計(jì)算機(jī)介紹課件

計(jì)算機(jī)介紹

計(jì)算機(jī)（全稱：電子計(jì)算機(jī)；別稱：電腦，英文：Computer）是20

世紀(jì)最偉大的科學(xué)技術(shù)發(fā)明之一，對人類的生產(chǎn)活動和社會活動產(chǎn)生

了極其重要的影響，并以強(qiáng)大的生命力飛速發(fā)展。它的應(yīng)用領(lǐng)域從最

初的軍事科研應(yīng)用擴(kuò)展到目前社會的各個領(lǐng)域，已形成規(guī)模巨大的計(jì)

算機(jī)產(chǎn)業(yè)，帶動了全球范圍的技術(shù)進(jìn)步，由此引發(fā)了深刻的社會變革。

計(jì)算機(jī)已遍及學(xué)校、企事業(yè)單位，進(jìn)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(jìn)入信息時代的重要標(biāo)志。計(jì)算機(jī)

是由早期的電動計(jì)算器發(fā)展而來的。1946年，世界上出現(xiàn)了第一臺

電子數(shù)字計(jì)算機(jī)“ENIAC”,用于計(jì)算彈道。是由美國賓夕法尼亞大

學(xué)莫爾電工學(xué)院制造的。1956年，晶體管電子計(jì)算機(jī)誕生了，這是

第二代電子計(jì)算機(jī)。只要兒個大一點(diǎn)的柜子就可將它容下，運(yùn)算速度

也大大地提高了。1959年出現(xiàn)的是第三代集成電路計(jì)算機(jī)。最初的

計(jì)算機(jī)由約翰?馮?諾依曼發(fā)明（那時電腦的計(jì)算能力相當(dāng)于現(xiàn)在的

計(jì)算器），有三間庫房那么大，后逐步發(fā)展。1946年面世的

“ENIAC"，它主要是用于計(jì)算彈道。是由美國賓夕法尼亞大學(xué)莫爾

電氣工程學(xué)院制造的，它的體積龐大，占地面積170多平方米，重量

約30噸，消耗近150千瓦的電力。顯然，這樣的計(jì)算機(jī)成本很高，

使用不便。這個說法被計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教科書上普遍采用，事實(shí)上在1973

年根據(jù)美國最高法院的裁定，最早的電子數(shù)字計(jì)算機(jī)，應(yīng)該是美國愛

荷華州立大學(xué)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（CliffordE.Berry,1918-1963）于1939年10月制造

的"ABC"（Atanasoff-Berry-Computer）。之所以會有這樣的誤會，是

因?yàn)椤癊NIAC”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，并在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(zhuǎn)過來。（具體情況參閱百度百

科一一“約翰-阿坦那索夫”詞條，希望大家記住ABC和約翰?阿坦

那索夫，希望以后的教科書能夠修改這個錯誤）。后來為了表彰和紀(jì)

念約翰?阿坦那索夫在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域內(nèi)作出的偉大貢獻(xiàn)，1990年美國

前總統(tǒng)布什授予約翰?阿坦那索夫全美最高科技獎項(xiàng)----“國家科

技獎”。

硬件

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中所使用的電子線路和物理設(shè)備，是看得見、摸得著

的實(shí)體，如中央處理器（CPU）、存儲器、外部設(shè)備（輸入輸出設(shè)備、

I/O設(shè)備）及總線等。①中央處理器主要功能是根據(jù)存儲

器內(nèi)的程序，中央處理器逐條地執(zhí)行程序所指定的操作。中央處理

器的主要組成部分是：數(shù)據(jù)寄存器、指令寄存器、指令譯碼器、算術(shù)

邏輯部件、操作控制器、程序計(jì)數(shù)器（指令地址計(jì)數(shù)器）、地址寄存

器等。②存儲器主要功能是存放程序和數(shù)據(jù)，程序是計(jì)算

機(jī)操作的依據(jù)，數(shù)據(jù)是計(jì)算機(jī)操作的對象。存儲器是由存儲體、地址

譯碼器、讀寫控制電路、地址總線和數(shù)據(jù)總線組成。能由中央處理器

直接隨機(jī)存取指令和數(shù)據(jù)的存儲設(shè)備稱為主存儲器內(nèi)存儲器，磁

盤、磁帶、光盤等不能直接被中央處理器讀的存儲設(shè)備取稱為外存儲

器（或輔助存儲器）。高速緩存、主存儲器、外部存儲器和相應(yīng)的軟

件，組成計(jì)算機(jī)的存儲系統(tǒng)。③外部設(shè)備主要功能是用戶

與機(jī)器之間的橋梁。輸入設(shè)備的任務(wù)是把用戶要求計(jì)算機(jī)處理的數(shù)

據(jù)、字符、文字、圖形和程序等各種形式的信息轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)所能接

受的編碼形式存入到計(jì)算機(jī)內(nèi)。輸出設(shè)備的任務(wù)是把計(jì)算機(jī)的處理結(jié)

