電腦

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電腦(computer)俗稱電腦,是一種用于高速計算的電子電腦器,可以進行數值計算,又可以進行邏輯計算,還具有存儲記憶功能。是能夠按照程式運行,自動、高速處理海量資料的現代化智慧型電子設備。由硬體系統和軟體系統所組成,沒有安裝任何軟體的電腦稱為裸機。可分為超級電腦、工業控製電腦、網路電腦、個人電腦、嵌入式電腦五類,較先進的電腦有生物電腦、光子電腦、量子電腦等。

電腦發明者約翰·馮·諾依曼。電腦是20世紀最先進的科學技術發明之一,對人類的生產活動和社會活動產生了極其重要的影響,並以強大的生命力飛速發展。它的套用領域從最初的軍事科研套用擴展到社會的各個領域,已形成了規模巨大的電腦產業,帶動了全球範圍的技術進步,由此引發了深刻的社會變革,電腦已遍及一般學校、企事業單位,進入尋常百姓家,成為信息社會中必不可少的工具。 電腦的套用在中國越來越普遍,改革開放以後,中國電腦使用者的數量不斷攀升,套用水準不斷提高,特別是網際網路、通信、多媒體等領域的套用取得了不錯的成績。1996年至2009 年,電腦使用者數量從原來的630萬成長至6710 萬台,聯網電腦台數由原來的2.9萬台上升至5940萬台。網際網路使用者已經達到3.16 億,無線網際網路有6.7 億移動使用者,其中手機上網使用者達1.17 億,為全球第一位。

  • 別稱
    電子電腦、電腦
  • 用途
    海量資料計算
  • 原理
    按照人工設計程式自動運算
  • 發明人
    1931年,Vannevar Bush
  • 最早的電腦
    差分程式計數機
  • 最早的電腦發行時間
    1946年
  • 最早的電腦名稱及發行地點
    EMIC, 在賓夕法尼亞大學(University of Pennsylvania)

基本簡介

​電腦(computer)俗稱電腦,是一種用于高速計算的電子電腦器,可以進行數值計算,又可以進行邏輯計算,還具有存儲記憶功能。是能夠按照程式運行,自動、高速處理海量資料的現代化智慧型電子設備。由硬體系統軟體系統所組成,沒有安裝任何軟體的電腦稱為裸機。可分為超級電腦、工業控製電腦、網路電腦個人電腦嵌入式電腦五類,較先進的電腦有生物電腦、光子電腦、量子電腦。神經網路電腦。蛋白質電腦等。

主要特點

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運算速度快

當今電腦系統的運算速度已達到每秒萬億次,微機也可達每秒幾億次以上,使大量復雜的科學計算問題得以解決。例如:衛星軌道的計算、大型水壩的計算、24小時天氣預報的計算等,過去人工計算需要幾年、幾十年,而現在用電腦隻需幾天甚至幾分鍾就可完成。

計算精確度高

科學技術的發展特別是尖端科學技術的發展,需要高度精確的計算。電腦控製的飛彈之所以能準確地擊中預定的目標,是與電腦的精確計算分不開的。一般電腦可以有十幾位甚至幾十位(二進位)有效數位,計算精度可由千分之幾到百萬分之幾,是任何計算工具所望塵莫及的。

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有邏輯判斷能力

隨著電腦存儲容量的不斷增大,可存儲記憶的信息越來越多。電腦不僅能進行計算,而且能把參加運算的資料、程式以及中間結果和最後結果儲存起來,以供使用者隨時調用;還可以對各種信息(如語言、文字、圖形、圖像、音樂等)通過編碼技術進行算術運算和邏輯運算,甚至進行推理和證明。

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有自動控製能力

電腦內部操作是根據人們事先編好的程式自動控製進行的。使用者根據解題需要,事先設計好運行步驟與程式,電腦十分嚴格地按程式規定的步驟操作,整個過程不需人工幹預,自動執行,已達到使用者的預期結果。

超級電腦

超級電腦(supercomputers)通常是指由數百數千甚至更多的處理器(機)組成的、能計算普通PC機和伺服器不能完成的大型復雜課題的電腦。超級電腦是電腦中功能最強、運算速度最快、存儲容量最大的一類電腦,是國家科技發展水準和綜合國力的重要標志。超級電腦擁有最強的並行計算能力,主要用于科學計算。在氣象軍事、能源、航天、探礦等領域承擔大規模、高速度的計算任務。在結構上,雖然超級電腦和伺服器都可能是多處理器系統,二者並無實質區別,但是現代超級電腦較多採用集群系統,更註重浮點運算的性能,可看著是一種專註于科學計算的高性能伺服器,而且價格非常昂貴。一般的超級電腦耗電量相當大,一秒鍾電費就要上千,超級電腦的CPU至少50核也就是說是家用電腦的10倍左右,處理速度也是相當的快,但是這種CPU是無法購買的,而且價格要上千萬。

超級電腦超級電腦

網路電腦

伺服器Server

專指某些高性能電腦,能通過網路,對外提供服務。相對于普通電腦來說,穩定性、安全性、性能等方面都要求更高,因此在CPU、晶片組、記憶體、磁碟系統、網路等硬體和普通電腦有所不同。伺服器是網路的節點,存儲、處理網路上80%的資料、信息,在網路中起到舉足輕重的作用。它們是為客戶端電腦提供各種服務的高性能的電腦,其高性能主要表現在高速度的運算能力、長時間的可靠運行、強大的外部資料吞吐能力等方面。伺服器的構成與普通電腦類似,也有處理器、硬碟記憶體系統匯流排等,但因為它是針對具體的網路套用特別製定的,因而伺服器與微機在處理能力、穩定性、可靠性、安全性、可擴展性、可管理性等方面存在差異很大。伺服器主要有網路伺服器(DNS、DHCP)、列印伺服器、終端伺服器、磁碟伺服器、郵件伺服器、檔案伺服器等。

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工作站Workstation

是一種以個人電腦和分散式網路計算為基礎,主要面向專業套用領域,具備強大的資料運算與圖形、圖像處理能力,為滿足工程設計、動畫製作、科學研究、軟體開發、金融管理、信息服務、模擬仿真等專業領域而設計開發的高性能電腦。它屬于一種高檔的電腦,一般擁有較大螢幕顯示器和大容量的記憶體和硬碟,也擁有較強的信息處理功能和高性能的圖形、圖像處理功能以及聯網功能。

無盤工作站是指無軟碟、無硬碟、無光碟機連入區域網路的電腦。在網路系統中,把工作站端使用的作業系統和套用軟體被全部放在伺服器上,系統管理員隻要完成伺服器上的管理和維護,軟體的升級和安裝也隻需要配置一次後,則整個網路中的所有電腦就都可以使用新軟體。所以無盤工作站具有節省費用、系統的安全性高、易管理性和易維護性等優點,這對網路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卡的啓動晶片(Boot ROM)以不同的形式向伺服器發出啓動請求號,伺服器收到後,根據不同的機製,向工作站傳送啓動資料,工作站下載完啓動資料後,系統控製權由Boot ROM轉到記憶體中的某些特定區域,並引導作業系統。

根據不同的啓動機製,目前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 是靜態路由,而PXE 是動態路由,其通信協定採用TCP/IP,實現了與Internet 連線高效而可靠,它常用于Windows98Windows NTWindows2000Windows XPWindows 7中 。

