發(fā)展歷史

ENIAC計算機

1889年，美國科學(xué)家赫爾曼·何樂(lè )禮研制出以電力為基礎的電動(dòng)制表機，用以?xún)Υ嬗嬎阗Y料。

1930年，美國科學(xué)家范內瓦·布什造出世界上首臺模擬電子計算機。

1946年2月14日，由美國軍方定制的世界上第一臺電子計算機“電子數字積分計算機”（ENIAC Electronic Numerical And Calculator）在美國賓夕法尼亞大學(xué)問(wèn)世了。ENIAC（中文名：埃尼阿克）是美國奧伯丁武器試驗場(chǎng)為了滿(mǎn)足計算彈道需要而研制成的，這臺計算器使用了17840支電子管，大小為80英尺×8英尺，重達28t（噸），功耗為170kW，其運算速度為每秒5000次的加法運算，造價(jià)約為487000美元。ENIAC的問(wèn)世具有劃時(shí)代的意義，表明電子計算機時(shí)代的到來(lái)。在以后60多年里，計算機技術(shù)以驚人的速度發(fā)展，沒(méi)有任何一門(mén)技術(shù)的性能價(jià)格比能在30年內增長(cháng)6個(gè)數量級。

??第1代：電子管數字機（1946—1958年）

電子管數字計算機

特點(diǎn)是體積大、功耗高、可靠性差。速度慢（一般為每秒數千次至數萬(wàn)次）、價(jià)格昂貴，但為以后的計算機發(fā)展奠定了基礎。

??第2代：晶體管數字機（1958—1964年）

硬件方面的操作系統、高級語(yǔ)言及其編譯程序應用領(lǐng)域以科學(xué)計算和事務(wù)處理為主，并開(kāi)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、運算速度提高（一般為每秒數10萬(wàn)次，可高達300萬(wàn)次）、性能比第1代計算機有很大的提高。

??第3代：集成電路數字機（1964—1970年）

硬件方面，邏輯元件采用中、小規模集成電路（MSI、SSI），主存儲器仍采用磁芯。軟件方面出現了分時(shí)操作系統以及結構化、規?；绦蛟O計方法。特點(diǎn)是速度更快（一般為每秒數百萬(wàn)次至數千萬(wàn)次），而且可靠性有了顯著(zhù)提高，價(jià)格進(jìn)一步下降，產(chǎn)品走向了通用化、系列化和標準化等。應用領(lǐng)域開(kāi)始進(jìn)入文字處理和圖形圖像處理領(lǐng)域。

??第4代：大規模集成電路機（1970年至今）

硬件方面，邏輯元件采用大規模和超大規模集成電路（LSI和VLSI）。軟件方面出現了數據庫管理系統、網(wǎng)絡(luò )管理系統和面向對象語(yǔ)言等。1971年世界上第一臺微處理器在美國硅谷誕生，開(kāi)創(chuàng )了微型計算機的新時(shí)代。應用領(lǐng)域從科學(xué)計算、事務(wù)管理、過(guò)程控制逐步走向家庭。

由于集成技術(shù)的發(fā)展，半導體芯片的集成度更高，每塊芯片可容納數萬(wàn)乃至數百萬(wàn)個(gè)晶體管，并且可以把運算器和控制器都集中在一個(gè)芯片上、從而出現了微處理器，并且可以用微處理器和大規模、超大規模集成電路組裝成微型計算機，就是我們常說(shuō)的微電腦或PC機。微型計算機體積小，價(jià)格便宜，使用方便，但它的功能和運算速度已經(jīng)達到甚至超過(guò)了過(guò)去的大型計算機。另一方面，利用大規模、超大規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，但運算速度可達一億甚至幾十億次的巨型計算機。我國繼1983年研制成功每秒運算一億次的銀河Ⅰ這型巨型機以后，又于1993年研制成功每秒運算十億次的銀河Ⅱ型通用并行巨型計算機。這一時(shí)期還產(chǎn)生了新一代的程序設計語(yǔ)言以及數據庫管理系統和網(wǎng)絡(luò )軟件等。

隨著(zhù)物理元、器件的變化，不僅計算機主機經(jīng)歷了更新?lián)Q代，它的外部設備也在不斷地變革。比如外存儲器，由最初的陰極射線(xiàn)顯示管發(fā)展到磁芯、磁鼓，以后又發(fā)展為通用的磁盤(pán)，現又出現了體積更小、容量更大、速度更快的只讀光盤(pán)（CD—ROM）。

時(shí)代

發(fā)展趨勢

隨著(zhù)科技的進(jìn)步，各種計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)快速而又嶄新的時(shí)代，計算機已經(jīng)從功能單一、體積較大發(fā)展到了功能復雜、體積微小、資源網(wǎng)絡(luò )化等。計算機的未來(lái)充滿(mǎn)了變數，性能的大幅度提高是不可置疑的，而實(shí)現性能的飛躍卻有多種途徑。不過(guò)性能的大幅提升并不是計算機發(fā)展的唯一路線(xiàn)，計算機的發(fā)展還應當變得越來(lái)越人性化，同時(shí)也要注重環(huán)保等等。

計算機從出現至今，經(jīng)歷了機器語(yǔ)言、程序語(yǔ)言、簡(jiǎn)單操作系統和Linux、Macos、BSD、Windows等現代操作系統四代，運行速度也得到了極大的提升，第四代計算機的運算速度已經(jīng)達到幾十億次每秒。計算機也由原來(lái)的僅供軍事科研使用發(fā)展到人人擁有，計算機強大的應用功能，產(chǎn)生了巨大的市場(chǎng)需要，未來(lái)計算機性能應向著(zhù)微型化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化和巨型化的方向發(fā)展。

巨型化是指為了適應尖端科學(xué)技術(shù)的需要，發(fā)展高速度、大存儲容量和功能強大的超級計算機。隨著(zhù)人們對計算機的依賴(lài)性越來(lái)越強，特別是在軍事和科研教育方面對計算機的存儲空間和運行速度等要求會(huì )越來(lái)越高。此外計算機的功能更加多元化。

隨著(zhù)微型處理器(CPU)的出現，計算機中開(kāi)始使用微型處理器，使計算機體積縮小了，成本降低了。另一方面，軟件行業(yè)的飛速發(fā)展提高了計算機內部操作系統的便捷度，計算機外部設備也趨于完善。計算機理論和技術(shù)上的不斷完善促使微型計算機很快滲透到全社會(huì )的各個(gè)行業(yè)和部門(mén)中，并成為人們生活和學(xué)習的必須品。四十年來(lái)，計算機的體積不斷的縮小，臺式電腦、筆記本電腦、掌上電腦、平板電腦體積逐步微型化，為人們提供便捷的服務(wù)。因此，未來(lái)計算機仍會(huì )不斷趨于微型化，體積將越來(lái)越小。

