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第三章信息的加工 要想有效的利用信息，实现信息的价值，必须对信息进行加工处理。在相当长的一段时间里，特别在计算机问世以前，信息加工主要是依靠人工方式来完成的，如学校学生情况汇总表、图书馆图书分类目录编制、运动会成绩统计排序等都是利用人力对相关信息加工的结果。但是，单纯依靠人工对信息加工不但速度慢、差错多、成本高，而且在很多情况下无法满足要求，如天气预报、航天飞机飞行轨迹的测定等，计算量打，对结果的实时性、准确性要求非常高，单靠人力是无法完成的，这就有求于电子数字计算机这个现代化工具。计算机信息处理系统可以帮助人们快速、准确、及时地加工信息，但是所得到的结果信息是否采用，还是由人来判断。 信息的加工包括计算、转换、重组、表示等。在日常生活中，人们使用许多信息处理软件，如文档编写、报表制作、声音图像剪辑、数据管理、科学计算和网上检索、下载、上传等等，完成信息的加工。 3.1现代信息处理工具——计算机 随着超大规模集成电路和信息处理技术的发展，今天，计算机应用几乎无处不在。小到手表、玩具、家用电器，大到汽车、飞机、火车、轮船，就是街上取款所用的自动取款机（ATM）、买东西所用的销售点终端（POS机）、买车票机票所用的自动售票机……它们都在使用计算机或嵌有微处理器芯片（microprocessor）的设备进行信息处理工作，计算机已经实实在在地成为信息处理的重要工具。 3.1.1计算机的基本功能 在有些人看来，计算机几乎无所不能。实际上，计算机是“笨拙”的，它只是一堆由集成电路构成的高速电子开关，只会按照程序的规定执行指令。计算机一般只“认识”数十条到数百条不同的指令。实际上这些指令只有算术（如加、减、乘、除）和逻辑运算（如与、或、非）、存储、输入输出以及控制、转移等几种基本功能。所以，计算机的基本功能是计算（computing），信息加工处理本质都是通过计算完成的。 计算机之所以能够得到如此广泛的应用，主要有两方面的原因。一是计算机本身的特点，计算机能够快速、准确地执行指令。二是信息处理技术的发展。计算机本身只能对二进制数进行运算，所以它最初的应用仅限于科学计算领域。现在，计算机能够在众多领域里应用，是因为人们发现了把各种形态的信息转换成二进制数的方法，从最初的文字，到后来的图形、声音、图像以及视频等，都能通过计算机的各种不同的计算来进行处理。 我们经常碰到“数据”和“信息”两个词，它们在计算机科学中有不同的含义。数据是指计算机能够生成和处理的数字、字母和符号等，是信息的一种表现形式，在计算机或通信系统中，数据常常作为信息的载体。例如，计算机里处理的二进制数是数据，它可以表示工程计算的数据、编写的文章或图形、声音、图像等信息。 3.1.2计算机的基本特征 既然计算机的基本功能如此“简单”，那么计算机为何得到人们的青睐呢？主要是计算机的运算速度快，能准确地执行指令，而且还有很多的存储容量。 1.速度快 计算机的实际速度取决于多方面的因素。首先，计算机主要元器件所采用的材料和制造工艺。计算机主要元器件从电子管、晶体管、发展到集成电路，而集成电路又从小规模（SSI）、中规模（MSI）、大规模（LSI），发展到超大规模（VLSI）和甚大规模（ULSI），使计算机的运算速度不断翻番。随着新技术的应用，新工艺的突破，现在一块集成电路上可集成上万亿个晶体管。其次，是计算机的体系结构。由于并行体系和流水线结构模式、超高速缓存、虚拟存储以及新型总线和接口等技术的使用，不断改进了计算机体系结构，即使采用同样元器件，计算机系统的速度也能成倍地提高。 2.准确性高 计算机的准确性源于它的设计。经过半个多世纪的研究和研制时的反复测试，计算机系统及其组成的电路在设计上隐含的错误已越 来越少。影响准确性的一个因素是它的可靠性，衡量的标准是系统评价无故障时间。由于超大规模集成电路的设计、制造技术和工艺的不断进步，现在的计算机连续数日、数周乃至数月稳定地运行已不足为奇。 3.存储容量大 除了快速和准确外，影响计算机解决问题能力的另一个关键因素是它的存储容量，计算机的存储容量也是相当大的。计算机的的数据通常保存在内存储器和外存储器中，不同的计算机的存储容量差异很大。就内存储器而言，一般的PC机通常有数亿字节，有的大型计算机则可达到数百亿字节。计算机的外存储器的容量更为庞大，可存放暂时不用的数据，需要时，这些数据可以用很快的速度调入 内存进行处理。 计算机能够完成的工作，尽管从理论上讲人也能完成，但实际上可能因为问题太复杂、计算量太大而无法由人工单独完成计算。例如，曾经有研究小组利用计算机已讲圆周率π计算到小数点后12411亿位。这个数，如果一秒钟读两位，读一遍需要2万年。所以，速度快、准确性高以及几乎无限的存储能力才是计算机的优势所在。 3.1.3计算机并非