計(jì)算機(jī)（用于高速計(jì)算的電子計(jì)算機(jī)器）

發(fā)展歷史

ENIAC計(jì)算機(jī)

1889年，美國科學(xué)家赫爾曼·何樂禮研制出以電力為基礎(chǔ)的電動(dòng)制表機(jī)，用以儲存計(jì)算資料。

1930年，美國科學(xué)家范內(nèi)瓦·布什造出世界上首臺模擬電子計(jì)算機(jī)。

1946年2月14日，由美國軍方定制的世界上第一臺電子計(jì)算機(jī)“電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)”（ENIAC Electronic Numerical And Calculator）在美國賓夕法尼亞大學(xué)問世了。ENIAC（中文名：埃尼阿克）是美國奧伯丁武器試驗(yàn)場為了滿足計(jì)算彈道需要而研制成的，這臺計(jì)算器使用了17840支電子管，大小為80英尺×8英尺，重達(dá)28t（噸），功耗為170kW，其運(yùn)算速度為每秒5000次的加法運(yùn)算，造價(jià)約為487000美元。ENIAC的問世具有劃時(shí)代的意義，表明電子計(jì)算機(jī)時(shí)代的到來。在以后60多年里，計(jì)算機(jī)技術(shù)以驚人的速度發(fā)展，沒有任何一門技術(shù)的性能價(jià)格比能在30年內(nèi)增長6個(gè)數(shù)量級。

??第1代：電子管數(shù)字機(jī)（1946—1958年）

電子管數(shù)字計(jì)算機(jī)

特點(diǎn)是體積大、功耗高、可靠性差。速度慢（一般為每秒數(shù)千次至數(shù)萬次）、價(jià)格昂貴，但為以后的計(jì)算機(jī)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

??第2代：晶體管數(shù)字機(jī)（1958—1964年）

硬件方面的操作系統(tǒng)、高級語言及其編譯程序應(yīng)用領(lǐng)域以科學(xué)計(jì)算和事務(wù)處理為主，并開始進(jìn)入工業(yè)控制領(lǐng)域。特點(diǎn)是體積縮小、能耗降低、可靠性提高、運(yùn)算速度提高（一般為每秒數(shù)10萬次，可高達(dá)300萬次）、性能比第1代計(jì)算機(jī)有很大的提高。

??第3代：集成電路數(shù)字機(jī)（1964—1970年）

硬件方面，邏輯元件采用中、小規(guī)模集成電路（MSI、SSI），主存儲器仍采用磁芯。軟件方面出現(xiàn)了分時(shí)操作系統(tǒng)以及結(jié)構(gòu)化、規(guī)?；绦蛟O(shè)計(jì)方法。特點(diǎn)是速度更快（一般為每秒數(shù)百萬次至數(shù)千萬次），而且可靠性有了顯著提高，價(jià)格進(jìn)一步下降，產(chǎn)品走向了通用化、系列化和標(biāo)準(zhǔn)化等。應(yīng)用領(lǐng)域開始進(jìn)入文字處理和圖形圖像處理領(lǐng)域。

??第4代：大規(guī)模集成電路機(jī)（1970年至今）

硬件方面，邏輯元件采用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路（LSI和VLSI）。軟件方面出現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和面向?qū)ο笳Z言等。1971年世界上第一臺微處理器在美國硅谷誕生，開創(chuàng)了微型計(jì)算機(jī)的新時(shí)代。應(yīng)用領(lǐng)域從科學(xué)計(jì)算、事務(wù)管理、過程控制逐步走向家庭。

由于集成技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體芯片的集成度更高，每塊芯片可容納數(shù)萬乃至數(shù)百萬個(gè)晶體管，并且可以把運(yùn)算器和控制器都集中在一個(gè)芯片上、從而出現(xiàn)了微處理器，并且可以用微處理器和大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路組裝成微型計(jì)算機(jī)，就是我們常說的微電腦或PC機(jī)。微型計(jì)算機(jī)體積小，價(jià)格便宜，使用方便，但它的功能和運(yùn)算速度已經(jīng)達(dá)到甚至超過了過去的大型計(jì)算機(jī)。另一方面，利用大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路制造的各種邏輯芯片，已經(jīng)制成了體積并不很大，但運(yùn)算速度可達(dá)一億甚至幾十億次的巨型計(jì)算機(jī)。我國繼1983年研制成功每秒運(yùn)算一億次的銀河Ⅰ這型巨型機(jī)以后，又于1993年研制成功每秒運(yùn)算十億次的銀河Ⅱ型通用并行巨型計(jì)算機(jī)。這一時(shí)期還產(chǎn)生了新一代的程序設(shè)計(jì)語言以及數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)軟件等。

隨著物理元、器件的變化，不僅計(jì)算機(jī)主機(jī)經(jīng)歷了更新?lián)Q代，它的外部設(shè)備也在不斷地變革。比如外存儲器，由最初的陰極射線顯示管發(fā)展到磁芯、磁鼓，以后又發(fā)展為通用的磁盤，現(xiàn)又出現(xiàn)了體積更小、容量更大、速度更快的只讀光盤（CD—ROM）。

時(shí)代

發(fā)展趨勢

隨著科技的進(jìn)步，各種計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)快速而又嶄新的時(shí)代，計(jì)算機(jī)已經(jīng)從功能單一、體積較大發(fā)展到了功能復(fù)雜、體積微小、資源網(wǎng)絡(luò)化等。計(jì)算機(jī)的未來充滿了變數(shù)，性能的大幅度提高是不可置疑的，而實(shí)現(xiàn)性能的飛躍卻有多種途徑。不過性能的大幅提升并不是計(jì)算機(jī)發(fā)展的唯一路線，計(jì)算機(jī)的發(fā)展還應(yīng)當(dāng)變得越來越人性化，同時(shí)也要注重環(huán)保等等。

計(jì)算機(jī)從出現(xiàn)至今，經(jīng)歷了機(jī)器語言、程序語言、簡單操作系統(tǒng)和Linux、Macos、BSD、Windows等現(xiàn)代操作系統(tǒng)四代，運(yùn)行速度也得到了極大的提升，第四代計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度已經(jīng)達(dá)到幾十億次每秒。計(jì)算機(jī)也由原來的僅供軍事科研使用發(fā)展到人人擁有，計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的應(yīng)用功能，產(chǎn)生了巨大的市場需要，未來計(jì)算機(jī)性能應(yīng)向著微型化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和巨型化的方向發(fā)展。

巨型化是指為了適應(yīng)尖端科學(xué)技術(shù)的需要，發(fā)展高速度、大存儲容量和功能強(qiáng)大的超級計(jì)算機(jī)。隨著人們對計(jì)算機(jī)的依賴性越來越強(qiáng)，特別是在軍事和科研教育方面對計(jì)算機(jī)的存儲空間和運(yùn)行速度等要求會越來越高。此外計(jì)算機(jī)的功能更加多元化。

