計算機技術(shù)領(lǐng)域當前的主流技術(shù)及社會需求調(diào)查報告

計算機的概念: 現(xiàn)在，當我們談到計算機的時候，除加以特殊說明之外，都是指電子數(shù)字計算機。電子數(shù)字計算機是一種自動化的電子設(shè)備，它按照人們事先編寫的程序?qū)斎氲脑紨?shù)據(jù)進行加工處理，以獲得預(yù)期的輸出信息，并利用這些信息來提高社會生產(chǎn)率、改善人民的生活質(zhì)量。為幫助大家更好地理解計算機這一概念，讓我們先來看一下被稱為“現(xiàn)代計算機之父”的馮·諾依曼（J.Von.Neumann）對計算機的定義。馮·諾依曼是計算機領(lǐng)域中最著名的科學家之一，正是他奠定了現(xiàn)代計算機的體系結(jié)構(gòu)。 馮·諾依曼在領(lǐng)導設(shè)計EDVAC（電子離散變量自動計算機）時提出的報告對計算機的概念進行了描述，此報告被稱為“在計算機科學史上最具影響力的論文”。馮·諾依曼將計算機稱為“自動計算系統(tǒng)”，指出“計算機”是一種可以在程序的控制下接受輸入、處理數(shù)據(jù)、存儲數(shù)據(jù)并產(chǎn)生輸出的電子裝置。 現(xiàn)在，電子計算機不僅能作為計算工具進行數(shù)值計算，而且能進行信息處理，并常常用于自動控制等各種領(lǐng)域。隨著計算機的發(fā)展、應(yīng)用領(lǐng)域的擴大，計算機更多地用于信息處理。有統(tǒng)計資料表明，當今80%以上的計算機將主要用于信息處理。由于計算機在它出現(xiàn)的初期階段主要是進行數(shù)值計算的緣故，所以我們延續(xù)下來了“計算機”這個名稱。因此，當我們沿用“計算機”這個稱謂的時候，我們應(yīng)對計算機的含義有個比較全面的理解?，F(xiàn)在，更多的人把它叫做“電腦”，主要是指計算機可作為人腦功能的擴展和延伸。 計算機之所以不同于其他的計算裝置，主要是因為它具有以下三個突出特征。  1. 基本器件由電子器件構(gòu)成 現(xiàn)代電子計算機基于數(shù)字電路的工作原理。從理論上講，計算機處理數(shù)據(jù)的速度只受到電的傳播速度的限制，因此，計算機可以達到很高的運行速度。  2. 具有內(nèi)部存儲信息的能力，內(nèi)部信息以二進制表示 數(shù)字電路中只有“0”和“1”兩種脈沖信號，為了方便硬件設(shè)計，計算機內(nèi)部的信息以二進制表示。由于具有內(nèi)部存儲能力，不必每次都從外部獲取數(shù)據(jù)，這樣就可以使處理數(shù)據(jù)的時間減少到最小程度，并使程序控制成為可能。這是電子計算機與其它類型的計算裝置的一個重要區(qū)別。  3. 運算過程由程序自動控制 由于計算機具有內(nèi)部存儲能力，計算機就可以從內(nèi)部存儲單元中依次取出指令和數(shù)據(jù)，來控制計算機的操作，這種工作方式叫做存儲程序控制。它是電子計算機最重要的一個特征。  計算機的應(yīng)用領(lǐng)域: 現(xiàn)在，計算機的應(yīng)用已廣泛而深入地***到人類社會的各個領(lǐng)域。從科研、生產(chǎn)、國防、文化、教育、衛(wèi)生直到家庭生活，都離不開計算機提供的服務(wù)。計算機大幅度地提高了生產(chǎn)效率，使社會生產(chǎn)力達到了前所未有的水平。據(jù)估計，現(xiàn)在計算機已有5000多種用途，并且每年以300～500種速度增加，為了討論上的方便，我們將其應(yīng)用領(lǐng)域歸納成如下幾類。 1. 科學計算 科學計算也稱數(shù)值計算，是指用計算機來解決科學研究和工程技術(shù)中所出現(xiàn)的復雜的計算問題。在諸如數(shù)學、物理、化學、天文、地理等自然科學領(lǐng)域以及航天、汽車、造船、建筑等工程技術(shù)領(lǐng)域中，計算工作量是很大的，進行這些計算正是計算機的特長。目前，世界上出現(xiàn)了許多用于各種領(lǐng)域的數(shù)值計算程序包，這大大方便了廣大計算工作者。利用計算機進行數(shù)值計算，可以節(jié)省大量時間、人力和物力。 2. 信息處理 信息處理也稱數(shù)據(jù)處理，是指人們利用計算機對各種信息進行收集、存儲、整理、分類、統(tǒng)計、加工、利用以及傳播的過程，目的是獲取有用的信息作為決策的依據(jù)。信息處理是目前計算機應(yīng)用最廣泛的一個領(lǐng)域，有資料顯示，如今世界上80%以上的計算機主要用于信息處理?，F(xiàn)代社會是信息化社會，隨著生產(chǎn)力的高度發(fā)展，導致信息量急劇膨脹。目前，信息已經(jīng)和物質(zhì)、能量一起被列為人類社會活動的三大支柱。因此，在人類所進行的各項社會活動中，不僅要考慮物質(zhì)條件，而且要認真研究信息。 計算機信息處理已廣泛地應(yīng)用于辦公室自動化（OA）、企事業(yè)計算機輔助管理與決策、文字處理、文檔管理、情報檢索、激光照排、電影電視動畫設(shè)計、會計電算化、圖書管理、醫(yī)療診斷等各行各業(yè)。信息已經(jīng)形成了獨立的產(chǎn)業(yè)，多媒體技術(shù)更為信息產(chǎn)業(yè)的騰飛插上了翅膀。