計算機(jī)的發(fā)展及應(yīng)用

1、計算機(jī)的開展及應(yīng)用本章簡要介紹計算機(jī)的開展史以及它的應(yīng)用領(lǐng)域，旨在使讀者對計算機(jī)有一個感 性的認(rèn)識。最后，本章展望計算機(jī)的未來。2.1 計算機(jī)的開展史誰也不曾想到，當(dāng)初只是當(dāng)做軍事 計算工具應(yīng)用的電子計算機(jī)，在半個世紀(jì)中竟 然會成 為改變社會結(jié)構(gòu)，乃至促使人們的工作和生活方式發(fā) 生驚人變化的寵兒, 真可謂20世紀(jì)下半世紀(jì)科技開展最 有影響的創(chuàng)造，并且它還將繼續(xù)影響著未來 世界的變 化，使數(shù)千年人類文明史中曾有過的各種神話般的幻 想逐漸變

2、為現(xiàn)實。2.1.1 計算機(jī)的產(chǎn)生和開展.第一代電子管計算機(jī)1943年，第二次世界大戰(zhàn)進(jìn)入后期:因戰(zhàn)爭的需要，美國國防部批準(zhǔn)了由 Pennsylvania 大學(xué) John Mauchly 教授和 John Presper Eckert 工程師提出的建造一 臺用電子管組成的電子數(shù)字積分機(jī)和計算機(jī)（Electronic Numerical Integrator And Computer, ENIAC）的計劃，用它來解決當(dāng)時國防部彈道研究實驗室

3、（BRL）開發(fā) 新武器的射程和檢測模擬運(yùn)算表的難題。當(dāng)時，由于運(yùn)算能力缺乏，該實驗室無 法在規(guī)定的時間內(nèi)拿出準(zhǔn)確的運(yùn)算表，嚴(yán)重影響了新武器的制作。ENIAC于1946年交付使用，其首要任務(wù)就是完成了一系列測定氫彈可靠性的復(fù) 雜運(yùn)算。ENIAC采用十進(jìn)制運(yùn)算，電路結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，使用18000多個電子管, 運(yùn)行時耗電量達(dá)150千瓦，體積龐大,重量達(dá)30噸，占地面積為1500平方英尺， 而且需用手工搬動開關(guān)和拔、插電纜來編制程序，使用極不方便

4、，但它比任何機(jī) 械計算機(jī)快得多，每秒可進(jìn)行5000屢次加法運(yùn)算。ENIAC的出現(xiàn)不但實現(xiàn)了制造一臺通用計算機(jī)的目標(biāo)，而且標(biāo)志計算工具進(jìn)人了 一個嶄新的時代，是人類文明開展史中的一個里程碑。僅僅半個世紀(jì)，計算機(jī)已 經(jīng)使人類社會從工業(yè)化社會開展到了信息化社會。雖然ENIAC于1955年正式退 役，并陳列于美國國立博物館供人們參觀，但它的豐功偉績將永遠(yuǎn)記載在人類的 文明史期中。1945年，ENIAC的顧問、數(shù)學(xué)家馮?諾依曼在為一臺新的計算機(jī)E

5、DVAC （電子離 散變量計算機(jī)）所制定的計劃中首次提出了存儲程序的概念，即將程序和數(shù)據(jù)一 起存放在存儲器中，使編程更加方便。這個思想幾乎同時被科學(xué)家圖靈（Turing） 想到了。2 .數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)處理也是計算機(jī)的重要應(yīng)用領(lǐng)域之一。早在20世紀(jì)五六十年代，人們 就把 大批復(fù)雜的事務(wù)數(shù)據(jù)交給了計算機(jī)處理，如政府機(jī)關(guān)公文、報表和檔案。大銀 行、 大公司、大企業(yè)的財務(wù)、人事、物料，包括市場預(yù)測、情報檢索、經(jīng)營決策、生 產(chǎn)管理等大量的數(shù)據(jù)信

