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第3章 思维敏捷—计算机的特点

从上面计算机的不同发展阶段中我们了解到,每一台计算机的诞生是和它所处的时代有直接关系的,因此,这也造就了不同的计算机具有不同的时代特点。但是,无论什么类型的计算机,它们出现的主要目的是为人类服务的。那么,电子计算机到底具有哪些特别的地方呢?

1.操作自动化—自动连续地高速运算

我们知道,科学家研制计算机的主要目的是用它来进行计算的,能自动连续地高速运算是计算机最突出的特点,也是它区别于其他计算工具的基本标志。那么,它为什么能够做到自动连续地高速运算呢?这是因为计算机采用的是存储程序控制方式。也就是说,一旦我们输入编制好的程序,启动计算机后,它就能自动地执行下去。电子计算机也是一种机器,是机器就要由人来进行控制,但是人不用控制它的工作过程,只需要给它一个指令就能够使它很好地工作。当计算机开始工作以后,它自己会从存储单元中依次取出所需要的指令,用来控制计算机的操作,从而使人可以不必干预它的工作,实现操作的自动化。

2.瞬间完成—快速运算的能力

利用电子计算机能够进行数据很大的计算工作,并且它的运算速度非常快。或许这种感觉我们经常会遇到,在我们使用电脑的时候,无论要计算多大的数字,只要把它们输入进去,点击一下鼠标就能马上得到我们想要的数据。为什么会这么神奇呢?

我们知道,电子计算机的组成采用了高速电子器件。因此,它能以极高的速度来进行数据的计算工作。目前所使用的普通微型计算机,每秒可执行几万条指令,对于功能好的计算机来说,甚至还能同时处理更多的指令。

随着电子计算机新技术的不断被开发,它的工作速度还在迅速提高。这不仅能够在很大程度上提高我们的工作效率,而且还能使许多复杂问题的运算处理有了实现的可能性,因此,电子计算机的发展为我们的工作和学习带来了很大的方便,是人类科技史上的一次重大飞跃。

3.分毫不差—运算精度高

利用电子计算机来进行运算毕竟和人脑有一定的区别,因此有的人肯定要问,电子计算机运算得那么快,它运算的结果可靠性高吗?其实,这一点是不需要我们担心的,因为,电子计算机的运算所采用的数据是由二进制数字来表示的。那么,什么是二进制呢?二进制是计算机技术中广泛采用的一种数制。它的数据是用0和1两个数码来表示的。它的基数为2,进位规则是“逢二进一”,借位规则是“借一当二”。二进制数据也是采用位置计数法,它的位权是以2为底的幂。

因此,它的运算精度主要是取决于数据表示的位数,一般称为机器字长。字长越长,表示它运算的精度越高。大部分的电子计算机的字长为8,16,32,64位等,有时候为了获得更高的计算精度,还可以进行双倍字长、多倍字长的运算。

4.永久存储—具有超强的记忆能力

电子计算机能够一次性地处理那么多数据,如果是人脑的话一定被弄得晕头转向了,到最后肯定是什么也没有记住。而电脑为什么就能够记得住呢?比如你把一个文件写完之后,只要轻轻地点一下保存,正常的情况下,这个文件会被永久性地保存在电脑中。这是为什么呢?它为什么会有如此强的记忆功能呢?

原来,在计算机中有许多存储单元,它们都是用来记忆信息的。这些功能被称为电子计算机的内部记忆能力,是它与其他计算工具的一个重要区别。也正是由于它具有内部记忆信息的能力,因此,在运算的过程中就能够不必每次都从外部去摄取数据,而只需事先将数据输入到内部的存储单元中即可。当它在进行运算时,就可以直接从存储单元中获得数据,从而大大提高了运算速度。电子计算机的记忆强弱与它的存储器容量的大小有关系。存储器容量越大,它的记忆能力就越强。

5.思维—逻辑判断能力

计算机不仅具有运算能力,而且还具有逻辑判断能力,例如判断一个数大于还是小于另一个数。有了逻辑判断能力,计算机在运算时就可以根据对上一步运算结果的判断,自动选择下一步计算的方法。这一功能使计算机还能进行诸如资料分类、情报检索、逻辑推理等具有逻辑加工性质的工作,大大扩大了计算机的应用范围。

那么,电子计算机为什么会有这种能力呢?

原来它是借助于逻辑运算来做出逻辑判断的,它能够分析命题是否成立,并且还可以根据命题的成立与否而采取相应的对策。例如,数学中有个“四色问题”,理论认为不论多么复杂的地图,如果想要使相邻区域颜色不同,那么最多只需4种颜色就够了。从很久以前,不少数学家就一直想去证明它或者推翻它,但是一直没有成功,这一个问题也就成了数学中著名的难题。然而,有意思的是,1976年两位美国数学家借助于电子计算机进行了非常复杂的逻辑推理验证,从而使这个困扰了数学家们近一百年的问题终于被解决。同时,这也证明了计算机的逻辑运算能力是多么强大而精确。

6.万能—通用性强

在我们使用的工具当中,一般都是一种工具具有一种或者两种能力,而电子计算机却不一样,它的功能是通用的。在计算机上解题时,对于不同的问题,只是执行的计算程序不同。因此,计算机的使用具有很大的灵活性和通用性,同一台计算机能解决各式各样的问题,并且应用于不同的工作范围。

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