有了多媒體，展現(xiàn)在人們面前的再也不僅僅是那些枯燥的數(shù)字、文字，而且增加了人們喜聞樂見、聲情并茂的聲音和圖像信息。 3. 自動控制 工業(yè)生產(chǎn)過程自動控制能有效地提高勞動生產(chǎn)率。過去工業(yè)控制主要采用模擬電路，響應(yīng)速度慢、精度低，現(xiàn)在已逐漸被計算機控制所代替。計算機控制系統(tǒng)把工業(yè)現(xiàn)場的模擬量、開關(guān)量以及脈沖量經(jīng)放大電路和模/數(shù)（A/D）、數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換電路送給計算機，由計算機進行數(shù)據(jù)采集、顯示以及控制現(xiàn)場。計算機控制系統(tǒng)除了應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)外，還廣泛應(yīng)用于交通、郵電、衛(wèi)星通訊等?；谟嬎銠C工業(yè)控制的特點，人們也常常將計算機的這種應(yīng)用稱為實時控制或過程控制。 4. 計算機輔助工程 計算機可用于輔助設(shè)計、輔助制造、輔助教學、輔助測試等方面，統(tǒng)稱為計算機輔助工程。 從本世紀60年代起，許多國家就開始了計算機輔助設(shè)計（CAD）與計算機輔助制造（CAM）的探索。應(yīng)用計算機圖形學，可以對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、部件和零件等進行計算、分析、比較和制圖，其方便之處是能夠隨時更改參數(shù)，反復迭代、優(yōu)化直到滿意為止。在此基礎(chǔ)上，再進一步輸出零部件表、材料表以及數(shù)控機床加工用的紙帶或磁帶，就可以把設(shè)計的產(chǎn)品加工出來，這就是計算機輔助制造的概念。 計算機輔助教學（CAI）是指利用計算機幫助學習的自動系統(tǒng)，它將教學內(nèi)容、教學方法以及學習情況等存儲在計算機中，使學生能夠輕松自如地從中學到所需的知識。 計算機輔助測試（CAT）是指利用計算機進行大量復雜的測試工作。 5. 人工智能 人工智能（AI）指利用計算機模擬人的智能活動，如感知、推理、學習、理解等。人工智能是計算機應(yīng)用的一個嶄新領(lǐng)域，目前這方面的研究尚處于初級階段。人工智能的研究領(lǐng)域主要包括自然語言理解、智能機器人、博弈、專家系統(tǒng)、自動定理證明等方面。 6. 計算機網(wǎng)絡(luò) 計算機技術(shù)和通訊技術(shù)相結(jié)合，可以將分布在不同地點的計算機連接在一起，從而形成計算機網(wǎng)絡(luò)，人們在網(wǎng)絡(luò)中可以實現(xiàn)軟件、硬件和信息資源的共享。特別是Internet的出現(xiàn)，更是打破了地域的限制，縮短了人們傳遞信息的時間和距離，改變了人類的生活方式。關(guān)于這一點，我們還將在后面的章節(jié)中進行更加詳細的討論。   計算機系統(tǒng)的主要技術(shù)指標與系統(tǒng)配置 1.計算機的主要性能指標 1）字長：字長是CPU能夠直接處理的二進制數(shù)據(jù)位數(shù)，它直接關(guān)系到計算機的計算精度、功能和速度。字長越長處理能力就越強。常見的微機字長有8位、16位和32位。 2）運算速度：運算速度是指計算機每秒中所能執(zhí)行的指令條數(shù)，一般用MIPS為單位。 3）主頻：主頻是指計算機的時鐘頻率，單位用MHz表示。 4）內(nèi)存容量:內(nèi)存容量是指內(nèi)存儲器中能夠存儲信息的總字節(jié)數(shù)，一般以KB、MB為單位。 5）外設(shè)配置:外設(shè)是指計算機的輸入/輸出設(shè)備 6）軟件配置:包括操作系統(tǒng)、計算機語言、數(shù)據(jù)庫語言、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信軟件、漢字支持軟件及其他各種應(yīng)用軟件。  /2.微機系統(tǒng)的主要配置 微機的基本配置主要包括主機、鍵盤、磁盤驅(qū)動器、硬盤、顯示器等。 微型計算機的硬件系統(tǒng) /1.微處理器  微處理器由運算器和控制器組成，它是微型計算機的核心。通常將各種微處理器按字長分為：8位、16位、32位和64位。  /2.存儲器 存儲器分內(nèi)存和外存，內(nèi)存就是CPU能由地址線直接尋址的存儲器。內(nèi)存又分RAM，ROM兩種，RAM是可讀可寫的存儲器，它用于存放經(jīng)常變化的程序和數(shù)據(jù)。只要一斷電，RAM中的程序和數(shù)據(jù)就丟失。ROM是只讀存儲器，ROM中的程序和數(shù)據(jù)即使斷電也不會丟失。  /3.輸入設(shè)備 它是外界向計算機傳送信息的裝置。在微機系統(tǒng)中，最常用的輸入設(shè)備是鍵盤。磁盤機(即磁盤驅(qū)動器)也是一種輸入設(shè)備。  /4.輸出設(shè)備 它的作用是將計算機中的數(shù)據(jù)信息傳送到外部媒介，最常用的輸出設(shè)備有顯示器和打印機。