1.1　計(jì)算機(jī)概述

計(jì)算機(jī)（Computer）俗稱電腦，是20世紀(jì)最先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)發(fā)明之一，計(jì)算機(jī)技術(shù)是當(dāng)代眾多新興技術(shù)中發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的一項(xiàng)技術(shù)，對人類的生產(chǎn)活動(dòng)和社會(huì)活動(dòng)產(chǎn)生了極其重要的影響。它的應(yīng)用從最初的軍事計(jì)算擴(kuò)展到社會(huì)的各個(gè)方面，遍及學(xué)校、機(jī)關(guān)、企事業(yè)單位等，進(jìn)入尋常百姓家，成為人們生產(chǎn)生活必不可少的工具。本節(jié)主要介紹計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程、發(fā)展趨勢、特點(diǎn)、分類、應(yīng)用領(lǐng)域等。

1.1.1　計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程

計(jì)算機(jī)最早的誕生源于解決大量的科學(xué)計(jì)算問題。計(jì)算工具的演化經(jīng)歷了由簡單到復(fù)雜、從低級到高級的不同階段，例如從“結(jié)繩記事”中的繩結(jié)到算盤、計(jì)算尺、機(jī)械計(jì)算機(jī)、電子計(jì)算器等。現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)的研制也經(jīng)歷了從簡單到復(fù)雜，從低級到高級的過程。

1889年，美國科學(xué)家赫爾曼·何樂禮研制出以電力為基礎(chǔ)的電動(dòng)制表機(jī)，用以儲存計(jì)算資料。1930年，美國科學(xué)家范內(nèi)瓦·布什造出世界上首臺模擬電子計(jì)算機(jī)。

1946年，由美國軍方定制的世界上第一臺電子計(jì)算機(jī)“電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)”（Electronic Numerical And Calculator，簡稱ENIAC）在美國賓夕法尼亞大學(xué)問世。如圖1-1所示。ENIAC（中文名：埃尼阿克）是為了滿足武器試驗(yàn)場計(jì)算彈道需要而研制成的。這臺計(jì)算器使用了近18000支電子管，占地170m²，重達(dá)28t，功耗為170kW，其運(yùn)算速度可實(shí)現(xiàn)每秒5000次的加法運(yùn)算，比當(dāng)時(shí)最快的計(jì)算工具快300倍。ENIAC的問世具有劃時(shí)代的意義，表明電子計(jì)算機(jī)時(shí)代的到來。

圖1-1　世界上第一臺電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)

自從第一臺計(jì)算機(jī)問世以來，計(jì)算機(jī)技術(shù)以前所未有的速度迅猛發(fā)展。通常根據(jù)計(jì)算機(jī)所使用的“電子元件”，將計(jì)算機(jī)的發(fā)展劃分為四個(gè)階段，也稱為四個(gè)時(shí)代，即電子管時(shí)代、晶體管時(shí)代、中小規(guī)模集成電路時(shí)代、大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路時(shí)代。

第一代：電子管計(jì)算機(jī)（1946～1957年）

主要元件采用的是電子管，主存儲器采用汞延遲線、陰極射線示波管靜電存儲器、磁鼓、磁芯；外存儲器采用的是磁帶；運(yùn)行的軟件多采用的是機(jī)器語言、匯編語言；應(yīng)用領(lǐng)域以科學(xué)計(jì)算為主。特點(diǎn)是體積大、功耗高、可靠性差，速度慢、價(jià)格昂貴；第一代計(jì)算機(jī)為以后計(jì)算機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

第二代：晶體管計(jì)算機(jī)（1958～1964年）

主要元件采用的是晶體管，主存儲器采用磁芯，外存儲器已開始使用更先進(jìn)的磁盤；出現(xiàn)了各種各樣的高級語言以及編譯程序；應(yīng)用領(lǐng)域以科學(xué)計(jì)算和事務(wù)處理為主，并開始進(jìn)入工業(yè)控制領(lǐng)域；特點(diǎn)是體積縮小、能耗降低、可靠性提高、運(yùn)算速度提高、性能比第1代計(jì)算機(jī)有很大的提高。

