淺談計算機的特點及應(yīng)用

肖雄

摘要：計算機從被發(fā)明以來歷經(jīng)70多年的發(fā)展無論數(shù)據(jù)處理能力和存儲數(shù)據(jù)能力都有了質(zhì)的飛躍，被廣泛應(yīng)用的人類生活生產(chǎn)的各個方面，本文從計算機特點以及應(yīng)用兩個方面進行相關(guān)內(nèi)容的論述。

關(guān)鍵詞：計算機；特點；應(yīng)用

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）33-0260-02

1 計算機特點介紹

1.1 計算機運算處理速度快

運算速度作為衡量計算機處理數(shù)據(jù)能力的重要指標，是計算機最為突出的特點之一。一般認為，世界上第一臺電子計算機（ENIAC）于1964年誕生于美國賓夕法尼亞大學，這臺計算機以5000次每秒的運算速度，將人們帶入了計算機的時代，在后來的將近70年的發(fā)展過程中，計算機大致經(jīng)歷電子管時代（1946年—1958年）、晶體管時代（1958年—1964年）、集成電路時代（1964年—1970年）、大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路時代（1970年至今）四個發(fā)展階段。每個階段計算機數(shù)據(jù)處理速度都有了質(zhì)的飛躍，電子管計算機的運算速度為每秒數(shù)千次至數(shù)萬次，而且造價高昂、功耗極大；晶體管時代的計算機運算速度有了顯著的提升，達到了10萬次/每秒，功耗、體積以及系統(tǒng)的可靠性都有了較大的提升；再到后來的集成電路時代，計算機的速度達到了令人驚嘆的百萬次至數(shù)千萬次/S的數(shù)量級，模塊化、設(shè)計標準化產(chǎn)品逐漸出現(xiàn)；如今大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的時代計算機運算處理速度達到了幾百萬次到幾千億次，人們利用計算機技術(shù)可以處理復雜計算，對人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)和生活都產(chǎn)生了重大的影響，可以說沒有計算機急速飛躍的處理速度，就不可能有計算機如此廣泛的應(yīng)用，因此，計算機運算處理速度是計算機最為重要的特點。

1.2 計算機具有較強的數(shù)據(jù)存儲能力

計算機中存儲數(shù)據(jù)的介質(zhì)從速度的快慢來劃分，通常是這樣的寄存器、高速緩存、內(nèi)存、外部存儲設(shè)備，其中高速緩存作為解決CPU運算速度和內(nèi)存速度不匹配的問題而產(chǎn)生的，其容量相對較小，數(shù)據(jù)存儲量較少，并且寄存器、高速緩存以及內(nèi)存中數(shù)據(jù)斷電丟失，不適合長期存儲數(shù)據(jù)，其作用主要是為了與CPU配合完成計算機任務(wù)，通常計算機強大的存儲功能都指的是外存。常見的外村設(shè)備包括硬盤、光盤、可移動磁盤等，現(xiàn)代技術(shù)使得計算機的外部數(shù)據(jù)存儲量以及存儲有效期都得到了極大的提升，從存儲量上來講，計算機可以提供海量的存儲能力供用戶的使用，其中網(wǎng)絡(luò)云盤以及磁盤陣列的出現(xiàn)都是為了解決數(shù)據(jù)存儲可靠性、存儲量的問題；而數(shù)據(jù)存儲質(zhì)量也是也來越強，信息可以有效地保持幾年至幾十年，甚至更長時間，這位數(shù)據(jù)的可維護性和可用性都帶來了極大的便利，滿足了人們對于信息處理的最基本要求，因此計算機數(shù)據(jù)存儲能力，是計算機應(yīng)用的基礎(chǔ)，也是計算機重要的特點。

1.3 計算機具有高精度的數(shù)據(jù)處理能力

現(xiàn)代計算機除了具有高速的數(shù)據(jù)處理能力和海量的數(shù)據(jù)存儲能力，還具備高精度的數(shù)據(jù)處理能力，計算機可以根據(jù)人們的計算要求，被設(shè)計為各種計算精度，計算機數(shù)據(jù)處理類型既包括常見的整數(shù)類型計算和浮點數(shù)類型計算，同時還具備了邏輯運算能力，如果說整數(shù)型和浮點型數(shù)據(jù)的計算主要運用在科學計算和工程運算（科學計算和工程運算通常對計算結(jié)果的精確度有較高的要求，目前計算機可達到的計算精度可以達到小數(shù)200萬位的∏值，這基本上滿足絕大多數(shù)的日常生活和生產(chǎn)建設(shè)）過程中，那么邏輯運算則為計算機具備邏輯判斷能力提供了重要的技術(shù)支撐，使得計算機可以進行智能的分析判斷，從而實現(xiàn)智能化的計算控制，這也是近年來智能設(shè)備和應(yīng)用出現(xiàn)的技術(shù)基礎(chǔ)。總之，計算機高精度的數(shù)據(jù)處理能力也是計算機非常關(guān)鍵的特點。