果以用戶需要的形式（如屏幕顯示、文字打印、圖形圖表、語言音響

等）輸出。輸入輸出接口是外部設(shè)備與中央處理器之間的緩沖裝置，

負(fù)責(zé)電氣性能的匹配和信息格式的轉(zhuǎn)換。外部設(shè)備軟件

對能使計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)順利和有效工作的程序集合的總稱。程序

總是要通過某種物理介質(zhì)來存儲的，它們是磁盤、磁帶、程序紙、穿

孔卡等，但軟件并不是指這些物理介質(zhì)，而是指那些有程序設(shè)計(jì)人員

預(yù)先設(shè)計(jì)編寫的存放在存儲體中的代碼?？煽康挠?jì)算機(jī)硬件如同一個

人的強(qiáng)壯體魄，有效的軟件如同一個人的聰穎思維。計(jì)算機(jī)

的軟件系統(tǒng)可分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩部分。系統(tǒng)軟件是負(fù)責(zé)對整

個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的管理、調(diào)度、監(jiān)視及為其他應(yīng)用軟件提供接口和

服務(wù)服務(wù)。應(yīng)用軟件是專門開發(fā)的各種應(yīng)用程序。計(jì)算機(jī)軟件

系統(tǒng)包括：①操作系統(tǒng)系統(tǒng)軟件的核心，它負(fù)責(zé)對計(jì)算機(jī)

系統(tǒng)內(nèi)各種軟、硬資源的管理、控制和監(jiān)視。②數(shù)據(jù)庫管理系

統(tǒng)負(fù)責(zé)對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)全部文件、資料和數(shù)據(jù)的管理和共享。

③編譯系統(tǒng)負(fù)責(zé)把用戶用高級語言所編寫的源程序編譯成機(jī)器

所能理解和執(zhí)行的機(jī)器語言。④網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)負(fù)責(zé)對計(jì)算機(jī)系

統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行組織和管理，使得在多臺獨(dú)立的計(jì)算機(jī)間能進(jìn)行相

互的資源共享和通信。⑤標(biāo)準(zhǔn)程序庫按標(biāo)準(zhǔn)格式所編寫的

一些程序的集合，這些標(biāo)準(zhǔn)程序包括求解初等函數(shù)、線性方程組、常

微分方程、數(shù)值積分等計(jì)算程序。⑥服務(wù)性程序也稱實(shí)用

程序。為增強(qiáng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的服務(wù)功能而提供的各種程序，包括對用戶

程序的裝置、連接、編輯、查錯、糾錯、診斷等功能。為了使計(jì)算機(jī)

能算得快和準(zhǔn)、記得多和牢，數(shù)十年來，對提高單機(jī)中的中央處理器

的處理速度和精度，對提高存儲器的存取速度和容量作了許多改進(jìn)，

如：增加運(yùn)算器的基本字長和提高運(yùn)算器的精度；增加新的數(shù)據(jù)類型,

或?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行自定義，使數(shù)據(jù)帶有標(biāo)志符，用以區(qū)別指令和數(shù)，及說

明數(shù)據(jù)類型；在CPU內(nèi)增設(shè)通用寄存器、采用變址寄存器、增加間

接尋址功能和增設(shè)高速緩沖存儲器和采用堆棧技術(shù)；采用存儲器交叉

存取技術(shù)及虛擬存儲器技術(shù)；采用指令流水線和運(yùn)算流水線；采用多

個功能部件和增設(shè)協(xié)處理器等。

編輯本段計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)

計(jì)算機(jī)作為一種通用的信息處理工具，它具有極高的處理速度、

很強(qiáng)的存儲能力、精確的計(jì)算和邏輯判斷能力，其主要特點(diǎn)如下：

1.運(yùn)算速度快

當(dāng)今計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)算速度已達(dá)到每秒萬億次，微機(jī)也可達(dá)每秒

億次以上，使大量復(fù)雜的科學(xué)計(jì)算問題得以解決。例如：衛(wèi)星軌道的

計(jì)算、大型水壩的計(jì)算、24小時天氣預(yù)報(bào)的計(jì)算等，過去人工計(jì)算

需要幾年、兒十年，而現(xiàn)在用計(jì)算機(jī)只需兒天甚至幾分鐘就可完成。

2.計(jì)算精確度高

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展特別是尖端科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，需要高度精確的計(jì)

算。計(jì)算機(jī)控制的導(dǎo)彈之所以能準(zhǔn)確地?fù)糁蓄A(yù)定的目標(biāo)，是與計(jì)算機(jī)

的精確計(jì)算分不開的。一般計(jì)算機(jī)可以有十幾位甚至兒十位（二進(jìn)制）

有效數(shù)字，計(jì)算精度可由千分之兒到百萬分之兒，是任何計(jì)算工具所

望塵莫及的。

3.具有記憶和邏輯判斷能力

隨著計(jì)算機(jī)存儲容量的不斷增大，可存儲記憶的信息越來越多。

計(jì)算機(jī)不僅能進(jìn)行計(jì)算，而且能把參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)、程序以及中間結(jié)

果和最后結(jié)果保存起來，以供用戶隨時調(diào)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(shù)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏

