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计算机（Computer）是一种用于高速计算的电子计算机器，它既可以进行数值计算，又可以进行逻辑计算，还具有存储记忆功能。计算机是能够按照程序运行，自动、高速处理海量数据的现代化智能电子设备。计算机的外观如图1-1所示。
图1-1 计算机的外观
计算机是20世纪最重要的科学技术发明之一，对人类的生产活动和社会活动产生了极其深远的影响，并以强大的生命力飞速发展。计算机的发明者冯·诺依曼（von Neumann）在1945年3月与他人起草了一个全新的“存储程序通用电子计算机方案”——EDVAC（Electronic Discrete Variable Automatic Computer），这一方案也被称为冯·诺依曼体系结构。冯·诺依曼体系结构至今仍为电子计算机设计者所遵循，其主要思想是计算机硬件系统由存储器、控制器、运算器、输入设备和输出设备5个基本部分组成，各基本部分的功能如下。
● 存储器不仅能存放数据，而且能存放指令。两者在形式上没有区别，但计算机能区分是数据还是指令。
● 控制器能自动取出指令并执行。
● 运算器能进行加、减、乘、除4种基本算术运算，还能进行一些逻辑运算和附加运算。
● 操作人员可以通过输入设备、输出设备和主机进行通信。
计算机硬件系统的基本组成及工作原理如图1-2所示。
图1-2 计算机硬件系统的基本组成及工作原理
计算机内部以二进制表示指令和数据，其中数据只用0和1的二项式序列表示，即{0,1}， n 为正整数。每条指令由操作码和地址码两部分组成。操作码指出操作类型，地址码指出操作数的地址。计算机采用“存储程序”工作方式。
通常将运算器和控制器统称为中央处理器（Central Processing Unit，CPU）。CPU是整个计算机的核心部件，是计算机的“大脑”，控制计算机的运算、处理、输入和输出等工作。根据存储器与CPU联系的密切程度，可将其分为内存储器（主存储器）和外存储器（辅助存储器，如硬盘、U盘等）两大类。内存储器（断电后数据会丢失）在计算机主机内，直接与运算器、控制器交换信息。其容量虽小，但存取速度快，一般只存放那些正在运行的程序和待处理的数据。为扩大内存储器的容量，引入了外存储器（断电后数据一般不会丢失）。外存储器作为内存储器的延伸，间接和CPU联系，常用来存放一些系统必须使用，但又不急于使用的程序和数据。程序必须调入内存储器方可执行。外存储器存取速度慢，但存储容量大，可以长时间保存大量信息。
二进制（Binary）是指在数学和数字电路中以2为基数的记数系统，用0或1来表示数据（因为计算机用高电平和低电平分别表示1和0）。每个二进制数占一位，即一个比特（binary digit，bit），每8个二进制数构成一个字节（Byte）。
一位二进制数1等于十进制数1，即一位二进制数能表示的最大十进制数为2 0 =2 1 −1=1，一位二进制数有0、1，对应十进制数为0、1，共2 1 =2个一位二进制数。
两位二进制数11等于十进制数3，即两位二进制数能表示的最大十进制数为2 0 +2 1 =2 2 −1=3，两位二进制数有00、01、10、11，对应十进制数为0～3，共2 2 =4个两位二进制数。
三位二进制数111等于十进制数7，即三位二进制数能表示的最大十进制数为2 0 +2 1 +2 2 =2 3 −1=7，三位二进制数有000、001、010、011、100、101、110、111，对应十进制数为0～7，共2 3 =8个三位二进制数。
……
依次类推，八位二进制数11111111等于十进制数255，即八位二进制数能表示的最大十进制数为2 0 +2 1 +2 2 +2 3 +2 4 +2 5 +2 6 +2 7 = 2 8 −1=255，它可表示十进制的0～255，共256个八位二进制数。由此可知， n 位二进制数表示的最大十进制数为2 n −1，共2 n 个 n 位二进制数。
除了二进制之外，计算机也经常使用十六进制（Hexadecimal，HEX），它在数学中是一种逢16进1的进位制。一般用数字0～9和字母A～F（或a～f）表示，其中A～F分别表示十进制数的10～15。