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计算机技术部分名词浅释(一)*

  

  • 出版日期:2001-06-15 发布日期:2001-06-15

Brief Explanation on Some Terms in Computer Science and Technology

  • Online:2001-06-15 Published:2001-06-15

摘要: 电子计算机(electronic computer)
由电子器件及相关设备和系统软件组成的自动计算系统。电子计算机系统,包括硬件、系统软件和部分应用软件。无软件的计算机常称为裸机。现代电子计算机可完成算术运算、逻辑操作、数据处理、符号处理、图象处理、图形处理、文字处理、逻辑推理等功能。根据数的表示方式和计算原理的不同,电子计算机可分为电子数字计算机和电子模拟计算机两大类。从规模上讲,电子计算机又可分为巨型、大型、中型、小型、微型计算机。以电子器件作为划代标志的电子数字计算机已经历了四代:采用电子管的电子数字计算机为第一代;采用晶体管的为第二代;采用中、小规模集成电路的为第三代;采用超大规模集成电路的为第四代。
数字计算机(digital computer)
即电子数字计算机,简称计算机(或电脑)。在数字计算机中,采用二进制数及相应的布尔代数运算规则。数字计算机可分为机械式、机电式、电子式以及光电式等几种。它的主要特点:(1)受内部存储程序控制具有自动进行操作的能力;(2)有高速计算或处理能力。现代计算机每秒可完成数百亿次运算;(3)有很强的记忆能力。计算机联机存储系统的容量很大,可存储数百亿字符;(4)有灵活的逻辑操作能力,能完成比较、判断、推理功能;(5)有很高的计算精度。计算机主要由中央处理器、主存储器、外围设备及系统软件几大部分组成。中央处理器由控制器和算术逻辑部件组成,它对数据进行运算,并对整个处理过程进行控制。主存储器用来存储计算机运行时随时需要使用的程序和数据。外围设备包括输入输出设备和能长期保存数据的大容量外存储器以及海量外存储器。
模拟计算机(analog computer)
通常是指电子模拟计算机。是对连续变化的物理量进行运算的解算装置。模拟计算机具有速度快、实时性、并行性等特点。可分成机械式、机电式和电子式。模拟计算机由相应的运算部件(如模拟加法器、模拟乘法器、积分器、控制器)构成。当把模拟计算机的不同功能的部件按照一个物理系统的数学描述连接时,用这台模拟计算机就可对该物理系统进行仿真。
混合计算机(hybrid computer)
既能处理数字信息又能处理连续变化的物理量的计算机系统。或者说,通过模数转换器和数模转换器将模拟计算机的部件和数字计算机的部件互连起来,构成的计算机系统。由混合接口(或中间界面)、数字计算机和模拟计算机三个主要部分组成。它继承了数字计算机和模拟计算机两者的特点:计算精度高、存储容量大、逻辑功能强、解题速度快、操作灵活、仿真能力强等。随着微电子技术的不断发展,混合计算机已发展成具有自动编排仿真程序的多处理机系统。它主要应用于复杂系统的实时仿真,例如导弹系统、航天飞行器系统等的仿真。
单片计算机(single-chip computer)
通常简称为单片机。将计算机的主要功能部件集成在一个芯片上的微型计算机。一个芯片上包含中央处理器、存储器、输入输出接口等部件。单片计算机因主要应用于控制系统中,人们又常称其为微控制器。它的中央处理器一般是根据控制系统的应用要求而设计的。单片机的输入输出功能较丰富,除了通常的并行输入输出接口、串行输入输出接口、数模转换器、模数转换器、直接存储器存取以外,还可以有各种专用输入输出接口,如液晶显示器驱动电器,声音合成电路等。单片机主要作为中心控制部件用于各种机电设备或工业控制系统中。在家用电器、轻工产品、玩具中应用得也越来越多。
微型计算机(microcomputer)
简称微型机或微电脑。由超大规模集成电路微处理器及其配套电路和部件构成的计算机系统。通常由微处理器芯片、存储器芯片及其他辅助电路芯片安装在一块或几块印制电路板上,再配置必要的外围设备组装而成。微型计算机的种类和型号很多。按字长分为4位、8位、16位、32位和64位微型机;按结构可分为单片机、多片机、单板机、多板机;按规模可分为台式微型机和移动式微型机(又称为便携式微型机)。微型计算机的核心部件是微处理器。它的存储部件包括:随机存储器、只读存储器、可改写可编程只读存储器、以及相应的读写电路和控制电路。外围设备有输入输出接口、软磁盘驱动器、硬磁盘驱动器、光盘驱动器、键盘、鼠标器、显示器、打印机等。新型微型机还可配备多种通信设备、语音输入输出设备、图形图象设备、文字输入输出设备等。微型计算机除处理数据和文字外,还可构成能处理图形、图象、声音和语音的多媒体计算机。微型计算机与通信结合,可作为网络的终端机。