集線器

集線器(HUB)是一種共享介質的網路設備,它的作用可以簡單的理解為將一些機器連線起來組成一個區域網路,HUB 本身不能識別目的地址。集線器上的所有連線埠爭用一個共享信道的頻寬,因此隨著網路節點數量的增加,資料傳輸量的增大,每節點的可用頻寬將隨之減少。另外,集線器採用廣播的形式傳輸資料,即向所有連線埠傳送資料。如當同一區域網路內的A 主機給B 主機傳輸資料時,封包在以HUB 為架構的網路上是以廣播方式傳輸的,對網路上所有節點同時傳送同一信息,然後再由每一台終端通過驗證封包頭的地址信息來確定是否接收。其實接收資料的一般來說隻有一個終端節點,而現在對所有節點都傳送,在這種方式下,很容易造成網路堵塞,而且絕大部分資料流量是無效的,這樣就造成整個網路資料傳輸效率相當低。另一方面由于所傳送的封包每個節點都能偵聽到,容易給網路帶來一些不安全隱患。

交換機

交換機(Switch)是按照通信兩端傳輸信息的需要,用人工或設備自動完成的方法把要傳輸的信息送到符合要求的相應路由上的技術統稱。廣義的交換機就是一種在通信系統中完成信息交換功能的設備,它是集線器的升級換代產品,面板上與集線器非常相似,其作用與集線器大體相同。但是兩者在性能上有區別:集線器採用的是共享頻寬的工作方式,而交換機採用的是獨享頻寬方式。即交換機上的所有連線埠均有獨享的信道頻寬,以保證每個連線埠上資料的快速有效傳輸,交換機為使用者提供的是獨佔的、點對點的連線,封包隻被傳送到目的連線埠,而不會向所有連線埠傳送,其它節點很難偵聽到所傳送的信息,這樣在機器很多或資料量很大時,不容易造成網路堵塞,也確保了資料傳輸安全,同時大大的提高了傳輸效率,兩者的差別就比較明顯了。

路由器

路由器(Router)是一種負責尋徑的網路設備,它在網際網路絡中從多條路徑中尋找通訊量最少的一條網路路徑提供給使用者通信。路由器用于連線多個邏輯上分開的網路,為使用者提供最佳的通信路徑,路由器利用路由表為資料傳輸選擇路徑,路由表包含網路地址以及各地址之間距離的清單,路由器利用路由表查找封包從當前位置到目的地址的正確路徑,路由器使用最少時間演算法或最優路徑演算法來調整信息傳遞的路徑。路由器是產生于交換機之後,就像交換機產生于集線器之後,所以路由器與交換機也有一定聯系,並不是完全獨立的兩種設備。路由器主要克服了交換機不能向路由轉發封包的不足。

交換機、路由器是一台特殊的網路電腦,它的硬體基礎CPU、存儲器和接口,軟體基礎是網路互聯作業系統IOS。

交換機、路由器和PC機一樣,有中央處理單元CPU,而且不同的交換機、路由器,其CPU一般也不相同,CPU是交換機、路由器的處理中心。

記憶體是交換機、路由器存儲信息和資料的地方,CISCO交換機、路由器有以下幾種記憶體組件:

ROM(Read Only Memory)存儲交換機、路由器加電自檢(POST:Power-On Self-Test)、啓動程式(Bootstrap Program)和部分或全部的IOS。交換機、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機上的隨機存儲器相似,提供臨時信息的存儲,同時儲存著當前的路由表和配置信息。

NVRAM(Nonvolatile Random Access Memory)存儲交換機、路由器的啓動配置檔案。NVRAM是可擦寫的,可將交換機、路由器的配置信息拷貝到NVRAM中。

FLASH快閃記憶體,是可擦寫的,也可程式,用于存儲CISCO IOS的其它版本,用于對交換機、路由器的IOS進行升級。

接口用作將交換機、路由器連線到網路,可以分為區域網路接口和廣域網接口兩種。由于交換機、路由器型號的不同,接口數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,可連線DDN,幀中繼(Frame Relay),X.25,PSTN(模擬電話線路)。

同步/非同步串口,可用軟體將連線埠設定為同步工作方式。

AUI連線埠,即粗纜口。一般需要外接轉換器(AUI-RJ45),連線10/100Base-T乙太網絡。

ISDN連線埠,可以連線ISDN網路(2B+D),可作為區域網路接入Internet 之用。

AUX連線埠,該連線埠為非同步連線埠,主要用于遠程配置,也可用于拔號備份,可與MODEM連線。支持硬體流控製(Hardware Flow Control)。

Console連線埠,該連線埠為非同步連線埠,主要連線終端或運行終端仿真程式的電腦,在在地配置交換機、路由器。不支持硬體流控製。

工業控製電腦

是一種採用匯流排結構,對生產過程及其機電設備、工藝裝備進行檢測與控製的電腦系統總稱。簡稱工控機。它由電腦和過程輸入輸出(I/O)通過兩大部分組成。電腦是由主機、輸入輸出設備和外部磁碟機、磁帶機等組成。在電腦外部又增加一部分過程輸入/輸出通道,用來完成工業生產過程的檢測資料送入電腦進行處理;另一方面將電腦要行使對生產過程控製的命令、信息轉換成工業控製對象的控製變數的信號,再送往工業控製對象的控製器去。由控製器行使對生產設備運行控製。目前工控機的主要類別有:IPC(PC匯流排工業電腦)、PLC(可程式控製系統)、DCS(分散型控製系統)、FCS(現場匯流排系統)及CNC(數控系統)五種。

IPC

即基于PC匯流排的工業電腦。據2000年IDC統計目前PC機已佔到通用電腦的95%以上,因其價格低、質量高、產量大、軟/硬體資源豐富,已被廣大的技術人員所熟悉和認可,這正是工業電惱熱的基礎。其主要的組成部分為工業機箱、無源底板及可插入其上的各種板卡組成,如CPU卡、I/O卡等。並採取全鋼機殼、機卡壓條過濾網,雙正壓風扇等設計及EMC(electromagneticcompatibility)技術以解決工業現場的電磁幹擾、震動、灰塵、高/低溫等問題。

IPC有以下特點:

可靠性:工業PC具有在粉塵、煙霧、高/低溫、潮濕、震動、腐蝕和快速診斷和可維護性,其MTTR(MeanTimetoRepair)一般為10萬小時以上。

即時性,工業PC對工業生產過程進行即時線上檢測與控製,對工作狀況的變化給予快速回響,及時進行採集和輸出調節(看門狗功能這是普通PC所不具有的),遇險自復位,保證系統的正常運行。

擴充性,工業PC由于採用底板+CPU卡結構,因而具有很強的輸入輸出功能,最多可擴充20個板卡,能與工業現場的各種外設、板卡如與道控製器、影片監控系統、車輛檢測儀等相連,以完成各種任務。

兼容性,能同時利用ISA與PCI及PICMG資源,並支持各種作業系統,多種語言匯編,多任務作業系統。

可程式序控製器(PLC)

PLC英文全稱ProgrammableLogicController,中文全稱為可程式邏輯控製器,定義是:一種數位運算操作的電子系統,專為在工業環境套用而設計的。它採用一類可程式的存儲器,用于其內部存儲程式,執行邏輯運算,順序控製,定時,計數與算術操作等面向使用者的指令,並通過數位或模擬式輸入/輸出控製各種類型的機械或生產過程。

電腦

可程式控製系統(ProgrammableLogicController)是一種專門為在工業環境下套用而設計的數位運算操作電子系統。它採用一種可程式的存儲器,在其內部存儲執行邏輯運算、順序控製、定時、計數和算術運算等操作的指令,通過數位式或模擬式的輸入輸出來控製各種類型的機械設備或生產過程。