輯運(yùn)算，甚至進(jìn)行推理和證明。

4.有自動控制能力

計(jì)算機(jī)內(nèi)部操作是根據(jù)人們事先編好的程序自動控制進(jìn)行的。用

戶根據(jù)解題需要，事先設(shè)計(jì)好運(yùn)行步驟與程序，計(jì)算機(jī)十分嚴(yán)格地按

程序規(guī)定的步驟操作，整個過程不需人工干預(yù)。

編輯本段發(fā)展歷史

（1）大型主機(jī)階段，20世紀(jì)40-50年代，是第一代電子管計(jì)算

機(jī)。經(jīng)歷了電子管數(shù)字計(jì)算機(jī)、晶體管數(shù)字計(jì)算機(jī)、集成電路數(shù)字計(jì)

算機(jī)和大規(guī)模集成電路數(shù)字計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程，計(jì)算機(jī)技術(shù)逐漸走向

成熟。；（2）小型計(jì)算機(jī)階段，20世紀(jì)60-70年代，是對大型

主機(jī)進(jìn)行的第一次“縮小化”，可以滿足中小企業(yè)事業(yè)單位的信息處

理要求，成本較低，價格可被接受；（3）微型計(jì)算機(jī)階段，20

世紀(jì)70-80年代，是對大型主機(jī)進(jìn)行的第二次“縮小化”，1976年

美國蘋果公司成立，1977年就推出了AppleH計(jì)算機(jī)，大獲成功。

1981年IBM推出IBM-PC,此后它經(jīng)歷了若干代的演進(jìn)，占領(lǐng)了個人

計(jì)算機(jī)市場，使得個人計(jì)算機(jī)得到了很大的普及；（4）客戶機(jī)

/服務(wù)器階段，即C/S階段。隨著1964年IBM與美國航空公司建立了

第一個全球聯(lián)機(jī)訂票系統(tǒng)，把美國當(dāng)時2000多個訂票的終端用電話

線連接在了一起，標(biāo)志著計(jì)算機(jī)進(jìn)入了客戶機(jī)/服務(wù)器階段，這種模

式至今仍在大量使用。在客戶機(jī)/服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)中，服務(wù)器是網(wǎng)絡(luò)的核

心，而客戶機(jī)是網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，客戶機(jī)依靠服務(wù)器獲得所需要的網(wǎng)絡(luò)資

源，而服務(wù)器為客戶機(jī)提供網(wǎng)絡(luò)必須的資源。C/S結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是能充

分發(fā)揮客戶端PC的處理能力，很多工作可以在客戶端處理后再提交

給服務(wù)器，大大減輕了服務(wù)器的壓力；（5）Intemet階段，

也稱互聯(lián)網(wǎng)、因特網(wǎng)、網(wǎng)際網(wǎng)階段?；ヂ?lián)網(wǎng)即廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)及單機(jī)

按照一定的通訊協(xié)議組成的國際計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)?；ヂ?lián)網(wǎng)始于1969年，

是在ARPA（美國國防部研究計(jì)劃署）制定的協(xié)定下將美國西南部的

大學(xué)（UCLA（加利福尼亞大學(xué)洛杉機(jī)分校）、

StanfordResearchlnstitute（史坦福大學(xué)研究學(xué)院）、UCSB（加利福尼

亞大學(xué)）和UniversityofUtah（猶他州大學(xué)））的四臺主要的計(jì)算機(jī)連

接起來。此后經(jīng)歷了文本到圖片，到現(xiàn)在語音、視頻等階段，帶寬越

來越快，功能越來越強(qiáng)?；ヂ?lián)網(wǎng)的特征是：全球性、海量性、匿名性、

交互性、成長性、扁平性、即時性、多媒體性、成癮性、喧嘩性?；?/p>

聯(lián)網(wǎng)的意義不應(yīng)低估。它是人類邁向地球村堅(jiān)實(shí)的一步；（6）

云計(jì)算時代，從2008年起，云計(jì)算（CloudComputing）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。云計(jì)算

被視為“革命性的計(jì)算模型”，因?yàn)樗沟贸売?jì)算能力通過互聯(lián)網(wǎng)

自由流通成為了可能。企業(yè)與個人用戶無需再投入昂貴的硬件購置成

本，只需要通過互聯(lián)網(wǎng)來購買租賃計(jì)算力，用戶只用為自己需要的功

能付錢，同時消除傳統(tǒng)軟件在硬件，軟件，專業(yè)技能方面的花費(fèi)。云

計(jì)算讓用戶脫離技術(shù)與部署上的復(fù)雜性而獲得應(yīng)用。云計(jì)算囊括了開

發(fā)、架構(gòu)、負(fù)載平衡和商業(yè)模式等，是軟件業(yè)的未來模式。它基于

Web的服務(wù)，以互聯(lián)網(wǎng)為中心。

編輯本段發(fā)展方向

今后計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展將表現(xiàn)為高性能化、網(wǎng)絡(luò)化、大眾化、智

能化與人性化、功能綜合化，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將呈現(xiàn)出全連接的、開放的、

傳輸多媒體信息的特點(diǎn)。專家認(rèn)為未來計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢是：微處

