗较高；LCD 显示器则具有轻薄、能耗低等优点，逐渐成为主流显示器类型；LED 显示器是在 LCD 显示器的基础上发展而来，采用发光二极管作为背光源，进一步提高了显示效果和能耗效率。显示器的接口主要有 VGA、DVI 两类，其中 VGA 接口是较为传统的接口，在一些老旧设备上仍有使用，DVI 接口则具有更高的传输速度和更好的图像质量，在现代显示器中应用较为广泛。此外，随着技术的不断发展，一些显示器还支持 HDMI、DisplayPort 等高清接口，以满足用户对高清视频和多屏显示等功能的需求。

- **键盘**：键盘是计算机的主要人工学输入设备，通常为 104 或 105 键，用于将文字、数字、符号等信息输入到计算机中，以及操控计算机进行各种操作。键盘分为有线和无线两种类型，有线键盘通过数据线与计算机连接，具有连接稳定、响应速度快等优点；无线键盘则通过蓝牙或无线接收器与计算机连接，摆脱了线缆的束缚，使用更加灵活方便，但在续航能力和信号稳定性方面可能会存在一些问题。键盘的布局和按键设计也会影响用户的使用体验，一些键盘采用人体工程学设计，根据人体手部的自然形态和操作习惯进行按键布局和键帽形状设计，能够减少用户长时间使用键盘时的疲劳感，提高输入效率。

- **鼠标和音箱**：鼠标是人们使用计算机时不可或缺的部件之一，它通过移动操作在计算机屏幕上产生相应的光标移动，方便用户快速准确地定位和选择屏幕上的对象，并进行各种点击、拖动等操作。鼠标接口主要有 PS2 和 USB 两种，其中 USB 接口因其通用性和便利性成为目前鼠标的主流接口。鼠标根据其工作原理可分为光电鼠标和机械鼠标，光电鼠标利用光学传感器检测鼠标的移动，具有精度高、使用寿命长等优点，已基本取代了机械鼠标。音箱则是计算机的音频输出设备，其工作原理是通过音频线连接到计算机的声卡上，接收声卡输出的音频信号，然后经过功率放大器放大，再通过晶体管将声音放大并输出到喇叭上，从而使喇叭发出计算机中的声音。音箱的音质和音量大小会影响用户的听觉体验，一般根据音箱的声道数量和功率大小等参数来衡量其性能，常见的有 2.0、2.1、3.1、4.0、4.1、5.1、7.1 等声道配置，声道数量越多，声音的立体感和环绕效果越好，但价格也相对越高。

- **打印机**：打印机是重要的输出设备之一，通过它可以将计算机中的文件打印到纸上，实现纸质文档的输出。打印机主要有针式打印机、喷墨打印机、激光打印机三种主流产品，它们各自具有不同的特点和适用场景。针式打印机通过打印针撞击色带在纸上形成字符或图像，具有打印成本低、可打印多层纸张等优点，常用于打印票据、发票等；喷墨打印机利用喷头将墨水喷射到纸上形成图像，其优点是色彩丰富、价格相对较低，适合打印彩色照片、文档等，但打印速度较慢，墨水消耗较快；激光打印机则采用激光扫描和静电吸附技术，将墨粉吸附到纸上并加热定影，具有打印速度快、打印质量高、耗材寿命长等优点，适用于办公环境中的大量文档打印。用户可以根据自己的打印需求和预算选择合适的打印机类型。

- **视频设备**：视频设备包括摄像头、扫描仪、数码相机、数码摄像机、电视卡等，主要用于处理视频信号。摄像头可以实时捕捉图像和视频，方便用户进行视频通话、网络直播、视频监控等应用；扫描仪则用于将纸质文档、照片等转换为数字图像，以便在计算机中进行存储、编辑和处理；数码相机和数码摄像机用于拍摄高质量的照片和视频，它们具有不同的像素、光学变焦等参数，用户可以根据自己的拍摄需求选择合适的设备；电视卡则可以使计算机具备接收电视信号的功能，用户可以在计算机上观看电视节目。这些视频设备丰富了计算机的应用场景，为用户提供了更多的功能和娱乐方式。