隨著微型處理器(CPU)的出現(xiàn)，計(jì)算機(jī)中開始使用微型處理器，使計(jì)算機(jī)體積縮小了，成本降低了。另一方面，軟件行業(yè)的飛速發(fā)展提高了計(jì)算機(jī)內(nèi)部操作系統(tǒng)的便捷度，計(jì)算機(jī)外部設(shè)備也趨于完善。計(jì)算機(jī)理論和技術(shù)上的不斷完善促使微型計(jì)算機(jī)很快滲透到全社會的各個(gè)行業(yè)和部門中，并成為人們生活和學(xué)習(xí)的必須品。四十年來，計(jì)算機(jī)的體積不斷的縮小，臺式電腦、筆記本電腦、掌上電腦、平板電腦體積逐步微型化，為人們提供便捷的服務(wù)。因此，未來計(jì)算機(jī)仍會不斷趨于微型化，體積將越來越小。

互聯(lián)網(wǎng)將世界各地的計(jì)算機(jī)連接在一起，從此進(jìn)入了互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化徹底改變了人類世界，人們通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行溝通、交流（OICQ、微博等），教育資源共享（文獻(xiàn)查閱、遠(yuǎn)程教育等）、信息查閱共享（百度、谷歌）等，特別是無線網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，極大的提高了人們使用網(wǎng)絡(luò)的便捷性，未來計(jì)算機(jī)將會進(jìn)一步向網(wǎng)絡(luò)化方面發(fā)展。

計(jì)算機(jī)人工智能化是未來發(fā)展的必然趨勢?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)具有強(qiáng)大的功能和運(yùn)行速度，但與人腦相比，其智能化和邏輯能力仍有待提高。人類不斷在探索如何讓計(jì)算機(jī)能夠更好的反應(yīng)人類思維，使計(jì)算機(jī)能夠具有人類的邏輯思維判斷能力，可以通過思考與人類溝通交流，拋棄以往的依靠通過編碼程序來運(yùn)行計(jì)算機(jī)的方法，直接對計(jì)算機(jī)發(fā)出指令。

傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)處理的信息主要是字符和數(shù)字。事實(shí)上，人們更習(xí)慣的是圖片、文字、聲音、像等多種形式的多媒體信息。多媒體技術(shù)可以集圖形、圖像、音頻、視頻、文字為一體，使信息處理的對象和內(nèi)容更加接近真實(shí)世界。

電腦芯片圖片

20世紀(jì)80年代以來ALU和控制單元（二者合成中央處理器，即CPU）逐漸被整合到一塊集成電路上，稱作微處理器。這類計(jì)算機(jī)的工作模式十分直觀：在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，計(jì)算機(jī)先從存儲器中獲取指令和數(shù)據(jù)，然后執(zhí)行指令，存儲數(shù)據(jù)，再獲取下一條指令。這個(gè)過程被反復(fù)執(zhí)行，直至得到一個(gè)終止指令。由控制器解釋，運(yùn)算器執(zhí)行的指令集是一個(gè)精心定義的數(shù)目十分有限的簡單指令集合。

中國現(xiàn)在已成為電子信息產(chǎn)品的制造大國，并逐步確立在全球產(chǎn)業(yè)分工體系中的重要地位，中國計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)未來將呈現(xiàn)六大發(fā)展趨勢。

??大容量磁盤、環(huán)保型顯示器走向普及；

??筆記本顯示器走向兩極分化；

??內(nèi)存技術(shù)換代，軟驅(qū)退出市場；

??無線應(yīng)用成為主流；

??IA服務(wù)器市場份額將進(jìn)一步提高；

??服務(wù)器低端市場細(xì)分化加劇。

機(jī)器組成

計(jì)算機(jī)是由硬件系統(tǒng)（hardware system）和軟件系統(tǒng)（software system）兩部分組成的。

傳統(tǒng)電腦系統(tǒng)的硬體單元一般可分為輸入單元、輸出單元、算術(shù)邏輯單元、控制單元及記憶單元，其中算術(shù)邏輯單元和控制單元合稱中央處理單元（Center Processing Unit,CPU)。

??電源

電源是電腦中不可缺少的供電設(shè)備，它的作用是將220V交流電轉(zhuǎn)換為電腦中使用的5V、12V、3.3V直流電，其性能的好壞，直接影響到其他設(shè)備工作的穩(wěn)定性，進(jìn)而會影響整機(jī)的穩(wěn)定性。手提電腦在自帶鋰電池情況下，為手提電腦提供有效電源。

??主板

主板是電腦中各個(gè)部件工作的一個(gè)平臺，它把電腦的各個(gè)部件緊密連接在一起，各個(gè)部件通過主板進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。也就是說，電腦中重要的“交通樞紐”都在主板上，它工作的穩(wěn)定性影響著整機(jī)工作的穩(wěn)定性。

??CPU

CPU即中央處理器，是一臺計(jì)算機(jī)的運(yùn)算核心和控制核心。其功能主要是解釋計(jì)算機(jī)指令以及處理計(jì)算機(jī)軟件中的數(shù)據(jù)。CPU由運(yùn)算器、控制器、寄存器、高速緩存及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)的總線構(gòu)成。作為整個(gè)系統(tǒng)的核心，CPU也是整個(gè)系統(tǒng)最高的執(zhí)行單元，因此CPU已成為決定電腦性能的核心部件，很多用戶都以它為標(biāo)準(zhǔn)來判斷電腦的檔次。

??內(nèi)存

內(nèi)存又叫內(nèi)部存儲器或者是隨機(jī)存儲器（RAM），分為DDR內(nèi)存和SDRAM內(nèi)存，（但是SDRAM由于容量低，存儲速度慢，穩(wěn)定性差，已經(jīng)被DDR淘汰了）內(nèi)存屬于電子式存儲設(shè)備，它由電路板和芯片組成，特點(diǎn)是體積小，速度快，有電可存，無電清空，即電腦在開機(jī)狀態(tài)時(shí)內(nèi)存中可存儲數(shù)據(jù)，關(guān)機(jī)后將自動(dòng)清空其中的所有數(shù)據(jù)。內(nèi)存有DDR、DDR II、DDR III三大類，容量1-64GB。

??硬盤

硬盤屬于外部存儲器，機(jī)械硬盤由金屬磁片制成，而磁片有記憶功能，所以儲到磁片上的數(shù)據(jù)，不論在開機(jī)，還是關(guān)機(jī)，都不會丟失。硬盤容量很大，已達(dá)TB級，尺寸有3.5、2.5、1.8、1.0英寸等，接口有IDE、SATA、SCSI等，SATA最普遍。移動(dòng)硬盤是以硬盤為存儲介質(zhì)，強(qiáng)調(diào)便攜性的存儲產(chǎn)品。市場上絕大多數(shù)的移動(dòng)硬盤都是以標(biāo)準(zhǔn)硬盤為基礎(chǔ)的，而只有很少部分的是以微型硬盤（1.8英寸硬盤等）為基礎(chǔ)，但價(jià)格因素決定著主流移動(dòng)硬盤還是以標(biāo)準(zhǔn)筆記本硬盤為基礎(chǔ)。因?yàn)椴捎糜脖P為存儲介質(zhì)，因此移動(dòng)硬盤在數(shù)據(jù)的讀寫模式與標(biāo)準(zhǔn)IDE硬盤是相同的。移動(dòng)硬盤多采用USB、IEEE1394等傳輸速度較快的接口，可以較高的速度與系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。固態(tài)硬盤用固態(tài)電子存儲芯片陣列而制成的硬盤，由控制單元和存儲單元（FLASH芯片）組成。固態(tài)硬盤在產(chǎn)品外形和尺寸上也完全與普通硬盤一致但是固態(tài)硬盤比機(jī)械硬盤速度更快。