互聯(lián)網(wǎng)將世界各地的計算機連接在一起，從此進(jìn)入了互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代。計算機網(wǎng)絡(luò )化徹底改變了人類(lèi)世界，人們通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行溝通、交流（OICQ、微博等），教育資源共享（文獻查閱、遠程教育等）、信息查閱共享（百度、谷歌）等，特別是無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的出現，極大的提高了人們使用網(wǎng)絡(luò )的便捷性，未來(lái)計算機將會(huì )進(jìn)一步向網(wǎng)絡(luò )化方面發(fā)展。

計算機人工智能化是未來(lái)發(fā)展的必然趨勢?，F代計算機具有強大的功能和運行速度，但與人腦相比，其智能化和邏輯能力仍有待提高。人類(lèi)不斷在探索如何讓計算機能夠更好的反應人類(lèi)思維，使計算機能夠具有人類(lèi)的邏輯思維判斷能力，可以通過(guò)思考與人類(lèi)溝通交流，拋棄以往的依靠通過(guò)編碼程序來(lái)運行計算機的方法，直接對計算機發(fā)出指令。

傳統的計算機處理的信息主要是字符和數字。事實(shí)上，人們更習慣的是圖片、文字、聲音、像等多種形式的多媒體信息。多媒體技術(shù)可以集圖形、圖像、音頻、視頻、文字為一體，使信息處理的對象和內容更加接近真實(shí)世界。

電腦芯片圖片

20世紀80年代以來(lái)ALU和控制單元（二者合成中央處理器，即CPU）逐漸被整合到一塊集成電路上，稱(chēng)作微處理器。這類(lèi)計算機的工作模式十分直觀(guān)：在一個(gè)時(shí)鐘周期內，計算機先從存儲器中獲取指令和數據，然后執行指令，存儲數據，再獲取下一條指令。這個(gè)過(guò)程被反復執行，直至得到一個(gè)終止指令。由控制器解釋?zhuān)\算器執行的指令集是一個(gè)精心定義的數目十分有限的簡(jiǎn)單指令集合。

中國現在已成為電子信息產(chǎn)品的制造大國，并逐步確立在全球產(chǎn)業(yè)分工體系中的重要地位，中國計算機產(chǎn)業(yè)未來(lái)將呈現六大發(fā)展趨勢。

??大容量磁盤(pán)、環(huán)保型顯示器走向普及；

??筆記本顯示器走向兩極分化；

??內存技術(shù)換代，軟驅退出市場(chǎng)；

??無(wú)線(xiàn)應用成為主流；

??IA服務(wù)器市場(chǎng)份額將進(jìn)一步提高；

??服務(wù)器低端市場(chǎng)細分化加劇。

機器組成

計算機是由硬件系統（hardware system）和軟件系統（software system）兩部分組成的。

傳統電腦系統的硬體單元一般可分為輸入單元、輸出單元、算術(shù)邏輯單元、控制單元及記憶單元，其中算術(shù)邏輯單元和控制單元合稱(chēng)中央處理單元（Center Processing Unit,CPU)。

??電源

電源是電腦中不可缺少的供電設備，它的作用是將220V交流電轉換為電腦中使用的5V、12V、3.3V直流電，其性能的好壞，直接影響到其他設備工作的穩定性，進(jìn)而會(huì )影響整機的穩定性。手提電腦在自帶鋰電池情況下，為手提電腦提供有效電源。

??主板

主板是電腦中各個(gè)部件工作的一個(gè)平臺，它把電腦的各個(gè)部件緊密連接在一起，各個(gè)部件通過(guò)主板進(jìn)行數據傳輸。也就是說(shuō)，電腦中重要的“交通樞紐”都在主板上，它工作的穩定性影響著(zhù)整機工作的穩定性。

??CPU

CPU即中央處理器，是一臺計算機的運算核心和控制核心。其功能主要是解釋計算機指令以及處理計算機軟件中的數據。CPU由運算器、控制器、寄存器、高速緩存及實(shí)現它們之間聯(lián)系的數據、控制及狀態(tài)的總線(xiàn)構成。作為整個(gè)系統的核心，CPU也是整個(gè)系統最高的執行單元，因此CPU已成為決定電腦性能的核心部件，很多用戶(hù)都以它為標準來(lái)判斷電腦的檔次。

??內存

內存又叫內部存儲器或者是隨機存儲器（RAM），分為DDR內存和SDRAM內存，（但是SDRAM由于容量低，存儲速度慢，穩定性差，已經(jīng)被DDR淘汰了）內存屬于電子式存儲設備，它由電路板和芯片組成，特點(diǎn)是體積小，速度快，有電可存，無(wú)電清空，即電腦在開(kāi)機狀態(tài)時(shí)內存中可存儲數據，關(guān)機后將自動(dòng)清空其中的所有數據。內存有DDR、DDR II、DDR III三大類(lèi)，容量1-64GB。

??硬盤(pán)

硬盤(pán)屬于外部存儲器，機械硬盤(pán)由金屬磁片制成，而磁片有記憶功能，所以?xún)Φ酱牌系臄祿?，不論在開(kāi)機，還是關(guān)機，都不會(huì )丟失。硬盤(pán)容量很大，已達TB級，尺寸有3.5、2.5、1.8、1.0英寸等，接口有IDE、SATA、SCSI等，SATA最普遍。移動(dòng)硬盤(pán)是以硬盤(pán)為存儲介質(zhì)，強調便攜性的存儲產(chǎn)品。市場(chǎng)上絕大多數的移動(dòng)硬盤(pán)都是以標準硬盤(pán)為基礎的，而只有很少部分的是以微型硬盤(pán)（1.8英寸硬盤(pán)等）為基礎，但價(jià)格因素決定著(zhù)主流移動(dòng)硬盤(pán)還是以標準筆記本硬盤(pán)為基礎。因為采用硬盤(pán)為存儲介質(zhì)，因此移動(dòng)硬盤(pán)在數據的讀寫(xiě)模式與標準IDE硬盤(pán)是相同的。移動(dòng)硬盤(pán)多采用USB、IEEE1394等傳輸速度較快的接口，可以較高的速度與系統進(jìn)行數據傳輸。固態(tài)硬盤(pán)用固態(tài)電子存儲芯片陣列而制成的硬盤(pán)，由控制單元和存儲單元（FLASH芯片）組成。固態(tài)硬盤(pán)在產(chǎn)品外形和尺寸上也完全與普通硬盤(pán)一致但是固態(tài)硬盤(pán)比機械硬盤(pán)速度更快。

