计算机技术领域当前的主流技术及社会需求调查报告

计算机的概念: 现在，当我们谈到计算机的时候，除加以特殊说明之外，都是指电子数字计算机。电子数字计算机是一种自动化的电子设备，它按照人们事先编写的程序对输入的原始数据进行加工处理，以获得预期的输出信息，并利用这些信息来提高社会生产率、改善人民的生活质量。为帮助大家更好地理解计算机这一概念，让我们先来看一下被称为“现代计算机之父”的冯・诺依曼（J.Von.Neumann）对计算机的定义。冯・诺依曼是计算机领域中最著名的科学家之一，正是他奠定了现代计算机的体系结构。 冯・诺依曼在领导设计EDVAC（电子离散变量自动计算机）时提出的报告对计算机的概念进行了描述，此报告被称为“在计算机科学史上最具影响力的论文”。冯・诺依曼将计算机称为“自动计算系统”，指出“计算机”是一种可以在程序的控制下接受输入、处理数据、存储数据并产生输出的电子装置。 现在，电子计算机不仅能作为计算工具进行数值计算，而且能进行信息处理，并常常用于自动控制等各种领域。随着计算机的发展、应用领域的扩大，计算机更多地用于信息处理。有统计资料表明，当今80%以上的计算机将主要用于信息处理。由于计算机在它出现的初期阶段主要是进行数值计算的缘故，所以我们延续下来了“计算机”这个名称。因此，当我们沿用“计算机”这个称谓的时候，我们应对计算机的含义有个比较全面的理解。现在，更多的人把它叫做“电脑”，主要是指计算机可作为人脑功能的扩展和延伸。 计算机之所以不同于其他的计算装置，主要是因为它具有以下三个突出特征。  1. 基本器件由电子器件构成 现代电子计算机基于数字电路的工作原理。从理论上讲，计算机处理数据的速度只受到电的传播速度的限制，因此，计算机可以达到很高的运行速度。  2. 具有内部存储信息的能力，内部信息以二进制表示 数字电路中只有“0”和“1”两种脉冲信号，为了方便硬件设计，计算机内部的信息以二进制表示。由于具有内部存储能力，不必每次都从外部获取数据，这样就可以使处理数据的时间减少到最小程度，并使程序控制成为可能。这是电子计算机与其它类型的计算装置的一个重要区别。  3. 运算过程由程序自动控制 由于计算机具有内部存储能力，计算机就可以从内部存储单元中依次取出指令和数据，来控制计算机的操作，这种工作方式叫做存储程序控制。它是电子计算机最重要的一个特征。  计算机的应用领域: 现在，计算机的应用已广泛而深入地渗透到人类社会的各个领域。从科研、生产、国防、文化、教育、卫生直到家庭生活，都离不开计算机提供的服务。计算机大幅度地提高了生产效率，使社会生产力达到了前所未有的水平。据估计，现在计算机已有5000多种用途，并且每年以300～500种速度增加，为了讨论上的方便，我们将其应用领域归纳成如下几类。 1. 科学计算 科学计算也称数值计算，是指用计算机来解决科学研究和工程技术中所出现的复杂的计算问题。在诸如数学、物理、化学、天文、地理等自然科学领域以及航天、汽车、造船、建筑等工程技术领域中，计算工作量是很大的，进行这些计算正是计算机的特长。目前，世界上出现了许多用于各种领域的数值计算程序包，这大大方便了广大计算工作者。利用计算机进行数值计算，可以节省大量时间、人力和物力。 2. 信息处理 信息处理也称数据处理，是指人们利用计算机对各种信息进行收集、存储、整理、分类、统计、加工、利用以及传播的过程，目的是获取有用的信息作为决策的依据。信息处理是目前计算机应用最广泛的一个领域，有资料显示，如今世界上80%以上的计算机主要用于信息处理。现代社会是信息化社会，随着生产力的高度发展，导致信息量急剧膨胀。目前，信息已经和物质、能量一起被列为人类社会活动的三大支柱。因此，在人类所进行的各项社会活动中，不仅要考虑物质条件，而且要认真研究信息。 计算机信息处理已广泛地应用于办公室自动化（OA）、企事业计算机辅助管理与决策、文字处理、文档管理、情报检索、激光照排、电影电视动画设计、会计电算化、图书管理、医疗诊断等各行各业。