第三代：中小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)（1965～1970年）

主要元件采用中、小規(guī)模集成電路，主存儲器仍采用磁芯；出現(xiàn)了分時(shí)操作系統(tǒng)以及結(jié)構(gòu)化、規(guī)模化程序設(shè)計(jì)方法；特點(diǎn)是速度更快，而且可靠性有了顯著提高，價(jià)格進(jìn)一步下降，產(chǎn)品走向了通用化、系列化和標(biāo)準(zhǔn)化等；應(yīng)用領(lǐng)域開始進(jìn)入文字和圖形圖像處理領(lǐng)域。

第四代：大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)（1971年至今）

主要元件采用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路；出現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和面向?qū)ο笳Z言等；運(yùn)算速度可達(dá)百萬至數(shù)億億次/秒；應(yīng)用領(lǐng)域從科學(xué)計(jì)算、事務(wù)管理、過程控制逐步應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。

計(jì)算機(jī)的發(fā)展階段及其特征如表1-1所示。

表1-1　計(jì)算機(jī)的發(fā)展階段及其特征

1971年世界上第一臺微處理器在美國硅谷誕生，開創(chuàng)了微型計(jì)算機(jī)的新時(shí)代。另一方面，利用大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路制造的各種邏輯芯片，已經(jīng)制成了體積并不很大，但運(yùn)算速度可達(dá)每秒一億甚至幾十億次的巨型計(jì)算機(jī)。1983年“銀河-Ⅰ”億次計(jì)算機(jī)研制成功，如圖1-2所示，生產(chǎn)安裝3臺，是我國第一臺自主研制的億次計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，使我國成為繼美、日之后世界上第三個(gè)能研制巨型機(jī)的國家。繼“銀河-Ⅰ”這一巨型機(jī)以后，我國又于1993年研制成功運(yùn)算速度更快的“銀河-Ⅱ”巨型計(jì)算機(jī)。

圖1-2 “銀河-Ⅰ”計(jì)算機(jī)

1.1.2　計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢

（1）計(jì)算機(jī)的發(fā)展方向

隨著科技的進(jìn)步，各種計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)快速而又嶄新的時(shí)代。計(jì)算機(jī)已經(jīng)從功能單一、體積較大發(fā)展到了功能復(fù)雜、體積微小、資源網(wǎng)絡(luò)化等并朝著不同的方向延伸，當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)正向著微型化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和巨型化的方向發(fā)展。

① 微型化　隨著微處理器的出現(xiàn)，計(jì)算機(jī)中開始使用微型處理器，使計(jì)算機(jī)體積縮小了，成本降低了。20世紀(jì)70年來，從臺式電腦到筆記本電腦再到掌上電腦、平板電腦，計(jì)算機(jī)的體積逐步微型化，為人們提供便捷的服務(wù)。計(jì)算機(jī)理論和技術(shù)上的不斷完善促使微型計(jì)算機(jī)很快滲透到全社會(huì)的各個(gè)行業(yè)和部門中，并成為人們生活和學(xué)習(xí)的必需品。未來計(jì)算機(jī)仍會(huì)不斷趨于微型化，體積將越來越小。

② 網(wǎng)絡(luò)化　20世紀(jì)90年代以來，隨著Internet的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)已廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。互聯(lián)網(wǎng)將世界各地的計(jì)算機(jī)連接在一起，從此進(jìn)入了互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，人們通過互聯(lián)網(wǎng)共享資源，交換信息，協(xié)同工作，極大地提高了使用計(jì)算機(jī)的便捷性，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化徹底改變了人類世界，未來計(jì)算機(jī)將會(huì)進(jìn)一步向網(wǎng)絡(luò)化方面發(fā)展。

