计算机的特点、用途和分类
计算机能够按照程序确定的步骤,对输入的数据进行加工处理、存储或传送,以获得期望的输出信息,从商利周这些信息来提高工作效率和社会生产率以及改善人们的生活质量。计算机之所以具有如此强大的功能,能够应用于各个领域,这是由它的特点所决定的。
1.计算机的特点
计算机主要具有以下一些特点。
(1)高速、精确的运算能力。目前世界上已经有超过每秒万万亿次运算速度的计算机。
(2)准确的逻辑判断能力。计算机能够进行逻辑处理,在信息查询等方面,已能够根据要求
进行匹配检索。
(3)强大的存储能力。计算机能存储大量数字、文字、图像、视频、声音等各种信息,并且可以“长久”保存。
(4)自动功能。计算机可以将预先编好的一组指令(称为程序)先“记”下来,然后自动地逐条取出这些指令并执行,工作过程完全自动化,且可以反复进行。
(5)网络与通信功能。计算机技术发展到今天,不仅可将一个个城市的计算机连成一个网络,而且能将一个个国家的计算机连在一个计算机网上。 目前最大、应用范围最广的是“国际互联网”(Internet),在网上的所有计算机用户可共享网上资料、交流信息、互相学习,整个世界都可以互通信息。 计算机网络功能的重要意义是改变了人类交流的方式和信息获取的途径。
2.计算机的应用
计算机问世之初,主要用于数值计算,而今的计算机几乎和所有学科相结合,在经济社会各方面起着越来越重要的作用。现在,计算机网络在交通、金融、企业管理、教育、邮电、商业等各个领域均得到了广泛的应用。
1)科学计算
科学计算主要是使用计算机进行数学方法的实现和应用,如著名的人类基因序列分析计划、人造卫星的轨道测算、根据对大量历史气象数据的计算进行天气预测等。
2)数据/信息处理
数据/信息处理也称为非数值计算。随着计算机科学技术的发展,计算机的“数据”不仅包括“数”,而且包括更多的其他数据形式,如文字、图像、声音等。计算机在文字处理方面已经改变了纸和笔的传统应用,它所产生的数据不但可以被存储、打印,还可以进行编辑、**等。这是目前计算机应用最多的一个领域。
3)过程控制
过程控制是指利用计算机对生产过程、制造过程或运行过程进行检测与控制,即通过实时监控目标物体的状态,及时调整被控对象,使被控对象能够正确地完成目标物体的生产、制造或运行.过程控制广泛应用于各种工业环境中。第一,能够替代人在危险、有害的环境中作业。第二,能在保证同样质量的前提下连续作业,不受疲劳、情感等因素的影响。第三,能够完成人所不能完成的有高精度、高速度、时间性、空间性等要求的操作。
4)计算机辅助
计算机辅助是计算机应用的一个非常广泛的领域。几乎所有过去由人进行的具有设计性质的过程都可以让计算机帮助实现部分或全部工作。计算机辅助(或称为计算机辅助工程)主要有:计算机辅助设计(Computer Aided Design,CAD),
计算机辅助制造
(Computer Aided Manufacturing,CAM)、
计算机辅助教育
[Computer-Assisted(Aided)Instruction,CAI]、
计算机辅助技术
(Compuler Aided
Technology/Test/Translation/Typesetting,CAT)、
计算机仿真模拟(Simulation)等
5)网络通信
计算机技术和数字通信技术发展并相融合产生了计算机网络。通过计算机网络,把多个独立的计算机系统联系在一起,把不同地域、不同国家、不同行业、不同组织的人们联系在一起,缩短了人们之间的距离,改变了人们的生活和工作方式。
6)人工智能
人工智能(Artificial Intelligence,AI)是用计算机模拟人类的某些智力活动,比如Google的AlphaGo战胜人类棋手李世石就是人工智能的精彩展示。利用计算机可以进行图像和物体的识别,模拟人类的学习过程和探索过程。
人工智能是计算机科学发展以来一直处于前沿的研究领域,其主要研究内容包括自然语言理解、专家系统、机器人以及定理自动证明等。目前,人工智能已应用于机器人、医疗诊断、故障诊断、计算机辅助教育、案件侦破、经营管理等诸多方面。
7)多媒体应用
多媒体是包括文本(Text)、图形(Graphics)、图像(Image)、音频(Audio)、视频(Video)、动画(Animation)等多种信息类型的综合。
多媒体技术是指人和计算机交互地进行上述多种媒介信息的捕捉、传输、转换、编辑、存储、管理,并由计算机综合处理为表格、文字、图形、动画、音频、视频等视听信息有机结合的表现形式。多媒体技术拓宽了计算机的应用领域,使计算机广泛应用于商业、服务业、教育、广告宣传、文化娱乐、家庭等方面。同时,多媒体技术与人工智能技术的有机结合还促进了虚拟现实(Virtual Reality)、虚拟制造(Virtual Manufacturing)技术的发展,使人们可以在计算机迷你的环境中,感受真实的场景,通过计算机仿真制造零件和产品,感受产品各方面的功能与性能。
8)嵌入嵌入式系统
并不是所有计算机都是通用的。有许多特殊的计算机用于不同的设备中,包括大量的消费电子产品和工业制造系统,都是把处理器芯片嵌入其中,完成特定的处理任务,如数码相机、手机、汽车以及高档电动玩具等都使用了不同功能的处理器。这些系统嵌入式嵌入式系统。3.计算机的分类
