計算機基本概念

時間 2019-11-12

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計算機

計算機（ computer）俗稱電腦，是一種用於高速計算的電子計算機器，能夠進行數值計算，又能夠進行邏輯計算，還具備存儲記憶功能。是可以按照程序運行，自動、高速處理海量數據的現代化智能電子設備。由硬件系統和軟件系統所組成，沒有安裝任何軟件的計算機稱爲裸機。可分爲超級計算機、工業控制計算機、網絡計算機、我的計算機、嵌入式計算機五類，較先進的計算機有生物計算機、光子計算機、量子計算機等。

計算機發明者約翰·馮·諾依曼。計算機是20世紀最早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。它的應用領域從最初的軍事科研應用擴展到社會的各個領域，已造成了規模巨大的計算機產業，帶動了全球範圍的技術進步，由此引起了深入的社會變革，計算機已遍佈通常學校、企事業單位，進入尋常百姓家，成爲信息社會中必不可少的工具。

計算機的應用在中國愈來愈廣泛，改革開放之後，中國計算機用戶的數量不斷攀升，應用水平不斷提升，特別是互聯網、通訊、多媒體等領域的應用取得了不錯的成績。1996年至2009 年，計算機用戶數量從原來的630萬增加至6710 萬臺，聯網計算機臺數由原來的2.9萬臺上升至5940萬臺。互聯網用戶已經達到3.16 億，無線互聯網有6.7 億移動用戶，其中手機上網用戶達1.17 億，爲全球第一位。

中文名

計算機

外文名

computer

時間

1946年

第一臺計算機

ENIAC

1 發展編輯

計算工具的演化經歷了由簡單到複雜、從低級到高級的不一樣階段，例

ENIAC計算機^[1]設計模式

如從「結繩記事」中的繩結到算籌、算盤計算尺、機械計算機等。它們在不一樣的歷史時期發揮了各自的歷史做用，同時也啓發了電子計算機的研製和設計思路。

1889年，美國科學家 赫爾曼·何樂禮研製出以電力爲基礎的電動製表機，用以儲存計算資料。

1930年，美國科學家範內瓦·布什造出世界上首臺模擬電子計算機。

1946年2月14日，由美國軍方定製的世界上第一臺電子計算機「電子數字積分計算機」（ENIAC Electronic Numerical And Calculator）在美國賓夕法尼亞大學問世了。ENIAC ^[2] （中文名：埃尼阿克）是美國奧伯丁武器試驗場爲了知足計算彈道須要而研製成的，這臺計算器使用了17840支電子管，大小爲80英尺×8 英尺，重達28t（噸），功耗爲170kW，其運算速度爲每秒5000次的加法運算，造價約爲487000 美圓。ENIAC的問世具備劃時代的意義，代表電子計算機時代的到來。在之後60多年裏，計算機技術以驚人的速度發展，沒有任何一門技術的性能價格比能在30年內增加6個數量級。 ^[3]

第1代：電子管數字機（1946—1958年）

硬件方面，邏輯元件採用的是真空電子管，主存儲器採用汞延遲線

電子管數字計算機瀏覽器

、陰極射線示波管靜電存儲器、磁鼓、磁芯；外存儲器採用的是磁帶。軟件方面採用的是機器語言、彙編語言。應用領域以軍事和科學計算爲主。

特色是體積大、功耗高、可靠性差。速度慢（通常爲每秒數千次至數萬次）、價格昂貴，但爲之後的計算機發展奠基了基礎。

第2代：晶體管數字機（1958—1964年）

硬件方的操做系統、高級語言及其編譯程序。應用領域以科學計算和事務處理爲主，並開始進入工業控制領域。特色是體積縮小、能耗下降、可靠性提升、運算速度提升（通常爲每秒數10萬次，可高達300萬次）、性能比第1代計算機有很大的提升。

第3代：集成電路數字機（1964—1970年）

硬件方面，邏輯元件採用中、小規模集成電路（MSI、SSI），主存儲器仍採用磁芯。軟件方面出現了分時操做系統以及結構化、規模化程序設計方法。特色是速度更快（通常爲每秒數百萬次至數千萬次），並且可靠性有了顯著提升，價格進一步降低，產品走向了通用化、系列化和標準化等。應用領域開始進入文字處理和圖形圖像處理領域。

第4代：大規模集成電路機（1970年至今）

硬件方面，邏輯元件採用大規模和超大規模集成電路（LSI和VLSI）。軟件方面出現了數據庫管理系統、網絡管理系統和麪向對象語言等。特色是1971年世界上第一臺微處理器在美國硅谷誕生，開創了微型計算機的新時代。應用領域從科學計算、事務管理、過程控制逐步走向家庭。

因爲集成技術的發展，半導體芯片的集成度更高，每塊芯片可容納數萬乃至數百萬個晶體管，而且能夠把運算器和控制器都集中在一個芯片上、從而出現了微處理器，而且能夠用微處理器和大規模、超大規模集成電路組裝成微型計算機，就是咱們常說的微電腦或PC機。微型計算機體積小，價格便宜，使用方便，但它的功能和運算速度已經達到甚至超過了過去的大型計算機。另外一方面，利用大規模、超大規模集成電路製造的各類邏輯芯片，已經制成了體積並不很大，但運算速度可達一億甚至幾十億次的巨型計算機。我國繼1983年研製成功每秒運算一億次的銀河Ⅰ這型巨型機之後，又於1993年研製成功每秒運算十億次的銀河Ⅱ型通用並行巨型計算機。這一時期還產生了新一代的程序設計語言以及數據庫管理系統和網絡軟件等。

隨着物理元、器件的變化，不只計算機主機經歷了更新換代，它的外部設備也在不斷地變革。好比外存儲器，由最初的陰極射線顯示管發展到磁芯、磁鼓，之後又發展爲通用的磁盤，現又出現了體積更小、容量更大、速度更快的只讀光盤（CD—ROM）。

時代

時期	時間	典型計算機	描述
第一代計算機（電子管）	1946年 2月16日	ENIAC	美國賓夕法尼亞大學研製的人類歷史上真正意義的第一臺電子計算機，佔地170平方米，耗電150千瓦，造價48萬美圓，每秒可執行5000次加法或400次乘法運算。共使用了18000個電子管。
第一代計算機（電子管）	1950年	EDVAC	第一臺並行計算機，實現了計算機之父「馮.諾伊曼」的兩個設想：採用二進制和存儲程序。

第二代計算機（晶體管）	1954年	TRADIC	IBM公司製造的第一臺使用晶體管的計算機，增長了浮點運算，使計算能力有了很大提升
第二代計算機（晶體管）	1958年	IBM 1401	這是第二代計算機中的表明，用戶當時能夠租用。

