1.计算机的特点
现代计算机一般具有以下几个重要特点:
(1)运算速度快。运算速度是计算机的一个重要性能指标。计算机的运算速度通常用每秒钟执行定点加法的次数或平均每秒钟执行指令的条数来衡量。计算机的运算速度已由早期的每秒几千次发展到现在的最高可达每秒几千亿次乃至万亿次。
(2)计算精度高。在科学研究和工程设计中,对计算结果的精度有很高的要求。一般的计算工具只能达到几位有效数字,而计算机对数据的计算精度可达到十几位、几十位有效数字,根据需要甚至可达到任意的精度。
(3)具有“记忆”和逻辑判断功能。计算机的存储器可以存储大量数据,这使计算机具有了“记忆”功能,计算机具有“记忆”功能,是与传统计算工具的一个重要区别。计算机的运算器除了能够完成基本的算术运算外,还具有进行比较、判断等逻辑运算的功能,这种能力是计算机处理逻辑推理问题的前提。
(4)工作全自动、通用性强。由于计算机的工作方式是将程序和数据先存放在机内,工作时按程序规定的操作,一步一步地自动完成,一般无须人工干预,因而自动化程度高。
2.计算机的分类
一般情况下,电子计算机采用三种分类标准:
(1)按处理的对象分类。
①电子模拟计算机。电子模拟计算机所处理的电信号在时间上是连续的(称为模拟量),采用的是模拟技术。
②电子数字计算机。电子数字计算机所处理的电信号在时间上是离散的(称为数字量),采用的是数字技术。计算机将信息数字化之后具有易保存、易表示、易计算、方便硬件实现等优点,所以数字计算机已成为信息处理的主流。
③混合计算机。混合计算机是将数字技术和模拟技术相结合的计算机。
(2)按性能规模分类。
①巨型机。研究巨型机是现代科学技术,尤其是国防尖端技术发展的需要。巨型机的特点是运算速度快、存储容量大。我国自主研发的银河I型亿次机和银河Ⅱ型十亿次机都是巨型机,主要用于核武器、空间技术、大范围天气预报、石油勘探等领域。
②大型机通用机。大型机通用的特点表现在通用性强、具有很强的综合处理能力、性能覆盖面广等,主要应用在公司、银行、政府部门、社会管理机构和制造厂家等,通常人们称大型机通用机为企业计算机。
③小型机。小型机规模小,结构简单,设计周期短,便于及时采用先进工艺。这类机器由于可靠性高,对运行环境要求低,易于操作且便于维护。小型机符合部门性的要求,为中小型企事业单位所常用。具有规模较小、成本低、维护方便等优点。
④微型计算机。微型机又称个人计算机(Personal Computer,PC),它是日常生活中使用最多、最普遍的计算机,具有价格低廉、性能强、体积小、功耗低等特点。现在微型计算机已进入到了千家万户,成为人们工作、生活的重要工具。(www.xing528.com)
⑤工作站。工作站是一种高档微机系统。它具有较高的运算速度,具有大小型机的多任务、多用户功能,且兼具微型机的操作便利和良好的人机界面。它可以连接到多种输入/输出设备,具有易于联网、处理功能强等特点。其应用领域也已从最初的计算机辅助设计扩展到商业、金融、办公领域,并充当网络服务器的角色。
(3)按功能和用途分类。
①通用计算机。具有功能强、兼容性强、应用面广、操作方便等优点。通常使用的计算机都是通用计算机。
②专用计算机。一般功能单一,操作复杂,用于完成特定的工作任务。
3.计算机的应用
计算机处理速度快,运算精度高,具有强大记忆储存能力、逻辑推理能力和逻辑运算能力,有程序控制自动执行,因此被广泛应用于各种学科领域,并渗透到人类社会的各个方面。目前计算机的应用领域可概括为以下几个方面:
(1)科学计算。科学计算也称为数值计算,通常是指用于完成科学研究和工程技术中提出的数学问题的计算。假如在天文学、气象、空气动力学、核物理学等领域中,都需要依靠计算机进行复杂的运算。
(2)数据处理。数据处理又称信息处理,它是指信息的收集、分类、整理、加工、存储等一系列活动的总称。所谓信息是指可被人类感受的声音、图像、文字、符号、语言等。数据处理还可以在计算机上加工那些非科技工程方面的计算,管理和处理任何形式的数据资料。其特点是处理的原始数据量大,而运算比较简单,有大量的逻辑与判断运算。
(3)过程控制。过程控制亦称实时控制,是用计算机及时采集数据,按最佳值迅速对控制对象进行自动控制或采用自动调节。利用计算机进行过程控制,不仅大大提高了控制的自动化水平,而且大大提高了控制的及时性和准确性。过程控制的特点是及时收集并检测数据,按最佳值调节控制对象。在电力、机械制造、化工、冶金、交通等部门采用过程控制,可以提高劳动生产效率、产品质量、自动化水平和控制精确度,降低生产成本,减轻劳动强度。在军事上,可使用计算机实时控制导弹根据目标的移动情况修正飞行姿态,以准确击中目标。
(4)计算机辅助系统。计算机辅助系统包括:计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助教学(CAI)、计算机辅助制造(CAM)等系统。
计算机辅助设计(CAD),就是利用计算机帮助设计人员进行设计。例如飞机和船舶设计、建筑设计、机械设计、艺术设计等。采用计算机辅助设计后,不但降低了设计人员的工作量,提高了设计的速度,更重要的是提高了设计的质量。
计算机辅助教学(CAI)是指将教学内容、教学方法以及学生的学习情况等存储在计算机中,帮助学生轻松地学习所需要的知识。它在现代教育技术中起着相当重要的作用。
计算机辅助制造(CAM)是指利用计算机通过各种数值控制生产设备,完成产品的加工、装配、检测、包装等生产过程的技术。将CAD、CAM等进一步集成形成了计算机集成制造系统CIMS,从而实现设计生产自动化。利用CAM可提高产品质量,降低成本和降低劳动强度。
除这些外,辅助系统还包括计算机辅助测试(CAT)、计算机辅助翻译(CAT)、计算机辅助工程(CAE)与计算机集成制造(CIMS)等等。
(5)虚拟现实。虚拟现实是利用计算机生成的一种模拟环境,通过各种传感设备实现任何环境直接互动的目的。
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