计算机的特点、分类与应用-信息技术:基础+实践

2023-11-01 理论教育版权反馈

【摘要】：1．计算机的特点运算速度快。据统计，80%以上的计算机主要用于数据处理，并且广泛应用于各行各业。例如，在建筑设计过程中，可以利用CAD技术进行力学计算、结构计算、绘制建筑图纸等。

1．计算机的特点

（1）运算速度快。计算机的运算速度是指计算机每秒完成的基本加法指令的数目。高性能的计算机每秒能进行几十亿次乃至百万亿次的运算。

（2）存储容量大。计算机内部有大量的存储器，能存储大量数据，记住加工这些数据的程序。

（3）运算精度高。科学技术的发展，特别是尖端科学技术的发展，需要高度精确的计算。例如，人工计算的圆周率只能达到小数点后的几百位，而计算机计算圆周率几个小时就可到十万位。

（4）逻辑判断能力强。计算机通过程序来实现各种复杂的推理，从而实现计算机的自动控制功能。

（5）自动化程度高。计算机内部的操作运算是根据人们预先编制的程序自动控制执行的，如机器人、工厂自动生产流水线、无人驾驶飞机等。

（6）通用性强。计算机能够通用于各种领域，还可以连续无故障地运行几个月甚至几年。随着超大规模集成电路的发展，计算机的可靠性越来越高。

2.计算机的分类

人们常常按照计算机的规模，参考其运算速度、输入/输出能力、存储能力等综合指标进行分类，可分为以下5种：

（1）巨型机：主要用于科学计算、军事、通信、金融等大型计算项目等，又称超级计算机。巨型机的运算速度已达每秒百万亿次甚至更高。研制巨型机是衡量一个国家经济实力和科学水平的重要标志。

（2）大型机：规模次于巨型机，具有较高的运算速度和较大的存储容量，一般用于科学计算、数据处理或用作网络服务器。但随着微机与网络的迅速发展，大型机正在被高档微机所取代。

（3）小型机：一般用于工业自动控制、医疗设备中的数据采集等方面，如HP公司的1000、3000系列等。目前，小型机同样受到高档微型机的挑战。

（4）微型机：指装有微处理器芯片的机器，简称微机，也称个人计算机（Personal Computer，PC），是目前发展最快、应用最广泛的一种计算机。微机按产品范围大致可以分为台式计算机、一体化机和笔记本式计算机、平板式计算机等，如图1-2所示。

图1-2　各种微型机(www.chuimin.cn)

（5）图形工作站：是以个人计算环境和分布式网络环境为前提的高性能计算机，通常配有高分辨率的大屏幕显示器及容量很大的内存储器和外部存储器，并且具有较强的信息处理功能和高性能的图形、图像处理功能以及联网功能，主要应用在专业的图形处理和影视创作等领域。

现代的计算机技术以摩尔定律（即当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍）的规律在发展，移动办公已经成为一种重要的现代化办公方式。

计算机还可以按其使用范围分为专用机与通用机两类；按其处理方式可分为模拟计算机、数字计算机和数字模拟混合计算机；按其物理结构可分为单片机、单板机和芯片机；按其字长可分为8位机、16位机、32位机及64位机；按其工作模式可以分为服务器和工作站两类。

3．计算机的应用

计算机的应用领域有科学计算、数据处理、过程控制、计算机辅助技术、网络应用、人工智能等，已渗透到社会的各行各业，改变着传统的工作、学习和生活方式，对社会的发展有着很强的推动力。

（1）科学计算（或数值计算）：利用计算机的高速计算、大存储容量和连续运算的能力，可以实现人工无法解决的各种科学计算问题。例如，人造卫星轨迹的计算，航天飞机、原子反应堆、火箭、宇航飞机的研究设计以及天气预报等都需要精确计算。

（2）数据处理：是指对各种数据进行收集、存储、整理、分类、统计、加工、利用、传播等一系列活动的统称。据统计，80%以上的计算机主要用于数据处理，并且广泛应用于各行各业。多媒体技术使信息展现在人们面前时变得声情并茂。

（3）过程控制（或实时控制）：是利用计算机及时采集检测数据，按最优值迅速地对控制对象进行自动调节或自动控制。例如，在汽车工业方面，利用计算机控制机床、控制整个装配流水线，不仅可以实现精度要求高、形状复杂的零件加工自动化，而且可以使整个车间或工厂实现自动化。

（4）计算机辅助技术：包括计算机辅助设计、计算机辅助制造、计算机辅助教学等。

计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD）是利用计算机系统辅助设计人员进行工程或产品设计，以实现最佳设计效果的一种技术。例如，在建筑设计过程中，可以利用CAD技术进行力学计算、结构计算、绘制建筑图纸等。计算机辅助制造（Computer Aided Manufacturing，CAM）是利用计算机系统进行生产设备的管理、控制和操作的过程。例如，在产品的制造过程中，用计算机控制机器的运行，处理生产过程中所需的数据，控制和处理材料的流动以及对产品进行检测等。计算机辅助教学（Computer Aided Instruction，CAI）是利用计算机系统使用课件进行教学，它可以交互教育、个别指导和因人施教。

（5）网络与通信工程：互联网已在全球各行业得以广泛应用，人们可以通过互联网络传递信息、查询信息和发表信息。

（6）人工智能（Artificial Intelligence，AI，或智能模拟）：是计算机模拟人类的智能活动，诸如感知、判断、理解、学习、问题求解和图像识别等。例如，能模拟高水平医学专家进行疾病诊疗的专家系统，具有一定思维能力的智能机器人等。

计算机在文化娱乐和虚拟现实等方面都有着广泛的应用，人们利用计算机可以欣赏电影、观看电视、玩游戏及进行家庭文化教育等。

计算机的特点、分类与应用-信息技术:基础+实践

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