1.4 計算機進行自動化任務(wù)的處理

現(xiàn)代計算機都是基于“存儲程序”原理的馮諾依曼體系設(shè)計的，首先人們將預設(shè)數(shù)據(jù)和程序存儲到計算機中，計算機就可以根據(jù)任務(wù)步驟進行自動的處理，這就是存儲程序的基本原理。正是因為現(xiàn)代計算機具有高度自動化控制和任務(wù)處理過程，計算機才得以在工藝控制、輔助設(shè)計、人們?nèi)粘Ｉ钪邪l(fā)揮廣泛的作用。以最前沿的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)而言，其技術(shù)核心在于將傳感器技術(shù)與計算機控制技術(shù)有機地結(jié)合起來，通過計算機對傳感器設(shè)備所捕獲的不同數(shù)據(jù)進行不同的處理過程來實現(xiàn)計算機對于“物”的智能化控制。因此，計算機自動化的任務(wù)處理能力同樣是現(xiàn)代計算機技術(shù)重要的特點，更是計算機技術(shù)得以廣泛應(yīng)用的重要因素。

2 計算機技術(shù)應(yīng)用的場合

在現(xiàn)代社會中，幾乎所有的領(lǐng)域都可或多或少的發(fā)現(xiàn)計算機技術(shù)的應(yīng)用場所，按照不同的處理內(nèi)容，通常將計算機的應(yīng)用場所劃分為以下幾個方面，下文將簡要的介紹計算機的不同應(yīng)領(lǐng)域：

2.1 計算領(lǐng)域的應(yīng)用

計算領(lǐng)域的應(yīng)用是指利用先進的計算機技術(shù)進行數(shù)值計算。計算領(lǐng)域不僅僅包括人們?nèi)粘Ｉ钪械暮唵斡嬎悖瑫r還包括一些復雜數(shù)學模型的計算過程（以自然環(huán)境下，天氣情況的計算而言，在過去，由于人們沒有足夠的計算存儲能力，人們所構(gòu)建的復雜計算模型無法得到快速的計算結(jié)果，而無法進行即時的天氣預報，再比如生物研究中，人類基因圖譜的繪制，需要高速計算機發(fā)揮舉足輕重的計算存儲作用）。常見的復雜計算包括科學研究方面的計算、自然界與人類復雜問題的計算分析、高難度的工程計算等等，這些行業(yè)需要計算機提供可靠的、持續(xù)的高速計算能力，從而為破解計算難題提供準確的計算結(jié)果。總之，計算機在計算領(lǐng)域的應(yīng)用是計算機最基本的應(yīng)用領(lǐng)域，更是計算機得以誕生最重要的原因。

2.2 信息的加工處理應(yīng)用

信息的加工處理是根據(jù)用戶需求，對相關(guān)數(shù)據(jù)信息進行收集、整理、再處理的過程?；旧纤械挠嬎銠C應(yīng)用都是在進行信息加工處理過程，無論信息表示形式是數(shù)值數(shù)據(jù)、文本數(shù)據(jù)、影音視頻數(shù)據(jù)還是其他二進制形式的數(shù)據(jù)。此處的信息加工特指對信息收集、整理、再處理以達到用戶特定需求的這么一個過程，常見的數(shù)據(jù)存儲處理手段可分為文件系統(tǒng)存儲、數(shù)據(jù)庫存儲以及更高級的DDS，其中文件系統(tǒng)存儲主要是根據(jù)操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)將文件存儲在磁盤上的過程，這是最初階段人們對于文件管理的主要形式；隨著數(shù)據(jù)量的增加、數(shù)據(jù)復雜關(guān)系的應(yīng)用，簡單的文件系統(tǒng)不能較好地滿足人們的存儲處理需求，應(yīng)運而生的就是數(shù)據(jù)庫存儲，數(shù)據(jù)庫存儲主要是將數(shù)據(jù)進行格式化存儲、并且可以根據(jù)用戶需求對數(shù)據(jù)進行加工變換，一方面極大地節(jié)約了用戶數(shù)據(jù)的存儲空間，另一方面有利于用戶對于數(shù)據(jù)的操作處理過程，從而有效地提升了數(shù)據(jù)的應(yīng)用效率。再次，就是DDS數(shù)據(jù)信息處理，這是數(shù)據(jù)處理更加高級和智能化的應(yīng)用，人們根據(jù)數(shù)據(jù)特點，依托于數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，再構(gòu)建數(shù)據(jù)模型以及操作方法，利用軟件形式智能化的分析處理數(shù)據(jù)，為用戶提供更加客觀、真實的數(shù)據(jù)分析處理結(jié)果。當前流行的WEB互聯(lián)網(wǎng)、信息管理系統(tǒng)、企業(yè)ERP系統(tǒng)等信息加工處理應(yīng)用都有廣泛的應(yīng)用

2.3 計算機的輔助技術(shù)