時期	時間	典型計算機	描述
第四代計算機（大規模和超大規模集成電路）	1970年	IBM S/370	這是IBM的更新換代的重要產品，採用了大規模集成電路代替磁芯存儲，小規模集成電路做爲邏輯元件，並使用虛擬存儲器技術，將硬件和軟件分離開來，從而明確了軟件的價值。
	1975年4月	Altair 8800	MITS製造的，帶有1KB存儲器。這是世界上第一臺微型計算機。
	1977年4月	Apple II	NMOS6500 1MHz CPU，4KB RAM 16KB ROM，這是計算機史上第一個帶有彩色圖形的我的計算機
	1981年8月12日	IBM PC	採用了主頻爲4.77MHz的Intel 8088CPU，內存64KB,160KB軟驅，操做系統是Microsoft提供的MS-DOS
	1983年1月19日	APPLE LISA	第一臺使用了鼠標的電腦，第一臺使用圖形用戶界面的電腦。
	1983年3月8日	IBM PC/XT	採用INTEL8088 4.77MHz的CPU，256K RAM和40K ROM,10MB的硬盤，兩部360KB軟驅。
	1984年8月	IBM PC/AT	採用Intel 80286 6MHzCPU， 512KB內存，20MB硬盤和1.2M軟驅。
	1986年9月	Compaq Desktop PC	採用了Intel 80386 16MHz CPU,640KB內存，20MB硬盤，1.2M軟驅，是計算機史上第一臺386計算機。
	1989年4月	DELL 80486	採用Intel 80486DX CPU 640KB內存， 20MB硬盤，1.2M軟驅。
	1996年		基本配置是奔騰或者奔騰MMX 的CPU，32M EDO或者SDRAM內存，2.1G硬盤，14寸球面顯示器爲標準配置。
	1997年		基本配置開始向賽揚處理器過渡，部分高檔的機器開始使用PentiumII CPU，同時內存也由早期的EDO過渡到SDRAM，4.3G左右的硬盤開始成爲標準配置。
	1998年		帶有128K二級高速緩存的賽揚處理器成爲廣大裝機者的最愛，同時64M內存和15寸顯示器開始成爲標準配置。
	1999年		部分品牌廠商開始將PentiumIII CPU做爲電腦的一個賣點，64M內存和6.4G硬盤開始成爲電腦的標準配置。
	2000年		66M和100M外頻的賽揚處理器佔領了大部分品牌或兼容機的市場，128M內存，10G以上的硬盤開始成爲標準配置，17寸顯示器慢慢進入家庭。
	2001年至今		Pentium 4 CPU和Pentium 4賽揚CPU開始成爲電腦的標準配置，內存由SDRAM實現了向DDR的過渡，同時17寸CRT顯示器或者15寸液晶顯示器開始成爲用戶的首選，硬盤逐漸向40G以上的容量發展。
		蘋果 iMac G5(M9248CH/A)	處理器類型PowerPC G5配置，主頻1600MHz以上，內存容量256MB，硬盤容量80GB，顯示器類型17」液晶。這是蘋果電腦的創新，將主機的部件所有集成到顯示器內部。顯示器就是一臺電腦。 ^[4]

2 組成編輯

計算機是由硬件系統（hardware system）和軟件系統（software system）兩部分組成的。

傳統電腦系統的硬體單元通常可分爲輸入單元、輸出單元、算術邏輯單元、控制單元及記憶單元，其中算術邏輯單元和控制單元合稱中央處理單元（Center Processing Unit, CPU)。

硬件系統

電源

電源是電腦中不可缺乏的供電設備，它的做用是將220V交流電轉換爲電腦中使用的5V、12V、3.3V直流電，其性能的好壞，直接影響到其餘設備工做的穩定性，進而會影響整機的穩定性。手提電腦在自帶鋰電池狀況下，爲手提電腦提供有效電源。

主板

主板是電腦中各個部件工做的一個平臺，它把電腦的各個部件緊密鏈接在一塊兒，各個部件經過主板進行數據傳輸。也就是說，電腦中重要的「交通樞紐」都在主板上，它工做的穩定性影響着整機工做的穩定性。

CPU即中央處理器，是一臺計算機的運算核心和控制核心。其功能主要是解釋計算機指令以及處理計算機軟件中的數據。CPU由運算器、控制器、寄存器、高速緩存及實現它們之間聯繫的數據、控制及狀態的總線構成。做爲整個系統的核心，CPU也是整個系統最高的執行單元，所以CPU已成爲決定電腦性能的核心部件，不少用戶都以它爲標準來判斷電腦的檔次。

內存

內存又叫內部存儲器或者是隨機存儲器（RAM），分爲DDR內存和SDRAM內存，（可是SDRAM因爲容量低，存儲速度慢，穩定性差，已經被DDR淘汰了）內存屬於電子式存儲設備，它由電路板和芯片組成，特色是體積小，速度快，有電可存，無電清空，即電腦在開機狀態時內存中可存儲數據，關機後將自動清空其中的全部數據。內存有DDR、DDR II、DDR III三大類，容量1-64GB。

硬盤

硬盤屬於外部存儲器，機械硬盤由金屬磁片製成，而磁片有記憶功能，因此儲到磁片上的數據，不論在開機，仍是關機，都不會丟失。硬盤容量很大，已達TB級，尺寸有3.五、2.五、1.八、1.0英寸等，接口有IDE、SATA、SCSI等，SATA最廣泛。移動硬盤是以硬盤爲存儲介質，強調便攜性的存儲產品。市場上絕大多數的移動硬盤都是以標準硬盤爲基礎的，而只有不多部分的是以微型硬盤（1.8英寸硬盤等）爲基礎，但價格因素決定着主流移動硬盤仍是以標準筆記本硬盤爲基礎。由於採用硬盤爲存儲介質，所以移動硬盤在數據的讀寫模式與標準IDE硬盤是相同的。移動硬盤多采用USB、IEEE1394等傳輸速度較快的接口，能夠較高的速度與系統進行數據傳輸。固態硬盤用固態電子存儲芯片陣列而製成的硬盤，由控制單元和存儲單元（FLASH芯片）組成。固態硬盤在產品外形和尺寸上也徹底與普通硬盤一致可是固態硬盤比機械硬盤速度更快。

聲卡

聲卡是組成多媒體電腦必不可少的一個硬件設備，其做用是當發出播放命令後，聲卡將電腦中的聲音數字信號轉換成模擬信號送到音箱上發出聲音。

顯卡

顯卡在工做時與顯示器配合輸出圖形、文字，做用是將計算機系統所須要的顯示信息進行轉換驅動，並向顯示器提供行掃描信號，控制顯示器的正確顯示，是鏈接顯示器和我的電腦主板的重要元件，是「人機對話」的重要設備之一。

網卡

網卡是工做在數據鏈路層的網路組件，是局域網中鏈接計算機和傳輸介質的接口，不只能實現與局域網傳輸介質之間的物理鏈接和電信號匹配，還涉及幀的發送與接收、幀的封裝與拆封、介質訪問控制、數據的編碼與解碼以及數據緩存的功能等。網卡的做用是充當電腦與網線之間的橋樑，它是用來創建局域網並鏈接到Internet的重要設備之一。

