（1）什麼是計算機？

計算機（computer）俗稱電腦，是一種能夠接收和儲存資訊，並按照儲存在其內部的程式（這些程式是人們意志的體現）對輸入的資訊進行加工，處理，並且把處理結果輸出到高度自動化的電子裝置。計算機由硬體裝置及軟體系統組成。沒有安裝任何軟體的計算機稱為裸機。

（2）計算機是什麼時候誕生的？

1、世界上第一臺計算機ENIAC，1946年2月在美國誕生，它不具備現代計算機的主要原理特徵--儲存程式和程式控制。
2、世界上第一臺按儲存程式功能設計的計算機EDVAC，美國1946年開始設計，1950年研製完成。
3、世界上第一臺實現儲存程式功能的計算機EDSAC，英國1947開始設計，1949年5月投入執行。

（3）計算機的發展

電子計算機的發展按電子邏輯器件可劃分為4個階段：
1、第一代計算機（從ENIAC問世～20世紀50年代初期），電子管時代，用光屏管或汞延時電路作儲存器，輸入輸出採用穿孔紙帶或卡片。軟體處於初始階段，沒有系統軟體，語言只有機器語言或組合語言。應用以科學計算為主。
2、第二代計算機（20世紀50年代中期～20世紀60年代中期），電晶體時代，用磁芯和磁鼓做儲存器，產生了高階程式設計語言和批量處理系統。應用領域擴大至資料處理和事務處理，並逐漸用於工業控制。
3、第三代計算機（20世紀60年代中期～20世紀70年代初期），中小規模積體電路時代，主儲存器開始採用半導體儲存器，外儲存器有磁碟和磁帶，有了作業系統和標準化的程式設計語言和人機會話式的Basic語言。不僅應用於科學計算，還應用於企業管理、自動控制、輔助設計和輔助製造等領域。
4、第四代計算機（20世紀70年代中期至今），大規模超大規模積體電路時代，計算機的應用涉及各個領域如辦公自動化、資料庫管理、影象識別、語言識別、專家系統，並且進入了家庭。

（4）計算機分類
計算機可按用途、規模或處理物件等多方面進行劃分。
1、按用途劃分
（1）通用機：適用解決多種一般問題，該類計算機使用領域廣泛、通用性較強，在科學計算、資料處理和過程控制等多種用途中都能適應。
（2）專用機：用於解決某個特定方面的問題，配有為解決某問題的軟體和硬體，如在生產過程自動化控制、工業智慧儀表等專門應用。
2、按規模劃分
（1）巨型計算機：應用於國防尖端技術和現代科學計算中。巨型機的運算速度可達每秒百萬億次，研製巨型機是衡量一個國家經濟實力和科學水平的重要標誌。
（2）大/中型計算機：具有較高的運算速度，每秒可以執行幾千萬條指令，而且有較大的儲存空間。往往用於科學計算、資料處理或作為網路伺服器使用。
（3）小型計算機：規模較小、結構簡單、執行環境要求較低，一般應用於工業自動控制、測量儀器、醫療裝置中的資料採集等方面。小型機在用作巨型計算機系統的輔助機方面也起了重要作用。
（4）微型計算機：中央處理器（CPU）採用微處理器晶片，體積小巧輕便，廣泛用於商業、服務業、工廠的自動控制、辦公自動化以及大眾化的資訊處理。
（5）工作站：以個人計算環境和分散式網路環境為前提的高效能運算機，工作站不單純是進行數值計算和資料處理的工具，而且是支援人工智慧作業的作業機，通過網路連線包含工作站在內的各種計算機可以互相進行資訊的傳送，資源、資訊的共享，負載的分配。
（6）伺服器：在網路環境下為多個使用者提供服務的共享裝置，一般分為檔案伺服器、列印伺服器、計算伺服器和通訊伺服器等。
3、按處理物件劃分
（1）數字計算機：計算機處理時輸入和輸出的數值都是數字量。
（2）模擬計算機：處理的資料物件直接為連續的電壓、溫度、速度等模擬資料。
（3）數字模擬混合計算機：輸入輸出既可是數字也可是模擬資料。