??聲卡

聲卡是組成多媒體電腦必不可少的一個(gè)硬件設(shè)備，其作用是當(dāng)發(fā)出播放命令后，聲卡將電腦中的聲音數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號送到音箱上發(fā)出聲音。

??顯卡

顯卡在工作時(shí)與顯示器配合輸出圖形、文字，作用是將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所需要的顯示信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)，并向顯示器提供行掃描信號，控制顯示器的正確顯示，是連接顯示器和個(gè)人電腦主板的重要元件，是“人機(jī)對話”的重要設(shè)備之一。

??網(wǎng)卡

網(wǎng)卡是工作在數(shù)據(jù)鏈路層的網(wǎng)路組件，是局域網(wǎng)中連接計(jì)算機(jī)和傳輸介質(zhì)的接口，不僅能實(shí)現(xiàn)與局域網(wǎng)傳輸介質(zhì)之間的物理連接和電信號匹配，還涉及幀的發(fā)送與接收、幀的封裝與拆封、介質(zhì)訪問控制、數(shù)據(jù)的編碼與解碼以及數(shù)據(jù)緩存的功能等。網(wǎng)卡的作用是充當(dāng)電腦與網(wǎng)線之間的橋梁，它是用來建立局域網(wǎng)并連接到Internet的重要設(shè)備之一。

在整合型主板中常把聲卡、顯卡、網(wǎng)卡部分或全部集成在主板上。

?調(diào)制解調(diào)器

調(diào)制解調(diào)器

??光驅(qū)

光驅(qū)

??顯示器

英文名為“monitor”，顯示器有大有小，有薄有厚，品種多樣，其作用是把電腦處理完的結(jié)果顯示出來。它是一個(gè)輸出設(shè)備，是電腦必不可缺少的部件之一。分為CRT、LCD、LED三大類，接口有VGA、DVI兩類。

鍵盤

英文名為“Keyboard”，分為有線和無線，鍵盤是主要的人工學(xué)輸入設(shè)備，通常為104或105鍵，用于把文字、數(shù)字等輸?shù)诫娔X上，以及電腦操控。

鼠標(biāo)

英文名為“Mouse”，當(dāng)人們移動(dòng)鼠標(biāo)時(shí)，電腦屏幕上就會有一個(gè)箭頭指針跟著移動(dòng)，并可以很準(zhǔn)確指到想指的位置，快速地在屏幕上定位，它是人們使用電腦不可缺少的部件之一。鍵盤鼠標(biāo)接口有PS/2和USB兩種。硬件的鼠標(biāo)分為光電和機(jī)械兩種（機(jī)械已被光電淘汰）。

??音箱

音響

??打印機(jī)

打印機(jī)

??視頻設(shè)備

如攝像頭、掃描儀、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、電視卡等設(shè)備，用于處理視頻信號。

?閃存盤

英文名為“Flash disk”，閃存盤通常也被稱作優(yōu)盤，U盤，閃盤，是一個(gè)通用串行總線USB接口的無需物理驅(qū)動(dòng)器的微型高容量移動(dòng)存儲產(chǎn)品，它采用的存儲介質(zhì)為閃存存儲介質(zhì)（Flash Memory）。閃存盤一般包括閃存（Flash Memory）、控制芯片和外殼。閃存盤具有可多次擦寫、速度快而且防磁、防震、防潮的優(yōu)點(diǎn)。閃盤采用流行的USB接口，體積只有大拇指大小，重量約20克，不用驅(qū)動(dòng)器，無需外接電源，即插即用，不同電腦之間進(jìn)行文件交流，存儲容量從1～128GB不等，滿足不同的需求。

移動(dòng)存儲卡及讀卡器

存儲卡是利用閃存（Flash Memory）技術(shù)達(dá)到存儲電子信息的存儲器，一般應(yīng)用在數(shù)碼相機(jī)、掌上電腦、MP3、MP4等小型數(shù)碼產(chǎn)品中作為存儲介質(zhì)，所以樣子小巧，猶如一張卡片，所以稱之為閃存卡。根據(jù)不同的生產(chǎn)廠商和不同的應(yīng)用，閃存卡有Smart Media（SM卡）、Compact Flash（CF卡），Multi Media Card（MMC卡），Secure Digital（SD卡）、Memory Stick（記憶棒），TF卡等多種類型，這些閃存卡雖然外觀、規(guī)格不同，但是技術(shù)原理都是相同的。由于閃存卡本身并不能直接被電腦辨認(rèn)，讀卡器就是一個(gè)兩者的溝通橋梁。讀卡器Card Reader）可使用很多種存儲卡，如Compact Flash or Smart Media or Microdrive存儲卡等，作為存儲卡的信息存取裝置。讀卡器使用USB1.1/USB2.0的傳輸介面，支持熱拔插。與普通USB設(shè)備一樣，只需插入電腦的USB端口，然后插用存儲卡就可以使用了。按照速度來劃分有USB1.1、USB2.0以及USB3.0，按用途來劃分，有單一讀卡器和多合一讀卡器。

所謂軟件是指為方便使用計(jì)算機(jī)和提高使用效率而組織的程序以及用于開發(fā)、使用和維護(hù)的有關(guān)文檔。軟件系統(tǒng)可分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類。

1、系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)軟件System software,由一組控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)并管理其資源的程序組成，其主要功能包括：啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，存儲、加載和執(zhí)行應(yīng)用程序，對文件進(jìn)行排序、檢索，將程序語言翻譯成機(jī)器語言等。實(shí)際上，系統(tǒng)軟件可以看作用戶與計(jì)算機(jī)的接口，它為應(yīng)用軟件和用戶提供了控制、訪問硬件的手段，這些功能主要由操作系統(tǒng)完成。此外，編譯系統(tǒng)和各種工具軟件也屬此類，它們從另一方面輔助用戶使用計(jì)算機(jī)。下面分別介紹它們的功能。

1）操作系統(tǒng)（Operating System，OS）

操作系統(tǒng)是管理、控制和監(jiān)督計(jì)算機(jī)軟、硬件資源協(xié)調(diào)運(yùn)行的程序系統(tǒng)，由一系列具有不同控制和管理功能的程序組成，它是直接運(yùn)行在計(jì)算機(jī)硬件上的、最基本的系統(tǒng)軟件，是系統(tǒng)軟件的核心。操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)發(fā)展中的產(chǎn)物，它的主要目的有兩個(gè)：一是方便用戶使用計(jì)算機(jī)，是用戶和計(jì)算機(jī)的接口。比如用戶鍵入一條簡單的命令就能自動(dòng)完成復(fù)雜的功能，這就是操作系統(tǒng)幫助的結(jié)果；二是統(tǒng)一管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的全部資源，合理組織計(jì)算機(jī)工作流程，以便充分、合理地發(fā)揮計(jì)算機(jī)的效率。操作系統(tǒng)通常應(yīng)包括下列五大功能模塊：