在整合型主板中常把聲卡、顯卡、網卡部分或所有集成在主板上。

調制解調器

英文名爲「Modem」，俗稱「貓」，即調制解調器，類型

調制解調器緩存

有內置式和外置式，有線式和無線式。調制解調器是經過電話線上網時必不可少的設備之一。它的做用是將電腦上處理的數字信號轉換成電話線傳輸的模擬信號。隨着ADSL寬帶網的普及，內置式調制解調器逐漸退出了市場。

光驅

英文名爲「Optical Disk driver」，電腦用來讀寫光碟內容的機器，也是在臺式機和筆記本便攜式電腦裏比較常見的一個部件。

光驅

隨着多媒體的應用愈來愈普遍，使得光驅在計算機諸多配件中已經成爲標準配置。光驅可分爲CD-ROM驅動器、DVD光驅（DVD-ROM）、康寶（COMBO）和DVD刻錄機（DVD-RAM）等。讀寫的能力和速度也日益提高，4× 16× 32× 40× 48×。

顯示器

英文名爲「monitor」，顯示器有大有小，有薄有厚，品種多樣，其做用是把電腦處理完的結果顯示出來。它是一個輸出設備，是電腦必不可缺乏的部件之一。分爲CRT、LCD、LED三大類，接口有VGA、DVI兩類。

常見計算機鍵盤

十二、鍵盤

英文名爲「Keyboard」，分爲有線和無線，鍵盤是主要的人工學輸入設備，一般爲104或105鍵，用於把文字、數字等輸到電腦上，以及電腦操控。

1三、鼠標

英文名爲「Mouse」，當人們移動鼠標時，電腦屏幕上就會有一個箭頭指針跟着移動，並能夠很準確指到想指的位置，快速地在屏幕上定位，它是人們使用電腦不可缺乏的部件之一。鍵盤鼠標接口有PS/2和USB兩種。硬件的鼠標分爲光電和機械兩種（機械已被光電淘汰）。

音響

音箱

英文名爲「Loud speaker」,經過音頻線鏈接到功率放大器，再經過晶體管把聲音放大，輸出到喇叭上，從而使喇叭發出電腦的聲音。通常的電腦音箱可分爲二、2.1 、3 .一、四、4.一、5.一、7.1這幾種，音質也各有差別。

打印機

英文名爲「Printer」,經過它能夠把電腦中的文件打印到紙上，它是重要的輸出設備之一。在打印機領域造成了針式打印機、噴墨打印機、激光打

打印機

印機三足鼎立的主流產品，各自發揮其優勢，知足各界用戶不一樣的需求。

視頻設備

如攝像頭、掃描儀、數碼相機、數碼攝像機、電視卡等設備，用於處理視頻信號。

閃存盤

英文名爲「Flash disk」，閃存盤一般也被稱做優盤，U盤，閃盤，是一個通用串行總線USB接口的無需物理驅動器的微型高容量移動存儲產品，它採用的存儲介質爲閃存存儲介質（Flash Memory）。閃存盤通常包括閃存（Flash Memory）、控制芯片和外殼。閃存盤具備可屢次擦寫、速度快並且防磁、防震、防潮的優勢。閃盤採用流行的USB接口，體積只有大拇指大小，重量約20克，不用驅動器，無需外接電源，即插即用，不一樣電腦之間進行文件交流，存儲容量從1～128GB不等，知足不一樣的需求。

移動存儲卡及讀卡器

存儲卡是利用閃存（Flash Memory）技術達到存儲電子信息的存儲器，通常應用在數碼相機、掌上電腦、MP三、MP4等小型數碼產品中做爲存儲介質，因此樣子小巧，猶如一張卡片，因此稱之爲閃存卡。根據不一樣的生產廠商和不一樣的應用，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、規格不一樣，可是技術原理都是相同的。因爲閃存卡自己並不能直接被電腦辨認，讀卡器就是一個二者的溝通橋樑。讀卡器Card Reader）可以使用不少種存儲卡，如Compact Flash or Smart Media or Microdrive存儲卡等，做爲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設備同樣，只需插入電腦的USB端口，而後插用存儲卡就可使用了。按照速度來劃分有 USB1.一、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。

軟件系統

所謂軟件是指爲方便使用計算機和提升使用效率而組織的程序以及用於開發、使用和維護的有關文檔。軟件系統可分爲系統軟件和應用軟件兩大類。

一、系統軟件

系統軟件System software,由一組控制計算機系統並管理其資源的程序組成，其主要功能包括：啓動計算機，存儲、加載和執行應用程序，對文件進行排序、檢索，將程序語言翻譯成機器語言等。實際上，系統軟件能夠看做用戶與計算機的接口，它爲應用軟件和用戶提供了控制、訪問硬件的手段，這些功能主要由操做系統完成。此外，編譯系統和各類工具軟件也屬此類，它們從另外一方面輔助用戶使用計算機。下面分別介紹它們的功能。

1）操做系統（Operating System，OS）

操做系統是管理、控制和監督計算機軟、硬件資源協調運行的程序系統，由一系列具備不一樣控制和管理功能的程序組成，它是直接運行在計算機硬件上的、最基本的系統軟件，是系統軟件的核心。操做系統是計算機發展中的產物，它的主要目的有兩個：一是方便用戶使用計算機，是用戶和計算機的接口。好比用戶鍵入一條簡單的命令就能自動完成複雜的功能，這就是操做系統幫助的結果；二是統一管理計算機系統的所有資源，合理組織計算機工做流程，以便充分、合理地發揮計算機的效率。操做系統一般應包括下列五大功能模塊：

（1）處理器管理：當多個程序同時運行時，解決處理器（CPU）時間的分配問題。

（2）做業管理：完成某個獨立任務的程序及其所需的數據組成一個做業。做業管理的任務主要是爲用戶提供一個使用計算機的界面使其方便地運行本身的做業，並對全部進入系統的做業進行調度和控制，儘量高效地利用整個系統的資源。

（3）存儲器管理：爲各個程序及其使用的數據分配存儲空間，並保證它們互不干擾。

（4）設備管理：根據用戶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（稱爲中斷），如要求輸入信息。

（5）文件管理：主要負責文件的存儲、檢索、共享和保護，爲用戶提供文件操做的方便。

操做系統的種類繁多，依其功能和特性分爲分批處理操做系統、分時操做系統和實時操做系統等；依同時管理用戶數的多少分爲單用戶操做系統和多用戶操做系統；適合管理計算機網絡環境的網絡操做系統。

微機操做系統隨着微機硬件技術的發展而發展，從簡單到複雜。Microsoft公司開發的DOS是一單用戶單任務系統，而Windows操做系統則是一多戶多任務系統，通過十幾年的發展，已從Windows 3.1發展Windows NT、Windows 2000、Windows XP、Windows vista、Windows 7和Windows 8等等。它是當前微機中普遍使用的操做系統之一。Linux是一個源碼公開的操做系統，程序員能夠根據本身的興趣和靈感對其進行改變，這讓Linux吸取了無數程序員的精華，不斷壯大，已被愈來愈多的用戶所採用，是 Windows操做系統強有力的競爭對手。