- **闪存盘**：闪存盘通常也被称作优盘、U盘、闪盘，是一种通用串行总线 USB 接口的微型大容量移动存储产品。它采用闪存存储介质（Flash Memory），由闪存、控制芯片和外壳组成。闪存盘具有可多次擦写、数据传输速度快、防磁、防震、防潮等优点，其体积小巧，通常只有大拇指大小，重量约 20 克，无需物理驱动器，使用时只需将其插入计算机的 USB 端口即可即插即用，方便不同计算机之间进行文件交换。闪存盘的存储容量一般为 1 - 256GB 不等，能够满足用户不同的存储需求，在数据存储和传输方面发挥着重要作用，成为人们日常工作、学习和生活中常用的移动存储设备之一。

- **移动存储卡及读卡器**：存储卡是利用闪存（Flash Memory）技术制造的存储器，一般应用在数码相机、掌上电脑、MP3、MP4 等小型数码产品中作为存储介质，其外观小巧，形如卡片，因此被称为闪存卡。根据不同的生产厂商和应用需求，闪存卡有 Smart Media（SM 卡）、Compact Flash（CF 卡）、Multi Media Card（MMC 卡）、Secure Digital（SD 卡）、Memory Stick（记忆棒）等多种类型，虽然它们的外观和规格有所不同，但技术原理基本相同。由于闪存卡本身不能直接被计算机识别，读卡器就成为了两者之间的沟通桥梁。读卡器可使用多种存储卡，如 Compact Flash、Smart Media、Multi Media Card 等作为信息存取装置，支持热拔插操作。按照数据传输速度划分，有 USB1.1、USB2.0 以及 USB3.0 等不同类型的读卡器；按用途划分，则有单一读卡器和多合一读卡器。用户可以根据自己拥有的存储卡类型和使用需求选择合适的读卡器，以便在计算机上方便地读取和写入存储卡中的数据。