6、息，都由計算機(jī)收集、存儲、整理、檢索、統(tǒng)計、修改、 增刪 等，并由此獲得某種決策數(shù)據(jù)或趨勢，供各級決策指揮者參考。2. 2. 2工業(yè)控制和實時控制通過各種傳感器獲得的各種物理信號經(jīng)轉(zhuǎn)換為可測可控的數(shù)字信號后，再經(jīng)計算 機(jī)運(yùn)算，根據(jù)偏差，驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu) 來調(diào)整，便可到達(dá)控制的目的。這種應(yīng)用已被 廣泛用于冶金、機(jī)械、紡 織、化工、電力、造紙等行業(yè)中。目前的工業(yè)控制遠(yuǎn)比20世紀(jì)六七十年代先進(jìn)得多。新型的工業(yè)自動控制系統(tǒng)以 標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)計算機(jī)軟、硬

7、件平臺構(gòu)成集成系統(tǒng)，取代了傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)，具有 更強(qiáng)的適應(yīng)性，更好的開放性，更易于擴(kuò)展，更經(jīng)濟(jì)、更短的開發(fā)周期等顯著優(yōu) 點(diǎn)。通常將工控系統(tǒng)分為3層：控制層、監(jiān)控層和管理層?？刂茖邮亲钕聦?，它 是通過各種傳感器來獲得各種有效信號的。監(jiān)控層下連控制層，上連管理層，它 不但實現(xiàn)對現(xiàn)場的實時監(jiān)測與控制，而且常在自動控制系統(tǒng)中完成上傳下達(dá)，組 態(tài)開發(fā)的重要作用。特別是組態(tài)軟件的出現(xiàn)，使數(shù)據(jù)采集、過程控制變得十分簡 單，它為用戶提供良好的開發(fā)界面

8、和簡捷的使用方法，使用各種軟件模塊可以非 常容易地實現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各種功能。就目前開展趨勢而言，工業(yè)控制的應(yīng)用 已經(jīng)向控管一體化方向開展，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過傳感技術(shù)和多媒體技術(shù)，操作 者可以在控制室內(nèi)通過大屏幕顯示，了解各車間、各工位、各部門的生產(chǎn)運(yùn)行情 況，并可直接由控制室發(fā)出各種控制命令，指揮全廠正常工作。在軍事上，導(dǎo)彈的發(fā)射及飛行軌道的計算控制、先進(jìn)的防空系統(tǒng)等現(xiàn)代化軍事設(shè) 施，通常也都是由計算機(jī)構(gòu)成的控制系統(tǒng)，其中包括雷達(dá)、地

9、面設(shè)施、海上裝備 等。例如，將計算機(jī)嵌入到導(dǎo)彈的彈頭內(nèi)，利用衛(wèi)星定位系統(tǒng)，將飛行目標(biāo)和飛 行軌跡事先存儲在彈載計算機(jī)內(nèi)，導(dǎo)彈在飛行中對實際飛行軌跡進(jìn)行不斷修正, 直接襲擊目標(biāo)，其命中率幾乎接近100%。美國在海灣戰(zhàn)爭以及后來的軍事沖突 中，計算機(jī)實時控制技術(shù)發(fā)揮了極為突出的作用。此外，2003年和2005年我國發(fā)射的載人宇宙飛船都屬于實時控制的應(yīng)用范疇。2. 2. 3網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用促使計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)誕生的最早動機(jī)在于實現(xiàn)硬件資源的共享。當(dāng)

10、時計算機(jī)十分昂貴, 人們希望能遠(yuǎn)距離利用計算機(jī)，因此在1954年第一次實現(xiàn)了將穿孔卡上的數(shù)據(jù) 從 線發(fā)送到遠(yuǎn)方的計算機(jī)來完 成運(yùn)算，這可以說是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的雛形，可見 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)是計算機(jī) 技術(shù)與通信技術(shù)的結(jié)合。1992年美國政府提出了“國家信息基礎(chǔ)設(shè)施計劃〃，1993年西方七國提出“全球信 息基礎(chǔ)設(shè)施計劃〃，整個世界隨著通信技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的結(jié)合，在21世紀(jì)到來 前，一個嶄新的全球性的Internet正在形成，并正以更新的姿態(tài)訖立