2）語言處理系統（翻譯程序）

人和計算機交流信息使用的語言稱爲計算機語言或稱程序設計語言。計算機語言一般分爲機器語言、彙編語言和高級語言三類。若是要在計算機上運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）。翻譯程序自己是一組程序，不一樣的高級語言都有相應的翻譯程序。翻譯的方法有兩種：

一種稱爲「解釋」。早期的BASIC源程序的執行都採用這種方式。它調用機器配備的BASIC「解釋程序」，在運行BASIC源程序時，逐條把BASIC的源程序語句進行解釋和執行，它不保留目標程序代碼，即不產生可執行文件。這種方式速度較慢，每次運行都要通過「解釋」，邊解釋邊執行。

另外一種稱爲「編譯」，它調用相應語言的編譯程序，把源程序變成目標程序（以.OBJ爲擴展名），而後再用鏈接程序，把目標程序與庫文件相鏈接造成可執行文件。儘管編譯的過程複雜一些，但它造成的可執行文件（以.exe爲擴展名）能夠反覆執行，速度較快。運行程序時只要鍵入可執行程序的文件名，再按Enter鍵便可。

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

3）服務程序

服務程序可以提供一些經常使用的服務性功能，它們爲用戶開發程序和使用計算機提供了方便，像微機上常用的診斷程序、調試程序、編輯程序均屬此類。

4）數據庫管理系統

數據庫是指按照必定聯繫存儲的數據集合，可爲多種應用共享。數據庫管理系統（Data Base Management System，DBMS）則是可以對數據庫進行加工、管理的系統軟件。其主要功能是創建、消除、維護數據庫及對庫中數據進行各類操做。數據庫系統主要由數據庫（DB）、數據庫管理系統（DBMS）以及相應的應用程序組成。數據庫系統不但可以存放大量的數據，更重要的是能迅速、自動地對數據進行檢索、修改、統計、排序、合併等操做，以獲得所需的信息。這一點是傳統的文件櫃沒法做到的。

數據庫技術是計算機技術中發展最快、應用最廣的一個分支。能夠說，在從此的計算機應用開發中大都離不開數據庫。所以，瞭解數據庫技術尤爲是微機環境下的數據庫應用是很是必要的。

二、應用軟件

爲解決各種實際問題而設計的程序系統稱爲應用軟件。從其服務對象的角度，又可分爲通用軟件和專用軟件兩類。

3 分類編輯

超級

計算機

超級計算機（Supercomputers）一般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機和服務器不能完成的大型複雜課題的計算機。超級計算機是計算機中功能最強、運算速度最快、存儲容量最大的一類計算機，是國家科技發展水平和綜合國力的重要標誌。超級計算機擁有最強的並行計算能力，主要用於科學計算。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，雖然超級計算機和服務器均可能是多處理器系統，兩者並沒有實質區別，可是現代超級計算機較多采用集羣系統，更注重浮點運算的性能，可看着是一種專一於科學計算的高性能服務器，並且價格很是昂貴。

網絡型

一、服務器

專指某些高性能計算機，能經過網絡，對外提供服務。

相對於普通電腦來講，穩定性、安全性、性能等方面都要求更高，所以在CPU、芯片組、內存、磁盤系統、網絡等硬件和普通電腦有所不一樣。服務器是網絡的節點，存儲、處理網絡上80%的數據、信息，在網絡中起到舉足輕重的做用。它們是爲客戶端計算機提供各類服務的高性能的計算機，其高性能主要表高速度的運算能力、長時間的可靠運行、強大的外部數據吞吐能力等方面。服務器的構成與普通電腦相似，也有處理器、硬盤、內存、系統總線等，但由於它是針對具體的網絡應用特別制定的，於是服務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別很大。服務器主要有網絡服務器（DNS、DHCP）、打印服務器、終端服務器、磁盤服務器、郵件服務器、文件服務器等。

二、 工做站

是一種以我的計算機和分佈式網絡計算爲基礎，主要面向專業應用領域，具有強大的數據運算與圖形、圖像處理能力，爲知足工程設計、動畫製做、科學研究、軟件開發、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計算機。工做站最突出的特色是具備很強的圖形交換能力，所以在圖形圖像領域特別是計算機輔助設計領域獲得了迅速應用。典型產品有美國Sun公司的Sun系列工做站。

無盤工做站是指無軟盤、無硬盤、無光驅連入局域網的計算機。在網絡系統中，把工做站端使用的操做系統和應用軟件被所有放在服務器上，系統管理員只要完成服務器上的管理和維護，軟件的升級和安裝也只須要配置一次後，則整個網絡中的全部計算機就均可以使用新軟件。因此無盤工做站具備節省費用、系統的安全性高、易管理性和易維護性等優勢，這對網絡管理員來講具備很大的吸引力。

無盤工做站的工做原理是由網卡的啓動芯片（Boot ROM）以不一樣的形式向服務器發出啓動請求號，服務器收到後，根據不一樣的機制，向工做站發送啓動數據，工做站下載完啓動數據後，系統控制權由Boot ROM轉到內存中的某些特定區域，並引導操做系統。

根據不一樣的啓動機制，比較經常使用無盤工做站可分爲RPL 和PXE。RPL 爲Remote Initial Program Load 的縮寫，此技術經常使用於Windows95 中。PXE 是RPL 的升級品，它是Preboot Execution Environment的縮寫。二者不一樣之處在於RPL 是靜態路由，而PXE 是動態路由，其通訊協議採用TCP/IP，實現了與Internet 鏈接高效而可靠，它經常使用於Windows9八、Windows NT、Windows2000、 Windows XP中。

三、 集線器

集線器（HUB）是一種共享介質的網絡設備，它的做用能夠簡單的理解爲將一些機器鏈接起來組成一個局域網，HUB 自己不能識別目的地址。集線器上的全部端口爭用一個共享信道的寬帶，所以隨着網絡節點數量的增長，數據傳輸量的增大，每節點的可用帶寬將隨之減小。另外，集線器採用廣播的形式傳輸數據，即向全部端口傳送數據。如當同一局域網內的A 主機給B 主機傳輸數據時，數據包在以HUB 爲架構的網絡上是以廣播方式傳輸的，對網絡上全部節點同時發送同一信息，而後再由每一臺終端經過驗證數據包頭的地址信息來肯定是否接收。其實接收數據的通常來講只有一個終端節點，而對全部節點都發送，在這種方式下，很容易形成網絡堵塞，並且絕大部分數據流量是無效的，這樣就形成整個網絡數據傳輸效率至關低。另外一方面因爲所發送的數據包每一個節點都能偵聽到，容易給網絡帶來一些不安全隱患。

