第二章 會計電算化的工作環境

第一節 計算機基本知識

一、計算機簡介

電子計算機是一種能夠按照程序運行，自動、高速處理海量數據的現代化智能電子設備。1946年由美國陸軍部資助，世界上第一臺電子計算機（electronic numerical integrator and calculator, ENIAC）在美國賓夕法尼亞大學研制成功，并很快投入使用。從1946年ENIAC誕生至今，雖然只有幾十年時間，但計算機的發展日新月異。電子計算機的主要電子器件相繼使用了真空電子管，晶體管，中小規模、大規模和超大規模集成電路，引起了電子計算機的幾次更新換代，每5～8年計算機運算速度就提高10倍，體積縮小90%，成本降低90%。計算機從20世紀40年代誕生至今，已有60多年了。隨著數字科技的革新，計算機差不多每10年就更新換代一次。

（一）第一代計算機：電子管計算機

1946年，世界上第一臺電子數字積分式計算機（ENIAC）在美國賓夕法尼亞大學莫爾學院誕生。1949年，第一臺存儲程序計算機（EDSAC）在劍橋大學投入運行。ENIAC和EDSAC均屬于第一代電子管計算機。

電子管計算機采用磁鼓作為存儲器。磁鼓是一種高速運轉的鼓形圓筒，表面涂有磁性材料，根據每一點的磁化方向來確定該點的信息。第一代計算機由于采用電子管，因而體積大、耗電多、運算速度較低、故障率較高而且價格極貴。這一階段，計算機軟件尚處于初始發展期，符號語言已經出現并被使用，主要用于科學計算方面。

（二）第二代計算機：晶體管計算機

1947年，肖克利、巴丁、布拉頓三人發明的晶體管，比電子管功耗少、體積小、質量輕、工作電壓低、工作可靠性好。1954年，貝爾實驗室制成了第一臺晶體管計算機（TRADIC），使計算機體積大大縮小。

1957年，美國研制成功了全部使用晶體管的計算機，第二代計算機誕生了。第二代計算機的運算速度比第一代計算機提高了近百倍。

第二代計算機的主要邏輯部件采用晶體管，內存儲器主要采用磁芯，外存儲器主要采用磁盤，輸入和輸出方面有了很大的改進，價格大幅下降。在程序設計方面，研制出了一些通用的算法和語言，操作系統的雛形開始形成。

（三）第三代計算機：集成電路計算機

20世紀60年代初期，美國的基爾比和諾伊斯發明了集成電路，引發了電路設計革命。隨后，集成電路的集成度以每3～4年提高一個數量級的速度增長。

1962年1月，IBM公司采用雙極型集成電路，生產了IBM 360系列計算機。

第三代計算機采用集成電路作為邏輯元件，使用范圍更廣，尤其是一些小型計算機在程序設計技術方面形成了三個獨立的系統：操作系統、編譯系統和應用程序，總稱為軟件。

（四）第四代計算機：大規模集成電路計算機

1971年發布的Intel 4004是微處理器（CPU）的開端，也是大規模集成電路發展的一大成果。Intel 4004用大規模集成電路把運算器和控制器做在一塊芯片上，雖然字長只有4位且功能很弱，但它是第四代計算機在微型機方面的先鋒。

1972—1973年，8位微處理器問世，最先出現的是Intel 8008。盡管它的性能還不完善，但展示了無限的生命力，驅使眾多廠家投入競爭，微處理器得到了蓬勃的發展。后來出現了Intel 8080, Motorola 6800。

1978年以后，16位微處理器相繼出現，微型計算機達到一個新的高峰。英特爾公司不斷推進微處理器的革新。緊隨8086之后，又研制成功了80286、80386、80486、奔騰（Pentium）、奔騰二代（PentiumⅡ）、奔騰三代（PentiumⅢ）、奔騰四代（Pentium Ⅳ）。

（五）第五代計算機：智能計算機

1981年，在日本東京召開了一次第五代計算機——智能計算機研討會，隨后制定出研制第五代計算機的長期計劃。第五代計算機的系統設計中考慮了編制知識庫管理軟件和推理機，機器本身能根據存儲的知識進行判斷和推理。同時，多媒體技術得到廣泛應用，使人們能用語音、圖像、視頻等更自然的方式與計算機進行信息交互。