③ 智能化　現(xiàn)代計(jì)算機(jī)具有強(qiáng)大的功能和運(yùn)行速度，但與人腦相比，其邏輯能力和自動(dòng)化程度仍有待提高。人類不斷在探索如何讓計(jì)算機(jī)能夠更好地反映人類思維，可以通過思考與人類溝通交流，拋棄以往的依靠通過編碼程序來運(yùn)行計(jì)算機(jī)的方法，直接對計(jì)算機(jī)發(fā)出指令。計(jì)算機(jī)人工智能化是未來發(fā)展的必然趨勢。

④ 巨型化　巨型化是指為了適應(yīng)尖端科學(xué)技術(shù)的需要，研制具有極快的運(yùn)算速度，超大容量的存儲空間，功能更加強(qiáng)大和完善的超級計(jì)算機(jī)。此類計(jì)算機(jī)主要應(yīng)用于航空航天、生物工程、軍事、人工智能等領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)朝著巨型化方向發(fā)展也預(yù)示著計(jì)算機(jī)的功能更加的多元化。

（2）未來的新一代計(jì)算機(jī)技術(shù)

從計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生及發(fā)展可以看出，目前計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展都是以電子技術(shù)的發(fā)展為基礎(chǔ)的，集成電路芯片是計(jì)算機(jī)的核心部件。然而，以硅為基礎(chǔ)的芯片制造技術(shù)的發(fā)展不是無限的。利用納米技術(shù)、光技術(shù)、生物技術(shù)和量子技術(shù)研究新一代計(jì)算機(jī)成為未來計(jì)算機(jī)研究的焦點(diǎn)。

① 分子計(jì)算機(jī)　分子計(jì)算機(jī)體積小、耗電少、運(yùn)算快、存儲量大。分子計(jì)算機(jī)完成一項(xiàng)運(yùn)算，所需的時(shí)間僅為10×10^?12s，比人的思維速度快100萬倍；分子計(jì)算機(jī)具有驚人的存儲能力，1m³的DNA溶液可存儲10²⁰個(gè)二進(jìn)制數(shù)據(jù)；分子計(jì)算機(jī)消耗的能量也只有電子計(jì)算機(jī)的十億分之一。

② 量子計(jì)算機(jī)　量子計(jì)算機(jī)是利用原子所具有的量子特性進(jìn)行信息處理的一種全新概念的計(jì)算機(jī)。量子計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)時(shí)不是分步進(jìn)行而是同時(shí)完成。只要40個(gè)原子一起計(jì)算，就相當(dāng)于今天一臺超級計(jì)算機(jī)的性能。

③ 光子計(jì)算機(jī)　光子計(jì)算機(jī)是一種由光信號進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算、邏輯操作、信息存儲和處理的新型計(jì)算機(jī)。如圖1-3所示。由于光子比電子速度快，它的存儲量是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的幾萬倍，還可以對語言、圖形和手勢進(jìn)行識別與合成。隨著現(xiàn)代光學(xué)與計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)相結(jié)合，許多國家都投入巨資進(jìn)行光子計(jì)算機(jī)的研究，在不久的將來，光子計(jì)算機(jī)將成為人類普遍的工具。1990年初，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室研制成世界上第一臺光子計(jì)算機(jī)。

圖1-3　光子計(jì)算機(jī)

④ 納米計(jì)算機(jī)　納米計(jì)算機(jī)是用納米技術(shù)研發(fā)的新型高性能計(jì)算機(jī)。應(yīng)用納米技術(shù)研制的計(jì)算機(jī)內(nèi)存芯片，其體積只有數(shù)百個(gè)原子大小，相當(dāng)于人的頭發(fā)絲直徑的千分之一。納米計(jì)算機(jī)不僅幾乎不需要耗費(fèi)任何能源，而且其性能要比今天的計(jì)算機(jī)強(qiáng)大許多倍。