（5） 計算機的特點
計算機是一種高度自動化的資訊處理裝置。主要特點有處理速度快、計算精度高、記憶能力強、可靠的邏輯判斷能力、可靠性高，通用性強,自動控制能力。
1、處理速度快：計算機的運算速度用MIPS（每秒鐘執行多少百萬條指令）來衡量。
2、計算精度高：數的精度主要由表示這個數的二進位制碼的位數決定。
3、記憶能力強：儲存器能儲存大量的資料和計算機的程式。
4、可靠的邏輯判斷能力：具有可靠的邏輯判斷能力是計算機的一個重要特點，是計算機能實現資訊處理自動化的重要原因。
5、可靠性高，通用性強。

（6）計算機的效能指標
計算機的主要技術性能指標有主頻、字長、記憶體容量、存取週期、運算速度及其他指標。
1、主頻（時鐘頻率）：是指計算機CPU在單位時間內輸出的脈衝數。它在很大程度上決定了計算機的運算速度。單位MHz。
2、字長：是指計算機的運算部件能同時處理的二進位制資料的位數。字長決定了計算機的運算精度。
3、記憶體容量：是指記憶體貯器中能存貯的資訊總位元組數。能常以8個二進位制位(bit)作為一個位元組（Byte）。
4、存取週期：存貯器連續二次獨立的"讀"或"寫"操作所需的最短時間，單位來納秒（ns,1ns=10-9s）。儲存器完成一次"讀"或"寫"操作所需的時間稱為儲存器的訪問時間（或讀寫時間）。
5、運算速度：是個綜合性的指標，單位為MIPS（百萬條指令/秒）。影響運算速度的因素，主要是主頻和存取週期，字長和儲存容量也有影響。
其他指標：機器的相容性（包括資料和檔案的相容、程式相容、系統相容和裝置相容）、系統的可靠性（平均無故障工作時間MTBF）、系統的可維護性（平均修復時間MTTR）、機器允許配置的外部裝置的最大數目、計算機系統的漢字處理能力、資料庫管理系統及網路功能等。效能/價格比是一項綜合性評價計算機效能的指標。
（7）計算機的應用領域
計算機的，按其應用特點可分為科學計算、資訊處理、過程控制、計算機輔助系統、多媒體技術、計算機通訊、人工智慧。
1、科學計算：指計算機應用於完成科學研究和工程技術中所提出的數學問題（數值計算）。一般要求計算機速度快、精度高，儲存容量相對大。科學計算是計算機最早的應用方面。
2、資訊處理：資訊處理主要是指非數值形式的資料處理，包括對資料資料的收集、儲存、加工、分類、排序、檢索和釋出等一系列工作。資訊處理包括辦公自動化（OA）、企業管理、情報檢索、報刊編排處理等。特點是要處理的原始資料量大，而算術運算較簡單，有大量的邏輯運算與判斷，結果要求以表格或檔案形式儲存、輸出。要求計算機的儲存容量大，速度則不怎麼要求。資訊處理目前應用最廣，佔所有應用的80％左右。
3、過程控制：把計算機用於科學技術、軍事領域、工業、農業等各個領域的過程控制。且計算機控制系統中，需有專門的數字-模擬轉換裝置和模擬-數字轉換裝置（稱為D/A轉換和A/D轉換）。由於過程控制一般都是實時控制，有時對計算機速度的要求不高，但要求可靠性高、響應及時。
4、計算機輔助系統：有計算機輔助教學（CAI）、計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助製造（CAM）、計算機輔助測試（CAT）、計算機整合制造（CIMS）等系統。
5、多媒體技術：把數字、文字、聲音、影象和動畫等多種媒體有機組合起來，利用計算機、通訊和廣播電視技術，使它們建立起邏輯聯絡，並能進行加工處理（包括對這些媒體的錄入、壓縮和解壓縮、儲存、顯示和傳輸等）的技術。目前多媒體計算機技術的應用領域正在不斷拓寬，除了知識學習、電子圖書、商業及家庭應用外，在遠端醫療、視訊會議中都得到了極大的推廣。
6.、計算機通訊：是計算機技術與通訊技術結合的產物，計算機網路技術的發展將處在不同地域的計算機用通訊線路連線起來，配以相應的軟體，達到資源共享的目的。
7、人工智慧：研究解釋和模擬人類智慧、智慧行為及其規律的一門學科。其主要任務是建立智慧資訊處理理論，進而設計可以展現某些近似於人類智慧行為的計算系統。人工智慧學科包括：知識工程、機器學習、模式識別、自然語言處理、智慧機器人和神經計算等多方面的研究。