智能計算機的主要特征是具備人工智能，能像人一樣思維，并且運算速度極快，其硬件系統支持高度并行和快速推理，其軟件系統能夠處理知識信息。神經網絡計算機（也稱神經計算機）是智能計算機的重要代表。

二、計算機的分類

計算機的種類很多，通常可按操作對象、規模、用途和實際工作需要分類。

（一）按計算機的操作對象分類

計算機按信號處理方式可以分為模擬計算機、數字計算機和數字模擬混合計算機。

1．模擬計算機

模擬計算機以模擬變量，如電壓、電流、溫度、長度等連續物理變量作為操作對象。由于模擬計算機直接以這些模擬變量作為操作對象，因此其運算速度很快，但精確度稍差。目前模擬計算機已基本被淘汰。

2．數字計算機

數字計算機以數字和邏輯變量作為操作對象，具有運算速度快、精確度高的特點。運算過程是按照程序的規定進行的，自動化程度高，具有很強的通用性。通常所稱的計算機（電腦）是指數字計算機。

3．數字模擬混合計算機

數字模擬混合計算機主要用于高精度和高速度的仿真試驗。其主要特點是：在特定的應用領域內，它既利用了模擬計算機的高速度，又利用了數字計算機的高精度，整個系統利用軟件的支持，在一定范圍內具有通用性且較易使用，但系統價格昂貴。

（二）按計算機的規模分類

計算機按規模可劃分為巨型機、大中型機、小型機、工作站、微機等五大類。

1．巨型機

巨型機是計算機中運算速度最快、存儲容量最大的計算機。一般來說，是為少數部門的特殊需要而設計的，數量很少。2010年，我國首臺千萬億次超級計算機“天河一號”就屬于這一類型。

2．大中型機

大中型機主要用于計算量大、信息流通量多、通信能力強的部門。大中型機是介于巨型機和小型機之間的計算機，具有運算速度快、存儲容量大、外設豐富、軟件豐富、處理能力強等特點。

3．小型機

小型機通常在性能上比大中型機要差，但比微機要強得多，一般包括分時系統和較大型的數據庫管理系統，具有多種語言的編譯系統，同時還帶有許多外部設備。小型機在速度、容量以及軟件系統的完善方面具有一定的優勢。

4．工作站

工作站一般是指高性能的個人計算機，介于小型機和微機之間。它具有以下特點：優越的人機接口，個人占有使用，具有網絡功能。工作站通常用于軟件開發、計算機輔助設計和辦公自動化系統，性價比高，常常被認為是具有中小型機性能卻只有微機價格的計算機。

5．微機（微型計算機）

微型計算機又稱電腦或個人計算機，即通常所指的PC。

（三）按計算機的用途分類

計算機按其用途可以分為通用計算機和專用計算機。

1．通用計算機

通用計算機是用來解決一般信息處理和數據運算的，它能夠存儲程序，程序可根據解決問題的需要加以修改。通用計算機主要用在科學計算、數據處理、信息管理等方面。

2．專用計算機

專用計算機是專門為解決某一類特殊問題而設計的，其工作是根據機器內給定的程序或固定的邏輯線路進行的，其結構比通用計算機簡單、體積小、價格便宜，主要用于作業控制、過程控制、軍事等專用設備。

（四）按會計電算化實際工作需要分類

根據會計電算化實際工作的需要，一般可以將計算機分為微型計算機、服務器、終端。

1．微型計算機

微型計算機，由微處理器、存儲器、接口電路、輸入和輸出設備（如鍵盤、顯示器、打印機、外存硬盤）構成，一般具有體積小、能耗低、可靠性強、價格便宜且易于使用等特點。目前微型計算機在商業和生活領域得到了廣泛的運用。

2．服務器

服務器一般用來幫助大量用戶訪問同一數據或資源。服務器可以是高效率的微型計算機、專用超級服務器、中檔服務器，也可以是大型機。服務器必須具有出色的可靠性、可用性和可擴展性。相對于普通PC來說，服務器在穩定性、安全性、性能等方面都要求更高，因此微處理器、芯片組、內存、磁盤系統、網絡等硬件和普通PC有所不同。