（1）處理器管理：當(dāng)多個(gè)程序同時(shí)運(yùn)行時(shí)，解決處理器（CPU）時(shí)間的分配問題。

（2）作業(yè)管理：完成某個(gè)獨(dú)立任務(wù)的程序及其所需的數(shù)據(jù)組成一個(gè)作業(yè)。作業(yè)管理的任務(wù)主要是為用戶提供一個(gè)使用計(jì)算機(jī)的界面使其方便地運(yùn)行自己的作業(yè)，并對所有進(jìn)入系統(tǒng)的作業(yè)進(jìn)行調(diào)度和控制，盡可能高效地利用整個(gè)系統(tǒng)的資源。

（3）存儲器管理：為各個(gè)程序及其使用的數(shù)據(jù)分配存儲空間，并保證它們互不干擾。

（4）設(shè)備管理：根據(jù)用戶提出使用設(shè)備的請求進(jìn)行設(shè)備分配，同時(shí)還能隨時(shí)接收設(shè)備的請求（稱為中斷），如要求輸入信息。

（5）文件管理：主要負(fù)責(zé)文件的存儲、檢索、共享和保護(hù)，為用戶提供文件操作的方便。

操作系統(tǒng)的種類繁多，依其功能和特性分為分批處理操作系統(tǒng)、分時(shí)操作系統(tǒng)和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)等；依同時(shí)管理用戶數(shù)的多少分為單用戶操作系統(tǒng)和多用戶操作系統(tǒng)；適合管理計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。

微機(jī)操作系統(tǒng)隨著微機(jī)硬件技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，從簡單到復(fù)雜。Microsoft公司開發(fā)的DOS是一單用戶單任務(wù)系統(tǒng)，而Windows操作系統(tǒng)則是一多戶多任務(wù)系統(tǒng)，經(jīng)過十幾年的發(fā)展，已從Windows 3.1發(fā)展Windows NT、Windows 2000、Windows XP、Windows vista、Windows 7和Windows 8等等。它是當(dāng)前微機(jī)中廣泛使用的操作系統(tǒng)之一。Linux是一個(gè)源碼公開的操作系統(tǒng)，程序員可以根據(jù)自己的興趣和靈感對其進(jìn)行改變，這讓Linux吸收了無數(shù)程序員的精華，不斷壯大，已被越來越多的用戶所采用，是Windows操作系統(tǒng)強(qiáng)有力的競爭對手。

2）語言處理系統(tǒng)（翻譯程序）

人和計(jì)算機(jī)交流信息使用的語言稱為計(jì)算機(jī)語言或稱程序設(shè)計(jì)語言。計(jì)算機(jī)語言通常分為機(jī)器語言、匯編語言和高級語言三類。如果要在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行高級語言程序就必須配備程序語言翻譯程序（下簡稱翻譯程序）。翻譯程序本身是一組程序，不同的高級語言都有相應(yīng)的翻譯程序。翻譯的方法有兩種：

一種稱為“解釋”。早期的BASIC源程序的執(zhí)行都采用這種方式。它調(diào)用機(jī)器配備的BASIC“解釋程序”，在運(yùn)行BASIC源程序時(shí)，逐條把BASIC的源程序語句進(jìn)行解釋和執(zhí)行，它不保留目標(biāo)程序代碼，即不產(chǎn)生可執(zhí)行文件。這種方式速度較慢，每次運(yùn)行都要經(jīng)過“解釋”，邊解釋邊執(zhí)行。

另一種稱為“編譯”，它調(diào)用相應(yīng)語言的編譯程序，把源程序變成目標(biāo)程序（以.OBJ為擴(kuò)展名），然后再用連接程序，把目標(biāo)程序與庫文件相連接形成可執(zhí)行文件。盡管編譯的過程復(fù)雜一些，但它形成的可執(zhí)行文件（以.exe為擴(kuò)展名）可以反復(fù)執(zhí)行，速度較快。運(yùn)行程序時(shí)只要鍵入可執(zhí)行程序的文件名，再按Enter鍵即可。

對源程序進(jìn)行解釋和編譯任務(wù)的程序，分別叫作編譯程序和解釋程序。如FORTRAN、COBOL、PASCAL和C等高級語言，使用時(shí)需有相應(yīng)的編譯程序；BASIC、LISP等高級語言，使用時(shí)需用相應(yīng)的解釋程序。

3）服務(wù)程序

服務(wù)程序能夠提供一些常用的服務(wù)性功能，它們?yōu)橛脩糸_發(fā)程序和使用計(jì)算機(jī)提供了方便，像微機(jī)上經(jīng)常使用的診斷程序、調(diào)試程序、編輯程序均屬此類。

4）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫是指按照一定聯(lián)系存儲的數(shù)據(jù)集合，可為多種應(yīng)用共享。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（Data Base Management System，DBMS）則是能夠?qū)?shù)據(jù)庫進(jìn)行加工、管理的系統(tǒng)軟件。其主要功能是建立、消除、維護(hù)數(shù)據(jù)庫及對庫中數(shù)據(jù)進(jìn)行各種操作。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)庫（DB）、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）以及相應(yīng)的應(yīng)用程序組成。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)不但能夠存放大量的數(shù)據(jù)，更重要的是能迅速、自動(dòng)地對數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索、修改、統(tǒng)計(jì)、排序、合并等操作，以得到所需的信息。這一點(diǎn)是傳統(tǒng)的文件柜無法作到的。

數(shù)據(jù)庫技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)中發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的一個(gè)分支。可以說，在今后的計(jì)算機(jī)應(yīng)用開發(fā)中大都離不開數(shù)據(jù)庫。因此，了解數(shù)據(jù)庫技術(shù)猶其是微機(jī)環(huán)境下的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用是非常必要的。

2、應(yīng)用軟件

為解決各類實(shí)際問題而設(shè)計(jì)的程序系統(tǒng)稱為應(yīng)用軟件。從其服務(wù)對象的角度，又可分為通用軟件和專用軟件兩類。

主要特點(diǎn)

運(yùn)算速度快：

計(jì)算精確度高：

邏輯運(yùn)算能力強(qiáng)：

存儲容量大：

自動(dòng)化程度高：

性價(jià)比高：

主要分類

超級計(jì)算機(jī)

各種各樣計(jì)算機(jī)圖片展示

2、

工作站

計(jì)算機(jī)

無盤工作站是指無軟盤、無硬盤、無光驅(qū)連入局域網(wǎng)的計(jì)算機(jī)。在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，把工作站端使用的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件被全部放在服務(wù)器上，系統(tǒng)管理員只要完成服務(wù)器上的管理和維護(hù)，軟件的升級和安裝也只需要配置一次后，則整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的所有計(jì)算機(jī)就都可以使用新軟件。所以無盤工作站具有節(jié)省費(fèi)用、系統(tǒng)的安全性高、易管理性和易維護(hù)性等優(yōu)點(diǎn)，這對網(wǎng)絡(luò)管理員來說具有很大的吸引力。

