淺談?dòng)?jì)算機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r

摘要：針對(duì)計(jì)算機(jī)現(xiàn)階段的發(fā)展，對(duì)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度快；計(jì)算精度高；具有“記憶”能力；具有邏輯判斷能力；具有在程序的控制下自動(dòng)工作的能力；計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)；過(guò)程控制；人工智能等特點(diǎn)進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)；精度高；邏輯判斷

計(jì)算機(jī)自上世紀(jì)以來(lái)發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)非常成熟了，它已經(jīng)走進(jìn)了我們的生活，走進(jìn)了千家萬(wàn)戶(hù)。那它是怎樣發(fā)展起來(lái)的？以及今后會(huì)發(fā)展到什么程度？它又有哪些特點(diǎn)？

進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)作為科技的先導(dǎo)技術(shù)之一得到了飛躍發(fā)展，超級(jí)并行計(jì)算機(jī)技術(shù)、高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、人工智能技術(shù)等相互滲透，改變了人們使用計(jì)算機(jī)的方式，從而使計(jì)算機(jī)幾乎滲透到人類(lèi)生產(chǎn)和生活的各個(gè)領(lǐng)域，對(duì)工業(yè)和農(nóng)業(yè)都有極其重要的影響。計(jì)算機(jī)能在程序控制下自動(dòng)連續(xù)地高速運(yùn)算。由于采用存儲(chǔ)程序控制的方式，因此一旦輸入編制好的程序，啟動(dòng)計(jì)算機(jī)后，就能自動(dòng)地執(zhí)行下去直至完成任務(wù)。計(jì)算機(jī)采集檢測(cè)數(shù)據(jù)，按最佳值迅速對(duì)控制對(duì)象的自動(dòng)控調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)有效的控制。過(guò)程控制，所涉及的范圍廣，如工業(yè)，交通運(yùn)輸?shù)淖詣?dòng)控制，對(duì)導(dǎo)彈，人造衛(wèi)星，飛機(jī)的跟綜與控制，用計(jì)算機(jī)及時(shí)采集數(shù)據(jù)，按最佳值迅速對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行自動(dòng)控制或采用自動(dòng)調(diào)節(jié)。利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行過(guò)程控制，不僅大大提高了控制的自動(dòng)化水平，而且大大提高了控制的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。過(guò)程控制的特點(diǎn)是及時(shí)收集并檢測(cè)數(shù)據(jù)，按最佳值調(diào)節(jié)控制對(duì)象。在電力、機(jī)械制造、化工、冶金、交通等部門(mén)采用過(guò)程控制，可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量、自動(dòng)化水平和控制精確度，減少生產(chǎn)成本，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。在軍事上，可使用計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制導(dǎo)彈根據(jù)目標(biāo)的移動(dòng)情況修正飛行姿態(tài)，以準(zhǔn)確擊中目標(biāo)。

計(jì)算機(jī)內(nèi)部電路組成，可以高速準(zhǔn)確地完成各種算術(shù)運(yùn)算。當(dāng)今計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)算速度已達(dá)到每秒萬(wàn)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(wèn)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(shí)天氣算需要幾年甚至幾十年，而在現(xiàn)代社會(huì)里，用計(jì)算機(jī)只需幾分鐘就可完成。計(jì)算機(jī)能以極快的速度進(jìn)行計(jì)算。現(xiàn)在普通的微型計(jì)算機(jī)每秒可執(zhí)行幾十萬(wàn)條指令，而巨型機(jī)則達(dá)到每秒幾十億次甚至幾百億次。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度還在提高。例如天氣預(yù)報(bào)，由于需要分析大量的氣象資料數(shù)據(jù)，單靠手工完成計(jì)算是不可能的，而用巨型計(jì)算機(jī)只需十幾分鐘就可以完成。計(jì)算機(jī)作為一種計(jì)算工具，科學(xué)計(jì)算是它最早的應(yīng)用領(lǐng)域，也是計(jì)算機(jī)最重要的應(yīng)用之一。在科學(xué)技術(shù)和工程設(shè)計(jì)中存在著大量的各類(lèi)數(shù)字計(jì)算，如求解幾百乃至上千階的線(xiàn)性方程組、大型矩陣運(yùn)算等。這些問(wèn)題廣泛出現(xiàn)在導(dǎo)彈實(shí)驗(yàn)、衛(wèi)星發(fā)射、災(zāi)情預(yù)測(cè)等領(lǐng)域，其特點(diǎn)是數(shù)據(jù)量大、計(jì)算工作復(fù)雜。在數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、天文等眾多學(xué)科的科學(xué)研究中，經(jīng)常遇到許多數(shù)學(xué)問(wèn)題，這些問(wèn)題用傳統(tǒng)的計(jì)算工具是難以完成的，有時(shí)人工計(jì)算需要幾個(gè)月、幾年，而且不能保證計(jì)算準(zhǔn)確，使用計(jì)算機(jī)則只需要幾天、幾小時(shí)甚至幾分鐘就可以精確地解決。所以，計(jì)算機(jī)是發(fā)展現(xiàn)代尖端科學(xué)技術(shù)必不可少的重要工具。由于計(jì)算機(jī)采用高速電子器件，因此計(jì)算機(jī)能以極高的速度工作隨著科技發(fā)展，此速度仍在提高。