⑤ 生物計(jì)算機(jī)　生物計(jì)算機(jī)是一種有知識、會(huì)學(xué)習(xí)、能推理的計(jì)算機(jī)，具有能理解自然語言、聲音、文字和圖像的能力，并且具有說話的能力，使人機(jī)能夠用自然語言直接對話，它可以利用已有的和不斷學(xué)習(xí)到的知識，進(jìn)行思維、聯(lián)想、推理，并得出結(jié)論。20世紀(jì)80年代以來，生物工程學(xué)家對人腦、神經(jīng)元和感受器的研究傾注了很大精力，以期研制出可以模擬人腦思維、低耗、高效的第六代計(jì)算機(jī)—生物計(jì)算機(jī)。

1.1.3　計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)及其分類

（1）計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)

計(jì)算機(jī)可以進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，又可以進(jìn)行邏輯計(jì)算，還具有存儲記憶功能，是能夠按照程序運(yùn)行，自動(dòng)、高速處理海量數(shù)據(jù)的現(xiàn)代化智能電子設(shè)備。計(jì)算機(jī)不同于其它一般的計(jì)算工具，有其自身的特點(diǎn)，歸納起來主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

① 運(yùn)算速度快　計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度是指單位時(shí)間內(nèi)所能執(zhí)行指令的條數(shù)，一般用每秒鐘能執(zhí)行多少條指令來描述，其常用單位是MIPS（Million Instruction Per Second），即百萬條指令每秒。當(dāng)今計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)算速度已達(dá)到每秒10¹⁶次，微機(jī)也可達(dá)每秒10⁸次以上，使大量復(fù)雜的科學(xué)計(jì)算問題得以解決。例如：大型橋梁工程的計(jì)算、氣象問題的計(jì)算人工完成需要幾年甚至幾十年，而用計(jì)算機(jī)只需幾分鐘就可完成。

② 計(jì)算精度高　目前計(jì)算機(jī)的計(jì)算精度已達(dá)到小數(shù)點(diǎn)后上億位，是任何其它計(jì)算工具所望塵莫及的。理論上通過一定的技術(shù)手段，計(jì)算機(jī)可以實(shí)現(xiàn)任何精度要求的計(jì)算，計(jì)算機(jī)的計(jì)算精度是不受限制的。

③ 存儲容量大　計(jì)算機(jī)的存儲能力是計(jì)算機(jī)區(qū)別于其它計(jì)算工具的重要特征。計(jì)算機(jī)內(nèi)部的存儲器具有記憶特性，可以存儲大量數(shù)字、文字、圖像、視頻、聲音等各類信息。目前計(jì)算機(jī)的存儲容量越來越大，已高達(dá)千兆數(shù)量級。

④ 邏輯判斷能力強(qiáng)　計(jì)算機(jī)不僅能解決數(shù)值計(jì)算問題，還能解決非數(shù)值計(jì)算問題。在相應(yīng)程序的控制下，計(jì)算機(jī)能對信息進(jìn)行比較和判斷，分析命題是否成立，并可根據(jù)命題成立與否做出相應(yīng)的處理。人是有思維能力的，思維能力本質(zhì)上是一種邏輯判斷能力，人類也在積極探索利用計(jì)算機(jī)的邏輯判斷能力，讓計(jì)算機(jī)也學(xué)會(huì)“思考”。

⑤ 自動(dòng)化程度高　計(jì)算機(jī)的存儲記憶能力和邏輯判斷能力保證了計(jì)算機(jī)信息處理的高度自動(dòng)化。人們可以將預(yù)先編好的程序輸入計(jì)算機(jī)，在程序控制下計(jì)算機(jī)可以連續(xù)、自動(dòng)地一步一步完成工作，不需要人的干預(yù)。

（2）計(jì)算機(jī)的分類

計(jì)算機(jī)及相關(guān)技術(shù)的迅速發(fā)展帶動(dòng)計(jì)算機(jī)類型也不斷分化，形成了各種不同種類的計(jì)算機(jī)，可以按照不同的標(biāo)準(zhǔn)對其進(jìn)行分類。