??聲卡

聲卡是組成多媒體電腦必不可少的一個(gè)硬件設備，其作用是當發(fā)出播放命令后，聲卡將電腦中的聲音數字信號轉換成模擬信號送到音箱上發(fā)出聲音。

??顯卡

顯卡在工作時(shí)與顯示器配合輸出圖形、文字，作用是將計算機系統所需要的顯示信息進(jìn)行轉換驅動(dòng)，并向顯示器提供行掃描信號，控制顯示器的正確顯示，是連接顯示器和個(gè)人電腦主板的重要元件，是“人機對話(huà)”的重要設備之一。

??網(wǎng)卡

網(wǎng)卡是工作在數據鏈路層的網(wǎng)路組件，是局域網(wǎng)中連接計算機和傳輸介質(zhì)的接口，不僅能實(shí)現與局域網(wǎng)傳輸介質(zhì)之間的物理連接和電信號匹配，還涉及幀的發(fā)送與接收、幀的封裝與拆封、介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制、數據的編碼與解碼以及數據緩存的功能等。網(wǎng)卡的作用是充當電腦與網(wǎng)線(xiàn)之間的橋梁，它是用來(lái)建立局域網(wǎng)并連接到Internet的重要設備之一。

在整合型主板中常把聲卡、顯卡、網(wǎng)卡部分或全部集成在主板上。

?調制解調器

調制解調器

??光驅

光驅

??顯示器

英文名為“monitor”，顯示器有大有小，有薄有厚，品種多樣，其作用是把電腦處理完的結果顯示出來(lái)。它是一個(gè)輸出設備，是電腦必不可缺少的部件之一。分為CRT、LCD、LED三大類(lèi)，接口有VGA、DVI兩類(lèi)。

鍵盤(pán)

英文名為“Keyboard”，分為有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)，鍵盤(pán)是主要的人工學(xué)輸入設備，通常為104或105鍵，用于把文字、數字等輸到電腦上，以及電腦操控。

鼠標

英文名為“Mouse”，當人們移動(dòng)鼠標時(shí)，電腦屏幕上就會(huì )有一個(gè)箭頭指針跟著(zhù)移動(dòng)，并可以很準確指到想指的位置，快速地在屏幕上定位，它是人們使用電腦不可缺少的部件之一。鍵盤(pán)鼠標接口有PS/2和USB兩種。硬件的鼠標分為光電和機械兩種（機械已被光電淘汰）。

??音箱

音響

??打印機

打印機

??視頻設備

如攝像頭、掃描儀、數碼相機、數碼攝像機、電視卡等設備，用于處理視頻信號。

?閃存盤(pán)

英文名為“Flash disk”，閃存盤(pán)通常也被稱(chēng)作優(yōu)盤(pán)，U盤(pán)，閃盤(pán)，是一個(gè)通用串行總線(xiàn)USB接口的無(wú)需物理驅動(dòng)器的微型高容量移動(dòng)存儲產(chǎn)品，它采用的存儲介質(zhì)為閃存存儲介質(zhì)（Flash Memory）。閃存盤(pán)一般包括閃存（Flash Memory）、控制芯片和外殼。閃存盤(pán)具有可多次擦寫(xiě)、速度快而且防磁、防震、防潮的優(yōu)點(diǎn)。閃盤(pán)采用流行的USB接口，體積只有大拇指大小，重量約20克，不用驅動(dòng)器，無(wú)需外接電源，即插即用，不同電腦之間進(jìn)行文件交流，存儲容量從1～128GB不等，滿(mǎn)足不同的需求。

移動(dòng)存儲卡及讀卡器

存儲卡是利用閃存（Flash Memory）技術(shù)達到存儲電子信息的存儲器，一般應用在數碼相機、掌上電腦、MP3、MP4等小型數碼產(chǎn)品中作為存儲介質(zhì)，所以樣子小巧，猶如一張卡片，所以稱(chēng)之為閃存卡。根據不同的生產(chǎn)廠(chǎng)商和不同的應用，閃存卡有Smart Media（SM卡）、Compact Flash（CF卡），Multi Media Card（MMC卡），Secure Digital（SD卡）、Memory Stick（記憶棒），TF卡等多種類(lèi)型，這些閃存卡雖然外觀(guān)、規格不同，但是技術(shù)原理都是相同的。由于閃存卡本身并不能直接被電腦辨認，讀卡器就是一個(gè)兩者的溝通橋梁。讀卡器Card Reader）可使用很多種存儲卡，如Compact Flash or Smart Media or Microdrive存儲卡等，作為存儲卡的信息存取裝置。讀卡器使用USB1.1/USB2.0的傳輸介面，支持熱拔插。與普通USB設備一樣，只需插入電腦的USB端口，然后插用存儲卡就可以使用了。按照速度來(lái)劃分有USB1.1、USB2.0以及USB3.0，按用途來(lái)劃分，有單一讀卡器和多合一讀卡器。

所謂軟件是指為方便使用計算機和提高使用效率而組織的程序以及用于開(kāi)發(fā)、使用和維護的有關(guān)文檔。軟件系統可分為系統軟件和應用軟件兩大類(lèi)。

1、系統軟件

系統軟件System software,由一組控制計算機系統并管理其資源的程序組成，其主要功能包括：?jiǎn)?dòng)計算機，存儲、加載和執行應用程序，對文件進(jìn)行排序、檢索，將程序語(yǔ)言翻譯成機器語(yǔ)言等。實(shí)際上，系統軟件可以看作用戶(hù)與計算機的接口，它為應用軟件和用戶(hù)提供了控制、訪(fǎng)問(wèn)硬件的手段，這些功能主要由操作系統完成。此外，編譯系統和各種工具軟件也屬此類(lèi)，它們從另一方面輔助用戶(hù)使用計算機。下面分別介紹它們的功能。

1）操作系統（Operating System，OS）

操作系統是管理、控制和監督計算機軟、硬件資源協(xié)調運行的程序系統，由一系列具有不同控制和管理功能的程序組成，它是直接運行在計算機硬件上的、最基本的系統軟件，是系統軟件的核心。操作系統是計算機發(fā)展中的產(chǎn)物，它的主要目的有兩個(gè)：一是方便用戶(hù)使用計算機，是用戶(hù)和計算機的接口。比如用戶(hù)鍵入一條簡(jiǎn)單的命令就能自動(dòng)完成復雜的功能，這就是操作系統幫助的結果；二是統一管理計算機系統的全部資源，合理組織計算機工作流程，以便充分、合理地發(fā)揮計算機的效率。操作系統通常應包括下列五大功能模塊：