超级小型计算机(super minicomputer)
字长不小于32位的一类高性能小型计算机。它的处理能力、存储容量、操作性能等方面都超过普通小型计算机。超级小型计算机提高了计算精度,扩大了寻址空间,增强了处理能力。它通常与普通小型计算机软件相兼容。其应用领域十分广泛,既可用作科学计算、企业管理、信息处理,又可在大型计算机系统中作为前端处理机,在客户-服务器结构中作为服务器,还可以作为基本处理单元用于构成并行计算机系统。
小型计算机(minicomputer)
一种比大型计算机价格低廉、结构简单、规模小,而比微型计算机功能强、规模大的计算机。小型计算机的应用范围十分广泛,如数据采集和数据处理、信号处理和图象处理、工业过程控制、工程设计与科学计算、模拟与训练系统、企业管理等,以及在客户-服务器结构中用作服务器等。近年来,随着微型计算机性能的提高,许多原来应用小型计算机的地方,已被微型计算机所取代。
大型计算机(large-scale computer,mainframe)
具有运算速度快、存储容量大、操作功能强等特点,且硬件、软件资源极为丰富的通用计算机。它采用计算机科学技术的最新成果,代表着当时的计算机科技的综合水平。它能解决中、小型计算机无法解决的高难度科学计算及大型数据处理等问题。常用于全球性或区域性的战略防御体系、航天测控系统、大型商用事务处理系统、大型预警系统、全球和大区域中、长期天气预报系统、大面积物探信息、资料处理系统、科技计算系统等。
巨型计算机(supercomputer)
通常称为巨型机或超级计算机。在计算机型谱中运算速度最快、技术最先进、系统最复杂、性能最高、价格昂贵的一类最高档计算机。巨型计算机主要用于解决大型计算机难以解决的复杂问题。它是解决科技领域中某些巨大的难解问题的关键工具。从20世纪60年代末起至今已经历了四代:第一代巨型机是单指令流多数据流的阵列处理机系统。第二代巨型机是具有流水线结构的向量机系统。第三代巨型机是采用多指令流多数据流的共享主存向量多处理机系统。第四代巨型机是大规模并行处理系统MPP,它是由千百个、甚至上万个处理机并联而成。巨型计算机系统十分复杂,它通常是由主机系统、输入输出系统及前端机系统组成。它的发展对促进科学技术的发展、国防建设、国民经济的一些重要领域的发展都具有重要意义。每秒数千亿次运算的巨型计算机已经实现,并正在向每秒万亿次的运算速度目标发展。
小巨型计算机(mini-supercomputer)
简称小巨型机。运算速度及功能高于大型计算机,接近于巨型计算机,但价格及系统规模均低于巨型计算机的一种高性能计算机。这种计算机发展很快,它与低档巨型计算机及高档多处理机的界限已不十分明显。由于其性能价格比的优势,已被广泛用于科学计算和工程计算,气象部门的信息和图象处理,航空航天部门的模拟试验,地质勘探和资料分析等方面。
个人计算机(personal computer,PC)
简称PC机。一种主要为个人单独使用(一次只能一个人操作)的微型计算机。其结构及主要组成部分与微型计算机相同。
台式计算机(desktop computer)
也称桌上计算机。泛指体积比较小、重量比较轻、适合于摆放在办公桌(或微型计算机桌)上操作的计算机。所有的微型计算机、网络计算机、低档服务器以及工作站均可划为台式计算机的范畴。随着微电子技术及计算机技术的迅速发展,计算机体积越做越小,一些小型计算机以及小巨型计算机的体积已大大缩小,甚至也可以安放在办公桌上操作。台式计算机只是从计算机的体积大小而粗略划分的,是一个泛指性名词,而不是专业性术语。它适合用于办公室和家庭环境。
移动式计算机(mobile computer)
重量轻体积小的可携带式微型计算机。常见的有笔记本式计算机、手持式计算机以及笔输入式计算机。移动式计算机的特点是:能通过无线或有线传输方式与网络连接,具有电话和传真的功能;存储容量易扩充;电路板卡的互换性高,选择性广泛,如存储卡、调制解调卡、以太网卡、传真卡等;功率消耗很小;采用节能的CMOS(互补金属氧化物半导体)工艺的芯片;采用快擦写存储器和液晶显示屏。它的操作系统一般采用Windows操作系统以及Pen Point、 Pen DOS等。