计算机的家族庞大,种类繁多,可以按照不同的方法对其进行分类。按计算机处理数据的类型可以分为模拟计算机、数字计算机、数字和模拟计算机。 模拟计算机的主要特点是:参与运算的数值由不间断的连续量表示,其运算过程是连续的。模拟计算机由于受元器件质量影响,其计算精度较低,应用范围较窄,目前已很少生产。
数字计算机的主要特点是:参与运算的数值用离散的数字量表示,其运算过程按数字位进行计算。数字计算机由于具有逻辑判断等功能,是以近似人类大脑的“思维”方式进行工作,所以又被称为“电脑”。按计算机的用途可分为通用计算机和专用计算机。 通用计算机能解决多种类型的问题,通用性强,如个人计算机(Personal Computer,PC);专用计算机则配备有解决特定问题的软件和硬件,能够高速、可靠地解决特定问题,如在导弹和火箭上使用的计算机大部分都是专用计算机。
若按计算机的性能、规模和处理能力,如字长、运算速度、存储容量、外部设备和软件配置等可将计算机分为巨型机、大型通用机、微型计算机、工作站、服务器等
1)巨型机
巨型机是指目前速度最快、处理能力最强的计算机,称为高性能计算机。高性能计算机数量不多,但却有重要和特殊的用途。运用这些超级计算机之后,复杂计算得以实现。在军事上,可用于战略防御系统、大型预警系统、航天测控系统。在民用方面,可用于大区域中长期天气预报、大面积物探信息处理系统、大型科学计算和模拟系统等。
2)大型通用机
大型通用机是对一类计算机的习惯称呼,其特点是通用性强,具有较高的运算速度、极强的综合处理能力和极大的性能覆盖,运算速度为每秒100万次至几千万次。主要应用在科研、商业和管理部门。通常人们称大型机为“企业级”计算机,其通用性强,但价格比较贵；
大型机系统可以是单处理机、多处理机或多个子系统的复合体。
在信息化社会里,随着信息资源递增增,带来了信息通信、控制和管理等一系列问题,而这正是大型机的特长。未来将赋予大型机更多的使命,它将覆盖“企业”所有的应用领域,如大型事务处理、企业内部的信息管理与安全保护、大型科学与工程计算等
3)微型计算机
微型计算机(简称微型机或微机)是微电子技术飞速发展的产物。自IBM公司于1981年采用mtel的微处理器推出 IBM PC以来,微型机因其小、巧、轻、便、廉等优点在短时间内得到迅速的发展,成为计算机的主流。今天,微型计算机的应用已经遍及社会各个领域:从工厂生产控制到**的办公自动化,从商店数据处理到家庭的信息管理,几乎无所不在。微型计算机的结构有单片机、单板机、多芯片机和多板机。
PC机的出现使得计算机真正面向个人,真正成为大众化的信息处理工具。随着社会信息化进程的加快,强大的计算能力固然对每一个用户必不可少,而移动办公成为一种重要的办公方式。可随身携带的“便携机”应运而生,笔记本型电脑就是其中的典型产品之一,它适于移动和外出使用的特长深受用户欢迎。
根据微型机是否由最终用户使用,微型机又可分为独立式微机(即日常使用的微型机)和嵌入式微机(或称嵌入式系统)。嵌入式微机作为一个信息处理部件安装在应用设备里,最终用户不直接使用计算机,使用的是该应用设备。
例如包含有微机的医疗设备,电冰箱、洗衣机、微波炉等家用电器等。嵌入式微机一般是单片机或单板机。单片机是将中央处理器、存储输输入人/输出接口采用超大规模集成电路技术集成到一块硅芯片上。单片机本身的集成度相当高,所以ROM、RAM容量有限、接口电路也不多,适用于小系统中。单板机就是在一块电路板上把CPU和一定容量的ROM、RAM以及O接口电路等大规模集成电路芯片组装在一起而成的微机,并配有简单外设如键盘和显示器,通常电路板上固化有ROM或者EPROM的小规模监控程序。
4)工作站
工作站是一种高档的微型计算机,它比微型机有更大的存储容量和更快的运算速度,通常配有高分辨率的大屏幕显示器及容量很大的内部存储器和外部存储器,并且具有较强的信息处理功能和高性能的图形、图像处理功能以及联网功能。工作站主要用于图像处理和计算机辅助设计等领域,具有很强的图形交互与处理能力,因此在工程领域,特别是在计算机辅助设计(CAD)领域得到广泛应用。
工作站一般采用开放式系统结构,即将机器的软、硬件接口公开,并尽量遵守国际工业界流行标准,以鼓励其他厂商和用户围绕工作站开发软件、硬件产品。目前,多媒体等各种新技术已普遍集成到工作站中,使其更具特色。而它的应用领域也已从最初的计算机辅助设计扩展到商业、金融、办公领域,并频频充当网络服务器的角色。
5)服务器
服务器作为网络的节点,存储、处理网络上80%的数据、信息,因此也被称为网络的灵魂。近年来,随着 Internet I的普及,各种档次的计算机在网络中发挥着各自不同的作用,而服务器在网络中扮演着最主要的角色。服务器可以是大型机、小型机、工作站或高档微机。服务器可以提供信息测览、电子邮件、文件传送、数据库等多种业务服务。
服务器主要具有以下特点:
(1)只有在客户机的请求下才为其提供服务
(2)服务器对客户透明。一个与服务器通信的用户面对的是具体的服务,而可以完全不知道服务器采用的是什么机型及运行的是什么操作系统。
(3)服务器严格地说是一种软件的概念。一台作为服务器使用的计算机通过安装不同的服务器软件,可以同时扮演几种服务器的角色。