可程式控製器是電腦技術與自動化控製技術相結合而開發的一種適用工業環境的新型通用自動控製裝置,是作為傳統繼電器的替換產品而出現的。隨著微電子技術和電腦技術的迅猛發展,可程式控製器更多地具有了電腦的功能,不僅能實現邏輯控製,還具有了資料處理、通信、網路等功能。由于它可通過軟體來改變控製過程,而且具有體積小、組裝維護方便、編程簡單、可靠性高、抗幹擾能力強等特點,已廣泛套用于工業控製的各個領域,大大推進了機電一體化的進程。

分散型控製系統DCS

是一種高性能、高質量、低成本、配置靈活的分散控製系統系列產品,可以構成各種獨立的控製系統、分散控製系統DCS、監控和資料採集系統(SCADA),能滿足各種工業領域對過程控製和信息管理的需求。系統的模組化設計、合理的軟硬體功能配置和易于擴展的能力,能廣泛用于各種大、中、小型電站的分散型控製、發電廠自動化系統的改造以及鋼鐵、石化、造紙、水泥等工業生產過程控製。

現場匯流排系統FCS

是全數位串列、雙向通信系統。系統內測量和控製設備如探頭、激勵器和控製器可相互連線、監測和控製。在工廠網路的分級中,它既作為過程控製(如PLC,LC等)和套用智慧型儀表(如變頻器、閥門、條碼閱讀器等)的局部網,又具有在網路上分布控製套用的內嵌功能。由于其廣闊的套用前景,眾多國外有實力的廠家競相投入力量,進行產品開發。目前,國際上已知的現場匯流排類型有四十餘種,比較典型的現場匯流排有:FF,Profibus,LONworks,CAN,HART,CC-LINK等。

數控系統CNC

現代數控系統是採用微處理器或專用微機的數控系統,由事先存放在存儲器裏系統程式(軟體)來實現控製邏輯,實現部分或全部數控功能,並通過接口與外圍設備進行聯接,稱為電腦數控,簡稱CNC系統。

數控機床是以數控系統為代表的新技術對傳統機械製造產業的滲透形成的機電一體化產品;其技術範圍覆蓋很多領域:(1)機械製造技術;(2)信息處理、加工、傳輸技術;(3)自動控製技術;(4)伺服驅動技術;(5)感測器技術;(6)軟體技術等。

個人電腦

台式機Desktop

也叫桌面機,是一種獨立相分離的電腦,完完全全跟其它部件無聯系,相對于筆記本上網本體積較大,主機、顯示器等設備一般都是相對獨立的,一般需要放置在電腦桌或者專門的工作台上。因此命名為台式機。為現在非常流行的微型電腦,多數人家裏和公司用的機器都是台式機。台式機的性能相對較筆電要強。 台式機具有如下特點:

散熱性。台式機具有筆記本電腦所無法比擬的優點。台式機的機箱具有空間大、通風條件好的因素而一直被人們廣泛使用。

擴展性。台式機的機箱方便使用者硬體升級,如光碟機、硬碟。如現在台式機箱的光碟機驅動器插槽是4-5個,硬碟驅動器插槽是4-5個。非常方便使用者日後的硬體升級。

保護性。台式機全方面保護硬體不受灰塵的侵害。而且防水性就不錯;在筆記本中這項發展不是很好。

明確性。台式機機箱的開、關鍵、重啓鍵、USB、音頻接口都在機箱前置面板中,方便使用者的使用。

但台式機的便攜性差,相比筆記本是硬傷。

電腦一體機Computer integrated machine

電腦一體機,是由一台顯示器、一個電腦鍵盤和一個滑鼠組成的電腦。它的晶片、主機板與顯示器集成在一起,顯示器就是一台電腦,因此隻要將鍵盤和滑鼠連線到顯示器上,機器就能使用。隨著無線技術的發展,電腦一體機的鍵盤、滑鼠與顯示器可實現無線連結,機器隻有一根電源線。這就解決了一直為人詬病的台式機線纜多而雜的問題。有的電腦一體機還具有電視接收、AV功能。

筆電(Notebook或Laptop)

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

電腦

筆電可以大體上分為6類:商務型、時尚型、多媒體套用、上網型、學習型、特殊用途。商務型筆電一般可以概括為移動性強、電池續航時間長、商務軟體多;時尚型面板主要針對時尚女性;多媒體套用型筆電則有較強的圖形、圖像處理能力和多媒體的能力,尤其是播放能力,為享受型產品。而且,多媒體筆電多擁有較為強勁的獨立顯示卡和音效卡(均支持高清),並有較大的螢幕。上網本(Netbook)就是輕便和低配置的筆電,具備上網、收發郵件以及即時信息(IM)等功能,並可以實現流暢播放流媒體和音樂。上網本比較強調便攜性,多用于在出差、旅遊甚至公共交通上的移動上網。學習型機身設計為筆記本外形,採用標準電腦操作,全面整合學習機、電子辭典、復讀機、點讀機、學生電腦等多種機器功能。特殊用途的筆電是服務于專業人士,可以在酷暑、嚴寒、低氣壓、高海拔、強輻射、戰爭等惡劣環境下使用的機型,有的較笨重,比如奧運會前期在“華碩珠峰大本營IT服務區”使用的華碩筆記本電腦。

掌上電腦(PDA)

掌上電腦是一種運行在嵌入式作業系統和內嵌式套用軟體之上的、小巧、輕便、易帶、實用、價廉的手持式計算設備。它無論在體積、功能和硬體配備方面都比筆電簡單輕便。 掌上電腦除了用來管理個人信息(如通訊錄,計畫等),而且還可以上網流覽頁面,收發Email,甚至還可以當作手機來用外,還具有:錄音機功能、英漢漢英詞典功能、全球時鍾對照功能、提醒功能、休閒娛樂功能、傳真管理功能等等。掌上電腦的電源通常採用普通的鹼性電池或可充電鋰電池。掌上電腦的核心技術是嵌入式作業系統,各種產品之間的競爭也主要在此。

電腦

在掌上電腦基礎上加上手機功能,就成了智慧型手機(Smartphone)。智慧型手機除了具備手機的通話功能外,還具備了PDA分功能,特別是個人信息管理以及基于無線資料通信的流覽器和電子郵件功能。智慧型手機為使用者提供了足夠的螢幕尺寸和頻寬,既方便隨身攜帶,又為軟體運行和內容服務提供了廣闊的舞台,很多增值業務可以就此展開,如股票、新聞、天氣、交通、商品、應用程式下載、音樂圖片下載等等。

平板電腦(tablet PC)

平板電腦是一款無須翻蓋、沒有鍵盤、大小不等、形狀各異,卻功能完整的電腦。其構成組件與筆電基本相同,但它是利用觸筆在螢幕上書寫,而不是使用鍵盤和滑鼠輸入,並且打破了筆電鍵盤與螢幕垂直的J 型設計模式。它除了擁有筆電的所有功能外,還支持手寫輸入或語音輸入,移動性和便攜性更勝一籌。 平板電腦由比爾蓋茨提出,至少應該是X86架構,從微軟提出的平板電腦概念產品上看,平板電腦就是一款無須翻蓋、沒有鍵盤、小到足以放入女士手袋,但卻功能完整的PC。

嵌入式電腦

嵌入式系統( embedded systems) ,是一種以套用為中心、以微處理器為基礎,軟硬體可裁剪的,適應套用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗等綜合性嚴格要求的專用電腦系統。它一般由嵌入式微處理器、外圍硬體設備、嵌入式作業系統以及使用者的應用程式等四個部分組成。它是電腦市場中成長最快的領域,也是種類繁多,形態多種多樣的電腦系統。嵌入式系統幾乎包括了生活中的所有電器設備,如掌上pda、電腦、電視機頂盒、手機、數位電視、多媒體播放器、汽車、微波爐、數位相機、家庭自動化系統、電梯、空調、安全系統、自動售貨機、蜂窩式電話、消費電子設備、工業自動化儀表與醫療儀器等。