理器速度將繼續(xù)提升，英特爾公司計(jì)劃在未來幾年內(nèi)制造出每個芯片

上有10億個晶體管的中央處理器，個人電腦將具有原來的高性能服

務(wù)器所具有的處理能力；高性能計(jì)算機(jī)采用分布式共享存儲結(jié)構(gòu)，將

擁有1GHz以上的時鐘頻率；每個芯片有4個8路并行的以及更為復(fù)

雜的GISC接點(diǎn)；計(jì)算機(jī)將采用更先進(jìn)的數(shù)據(jù)存儲技術(shù)（如光學(xué)、永

久性半導(dǎo)體、磁性存儲等）；外設(shè)將走向高性能、網(wǎng)絡(luò)化和集成化并

且更易于攜帶；輸出輸入技術(shù)將更加智能化、人性化，隨著筆輸入、

語音識別、生物測定、光學(xué)識別等技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，人與計(jì)算

機(jī)的交流將更加便捷。專家提出，軟件技術(shù)的發(fā)展將呈現(xiàn)平臺網(wǎng)絡(luò)化、

技術(shù)對象化、系統(tǒng)構(gòu)件化、產(chǎn)品領(lǐng)域化、開發(fā)過程化、生產(chǎn)規(guī)模化、

競爭國際化的趨勢。高端計(jì)算機(jī)軟件、操作系統(tǒng)微內(nèi)核與源碼技術(shù)、

軟件可靠性和安全性、軟件開發(fā)和集成工具面向人們個性化需求的應(yīng)

用軟件，在相當(dāng)時期內(nèi)仍將是軟件領(lǐng)域的主要研究內(nèi)容。軟件技術(shù)正

以計(jì)算機(jī)為中心向以多媒體信息服務(wù)為對象的方向發(fā)展，軟件開發(fā)與

芯片設(shè)計(jì)相互融合和滲透，將人機(jī)充分自然地結(jié)合起來；網(wǎng)絡(luò)軟件正

在成為研究投資的熱點(diǎn)；軟件業(yè)的市場發(fā)展空間將超過硬件業(yè)的市場

規(guī)模。專家預(yù)測，到2005年，全球電子計(jì)算機(jī)產(chǎn)品的市場規(guī)模將超

過4000億美元，軟件在3500億美元以上；2010年又將分別達(dá)到5100

億美元與6000億美元左右。2005年，國內(nèi)市場對電子計(jì)算機(jī)產(chǎn)品的

需求預(yù)測：微機(jī)1800萬臺（其中筆記本電腦占10%）、服務(wù)器20萬

套、顯示器2000萬臺、打印機(jī)800萬臺；軟件2200億―2500億元,

其中系統(tǒng)軟件為110億―120億元、支撐軟件300億―320億元、應(yīng)

用軟件380億―400億元。專家建議，今后應(yīng)當(dāng)鼓勵發(fā)展高性能服

務(wù)器、移動式筆記本電腦或掌上電腦（適應(yīng)2.5G—3G）、多功能激

光、噴墨打印機(jī)、掃描儀；嵌入式操作系統(tǒng)軟件（基于LINUX及UNIX）、

網(wǎng)絡(luò)控制軟件、數(shù)據(jù)庫軟件、CAD/CAM軟件和其他應(yīng)用軟件等。繼續(xù)

支持發(fā)展的產(chǎn)品應(yīng)有：普通針式打印機(jī)、彩色顯示器、調(diào)制解調(diào)器等。

對低檔次個人電腦應(yīng)實(shí)行限產(chǎn)。

編輯本段分類

（1）超級計(jì)算機(jī)（supercomputers）

超級計(jì)算機(jī)即巨型計(jì)算機(jī)，擁有最強(qiáng)的并行計(jì)算能力，主要用于

科學(xué)計(jì)算。在氣象、軍事、能源、航天、探礦等領(lǐng)域承擔(dān)大規(guī)模、高

速度的計(jì)算任務(wù)。在結(jié)構(gòu)上，雖然超級計(jì)算機(jī)和服務(wù)器都可能是多處

理器系統(tǒng)，二者并無實(shí)質(zhì)區(qū)別，但是現(xiàn)代超級計(jì)算機(jī)較多采用集群

系統(tǒng)，更注重浮點(diǎn)運(yùn)算的性能，可看著是一種專注于科學(xué)計(jì)算的高

性能服務(wù)器，而且價格非常昂貴。1983年我國湖南國防科大研

制成功“銀河一1”巨型計(jì)算機(jī)，運(yùn)行速度達(dá)每秒一億次。1992年,

國防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)研究所研制的巨型計(jì)算機(jī)“銀河一H”通過鑒

定，該機(jī)運(yùn)行速度為每秒10億次。目前我國又研制成功了“銀河

一III”巨型計(jì)算機(jī)，運(yùn)行速度已達(dá)到每秒130億次，其系統(tǒng)的綜合技

術(shù)已達(dá)到當(dāng)前國際先進(jìn)水平，填補(bǔ)了我國通用巨型計(jì)算機(jī)的空白，標(biāo)

志我國計(jì)算機(jī)的研制技術(shù)已進(jìn)入世界先進(jìn)行列。

(2)服務(wù)器(Server)