無盤工作站的工作原理是由網(wǎng)卡的啟動(dòng)芯片（Boot ROM）以不同的形式向服務(wù)器發(fā)出啟動(dòng)請求號，服務(wù)器收到后，根據(jù)不同的機(jī)制，向工作站發(fā)送啟動(dòng)數(shù)據(jù)，工作站下載完啟動(dòng)數(shù)據(jù)后，系統(tǒng)控制權(quán)由Boot ROM轉(zhuǎn)到內(nèi)存中的某些特定區(qū)域，并引導(dǎo)操作系統(tǒng)。

根據(jù)不同的啟動(dòng)機(jī)制，比較常用無盤工作站可分為RPL 和PXE。RPL 為Remote Initial Program Load 的縮寫，此技術(shù)常用于Windows95 中。PXE 是RPL 的升級品，它是Preboot Execution Environment的縮寫。兩者不同之處在于RPL 是靜態(tài)路由，而PXE 是動(dòng)態(tài)路由，其通信協(xié)議采用TCP/IP，實(shí)現(xiàn)了與Internet 連接高效而可靠，它常用于Windows98、Windows NT、Windows2000、Windows XP中。

3、集線器

集線器

4、交換機(jī)

交換機(jī)

5、路由器

路由器

交換機(jī)、路由器是一臺特殊的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)，它的硬件基礎(chǔ)CPU、存儲器和接口，軟件基礎(chǔ)是網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)操作系統(tǒng)IOS。

交換機(jī)、路由器和PC機(jī)一樣，有中央處理單元CPU，而且不同的交換機(jī)、路由器，其CPU一般也不相同，CPU是交換機(jī)、路由器的處理中心。

內(nèi)存是交換機(jī)、路由器存儲信息和數(shù)據(jù)的地方，CISCO交換機(jī)、路由器有以下幾種內(nèi)存組件：

ROM（Read Only Memory）存儲交換機(jī)、路由器加電自檢（POST：Power-On Self-Test）、啟動(dòng)程序（Bootstrap Program）和部分或全部的IOS。交換機(jī)、路由器中的ROM是可擦寫的，所以IOS是可以升級的。

RAM（Random Access Memory）與PC機(jī)上的隨機(jī)存儲器相似，提供臨時(shí)信息的存儲，同時(shí)保存著當(dāng)前的路由表和配置信息。

NVRAM（Nonvolatile Random Access Memory）存儲交換機(jī)、路由器的啟動(dòng)配置文件。NVRAM是可擦寫的，可將交換機(jī)、路由器的配置信息拷貝到NVRAM中。

FLASH閃存，是可擦寫的，也可編程，用于存儲CISCO IOS的其它版本，用于對交換機(jī)、路由器的IOS進(jìn)行升級。

接口用作將交換機(jī)、路由器連接到網(wǎng)絡(luò)，可以分為局域網(wǎng)接口和廣域網(wǎng)接口兩種。由于交換機(jī)、路由器型號的不同，接口數(shù)目和類型也不盡一樣。常見的接口主要有以下幾種：

高速同步串口，可連接DDN，幀中繼（Frame Relay），X.25，PSTN（模擬電話線路）。

同步/異步串口，可用軟件將端口設(shè)置為同步工作方式。

AUI端口，即粗纜口。一般需要外接轉(zhuǎn)換器（AUI-RJ45），連接10/100Base-T以太網(wǎng)絡(luò)。

ISDN端口，可以連接ISDN網(wǎng)絡(luò)（2B+D），可作為局域網(wǎng)接入Internet 之用。

AUX端口，該端口為異步端口，主要用于遠(yuǎn)程配置，也可用于拔號備份，可與MODEM連接。支持硬件流控制（Hardware Flow Control）。

Console端口，該端口為異步端口，主要連接終端或運(yùn)行終端仿真程序的計(jì)算機(jī)，在本地配置交換機(jī)、路由器。不支持硬件流控制。

是一種采用總線結(jié)構(gòu)，對生產(chǎn)過程及其機(jī)電設(shè)備、工藝裝備進(jìn)行檢測與控制的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總稱。簡稱工控機(jī)。它由計(jì)算機(jī)和過程輸入輸出（I/O）通過兩大部分組成。計(jì)算機(jī)是由主機(jī)、輸入輸出設(shè)備和外部磁盤機(jī)、磁帶機(jī)等組成。在計(jì)算機(jī)外部又增加一部分過程輸入/輸出通道，用來完成工業(yè)生產(chǎn)過程的檢測數(shù)據(jù)送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理；另一方面將計(jì)算機(jī)要行使對生產(chǎn)過程控制的命令、信息轉(zhuǎn)換成工業(yè)控制對象的控制變量的信號，再送往工業(yè)控制對象的控制器去。由控制器行使對生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行控制。工控機(jī)的主要類別有：IPC（PC總線工業(yè)電腦）、PLC（可編程控制系統(tǒng)）、DCS（分散型控制系統(tǒng)）、FCS（現(xiàn)場總線系統(tǒng)）及CNC（數(shù)控系統(tǒng)）五種。

1、IPC

即基于PC總線的工業(yè)電腦。據(jù)2000年IDC統(tǒng)計(jì)PC機(jī)已占到通用計(jì)算機(jī)的95%以上，因其價(jià)格低、質(zhì)量高、產(chǎn)量大、軟/硬件資源豐富，已被廣大的技術(shù)人員所熟悉和認(rèn)可，這正是工業(yè)電惱熱的基礎(chǔ)。其主要的組成部分為工業(yè)機(jī)箱、無源底板及可插入其上的各種板卡組成，如CPU卡、I/O卡等。并采取全鋼機(jī)殼、機(jī)卡壓條過濾網(wǎng)，雙正壓風(fēng)扇等設(shè)計(jì)及EMC（Electro Magnetic Compatibility）技術(shù)以解決工業(yè)現(xiàn)場的電磁干擾、震動(dòng)、灰塵、高/低溫等問題。

IPC有以下特點(diǎn)：

可靠性：工業(yè)PC具有在粉塵、煙霧、高/低溫、潮濕、震動(dòng)、腐蝕和快速診斷和可維護(hù)性，其MTTR（Mean Time to Repair）一般為10萬小時(shí)以上。

實(shí)時(shí)性，工業(yè)PC對工業(yè)生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)在線檢測與控制，對工作狀況的變化給予快速響應(yīng)，及時(shí)進(jìn)行采集和輸出調(diào)節(jié)（看門狗功能這是普通PC所不具有的），遇險(xiǎn)自復(fù)位，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

擴(kuò)充性，工業(yè)PC由于采用底板+CPU卡結(jié)構(gòu)，因而具有很強(qiáng)的輸入輸出功能，最多可擴(kuò)充20個(gè)板卡，能與工業(yè)現(xiàn)場的各種外設(shè)、板卡如與道控制器、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、車輛檢測儀等相連，以完成各種任務(wù)。