四、 交換機

交換機（Switch）是按照通訊兩端傳輸信息的須要，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訊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，外觀上與集線器很是類似，其做用與集線器大致相同。可是二者在性能上有區別：集線器採用的是共享帶寬的工做方式，而交換機採用的是獨享帶寬方式。即交換機上的全部端口均有獨享的信道帶寬，以保證每一個端口上數據的快速有效傳輸，交換機爲用戶提供的是獨佔的、點對點的鏈接，數據包只被發送到目的端口，而不會向全部端口發送，其它節點很難偵聽到所發送的信息，這樣在機器不少或數據量很大時，不容易形成網絡堵塞，也確保了數據傳輸安全，同時大大的提升了傳輸效率，二者的差異就比較明顯了。

五、 路由器

路由器（Router）是一種負責尋徑的網絡設備，它在互聯網絡中從多條路徑中尋找通信量最少的一條網絡路徑提供給用戶通訊。路由器用於鏈接多個邏輯上分開的網絡，爲用戶提供最佳的通訊路徑，路由器利用路由表爲數據傳輸選擇路徑，路由表包含網絡地址以及各地址之間距離的清單，路由器利用路由表查找數據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算法或最優路徑算法來調整信息傳遞的路徑。路由器是產生於交換機以後，就像交換機產生於集線器以後，因此路由器與交換機也有必定聯繫，並非徹底獨立的兩種設備。路由器主要克服了交換機不能向路由轉發數據包的不足。

交換機、路由器是一臺特殊的網絡計算機，它的硬件基礎CPU、存儲器和接口，軟件基礎是網絡互聯操做系統IOS。

交換機、路由器和PC機同樣，有中央處理單元CPU，並且不一樣的交換機、路由器，其CPU通常也不相同，CPU是交換機、路由器的處理中心。

內存是交換機、路由器存儲信息和數據的地方，CISCO交換機、路由器有如下幾種內存組件：

ROM（Read Only Memory）存儲交換機、路由器加電自檢（POST：Power-On Self-Test）、啓動程序（Bootstrap Program）和部分或所有的IOS。交換機、路由器中的ROM是可擦寫的，因此IOS是能夠升級的。

RAM（Random Access Memory）與PC機上的隨機存儲器類似，提供臨時信息的存儲，同時保存着當前的路由表和配置信息。

NVRAM（Nonvolatile Random Access Memory）存儲交換機、路由器的啓動配置文件。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閃存，是可擦寫的，也可編程，用於存儲CISCO IOS的其它版本，用於對交換機、路由器的IOS進行升級。

接口用做將交換機、路由器鏈接到網絡，能夠分爲局域網接口和廣域網接口兩種。因爲交換機、路由器型號的不一樣，接口數目和類型也不盡同樣。常見的接口主要有如下幾種：

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

同步/異步串口，可用軟件將端口設置爲同步工做方式。

AUI端口，即粗纜口。通常須要外接轉換器（AUI-RJ45），鏈接10/100Base-T以太網絡。

ISDN端口，能夠鏈接ISDN網絡（2B+D），可做爲局域網接入Internet 之用。

AUX端口，該端口爲異步端口，主要用於遠程配置，也可用於拔號備份，可與MODEM鏈接。支持硬件流控制（Hardware Flow Control）。

Console端口，該端口爲異步端口，主要鏈接終端或運行終端仿真程序的計算機，在本地配置交換機、路由器。不支持硬件流控制。

工業控制

是一種採用總線結構，對生產過程及其機電設備、工藝裝備進行檢測與控制的計算機系統總稱。簡稱工控機。它由計算機和過程輸入輸出（I/O）經過兩大部分組成。計算機是由主機、輸入輸出設備和外部磁盤機、磁帶機等組成。在計算機外部又增長一部分過程輸入/輸出通道，用來完成工業生產過程的檢測數據送入計算機進行處理；另外一方面將計算機要行使對生產過程控制的命令、信息轉換成工業控制對象的控制變量的信號，再送往工業控制對象的控制器去。由控制器行使對生產設備運行控制。工控機的主要類別有：IPC（PC總線工業電腦）、PLC（可編程控制系統）、DCS（分散型控制系統）、FCS（現場總線系統）及CNC（數控系統）五種。

一、IPC

即基於PC總線的工業電腦。據2000年IDC統計PC機已佔到通用計算機的95%以上，因其價格低、質量高、產量大、軟/硬件資源豐富，已被廣大的技術人員所熟悉和承認，這正是工業電惱熱的基礎。其主要的組成部分爲工業機箱、無源底板及可插入其上的各類板卡組成，如CPU卡、I/O卡等。並採起全鋼機殼、機卡壓條過濾網，雙正壓風扇等設計及EMC（Electro Magnetic Compatibility）技術以解決工業現場的電磁干擾、震動、灰塵、高/低溫等問題。

IPC有如下特色：

可靠性：工業PC具備在粉塵、煙霧、高/低溫、潮溼、震動、腐蝕和快速診斷和可維護性，其MTTR（Mean Time to Repair）通常爲10萬小時以上。

實時性，工業PC對工業生產過程進行實時在線檢測與控制，對工做情況的變化給予快速響應，及時進行採集和輸出調節（看門狗功能這是普通PC所不具備的），遇險自復位，保證系統的正常運行。

擴充性，工業PC因爲採用底板+CPU卡結構，於是具備很強的輸入輸出功能，最多可擴充20個板卡，能與工業現場的各類外設、板卡如與道控制器、視頻監控系統、車輛檢測儀等相連，以完成各類任務。

兼容性，能同時利用ISA與PCI及PICMG資源，並支持各類操做系統，多種語言彙編，多任務操做系統。

二、可編程序控制器（PLC）

PLC英文全稱ProgrammableLogicController，中文全稱爲可編程邏輯控制器，定義是：一種數字運算操做的電子系統，專爲在工業環境應用而設計的。它採用一類可編程的存儲器，用於其內部存儲程序，執行邏輯運算，順序控制，定時，計數與算術操做等面向用戶的指令，並經過數字或模擬式輸入/輸出控制各類類型的機械或生產過程。可編程控制系統（ProgrammableLogicController）是一種專門爲在工業環境下應用而設計的數字運算操做電子系統。它採用一種可編程的存儲器，在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操做的指令，經過數字式或模擬式的輸入輸出來控制各類類型的機械設備或生產過程。

可編程控制器是計算機技術與自動化控制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制裝置，是做爲傳統繼電器的替換產品而出現的。隨着微電子技術和計算機技術的迅猛發展，可編程控制器更多地具備了計算機的功能，不只能實現邏輯控制，還具備了數據處理、通訊、網絡等功能。因爲它可經過軟件來改變控制過程，並且具備體積小、組裝維護方便、編程簡單、可靠性高、抗干擾能力強等特色，已普遍應用於工業控制的各個領域，大大推動了機電一體化的進程。