專指某些高性能計(jì)算機(jī)，能通過網(wǎng)絡(luò)，對外提供服務(wù)。相對于普

通電腦來說，穩(wěn)定性、安全性、性能等方面都要求更高，因此在CPU、

芯片組、內(nèi)存、磁盤系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)等硬件和普通電腦有所不同。服務(wù)器

是網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，存儲、處理網(wǎng)絡(luò)上80%的數(shù)據(jù)、信息，在網(wǎng)絡(luò)中起到

舉足輕重的作用。它們是為客戶端計(jì)算機(jī)提供各種服務(wù)的高性能的計(jì)

算機(jī)，其高性能主要表現(xiàn)在高速度的運(yùn)算能力、長時間的可靠運(yùn)行、

強(qiáng)大的外部數(shù)據(jù)吞吐能力等方面。服務(wù)器的構(gòu)成與普通電腦類似，也

有處理器、硬盤、內(nèi)存、系統(tǒng)總線等，但因?yàn)樗轻槍唧w的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)

用特別制定的，因而服務(wù)器與微機(jī)在處理能力、穩(wěn)定性、可靠性、安

全性、可擴(kuò)展性、可管理性等方面存在差異很大。

(3)工作站(Workstation)

是一種以個人計(jì)算機(jī)和分布式網(wǎng)絡(luò)計(jì)算為基礎(chǔ)，主要面向?qū)I(yè)應(yīng)

用領(lǐng)域，具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)運(yùn)算與圖形、圖像處理能力，為滿足工程設(shè)

計(jì)、動畫制作、科學(xué)研究、軟件開發(fā)、金融管理、信息服務(wù)、模擬仿

真等專業(yè)領(lǐng)域而設(shè)計(jì)開發(fā)的高性能計(jì)算機(jī)。它屬于一種高檔的電腦，

一般擁有較大屏幕顯示器和大容量的內(nèi)存和硬盤，也擁有較強(qiáng)的信息

處理功能和高性能的圖形、圖像處理功能以及聯(lián)網(wǎng)功能；

(4)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)

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。簡稱控制機(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。目前工控機(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。

(5)臺式機(jī)(Desktop)

也叫桌面機(jī)，是一種獨(dú)立相分離的計(jì)算機(jī)，完完全全跟其它部件

無聯(lián)系，相對于筆記本和上網(wǎng)本體積較大，主機(jī)、顯示器等設(shè)備一般

都是相對獨(dú)立的，一般需要放置在電腦桌或者專門的工作臺上。因此

命名為臺式機(jī)。為現(xiàn)在非常流行的微型計(jì)算機(jī)，多數(shù)人家里和公司用

的機(jī)器都是臺式機(jī)。臺式機(jī)的性能相對較筆記本電腦要強(qiáng)。臺式機(jī)

具有如下特點(diǎn)：1、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。2、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。如現(xiàn)在臺式機(jī)箱的光驅(qū)驅(qū)動器插槽是4-5個，硬盤驅(qū)動

器插槽是4-5個。非常方便用戶日后的硬件升級。3、保護(hù)性。

臺式機(jī)全方面保護(hù)硬件不受灰塵的侵害。而且防水性就不錯在筆機(jī)本

中這項(xiàng)發(fā)展不是很好。4、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。

(6)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、可攜帶的個人電腦，

通常重上3公斤。它和臺式機(jī)架構(gòu)類似，但是提供了更好的便攜性：

包括液晶顯示器、較小的何種、較輕的重量。筆記本電腦除了鍵盤外,

還提供了觸控板(TouchPad)或觸控點(diǎn)(PointingStick),提供了

更好的定位和輸入功能。筆記本電腦可以大體上分為4類：商務(wù)型、

時尚型、多媒體應(yīng)用、特殊用途。商務(wù)型筆記本電腦一般可以概括為

移動性強(qiáng)、電池續(xù)航時間長、商務(wù)軟件多；時尚型外觀主要針對時尚

女性；多媒體應(yīng)用型筆記本電腦則有較強(qiáng)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(chǎn)品。而且，多媒體筆記本

電腦多擁有較為強(qiáng)勁的獨(dú)立顯卡和聲卡(均支持高清)，并有較大的

屏幕；特殊用途的筆記本電腦是服務(wù)于專業(yè)人士，可以在酷暑、嚴(yán)寒、

低氣壓、戰(zhàn)爭等惡劣環(huán)境下使用的機(jī)型，有的較笨重，比如奧運(yùn)會前

期在“華碩珠峰大本營IT服務(wù)區(qū)”使用的華碩筆記本電腦。

(7)手持設(shè)備(Handheld)

種類較多，包括平板電腦、PDA、SmartPhone、智能手機(jī)、3G手

機(jī)、Netbook、EeePC等，它們的特點(diǎn)是體積小。隨著3G時代的到來,

手持設(shè)備將會獲得更大的發(fā)展，其功能也會越來越強(qiáng)。

(8)嵌入式計(jì)算機(jī)(embeddedcomputers)

即嵌入式系統(tǒng)(embeddedsystems),是一種以應(yīng)用為中心、以

微處理器為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪的精簡計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。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)。小