① 按照信息的表示方式分類　根據(jù)信息在計(jì)算機(jī)中的表示方式可分為數(shù)字計(jì)算機(jī)和模擬計(jì)算機(jī)。數(shù)字計(jì)算機(jī)是通過電信號的有無來表示數(shù)，并利用算術(shù)和邏輯運(yùn)算法則進(jìn)行計(jì)算的。它具有運(yùn)算速度快、精度高、靈活性大和便于存儲等優(yōu)點(diǎn)，因此適合于科學(xué)計(jì)算、信息處理、實(shí)時(shí)控制和人工智能等應(yīng)用。我們通常所用的計(jì)算機(jī)，一般都是指的數(shù)字計(jì)算機(jī)。

模擬計(jì)算機(jī)是通過電壓的大小來表示數(shù)，即通過電的物理變化過程來進(jìn)行數(shù)值計(jì)算的。其優(yōu)點(diǎn)是速度快，在模擬計(jì)算和控制系統(tǒng)中應(yīng)用較多，但通用性不強(qiáng)，信息不易存儲，且計(jì)算機(jī)的精度受到了設(shè)備的限制。因此，不如數(shù)字計(jì)算機(jī)的應(yīng)用普遍。

② 按照用途分類　按照計(jì)算機(jī)的用途分為專用計(jì)算機(jī)和通用計(jì)算機(jī)。專用計(jì)算機(jī)具有單一性、使用范圍小甚至專機(jī)專用的特點(diǎn)，它是為了解決一些專門的問題而設(shè)計(jì)制造的。一般來說，模擬計(jì)算機(jī)通常都是專用計(jì)算機(jī)。通用計(jì)算機(jī)具有用途多、配置全、通用性強(qiáng)等特點(diǎn)，我們通常所說的以及本書所介紹的都是指通用計(jì)算機(jī)。

③ 按照性能分類　在對計(jì)算機(jī)進(jìn)行分類時(shí)較為普遍的是按照計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度、字長、存儲容量、處理能力等綜合性能指標(biāo)來分，可分為巨型機(jī)、大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)、微型機(jī)和工作站。

巨型機(jī)運(yùn)算速度快，存儲量大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，主要用于尖端科學(xué)研究領(lǐng)域。大型機(jī)是對一類計(jì)算機(jī)的習(xí)慣稱呼，本身并無十分準(zhǔn)確的技術(shù)定義。其規(guī)模僅次于巨型機(jī)，通常人們稱大型機(jī)為“企業(yè)級”計(jì)算機(jī)。中型機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)是計(jì)算速度每秒10萬至100萬次，字長32位、主存儲器容量為1兆以下的計(jì)算機(jī)，主要用于中小型局部計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)中的管理。小型機(jī)機(jī)器規(guī)模小、結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)試制周期短，便于及時(shí)采用先進(jìn)工藝。微型機(jī)（又稱為個(gè)人計(jì)算機(jī)）目前發(fā)展最快，應(yīng)用范圍最廣。工作站是一種高檔的微機(jī)系統(tǒng)。它具有較高的運(yùn)算速度，既具有大、中、小型機(jī)的多任務(wù)、多用戶能力，又兼具微型機(jī)的操作便利和良好的人機(jī)界面。它的應(yīng)用領(lǐng)域也已從最初的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)擴(kuò)展到商業(yè)、金融、辦公領(lǐng)域，并頻頻充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的角色。

1.1.4　計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域

（1）計(jì)算機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域

計(jì)算機(jī)問世之初主要用于科學(xué)計(jì)算，因而得名“計(jì)算機(jī)”。而今計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域已滲透到社會(huì)的各行各業(yè)，正在改變著人們傳統(tǒng)的工作、學(xué)習(xí)和生活方式，推動(dòng)著社會(huì)的發(fā)展。歸納起來計(jì)算機(jī)主要應(yīng)用于以下幾個(gè)方面。