計(jì)算機(jī)不僅能進(jìn)行精確計(jì)算，還具有邏輯運(yùn)算功能，能對(duì)信息進(jìn)行比較和判斷。計(jì)算機(jī)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(lái)，并能根據(jù)判斷的結(jié)果自動(dòng)執(zhí)行下一條指令以供用戶(hù)隨時(shí)調(diào)用。電子計(jì)算機(jī)具有以往計(jì)算機(jī)無(wú)法比擬的計(jì)算精度，目前已達(dá)到小數(shù)點(diǎn)后上億位的精度。在科學(xué)的研究和工程設(shè)計(jì)中，對(duì)計(jì)算的結(jié)果精確度有很高的要求。一般的計(jì)算工具只能達(dá)到幾位數(shù)字，而計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)處理結(jié)果精確度可達(dá)到十幾位、幾十位有效數(shù)字，根據(jù)需要甚至可達(dá)到任意的精度。由于計(jì)算機(jī)采用二進(jìn)制表示數(shù)據(jù)，因此其精確度主要取決于計(jì)算機(jī)的字長(zhǎng)，字越長(zhǎng)，有效位數(shù)越多，精確度也越高。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(kāi)的。一般計(jì)算機(jī)可以有十幾位甚至幾十位（二進(jìn)制）有效數(shù)字，計(jì)算精度可由千分之幾到百萬(wàn)分之幾，是任何計(jì)算工具所望塵莫及的。