到日常生活隨處可見的智能電器、PDA(手持?jǐn)?shù)據(jù)設(shè)備)，大到某些

昂貴的工業(yè)和醫(yī)用控制裝置，都有它們的身影。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

(MicroContrllerUnit,MCU,俗稱單片機(jī))、嵌入式微處理器

(MicroProcessorUnit,MPU)、嵌入式DSP處理器(DigitalSignal

Processor,DSP)和嵌入式片上系統(tǒng)(SystemonChip,SOC)0嵌入

式系統(tǒng)對系統(tǒng)的功能、成本、可靠性、實(shí)時性、體積、功耗等有嚴(yán)格

要求，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和組成按需而定，比如根據(jù)用途盡量簡化操作系統(tǒng)、

最小化存儲器、最小化接口和最小化功耗，以較低的成本來滿足應(yīng)用

的要求。

編輯本段新型計(jì)算機(jī)

仿生的生物計(jì)算機(jī)

生物計(jì)算機(jī)的主要原材料是生物工程技術(shù)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)分子，并

以此作為生物芯片，利用有機(jī)化合物存儲數(shù)據(jù)。在這種芯片中，信息

以波的形式傳播，當(dāng)波沿著蛋白質(zhì)分子鏈傳播時，會引起蛋白質(zhì)分子

鏈中單鍵、雙鍵結(jié)構(gòu)順序的變化，例如一列波傳播到分子鏈的某一部

位，它們就像硅芯片集成電路中的載流子那樣傳遞信息。運(yùn)算速度要

比當(dāng)今最新一代計(jì)算機(jī)快10萬倍，它具有很強(qiáng)的抗電磁干擾能力，

并能徹底消除電路間的干擾。能量消耗僅相當(dāng)于普通計(jì)算機(jī)的十億分

之一，且具有巨大的存儲能力。由于蛋白質(zhì)分子能夠自我組合，再生

新的微型電路，使得生物計(jì)算機(jī)具有生物體的一些特點(diǎn)，如能發(fā)揮生

物本身的調(diào)節(jié)機(jī)能，自動修復(fù)芯片上發(fā)生的故障，還能模仿人腦的機(jī)

制等。生物電路生物計(jì)算機(jī)的優(yōu)越性是十分誘人的，現(xiàn)在世界上許

多科學(xué)家在研制它，不少科學(xué)家認(rèn)為，50年前的真空電子管，有誰

會想到今天的電子計(jì)算機(jī)能風(fēng)靡全球；當(dāng)前的生物計(jì)算機(jī)正在靜悄悄

地研制著，有朝一日出現(xiàn)在科技舞臺上，就有可能徹底實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有計(jì)算

機(jī)無法實(shí)現(xiàn)的人類右腦的模糊處理功能和整個大腦的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理

功能。

量子計(jì)算機(jī)

據(jù)美國IBM公司科學(xué)家伊薩克、張介紹，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)，即同時沿上、下兩個方向自旋，這正好與電子計(jì)

算機(jī)。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)時不是分步進(jìn)行而是同時完成。只要40個原子一起

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)算速度可能比目前的奔騰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)

1990年初，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室制成世界上第一臺光子計(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。光子計(jì)算機(jī)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。目前，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。

光子計(jì)算機(jī)與電子計(jì)算機(jī)相比，主要具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）超高速

的運(yùn)算速度。光子計(jì)算機(jī)并行處理能力強(qiáng)，因而具有更高的運(yùn)算速度。

電子的傳播速度是593km/s,而光子的傳播速度卻達(dá)3X10'5km/s,

對于電子計(jì)算機(jī)來說，電子是信息的載體，它只能通過一些相互絕緣

的導(dǎo)線來傳導(dǎo)，即使在最佳的情況下，電子在固體中的運(yùn)行速度也遠(yuǎn)

遠(yuǎn)不如光速，盡管目前的電子計(jì)算機(jī)運(yùn)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(dǎo)體之間的

電磁作用不斷增強(qiáng)，散發(fā)的熱量也在逐漸增加，從而制約了電子計(jì)算

機(jī)的運(yùn)行速度；而光子計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度要比電子計(jì)算機(jī)快得多，對

使用環(huán)境條件的要求也比電子計(jì)算機(jī)低得多。（2）超大規(guī)模的信

息存儲容量。與電子計(jì)算機(jī)相比，光子計(jì)算機(jī)具有超大規(guī)模的信息存

儲容量。光子計(jì)算機(jī)具有極為理想的光輻射源——激光器，光子的

傳導(dǎo)是可以不需要導(dǎo)線的，而且即使在相交的情況下，它們之間也不

會產(chǎn)生絲毫的相互影響。光子計(jì)算機(jī)無導(dǎo)線傳遞信息的平行通道，其

密度實(shí)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(xiàn)有電話電纜通道的許多倍。（3）能量消耗小，散發(fā)