3. **软件组成**
    - **系统软件**：系统软件是一组控制计算机系统并管理其资源的程序集合，它在计算机系统中起着至关重要的作用，是用户与计算机之间的重要接口。其主要功能包括启动计算机、存储和加载应用程序、执行应用程序、对文件进行排序和检索、将程序语言翻译成机器语言等。系统软件主要由操作系统、语言处理系统、服务程序和数据库管理系统等组成。
        - **操作系统**：操作系统是管理、控制和监督计算机软、硬件资源协调运行的核心程序系统，由一系列具有不同控制和管理功能的程序组成。它直接运行在计算机硬件上，是系统软件的核心部分，其主要用途有两个方面。一方面，操作系统为用户提供了一个方便使用计算机的界面，用户只需键入简单的命令或通过图形化操作界面即可自动完成复杂的功能，极大地简化了用户与计算机的交互过程；另一方面，操作系统负责统一管理计算机系统的全部资源，包括处理器、存储器、输入输出设备、文件等，合理组织计算机的工作流程，以充分、合理地发挥计算机的效率。操作系统通常包括处理器管理、作业管理、存储器管理、设备管理和文件管理等五大功能模块。处理器管理主要解决多个程序同时运行时处理器时间的分配问题，确保每个程序都能得到合理的处理器资源；作业管理负责将完成某个独立任务的程序及其所需的数据组成一个作业，并为用户提供运行作业的界面，同时对进入系统的所有作业进行调度和控制，以高效利用系统资源；存储器管理为各个程序及其使用的数据分配存储空间，并保证它们互不干扰，确保内存的合理使用；设备管理根据用户提出的设备使用请求进行设备分配，同时能够随时接收设备的请求（称为中断），如输入信息请求，并进行相应处理；文件管理主要负责文件的存储、检索、共享和保护，为用户提供方便的文件操作功能，如文件的创建、打开、读取、写入、删除等。操作系统的种类繁多，根据其功能和特性可分为分批处理操作系统、分时操作系统和实时操作系统等；按照同时管理用户数的多少可分为单用户操作系统和多用户操作系统；还有适合管理计算机网络环境的网络操作系统。例如，Microsoft 公司开发的 DOS 是单用户单任务系统，而 Windows 操作系统则是多用户多任务系统，经过多年的发展，已经从 Windows 3.1 发展出 Windows NT、Windows 2000、Windows XP、Windows vista、Windows 7、Windows 8 和 Windows 10 等多个版本，是当前计算机中广泛使用的操作系统之一。Linux 是一个源码公开的操作系统，其开源特性吸引了无数程序员对其进行改编和完善，不断发展壮大，已成为 Windows 操作系统的有力竞争对手，在服务器、嵌入式系统等领域得到了广泛应用。
        - **语言处理系统**：人和计算机交流信息所使用的语言称为计算机语言或程序设计语言，通常分为机器语言、汇编语言和高级语言三类。机器语言是计算机能够直接识别和执行的二进制指令代码，其执行效率高，但编写难度极大，因为它需要直接使用二进制数字来表示指令和数据，对编程人员的专业技能要求非常高。汇编语言则是一种用助记符代替机器语言二进制指令的编程语言，它相对机器语言来说编写难度有所降低，但仍然需要编程人员对计算机硬件结构有较深入的了解。高级语言则更接近人类的自然语言，具有语法简洁、易于学习和使用的特点，如 C、C++、Java、Python 等都是常见的高级语言。如果要在计算机上运行高级语言程序，就必须配备程序语言翻译程序（简称翻译程序）。翻译程序本身是一组程序，不同的高级语言都有相应的翻译程序。翻译的方法主要有两种，一种是“解释”，另一种是“编译”。在“解释”方式中，如早期的 BASIC 源程序的执行，解释程序会逐条对高级语言的程序语句进行解释和执行，它不产生目标程序代码，这种方式运行速度较慢，但在程序调试过程中较为方便，因为可以即时看到程序执行的结果并进行修改。在“编译”方式中，它会调用相应语言的编译器，将源程序转换成目标程序（以.exe 等为扩展名），然后再用链接程序将目标程序与相关库文件链接成可执行文件，这种方式虽然过程相对复杂一些，但形成的可执行文件可以反复执行，速度较快。运行程序时，只需键入可执行程序的文件名，再按【Enter】键即可。对源程序进行解释和编译任务的程序，分别称为编译程序和解释程序。例如，FORTRAN、COBOL、PASCAL 和 C 等高级语言，使用时需有相应的编译程序；BASIC、LISP 等高级语言，使用时需有相应的解释程序。
        - **服务程序**：服务程序能够提供一些常用的服务性功能，为用户开发程序和使用计算机提供了便利。常见的服务程序包括诊断程序、调试程序、编辑程序等。诊断程序可以帮助用户检测计算机硬件是否存在故障，如内存检测程序可以检查内存是否有损坏的区域，硬盘检测程序可以检测硬盘是否存在坏道等；调试程序则用于帮助程序员查找和排除程序中的错误，在程序开发过程中起到重要作用；编辑程序则是用于创建和编辑文本文件、程序代码等的工具，如 Notepad++、Visual Studio Code 等都是常用的编辑程序，它们提供了语法高亮、代码自动补全、查找替换等功能，方便用户编写和修改代码。
        - **数据库管理系统**：数据库是指按照一定联系存储的数据集合它可为多种应用共享。数据库管理系统（Data Base Management System，DBMS）则是能够对数据库进行加工、管理的系统软件。其主要功能是建立、消除、维护数据库及对库中数据进行各种操作，比如数据的插入、删除、修改、查询、统计、排序、合并等。数据库系统主要由数据库（DB）、数据库管理系统（DBMS）以及相应的应用程序组成。通过数据库管理系统，用户能够方便快捷地存储和管理大量的数据，并且能迅速、自动地对数据进行检索、修改、统计、排序、合并等操作，以得到所需信息，这是传统的文件柜存储方式所无法做到的。

数据库技术是计算机技术中发展最快、应用最广的一个分支。在当今信息化时代，几乎所有的计算机应用开发都离不开数据库。无论是企业的客户关系管理系统（CRM）、企业资源规划系统（ERP），还是政府部门的电子政务系统、教育机构的学籍管理系统等，都依赖数据库管理系统来存储和处理大量的数据。因此，了解数据库技术尤其是计算机环境下的数据库应用是非常必要的，它对于提高信息管理效率、支持决策制定等方面都具有重要意义。