（1）處理器管理：當多個(gè)程序同時(shí)運行時(shí)，解決處理器（CPU）時(shí)間的分配問(wèn)題。

（2）作業(yè)管理：完成某個(gè)獨立任務(wù)的程序及其所需的數據組成一個(gè)作業(yè)。作業(yè)管理的任務(wù)主要是為用戶(hù)提供一個(gè)使用計算機的界面使其方便地運行自己的作業(yè)，并對所有進(jìn)入系統的作業(yè)進(jìn)行調度和控制，盡可能高效地利用整個(gè)系統的資源。

（3）存儲器管理：為各個(gè)程序及其使用的數據分配存儲空間，并保證它們互不干擾。

（4）設備管理：根據用戶(hù)提出使用設備的請求進(jìn)行設備分配，同時(shí)還能隨時(shí)接收設備的請求（稱(chēng)為中斷），如要求輸入信息。

（5）文件管理：主要負責文件的存儲、檢索、共享和保護，為用戶(hù)提供文件操作的方便。

操作系統的種類(lèi)繁多，依其功能和特性分為分批處理操作系統、分時(shí)操作系統和實(shí)時(shí)操作系統等；依同時(shí)管理用戶(hù)數的多少分為單用戶(hù)操作系統和多用戶(hù)操作系統；適合管理計算機網(wǎng)絡(luò )環(huán)境的網(wǎng)絡(luò )操作系統。

微機操作系統隨著(zhù)微機硬件技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，從簡(jiǎn)單到復雜。Microsoft公司開(kāi)發(fā)的DOS是一單用戶(hù)單任務(wù)系統，而Windows操作系統則是一多戶(hù)多任務(wù)系統，經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展，已從Windows 3.1發(fā)展Windows NT、Windows 2000、Windows XP、Windows vista、Windows 7和Windows 8等等。它是當前微機中廣泛使用的操作系統之一。Linux是一個(gè)源碼公開(kāi)的操作系統，程序員可以根據自己的興趣和靈感對其進(jìn)行改變，這讓Linux吸收了無(wú)數程序員的精華，不斷壯大，已被越來(lái)越多的用戶(hù)所采用，是Windows操作系統強有力的競爭對手。

2）語(yǔ)言處理系統（翻譯程序）

人和計算機交流信息使用的語(yǔ)言稱(chēng)為計算機語(yǔ)言或稱(chēng)程序設計語(yǔ)言。計算機語(yǔ)言通常分為機器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言和高級語(yǔ)言三類(lèi)。如果要在計算機上運行高級語(yǔ)言程序就必須配備程序語(yǔ)言翻譯程序（下簡(jiǎn)稱(chēng)翻譯程序）。翻譯程序本身是一組程序，不同的高級語(yǔ)言都有相應的翻譯程序。翻譯的方法有兩種：

一種稱(chēng)為“解釋”。早期的BASIC源程序的執行都采用這種方式。它調用機器配備的BASIC“解釋程序”，在運行BASIC源程序時(shí)，逐條把BASIC的源程序語(yǔ)句進(jìn)行解釋和執行，它不保留目標程序代碼，即不產(chǎn)生可執行文件。這種方式速度較慢，每次運行都要經(jīng)過(guò)“解釋”，邊解釋邊執行。

另一種稱(chēng)為“編譯”，它調用相應語(yǔ)言的編譯程序，把源程序變成目標程序（以.OBJ為擴展名），然后再用連接程序，把目標程序與庫文件相連接形成可執行文件。盡管編譯的過(guò)程復雜一些，但它形成的可執行文件（以.exe為擴展名）可以反復執行，速度較快。運行程序時(shí)只要鍵入可執行程序的文件名，再按Enter鍵即可。

對源程序進(jìn)行解釋和編譯任務(wù)的程序，分別叫作編譯程序和解釋程序。如FORTRAN、COBOL、PASCAL和C等高級語(yǔ)言，使用時(shí)需有相應的編譯程序；BASIC、LISP等高級語(yǔ)言，使用時(shí)需用相應的解釋程序。

3）服務(wù)程序

服務(wù)程序能夠提供一些常用的服務(wù)性功能，它們?yōu)橛脩?hù)開(kāi)發(fā)程序和使用計算機提供了方便，像微機上經(jīng)常使用的診斷程序、調試程序、編輯程序均屬此類(lèi)。

4）數據庫管理系統

數據庫是指按照一定聯(lián)系存儲的數據集合，可為多種應用共享。數據庫管理系統（Data Base Management System，DBMS）則是能夠對數據庫進(jìn)行加工、管理的系統軟件。其主要功能是建立、消除、維護數據庫及對庫中數據進(jìn)行各種操作。數據庫系統主要由數據庫（DB）、數據庫管理系統（DBMS）以及相應的應用程序組成。數據庫系統不但能夠存放大量的數據，更重要的是能迅速、自動(dòng)地對數據進(jìn)行檢索、修改、統計、排序、合并等操作，以得到所需的信息。這一點(diǎn)是傳統的文件柜無(wú)法作到的。

數據庫技術(shù)是計算機技術(shù)中發(fā)展最快、應用最廣的一個(gè)分支?？梢哉f(shuō)，在今后的計算機應用開(kāi)發(fā)中大都離不開(kāi)數據庫。因此，了解數據庫技術(shù)猶其是微機環(huán)境下的數據庫應用是非常必要的。

2、應用軟件

為解決各類(lèi)實(shí)際問(wèn)題而設計的程序系統稱(chēng)為應用軟件。從其服務(wù)對象的角度，又可分為通用軟件和專(zhuān)用軟件兩類(lèi)。

主要特點(diǎn)

運算速度快：

計算精確度高：

邏輯運算能力強：

存儲容量大：

自動(dòng)化程度高：

性?xún)r(jià)比高：

主要分類(lèi)

超級計算機

各種各樣計算機圖片展示

2、

工作站

計算機

無(wú)盤(pán)工作站是指無(wú)軟盤(pán)、無(wú)硬盤(pán)、無(wú)光驅連入局域網(wǎng)的計算機。在網(wǎng)絡(luò )系統中，把工作站端使用的操作系統和應用軟件被全部放在服務(wù)器上，系統管理員只要完成服務(wù)器上的管理和維護，軟件的升級和安裝也只需要配置一次后，則整個(gè)網(wǎng)絡(luò )中的所有計算機就都可以使用新軟件。所以無(wú)盤(pán)工作站具有節省費用、系統的安全性高、易管理性和易維護性等優(yōu)點(diǎn)，這對網(wǎng)絡(luò )管理員來(lái)說(shuō)具有很大的吸引力。

無(wú)盤(pán)工作站的工作原理是由網(wǎng)卡的啟動(dòng)芯片（Boot ROM）以不同的形式向服務(wù)器發(fā)出啟動(dòng)請求號，服務(wù)器收到后，根據不同的機制，向工作站發(fā)送啟動(dòng)數據，工作站下載完啟動(dòng)數據后，系統控制權由Boot ROM轉到內存中的某些特定區域，并引導操作系統。