熱量低，是一種節(jié)能型產(chǎn)品。光子計(jì)算機(jī)的驅(qū)動，只需要同類規(guī)格的

電子計(jì)算機(jī)驅(qū)動能量的一小部分，這不僅降低了電能消耗，大大減少

了機(jī)器散發(fā)的熱量，而且為光子計(jì)算機(jī)的微型化和便攜化研制，提供

了便利的條件?？茖W(xué)家們正試驗(yàn)將傳統(tǒng)的電子轉(zhuǎn)換器和光子結(jié)合起

來，制造一種“雜交”的計(jì)算機(jī)，這種計(jì)算機(jī)既能更快地處理信息，

又能克服巨型電子計(jì)算機(jī)運(yùn)行時內(nèi)部過熱的難題。目前，光子

計(jì)算機(jī)的許多關(guān)鍵技術(shù)，如光存儲技術(shù)、光互連技術(shù)、光電子集成電

路等都已經(jīng)獲得突破，最大幅度地提高光子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力是當(dāng)前

科研工作面臨的攻關(guān)課題。光子計(jì)算機(jī)的問世和進(jìn)一步研制、完善，

將為人類跨向更加美好的明天，提供無窮的力量。

混合計(jì)算機(jī)

混合計(jì)算機(jī)（hybridcomputer）可以進(jìn)行數(shù)字信息和模擬物理

量處理的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)?；旌嫌?jì)算機(jī)通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器將數(shù)

字計(jì)算機(jī)和模擬計(jì)算機(jī)連接在一起，構(gòu)成完整的混合計(jì)算機(jī)系統(tǒng)?；?/p>

合計(jì)算機(jī)一般由數(shù)字計(jì)算機(jī)、模擬計(jì)算機(jī)和混合接口三部分組成，其

中模擬計(jì)算機(jī)部分承擔(dān)快速計(jì)算的工作，而數(shù)字計(jì)算機(jī)部分則承擔(dān)高

精度運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理。混合計(jì)算機(jī)同時具有數(shù)字計(jì)算機(jī)和模擬計(jì)算機(jī)

的特點(diǎn)：運(yùn)算速度快、計(jì)算精度高、邏輯和存儲能力強(qiáng)、存儲容量大

和仿真能力強(qiáng)。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，混合計(jì)算機(jī)主要應(yīng)用于航

空航天、導(dǎo)彈系統(tǒng)等實(shí)時性的復(fù)雜大系統(tǒng)中。在混合計(jì)算機(jī)上

操作時，來自模擬計(jì)算機(jī)的模擬變量通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字變

量，傳送至數(shù)字計(jì)算機(jī)。同時，來自數(shù)字計(jì)算機(jī)的數(shù)字變量通過數(shù)模

轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬信號，傳送至模擬計(jì)算機(jī)。除了計(jì)算變量的轉(zhuǎn)換和

傳送外，還有邏輯信號和控制信號的傳送。用以完成并行運(yùn)算的模擬

計(jì)算機(jī)和串行運(yùn)算的數(shù)字計(jì)算機(jī)在時間上同步。數(shù)字計(jì)算機(jī)每完成一

幀運(yùn)算，就與模擬計(jì)算機(jī)交換一次信息，修正一次數(shù)據(jù)，而在兩次信

息交換的時間間隔(幀)內(nèi)，兩種計(jì)算機(jī)都以前一幀的計(jì)算結(jié)果作為初

值進(jìn)行運(yùn)算。這個時間間隔稱為幀同步時間。對混合程序的設(shè)計(jì)，要

求用戶考慮模型在不同計(jì)算機(jī)上的分配、對幀同步時間的選擇以及對

連接系統(tǒng)硬件特性的了解等?，F(xiàn)代混合計(jì)算機(jī)已發(fā)展成為一種

具有自動編排模擬程序能力的混合多處理機(jī)系統(tǒng)。它包括一臺超小型

計(jì)算機(jī)、一兩臺外圍陣列處理機(jī)、幾臺具有自動編程能力的模擬處理

機(jī)；在各類處理機(jī)之間，通過一個混合智能接口完成數(shù)據(jù)和控制信號

的轉(zhuǎn)換與傳送。這種系統(tǒng)具有很強(qiáng)的實(shí)時仿真能力，但價格昂貴。

智能型計(jì)算機(jī)

智能計(jì)算機(jī)(intelligentcomputers)迄今未有公認(rèn)的定義智

能型計(jì)算機(jī)。計(jì)算理論的奠基人之一A.圖靈定義計(jì)算機(jī)為處理離散

量信息的數(shù)字計(jì)算機(jī)。而對數(shù)字計(jì)算機(jī)能不能模擬人的智能這一原則

問題，存在截然對立的看法。1937年A.丘奇和圖靈分別獨(dú)立地提出

關(guān)于人的思維能力與遞歸函數(shù)的能力等價的假說。這一未被證明的假

說后來被一些人工智能學(xué)者表述為：如果一個可以提交給圖靈機(jī)的問

題不能被圖靈機(jī)解決，則這個問題用人類的思維也不能解決。這一學(xué)

派繼承了以邏輯思維為主的唯理論與還原論的哲學(xué)傳統(tǒng)，強(qiáng)調(diào)數(shù)字計(jì)

算機(jī)模擬人類思維的巨大潛力。另一些學(xué)者，如H.德雷福斯等哲學(xué)