三、分散型控制系統（DCS）

是一種高性能、高質量、低成本、配置靈活的分散控制系統系列產品，能夠構成各類獨立的控制系統、分散控制系統DCS、監控和數據採集系統（SCADA），能知足各類工業領域對過程控制和信息管理的需求。系統的模塊化設計、合理的軟硬件功能配置和易於擴展的能力，能普遍用於各類大、中、小型電站的分散型控制、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制。

四、現場總線系統（FCS）

是全數字串行、雙向通訊系統。系統內測量和控制設備如探頭、激勵器和控制器可相互鏈接、監測和控制。在工廠網絡的分級中，它既做爲過程控制（如PLC，LC等）和應用智能儀表（如變頻器、閥門、條碼閱讀器等）的局部網，又具備在網絡上分佈控制應用的內嵌功能。因爲其廣闊的應用前景，衆多國外有實力的廠家競相投入力量，進行產品開發。國際上已知的現場總線類型有四十餘種，比較典型的現場總線有：FF，Profibus，LONworks，CAN，HART，CC-LINK等。

五、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序（軟件）來實現控制邏輯，實現部分或所有數控功能，並經過接口與外圍設備進行聯接，稱爲計算機數控，簡稱CNC系統。

數控機牀是以數控系統爲表明的新技術對傳統機械製造產業的滲透造成的機電一體化產品；其技術範圍覆蓋不少領域：（1）機械製造技術；（2）信息處理、加工、傳輸技術；（3）自動控制技術；（4）伺服驅動技術；（5）傳感器技術；（6）軟件技術等。

我的

一、臺式機（Desktop）

電腦主機

也叫桌面機，是一種獨立相分離的計算機，完徹底全跟其它部件無聯繫，相對於筆記本和上網本體積較大，主機、顯示器等設備通常都是相對獨立的，通常須要放置在電腦桌或者專門的工做臺上。所以命名爲臺式機。爲很是流行的微型計算機，多數人家裏和公司用的機器都是臺式機。臺式機的性能相對較筆記本電腦要強。臺式機具備以下特色：

散熱性。臺式機具備筆記本計算機所沒法比擬的優勢。臺式機的機箱具備空間大、通風條件好的因素而一直被人們普遍使用。

擴展性。臺式機的機箱方便用戶硬件升級，如光驅、硬盤。如臺式機箱的光驅驅動器插槽是4-5個，硬盤驅動器插槽是4-5個。很是方便用戶往後的硬件升級。

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

明確性。臺式機機箱的開、關鍵、重啓鍵、 USB、音頻接口都在機箱前置面板中，方便用戶的使用。

但臺式機的便攜性差，相比筆記本是很是方便。

二、電腦一體機

電腦一體機，是由一臺顯示器、一個電腦鍵盤和一個鼠標組成的電腦。它的芯片、主板與顯示器集成在一塊兒，顯示器就是一臺電腦，所以只要將鍵盤和鼠標鏈接到顯示器上，機器就能使用。隨着無線技術的發展，電腦一體機的鍵盤、鼠標與顯示器可實現無線連接，機器只有一根電源線。這就解決了一直爲人詬病的臺式機線纜多而雜的問題。有的電腦一體機還具備電視接收、AV功能，也整合專用軟件，可用於特定行業專用機。

三、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、可攜帶的我的電腦，通

筆記本電腦

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（Pointing Stick），提供了更好的定位和輸入功能。

筆記本電腦能夠大致上分爲6類：商務型、時尚型、多媒體應用、上網型、學習型、特殊用途。商務型筆記本電腦通常能夠歸納爲移動性強、電池續航時間長、商務軟件多；時尚型外觀主要針對時尚女性；多媒體應用型筆記本電腦則有較強的圖形、圖像處理能力和多媒體的能力，尤爲是播放能力，爲享受型產品。並且，多媒體筆記本電腦多擁有較爲強勁的獨立顯卡和聲卡（均支持高清），並有較大的屏幕。上網本（Netbook）就是輕便和低配置的筆記本電腦，具有上網、收發郵件以及即時信息（IM）等功能，並能夠實現流暢播放流媒體和音樂。上網本比較強調便攜性，多用於在出差、旅遊甚至公共交通上的移動上網。學習型機身設計爲筆記本外形，採用標準電腦操做，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。特殊用途的筆記本電腦是服務於專業人士，能夠在酷暑、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，好比奧運會前期在「華碩珠峯大本營IT服務區」使用的華碩筆記本電腦。

四、掌上電腦（PDA）

掌上電腦是一種運行在嵌入式操做系統和內嵌式應用軟件之上的、小巧

掌上電腦（PDA）

、輕便、易帶、實用、價廉的手持式計算設備。它不管在體積、功能和硬件配備方面都比筆記本電腦簡單輕便。掌上電腦除了用來管理我的信息（如通信錄，計劃等），並且還能夠上網瀏覽頁面，收發Email，甚至還能夠看成手機來用外，還具備：錄音機功能、英漢漢英詞典功能、全球時鐘對照功能、提醒功能、休閒娛樂功能、傳真管理功能等等。掌上電腦的電源一般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操做系統，各類產品之間的競爭也主要在此。

在掌上電腦基礎上加上手機功能，就成了智能手機（Smartphone）。智能手機除了具有手機的通話功能外，還具有了PDA分功能，特別是我的信息管理以及基於無線數據通訊的瀏覽器和電子郵件功能。智能手機爲用戶提供了足夠的屏幕尺寸和帶寬，既方便隨身攜帶，又爲軟件運行和內容服務提供了廣闊的舞臺，不少增值業務能夠就此展開，如股票、新聞、天氣、交通、商品、應用程序下載、音樂圖片下載等等。

五、平板電腦

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。其構成組件與筆記本電腦基本相同，但它是利用觸筆在屏幕上書寫，而不是使用鍵盤和鼠標輸入，而且打破了筆記本電腦鍵盤與屏幕垂直的J 型設計模式。它除了擁有筆記本電腦的全部功能外，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

即嵌入式系統（ Embedded Systems），是一種以應用爲中心、以微處理器爲基礎，軟硬件可裁剪的，適應應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗等綜合性嚴格要求的專用計算機系統。它通常由嵌入式微處理器、外圍硬件設備、嵌入式操做系統以及用戶的應用程序等四個部分組成。它是計算機市場中增加最快的領域，也是種類繁多，形態多種多樣的計算機系統。嵌入式系統幾乎包括了生活中的全部電器設備，如掌上pda、計算器、電視機頂盒、手機、數字電視、多媒體播放器、汽車、微波爐、數字相機、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，分紅4類，即嵌入式微控制器（ 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）。嵌入式微處理器通常具有4個特色：

一、對實時和多任務有很強的支持能力，能完成多任務而且有較短的中斷響應時間，從而使內部的代碼和實時操做系統的執行時間減小到最低限度；

二、具備功能很強的存儲區保護功能，這是因爲嵌入式系統的軟件結構已模塊化，而爲了不在軟件模塊之間出現錯誤的交叉做用，須要設計強大的存儲區保護功能，同時也有利於軟件診斷；