兼容性，能同時(shí)利用ISA與PCI及PICMG資源，并支持各種操作系統(tǒng)，多種語言匯編，多任務(wù)操作系統(tǒng)。

2、可編程序控制器（PLC）

PLC英文全稱ProgrammableLogicController，中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是：一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂葡到y(tǒng)（ProgrammableLogicController）是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)。它采用一種可編程的存儲器，在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過程。

可編程控制器是計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)化控制技術(shù)相結(jié)合而開發(fā)的一種適用工業(yè)環(huán)境的新型通用自動(dòng)控制裝置，是作為傳統(tǒng)繼電器的替換產(chǎn)品而出現(xiàn)的。隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，可編程控制器更多地具有了計(jì)算機(jī)的功能，不僅能實(shí)現(xiàn)邏輯控制，還具有了數(shù)據(jù)處理、通信、網(wǎng)絡(luò)等功能。由于它可通過軟件來改變控制過程，而且具有體積小、組裝維護(hù)方便、編程簡單、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域，大大推進(jìn)了機(jī)電一體化的進(jìn)程。

3、分散型控制系統(tǒng)（DCS）

是一種高性能、高質(zhì)量、低成本、配置靈活的分散控制系統(tǒng)系列產(chǎn)品，可以構(gòu)成各種獨(dú)立的控制系統(tǒng)、分散控制系統(tǒng)DCS、監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（SCADA），能滿足各種工業(yè)領(lǐng)域?qū)^程控制和信息管理的需求。系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)、合理的軟硬件功能配置和易于擴(kuò)展的能力，能廣泛用于各種大、中、小型電站的分散型控制、發(fā)電廠自動(dòng)化系統(tǒng)的改造以及鋼鐵、石化、造紙、水泥等工業(yè)生產(chǎn)過程控制。

4、現(xiàn)場總線系統(tǒng)（FCS）

是全數(shù)字串行、雙向通信系統(tǒng)。系統(tǒng)內(nèi)測量和控制設(shè)備如探頭、激勵(lì)器和控制器可相互連接、監(jiān)測和控制。在工廠網(wǎng)絡(luò)的分級中，它既作為過程控制（如PLC，LC等）和應(yīng)用智能儀表（如變頻器、閥門、條碼閱讀器等）的局部網(wǎng)，又具有在網(wǎng)絡(luò)上分布控制應(yīng)用的內(nèi)嵌功能。由于其廣闊的應(yīng)用前景，眾多國外有實(shí)力的廠家競相投入力量，進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)。國際上已知的現(xiàn)場總線類型有四十余種，比較典型的現(xiàn)場總線有：FF，Profibus，LONworks，CAN，HART，CC-LINK等。

5、數(shù)控系統(tǒng)（CNC）

現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)是采用微處理器或?qū)Ｓ梦C(jī)的數(shù)控系統(tǒng)，由事先存放在存儲器里系統(tǒng)程序（軟件）來實(shí)現(xiàn)控制邏輯，實(shí)現(xiàn)部分或全部數(shù)控功能，并通過接口與外圍設(shè)備進(jìn)行聯(lián)接，稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控，簡稱CNC系統(tǒng)。

數(shù)控機(jī)床是以數(shù)控系統(tǒng)為代表的新技術(shù)對傳統(tǒng)機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品；其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域：（1）機(jī)械制造技術(shù)；（2）信息處理、加工、傳輸技術(shù)；（3）自動(dòng)控制技術(shù)；（4）伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)；（5）傳感器技術(shù)；（6）軟件技術(shù)等。

1、臺式機(jī)（Desktop）

計(jì)算機(jī)主機(jī)

散熱性。臺式機(jī)具有筆記本計(jì)算機(jī)所無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。臺式機(jī)的機(jī)箱具有空間大、通風(fēng)條件好的因素而一直被人們廣泛使用。

擴(kuò)展性。臺式機(jī)的機(jī)箱方便用戶硬件升級，如光驅(qū)、硬盤。如臺式機(jī)箱的光驅(qū)驅(qū)動(dòng)器插槽是4-5個(gè)，硬盤驅(qū)動(dòng)器插槽是4-5個(gè)。非常方便用戶日后的硬件升級。

保護(hù)性。臺式機(jī)全方面保護(hù)硬件不受灰塵的侵害。而且防水性就不錯(cuò)；在筆記本中這項(xiàng)發(fā)展不是很好。

明確性。臺式機(jī)機(jī)箱的開、關(guān)鍵、重啟鍵、USB、音頻接口都在機(jī)箱前置面板中，方便用戶的使用。

但臺式機(jī)的便攜性差，相比筆記本是非常方便。

2、電腦一體機(jī)

電腦一體機(jī)

3、筆記本電腦（Notebook或Laptop）

也稱手提電腦或膝上型電腦，是一種小型、可攜帶的個(gè)人電腦，通常重1-3公斤。筆記本電腦除了鍵盤外，還提供了觸控板（TouchPad）或觸控點(diǎn)（Pointing Stick），提供了更好的定位和輸入功能。

筆記本電腦

4、掌上電腦（PDA）

掌上電腦（PDA）

在掌上電腦基礎(chǔ)上加上手機(jī)功能，就成了智能手機(jī)（Smartphone）。智能手機(jī)除了具備手機(jī)的通話功能外，還具備了PDA分功能，特別是個(gè)人信息管理以及基于無線數(shù)據(jù)通信的瀏覽器和電子郵件功能。智能手機(jī)為用戶提供了足夠的屏幕尺寸和帶寬，既方便隨身攜帶，又為軟件運(yùn)行和內(nèi)容服務(wù)提供了廣闊的舞臺，很多增值業(yè)務(wù)可以就此展開，如股票、新聞、天氣、交通、商品、應(yīng)用程序下載、音樂圖片下載等等。

5、平板電腦

平板電腦

即嵌入式系統(tǒng)（ Embedded Systems） ，是一種以應(yīng)用為中心、以微處理器為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪的，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗等綜合性嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶的應(yīng)用程序等四個(gè)部分組成。它是計(jì)算機(jī)市場中增長最快的領(lǐng)域，也是種類繁多，形態(tài)多種多樣的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)幾乎包括了生活中的所有電器設(shè)備，如掌上pda、計(jì)算器、電視機(jī)頂盒、手機(jī)、數(shù)字電視、多媒體播放器、汽車、微波爐、數(shù)字相機(jī)、家庭自動(dòng)化系統(tǒng)、電梯、空調(diào)、安全系統(tǒng)、自動(dòng)售貨機(jī)、蜂窩式電話、消費(fèi)電子設(shè)備、工業(yè)自動(dòng)化儀表與醫(yī)療儀器等。

嵌入式系統(tǒng)的核心部件是嵌入式處理器，分成4類，即嵌入式微控制器（ Micro Contrller Unit ，MCU，俗稱單片機(jī)）、嵌入式微處理器（ Micro Processor Unit ，MPU ）、嵌入式DSP 處理器（ Digital Signal Processor，DSP）和嵌入式片上系統(tǒng)（ System on Chip，SOC）。嵌入式微處理器一般具備4個(gè)特點(diǎn)：

1、對實(shí)時(shí)和多任務(wù)有很強(qiáng)的支持能力，能完成多任務(wù)并且有較短的中斷響應(yīng)時(shí)間，從而使內(nèi)部的代碼和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的執(zhí)行時(shí)間減少到最低限度；