根據不同的啟動(dòng)機制，比較常用無(wú)盤(pán)工作站可分為RPL 和PXE。RPL 為Remote Initial Program Load 的縮寫(xiě)，此技術(shù)常用于Windows95 中。PXE 是RPL 的升級品，它是Preboot Execution Environment的縮寫(xiě)。兩者不同之處在于RPL 是靜態(tài)路由，而PXE 是動(dòng)態(tài)路由，其通信協(xié)議采用TCP/IP，實(shí)現了與Internet 連接高效而可靠，它常用于Windows98、Windows NT、Windows2000、Windows XP中。

3、集線(xiàn)器

集線(xiàn)器

4、交換機

交換機

5、路由器

路由器

交換機、路由器是一臺特殊的網(wǎng)絡(luò )計算機，它的硬件基礎CPU、存儲器和接口，軟件基礎是網(wǎng)絡(luò )互聯(lián)操作系統IOS。

交換機、路由器和PC機一樣，有中央處理單元CPU，而且不同的交換機、路由器，其CPU一般也不相同，CPU是交換機、路由器的處理中心。

內存是交換機、路由器存儲信息和數據的地方，CISCO交換機、路由器有以下幾種內存組件：

ROM（Read Only Memory）存儲交換機、路由器加電自檢（POST：Power-On Self-Test）、啟動(dòng)程序（Bootstrap Program）和部分或全部的IOS。交換機、路由器中的ROM是可擦寫(xiě)的，所以IOS是可以升級的。

RAM（Random Access Memory）與PC機上的隨機存儲器相似，提供臨時(shí)信息的存儲，同時(shí)保存著(zhù)當前的路由表和配置信息。

NVRAM（Nonvolatile Random Access Memory）存儲交換機、路由器的啟動(dòng)配置文件。NVRAM是可擦寫(xiě)的，可將交換機、路由器的配置信息拷貝到NVRAM中。

FLASH閃存，是可擦寫(xiě)的，也可編程，用于存儲CISCO IOS的其它版本，用于對交換機、路由器的IOS進(jìn)行升級。

接口用作將交換機、路由器連接到網(wǎng)絡(luò )，可以分為局域網(wǎng)接口和廣域網(wǎng)接口兩種。由于交換機、路由器型號的不同，接口數目和類(lèi)型也不盡一樣。常見(jiàn)的接口主要有以下幾種：

高速同步串口，可連接DDN，幀中繼（Frame Relay），X.25，PSTN（模擬電話(huà)線(xiàn)路）。

同步/異步串口，可用軟件將端口設置為同步工作方式。

AUI端口，即粗纜口。一般需要外接轉換器（AUI-RJ45），連接10/100Base-T以太網(wǎng)絡(luò )。

ISDN端口，可以連接ISDN網(wǎng)絡(luò )（2B+D），可作為局域網(wǎng)接入Internet 之用。

AUX端口，該端口為異步端口，主要用于遠程配置，也可用于拔號備份，可與MODEM連接。支持硬件流控制（Hardware Flow Control）。

Console端口，該端口為異步端口，主要連接終端或運行終端仿真程序的計算機，在本地配置交換機、路由器。不支持硬件流控制。

是一種采用總線(xiàn)結構，對生產(chǎn)過(guò)程及其機電設備、工藝裝備進(jìn)行檢測與控制的計算機系統總稱(chēng)。簡(jiǎn)稱(chēng)工控機。它由計算機和過(guò)程輸入輸出（I/O）通過(guò)兩大部分組成。計算機是由主機、輸入輸出設備和外部磁盤(pán)機、磁帶機等組成。在計算機外部又增加一部分過(guò)程輸入/輸出通道，用來(lái)完成工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的檢測數據送入計算機進(jìn)行處理；另一方面將計算機要行使對生產(chǎn)過(guò)程控制的命令、信息轉換成工業(yè)控制對象的控制變量的信號，再送往工業(yè)控制對象的控制器去。由控制器行使對生產(chǎn)設備運行控制。工控機的主要類(lèi)別有：IPC（PC總線(xiàn)工業(yè)電腦）、PLC（可編程控制系統）、DCS（分散型控制系統）、FCS（現場(chǎng)總線(xiàn)系統）及CNC（數控系統）五種。

1、IPC

即基于PC總線(xiàn)的工業(yè)電腦。據2000年IDC統計PC機已占到通用計算機的95%以上，因其價(jià)格低、質(zhì)量高、產(chǎn)量大、軟/硬件資源豐富，已被廣大的技術(shù)人員所熟悉和認可，這正是工業(yè)電惱熱的基礎。其主要的組成部分為工業(yè)機箱、無(wú)源底板及可插入其上的各種板卡組成，如CPU卡、I/O卡等。并采取全鋼機殼、機卡壓條過(guò)濾網(wǎng)，雙正壓風(fēng)扇等設計及EMC（Electro Magnetic Compatibility）技術(shù)以解決工業(yè)現場(chǎng)的電磁干擾、震動(dòng)、灰塵、高/低溫等問(wèn)題。

IPC有以下特點(diǎn)：

可靠性：工業(yè)PC具有在粉塵、煙霧、高/低溫、潮濕、震動(dòng)、腐蝕和快速診斷和可維護性，其MTTR（Mean Time to Repair）一般為10萬(wàn)小時(shí)以上。

實(shí)時(shí)性，工業(yè)PC對工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)在線(xiàn)檢測與控制，對工作狀況的變化給予快速響應，及時(shí)進(jìn)行采集和輸出調節（看門(mén)狗功能這是普通PC所不具有的），遇險自復位，保證系統的正常運行。

擴充性，工業(yè)PC由于采用底板+CPU卡結構，因而具有很強的輸入輸出功能，最多可擴充20個(gè)板卡，能與工業(yè)現場(chǎng)的各種外設、板卡如與道控制器、視頻監控系統、車(chē)輛檢測儀等相連，以完成各種任務(wù)。

兼容性，能同時(shí)利用ISA與PCI及PICMG資源，并支持各種操作系統，多種語(yǔ)言匯編，多任務(wù)操作系統。

2、可編程序控制器（PLC）

PLC英文全稱(chēng)ProgrammableLogicController，中文全稱(chēng)為可編程邏輯控制器，定義是：一種數字運算操作的電子系統，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。它采用一類(lèi)可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執行邏輯運算，順序控制，定時(shí)，計數與算術(shù)操作等面向用戶(hù)的指令，并通過(guò)數字或模擬式輸入/輸出控制各種類(lèi)型的機械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂葡到y（ProgrammableLogicController）是一種專(zhuān)門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數字運算操作電子系統。它采用一種可編程的存儲器，在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時(shí)、計數和算術(shù)運算等操作的指令，通過(guò)數字式或模擬式的輸入輸出來(lái)控制各種類(lèi)型的機械設備或生產(chǎn)過(guò)程。