（8）網路計算機

伺服器Server

專指某些高效能運算機，能通過網路，對外提供服務。相對於普通電腦來說，穩定性、安全性、效能等方面都要求更高，因此在CPU、晶片組、記憶體、磁碟系統、網路等硬體和普通電腦有所不同。伺服器是網路的節點，儲存、處理網路上80%的資料、信，在網路中起到舉足輕重的作用。它們是為客戶端計算機提供各種服務的高效能的計算機，其高效能主要表現在高速度的運算能力、長時間的可靠執行、強大的外部資料吞吐能力等方面。伺服器的構成與普通電腦類似，也有處理器、硬碟，記憶體、系統匯流排等，但因為它是針對具體的網路應用特別制定的，因而伺服器與微機在處理能力、穩定性、可靠性、安全性、可擴充套件性、可管理性等方面存在差異很大。伺服器主要有網路伺服器（DNS、DHCP）、列印伺服器、終端伺服器、磁碟伺服器、郵件伺服器、檔案伺服器等。

工作站（Workstation）

是一種以個人計算機和分散式網路計算為基礎，主要面向專業應用領域，具備強大的資料運算與圖形、影象處理能力，為滿足工程設計、動畫製作、科學研究、軟體開發、金融管理、資訊服務、模擬模擬等專業領域而設計開發的高效能運算機。它屬於一種高檔的電腦，一般擁有較大螢幕顯示器和大容量的記憶體和硬碟，也擁有較強的資訊處理功能和高效能的圖形、影象處理功能以及聯網功能。

無盤工作站是指無軟盤、無硬碟、無光碟機連入區域網的計算機。在網路系統中,把工作站端使用的作業系統和應用軟體被全部放在伺服器上，系統管理員只要完成伺服器上的管理和維護,軟體的升級和安裝也只需要配置一次後,則整個網路中的所有計算機就都可以使用新軟體。所以無盤工作站具有節省費用、系統的安全性高、易管理性和易維護性等優點，這對網路管理員員來說具有很大的吸引力。

無盤工作站的工作原理是由網絡卡的啟動晶片（Boot ROM）以不同的形式向伺服器發出啟動請求號，伺服器收到後，根據不同的機制，向工作站傳送啟動資料，工作站下載完啟動資料後，系統控制權由Boot ROM轉到記憶體中的某些特定區域，並引導作業系統。

根據不同的啟動機制，目前比較常用無盤工作站可分為RPL 和PXE。RPL 為Remote Initial Program Load 的縮寫，此技術常用於Windows95 中。PXE 是RPL 的升級品，它是Preboot Execution Environment的縮寫。兩者不同之處在於RPL 是靜態路由，而PXE 是動態路由，其通訊協議採用TCP/IP，實現了與Internet 連線高效而可靠，它常用於windows98、windows nt、windows2000、windows xp 、windows 7、Windows8、Windows10中 。