輔助顧名思義幫扶的意思，而人則是處于主導地位，計算機輔助技術(shù)主要是在人操作下，利用計算機技術(shù)實現(xiàn)相關(guān)任務(wù)的完成。常見的計算機輔助技術(shù)包括、輔助制造、輔助教學、輔助工藝規(guī)劃、輔助設(shè)計應(yīng)用、計算機輔助測試、輔助質(zhì)量控制等等。 以常見的輔助教學為例，這種計算機輔助技術(shù)主要是依托于計算機信息處理技術(shù)和多媒體處理技術(shù)，進行教學過程展開的應(yīng)用，教學過程無論是教授內(nèi)容的展現(xiàn)方式、教授過程的互動性都達到了傳統(tǒng)教學過程無法企及的高度，對于現(xiàn)代意義的教學有著非常重要的意義。再以計算機輔助設(shè)計為例，通過將產(chǎn)品的各個參數(shù)、形態(tài)結(jié)構(gòu)以及功能要求等相關(guān)數(shù)據(jù)在計算機輔助設(shè)計軟件（如Auto CAD）的幫助下進行電子化設(shè)計，充分發(fā)揮輔助設(shè)計軟件高度智能化以及計算優(yōu)勢，實現(xiàn)快速設(shè)計和高質(zhì)量設(shè)計的要求，輔助設(shè)計被廣泛地應(yīng)用于電子工業(yè)、汽車制造、建筑、家居設(shè)計等相關(guān)行業(yè)。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，為實現(xiàn)自動化設(shè)計、生產(chǎn)過程，企業(yè)通常將輔助設(shè)計、制造、測試等技術(shù)相結(jié)合，進行更加智能化、高效化的控制?？傊?，輔助技術(shù)的應(yīng)用是計算機在產(chǎn)品生產(chǎn)、設(shè)計、制造等領(lǐng)域重要的應(yīng)用。

2.4 工業(yè)控制管理應(yīng)用

工業(yè)控制管理應(yīng)用，主要是利用計算機技術(shù)進行工業(yè)生產(chǎn)過程的控制過程，工業(yè)控制管理與各種傳感設(shè)備的應(yīng)用和發(fā)展有著密切的聯(lián)系，一定意義上可以說沒有傳感設(shè)備的飛速發(fā)展就沒有工業(yè)控制管理現(xiàn)代化的應(yīng)用。以常見的生物品產(chǎn)生產(chǎn)過程為例，通過各類傳感設(shè)備將生物產(chǎn)品生產(chǎn)所需要的溫度、濕度、PH環(huán)境以及各種有機質(zhì)含量的實時監(jiān)測，并根據(jù)生物產(chǎn)品的生產(chǎn)需求進行智能化控制，使得生物產(chǎn)品過程高度精細化，對于提高生產(chǎn)質(zhì)量具有非常重要的意義。 一般而言工業(yè)控制領(lǐng)域的計算機應(yīng)用運行環(huán)境相對惡劣，可能出現(xiàn)高溫、高壓、PH環(huán)境影響嚴重等非常嚴峻的環(huán)境，對于計算機以及周邊設(shè)備的應(yīng)用可靠性和應(yīng)用持續(xù)性都提出了較高的要求，根據(jù)處理能力的強弱劃分，當前工業(yè)控制管理計算主要分為單片機處理和以ARM為代表的的核心處理器處理處理。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，未來計算機技術(shù)在工業(yè)控制必將朝著更加穩(wěn)定、智能化管理過程大踏步地發(fā)展。

2.5 智能模擬以及其他方面的應(yīng)用

智能模擬又被稱為人工智能（AI），是利用計算機技術(shù)進行人的智力活動進行模擬的一種應(yīng)用。該領(lǐng)域包括機器人的設(shè)計、自然語言識別、圖像處理、專家系統(tǒng)等方面的應(yīng)用，相對而言，智能模擬技術(shù)成熟度較低，但是也取得了令人矚目的成績，產(chǎn)品成果主要集中在人機博弈、模式識別、知識工程等領(lǐng)域，計算機高度智能化地模擬了人的感知、理解、學習和對問題的求解過程，相信隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展智能模擬應(yīng)用必將展現(xiàn)出前所未有的應(yīng)用度。

除此之外，計算機技術(shù)還在智能家居、大數(shù)據(jù)云計算等諸多領(lǐng)域有著非常重要的應(yīng)用，基本上只要是人類涉及的行業(yè)，都能夠發(fā)現(xiàn)計算機應(yīng)用的身影，限于篇幅的限制本文就不一一介紹了。

總之，計算機技術(shù)以其前所未有的發(fā)展速度，無論是傳統(tǒng)的數(shù)值計算、信息處理、輔助設(shè)計，還是當前流行的人工智能、工業(yè)控制領(lǐng)域都有著不俗的表現(xiàn)，相信伴隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機技術(shù)必將對人類社會的發(fā)揮在那做出更加巨大的貢獻。

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