① 科學(xué)計(jì)算　也稱數(shù)值計(jì)算，是指利用計(jì)算機(jī)來完成科學(xué)研究和工程技術(shù)中提出的數(shù)學(xué)問題的計(jì)算。在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)工作中，存在大量復(fù)雜的科學(xué)計(jì)算問題，利用計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度快、計(jì)算精度高、具有存儲記憶功能等特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)人工無法解決的各種科學(xué)計(jì)算問題，達(dá)到事半功倍的效果，大大縮短工作周期，提高工作效率，節(jié)約人力、物力、財(cái)力。

② 數(shù)據(jù)處理　也稱信息管理或事物處理，是指對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、存儲、整理、分類、統(tǒng)計(jì)、加工、傳播等一系列活動(dòng)的統(tǒng)稱。據(jù)統(tǒng)計(jì)，80%以上的計(jì)算機(jī)主要用于數(shù)據(jù)處理。目前，數(shù)據(jù)處理已廣泛地應(yīng)用于辦公自動(dòng)化、企事業(yè)管理、電影電視動(dòng)畫設(shè)計(jì)、娛樂、游戲、會(huì)計(jì)電算化等各行各業(yè)。

③ 計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)　計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)輔助完成不同類任務(wù)的系統(tǒng)的總稱。計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)常用的有計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（CAI）、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）、計(jì)算機(jī)輔助測試（CAT）等。

a．計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer Aided Design，簡稱CAD）　計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)輔助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行工程或產(chǎn)品設(shè)計(jì)，以縮短設(shè)計(jì)周期，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，達(dá)到最佳設(shè)計(jì)效果的一種技術(shù)。它已廣泛地應(yīng)用于機(jī)械、電子、建筑和輕工等領(lǐng)域。例如，在機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，可以利用CAD技術(shù)繪制機(jī)械零部件圖紙，提高設(shè)計(jì)速度和設(shè)計(jì)質(zhì)量。

b．計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（Computer Aided Instruction，簡稱CAI）　計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)是利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)使用課件來進(jìn)行教學(xué)。課件可以用制作工具或高級語言來開發(fā)制作，它能引導(dǎo)學(xué)生循環(huán)漸進(jìn)地學(xué)習(xí)，使學(xué)生輕松自如地從課件中學(xué)到所需要的知識。CAI的主要特色是交互教育、個(gè)別指導(dǎo)和因材施教。

c．計(jì)算機(jī)輔助制造（Computer Aided Manufacturing，簡稱CAM）　計(jì)算機(jī)輔助制造是利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)備的管理、控制和操作的過程。例如，在產(chǎn)品的制造過程中，用計(jì)算機(jī)控制機(jī)器的運(yùn)行，處理生產(chǎn)過程中所需的數(shù)據(jù)，控制和處理材料的流動(dòng)以及對產(chǎn)品進(jìn)行檢測等。使用CAM技術(shù)可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)率和改善勞動(dòng)條件。

d．計(jì)算機(jī)輔助測試（Computer Aided Test，簡稱CAT）　計(jì)算機(jī)輔助測試是指利用計(jì)算機(jī)協(xié)助進(jìn)行測試。可應(yīng)用于對教學(xué)效果和學(xué)習(xí)能力的測試，也可進(jìn)行產(chǎn)品測試，軟件測試等。

④ 過程控制　采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行過程控制，不僅可以大大提高控制的自動(dòng)化水平，而且可以提高控制的及時(shí)性和準(zhǔn)確性，從而改善勞動(dòng)條件、提高產(chǎn)品質(zhì)量及合格率。因此，計(jì)算機(jī)過程控制已在機(jī)械、冶金、石油、化工、紡織、水電、航天等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。這不只是控制手段的改變，而且擁有眾多優(yōu)點(diǎn)。第一，能夠代替人在危險(xiǎn)、有害的環(huán)境中作業(yè)。第二，能在保證同樣質(zhì)量的前提下連續(xù)作業(yè)，不受疲勞、情感等因素的影響。第三，能夠完成人所不能完成的有高精度、高速度、時(shí)間性、空間性等要求的操作。