集線器

集線器（HUB）是一種共享介質的網路裝置，它的作用可以簡單的理解為將一些機器連線起來組成一個區域網，HUB 本身不能識別目的地址。集線器上的所有埠爭用一個共享通道的頻寬，因此隨著網路節點數量的增加，資料傳輸量的增大，每節點的可用頻寬將隨之減少。另外，集線器採用廣播的形式傳輸資料，即向所有埠傳送資料。如當同一區域網內的A 主機給B 主機傳輸資料時，資料包在以HUB 為架構的網路上是以廣播方式傳輸的，對網路上所有節點同時傳送同一資訊，然後再由每一臺終端通過驗證資料包頭的地址資訊來確定是否接收。其實接收資料的一般來說只有一個終端節點，而現在對所有節點都發送，在這種方式下，很容易造成網路堵塞，而且絕大部分資料流量是無效的，這樣就造成整個網路資料傳輸效率相當低。另一方面由於所傳送的資料包每個節點都能偵聽到，容易給網路帶來一些不安全隱患。

交換機

交換機(Switch)是按照通訊兩端傳輸資訊的需要，用人工或裝置自動完成的方法把要傳輸的資訊送到符合要求的相應路由上的技術統稱。廣義的交換機就是一種在通訊系統中完成資訊交換功能的裝置，它是集線器的升級換代產品，外觀上與集線器非常相似，其作用與集線器大體相同。但是兩者在效能上有區別：集線器採用的是共享頻寬的工作方式，而交換機採用的是獨享頻寬方式。即交換機上的所有埠均有獨享的通道頻寬，以保證每個埠上資料的快速有效傳輸，交換機為使用者提供的是獨佔的、點對點的連線，資料包只被傳送到目的埠，而不會向所有埠傳送，其它節點很難偵聽到所傳送的資訊，這樣在機器很多或資料量很大時，不容易造成網路堵塞，也確保了資料傳輸安全，同時大大的提高了傳輸效率，兩者的差別就比較明顯了。

路由器

路由器(Router)是一種負責尋徑的網路裝置，它在網際網路絡中從多條路徑中尋找通訊量最少的一條網路路徑提供給使用者通訊。路由器用於連線多個邏輯上分開的網路，為使用者提供最佳的通訊路徑，路由器利用路由表為資料傳輸選擇路徑，路由表包含網路地址以及各地址之間距離的清單，路由器利用路由表查詢資料包從當前位置到目的地址的正確路徑，路由器使用最少時間演算法或最優路徑演算法來調整資訊傳遞的路徑。路由器是產生於交換機之後，就像交換機產生於集線器之後，所以路由器與交換機也有一定聯絡，並不是完全獨立的兩種裝置。路由器主要克服了交換機不能向路由轉發資料包的不足。交換機、路由器是一臺特殊的網路計算機，它的硬體基礎CPU、儲存器和介面，軟體基礎是網路互聯作業系統IOS。

交換機、路由器和PC機一樣，有中央處理單元CPU，而且不同的交換機、路由器，其CPU一般也不相同，CPU是交換機、路由器的處理中心。記憶體是交換機、路由器儲存資訊和資料的地方，CISCO交換機、路由器有以下幾種記憶體元件：

ROM（Read Only Memory）儲存交換機、路由器加電自檢（POST：Power-On Self-Test）、啟動程式（Bootstrap Program）和部分或全部的IOS。交換機、路由器中的ROM是可擦寫的，所以IOS是可以升級的。

RAM（Random Access Memory）與PC機上的隨機儲存器相似，提供臨時資訊的儲存，同時儲存著當前的路由表和配置資訊。

NVRAM(Nonvolatile Random Access Memory)儲存交換機、路由器的啟動配置檔案。NVRAM是可擦寫的，可將交換機、路由器的配置資訊拷貝到NVRAM中。FLASH快閃記憶體，是可擦寫的，也可程式設計，用於儲存CISCO IOS的其它版本，用於對交換機、路由器的IOS進行升級。