3．終端

終端是端點用戶用于和主機通信的設備。這種設備可以是監視器、鍵盤設備或打印設備。它們用同軸電纜和一個群控器相連，這個群控器可以直接連接到一臺主機，也可以通過一個通信控制器連接到主機。它與微型計算機的主要區別在于沒有自己的中央處理器和內存，其主要功能是將鍵盤輸入的請求數據發往主機，并將主機運算的結果顯示出來。隨著互聯網的發展，“終端”被賦予了更多的含義，即泛指一切可以接入網絡的計算機設備，如個人電腦、網絡電視、可上網手機、個人數字助理等。

三、計算機的主要性能指標

計算機的性能指標是衡量計算機系統功能強弱的主要指標。一臺微型計算機功能的強弱或性能的好壞，不是由某項指標決定的，而是由它的系統結構、指令系統、硬件組成、軟件配置等多方面的因素綜合決定的。

不同用途的計算機對不同部件的性能指標要求有所不同。例如，以科學計算為主的計算機，對主機的運算速度要求很高；以大型數據庫處理為主的計算機，對主機的內存容量、存取速度和外存儲器的讀寫速度要求較高；用作網絡傳輸的計算機，則要求有很高的輸入/輸出（I/O）速度，因此應當有高速的I/O總線和相應的I/O接口。但對于大多數普通用戶來說，可以通過以下幾個指標來大體評價計算機的性能。

（一）運算速度

運算速度是衡量計算機性能的一項重要指標。通常所說的計算機運算速度（平均運算速度），是指每秒鐘所能執行的指令條數，一般用“百萬條指令/秒”（million instruction per second, mips）來描述。影響運算速度的有如下幾個主要因素：

1．CPU的主頻

指計算機的時鐘頻率。它在很大程度上決定了計算機的運算速度。常用的有CPU時鐘頻率（主頻）、每秒平均執行指令數（ips）等。微型計算機一般采用主頻來描述運算速度。一般來說，主頻越高，運算速度就越快。

2．字長

一般來說，計算機在同一時間內處理的一組二進制數稱為一個計算機的“字”，而這組二進制數的位數就是“字長”。當其他指標相同時，字長越大，計算機處理數據的速度就越快。早期的微型計算機的字長一般是8位和16位，目前大多是32位和64位。

3．指令系統的合理性

指令系統是指一臺計算機所能執行的全部指令的集。每種機器都設計了一套指令，一般均有數十條到上百條，指令系統越合理，計算機性能越高。

（二）存儲器的指標

1．存取速度

內存儲器完成一次讀（取）或寫（存）操作所需的時間稱為存儲器的存取時間或者訪問時間，而連續兩次讀（或寫）所需的最短時間稱為存儲周期。內存主頻習慣上被用來表示內存的速度，它代表該內存所能達到的最高工作頻率。內存主頻是以MHz（兆赫）為單位來計量的。內存主頻越高，在一定程度上代表內存所能達到的速度越快。

2．存儲容量

內存儲器容量的大小反映了計算機即時存儲信息的能力。隨著操作系統的升級，應用軟件的不斷豐富及其功能的不斷擴展，對計算機內存容量的需求也不斷提高。目前，運行Windows XP需要128M以上的內存容量。內存容量越大，系統功能就越強大，能處理的數據量也就越龐大。常見的存儲容量單位級別有K, M和G,1M=1024K,1G=1024M。

（三）輸入/輸出速度

主機輸入/輸出設備的速度取決于輸入/輸出總線的設計。這對于慢速設備（例如鍵盤、打印機）關系不大，但對于高速設備則效果十分明顯。例如對于當前的硬盤，它的外部傳輸率可達20MB/S,40MB/S以上。

衡量計算機性能的各項指標之間也不是彼此孤立的，在實際應用時，應該將它們綜合起來考慮。

四、計算機的應用領域

早期計算機主要應用于科學計算、數據處理等方面。隨著計算機技術的發展，計算機的應用領域已滲透到社會的各行各業，正在改變著傳統的工作、學習和生活方式，推動著社會的發展。計算機的主要應用領域如下：

（一）科學計算

科學計算是指利用計算機來完成科學研究和工程技術中提出的數學問題的計算。在現代科學技術工作中，科學計算問題是大量的和復雜的。利用計算機的高速計算、大存儲容量和連續運算的能力，可以解決人工無法解決的各種科學計算問題。比如，大范圍中長期天氣預報、飛行器軌道計算、大型工程計算與工程結構分析等，都需要高速度、大容量、高精度的計算機，才能在允許的時間內及時完成。

