計(jì)算機(jī)的發(fā)展及應(yīng)用

1、計(jì)算機(jī)的開展及應(yīng)用本章簡(jiǎn)要介紹計(jì)算機(jī)的開展史以及它的應(yīng)用領(lǐng)域，旨在使讀者對(duì)計(jì)算機(jī)有一個(gè)感 性的認(rèn)識(shí)。最后，本章展望計(jì)算機(jī)的未來。2.1 計(jì)算機(jī)的開展史誰也不曾想到，當(dāng)初只是當(dāng)做軍事 計(jì)算工具應(yīng)用的電子計(jì)算機(jī)，在半個(gè)世紀(jì)中竟 然會(huì)成 為改變社會(huì)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(shí)。2.1.1 計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生和開展.第一代電子管計(jì)算機(jī)1943年，第二次世界大戰(zhàn)進(jìn)入后期:因戰(zhàn)爭(zhēng)的需要，美國(guó)國(guó)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(tái)用電子管組成的電子數(shù)字積分機(jī)和計(jì)算機(jī)（Electronic Numerical Integrator And Computer, ENIAC）的計(jì)劃，用它來解決當(dāng)時(shí)國(guó)防部彈道研究實(shí)驗(yàn)室

3、（BRL）開發(fā) 新武器的射程和檢測(cè)模擬運(yùn)算表的難題。當(dāng)時(shí)，由于運(yùn)算能力缺乏，該實(shí)驗(yàn)室無 法在規(guī)定的時(shí)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(cè)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(gè)電子管, 運(yùn)行時(shí)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(dòng)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(jì)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(shí)現(xiàn)了制造一臺(tái)通用計(jì)算機(jī)的目標(biāo)，而且標(biāo)志計(jì)算工具進(jìn)人了 一個(gè)嶄新的時(shí)代，是人類文明開展史中的一個(gè)里程碑。僅僅半個(gè)世紀(jì)，計(jì)算機(jī)已 經(jīng)使人類社會(huì)從工業(yè)化社會(huì)開展到了信息化社會(huì)。雖然ENIAC于1955年正式退 役，并陳列于美國(guó)國(guó)立博物館供人們參觀，但它的豐功偉績(jī)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(tái)新的計(jì)算機(jī)E

5、DVAC （電子離 散變量計(jì)算機(jī)）所制定的計(jì)劃中首次提出了存儲(chǔ)程序的概念，即將程序和數(shù)據(jù)一 起存放在存儲(chǔ)器中，使編程更加方便。這個(gè)思想幾乎同時(shí)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(jì)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(jì)算機(jī)處理，如政府機(jī)關(guān)公文、報(bào)表和檔案。大銀 行、 大公司、大企業(yè)的財(cái)務(wù)、人事、物料，包括市場(chǎng)預(yù)測(cè)、情報(bào)檢索、經(jīng)營(yíng)決策、生 產(chǎn)管理等大量的數(shù)據(jù)信

6、息，都由計(jì)算機(jī)收集、存儲(chǔ)、整理、檢索、統(tǒng)計(jì)、修改、 增刪 等，并由此獲得某種決策數(shù)據(jù)或趨勢(shì)，供各級(jí)決策指揮者參考。2. 2. 2工業(yè)控制和實(shí)時(shí)控制通過各種傳感器獲得的各種物理信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)換為可測(cè)可控的數(shù)字信號(hào)后，再經(jīng)計(jì)算 機(jī)運(yùn)算，根據(jù)偏差，驅(qū)動(dòng)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(dòng)控制系統(tǒng)以 標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)計(jì)算機(jī)軟、硬

7、件平臺(tái)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?？刂茖邮亲钕聦樱?是通過各種傳感器來獲得各種有效信號(hào)的。監(jiān)控層下連控制層，上連管理層，它 不但實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，而且常在自動(dòng)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(jiǎn) 單，它為用戶提供良好的開發(fā)界面

8、和簡(jiǎn)捷的使用方法，使用各種軟件模塊可以非 常容易地實(shí)現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各種功能。就目前開展趨勢(shì)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(jì)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(jì)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(jì)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(chǔ)在彈載計(jì)算機(jī)內(nèi)，導(dǎo)彈在飛行中對(duì)實(shí)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(guó)在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)以及后來的軍事沖突 中，計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)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(guó)發(fā)射的載人宇宙飛船都屬于實(shí)時(shí)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)誕生的最早動(dòng)機(jī)在于實(shí)現(xiàn)硬件資源的共享。當(dāng)

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