⑤ 人工智能　人工智能是計(jì)算機(jī)模擬人類的智能活動(dòng)，諸如感知、判斷、理解、學(xué)習(xí)、問題求解和圖像識別等。人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展以來一直處于前沿的研究領(lǐng)域，現(xiàn)在人工智能的研究已取得不少成果，有些已開始走向?qū)嵱秒A段。例如，能模擬高水平醫(yī)學(xué)專家進(jìn)行疾病診療的專家系統(tǒng)，具有一定思維能力的智能機(jī)器人等。

⑥ 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)　計(jì)算機(jī)技術(shù)與現(xiàn)代通信技術(shù)的結(jié)合構(gòu)成了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的建立，不僅解決了一個(gè)單位、一個(gè)地區(qū)、一個(gè)國家中計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的通信，各種軟、硬件資源的共享，也大大促進(jìn)了國際間的文字、圖像、視頻和聲音等各類數(shù)據(jù)的傳輸與處理。通過網(wǎng)絡(luò)，人們坐在家里通過計(jì)算機(jī)便可預(yù)定車票、可以購物，從而改變了傳統(tǒng)服務(wù)業(yè)、商業(yè)單一的經(jīng)營方式。通過網(wǎng)絡(luò)，人們還可以與遠(yuǎn)在異國他鄉(xiāng)的親人、朋友實(shí)時(shí)地傳遞信息，大大地縮短了人們之間的距離。

（2）計(jì)算機(jī)新技術(shù)應(yīng)用

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)的功能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過最初作為“計(jì)算的機(jī)器”這樣狹義的概念。近幾年由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)領(lǐng)域出現(xiàn)的新技術(shù)也被越來越多地廣泛應(yīng)用于更多新興領(lǐng)域。

① 人工智能　人工智能是研究用計(jì)算機(jī)來模擬人的思維過程和智力行為的學(xué)科，制造類似于人腦智能的計(jì)算機(jī)，使計(jì)算機(jī)能實(shí)現(xiàn)更高層次的應(yīng)用。人工智能就其本質(zhì)而言，是對人的思維的信息過程的模擬。

進(jìn)入21世紀(jì)，人工智能在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域內(nèi)，得到了愈加廣泛的重視，以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的人工智能技術(shù)取得了一些進(jìn)展，典型的例子就是人機(jī)對弈。2016年3月，阿爾法圍棋與圍棋世界冠軍、職業(yè)九段棋手李世石進(jìn)行圍棋人機(jī)大戰(zhàn)，以4比1的總比分獲勝。

② 云計(jì)算　云計(jì)算是基于互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)服務(wù)的增加、使用和交付模式，通常涉及通過互聯(lián)網(wǎng)來提供動(dòng)態(tài)易擴(kuò)展且經(jīng)常是虛擬化的資源。云是網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)的一種比喻說法。互聯(lián)網(wǎng)上的云計(jì)算服務(wù)特征和自然界的云、水循環(huán)具有一定的相似性，因此，云是一個(gè)相當(dāng)貼切的比喻。

近幾年，云計(jì)算作為一個(gè)新的技術(shù)趨勢已經(jīng)得到了快速地發(fā)展和廣泛應(yīng)用，例如阿里云分擔(dān)12306流量壓力、浙江交通廳用阿里云大數(shù)據(jù)預(yù)測1小時(shí)后堵車、云上貴州公安交警云等。

③ 大數(shù)據(jù)　大數(shù)據(jù)指無法在一定時(shí)間范圍內(nèi)用常規(guī)軟件工具進(jìn)行捕捉、管理和處理的數(shù)據(jù)集合。大數(shù)據(jù)技術(shù)的戰(zhàn)略意義不在于掌握數(shù)據(jù)信息的量有多龐大，而在于對這些含有意義的數(shù)據(jù)進(jìn)行專業(yè)化處理，即如何提高對數(shù)據(jù)的加工能力，使數(shù)據(jù)經(jīng)過加工后實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的增值。