介面用作將交換機、路由器連線到網路，可以分為區域網介面和廣域網介面兩種。由於交換機、路由器型號的不同，介面數目和型別也不盡一樣。常見的介面主要有以下幾種：

高速同步串列埠，可連線DDN，幀中繼（Frame Relay），X.25，PSTN（模擬電話線路）。

同步/非同步串列埠，可用軟體將埠設定為同步工作方式。

AUI埠，即粗纜口。一般需要外接轉換器（AUI-RJ45），連線10/100Base-T乙太網絡。

ISDN埠，可以連線ISDN網路(2B+D)，可作為區域網接入Internet 之用。

AUX埠，該埠為非同步埠，主要用於遠端配置，也可用於拔號備份，可與MODEM連線。支援硬體流控制（Hardware Flow Control）。

Console埠，該埠為非同步埠，主要連線終端或執行終端模擬程式的計算機，在本地配置交換機、路由器。不支援硬體流控制。

（9）計算機硬體組成

電源：

電源是電腦中不可缺少的供電裝置，它的作用是將220V交流電轉換為電腦中使用的5V，12V，3.3V直流電，其效能的好壞，直接影響到其他裝置工作的穩定性，進而會影響整機的穩定性。 手提電腦中還自帶鋰電池，便於在無交流電的情況下，為手提電腦提供有效電源。

主機板：

主機板是電腦中各個部件工作的一個平臺，它把電腦的各個部件緊密連線在一起，各個部件通過主機板進行資料傳輸。也就是說，電腦中重要的“交通樞紐”都在主機板上，它工作的穩定性影響著整機工作的穩定性。

CPU:

CPU即中央處理器，是一臺計算機的運算核心和控制核心。其功能主要是解釋計算機指令以及處理計算機軟體中的資料。CPU由運算器、控制器、暫存器、快取記憶體及實現它們之間聯絡的資料、控制及狀態的匯流排構成。作為整個系統的核心，CPU 也是整個系統最高的執行單元，因此CPU已成為決定電腦效能的核心部件，很多使用者都以它為標準來判斷電腦的檔次，處理器與主機板的介面有很多種，常見的有LGA1150、LGA1151，LGA775等。

記憶體：

記憶體又叫內部儲存器或者是隨機儲存器（RAM），分為DDR記憶體和SDRAM記憶體，（但是SDRAM由於容量低，儲存速度慢，穩定性差，現在已經被DDR淘汰了）記憶體屬於電子式儲存裝置，它由電路板和晶片組成，特點是體積小，速度快，有電可存，無電清空，即電腦在開機狀態時記憶體中可儲存資料，關機後將自動清空其中的所有資料。 記憶體有DDR、DDR II、DDR III、DDR IV四大類，每一類別又有頻率的差異，一般來說頻率越高資料讀寫速度越快，容量一般為1-64GB。

硬碟：

硬碟屬於外部儲存器，機械硬碟由金屬磁片製成，而磁片有記憶功能，所以儲到磁片上的資料，不論在開機，還是關機，都不會丟失。硬碟容量很大，目前已達TB級，尺寸有3.5、2.5、1.8、1.0英寸等，介面有IDE、SATA、SCSI、­­­­­­­­­­­­­­­­PCIE等，SATA最普遍。y行動硬碟是以硬碟為儲存介質，強調便攜性的儲存產品。目前市場上絕大多數的行動硬碟都是以標準硬碟為基礎的，而只有很少部分的是以微型硬碟（1.8英寸硬碟等），但價格因素決定著主流行動硬碟還是以標準筆記本硬碟為基礎。因為採用硬碟為儲存介質，因此行動硬碟在資料的讀寫模式與標準IDE硬碟是相同的。行動硬碟多采用USB、IEEE1394等傳輸速度較快的介面，可以較高的速度與系統進行資料傳輸。固態硬碟用固態電子儲存晶片陣列而製成的硬碟，由控制單元和儲存單元（FLASH晶片）組成。固態硬碟在產品外形和尺寸上也完全與普通硬碟一致但是固態硬碟比機械硬碟速度更快。

