1.1.3 计算机的主要特点与应用领域
1.计算机的主要特点
计算机是一种可以进行自动控制、具有记忆功能的现代化计算工具和信息处理工具,它有以下五个方面的特点。
(1)运算速度快
计算机最显著的特点是能以很高的速度进行运算。现在的计算机运算速度(MIPS,百万条指令每秒)已达到每秒几百万次到万亿次,计算机的高速运算能力应用于天气预报和地质勘测等尖端科技中。
(2)计算精度高
计算机具有很高的计算精度,一般可达十几位、几十位,甚至几百位以上的有效数字精度。计算机的高精度性使它运用于航天航空、核物理等方面的数值计算中。
(3)存储功能强
计算机能够把数据和指令等信息存储起来,在需要这些信息时再将它们调出。计算机的存储器类似于人脑。
(4)具有逻辑判断能力
计算机在执行过程中,会根据上一步执行结果,运用逻辑判断方法自动确定下一步的执行命令。正因为计算机具有这种逻辑判断能力,使得计算机不仅能解决数值计算问题,而且能解决非数值计算问题,如信息检索和图像识别等。
(5)可靠性高、通用性强
由于采用了大规模和超大规模集成电路,现在的计算机具有非常高的可靠性。现代计算机不仅可以用于数据计算,还可以用于数据处理、工业控制、辅助设计、辅助制造和办公自动化等,具有很强的通用性。
可以说,计算机以上几个方面的特点,是促使计算机迅速发展并获得广泛应用的最根本原因。
2.计算机的应用领域
由于计算机的快速性、逻辑性、准确性和通用性等特点,使它不但具有高速运算能力,而且还具有逻辑分析和逻辑判断能力。这不仅可以大大提高人们的工作效率,而且可以部分替代人的脑力劳动,所以其应用领域非常广泛,几乎各行各业都能使用计算机帮助人们完成一定的工作。
根据计算机的应用特点,大致可以将计算机的应用领域归纳为以下五个方面。
(1)科学计算
计算机刚出现时,它们主要任务就是用于科学计算。随着计算机技术的发展,使得人工计算已无法解决的计算问题由计算机完成。计算机甚至可以对不同的计算方案进行比较,以选出最佳方案。例如:火箭运行轨迹、天气预报、高能物理以及地质勘探等许多尖端科技的计算等。“数值仿真”则是在此基础上发展起来的应用,如用计算机仿真原子弹的爆炸,可以避免过多的实弹试验。
(2)信息处理
主要是指对大量的信息进行分析、合并、分类和统计等的加工处理。通常用在办公自动化、企业管理、物资管理、信息情报检索以及报表统计等领域。现代社会是一个信息化社会,信息处理无疑是一个十分突出的问题,应用计算机可实现信息管理的自动化,目前信息处理已成为计算机应用的一个重要方面。
(3)自动控制与人工智能
由于计算机不但计算速度快,而且有逻辑判断能力,所以广泛用于自动控制,即利用计算机及时采集数据,将数据处理后,按最佳方式迅速地对控制对象进行控制。如对生产和实验设备及其过程进行控制,可以大大提高自动化水平、减轻劳动强度、节省生产和实验周期,提高产品的质量和数量,特别是在现代国防及航空航天等领域,可以说计算机起着决定性作用。
另外,随着智能机器人的研制成功,可以代替人类完成不宜由人类来进行的工作,随着计算机的发展,人工智能的研究使计算机更好地模拟人的思维活动,计算机可以完成更复杂的控制任务。
(4)辅助功能
目前常见的计算机辅助功能有:辅助设计、辅助制造、辅助教学和辅助测试等。
计算机辅助设计(Computer Aided Design,CAD)是指利用计算机来帮助人们进行工程设计,以提高设计工作的自动化程度。它在机械、建筑、服装以及电路等的设计中都有着广泛的应用。利用CAD,不但降低了设计人员的工作量,提高了设计速度,更重要的是提高了设计质量。
计算机辅助制造(Computer Aided Manufacturing,CAM)是指利用计算机进行生产设备的管理、控制与操作、利用CAM可提高产品质量、降低成本和降低劳动强度。
计算机辅助教学(Computer Aided Instruction,CAI)是指将教学内容、教学方法以及学生的学习情况等存储在计算机中,帮助学生轻松地学习所需要的知识。
计算机辅助测试(Computer Aided Testing,CAT)是指利用计算机来完成大量复杂的测试工作。近年来由于多媒体技术和网络技术的发展,推动了CAI技术的发展。目前多媒体教学、网上教学和远程教学已经蓬勃发展,通过多媒体技术丰富的媒介表现形式及交互式的教学,不仅提高了教学质量,还可以使学生在学校里就能体验计算机的应用。
除了以上所介绍的计算机辅助功能之外,还有其他的辅助功能。例如,辅助生产、辅助绘图和辅助排版等。
(5)通信与网络
随着社会信息化的发展,通信业也在迅速发展,计算机在通信领域的作用越来越大,特别是计算机网络的迅速发展。目前全球最大的网络,即Internet已把全球的大多数国家联系在一起。
除此之外,计算机在信息高速公路和电子商务等领域也得到了快速发展。
信息高速公路是在1991年提出的。其含义是将美国所有的信息资源连接成一个全国性的大网络,让各种形态的信息(如文字、数据、声音和图像等)都能在大网络里交互传输。该计划引起了世界各国的震动,我国也不例外,信息产业的发展摆在了国民经济的突出地位。
所谓电子商务是指通过计算机和网络进行商务活动。电子商务发展前景广阔,目前世界各地许多公司已经开始通过Internet进行商业交易。他们在网络上进行业务往来,其业务量超出正常方式。