計(jì)算機(jī)內(nèi)部的存儲(chǔ)器具有記憶特性，可以存儲(chǔ)大量的信息，這些信息，不僅包括各類(lèi)數(shù)據(jù)信息，還包括加工這些數(shù)據(jù)的程序。自動(dòng)化程度高：由于計(jì)算機(jī)具有存儲(chǔ)記憶能力和邏輯判斷能力，所以人們可以將預(yù)先編好的程序組納入計(jì)算機(jī)內(nèi)存，在程序控制下，計(jì)算機(jī)可以連續(xù)、自動(dòng)地工作，不需要人的干預(yù)。信息處理又稱(chēng)數(shù)據(jù)處理，它是指信息的收集、分類(lèi)、整理、加工、存儲(chǔ)等一系列活動(dòng)的總稱(chēng)。所謂信息是指可被人類(lèi)感受的聲音、圖像、文字、符號(hào)、語(yǔ)言等。是指對(duì)科研，生產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，存儲(chǔ)，加工，傳輸和輸出等活動(dòng)的總稱(chēng)。信息處理是目前計(jì)算機(jī)最主要的應(yīng)用領(lǐng)域，這類(lèi)處理也許并不復(fù)雜，但需用處理數(shù)據(jù)量卻非常大。人事管理，人口統(tǒng)計(jì)，倉(cāng)庫(kù)管理，銀行業(yè)務(wù)，文獻(xiàn)檢索，預(yù)訂機(jī)票都屬于信息處理的問(wèn)題，而各類(lèi)為公室自動(dòng)化，管理信息系統(tǒng)，專(zhuān)家系統(tǒng)則是用于信息處理的軟件，會(huì)計(jì)電算化屬于信息處理的應(yīng)用領(lǐng)域。數(shù)據(jù)處理還可以在計(jì)算機(jī)上加工那些非科技工程方面的計(jì)算，管理和操縱任何形式的數(shù)據(jù)資料。其特點(diǎn)是要處理的原始數(shù)據(jù)量大，而運(yùn)算比較簡(jiǎn)單，有大量的邏輯與判斷運(yùn)算。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前在計(jì)算機(jī)應(yīng)用中，數(shù)據(jù)處理所占的比重最大。其應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，如人口統(tǒng)計(jì)、辦公自動(dòng)化、企業(yè)管理、郵政業(yè)務(wù)、機(jī)票訂購(gòu)、情報(bào)檢索、圖書(shū)管理、醫(yī)療診斷等人是有思維能力的。而思維能力本質(zhì)上是一種邏輯判斷能力。計(jì)算機(jī)借助于邏輯運(yùn)算，可以進(jìn)行邏輯判斷，并根據(jù)判斷結(jié)果自動(dòng)地確定下一步該做什么。計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng)由內(nèi)存和外存組成，具有存儲(chǔ)和“記憶”大量信息的能力，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的內(nèi)存容量已達(dá)到上百兆甚至幾千兆，而外存也有驚人的容量。如今的計(jì)算機(jī)不僅具有運(yùn)算能力，還具有邏輯判斷能力，可以使用其進(jìn)行諸如資料分類(lèi)、情報(bào)檢索等具有邏輯加工性質(zhì)的工作。計(jì)算機(jī)把處理信息的過(guò)程表示為由許多指令按一定次序組成的程序。計(jì)算機(jī)具備預(yù)先存儲(chǔ)程序并按存儲(chǔ)的程序自動(dòng)執(zhí)行而不需要人工干預(yù)的能力，因而自動(dòng)化程度高。計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器具有存儲(chǔ)、記憶大量信息的功能，這使計(jì)算機(jī)有了“記憶”的能力。目前計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)量已高達(dá)千兆乃至更高數(shù)量級(jí)的容量，并仍在提高，其具有“記憶”功能是與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要區(qū)別。計(jì)算機(jī)不進(jìn)具有基本的算術(shù)能力，還具有邏輯判斷能力，這使計(jì)算機(jī)能進(jìn)行諸如資料分類(lèi)、情報(bào)檢索等具有邏輯加工性質(zhì)的工作。這種能力是計(jì)算機(jī)處理邏輯推理的前提。endprint

計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)是指利用計(jì)算機(jī)來(lái)幫助人類(lèi)完成一些相關(guān)的工作，主要包括計(jì)算要輔助設(shè)計(jì)（CAD），計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM），計(jì)算機(jī)輔助科教學(xué)（CAI），計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE），等等。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer Aided Design，CAD）是指使用計(jì)算機(jī)的計(jì)算、邏輯判斷等功能，幫助人們進(jìn)行產(chǎn)品和工程設(shè)計(jì)。它能使設(shè)計(jì)過(guò)程自動(dòng)化，設(shè)計(jì)合理化、科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化，大大縮短設(shè)計(jì)周期，以增強(qiáng)產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。CAD技術(shù)已廣泛應(yīng)用于建筑工程設(shè)計(jì)、服裝設(shè)計(jì)、機(jī)械制造設(shè)計(jì)、船舶設(shè)計(jì)等行業(yè)。使用CAD技術(shù)可以提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短設(shè)計(jì)周期，提高設(shè)計(jì)自動(dòng)化水平。例如，CAD在航空，機(jī)械，建筑，服裝，電子，等領(lǐng)域都得到廣泛應(yīng)用，從而提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短設(shè)計(jì)周期和提高設(shè)計(jì)的自動(dòng)化程度。計(jì)算機(jī)輔助制造（Computer Aided Manufacturing，CAM）是指利用計(jì)算機(jī)通過(guò)各種數(shù)值控制生產(chǎn)設(shè)備，完成產(chǎn)品的加工、裝配、檢測(cè)、包裝等生產(chǎn)過(guò)程的技術(shù)。將CAD進(jìn)一步集成形成了計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)生產(chǎn)自動(dòng)化。利用CAM可提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本和降低勞動(dòng)強(qiáng)度。計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（Computer Aided Instruction，CAI）是指將教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及學(xué)生的學(xué)習(xí)情況等存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中，幫助學(xué)生輕松地學(xué)習(xí)所需要的知識(shí)。它在現(xiàn)代教育技術(shù)中起著相當(dāng)重要的作用。除了上述計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)外，還有其他的輔助功能，如計(jì)算機(jī)輔助出版、計(jì)算機(jī)輔助管理、輔助繪制和輔助排版等。