音效卡：

音效卡是組成多媒體電腦必不可少的一個硬體裝置，其作用是當發出播放命令後，音效卡將電腦中的聲音數字訊號轉換成模擬訊號送到音箱上發出聲音。

顯示卡：

顯示卡在工作時與顯示器配合輸出圖形，文字，顯示卡的作用是將計算機系統所需要的顯示資訊進行轉換驅動，並向顯示器提供行掃描訊號，控制顯示器的正確顯示，是連線顯示器和個人電腦主機板的重要元件，是“人機對話”的重要裝置之一。

網絡卡：

網絡卡是工作在資料鏈路層的網路元件，是區域網中連線計算機和傳輸介質的介面，不僅能實現與區域網傳輸介質之間的物理連線和電訊號匹配，還涉及幀的傳送與接收、幀的封裝與拆封、介質訪問控制、資料的編碼與解碼以及資料快取的功能等。網絡卡的作用是充當電腦與網線之間的橋樑，它是用來建立區域網並連線到Internet的重要裝置之一。

在整合型主機板中常把音效卡、顯示卡、網絡卡部分或全部整合在主機板上。

調變解調器

英文名為“Modem”，俗稱“貓”，即調變解調器。是撥號上網時必不可少的裝置之一。它的作用是將電腦上處理的數字訊號轉換成電話線傳輸的模擬訊號。隨著ADSL寬頻網的普及，調變解調器逐漸退出了市場。

軟碟機

軟碟機用來讀取軟盤中的資料。軟盤為可讀寫外部儲存裝置，與主機板用FDD介面連線。現已淘汰。

光碟機

電腦用來讀寫光碟內容的機器，也是在臺式機和筆記本行動式電腦裡比較常見的一個部件。隨著多媒體的應用越來越廣泛，使得光碟機在計算機諸多配件中已經成為標準配置。目前，光碟機可分為CD-ROM驅動器、DVD光碟機（DVD-ROM）、康寶（COMBO）和燒錄機等。讀寫的能力和速度也日益提升，4× 16× 32× 40× 48×。

顯示器

顯示器有大有小，有薄有厚，品種多樣，其作用是把電腦處理完的結果顯示出來。它是一個輸出裝置，是電腦必不可缺少的部件之一。分為CRT、LCD、LED三大類，介面有VGA、DVI、HDMI三類。

鍵盤

鍵盤是主要的人工學輸入裝置通常為104或105鍵，用於把文字、數字等輸到電腦上，以及電腦操控,一般分為機械鍵盤和薄膜鍵盤兩種。

滑鼠

當人們移動滑鼠時，電腦螢幕上就會有一個箭頭指標跟著移動，並可以很準確切指到想指的們位置，快速地在螢幕上定位，它是人們使用電腦不可缺少的部件之一。 鍵盤滑鼠介面有PS/2和USB兩種。硬體的滑鼠分為光電和機械兩種（機械已被光電淘汰）。

音箱

通過音訊線連線到功率放大器，再通過電晶體把聲音放大，輸出到喇叭上，從而使喇叭發出電腦的聲音。一般的電腦音箱可分為2、2.1 、3 .1、4、4.1、5.1、7.1這幾種。音質也各有差異。

印表機

通過它可以把電腦中的檔案列印到紙上，它是重要的輸出裝置之一。目前，在印表機領域形成了針式印表機、噴墨印表機、鐳射印表機三足鼎立的主流產品，各自發揮其優點，滿足各界使用者不同的需求。

視訊裝置

如攝像頭、掃描器、數碼相機、數碼攝像機、電視卡等裝置，用於處理視訊訊號。

USB介面

USB ,英文Universal Serial BUS通用序列匯流排的縮寫，而其中文簡稱為“通串線，是一個外部匯流排標準，用於規範電腦與外部裝置的連線和通訊。是應用在PC領域的介面技術。USB介面支援裝置的即插即用和熱插拔功能。USB是在1994年底由英特爾、康柏、IBM、Microsoft等多家公司聯合提出的。現已有數代USB介面問世，常見的有USB2.0、USB1.0、USB3.0等。