2、具有功能很強(qiáng)的存儲區(qū)保護(hù)功能，這是由于嵌入式系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)已模塊化，而為了避免在軟件模塊之間出現(xiàn)錯(cuò)誤的交叉作用，需要設(shè)計(jì)強(qiáng)大的存儲區(qū)保護(hù)功能，同時(shí)也有利于軟件診斷；

3、可擴(kuò)展的處理器結(jié)構(gòu)，以能迅速地?cái)U(kuò)展出滿足應(yīng)用的高性能的嵌入式微處理器；

4、嵌入式微處理器的功耗必須很低，尤其是用于便攜式的無線及移動(dòng)的計(jì)算和通信設(shè)備中靠電池供電的嵌入式系統(tǒng)更是如此，功耗只能為mw 甚至μw 級。

應(yīng)用領(lǐng)域

信息管理是以數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)為基礎(chǔ)，輔助管理者提高決策水平，改善運(yùn)營策略的計(jì)算機(jī)技術(shù)。信息處理具體包括數(shù)據(jù)的采集、存儲、加工、分類、排序、檢索和發(fā)布等一系列工作。信息處理已成為當(dāng)代計(jì)算機(jī)的主要任務(wù)。是現(xiàn)代化管理的基礎(chǔ)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，80%以上的計(jì)算機(jī)主要應(yīng)用于信息管理，成為計(jì)算機(jī)應(yīng)用的主導(dǎo)方向。信息管理已廣泛應(yīng)用與辦公自動(dòng)化、企事業(yè)計(jì)算機(jī)輔助管理與決策、情報(bào)檢索、圖書館里、電影電視動(dòng)畫設(shè)計(jì)、會計(jì)電算化等各行各業(yè)。

計(jì)算機(jī)的應(yīng)用已滲透到社會的各個(gè)領(lǐng)域，正在日益改變著傳統(tǒng)的工作、學(xué)習(xí)和生活的方式，推動(dòng)著社會的科學(xué)計(jì)算

科學(xué)計(jì)算是計(jì)算機(jī)最早的應(yīng)用領(lǐng)域，是指利用計(jì)算機(jī)來完成科學(xué)研究和工程技術(shù)中提出的數(shù)值計(jì)算問題。在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)工作中，科學(xué)計(jì)算的任務(wù)是大量的和復(fù)雜的。利用計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度高、存儲容量大和連續(xù)運(yùn)算的能力，可以解決人工無法完成的各種科學(xué)計(jì)算問題。例如，工程設(shè)計(jì)、地震預(yù)測、氣象預(yù)報(bào)、火箭發(fā)射等都需要由計(jì)算機(jī)承擔(dān)龐大而復(fù)雜的計(jì)算量。

過程控制是利用計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)，按最優(yōu)值迅速地對控制對象進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)或自動(dòng)控制。采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行過程控制，不僅可以大大提高控制的自動(dòng)化水平，而且可以提高控制的時(shí)效性和準(zhǔn)確性，從而改善勞動(dòng)條件、提高產(chǎn)量及合格率。因此，計(jì)算機(jī)過程控制已在機(jī)械、冶金、石油、化工、電力等部門得到廣泛的應(yīng)用。

計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)包括CAD、CAM和CAI。

1、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer Aided Design，簡稱CAD）

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)輔助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行工程或產(chǎn)品設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)最佳設(shè)計(jì)效果的一種技術(shù)。CAD技術(shù)已應(yīng)用于飛機(jī)設(shè)計(jì)、船舶設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)等。采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，可縮短設(shè)計(jì)時(shí)間，提高工作效率，節(jié)省人力、物力和財(cái)力，更重要的是提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量。

2、計(jì)算機(jī)輔助制造（Computer Aided Manufacturing，CAM）

計(jì)算機(jī)輔助制造是利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行產(chǎn)品的加工控制過程，輸入的信息是零件的工藝路線和工程內(nèi)容，輸出的信息是刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡。將CAD和CAM技術(shù)集成，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)產(chǎn)品生產(chǎn)的自動(dòng)化，這種技術(shù)被成為計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)。有些國家已把CAD和計(jì)算機(jī)輔助制造（Computer Aided Manufacturing）、計(jì)算機(jī)輔助測試（Computer Aided Test）及計(jì)算機(jī)輔助工程（Computer Aided Engineering）組成一個(gè)集成系統(tǒng)，使設(shè)計(jì)、制造、測試和管理有機(jī)地組成為一體，形成高度的自動(dòng)化系統(tǒng)，因此產(chǎn)生了自動(dòng)化生產(chǎn)線和“無人工廠”。

3、計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（Computer Aided Instruction，簡稱CAI）

計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)是利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行課堂教學(xué)。教學(xué)課件可以用PowerPoint或Flash等制作。CAI不僅能減輕教師的負(fù)擔(dān)，還能教學(xué)內(nèi)容生動(dòng)、形象逼真，能夠動(dòng)態(tài)演示實(shí)驗(yàn)原理或操作過程激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量，為培養(yǎng)現(xiàn)代化高質(zhì)量人才提供了有效方法。

1947年，美國數(shù)學(xué)家、工程師沃倫·韋弗與英國物理學(xué)家、工程師安德魯·布思提出了以計(jì)算機(jī)進(jìn)行翻譯（簡稱“機(jī)譯”）的設(shè)想，機(jī)譯從此步入歷史舞臺，并走過了一條曲折而漫長的發(fā)展道路。機(jī)譯被列為21世紀(jì)世界十大科技難題。與此同時(shí)，機(jī)譯技術(shù)也擁有巨大的應(yīng)用需求。

機(jī)譯消除了不同文字和語言間的隔閡，堪稱高科技造福人類之舉。但機(jī)譯的譯文質(zhì)量長期以來一直是個(gè)問題，離理想目標(biāo)仍相差甚遠(yuǎn)。中國數(shù)學(xué)家、語言學(xué)家周海中教授認(rèn)為，在人類尚未明了大腦是如何進(jìn)行語言的模糊識別和邏輯判斷的情況下，機(jī)譯要想達(dá)到“信、達(dá)、雅”的程度是不可能的。這一觀點(diǎn)恐怕道出了制約譯文質(zhì)量的瓶頸所在。

隨著電子技術(shù)特別是通信和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們已經(jīng)有能力把文本、音頻、視頻、動(dòng)畫、圖形和圖像等各種媒體綜合起來，構(gòu)成一種全新的概念—“多媒體”（Multimedia）。在醫(yī)療、教育、商業(yè)、銀行、保險(xiǎn)、行政管理、軍事、工業(yè)、廣播、交流和出版等領(lǐng)域中，多媒體的應(yīng)用發(fā)展很快。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是由一些獨(dú)立的和具備信息交換能力的計(jì)算機(jī)互聯(lián)構(gòu)成，以實(shí)現(xiàn)資源共享的系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)在網(wǎng)絡(luò)方面的應(yīng)用使人類之間的交流跨越了時(shí)間和空間障礙。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)已成為人類建立信息社會的物質(zhì)基礎(chǔ)，它給我們的工作帶來極大的方便和快捷，如在全國范圍內(nèi)的銀行信用卡的使用，火車和飛機(jī)票系統(tǒng)的使用等?？梢栽谌蜃畲蟮幕ヂ?lián)網(wǎng)絡(luò)——Internet上進(jìn)行瀏覽、檢索信息、收發(fā)電子郵件、閱讀書報(bào)、玩網(wǎng)絡(luò)游戲、選購商品、參與眾多問題的討論、實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)等。