嵌入式系統的核心部件是嵌入式處理器,分成4類,即嵌入式微控製器( Micro Contrller Unit ,MCU,俗稱單片機)、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( System on Chip,SOC) 。嵌入式微處理器一般具備4個特點:(1) 對即時和多任務有很強的支持能力,能完成多任務並且有較短的中斷回響時間,從而使內部的代碼和即時作業系統的執行時間減少到最低限度;(2) 具有功能很強的存儲區保護功能,這是由于嵌入式系統的軟體結構已模組化,而為了避免在軟體模組之間出現錯誤的交叉作用,需要設計強大的存儲區保護功能,同時也有利于軟體診斷;(3) 可擴展的處理器結構,以能迅速地擴展出滿足套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,尤其是用于攜帶型的無線及移動的計算和通信設備中靠電池供電的嵌入式系統更是如此,功耗隻能為 mw 甚至μ w 級。

電腦是由硬體和軟體組成的。

智慧型機器人時代

根據最新發展方向,智慧型機器人時代已經到來,這方面走在前面 的 日本 德國 美國 。

智慧型機器人 分 工業機器人  生活機器人。

硬體

電源

電源是電腦中不可缺少的供電設備,它的作用是將220V交流電轉換為電腦中使用的5V,12V,3.3V直流電,其性能的好壞,直接影響到其他設備工作的穩定性,進而會影響整機的穩定性。 手提電腦中還自帶鋰電池,便于在無交流電的情況下,為手提電腦提供有效電源。

電腦

主機板

主機板是電腦中各個部件工作的一個平台,它把電腦的各個部件緊密連線在一起,各個部件通過主機板進行資料傳輸。也就是說,電腦中重要的“交通樞紐”都在主機板上,它工作的穩定性影響著整機工作的穩定性。

CPU

CPU即中央處理器,是一台電腦的運算核心和控製核心。其功能主要是解釋電腦指令以及處理電腦軟體中的資料。CPU由運算器、控製器、暫存器、高速快取及實現它們之間聯系的資料、控製及狀態的匯流排構成。作為整個系統的核心,CPU 也是整個系統最高的執行單元,因此CPU已成為決定電腦性能的核心部件,很多使用者都以它為標準來判斷電腦的檔次。

電腦

記憶體

記憶體又叫內部存儲器或者是隨機存儲器(RAM),分為DDR記憶體和SDRAM記憶體,(但是SDRAM由于容量低,存儲速度慢,穩定性差,現在已經被DDR淘汰了)記憶體屬于電子式存儲設備,它由電路板和晶片組成,特點是體積小,速度快,有電可存,無電清空,即電腦在開機狀態時記憶體中可存儲資料,關機後將自動清空其中的所有資料。 記憶體有DDR、DDR II、DDR III三大類,容量1-64GB。

電腦

硬碟

硬碟屬于外部存儲器,機械硬碟由金屬磁片製成,而磁片有記憶功能,所以儲到磁片上的資料,不論在開機,還是關機,都不會丟失。硬碟容量很大,目前已達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。移動硬碟是以硬碟為存儲介質,強調便攜性的存儲產品。目前市場上絕大多數的移動硬碟都是以標準硬碟為基礎的,而隻有很少部分的是以微型硬碟(1.8英寸硬碟等),但價格因素決定著主流移動硬碟還是以標準筆記本硬碟為基礎。因為採用硬碟為存儲介質,因此移動硬碟在資料的讀寫模式與標準IDE硬碟是相同的。移動硬碟多採用USB、IEEE1394等傳輸速度較快的接口,可以較高的速度與系統進行資料傳輸。固態硬碟用固態電子存儲晶片陣列而製成的硬碟,由控製單元和存儲單元(FLASH晶片)組成。固態硬碟在產品外形和尺寸上也完全與普通硬碟一致但是固態硬碟比機械硬碟速度更快。

電腦

音效卡

音效卡是組成多媒體電腦必不可少的一個硬體設備,其作用是當發出播放命令後,音效卡將電腦中的聲音數位信號轉換成模擬信號送到音箱上發出聲音。

顯示卡

顯示卡在工作時與顯示器配合輸出圖形,文字,顯示卡的作用是將電腦系統所需要的顯示信息進行轉換驅動,並向顯示器提供行掃描信號,控製顯示器的正確顯示,是連線顯示器和個人電腦主機板的重要元件,是“人機對話”的重要設備之一。

電腦

網卡

網卡是工作在資料鏈路層的網路組件,是區域網路中連線電腦和傳輸介質的接口,不僅能實現與區域網路傳輸介質之間的物理連線和電信號匹配,還涉及幀的傳送與接收、幀的封裝與拆封、介質訪問控製、資料的編碼與解碼以及資料快取的功能等。網卡的作用是充當電腦與網線之間的橋梁,它是用來建立區域網路並連線到Internet的重要設備之一。

在整合型主機板中常把音效卡、顯示卡、網卡部分或全部集成在主機板上。

數據機

英文名為“Modem”,俗稱“貓”,即數據機。是通過電話線上網時必不可少的設備之一。它的作用是將電腦上處理的數位信號轉換成電話線傳輸的模擬信號。隨著ADSL寬頻網的普及,數據機逐漸退出了市場。

軟碟機

軟碟機用來讀取軟碟中的資料。軟碟為可讀寫外部存儲設備,與主機板用FDD接口連線。現已淘汰。

光碟機

電腦用來讀寫光碟內容的機器,也是在台式機和筆記本攜帶型電腦裏比較常見的一個部件。隨著多媒體的套用越來越廣泛,使得光碟機在電腦諸多配件中已經成為標準配置。目前,光碟機可分為CD-ROM驅動器、DVD光碟機(DVD-ROM)、康寶(COMBO)和刻錄機等。讀寫的能力和速度也日益提升,4× 16× 32× 40× 48×。

顯示器

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果顯示出來。它是一個輸出設備,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

鍵盤是主要的人工學輸入設備通常為104或105鍵,用于把文字、數位等輸到電腦上,以及電腦操控。

滑鼠

當人們移動滑鼠時,電腦螢幕上就會有一個箭頭指針跟著移動,並可以很準確切指到想指的們位置,快速地在螢幕上定位,它是人們使用電腦不可缺少的部件之一。 鍵盤滑鼠接口有PS/2和USB兩種。硬體的滑鼠分為光電和機械兩種(機械已被光電淘汰)。

電腦

音箱

通過音頻線連線到功率放大器,再通過電晶體把聲音放大,輸出到喇叭上,從而使喇叭發出電腦的聲音。一般的電腦音箱可分為2、2.1 、3 .1、4、4.1、5.1、7.1這幾種。音質也各有差異。

印表機

通過它可以把電腦中的檔案列印到紙上,它是重要的輸出設備之一。目前,在印表機領域形成了針式印表機、噴墨印表機、雷射印表機三足鼎立的主流產品,各自發揮其優點,滿足各界使用者不同的需求。

影片設備

如攝像頭、掃瞄器數碼相機、數碼攝像機、電視卡等設備,用于處理影片信號。

USB接口

USB ,英文Universal Serial BUS通用串列匯流排的縮寫,而其中文簡稱為“通串線,是一個外部匯流排標準,用于規範電腦與外部設備的連線和通訊。是套用在PC領域的接口技術。USB接口支持設備的即插即用和熱插拔功能。USB是在1994年底由英特爾、康柏、IBM、Microsoft等多家公司聯合提出的。

