计算机的应用

自 ENIAC 问世后将近30 余年的时间里，计算机一直被作为大学和研究机构的娇贵设备。
在20世纪70年代中后期，大规模集成工艺日趋成熟，微芯片上集成的晶体管数一直按每了年翻
两番的 Moore 定律增长，微处理器的性能也按此几何级数提高，而价格也以同样的几何级数下
降，以至于以前需花数百万美元的机器(如80M FL.OPS 的 CRAY）变得价值仅为数千美元(而此
类机器的性能可达 200M FLOPS)，至手对性能不高的微处理器芯片而言，仅花数美元就可购到。
因此，人们终于使计算机走出了实验室而渗透到各个领域，乃至走进普通百姓的家中。当然，除
了计算机的价格迅速降低以外，计算机软件技术日趋完臻也是计算机获得广泛应用的重要原因。
尤其是近年来计算机技术和通信技术相互融合，出现了沟通全球的Internet,使计算机的应用范
围从科学计算、数据处理等传统领域扩展到办公自动化、多媒体、电子商务、虚拟工厂、远程教育
等,遍及社会、政治、经济、军事、科技以及个人文化生活和家庭生活的各个角落。
1 科学计算和数据处理
1•科学计算
科学计算一直是计算机的重要应用领域之一。其特点是计算量大和数值变化范围大。在天
文学、量子化学、空气动力学和核物理学等领域都要依靠计算机进行复杂的运算。例奶，人们日
常生活难以摆脱的天气预报，要知道第二天的气候变化，采用1MIPS 的计算机顷刻间便可获得。
倘若想预报一个月乃至一年的气候变化，使各地提前做好防讯、防旱等工作，则 100 MIPS 或更高
的计算机才能满足。现代的航空、航天技术，如超音速飞行器的设计、人造卫星和运载火箭轨道
的计算,也都离不开高速运算的计算机
此外，计算机在其他学科和工程设计方面,诸如数学、力学、晶体结构分析、石油勘探、桥梁设计、建筑、士木工程设计等领域内,都得到了广泛的应用。
2.数据处理
数据处理也是计算机的重要应用领域之一
。早在20世纪五六十年代，人们就把大批复杂的
事务数据交给了计算机处理，如政府机关公文、报表和档案。大银行、大公司、大企业的财务、人
事、物料，包括市场预测、情报检索、经营决策、生产管理等大量的数据信息，都由计算机收集、存
储、整理、检索、统计、修改、增删等，并由此获得某种决策数据或趋势，供各级决策指挥者参考。
2.2.2 工业控制和实时控制
通过各种传感器获得的各种物理信号经转换为可测可控的数字信号后，再经计算机运算，根
据偏差,驱动执行机构来调整，便可达到控制的目的。这种应用已被广泛用手治金、机械、纺织
化工、电力、造纸等行业中。
目前的工业控制远比 20 世纪六七十年代先进得多。新型的工业自动控制系统以标准的工
业计算机软、硬件平台构成集成系统，取代了传统的封闭式系统，具有更强的适应性，更好的开放
性,更易于扩展,更经济、更短的开发周期等显著优点。通常将工控系统分为3层:控制层、监控
层和管理层。控制层是最下层，它是通过各种传感器来获得各种有效信号的。监控层下连控制
层,上连管理层，它不但实现对现场的实时监测与控制，而且常在自动控制系统中完成上传下达，
组态开发的重要作用。特别是组态软件的出现，使数据采集、过程控制变得十分简单，它为用户
提供良好的开发界面和简捷的使用方法，使用各种软件模块可以非常容易地实现和完成监控层
的各种功能。就目前发展趋势而言，工业控制的应用已经向控管一体化方向发展,利用网络技
术,通过传感技术和多媒体技术,操作者可以在控制室内通过大屏幕显示,了解各车间、各工位、
各部门的生产运行情况,并可直接由控制室发出各种控制命令，指择全厂正常工作。
在军事上，导弹的发射及飞行轨道的计算控制、先进的防空系统等现代化军事设施，通常也
都是由计算机构成的控制系统，其中包括留达、地面设施、海上装备等。例如，将计算机嵌人到导
弹的弹头内,利用卫星定位系统,将飞行目标和飞行轨迹事先存储在弹载计算机内，导弹在飞行
中对实际飞行轨迹进行不断修正，直接袭击目标，其命中率几乎接近 100%。美国在海湾战争以
及后来的军事冲突中,计算机实时控制技术发挥了极为突出的作用。
此外,2003 年和 2005 年我国发射的载人宇宙飞船都属于实时控制的应用范畴。