未來

分子計(jì)算機(jī)體積小、耗電少、運(yùn)算快、存儲量大。分子計(jì)算機(jī)的運(yùn)行是吸收分子晶體上以電荷形式存在的信息，并以更有效的方式進(jìn)行組織排列。分子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算過程就是蛋白質(zhì)分子與周圍物理化學(xué)介質(zhì)的相互作用過程。轉(zhuǎn)換開關(guān)為酶，而程序則在酶合成系統(tǒng)本身和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)中極其明顯地表示出來。生物分子組成的計(jì)算機(jī)具備能在生化環(huán)境下，甚至在生物有機(jī)體中運(yùn)行，并能以其它分子形式與外部環(huán)境交換。因此它將在醫(yī)療診治、遺傳追蹤和仿生工程中發(fā)揮無法替代的作用。分子芯片體積大大減小，而效率大大提高，分子計(jì)算機(jī)完成一項(xiàng)運(yùn)算，所需的時(shí)間僅為10微微秒，比人的思維速度快100萬倍。分子計(jì)算機(jī)具有驚人的存貯容量，1立方米的DNA溶液可存儲1萬億億的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。分子計(jì)算機(jī)消耗的能量非常小，只有電子計(jì)算機(jī)的十億分之一。由于分子芯片的原材料是蛋白質(zhì)分子，所以分子計(jì)算機(jī)既有自我修復(fù)的功能，又可直接與分子活體相聯(lián)。

量子計(jì)算機(jī)是利用原子所具有的量子特性進(jìn)行信息處理的一種全新概念的計(jì)算機(jī)。量子理論認(rèn)為，非相互作用下，原子在任一時(shí)刻都處于兩種狀態(tài)，稱之為量子超態(tài)。原子會旋轉(zhuǎn)，即同時(shí)沿上、下兩個(gè)方向自旋，這正好與電子計(jì)算機(jī)0與1完全吻合。如果把一群原子聚在一起，它們不會像電子計(jì)算機(jī)那樣進(jìn)行的線性運(yùn)算，而是同時(shí)進(jìn)行所有可能的運(yùn)算，例如量子計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)時(shí)不是分步進(jìn)行而是同時(shí)完成。只要40個(gè)原子一起計(jì)算，就相當(dāng)于今天一臺超級計(jì)算機(jī)的性能。量子計(jì)算機(jī)以處于量子狀態(tài)的原子作為中央處理器和內(nèi)存，其運(yùn)算速度可能比奔騰4芯片快10億倍，就像一枚信息火箭，在一瞬間搜尋整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)，可以輕易破解任何安全密碼，黑客任務(wù)輕而易舉，難怪美國中央情報(bào)局對它特別感興趣。

光子計(jì)算機(jī)

光子計(jì)算機(jī)是一種由光信號進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算、邏輯操作、信息存貯和處理的新型計(jì)算機(jī)。光子計(jì)算機(jī)的基本組成部件是集成光路，要有激光器、透鏡和核鏡。由于光子比電子速度快，光子計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度可高達(dá)一萬億次。它的存貯量是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的幾萬倍，還可以對語言、圖形和手勢進(jìn)行識別與合成。

許多國家都投入巨資進(jìn)行光子計(jì)算機(jī)的研究。隨著現(xiàn)代光學(xué)與計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)相結(jié)合，在不久的將來，光子計(jì)算機(jī)將成為人類普遍的工具。

納米計(jì)算機(jī)是用納米技術(shù)研發(fā)的新型高性能計(jì)算機(jī)。納米管元件尺寸在幾到幾十納米范圍，質(zhì)地堅(jiān)固，有著極強(qiáng)的導(dǎo)電性，能代替硅芯片制造計(jì)算機(jī)?！凹{米”是一個(gè)計(jì)量單位，一個(gè)納米等于10的（-9）次方米，大約是氫原子直徑的10倍。納米技術(shù)是從20世紀(jì)80年代初迅速發(fā)展起來的新的前沿科研領(lǐng)域，最終目標(biāo)是人類按照自己的意志直接操縱單個(gè)原子，制造出具有特定功能的產(chǎn)品。納米技術(shù)正從微電子機(jī)械系統(tǒng)起步，把傳感器、電動(dòng)機(jī)和各種處理器都放在一個(gè)硅芯片上而構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)。應(yīng)用納米技術(shù)研制的計(jì)算機(jī)內(nèi)存芯片，其體積只有數(shù)百個(gè)原子大小，相當(dāng)于人的頭發(fā)絲直徑的千分之一。納米計(jì)算機(jī)不僅幾乎不需要耗費(fèi)任何能源，而且其性能要比今天的計(jì)算機(jī)強(qiáng)大許多倍。

在納米尺度下，由于有量子效應(yīng)，硅微電子芯片便不能工作。其原因是這種芯片的工作，依據(jù)的是固體材料的整體特性，即大量電子參與工作時(shí)所呈現(xiàn)的統(tǒng)計(jì)平均規(guī)律。如果在納米尺度下，利用有限電子運(yùn)動(dòng)所表現(xiàn)出來的量子效應(yīng)，可能就能克服上述困難?？梢杂貌煌脑韺?shí)現(xiàn)納米級計(jì)算，目前已提出了四種工作機(jī)制：1）電子式納米計(jì)算技術(shù)；2）基于生物化學(xué)物質(zhì)與DNA的納米計(jì)算機(jī)；3）機(jī)械式納米計(jì)算機(jī)；4）量子波相干計(jì)算。它們有可能發(fā)展成為未來納米計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)。

20世紀(jì)80年代以來，生物工程學(xué)家對人腦、神經(jīng)元和感受器的研究傾注了很大精力，以期研制出可以模擬人腦思維、低耗、高效的第六代計(jì)算機(jī)——生物計(jì)算機(jī)。用蛋白質(zhì)制造的電腦芯片，存儲量可以達(dá)到普通電腦的10億倍。生物電腦元件的密度比大腦神經(jīng)元的密度高100萬倍，傳遞信息的速度也比人腦思維的速度快100萬倍。其特點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)分布式聯(lián)想記憶．并能在一定程度上模擬人和動(dòng)物的學(xué)習(xí)功能。它是一種有知識、會學(xué)習(xí)、能推理的計(jì)算機(jī)，具有能理解自然語言、聲音、文字和圖像的能力，并且具有說話的能力，使人機(jī)能夠用自然語言直接對話，它可以利用已有的和不斷學(xué)習(xí)到的知識，進(jìn)行思維、聯(lián)想、推理，并得出結(jié)論，能解決復(fù)雜問題，具有匯集、記憶、檢索有關(guān)知識的能力。