可編程控制器是計算機技術(shù)與自動(dòng)化控制技術(shù)相結合而開(kāi)發(fā)的一種適用工業(yè)環(huán)境的新型通用自動(dòng)控制裝置，是作為傳統繼電器的替換產(chǎn)品而出現的。隨著(zhù)微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，可編程控制器更多地具有了計算機的功能，不僅能實(shí)現邏輯控制，還具有了數據處理、通信、網(wǎng)絡(luò )等功能。由于它可通過(guò)軟件來(lái)改變控制過(guò)程，而且具有體積小、組裝維護方便、編程簡(jiǎn)單、可靠性高、抗干擾能力強等特點(diǎn)，已廣泛應用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域，大大推進(jìn)了機電一體化的進(jìn)程。

3、分散型控制系統（DCS）

是一種高性能、高質(zhì)量、低成本、配置靈活的分散控制系統系列產(chǎn)品，可以構成各種獨立的控制系統、分散控制系統DCS、監控和數據采集系統（SCADA），能滿(mǎn)足各種工業(yè)領(lǐng)域對過(guò)程控制和信息管理的需求。系統的模塊化設計、合理的軟硬件功能配置和易于擴展的能力，能廣泛用于各種大、中、小型電站的分散型控制、發(fā)電廠(chǎng)自動(dòng)化系統的改造以及鋼鐵、石化、造紙、水泥等工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制。

4、現場(chǎng)總線(xiàn)系統（FCS）

是全數字串行、雙向通信系統。系統內測量和控制設備如探頭、激勵器和控制器可相互連接、監測和控制。在工廠(chǎng)網(wǎng)絡(luò )的分級中，它既作為過(guò)程控制（如PLC，LC等）和應用智能儀表（如變頻器、閥門(mén)、條碼閱讀器等）的局部網(wǎng)，又具有在網(wǎng)絡(luò )上分布控制應用的內嵌功能。由于其廣闊的應用前景，眾多國外有實(shí)力的廠(chǎng)家競相投入力量，進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。國際上已知的現場(chǎng)總線(xiàn)類(lèi)型有四十余種，比較典型的現場(chǎng)總線(xiàn)有：FF，Profibus，LONworks，CAN，HART，CC-LINK等。

5、數控系統（CNC）

現代數控系統是采用微處理器或專(zhuān)用微機的數控系統，由事先存放在存儲器里系統程序（軟件）來(lái)實(shí)現控制邏輯，實(shí)現部分或全部數控功能，并通過(guò)接口與外圍設備進(jìn)行聯(lián)接，稱(chēng)為計算機數控，簡(jiǎn)稱(chēng)CNC系統。

數控機床是以數控系統為代表的新技術(shù)對傳統機械制造產(chǎn)業(yè)的滲透形成的機電一體化產(chǎn)品；其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域：（1）機械制造技術(shù)；（2）信息處理、加工、傳輸技術(shù)；（3）自動(dòng)控制技術(shù)；（4）伺服驅動(dòng)技術(shù)；（5）傳感器技術(shù)；（6）軟件技術(shù)等。

1、臺式機（Desktop）

計算機主機

散熱性。臺式機具有筆記本計算機所無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。臺式機的機箱具有空間大、通風(fēng)條件好的因素而一直被人們廣泛使用。

擴展性。臺式機的機箱方便用戶(hù)硬件升級，如光驅、硬盤(pán)。如臺式機箱的光驅驅動(dòng)器插槽是4-5個(gè)，硬盤(pán)驅動(dòng)器插槽是4-5個(gè)。非常方便用戶(hù)日后的硬件升級。

保護性。臺式機全方面保護硬件不受灰塵的侵害。而且防水性就不錯；在筆記本中這項發(fā)展不是很好。

明確性。臺式機機箱的開(kāi)、關(guān)鍵、重啟鍵、USB、音頻接口都在機箱前置面板中，方便用戶(hù)的使用。

但臺式機的便攜性差，相比筆記本是非常方便。

2、電腦一體機

電腦一體機

3、筆記本電腦（Notebook或Laptop）

也稱(chēng)手提電腦或膝上型電腦，是一種小型、可攜帶的個(gè)人電腦，通常重1-3公斤。筆記本電腦除了鍵盤(pán)外，還提供了觸控板（TouchPad）或觸控點(diǎn)（Pointing Stick），提供了更好的定位和輸入功能。

筆記本電腦

4、掌上電腦（PDA）

掌上電腦（PDA）

在掌上電腦基礎上加上手機功能，就成了智能手機（Smartphone）。智能手機除了具備手機的通話(huà)功能外，還具備了PDA分功能，特別是個(gè)人信息管理以及基于無(wú)線(xiàn)數據通信的瀏覽器和電子郵件功能。智能手機為用戶(hù)提供了足夠的屏幕尺寸和帶寬，既方便隨身攜帶，又為軟件運行和內容服務(wù)提供了廣闊的舞臺，很多增值業(yè)務(wù)可以就此展開(kāi)，如股票、新聞、天氣、交通、商品、應用程序下載、音樂(lè )圖片下載等等。

5、平板電腦

平板電腦

即嵌入式系統（ Embedded Systems） ，是一種以應用為中心、以微處理器為基礎，軟硬件可裁剪的，適應應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗等綜合性嚴格要求的專(zhuān)用計算機系統。它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設備、嵌入式操作系統以及用戶(hù)的應用程序等四個(gè)部分組成。它是計算機市場(chǎng)中增長(cháng)最快的領(lǐng)域，也是種類(lèi)繁多，形態(tài)多種多樣的計算機系統。嵌入式系統幾乎包括了生活中的所有電器設備，如掌上pda、計算器、電視機頂盒、手機、數字電視、多媒體播放器、汽車(chē)、微波爐、數字相機、家庭自動(dòng)化系統、電梯、空調、安全系統、自動(dòng)售貨機、蜂窩式電話(huà)、消費電子設備、工業(yè)自動(dòng)化儀表與醫療儀器等。

嵌入式系統的核心部件是嵌入式處理器，分成4類(lèi)，即嵌入式微控制器（ Micro Contrller Unit ，MCU，俗稱(chēng)單片機）、嵌入式微處理器（ Micro Processor Unit ，MPU ）、嵌入式DSP 處理器（ Digital Signal Processor，DSP）和嵌入式片上系統（ System on Chip，SOC）。嵌入式微處理器一般具備4個(gè)特點(diǎn)：