信息已经形成了独立的产业，多媒体技术更为信息产业的腾飞插上了翅膀。有了多媒体，展现在人们面前的再也不仅仅是那些枯燥的数字、文字，而且增加了人们喜闻乐见、声情并茂的声音和图像信息。 3. 自动控制 工业生产过程自动控制能有效地提高劳动生产率。过去工业控制主要采用模拟电路，响应速度慢、精度低，现在已逐渐被计算机控制所代替。计算机控制系统把工业现场的模拟量、开关量以及脉冲量经放大电路和模/数（A/D）、数/模（D/A）转换电路送给计算机，由计算机进行数据采集、显示以及控制现场。计算机控制系统除了应用于工业生产外，还广泛应用于交通、邮电、卫星通讯等。基于计算机工业控制的特点，人们也常常将计算机的这种应用称为实时控制或过程控制。 4. 计算机辅助工程 计算机可用于辅助设计、辅助制造、辅助教学、辅助测试等方面，统称为计算机辅助工程。 从本世纪60年代起，许多国家就开始了计算机辅助设计（CAD）与计算机辅助制造（CAM）的探索。应用计算机图形学，可以对产品结构、部件和零件等进行计算、分析、比较和制图，其方便之处是能够随时更改参数，反复迭代、优化直到满意为止。在此基础上，再进一步输出零部件表、材料表以及数控机床加工用的纸带或磁带，就可以把设计的产品加工出来，这就是计算机辅助制造的概念。 计算机辅助教学（CAI）是指利用计算机帮助学习的自动系统，它将教学内容、教学方法以及学习情况等存储在计算机中，使学生能够轻松自如地从中学到所需的知识。 计算机辅助测试（CAT）是指利用计算机进行大量复杂的测试工作。 5. 人工智能 人工智能（AI）指利用计算机模拟人的智能活动，如感知、推理、学习、理解等。人工智能是计算机应用的一个崭新领域，目前这方面的研究尚处于初级阶段。人工智能的研究领域主要包括自然语言理解、智能机器人、博弈、专家系统、自动定理证明等方面。 6. 计算机网络 计算机技术和通讯技术相结合，可以将分布在不同地点的计算机连接在一起，从而形成计算机网络，人们在网络中可以实现软件、硬件和信息资源的共享。特别是Internet的出现，更是打破了地域的限制，缩短了人们传递信息的时间和距离，改变了人类的生活方式。关于这一点，我们还将在后面的章节中进行更加详细的讨论。   计算机系统的主要技术指标与系统配置 1.计算机的主要性能指标 1）字长：字长是CPU能够直接处理的二进制数据位数，它直接关系到计算机的计算精度、功能和速度。字长越长处理能力就越强。常见的微机字长有8位、16位和32位。 2）运算速度：运算速度是指计算机每秒中所能执行的指令条数，一般用MIPS为单位。 3）主频：主频是指计算机的时钟频率，单位用MHz表示。 4）内存容量:内存容量是指内存储器中能够存储信息的总字节数，一般以KB、MB为单位。 5）外设配置:外设是指计算机的输入/输出设备 6）软件配置:包括操作系统、计算机语言、数据库语言、数据库管理系统、网络通信软件、汉字支持软件及其他各种应用软件。  /2.微机系统的主要配置 微机的基本配置主要包括主机、键盘、磁盘驱动器、硬盘、显示器等。 微型计算机的硬件系统 /1.微处理器  微处理器由运算器和控制器组成，它是微型计算机的核心。通常将各种微处理器按字长分为：8位、16位、32位和64位。  /2.存储器 存储器分内存和外存，内存就是CPU能由地址线直接寻址的存储器。内存又分RAM，ROM两种，RAM是可读可写的存储器，它用于存放经常变化的程序和数据。只要一断电，RAM中的程序和数据就丢失。ROM是只读存储器，ROM中的程序和数据即使断电也不会丢失。  /3.输入设备 它是外界向计算机传送信息的装置。在微机系统中，最常用的输入设备是键盘。磁盘机(即磁盘驱动器)也是一种输入设备。  /4.输出设备 它的作用是将计算机中的数据信息传送到外部媒介，最常用的输出设备有显示器和打印机。