計(jì)算機(jī)人工智能（AI）是指利用計(jì)算機(jī)模擬人類(lèi)的智能活動(dòng)，使計(jì)算機(jī)具有判斷，理解，學(xué)習(xí)，問(wèn)題求解的能力。目前人工智能的研究已取得一些成果，如在醫(yī)療診斷，文字翻譯，密碼分析，智能機(jī)器人等領(lǐng)域的應(yīng)用都有突破。機(jī)器人是人工智能技術(shù)的另一個(gè)重要應(yīng)用。目前，世界上有許多機(jī)器人工作在各種惡劣環(huán)境，如高溫、高輻射、劇毒等。機(jī)器人的應(yīng)用前景非常廣闊。現(xiàn)在有很多國(guó)家正在研制機(jī)器人。人工智能（Artificial Intelligence，AI）是用計(jì)算機(jī)模擬人類(lèi)的智能活動(dòng)，如判斷、理解、學(xué)習(xí)、圖像識(shí)別、問(wèn)題求解等。它涉及到計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息論、仿生學(xué)、神經(jīng)學(xué)和心理學(xué)等諸多學(xué)科。在人工智能中，最具代表性、應(yīng)用最成功的兩個(gè)領(lǐng)域是專(zhuān)家系統(tǒng)和機(jī)器人。計(jì)算機(jī)專(zhuān)家系統(tǒng)是一個(gè)具有大量專(zhuān)門(mén)知識(shí)的計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)。它總結(jié)了某個(gè)領(lǐng)域的專(zhuān)家知識(shí)構(gòu)建了知識(shí)庫(kù)。根據(jù)這些知識(shí)，系統(tǒng)可以對(duì)輸入的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行推理，做出判斷和決策，以回答用戶(hù)的咨詢(xún)，這是人工智能的一個(gè)成功的例子。

微型計(jì)算機(jī)除了具有上述特點(diǎn)外，還具有體積小、重量輕、耗電少、維護(hù)方便、可靠性高、易操作、功能強(qiáng)、使用靈活、價(jià)格便宜等特點(diǎn)。計(jì)算機(jī)還能代替人做許多復(fù)雜繁重的工作。隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)連續(xù)無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間可達(dá)到幾十萬(wàn)小時(shí)以上，具有極高的可靠性。例如，安裝在宇宙飛船上的計(jì)算機(jī)可以連續(xù)幾年時(shí)間可靠地運(yùn)行。計(jì)算機(jī)應(yīng)用在管理中也具有很高的可靠性，而人卻很容易因疲勞而出錯(cuò)。另外，計(jì)算機(jī)對(duì)于不同的問(wèn)題，只是執(zhí)行的程序不同，因而具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性和通用性。用同一臺(tái)計(jì)算機(jī)能解決各種問(wèn)題，應(yīng)用于不同的領(lǐng)域。

綜上所述計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)有：運(yùn)算速度快；計(jì)算精度高；具有“記憶”能力；具有邏輯判斷能力；具有在程序的控制下自動(dòng)工作的能力； 計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)；過(guò)程控制；人工智能。

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作者簡(jiǎn)介：

崔亞婷（1990-），女，河南科技學(xué)院高職學(xué)院電子系，助教，研究方向：數(shù)據(jù)庫(kù)處理；endprint