笔记本式计算机(notebook computer)
一种结构十分紧凑的便携式微型计算机。其外形及尺寸与大16开精装笔记本相仿,重量一般不超过3kg,厚度约3cm,因它的体积小,功耗低,便于随身携带,随时使用。打开计算机,其顶盖内装有平板式显示器,底部是操作键盘。笔记本式计算机的基本配置包括:中央处理器、存储器、软盘驱动器、硬盘驱动器、光盘驱动器、显示屏、键盘、电源等。笔记本式计算机可采用电池或普通交流电源。为了增强它的功能,扩大应用范围,可以插入标准的PCMCIA设备(简称PC卡,包括:传真及调制解调器卡、网络适配器、多功能卡等)。它的功能已和台式微型计算机相同。
工作站(workstation)
以个人计算环境和分布式网络计算环境为基础,其性能高于微型计算机的一类多功能计算机。它的特点是能向用户提供一个比微型计算机水平更高的、功能更多的个人工作环境和分布式网络计算环境。工作站的主要组成部分包括:主机、显示器、输入输出设备。它大体可分为3类:信息处理工作站,图形工作站和工程工作站。工作站可广泛用于科学与工程计算、软件开发、计算机辅助设计、计算机辅助制造、图形与图象处理、办公事务处理、金融、商业事务处理、过程控制、信息管理系统、教学、医疗指导等。
智能计算机(intelligent computer)
具有计算、感知、记忆、推理、学习等功能的计算机。人能以文字、图形、图象、声音与它交互作用,有和谐的人机环境;有高水平的软件设计和生产能力,及研制智能应用系统的开发环境。对于我国而言,智能计算机应具备认识汉字、听懂汉语语音、理解和处理中文信息的能力。智能计算机研究的最高目标是研制一种具有人类知识和高级思维能力的计算机系统。它的突出特点是能积累、更新和增长知识。通常认为智能计算机应具备3个主要部分:(1)高性能计算机、知识库机、推理机;(2)智能软件系统,包括知识库管理软件、问题求解和推理软件、智能接口管理软件、智能软件开发工具等;(3)智能接口系统,它使计算机具有视觉、感觉、听觉、触觉等功能。当前智能计算机仍处于实验室研究阶段,有待于理论方法和技术上的突破。
数据流计算机(data-flow computer)
以数据驱动方式进行操作的一种计算机。它的操作方式与传统计算机有着本质的差别。在数据流计算机中,只有当一条或一组指令所需要的操作数全部准备好,才驱动相应指令执行操作,操作结果的输出数据将传送给下一条或下一组指令。而在传统计算机中则是先从主存储器取出指令,再按指令的地址从主存储器或寄存器取出操作数,按指令的操作码对数据进行相应操作。数据流计算机的研究推动了指令级并行优化编译与多线程体系结构的研究与发展。
神经计算机(neural computer)
以人工神经网络为基础构成的计算机。神经计算机以模拟神经刺激反应自适应调整方式实现信息处理功能。目前神经计算机主要采用计算机仿真技术,通过编程在通用计算机上实现某种学习算法等技术。已研制成并商品化的神经网络仿真工具可在高档微机或工作站上运行;已开发了多种专用于仿真人工神经网络的并行处理器;针对特定功用,研制成一些集成度适当的线性集成电路产品。人工神经网络是生物神经网络的高度简化模型,而且在数量上和品质上均远远比不上生物神经网络,无法与人脑神经系统相比。
生物计算机(biocomputer)
利用生物系统固有的信息处理机理而研究开发的一种新型计算机。其结构和计算原理不同于传统的计算机。它具有某些大脑或神经系统的功能,如信息存储有短时记忆和长时记忆之分,有自学能力等。因此,它比传统的计算机更易于处理如模式识别和自然语言理解等问题。人工神经网络可看作是生物计算的一种简单模型。目前,生物计算机还处于研究的早期阶段。
DNA计算机(DNA computer)
一类重要的生物计算机。它利用DNA(脱氧核糖核酸)能够编码信息的特点,先合成具有特定序列的DNA分子,使它们代表要求解的问题,然后通过与酶的相互作用,使它们相互反应,形成各种组合,最后过滤掉非正确的组合而得到的编码分子序列就是正确答案。DNA分子能同时进行大量的生化反应,所以DNA计算机在结构上是超大规模并行的。
量子计算机(quantum computer)
以量子力学理论为基础,按照一定的体系结构,采用量子器件构成的计算机。与传统计算机相比,量子计算机的突出优点一是能够解决一些传统计算机无法处理的问题;二是一大类用传统计算机处理为指数复杂性的问题,利用量子计算机可以将其降为多项式复杂性。由于技术上仍存在不少的问题,建造量子计算机非常困难,目前仅处于研究阶段。
光计算机(optical computer)