家肯定地認(rèn)為以圖靈機(jī)為基礎(chǔ)的數(shù)字計(jì)算機(jī)不能模擬人的智能。他們

認(rèn)為數(shù)字計(jì)算機(jī)只能做形式化的信息處理，而人的智能活動不一定能

形式化，也不一定是信息處理，不能把人類理智看成是由離散、確定

的與環(huán)境局勢無關(guān)的規(guī)則支配的運(yùn)算。這一學(xué)派原則上不否認(rèn)用接近

于人腦的材料構(gòu)成智能機(jī)的可能性，但這種廣義的智能機(jī)不同于數(shù)字

計(jì)算機(jī)。還有些學(xué)者認(rèn)為不管什么機(jī)器都不可能模擬人的智能，但更

多的學(xué)者相信大腦中大部分活動能用符號和計(jì)算來分析。必須指出，

人們對于計(jì)算的理解在不斷加深與拓寬。有些學(xué)者把可以實(shí)現(xiàn)的物理

過程都看成計(jì)算過程?；蛞部梢钥闯砷_關(guān)，一個細(xì)胞的操作也能用

計(jì)算加以解釋，即所謂分子計(jì)算。從這種意義講，廣義的智能計(jì)算機(jī)

與智能機(jī)器或智能機(jī)范疇幾乎一樣。

單片型計(jì)算機(jī)

單片計(jì)算機(jī)（single-chipcomputer）是指將計(jì)算機(jī)的主要部件

制作在一個集成芯片上的微型計(jì)算機(jī)。單片計(jì)算機(jī)又稱為單片機(jī)或微

控制器，從20世紀(jì)70年代開始，出現(xiàn)了4位單片計(jì)算機(jī)和8位單片

計(jì)算機(jī)，20世紀(jì)80年代出現(xiàn)16位單片機(jī)，性能得到很大的提升，

20世紀(jì)90年代又出現(xiàn)了32位單片機(jī)和使用FLASH存儲的微控制器。

由于單片機(jī)的集成度高，所以單片計(jì)算機(jī)具有體積小、功耗低、控制

功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于智能儀

器儀表的制造、通過構(gòu)造應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)用于工業(yè)控制、家用智能電器的

制造、網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備的使用和醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)。

編輯本段計(jì)算機(jī)的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)的應(yīng)用已滲透到社會的各個領(lǐng)域，正在改變著人們的工

作、學(xué)習(xí)和生活的方式，推動著社會的發(fā)展。歸納起來可分為以下幾

個方面：

1.科學(xué)計(jì)算（數(shù)值計(jì)算）

科學(xué)計(jì)算也稱數(shù)值計(jì)算。計(jì)算機(jī)最開始是為解決科學(xué)研究和工程

設(shè)計(jì)中遇到的大量數(shù)學(xué)問題的數(shù)值計(jì)算而研制的計(jì)算工具。隨著現(xiàn)代

科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，數(shù)值計(jì)算在現(xiàn)代科學(xué)研究中的地位不斷提

高，在尖端科學(xué)領(lǐng)域中，顯得尤為重要。例如，人造衛(wèi)星軌跡的計(jì)算,

房屋抗震強(qiáng)度的計(jì)算，火箭、宇宙飛船的研究設(shè)計(jì)都離不開計(jì)算機(jī)的

精確計(jì)算。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及人類社會的各領(lǐng)域中，計(jì)算機(jī)的

應(yīng)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(yù)報(bào)都離

不開計(jì)算機(jī)的科學(xué)計(jì)算。

2.數(shù)據(jù)處理（信息處理）

在科學(xué)研究和工程技術(shù)中，會得到大量的原始數(shù)據(jù)，其中包括大

量圖片、文字、聲音等信息處理就是對數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、分類、排序、

存儲、計(jì)算、傳輸、制表等操作。目前計(jì)算機(jī)的信息處理應(yīng)用已非常

普遍，如人事管理、庫存管理、財(cái)務(wù)管理、圖書資料管理、商業(yè)數(shù)據(jù)

交流、情報(bào)檢索、經(jīng)濟(jì)管理等。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)，全世界計(jì)算機(jī)用于數(shù)據(jù)處

理的工作量占全部計(jì)算機(jī)應(yīng)用的80%以上，大大提高了工作效率，提

高了管理水平。

3.自動控制

自動控制是指通過計(jì)算機(jī)對某一過程進(jìn)行自動操作，它不需人工

干預(yù)，能按人預(yù)定的目標(biāo)和預(yù)定的狀態(tài)進(jìn)行過程控制。所謂過程控制

是指對操作數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時采集、檢測、處理和判斷，按最佳值進(jìn)行調(diào)

節(jié)的過程。目前被廣泛用于操作復(fù)雜的鋼鐵企業(yè)、石油化工業(yè)、醫(yī)藥

工業(yè)等生產(chǎn)中。使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動控制可大大提高控制的實(shí)時性和

準(zhǔn)確性，提高勞動效率、產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，縮短生產(chǎn)周期。計(jì)

算機(jī)自動控制還在國防和航空航天領(lǐng)域中起決定性作用，例如，無人

駕駛飛機(jī)、導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星和宇宙飛船等飛行器的控制，都是靠計(jì)算