（二）數據處理

數據處理是對各種數據所進行的收集、存儲、整理、分類、統計、加工、利用、傳播等一系列活動的統稱。據統計，80%以上的計算機主要用于數據處理，這類工作量大面寬，決定了計算機應用的主導方向。數據處理從簡單到復雜，經歷了以下三個發展階段。

1．電子數據處理

電子數據處理（electronic data processing, EDP）是以文件系統為手段，實現一個部門內的單項管理。

2．管理信息系統

管理信息系統（management information system, MIS）是以數據庫技術為工具，實現一個部門的全面管理，以提高工作效率。

3．決策支持系統

決策支持系統（decision support system, DSS）是以數據庫、模型庫和方法庫為基礎，幫助管理決策者提高決策水平，改善運營策略的正確性與有效性。

目前，數據處理已廣泛地應用于辦公自動化、企事業計算機輔助管理與決策、情報檢索、圖書管理、電影電視動畫設計、會計電算化等各行各業。信息正在形成獨立的產業，多媒體技術使信息展現在人們面前的不僅有數字和文字，還有豐富多彩的聲音和圖像。

（三）計算機輔助系統

計算機輔助技術包括計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助制造（CAM）和計算機輔助教學（CAI）等。

1．計算機輔助設計

計算機輔助設計是利用計算機系統輔助設計人員進行工程或產品設計，以實現最佳設計效果的一種技術。它廣泛地應用于飛機、汽車、機械、電子、建筑和輕工等領域。例如，在電子計算機的設計過程中，利用CAD技術進行體系結構模擬、邏輯模擬、插件劃分、自動布線等，大大提高了設計工作的自動化程度。又如，在建筑設計過程中，可以利用CAD技術進行力學計算、結構計算，繪制建筑圖紙等，這樣不但可以提高設計速度，而且可以大大提高設計質量。

2．計算機輔助制造

計算機輔助制造是利用計算機系統進行生產設備的管理、控制和操作的過程。例如，在產品的制造過程中，利用計算機控制機器的運行，處理生產過程中所需的數據，控制和處理材料的流動，以及對產品進行檢測等。使用CAM技術可以提高產品質量，降低成本，縮短生產周期，提高生產率和改善勞動條件。將CAD和CAM技術集成，實現設計生產自動化，這種技術被稱為計算機集成制造系統（CIMS）。它的實現將會帶來真正的無人工廠（或車間）。

3．計算機輔助教學

計算機輔助教學是利用計算機系統使用課件進行教學。課件可以使用專業工具或高級語言來開發制作，它能引導學生循序漸進地學習，使學生輕松自如地從課件中學到所需要的知識。CAI的主要特色是交互教育、個別指導和因人施教。

（四）過程控制

過程控制是利用計算機及時采集檢測數據，按最優值迅速地對控制對象進行自動調節或自動控制。采用計算機進行過程控制，不僅可以大大提高控制的自動化水平，而且可以提高控制的及時性和準確性，從而改善勞動條件、提高產品質量及合格率。因此，計算機過程控制已在機械、冶金、石油、化工、紡織、水電、航天等部門得到廣泛的應用。例如，在汽車工業方面，利用計算機控制機器和整個裝配流水線，不僅可以實現精度要求高、形狀復雜的零件加工自動化，而且可以使整個車間或工廠實現自動化。

（五）人工智能

人工智能（artificial intelligence）是指計算機模擬人類的智能活動，如感知、判斷、理解、學習、問題求解和圖像識別等。目前人工智能的研究已取得不少成果，有些開始走向實用階段。例如，能模擬高水平醫學專家進行疾病診療的專家系統、具有一定思維能力的智能機器人等。

（六）計算機通信

計算機通信是計算機技術與通信技術相結合所產生的一個應用領域，利用通信設備和線路把計算機連接起來，便形成了計算機網絡。計算機網絡是計算機通信應用領域的典型代表。隨著互聯網和多媒體技術的迅速普及，網上會議、遠程醫療、網上銀行、電子商務、網絡會計等計算機通信活動開始進入人們的日常生活。