采用光学原理和光学技术,由光器件构成的计算机。光计算机如同电子计算机一样,也分为数字光计算机和模拟光计算机两大类。光技术有传输速度快、信号衰减小、互连密度高、无干扰、高时空带宽等明显特点,比电子技术有很大优势,因此认为,第五代计算机将是光计算机。但是,由于全光计算机工艺上的难度,以及速度、功耗、体积、互连数等方面尚不如电子计算机,因而转向研制光电混合型计算机。在这种计算机中,仍采用硅或砷化镓技术制造传统的数字电路,而芯片、部件等之间的互连则由光器件来实现。
超导计算机(superconducting computer)
又称约瑟夫森计算机(Josephson computer)。由超导元器件和电路组成的电子计算机。超导计算机有可能做成运算速度为每秒几百亿次的超快速计算机,是下一代计算机的候选对象之一。
绿色计算机(green computer)
符合环境保护要求的计算机。这就要求在设计生产计算机时应尽最大努力减少电磁辐射、噪声、化学等污染,保护使用者的健康,减少能源和原材料消耗,且能回收再利用等。现代计算机存在许多不利于保护环境的问题,因此,人们提出了绿色概念和一些初步的尚不十分确切的指标和有效措施,例如采取各种屏蔽措施,以减少高频电磁辐射;采用节电技术,在计算机或某些部件处在非真正工作状态时,自动关闭某些部件的电源,使其处于“休眠”状态;电源电压从5V降到3.3V;改进键盘设计,增强使用者的舒适感等;减少打印纸等消耗材料;采用可回收、再利用的材料以及选用无害的化学材料等。
多媒体计算机(multimedia computer)
具有综合处理文本、图形、图象、声音、视象等多种媒体信息能力的计算机。一般指多媒体个人计算机(multimedia PC,简称MPC)。但是各类现代计算机几乎都具备处理多媒体信息的功能。MPC系统应包括如下基本组成部分:硬件方面应有中央处理器、内存储器、软盘存储器、硬盘存储器、光盘驱动器、数模转换器、模数转换器、音乐合成器、VGA彩色图形接口、键盘、鼠标器、MIDI(乐器数字接口)、串行接口、并行端口、操纵杆等。软件方面应有Windows 3.1操作系统、MS-DOS 3.1版以上的操作系统,以及与Windows 3.1的应用编程接口(API)兼容的软件系统。与普通个人计算机(PC)相比MPC只是增加了用于存储数字信息和音频信号的CD-ROM驱动器和数字音频子系统。多媒体计算机在办公室自动化,电子出版和广告,计算机辅助教学,多媒体游戏环境,通信、旅游等领域都有多方面的应用。
过程控制计算机(process control computer)
又称工业控制计算机。对过程进行监测、调节及控制并使其保持最佳状态的计算机。过程控制计算机连续不断地接收过程的模拟量和数字量,按一定的控制算法对其进行处理,并及时地向过程发送信息,调节过程,使过程总是保持正常状态。现代过程控制计算机不仅能对生产工艺流程的参数进行监测和控制(如电力、冶金、化工、纺织等各类工业生产过程),而且能对设备的运行状态进行监测,进行故障诊断和处理,以保证生产的高质量、高效率和高度安全运行。
容错计算机(fault-tolerant computer)
在硬件发生故障或软件产生错误时,能自行采取补救措施,继续正常运行并给出正确结果的计算机系统。容错计算机的主要目的是为提高计算机系统的可靠性和可用性。冗余技术是容错计算机中容错技术的基础。它是指在基本的计算机系统中加上一定数量的备份,包括硬件冗余、软件冗余、信息冗余和时间冗余。容错计算机系统具备如下功能:故障检测、故障屏蔽、故障限制、重复执行、故障诊断、系统重构、系统重启动、系统修复等。它主要应用在可靠性要求很高的环境中,如航空、航天、工业生产、军事、交通、医疗、金融、公安等方面。
网络计算机(network computer,NC)
适于在网络中使用的廉价简易型计算机。NC具有如下三个特点:(1)计算机配置简单,价格低,具有联网功能,不带硬盘;(2)操作系统紧凑,且有丰富的应用程序接口。采用面向对象技术,可从网络上动态下载分布的对象。网络计算机的操作更多地依靠网络和服务器。(3)NC的应用程序由分解成动态下载的小应用程序或小部件组成(长度一般为几万字节)。NC的所有应用都基于Java,有很大的灵活性。使用网络计算机可大大减少管理费用,使系统免受误操作的影响,网络计算机最有吸引力的应用领域是因特网(Internet)的应用,以及取代旧的终端机等。
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