**应用软件**：应用软件是为解决各类实际问题而专门设计的程序系统。从其服务对象的角度来看，又可分为通用软件和专用软件两类。通用软件是指能够满足大多数用户在一般情况下的常见需求的软件，如办公软件（Microsoft Office、WPS Office 等），它包括文字处理软件（Word）、电子表格软件（Excel）、演示文稿软件（PowerPoint）等，可用于日常办公中的文档编辑、数据处理和演示文稿制作；图形图像处理软件（Adobe Photoshop、CorelDRAW 等），能帮助用户进行图像设计、编辑和处理；多媒体播放软件（Windows Media Player、VLC 等），用于播放音频、视频等多媒体文件；浏览器软件（Google Chrome、Mozilla Firefox、Internet Explorer 等），方便用户浏览网页获取信息。专用软件则是针对特定行业、特定领域或特定用户群体的特殊需求而开发的软件，如医疗行业的医学影像处理软件、金融行业的证券交易软件、工业生产中的自动化控制软件、教育领域的在线教学平台软件等。这些应用软件在各自的领域中发挥着重要作用，极大地提高了工作效率和生活质量，满足了不同用户的多样化需求。

## 七、计算机病毒相关
1. **概述**
    - 计算机病毒并非天然存在，而是由编制者人为编写并插入到计算机程序中的一组具有破坏性的指令集或程序代码。其起源可追溯到 20 世纪 60 年代初，美国麻省理工学院的一些青年研究人员在业余时间创造的一种计算机游戏，其中涉及编写小程序来销毁对方文件，这可能是计算机病毒的雏形。

- 计算机病毒这一概念因科幻小说而广为人知。在 20 世纪 70 年代中期，大卫·杰洛德的《When H.A.R.L.I.E. was One》和 1975 年约翰·布鲁勒尔的《震荡波骑士（Shakewave Rider）》等小说中，分别描述了类似病毒的程序，如“磁带蠕虫”在网络上删除数据的情节，引发了人们对计算机病毒的关注和想象。

- 从学术角度来看，1949 年约翰·冯·诺伊曼完成的关于计算机程序如何复制自身的理论工作，为计算机病毒的发展奠定了理论基础。此后，1980 年 Jren Krus 在多特蒙德大学的学位论文中假设计算机程序可表现出病毒般的行为。直到 1983 年 11 月，美国学者科恩在一次国际计算机安全学术会议上首次明确提出计算机病毒的概念，并进行了演示，使得计算机病毒正式进入人们的视野。

2. **传播与症状**
    - **特征**：计算机病毒具有多种显著特征。繁殖性是其关键特征之一，它能够像生物病毒一样在计算机系统中自我复制。当正常程序运行时，病毒程序也随之运行并进行自身复制，不断扩散到其他程序或文件中。破坏性表现为可能导致正常程序无法运行，删除或损坏计算机内的重要文件，甚至破坏引导扇区及 BIOS 等硬件环境，严重影响计算机系统的正常功能。传染性使得病毒可以通过修改其他程序，将自身的复制品或变体传染到其他无毒对象上，这些对象可以是程序文件，也可以是系统的某些部件，如通过网络共享、移动存储设备等途径传播。潜伏性意味着病毒可以依附于其他媒体寄生，在侵入计算机系统后，可能会潜伏一段时间，在条件成熟时才发作，在此期间可能会使电脑运行速度变慢，但不易被用户察觉。隐蔽性使病毒难以被发现，它可能隐藏在正常程序或文件中，通过病毒查杀软件也较难检测到，其行为变化无常，处理起来非常困难。可触发性是指病毒通常设定了特定的触发条件，如系统时钟的某个时间、特定的用户操作或程序运行次数等，一旦满足这些条件，病毒就会被激活，对计算机系统发起攻击。

- **原理与感染策略**：计算机病毒的传染是其重要性能指标。在传染过程中，病毒会将自身副本复制到传染对象中。病毒的传播途径主要由其所处的工作环境决定，硬盘和可移动存储设备（如 U 盘、移动硬盘等）是常见的传染源。病毒激活的条件多种多样，可能是特定的文件操作、系统事件或用户行为。为了实现自我复制，许多病毒会附着在合法的可执行文件上。根据其运行时的行为，病毒可分为非常驻型和常驻型。非常驻型病毒在被激活后会立即查找其他宿主进行感染，然后将控制权交回被感染的应用程序；而常驻型病毒则会将自身加载到内存中，并在后台持续运行，伺机感染其他目标，它在运行时不会立即查找宿主，而是在系统运行过程中不断寻找可感染的对象。