常見硬體技術指標

衡量一台電腦性能的優劣勢根據多項技術指標綜合確定的。其中,既包含硬體的各種性能指標,又包括軟體的各種功能。下面列出硬體的主要技術指標。

機器字長:機器字長是指CPU一次能能處理的二進位資料的位數,通常與CPU的暫存器位數有關。字長越長,數的表示範圍也越大,精度也越高。機器的字長也會影響機器的運算速度。倘若CPU字長較短,又要運算位數較多的資料,那麽需要經過兩次或多次的運算才能完成,這樣勢必影響整機的運行速度。

存儲容量:存儲容量即存儲器的容量應該包括主存容量和輔存容量。主存容量是指主存中存放二進位代碼的中位數。即 存儲容量 = 存儲單元個數 × 存儲字長。 現代電腦中常以位元組數描述容量的大小,因一個位元組已被定義為8位二進位代碼,故用位元組數便能反映主存容量。輔存容量通常用位元組數來表示。

運算速度:運算速度是衡量電腦性能的一項重要指標。通常所說的電腦運算速度(平均運算速度),是指每秒鍾所能執行的指令條數,一般用“百萬條指令/秒”(mips,Million Instruction Per Second)來描述。一般說來,主頻越高,運算速度就越快。

軟體

所謂軟體是指為方便使用電腦和提高使用效率而組織的程式以及用于開發、使用和維護的有關文檔。軟體系統可分為系統軟體和套用軟體兩大類。

系統軟體

系統軟體由一組控製電腦系統並管理其資源的程式組成,其主要功能包括:啓動電腦,存儲、載入和執行應用程式,對檔案進行排序、檢索,將程式語言翻譯成機器語言等。實際上,系統軟體可以看作使用者與電腦的接口,它為套用軟體和使用者提供了控製、訪問硬體的手段,這些功能主要由作業系統完成。此外,編譯系統和各種工具軟體也屬此類,它們從另一方面輔助使用者使用電腦。下面分別介紹它們的功能。

作業系統

作業系統是管理、控製和監督電腦軟、硬體資源協調運行的程式系統,由一系列具有不同控製和管理功能的程式組成,它是直接運行在電腦硬體上的、最基本的系統軟體,是系統軟體的核心。作業系統是電腦發展中的產物,它的主要目的有兩個:一是方便使用者使用電腦,是使用者和電腦的接口。比如使用者鍵入一條簡單的命令就能自動完成復雜的功能,這就是作業系統幫助的結果;二是統一管理電腦系統的全部資源,合理組織電腦工作流程,以便充分、合理地發揮電腦的效率。作業系統通常應包括下列五大功能模組:

處理器管理:當多個程式同時運行時,解決處理器(CPU)時間的分配問題。

作業管理:完成某個獨立任務的程式及其所需的資料組成一個作業。作業管理的任務主要是為使用者提供一個使用電腦的介面使其方便地運行自己的作業,並對所有進入系統的作業進行調度和控製,盡可能高效地利用整個系統的資源。

存儲器管理:為各個程式及其使用的資料分配存儲空間,並保證它們互不幹擾。

設備管理:根據使用者提出使用設備的請求進行設備分配,同時還能隨時接收設備的請求(稱為中斷),如要求輸入信息。

檔案管理:主要負責檔案的存儲、檢索、共享和保護,為使用者提供檔案操作的方便。

作業系統的種類繁多,依其功能和特徵分為分批處理作業系統、分時作業系統和即時作業系統等;依同時管理使用者數的多少分為單使用者作業系統和多使用者作業系統;適合管理電腦網路環境的網路作業系統。

微機作業系統隨著微機硬體技術的發展而發展,從簡單到復雜。Microsoft公司開發的DOS是一單使用者單任務系統,而Windows作業系統則是一多戶多任務系統,經過十幾年的發展,已從Windows 3.1發展到目前的Windows NT、Windows 2000、Windows XP、Windows vista、Windows 7、Windows 8、Windows 8.1和Windows 10等等。它是當前微機中廣泛使用的作業系統之一。Linux是一個原碼公開的作業系統,目前已被越來越多的使用者所採用,是Windows作業系統強有力的競爭對手。

語言處理系統

人和電腦交流信息使用的語言稱為電腦語言或稱程式語言。電腦語言通常分為機器語言、匯編語言和高級語言三類。如果要在電腦上運行高級語言程式就必須配備程式語言翻譯程式(下簡稱翻譯程式)。翻譯程式本身是一組程式,不同的高級語言都有相應的翻譯程式。翻譯的方法有兩種:

一種稱為“解釋”。早期的BASIC源程式的執行都採用這種方式。它調用機器配備的BASIC“解釋程式”,在運行BASIC源程式時,逐條把BASIC的源程式語句進行解釋和執行,它不保留目標程式代碼,即不產生執行檔。這種方式速度較慢,每次運行都要經過“解釋”,邊解釋邊執行。

另一種稱為“編譯”,它調用相應語言的編譯程式,把源程式變成目標程式(以.OBJ為擴展名),然後再用連線程式,把目標程式與庫檔案相連線形成執行檔。盡管編譯的過程復雜一些,但它形成的執行檔(以.exe為擴展名)可以反復執行,速度較快。運行程式時隻要鍵入可執行程式的檔案名稱,再按Enter鍵即可。

對源程式進行解釋和編譯任務的程式,分別叫做編譯程式和解釋程式。如FORTRAN、COBOL、PASCAL和C等高級語言,使用時需有相應的編譯程式;BASIC、LISP等高級語言,使用時需用相應的解釋程式。

服務程式

服務程式能夠提供一些常用的服務性功能,它們為使用者開發程式和使用電腦提供了方便,像微機上經常使用的診斷程式、調試程式、編輯程式均屬此類。

資料庫管理系統

資料庫是指按照一定聯系存儲的資料集合,可為多種套用共享。資料庫管理系統(Data Base Management System,DBMS)則是能夠對資料庫進行加工、管理的系統軟體。其主要功能是建立、消除、維護資料庫及對庫中資料進行各種操作。資料庫系統主要由資料庫(DB)、資料庫管理系統(DBMS)以及相應的應用程式組成。資料庫系統不但能夠存放大量的資料,更重要的是能迅速、自動地對資料進行檢索、修改、統計、排序、合並等操作,以得到所需的信息。這一點是傳統的檔案櫃無法做到的。

資料庫技術是電腦技術中發展最快、套用最廣的一個分支。可以說,在今後的電腦套用開發中大都離不開資料庫。因此,了解資料庫技術尤其是微機環境下的資料庫套用是非常必要的。

套用軟體

為解決各類實際問題而設計的程式系統稱為套用軟體。從其服務對象的角度,又可分為通用軟體和專用軟體兩類。

分子電腦

分子電腦體積小、耗電少、運算快、存儲量大。分子電腦的運行是吸收分子晶體上以電荷形式存在的信息,並以更有效的方式進行組織排列。分子電腦的運算過程就是蛋白質分子與周圍物理化學介質的相互作用過程。轉換開關為酶,而程式則在酶合成系統本身和蛋白質的結構中極其明顯地表示出來。生物分子組成的電腦具備能在生化環境下,甚至在生物有機體中運行,並能以其它分子形式與外部環境交換。因此它將在醫療診治、遺傳追蹤和仿生工程中發揮無法替代的作用。分子晶片體積可比現在的晶片大大減小,而效率大大提高, 分子電腦完成一項運算,所需的時間僅為10微微秒,比人的思維速度快100萬倍。分子電腦具有驚人的存貯容量,1立方米的DNA溶液可存儲1萬億億的二進位資料。分子電腦消耗的能量非常小,隻有電子電腦的十億分之一。由于分子晶片的原材料是蛋白質分子,所以分子電腦既有自我修復的功能,又可直接與分子活體相聯。