1、對實(shí)時(shí)和多任務(wù)有很強的支持能力，能完成多任務(wù)并且有較短的中斷響應時(shí)間，從而使內部的代碼和實(shí)時(shí)操作系統的執行時(shí)間減少到最低限度；

2、具有功能很強的存儲區保護功能，這是由于嵌入式系統的軟件結構已模塊化，而為了避免在軟件模塊之間出現錯誤的交叉作用，需要設計強大的存儲區保護功能，同時(shí)也有利于軟件診斷；

3、可擴展的處理器結構，以能迅速地擴展出滿(mǎn)足應用的高性能的嵌入式微處理器；

4、嵌入式微處理器的功耗必須很低，尤其是用于便攜式的無(wú)線(xiàn)及移動(dòng)的計算和通信設備中靠電池供電的嵌入式系統更是如此，功耗只能為mw 甚至μw 級。

應用領(lǐng)域

信息管理是以數據庫管理系統為基礎，輔助管理者提高決策水平，改善運營(yíng)策略的計算機技術(shù)。信息處理具體包括數據的采集、存儲、加工、分類(lèi)、排序、檢索和發(fā)布等一系列工作。信息處理已成為當代計算機的主要任務(wù)。是現代化管理的基礎。據統計，80%以上的計算機主要應用于信息管理，成為計算機應用的主導方向。信息管理已廣泛應用與辦公自動(dòng)化、企事業(yè)計算機輔助管理與決策、情報檢索、圖書(shū)館里、電影電視動(dòng)畫(huà)設計、會(huì )計電算化等各行各業(yè)。

計算機的應用已滲透到社會(huì )的各個(gè)領(lǐng)域，正在日益改變著(zhù)傳統的工作、學(xué)習和生活的方式，推動(dòng)著(zhù)社會(huì )的科學(xué)計算

科學(xué)計算是計算機最早的應用領(lǐng)域，是指利用計算機來(lái)完成科學(xué)研究和工程技術(shù)中提出的數值計算問(wèn)題。在現代科學(xué)技術(shù)工作中，科學(xué)計算的任務(wù)是大量的和復雜的。利用計算機的運算速度高、存儲容量大和連續運算的能力，可以解決人工無(wú)法完成的各種科學(xué)計算問(wèn)題。例如，工程設計、地震預測、氣象預報、火箭發(fā)射等都需要由計算機承擔龐大而復雜的計算量。

過(guò)程控制是利用計算機實(shí)時(shí)采集數據、分析數據，按最優(yōu)值迅速地對控制對象進(jìn)行自動(dòng)調節或自動(dòng)控制。采用計算機進(jìn)行過(guò)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時(shí)效性和準確性，從而改善勞動(dòng)條件、提高產(chǎn)量及合格率。因此，計算機過(guò)程控制已在機械、冶金、石油、化工、電力等部門(mén)得到廣泛的應用。

計算機輔助技術(shù)包括CAD、CAM和CAI。

1、計算機輔助設計（Computer Aided Design，簡(jiǎn)稱(chēng)CAD）

計算機輔助設計是利用計算機系統輔助設計人員進(jìn)行工程或產(chǎn)品設計，以實(shí)現最佳設計效果的一種技術(shù)。CAD技術(shù)已應用于飛機設計、船舶設計、建筑設計、機械設計、大規模集成電路設計等。采用計算機輔助設計，可縮短設計時(shí)間，提高工作效率，節省人力、物力和財力，更重要的是提高了設計質(zhì)量。

2、計算機輔助制造（Computer Aided Manufacturing，CAM）

計算機輔助制造是利用計算機系統進(jìn)行產(chǎn)品的加工控制過(guò)程，輸入的信息是零件的工藝路線(xiàn)和工程內容，輸出的信息是刀具的運動(dòng)軌跡。將CAD和CAM技術(shù)集成，可以實(shí)現設計產(chǎn)品生產(chǎn)的自動(dòng)化，這種技術(shù)被成為計算機集成制造系統。有些國家已把CAD和計算機輔助制造（Computer Aided Manufacturing）、計算機輔助測試（Computer Aided Test）及計算機輔助工程（Computer Aided Engineering）組成一個(gè)集成系統，使設計、制造、測試和管理有機地組成為一體，形成高度的自動(dòng)化系統，因此產(chǎn)生了自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)和“無(wú)人工廠(chǎng)”。

3、計算機輔助教學(xué)（Computer Aided Instruction，簡(jiǎn)稱(chēng)CAI）

計算機輔助教學(xué)是利用計算機系統進(jìn)行課堂教學(xué)。教學(xué)課件可以用PowerPoint或Flash等制作。CAI不僅能減輕教師的負擔，還能教學(xué)內容生動(dòng)、形象逼真，能夠動(dòng)態(tài)演示實(shí)驗原理或操作過(guò)程激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，提高教學(xué)質(zhì)量，為培養現代化高質(zhì)量人才提供了有效方法。

1947年，美國數學(xué)家、工程師沃倫·韋弗與英國物理學(xué)家、工程師安德魯·布思提出了以計算機進(jìn)行翻譯（簡(jiǎn)稱(chēng)“機譯”）的設想，機譯從此步入歷史舞臺，并走過(guò)了一條曲折而漫長(cháng)的發(fā)展道路。機譯被列為21世紀世界十大科技難題。與此同時(shí)，機譯技術(shù)也擁有巨大的應用需求。

機譯消除了不同文字和語(yǔ)言間的隔閡，堪稱(chēng)高科技造福人類(lèi)之舉。但機譯的譯文質(zhì)量長(cháng)期以來(lái)一直是個(gè)問(wèn)題，離理想目標仍相差甚遠。中國數學(xué)家、語(yǔ)言學(xué)家周海中教授認為，在人類(lèi)尚未明了大腦是如何進(jìn)行語(yǔ)言的模糊識別和邏輯判斷的情況下，機譯要想達到“信、達、雅”的程度是不可能的。這一觀(guān)點(diǎn)恐怕道出了制約譯文質(zhì)量的瓶頸所在。

隨著(zhù)電子技術(shù)特別是通信和計算機技術(shù)的發(fā)展，人們已經(jīng)有能力把文本、音頻、視頻、動(dòng)畫(huà)、圖形和圖像等各種媒體綜合起來(lái)，構成一種全新的概念—“多媒體”（Multimedia）。在醫療、教育、商業(yè)、銀行、保險、行政管理、軍事、工業(yè)、廣播、交流和出版等領(lǐng)域中，多媒體的應用發(fā)展很快。