3. **分类**
    - **按存在媒体划分**：网络病毒主要通过计算机网络进行传播，专门感染网络中的可执行文件，如.exe、.com 等类型的文件，一旦感染，可能会在网络中迅速蔓延，对整个网络系统造成严重威胁。文件病毒则主要感染计算机中的各类文件，包括.doc、.xls 等文档文件以及.exe、.com 等可执行文件，通过修改文件内容或在文件中添加恶意代码来实现传播和破坏。引导型病毒主要针对计算机的启动扇区（Boot）和硬盘的系统引导扇区（MBR）进行感染，当计算机启动时，病毒会首先被加载到内存中，从而获得系统的控制权，进而对整个计算机系统进行破坏，这种病毒具有很强的隐蔽性和危害性。此外，还有混合型病毒，如多型病毒（文件和引导型），它能够同时感染文件和引导扇区两种目标，通常采用复杂的算法，如加密和变形算法，来躲避杀毒软件的检测，其感染和破坏能力更强，对计算机系统的安全构成更大的挑战。

- **按传染渠道划分**：驻留型病毒在感染计算机后，会将自身的内存驻留部分放置在内存（RAM）中，这部分程序会挂接系统调用并与操作系统合并，使其处于激活状态，一直到计算机关机或重新启动。在内存驻留期间，它能够持续监控系统的运行情况，随时寻找机会感染其他程序或文件，对计算机系统的安全构成长期威胁。非驻留型病毒在获得激活机会时，一般不会感染计算机内存，虽然可能在内存中留下少量痕迹，但并不通过这部分进行传染，其感染方式相对较为简单直接，主要通过感染特定的文件或程序来传播病毒，对计算机系统的危害相对驻留型病毒较小，但仍然可能导致严重的后果。

- **按破坏能力划分**：无害型病毒除了在传染过程中可能会占用少量磁盘空间外，对计算机系统的正常运行基本没有其他明显影响，通常不会引起用户的注意，但也可能会作为其他恶意病毒的传播载体。无危险型病毒可能会产生一些轻微的影响，如减少内存可用空间、在屏幕上显示一些无关图像或发出异常声音等，但不会对系统的关键功能和数据造成严重破坏，一般不会导致系统崩溃或数据丢失。危险型病毒则会在计算机系统操作过程中引发严重错误，可能导致部分程序无法正常运行、系统出现蓝屏或死机等现象，对用户的正常使用造成较大干扰。非常危险型病毒具有极强的破坏性，它可能会删除重要的程序文件、破坏用户数据、清除系统内存区和操作系统中的关键信息，甚至导致整个计算机系统无法启动，给用户带来巨大的损失。

- **按算法划分**：伴随型病毒的特点是不改变原始文件本身，而是根据特定算法生成.exe 文件的伴随体，伴随体具有与原始文件相同的名字但不同的扩展名（通常为.com）。例如，对于 xcopy.exe 文件，病毒会生成 xcopy.com 作为伴随体。在 DOS 系统加载文件时，伴随体具有更高的优先级，会优先被执行，然后再由伴随体加载执行原来的.exe 文件，从而实现病毒的传播和破坏。“蠕虫”型病毒主要通过计算机网络进行传播，它不改变文件和资料的原始信息，而是利用网络从一台机器的内存传播到其他机器的内存，通过不断自我复制和传播来占用网络带宽和系统资源，可能导致网络瘫痪或系统运行缓慢。除了伴随型和“蠕虫”型病毒外，其他大部分病毒都可归类为寄生型病毒。它们依附在系统的引导扇区或文件中，借助系统的正常功能进行传播。寄生型病毒又可进一步细分为练习型病毒，这类病毒自身包含一些错误，限制了其传播范围，通常不会造成大规模的感染；诡秘型病毒则采用较为高级的技术，一般不直接修改 DOS 中断和扇区数据，而是通过设备技术和文件缓冲区等对 DOS 内部进行修改，不易被发现，其隐藏性和危害性较大；变型病毒（又称幽灵病毒）使用复杂的算法，使自身在每次传播时都具有不同的内容和长度，通常由一段混有无关指令的解码算法和被变化过的病毒体组成，这种病毒的检测和清除难度极大，给杀毒软件带来了巨大的挑战。