量子電腦

據美國IBM公司科學家伊薩克、張介紹,量子電腦是利用原子所具有的量子特徵進行信息處理的一種全新概念的電腦。量子理論認為,非相互作用下,原子在任一時刻都處于兩種狀態,稱之為量子超態。原子會旋轉,即同時沿上、下兩個方向自旋,這正好與電子電腦0與1完全吻合。如果把一群原子聚在一起,它們不會像電子電腦那樣進行的線性運算,而是同時進行所有可能的運算,例如量子電腦處理資料時不是分步進行而是同時完成。隻要40個原子一起計算,就相當于今天一台超級電腦的性能。量子電腦以處于量子狀態的原子作為中央處理器和記憶體,其運算速度可能比目前的奔騰4晶片快10億倍,就像一枚信息火箭,在一瞬間搜尋整個網際網路,可以輕易破解任何安全密碼,黑客任務輕而易舉,難怪美國中央情報局對它特別感興趣。

光子電腦

1990年初,美國貝爾實驗室製成世界上第一台光子電腦。

光子電腦是一種由光信號進行數位運算、邏輯操作、信息存貯和處理的新型電腦。光子電腦的基本組成部件是集成光路,要有雷射器、透鏡和核鏡。由于光子比電子速度快,光子電腦的運行速度可高達一萬億次。它的存貯量是現代電腦的幾萬倍,還可以對語言、圖形和手勢進行識別與合成。

電腦

目前,許多國家都投入巨資進行光子電腦的研究。隨著現代光學與電腦技術、微電子技術相結合,在不久的將來,光子電腦將成為人類普遍的工具。

光子電腦與電子電腦相比,主要具有以下優點:

超高速的運算速度。光子電腦並行處理能力強,因而具有更高的運算速度。電子的傳播速度是593km/s,而光子的傳播速度卻達3×10^5km/s,對于電子電腦來說,電子是信息的載體,它隻能通過一些相互絕緣的導線來傳導,即使在最佳的情況下,電子在固體中的運行速度也遠遠不如光速,盡管目前的電子電腦運算速度不斷提高,但它的能力極限還是有限的;此外,隨著裝配密度的不斷提高,會使導體之間的電磁作用不斷增強,散發的熱量也在逐漸增加,從而製約了電子電腦的運行速度;而光子電腦的運行速度要比電子電腦快得多,對使用環境條件的要求也比電子電腦低得多。

超大規模的信息存儲容量。與電子電腦相比,光子電腦具有超大規模的信息存儲容 量。光子電腦具有極為理想的光輻射源——雷射器,光子的傳導是可以不需要導線的,而且即使在相交的情況下,它們之間也不會產生絲毫的相互影響。光子電腦無導線傳遞信息的平行通道,其密度實際上是無限的,一枚五分硬幣大小的枚鏡,它的信息通過能力竟是全世界現有電話電纜通道的許多倍。

能量消耗小,散發熱量低,是一種節能型產品。光子電腦的驅動,隻需要同類規格的電子電腦驅動能量的一小部分,這不僅降低了電能消耗,大大減少了機器散發的熱量,而且為光子電腦的微型化和便攜化研製,提供了便利的條件。科學家們正試驗將傳統的電子轉換器和光子結合起來,製造一種“雜交”的電腦,這種電腦既能更快地處理信息,又能克服巨型電子電腦運行時內部過熱的難題。

目前,光子電腦的許多關鍵技術,如光存儲技術、光互連技術、光電子積體電路等都已經獲得突破,最大幅度地提高光子電腦的運算能力是當前科研工作面臨的攻關課題。光子電腦的問世和進一步研製、完善,將為人類跨向更加美好的明天,提供無窮的力量。

納米電腦

納米電腦是用納米技術研發的新型高性能電腦。納米管元件尺寸在幾到幾十納米範圍, 質地堅固,有著極強的導電性, 能代替矽晶片製造電腦。“納米”是一個計量單位, 一個納米等于10-9米, 大約是氫原子直徑的10倍。納米技術是從20世紀80年代初迅速發展起來的新的前沿科研領域,最終目標是人類按照自己的意志直接操縱單個原子,製造出具有特定功能的產品。現在納米技術正從微電子機械系統起步,把感測器、電動機和各種處理器都放在一個矽晶片上而構成一個系統。套用納米技術研製的電腦記憶體晶片,其體積隻有數百個原子大小,相當于人的頭發絲直徑的千分之一。納米電腦不僅幾乎不需要耗費任何能源, 而且其性能要比今天的電腦強大許多倍。

生物電腦

20世紀80年代以來,生物工程學家對人腦、神經元和感受器的研究傾註了很大精力,以期研製出可以模擬人腦思維、低耗、高效的第六代電腦——生物電腦。用蛋白質製造的電腦晶片,存儲量可以達到普通電腦的10億倍。生物電腦元件的密度比大腦神經元的密度高100萬倍,傳遞信息的速度也比人腦思維的速度快100萬倍。

神經電腦

其特點是可以實現分散式聯想記憶.並能在一定程度上模擬人和動物的學習功能。它是一種有知識、會學習、能推理的電腦,具有能理解自然語言、聲音、文字和圖像的能力,並且具有說話的能力,使人機能夠用自然語言直接對話,它可以利用已有的和不斷學習到的知識,進行思維、聯想、推理,並得出結論,能解決復雜問題,具有匯集、記憶、檢索有關知識的能力。

發展大型主機階段

20世紀40-50年代,是第一代電子管電腦。經歷了電子管數位電腦、電晶體數位電腦、積體電路數位電腦和大規模積體電路數位電腦的發展歷程,電腦技術逐漸走向成熟;

小型電腦階段

20世紀60-70年代,是對大型主機進行的第一次“縮小化”,可以滿足中小企業事業單位的信息處理要求,成本較低,價格可被接受;

微型電腦階段

20世紀70-80年代,是對大型主機進行的第二次“縮小化”,1976年美國蘋果公司成立,1977年就推出了AppleII電腦,大獲成功。1981年IBM推出IBM-PC,此後它經歷了若幹代的演進,佔領了個人電腦市場,使得個人電腦得到了很大的普及;

客戶機伺服器

即C/S階段。隨著1964年IBM與美國航空公司建立了第一個全球在線上訂票系統,把美國當時2000多個訂票的終端用電話線連線在了一起,標志著電腦進入了客戶機/伺服器階段,這種模式至今仍在大量使用。在客戶機/伺服器網路中,伺服器是網路的核心,而客戶機是網路的基礎,客戶機依靠伺服器獲得所需要的網路資源,而伺服器為客戶機提供網路必須的資源。C/S結構的優點是能充分發揮客戶端PC的處理能力,很多工作可以在客戶端處理後再提交給伺服器,大大減輕了伺服器的壓力;

Internet階段

也稱網際網路、因特網、網際網階段。網際網路即廣域網、區域網路及單機按照一定的通訊協定組成的國際電腦網路。網際網路始于1969年,是在ARPA(美國國防部研究計畫署)製定的協定下將美國西南部的大學(UCLA(加利福尼亞大學洛杉磯分校)、Stanford Research Institute(史坦福大學研究學院)、UCSB(加利福尼亞大學)和University of Utah(猶他州大學))的四台主要的電腦連線起來。此後經歷了文本到圖片,到現在語音、影片等階段,寬頻越來越快,功能越來越強。網際網路的特征是:全球性、海量性、匿名性、互動性、成長性、扁平性、即時性、多媒體性、成癮性、喧嘩性。網際網路的意義不應低估。它是人類邁向地球村堅實的一步;