三、可擴展的處理器結構，以能迅速地擴展出知足應用的高性能的嵌入式微處理器；

四、嵌入式微處理器的功耗必須很低，尤爲是用於便攜式的無線及移動的計算和通訊設備中靠電池供電的嵌入式系統更是如此，功耗只能爲mw 甚至μw 級。

4 將來編輯

分子

分子計算機體積小、耗電少、運算快、存儲量大。分子計算機的運行是吸取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。分子計算機的運算過程就是蛋白質分子與周圍物理化學介質的相互做用過程。轉換開關爲酶，而程序則在酶合成系統自己和蛋白質的結構中極其明顯地表示出來。生物分子組成的計算機具有能在生化環境下，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。所以它將在醫療診治、遺傳追蹤和仿生工程中發揮沒法替代的做用。分子芯片體積大大減少，而效率大大提升，分子計算機完成一項運算，所需的時間僅爲10微微秒，比人的思惟速度快100萬倍。分子計算機具備驚人的存貯容量，1立方米的DNA溶液可存儲1萬億億的二進制數據。分子計算機消耗的能量很是小，只有電子計算機的十億分之一。因爲分子芯片的原材料是蛋白質分子，因此分子計算機既有自我修復的功能，又可直接與分子活體相聯。

量子型

量子計算機是利用原子所具備的量子特性進行信息處理的一種全新概念的計算機。量子理論認爲，非相互做用下，原子在任一時刻都處於兩種狀態，稱之爲量子超態。原子會旋轉，即同時沿上、下兩個方向自旋，這正好與電子計算機0與1徹底吻合。若是把一羣原子聚在一塊兒，它們不會像電子計算機那樣進行的線性運算，而是同時進行全部可能的運算，例如量子計算機處理數據時不是分步進行而是同時完成。只要40個原子一塊兒計算，就至關於今天一臺超級計算機的性能。量子計算機以處於量子狀態的原子做爲中央處理器和內存，其運算速度可能比奔騰4芯片快10億倍，就像一枚信息火箭，在一瞬間搜尋整個互聯網，能夠輕易破解任何安全密碼，黑客任務垂手可得，難怪美國中央情報局對它特別感興趣。

光子

光子計算機

1990年初，美國貝爾實驗室製成世界上第一臺光子計算機。

光子計算機是一種由光信號進行數字運算、邏輯操做、信息存貯和處理的新型計算機。光子計算機的基本組成部件是集成光路，要有激光器、透鏡和核鏡。因爲光子比電子速度快，光子計算機的運行速度可高達一萬億次。它的存貯量是現代計算機的幾萬倍，還能夠對語言、圖形和手勢進行識別與合成。

許多國家都投入巨資進行光子計算機的研究。隨着現代光學與計算機技術、微電子技術相結合，在不久的未來，光子計算機將成爲人類廣泛的工具。

納米

納米計算機是用納米技術研發的新型高性能計算機。納米管元件尺寸在幾到幾十納米範圍，質地堅固，有着極強的導電性，能代替硅芯片製造計算機。「納米」是一個計量單位，一個納米等於10的（-9）次方米，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本身的意志直接操縱單個原子，製造出具備特定功能的產品。納米技術正從微電子機械系統起步，把傳感器、電動機和各類處理器都放在一個硅芯片上而構成一個系統。應用納米技術研製的計算機內存芯片，其體積只有數百個原子大小，至關於人的頭髮絲直徑的千分之一。納米計算機不只幾乎不須要耗費任何能源，並且其性能要比今天的計算機強大許多倍。

生物

20世紀80年代以來，生物工程學家對人腦、神經元和感覺器的研究傾注了很大精力，以期研製出能夠模擬人腦思惟、低耗、高效的第六代計算機——生物計算機。用蛋白質製造的電腦芯片，存儲量能夠達到普通電腦的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惟的速度快100萬倍。

神經

其特色是能夠實現分佈式聯想記憶．並能在必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、能推理的計算機，具備能理解天然語言、聲音、文字和圖像的能力，而且具備說話的能力，令人機可以用天然語言直接對話，它能夠利用已有的和不斷學習到的知識，進行思惟、聯想、推理，並得出結論，能解決複雜問題，具備聚集、記憶、檢索有關知識的能力。

5 應用領域編輯

信息管理

信息管理是以數據庫管理系統爲基礎，輔助管理者提升決策水平，改善運營策略的計算機技術。信息處理具體包括數據的採集、存儲、加工、分類、排序、檢索和發佈等一系列工做。信息處理已成爲當代計算機的主要任務。是現代化管理的基礎。據統計，80%以上的計算機主要應用於信息管理，成爲計算機應用的主導方向。信息管理已普遍應用與辦公自動化、企事業計算機輔助管理與決策、情報檢索、圖書館裏、電影電視動畫設計、會計電算化等各行各業。

計算機的應用已滲透到社會的各個領域，正在日益改變着傳統的工做、學習和生活的方式，推進着社會的科學計算

科學計算是計算機最先的應用領域，是指利用計算機來完成科學研究和工程技術中提出的數值計算問題。在現代科學技術工做中，科學計算的任務是大量的和複雜的。利用計算機的運算速度高、存儲容量大和連續運算的能力，能夠解決人工沒法完成的各類科學計算問題。例如，工程設計、地震預測、氣象預報、火箭發射等都須要由計算機承擔龐大而複雜的計算量。

過程控制

過程控制是利用計算機實時採集數據、分析數據，按最優值迅速地對控制對象進行自動調節或自動控制。採用計算機進行過程控制，不只能夠大大提升控制的自動化水平，並且能夠提升控制的時效性和準確性，從而改善勞動條件、提升產量及合格率。所以，計算機過程控制已在機械、冶金、石油、化工、電力等部門獲得普遍的應用。

輔助技術

計算機輔助技術包括CAD、CAM和CAI。

一、計算機輔助設計（Computer Aided Design，簡稱CAD）

計算機輔助設計是利用計算機系統輔助設計人員進行工程或產品設計，以實現最佳設計效果的一種技術。CAD技術已應用於飛機設計、船舶設計、建築設計、機械設計、大規模集成電路設計等。採用計算機輔助設計，可縮短設計時間，提升工做效率，節省人力、物力和財力，更重要的是提升了設計質量。

二、計算機輔助製造（Computer Aided Manufacturing，CAM）

計算機輔助製造是利用計算機系統進行產品的加工控制過程，輸入的信息是零件的工藝路線和工程內容，輸出的信息是刀具的運動軌跡。將CAD和CAM技術集成，能夠實現設計產品生產的自動化，這種技術被成爲計算機集成制造系統。有些國家已把CAD和計算機輔助製造（Computer Aided Manufacturing）、計算機輔助測試（Computer Aided Test）及計算機輔助工程（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爲一體，造成高度的自動化系統，所以產生了自動化生產線和「無人工廠」。

