1.2 计算机的特点与应用
计算机刚出现时,主要使用在数值计算中。随着计算机的迅速发展,它的应用范围已扩展到数据处理、自动控制、计算机辅助系统、人工智能等各个方面。计算机可处理的信息包括数字、文字、表格、图形、图像、音频和视频等各种多媒体信息。
1.2.1 计算机的特点
计算机的主要特点有以下几个方面。
1.运算速度快、计算精度高
计算机的运算速度是以每秒钟可执行多少百万条指令(MIPS)来衡量的。现代计算机的运算速度为数万MIPS,因此计算速度是相当快的。如在天气预报中,求解一个包含几百个未知数的代数方程若用人工计算的话,需要几十年的时间,而使用计算机只需要几秒钟的时间,并且使用计算机计算可以得到很高的计算精度。
2.记忆能力强
计算机的存储器类似于人的大脑,可以“记忆”(存储)大量的数据,以备随时调用。存储器不但能存储大量的信息,而且可以快速、准确地存入和取出这些信息。如一本750万字的图书可以保存在U盘中,并且可以快速地进行查找、排序、编辑等操作。
3.可靠的逻辑判断能力
计算机可以对字母、符号、汉字和数字的大小和异同进行判断、比较,从而确定如何处理这些信息。另外,计算机还可以根据已知的条件进行判断和分析,确定要进行的工作。因此,计算机可以广泛地应用到非数值数据处理领域,如信息检索、图形识别及各种多媒体应用领域。
4.工作自动化
计算机的内部操作是根据人们事先编制好的程序自动执行的,无需人工干涉。只要将程序设计好,并输入到计算机中,计算机就会依次取出指令、执行指令规定的动作,直到得出需要的结果为止。
另外,计算机还具有可靠性高、通用性强的特点。
1.2.2 计算机的性能指标
计算机的性能指标可以从运算器的性能指标、CPU的性能指标、内存储器的性能指标来衡量。
除上面提到的这些因素外,衡量一台计算机的性能指标还要考虑机器的兼容性、系统的可靠性、系统的可维护性、机器可以配置的外部设备的最大数目、计算机系统处理汉字的能力、数据库管理系统及网络功能等。性能/价格比可以作为一项综合性评价计算机的性能指标。
1.2.3 计算机的应用
目前,计算机已广泛应用于人类社会的各个领域,不仅在自然科学领域得到了广泛的应用,而且已经进入社会科学的各个领域及人们的日常生活中。计算机的应用可以分为以下几个方面。
1.科学计算
科学计算即是通常所说的数值计算,是计算机最早且最重要的应用领域,这从最初计算机的名称“Calculator”就可以看出。该领域对计算机的要求是速度快、精度高、存储容量大。
在科学研究和工程设计中,对于复杂的数学计算问题,如核反应方程式、卫星轨道、材料的受力分析、天气预报等的计算,航天飞机、汽车、桥梁等的设计,使用计算机可以快速、及时、准确地获得计算结果。
2.自动控制系统
计算机除了能高速运算外,还具有一定的逻辑判断能力。从20世纪60年代起,人们就在机械、电力、石油化工及军事等行业中使用计算机进行自动控制,从而提高了生产的安全性和自动化水平以及产品的质量,降低了成本,缩短了生产周期。
3.数据处理与信息加工
数据处理是指非科技工程方面的所有计算、管理和任何形式数据资料的处理,包括办公自动化(Office Automation,OA)和管理信息系统(Management Information System,MIS),如企业管理、进销存管理、情报检索、公文函件处理、报表统计、飞机票订票系统等。数据处理与信息加工已深入到社会的各个方面,它是计算机特别是微型计算机的主要应用领域。
4.计算机辅助系统
计算机辅助系统包括计算机辅助设计(Computer-Aided Design,CAD)、计算机辅助制造(Computer-Aided Manufacturing,CAM)、计算机集成制造系统(Computer Integrated Manufacturing System,CIMS)、计算机辅助教学(Computer-Aided Instruction,CAI)和计算机辅助测试(Computer-Aided Test,CAT)等。
计算机辅助设计是指利用计算机来辅助设计人员进行设计工作,如机械设计、工程设计、电路设计等。利用CAD技术可以提高设计质量、缩短设计周期、提高设计自动化水平。
计算机辅助制造是指利用计算机进行生产设备的管理、控制和操作,从而提高产品质量,降低成本,缩短生产周期,并且能够大大改善制造人员的工作条件。
计算机集成制造系统是集设计、制造和管理三大功能为一体的现代化生产系统。
计算机辅助教学是指利用计算机帮助学习的自学系统,将教学内容、教学方法和学生的学习情况等存储在计算机中,使学生在轻松自如的环境中完成课程的学习。
计算机辅助测试是指利用计算机来进行复杂、大量的测试工作。
5.人工智能
人工智能(Artificial Intelligence,AI)的主要目的是用计算机来模拟人的智能,其主要任务是建立智能信息处理理论,进而设计出可以展现某些近似人类智能行为的计算机系统。目前的主要应用方向有:机器人(Robots)、专家系统(Expert System,ES)、模式识别(Pattern Recognition)和智能检索(Intelligent Retrieval)等。