雲計算時代

從2008年起,雲計算(Cloud Computing)概念逐漸流行起來,它正在成為一個通俗和大眾化(Popular)的詞語。雲計算被視為“革命性的計算模型”,因為它使得超級計算能力通過網際網路自由流通成為了可能。企業與個人使用者無需再投入昂貴的硬體購置成本,隻需要通過網際網路來購買租賃計算力,使用者隻用為自己需要的功能付錢,同時消除傳統軟體在硬體,軟體,專業技能方面的花費。雲計算讓使用者脫離技術與部署上的復雜性而獲得套用。雲計算囊括了開發、架構、負載平衡和商業模式等,是軟體業的未來模式。它基于Web的服務,也是以網際網路為中心。

發展趨勢

隨著科技的進步,各種電腦技術、網路技術的飛速發展,電腦的發展已經進入了一個快速而又嶄新的時代,電腦已經從功能單一、體積較大發展到了功能復雜、體積微小、資源網路化等。電腦的未來充滿了變數,性能的大幅度提高是不可置疑的,而實現性能的飛躍卻有多種途徑。不過性能的大幅提升並不是電腦發展的唯一路線,電腦的發展還應當變得越來越人性化,同時也要註重環保等等。

電腦從出現至今,經歷了機器語言、程式語言、簡單作業系統和Linux、MacosBSD、Windows等現代作業系統四代,運行速度也得到了極大的提升,第四代電腦的運算速度已經達到幾十億次每秒。電腦也由原來的僅供軍事科研使用發展到人人擁有,電腦強大的套用功能,產生了巨大的市場需要,未來電腦性能應向著微型化、網路化、智慧型化和巨型化的方向發展。

巨型化

巨型化是指為了適應尖端科學技術的需要,發展高速度、大存儲容量和功能強大的超級電腦。隨著人們對電腦的依賴性越來越強,特別是在軍事和科研教育方面對電腦的存儲空間和運行速度等要求會越來越高。此外電腦的功能更加多元化。

微型化

隨著微型處理器(CPU)的出現,電腦中開始使用微型處理器,使電腦體積縮小了,成本降低了。另一方面,軟體行業的飛速發展提高了電腦內部作業系統的便捷度,電腦外部設備也趨于完善。電腦理論和技術上的不斷完善促使微型電腦很快滲透到全社會的各個行業和部門中,並成為人們生活和學習的必須品。四十年來,電腦的體積不斷的縮小,台式電腦、筆電、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。因此,未來電腦仍會不斷趨于微型化,體積將越來越小。[3]

網路化

網際網路將世界各地的電腦連線在一起,從此進入了網際網路時代。電腦網路化徹底改變了人類世界,人們通過網際網路進行溝通、交流(OICQ、微博等),教育資源共享(文獻查閱、遠程教育等)、信息查閱共享(百度、谷歌)等,特別是無線網路的出現,極大的提高了人們使用網路的便捷性,未來電腦將會進一步向網路化方面發展。

人工智慧化

電腦人工智慧化是未來發展的必然趨勢。現代電腦具有強大的功能和運行速度,但與人腦相比,其智慧型化和邏輯能力仍有待提高。人類不斷在探索如何讓電腦能夠更好的反應人類思維,使電腦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式來運行聯保電腦的方法,直接對電腦發出指令。

多媒體化

傳統的電腦處理的信息主要是字元和數位。事實上,人們更習慣的是圖片、文字、聲音、像等多種形式的多媒體信息。多媒體技術可以集圖形、圖像、音頻、影片、文字為一體,使信息處理的對象和內容更加接近真實世界。

技術結合

電腦微型處理器(CPU)以電晶體為基本元件,隨著處理器的不斷完善和更新換代的速度加快,電腦結構和元件也會發生很大的變化。隨著光電技術、量子技術和生物技術的發展,對新型電腦的發展具有極大的推動作用。

20世紀80年代以來ALU和控製單元(二者合成中央處理器,即CPU)逐漸被整合到一塊積體電路上,稱作微處理器。這類電腦的工作模式十分直觀:在一個時鍾周期內,電腦先從存儲器中獲取指令和資料,然後執行指令,存儲資料,再獲取下一條指令。這個過程被反復執行,直至得到一個終止指令。由控製器解釋,運算器執行的指令集是一個精心定義的數目十分有限的簡單指令集合。

其他資料

電腦(俗稱“電腦”)是20世紀最偉大的科學技術發明之一。它的發明者是約翰·馮·諾依曼。它是一種不需要人工直接幹預,能夠快速對各種數位信息進行算術和邏輯運算的電子設備,以微處理器為核心,配上大容量的半導體存儲器及功能強大的可程式接口晶片,連上外設(包括鍵盤、顯示器掃瞄器、印表機和軟碟機、光碟機等外部存儲器)及電源所組成的電腦,稱為微型電腦簡稱微型機或微機,有時又稱為PC(Personal Computer)或MC(Micro computer)。微機加上系統軟體,就構成了整個微型電腦系統(MSC,簡稱微機系統)。

電腦

電腦是由早期的電動電腦發展而來的。1946年,世界上出現了第一台電子數位電腦“ENIAC”,用于計算彈道,由美國賓夕法尼亞大學莫爾電氣工程學院製造。ENIAC體積龐大,佔地面積170多平方米,重量約30噸,消耗近150千瓦的電力。顯然,這樣的電腦成本很高,使用不便。

1956年,電晶體電子電腦誕生了,這是第二代電子電腦。隻要幾個大一點的櫃子就可將它容下,運算速度也大大地提高了。1958年出現的是第三代積體電路電腦。最初的電腦由約翰·馮·諾依曼發明(那時電腦的計算能力相當于現在的電腦),足足有三間庫房那麽大,後逐步發展。

電腦對人類的生產活動和社會活動產生了極其重要的影響,並以強大的生命力飛速發展。它的套用領域從最初的軍事科研套用擴展到目前社會的各個領域,已形成規模巨大的電腦產業,帶動了全球範圍的技術進步,由此引發了深刻的社會變革。電腦已遍及學校、企事業單位,進入尋常百姓家,成為信息社會中必不可少的工具。它是人類進入信息時代的重要標志之一。

需要指出的是,根據美國最高法院在1973年的裁定,最早的電子數位電腦,應該是美國愛荷華州立大學的物理系副教授約翰·阿坦那索夫和其研究生助手克利夫·貝瑞(Clifford E. Berry ,1918-1963)于1939年10月製造的"ABC"(Atanasoff-Berry-Computer)。之所以會有這樣的誤會,是因為"ENIAC"的研究小組中的一個叫莫克利的人于1941年剽竊了約翰·阿坦那索夫的研究成果,並在1946年時,申請了專利。由于種種原因直到1973年這個錯誤才被扭轉過來。(具體情況參閱百度百科——“約翰·阿坦那索夫”詞條,希望大家記住ABC和約翰·阿坦那索夫,希望以後的教科書能夠修改這個錯誤)。後來為了表彰和紀念約翰·阿坦那索夫在電腦領域內作出的偉大貢獻,1990年美國前總統布希授予約翰·阿坦那索夫全美最高科技獎項——“國家科技獎”。

套用領域

電腦的套用已滲透到社會的各個領域,正在改變著人們的工作、學習和生活的方式,推動著社會的發展。歸納起來可分為以下幾個方面:

科學計算

科學計算也稱數值計算。電腦最開始是為解決科學研究和工程設計中遇到的大量數學問題的數值計算而研製的計算工具。隨著現代科學技術的進一步發展,數值計算在現代科學研究中的地位不斷提高,在尖端科學領域中,顯得尤為重要。例如,人造衛星軌跡的計算,房屋抗震強度的計算,火箭、宇宙飛船的研究設計都離不開電腦的精確計算。