4. **预防查杀**
    - **病毒征兆**：当计算机感染病毒时，通常会出现一些明显的征兆。在屏幕显示方面，可能会出现不应有的特殊字符、图像，字符可能会无规则地变化、脱落、静止、滚动、闪烁（如雪花、跳动的小球亮点等），或者弹出莫名其妙的信息提示。在声音方面，计算机可能会发出尖叫、蜂鸣音或非正常的奏乐声。系统运行方面，经常会无故死机、随机发生重新启动或无法正常启动的情况，运行速度明显下降，内存空间变小，磁盘驱动器或其他设备无缘无故地变为无效设备。磁盘方面，磁盘标号可能会被自动改写，出现异常文件，存在固定的坏扇区，可用磁盘空间变小，文件无故变大、失踪或被改乱，可执行文件变得无法运行。打印功能也可能受到影响，出现打印异常，如打印速度明显降低、不能打印、不能打印汉字与图形或打印时出现乱码等情况。此外，还可能会收到来历不明的电子邮件、自动链接到陌生的网站或自动发送电子邮件等网络异常行为。

- **保护预防措施**：为了保护计算机免受病毒侵害，用户可以采取一系列预防措施。首先，要注意对系统文件、可执行文件和数据进行写保护，避免病毒对其进行修改或破坏。其次，不要使用来历不明的程序或数据，尤其是从不可信的网站下载的软件或文件，这些可能隐藏着病毒。尽量避免使用软盘进行系统引导，因为软盘可能携带病毒。在接收电子邮件时，不轻易打开来历不明的邮件附件，尤其是.exe、.com 等可执行文件类型的附件。当使用新的计算机系统或软件时，应先使用杀毒软件进行全面扫描，确保系统安全后再使用。定期备份系统和重要数据，并建立系统的应急计划，以便在计算机遭受病毒攻击或出现其他故障时能够及时恢复数据和系统。安装可靠的杀毒软件，并及时更新病毒库，以确保能够检测和清除最新出现的病毒。同时，要对数据进行分类管理，将重要数据和备份数据存储在不同的位置，以降低病毒感染导致数据丢失的风险。

- **免杀性与新特征及应对**：免杀是指病毒编写者通过一些技术手段使病毒能够躲过杀毒软件的查杀。通常，新编写的病毒在传播初期可能本身就具有免杀性，因为杀毒软件的病毒库尚未收录其特征码。然而，随着部分用户中毒并向杀毒软件公司举报，杀毒软件公司会将病毒特征码收录到病毒库中，从而使病毒能够被识别和查杀。为了逃避查杀，病毒作者会采用一些技术手段，如使用汇编加花指令或对文档加壳等，使病毒的特征码被隐藏或改变，从而绕过杀毒软件的检测。近年来，病毒还呈现出自我更新的新特征，它们可以借助网络进行变种更新，获取最新的免杀版本，并继续在用户的计算机上运行。例如，熊猫烧香病毒的作者创建了“病毒升级服务器”，能够在一天内对病毒进行多次升级，其更新速度甚至超过了一些杀毒软件病毒库的更新速度，导致杀毒软件无法及时识别和查杀。此外，许多病毒还具备对抗杀毒软件和防火墙的能力，如通过病毒自身驱动级 Rooki 保护强制检测并退出杀毒软件进程，能够穿透软、硬件还原机制（如机器狗），自动修改系统时间使一些杀毒软件厂商的正版认证作废，从而使杀毒软件失效，进一步增强了病毒的生存能力。面对这些新特征，国际反病毒行业积极开展前瞻性技术研究。目前，比较有代表性的产品是基于虚拟机技术的启发式扫描软件，如 NOD32、Dr.Web 等，以及基于行为分析技术的主动防御软件，如中国的微点主动防御软件等。这些软件通过对病毒的行为和特征进行分析和判断，而不仅仅依赖于传统的特征码检测，能够更有效地检测和防御新型病毒，提高计算机系统的安全性。

## 八、综合练习
综合练习涵盖了计算机基础知识的各个方面，以选择题的形式对读者的学习成果进行考查。这些题目涉及计算机的发展历程、特点、应用领域、系统组成、病毒知识等多个知识点。例如，在计算机发展历程方面，会考查世界上第一台电子数字计算机的诞生时间、地点以及其采用的主要电子器件和应用领域等；在计算机特点部分，会涉及运算速度、计算精度、逻辑运算能力、存储容量、自动化程度等特点的理解和应用；计算机应用领域的题目则会涵盖信息管理、科学计算、计算机辅助技术、计算机网络等不同领域的具体应用场景和相关技术；系统组成部分会考查硬件系统和软件系统的各个组成部件的功能和作用，以及它们之间的相互关系；病毒知识方面的题目包括病毒的定义、特征、传播途径、分类、预防和查杀等内容。通过这些综合练习题目，读者可以检验自己对计算机基础知识的掌握程度，发现自己的薄弱环节，进而有针对性地进行复习和学习，加深对计算机知识的理解和应用能力。 以下是根据文档内容生成的综合练习题目及答案：