計算機網(wǎng)絡(luò )是由一些獨立的和具備信息交換能力的計算機互聯(lián)構成，以實(shí)現資源共享的系統。計算機在網(wǎng)絡(luò )方面的應用使人類(lèi)之間的交流跨越了時(shí)間和空間障礙。計算機網(wǎng)絡(luò )已成為人類(lèi)建立信息社會(huì )的物質(zhì)基礎，它給我們的工作帶來(lái)極大的方便和快捷，如在全國范圍內的銀行信用卡的使用，火車(chē)和飛機票系統的使用等?？梢栽谌蜃畲蟮幕ヂ?lián)網(wǎng)絡(luò )——Internet上進(jìn)行瀏覽、檢索信息、收發(fā)電子郵件、閱讀書(shū)報、玩網(wǎng)絡(luò )游戲、選購商品、參與眾多問(wèn)題的討論、實(shí)現遠程醫療服務(wù)等。

未來(lái)

分子計算機體積小、耗電少、運算快、存儲量大。分子計算機的運行是吸收分子晶體上以電荷形式存在的信息，并以更有效的方式進(jìn)行組織排列。分子計算機的運算過(guò)程就是蛋白質(zhì)分子與周?chē)锢砘瘜W(xué)介質(zhì)的相互作用過(guò)程。轉換開(kāi)關(guān)為酶，而程序則在酶合成系統本身和蛋白質(zhì)的結構中極其明顯地表示出來(lái)。生物分子組成的計算機具備能在生化環(huán)境下，甚至在生物有機體中運行，并能以其它分子形式與外部環(huán)境交換。因此它將在醫療診治、遺傳追蹤和仿生工程中發(fā)揮無(wú)法替代的作用。分子芯片體積大大減小，而效率大大提高，分子計算機完成一項運算，所需的時(shí)間僅為10微微秒，比人的思維速度快100萬(wàn)倍。分子計算機具有驚人的存貯容量，1立方米的DNA溶液可存儲1萬(wàn)億億的二進(jìn)制數據。分子計算機消耗的能量非常小，只有電子計算機的十億分之一。由于分子芯片的原材料是蛋白質(zhì)分子，所以分子計算機既有自我修復的功能，又可直接與分子活體相聯(lián)。

量子計算機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算機。量子理論認為，非相互作用下，原子在任一時(shí)刻都處于兩種狀態(tài)，稱(chēng)之為量子超態(tài)。原子會(huì )旋轉，即同時(shí)沿上、下兩個(gè)方向自旋，這正好與電子計算機0與1完全吻合。如果把一群原子聚在一起，它們不會(huì )像電子計算機那樣進(jìn)行的線(xiàn)性運算，而是同時(shí)進(jìn)行所有可能的運算，例如量子計算機處理數據時(shí)不是分步進(jìn)行而是同時(shí)完成。只要40個(gè)原子一起計算，就相當于今天一臺超級計算機的性能。量子計算機以處于量子狀態(tài)的原子作為中央處理器和內存，其運算速度可能比奔騰4芯片快10億倍，就像一枚信息火箭，在一瞬間搜尋整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)，可以輕易破解任何安全密碼，黑客任務(wù)輕而易舉，難怪美國中央情報局對它特別感興趣。

光子計算機

光子計算機是一種由光信號進(jìn)行數字運算、邏輯操作、信息存貯和處理的新型計算機。光子計算機的基本組成部件是集成光路，要有激光器、透鏡和核鏡。由于光子比電子速度快，光子計算機的運行速度可高達一萬(wàn)億次。它的存貯量是現代計算機的幾萬(wàn)倍，還可以對語(yǔ)言、圖形和手勢進(jìn)行識別與合成。

許多國家都投入巨資進(jìn)行光子計算機的研究。隨著(zhù)現代光學(xué)與計算機技術(shù)、微電子技術(shù)相結合，在不久的將來(lái)，光子計算機將成為人類(lèi)普遍的工具。

納米計算機是用納米技術(shù)研發(fā)的新型高性能計算機。納米管元件尺寸在幾到幾十納米范圍，質(zhì)地堅固，有著(zhù)極強的導電性，能代替硅芯片制造計算機?！凹{米”是一個(gè)計量單位，一個(gè)納米等于10的（-9）次方米，大約是氫原子直徑的10倍。納米技術(shù)是從20世紀80年代初迅速發(fā)展起來(lái)的新的前沿科研領(lǐng)域，最終目標是人類(lèi)按照自己的意志直接操縱單個(gè)原子，制造出具有特定功能的產(chǎn)品。納米技術(shù)正從微電子機械系統起步，把傳感器、電動(dòng)機和各種處理器都放在一個(gè)硅芯片上而構成一個(gè)系統。應用納米技術(shù)研制的計算機內存芯片，其體積只有數百個(gè)原子大小，相當于人的頭發(fā)絲直徑的千分之一。納米計算機不僅幾乎不需要耗費任何能源，而且其性能要比今天的計算機強大許多倍。

在納米尺度下，由于有量子效應，硅微電子芯片便不能工作。其原因是這種芯片的工作，依據的是固體材料的整體特性，即大量電子參與工作時(shí)所呈現的統計平均規律。如果在納米尺度下，利用有限電子運動(dòng)所表現出來(lái)的量子效應，可能就能克服上述困難?？梢杂貌煌脑韺?shí)現納米級計算，目前已提出了四種工作機制：1）電子式納米計算技術(shù)；2）基于生物化學(xué)物質(zhì)與DNA的納米計算機；3）機械式納米計算機；4）量子波相干計算。它們有可能發(fā)展成為未來(lái)納米計算機技術(shù)的基礎。

20世紀80年代以來(lái)，生物工程學(xué)家對人腦、神經(jīng)元和感受器的研究?jì)A注了很大精力，以期研制出可以模擬人腦思維、低耗、高效的第六代計算機——生物計算機。用蛋白質(zhì)制造的電腦芯片，存儲量可以達到普通電腦的10億倍。生物電腦元件的密度比大腦神經(jīng)元的密度高100萬(wàn)倍，傳遞信息的速度也比人腦思維的速度快100萬(wàn)倍。其特點(diǎn)是可以實(shí)現分布式聯(lián)想記憶．并能在一定程度上模擬人和動(dòng)物的學(xué)習功能。它是一種有知識、會(huì )學(xué)習、能推理的計算機，具有能理解自然語(yǔ)言、聲音、文字和圖像的能力，并且具有說(shuō)話(huà)的能力，使人機能夠用自然語(yǔ)言直接對話(huà)，它可以利用已有的和不斷學(xué)習到的知識，進(jìn)行思維、聯(lián)想、推理，并得出結論，能解決復雜問(wèn)題，具有匯集、記憶、檢索有關(guān)知識的能力。