在工業、農業以及人類社會的各領域中,電腦的套用都取得了許多重大突破,就連我們每天收聽收看的天氣預報都離不開電腦的科學計算。

資料處理

在科學研究和工程技術中,會得到大量的原始資料,其中包括大量圖片、文字、聲音等信息處理就是對資料進行收集、分類、排序、存儲、計算、傳輸、製表等操作。目前電腦的信息處理套用已非常普遍,如人事管理、庫存管理、財務管理、圖書資料管理、商業資料交流、情報檢索、經濟管理等。

信息處理已成為當代電腦的主要任務。是現代化管理的基礎。據統計,全世界電腦用于資料處理的工作量佔全部電腦套用的80%以上,大大提高了工作效率,提高了管理水準。

自動控製

自動控製是指通過電腦對某一過程進行自動操作,它不需人工幹預,能按人預定的目標和預定的狀態進行過程控製。所謂過程控製是指對運算元據進行即時採集、檢測、處理和判斷,按最佳值進行調節的過程。目前被廣泛用于操作復雜的鋼鐵企業、石油化工業、醫葯工業等生產中。使用電腦進行自動控製可大大提高控製的即時性和準確性,提高勞動效率、產品質量,降低成本,縮短生產周期。

電腦自動控製還在國防和航空航天領域中起決定性作用,例如,無人駕駛飛機、飛彈、人造衛星和宇宙飛船等飛行器的控製,都是靠電腦實現的。可以說電腦是現代國防和航空航天領域的神經中樞。

輔助設計

電腦輔助設計(Computer Aided Design,簡稱CAD)是指。借助電腦的幫助,人們可以自動或半自動地完成各類工程設計工作。目前CAD技術已套用于飛機設計、船舶設計、建築設計、機械設計、大規模積體電路設計等。在京九鐵路的勘測設計中,使用電腦輔助設計系統繪製一張圖紙僅需幾個小時,而過去人工完成同樣工作則要一周甚至更長時間。可見採用電腦輔助設計,可縮短設計時間,提高工作效率,節省人力、物力和財力,更重要的是提高了設計質量。CAD已得到各國工程技術人員的高度重視,有些國家已把CAD和電腦輔助製造(Computer Aided Manufacturing)、電腦輔助測試(Computer Aided Test)及電腦輔助工程(Computer Aided Engineering)組成一個集成系統,使設計、製造、測試和管理有機地組成為一體,形成高度的自動化系統,因此產生了自動化生產線和“無人工廠”。

電腦輔助教學(Computer Aided Instruction,簡稱CAI)是指用電腦來輔助完成教學計畫或模擬某個實驗過程。電腦可按不同要求,分別提供所需教材內容,還可以個別教學,及時指出該學生在學習中出現的錯誤,根據電腦對該生的測試成績決定該生的學習從一個階段進入另一個階段。CAI不僅能減輕教師的負擔,還能激發學生的學習興趣,提高教學質量,為培養現代化高質量人才提供了有效方法。

人工智慧

人工智慧(Artificial Intelligence,簡稱AI)是指電腦模擬人類某些智力行為的理論、技術和套用。人工智慧是電腦套用的一個新的領域,這方面的研究和套用正處于發展階段,在醫療診斷、定理證明、語言翻譯、機器人等方面,已有了顯著的成效。例如,用電腦模擬人腦的部分功能進行思維學習、推理、聯想和決策,使電腦具有一定“思維能力”。我國已開發成功一些中醫專家診斷系統,可以模擬名醫給患者診病開方。

機器人是電腦人工智慧的典型例子。機器人的核心是電腦。第一代機器人是機械手;第二代機器人對外界信息能夠反饋,有一定的觸覺、視覺、聽覺;第三代機器人是智慧型機器人,具有感知和理解周圍環境,使用語言、推理、規劃和操縱工具的技能,模仿人完成某些動作。機器人不怕疲勞,精確度高,適應力強,現已開始用于搬運、噴漆、焊接、裝配等工作中。機器人還能代替人在危險工作中進行繁重的勞動,如在有放射線、污染有毒、高溫、低溫、高壓、水下等環境中工作。

機器翻譯

1947年,美國數學家、工程師沃倫·韋弗與英國物理學家、工程師安德魯·布思提出了以電腦進行翻譯(簡稱“機譯”)的構想,機器翻譯從此步入歷史舞台,並走過了一條曲折而漫長的發展道路。機譯被列為21世紀世界十大科技難題。與此同時,機譯技術也擁有巨大的套用需求。

機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。但機譯的譯文質量長期以來一直是個問題,離理想目標仍相差甚遠。中國數學家、語言學家周海中教授認為,在人類尚未明了大腦是如何進行語言的模糊識別和邏輯判斷的情況下,機譯要想達到“信、達、雅”的程度是不可能的。這一觀點恐怕道出了製約譯文質量的瓶頸所在。

多媒體套用

隨著電子技術特別是通信和電腦技術的發展,人們已經有能力把文本、音頻、影片、動畫、圖形和圖像等各種媒體綜合起來,構成一種全新的概念—“多媒體”(Multimedia)。在醫療、教育、商業、銀行、保險、行政管理、軍事、工業、廣播和出版等領域中,多媒體的套用發展很快。

電腦網路

電腦網路是由一些獨立的和具備信息交換能力的電腦互聯構成,以實現資源共享的系統。電腦在網路方面的套用使人類之間的交流跨越了時間和空間障礙。電腦網路已成為人類建立信息社會的物質基礎,它給我們的工作帶來極大的方便和快捷,如在全國範圍內的銀行額度卡的使用,火車和飛機票系統的使用等。現在,可以在全球最大的網際網路絡——Internet上進行流覽、檢索信息、收發電子郵件、閱讀書報、玩網路遊戲、選購商品、參與眾多問題的討論、實現遠程醫療服務等。

電腦環保

電腦對人體健康的傷害有兩個方面的內容,一是生理健康的傷害,二是心理健康的傷害。關于電腦危害大家說得最多的就是電磁輻射。目前,國內關于電磁輻射對人體的影響研究剛剛起步,遠遠跟不上各種輻射源涌入生活的速度,國家有關電腦對人體危害的保護性措施尚未出台。

據調查,女性最關心的話題是在懷孕期間使用電腦是否會影響胎兒的正常發育。根據有關部門對各種型號的CRT顯示器進行測量,在距熒光屏表面5釐米處的輻射水準,均低于國際防護機構推薦值的1%。這個輻射量是很小的,對人體不會構成輻射危害,也不會對胎兒產生負面的影響。這麽說來是沒關系的了!但這隻是對熒光屏正面測量所得出的資料,而電腦的後部和兩側輻射就比較強,因此還是希望引起大家的足夠重視。女性懷孕早期要註意少接觸電腦,尤其要與電腦的後部和兩側保持距離!

另一個問題是,整天面對電腦會不會臉上長出雀斑?目前尚無研究表明電腦的電磁波到底對皮膚會有什麽樣的直接損害。但由于電磁作用,電腦的螢幕前會聚集很多的塵埃。塵埃會影響人們皮膚的正常呼吸,所以加強皮膚護理還是很有必要的。

還有,現在電腦有關的病症已經不少了,什麽“腕管綜合征”、“電腦視覺綜合征”、“滑鼠手”“電腦狂暴症”、“上網依賴症”……總之,無論是女性還是男性,使用電腦時都要註意防護。

電子電腦與電腦

電腦隻是簡單的計算工具,有些機型具備函式計算功能,有些機型具備一定的貯存功能,但一般隻能存儲幾組資料。

電腦則具備復雜存貯功能、控製功能,更加強大,在中國俗稱“電腦” 。

單片機又稱單片微控製器,它是把一個電腦系統集成到一個晶片上。    

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