### 题目
1. 一般认为，世界上第一台电子数字计算机诞生于（A. 1946 年）。
2. 下列关于世界上第一台电子计算机 ENIAC 的叙述中，错误的是（D. 确定使用高级语言进行程序设计）。
3. 目前，微型计算机中广泛采用的电子元器件是（D. 大规模和超大规模集成电路）。
4. 计算机可分为数字计算机、模拟计算机和数模混合计算机，这种分类是依据（B. 处理数据的方式（或处理数据的类型））。
5. 下列各项中，在计算机主要的特点中最重要的是（A. 存储程序与自动控制）。
6. “使用计算机进行数据运算，可根据需要达到几百万位甚至更高的精确度”，这说明计算机具有（C. 很高的计算精度）。
7. “计算机能够进行逻辑判断并根据判断的结果来选择不同的工作流程”，这体现了计算机的（B. 逻辑判断能力）。
8. 当前计算机的应用领域极为广泛，但其应用最早的领域是（B. 科学计算）。
9. 计算机应用最广泛的领域是（A. 数据处理）。
10. 办公室自动化是计算机的一大应用领域，按计算机应用的分类，它属于（D. 数据处理）。
11. 在工业生产过程中，计算机对“控制对象”进行自动控制和自动调节的控制方式，如生产过程自动化、过程仿真、过程控制等，这属于计算机应用中的（B. 自动控制）。
12. 计算机辅助设计的英文缩写是（A. CAD）。
13. 利用计算机来模拟人的高级思维活动，如智能机器人、专家系统等，被称为（C. 人工智能）。
14. 计算机应用中最诱人、也是难度最大且目前研究最为活跃的领域是（D. 人工智能）。
15. 计算机连接网络其目标是实现（C. 资源共享和信息传输）。
16. 一个完备的计算机系统应该包含计算机的（B. 硬件和软件）。
17. 微型计算机硬件系统由两大部分组成，它们是（B. 主机与外部设备）。
18. 微型计算机主机的组成部分是（B. 中央处理器和主存储器）。
19. 下列各组设备中，同时包括了输入设备、输出设备和存储设备的是（C. 鼠标器、绘图仪、光盘）。
20. 计算机硬件系统的组成部件有运算器、存储器、输入设备、输出设备和（C. 控制器）。
21. 时至今日，计算机仍采用程序内存或称存储程序原理，原理的提出者是（C. 冯·诺依曼）。
22. 计算机存储单元中存储的内容（A. 可以是数据和指令）。
23. 下列各项中属于输入设备的是（C. 扫描仪）。
24. 下列设备中，既能向主机输入数据又能接收主机输出数据的是（C. 硬磁盘驱动器（或软磁盘驱动器））。
25. 计算机的软件系统可分为两大类是（D. 系统软件和应用软件）。
26. 通常所说的“计算机病毒”是指（D. 特制的具有破坏性的程序）。
27. 对于已感染病毒的 U 盘，最彻底的清除病毒的方法是（D. 对 U 盘进行格式化）。
28. 计算机病毒造成的危害是（B. 破坏计算机系统）。
29. 计算机病毒的危害性表现在（B. 影响程序的执行，破坏用户数据与程序）。
30. 计算机病毒对于操作计算机的人（C. 不会感染）。
31. 以下措施不能防止计算机病毒的是（A. 保持计算机清洁）。
32. 下列不属于计算机病毒特征的是（D. 免疫性）。
33. 下列关于计算机病毒的叙述中，正确的一条是（C. 反病毒软件必须随着新病毒的出现而升级，提高查、杀病毒的能力）。
34. 在下列计算机安全防护措施中，（C. 预防计算机病毒的传染和传播）是最重要的。
35. 防止 U 盘感染病毒的方法是（B. 在写保护缺口贴上胶条）。
36. 杀毒软件的作用是（D. 检查计算机是否染有病毒，消除已感染的部分病毒）。