三、計算機輔助教學（Computer Aided Instruction，簡稱CAI）

計算機輔助教學是利用計算機系統進行課堂教學。教學課件能夠用PowerPoint或Flash等製做。CAI不只能減輕教師的負擔，還能教學內容生動、形象逼真，可以動態演示實驗原理或操做過程激發學生的學習興趣，提升教學質量，爲培養現代化高質量人才提供了有效方法。

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·布思提出了以計算機進行翻譯（簡稱「機譯」）的設想，機譯今後步入歷史舞臺，並走過了一條曲折而漫長的發展道路。機譯被列爲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應用需求。

機譯消除了不一樣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爲，在人類還沒有明瞭大腦是如何進行語言的模糊識別和邏輯判斷的狀況下，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制約譯文質量的瓶頸所在。

多媒體應用

隨着電子技術特別是通訊和計算機技術的發展，人們已經有能力把文本、音頻、視頻、動畫、圖形和圖像等各類媒體綜合起來，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、交流和出版等領域中，多媒體的應用發展很快。

計算機網絡

計算機網絡是由一些獨立的和具有信息交換能力的計算機互聯構成，以實現資源共享的系統。計算機在網絡方面的應用令人類之間的交流跨越了時間和空間障礙。計算機網絡已成爲人類創建信息社會的物質基礎，它給咱們的工做帶來極大的方便和快捷，如在全國範圍內的銀行信用卡的使用，火車和飛機票系統的使用等。能夠在全球最大的互聯網絡——Internet上進行瀏覽、檢索信息、收發電子郵件、閱讀書報、玩網絡遊戲、選購商品、參與衆多問題的討論、實現遠程醫療服務等。

6 主要特色編輯

運算速度快：計算機內部電路組成，能夠高速準確地完成各類算術運算。當今計算機

不一樣種類的計算機(15張)

系統的運算速度已達到每秒萬億次，微機也可達每秒億次以上，使大量複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小時天氣算須要幾年甚至幾十年，而在現代社會裏，用計算機只需幾分鐘就可完成。

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，須要高度精確的計算。計算機控制的導彈之因此能準確地擊中預約的目標，是與計算機的精確計算分不開的。通常計算機能夠有十幾位甚至幾十位（二進制）有效數字，計算精度可由千分之幾到百萬分之幾，是任何計算工具所可望不可即的。

邏輯運算能力強：計算機不只能進行精確計算，還具備邏輯運算功能，能對信息進行比較和判斷。計算機能把參加運算的數據、程序以及中間結果和最後結果保存起來，並能根據判斷的結果自動執行下一條指令以供用戶隨時調用。

存儲容量大：計算機內部的存儲器具備記憶特性，能夠存儲大量的信息，這些信息，不只包括各種數據信息，還包括加工這些數據的程序。

自動化程度高：因爲計算機具備存儲記憶能力和邏輯判斷能力，因此人們能夠將預先編好的程序組歸入計算機內存，在程序控制下，計算機能夠連續、自動地工做，不須要人的干預。

性價比高：幾乎每家每戶都會有電腦，愈來愈廣泛化、大衆化，22世紀電腦必將成爲每家每戶不可缺乏的電器之一。計算機發展很迅速，有臺式的還有筆記本。

7 發展趨勢編輯

隨着科技的進步，各類計算機技術、網絡技術的飛速發展，計算機的發展已經進入了一個快速而又嶄新的時代，計算機已經從功能單1、體積較大發展到了功能複雜、體積微小、資源網絡化等。計算機的將來充滿了變數,性能的大幅度提升是不可置疑的，而實現性能的飛躍卻有多種途徑。不過性能的大幅提高並非計算機發展的惟一路線，計算機的發展還應當變得愈來愈人性化，同時也要注重環保等等。 ^[5]

計算機從出現至今，經歷了機器語言、程序語言、簡單操做系統和Linux、Macos、BSD、Windows等現代操做系統四代，運行速度也獲得了極大的提高，第四代計算機的運算速度已經達到幾十億次每秒。計算機也由原來的僅供軍事科研使用發展到人人擁有，計算機強大的應用功能，產生了巨大的市場須要，將來計算機性能應向着微型化、網絡化、智能化和巨型化的方向發展。

巨型化

巨型化是指爲了適應尖端科學技術的須要，發展高速度、大存儲容量和功能強大的超級計算機。隨着人們對計算機的依賴性愈來愈強，特別是在軍事和科研教育方面對計算機的存儲空間和運行速度等要求會愈來愈高。此外計算機的功能更加多元化。

微型化

隨着微型處理器(CPU)的出現，計算機中開始使用微型處理器，使計算機體積縮小了，成本下降了。另外一方面，軟件行業的飛速發展提升了計算機內部操做系統的便捷度，計算機外部設備也趨於完善。計算機理論和技術上的不斷完善促使微型計算機很快滲透到全社會的各個行業和部門中，併成爲人們生活和學習的必須品。四十年來，計算機的體積不斷的縮小，臺式電腦、筆記本電腦、掌上電腦、平板電腦體積逐步微型化，爲人們提供便捷的服務。所以，將來計算機仍會不斷趨於微型化，體積將愈來愈小。

網絡化

互聯網將世界各地的計算機鏈接在一塊兒，今後進入了互聯網時代。計算機網絡化完全改變了人類世界，人們經過互聯網進行溝通、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，特別是無線網絡的出現，極大的提升了人們使用網絡的便捷性，將來計算機將會進一步向網絡化方面發展。

人工智能化

計算機人工智能化是將來發展的必然趨勢。現代計算機具備強大的功能和運行速度，但與人腦相比，其智能化和邏輯能力仍有待提升。人類不斷在探索如何讓計算機可以更好的反應人類思惟，使計算機可以具備人類的邏輯思惟判斷能力，能夠經過思考與人類溝通交流，拋棄以往的依靠經過編碼程序來運行計算機的方法，直接對計算機發出指令。

多媒體化

傳統的計算機處理的信息主要是字符和數字。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。多媒體技術能夠集圖形、圖像、音頻、視頻、文字爲一體，使信息處理的對象和內容更加接近真實世界。

技術結合

電腦芯片圖片

計算機微型處理器（CPU）以晶體管爲基本元件，隨着處理器的不斷完善和更新換代的速度加快，計算機結構和元件也會發生很大的變化。隨着光電技術、量子技術和生物技術的發展，對新型計算機的發展具備極大的推進做用。

20世紀80年代以來ALU和控制單元（兩者合成中央處理器，即CPU）逐漸被整合到一塊集成電路上，稱做微處理器。這類計算機的工做模式十分直觀：在一個時鐘週期內，計算機先從存儲器中獲取指令和數據，而後執行指令，存儲數據，再獲取下一條指令。這個過程被反覆執行，直至獲得一個終止指令。由控制器解釋，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。