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关键词:计算机软件;软件技术;发展趋势
中图分类号:TP311.5
计算机的快速发展,可以说带动了整个社会的进步,也改变了人们的生活。而如今,它已经不单单只是一种计算的工具了,更是人们智慧的结晶。其应用十分广泛,基本从20世纪中期开始,计算机技术的身影就由军事领域逐渐扩大到社会经济发展的各个领域,在数据通信、文化教育、经济管理和医疗设备等领域都有着十分重要的作用。计算机软件技术作为计算机的核心部分,主要担任着计算机系统执行着某项任务所需要的程序、数据和文档等。随着计算机的应用不断的增加,信息技术的快速发展和计算机硬件的日益更新,计算机技术的快速发展和软件技术产业成为新世纪的新型产业。也成为国民经济增加的主要因素,同时,也是全球共同关注的竞争问题,近些年来,我国的计算机软件产业也逐渐成为我国的经济发展的支柱产业,也加快了我国的信息化进程。所以,在这个计算机飞速发展的今天,我们应该了解计算机的发展现状和未来的发展趋势是十分必要的。
1 计算机软件应用现状
1.1 计算机用户增多的原因。计算机教学作为一科基础教学任务已经普及到初中甚至小学,无论是农村还是城市里,计算机已经成为了解世界和咨询问题的一种工具。因为有了计算机,使得地球成为了地球村,让人民开拓了视野,这无疑是计算机用户增多的主要原因。同时由于在我国电器行业竞争力特别大,更新速度快,一台电脑的价格也变化非常大。再次就是国家的一些政策促进了人民的消费,比如国家实行家电下乡的补贴政策等等。同时,还与人们的生活水平的提高也息息相关,使得人们的基础设施健全,计算机成为人们的一种家电之一[1]。
1.2 计算机软件的用途。计算机的发展如此之快,正是因为它的用途十分广泛,这里讲计算机的主要用途归属于六大类。一是娱乐活动。二是日常工作的一种工具。三是通过计算机能够实现自动控制,这也是计算机应用的另一个重要的方面。四是可以利用计算机进行教学,计算机辅助教学是利用计算机为工具向学生们教授知识,这样可以节省时间,方便同学们能够较容易的接受知识,也能按照不同的教学方式和领域进行教学。五是通过计算机进行设计,采用计算机设计是一种实用的技术,计算机设计的过程能够实现自动化或半自动化,可以大大缩减设计周期,减少设计成本和加快产品的更换率,在产过程中起着的作用。六是实现人工智能,计算机拥有记忆能力和逻辑能力,利用计算机模拟人类智力活动,能够代替人类部分劳力劳动,所以智能计算机作为人类智能的辅助工具,在以后的生活中会应用到很多的领域里。
2 算机软件发展在实际应用中存在的问题
近年来,计算机在我国发展迅速,相关部门对计算机软件技术也有着大力支持。尽管这样,但是面对计算机软件产业的发展和日益激烈的竞争状态,我国的计算机软件的应用方面任然存在着以下几个方面的问题。一是计算机软件产业核心技术缺乏,正如目前我国的软件技术处于中等的研发水平和研究实力,特别是在自主创新方面能力不高,由于这些问题使我国的软件产业在全世界的软件产业处于中等水平,所生产的产品在市场上具有不好的趋势。同时,由于核心技术的缺乏,甚至在关键性和战略性的领域中处于空白状态,出现一些市场经济效益差和市场前景不好的状况,与此之外,核心技术的缺乏不仅不利于计算机软件的长期发展,还对许多的安全信息构成了一定的隐患。二是计算机软件产业产品体系不合理,缺乏具有一定经济实力的企业的影响力,同时,我国的计算机软件技术产业也缺乏长远的规划,在很多情况下只限于眼前的利益出发,从而使得开发的产品缺乏竞争力。同时,缺乏以专业服务态度体系来支持现代的发展模式。三是计算机软件人才结构的问题,就目前看来,我国的计算机软件开发人员主要从事的是基础程序开发和基础技术的支持等基础性的工作,对于具有研究高层次软件技术的人才较为缺乏,这也成为我国目前计算机软件产业中的一大重要问题,正是因为人才技术上的问题,使得生产的技术产品和市场前景有着一定的偏差,因此,在实际的生产和再满足国际市场的前提下,我国应该提高对计算机软件研发技术和国际经营能力的复合型人才的培养和利用。四是计算机发展的环境问题,近年来,虽然大部分对计算机的发展很重视,但是任然存在对软件的重视程度和投入度不足的现象。存在着恶性竞争和软件盗版现象,长期以来的恶性循环,致使计算机软件产业止步不前[2]。
3 软件的发展趋势
3.1 开放化趋势。在实际的生产中,所谓的开放化就是指软件源代码的开放和软件产品的开放,对于开放源代码,可以降低软件技术和知识产权的成本,所以以开放源代码为基础的发展软件产业是推动我国计算机软件产业的开放化趋势的一大重要途径。同时,计算机软件技术的开放也能使软件行业内的人员能够相互学习,共同提高,从而提高产品的质量。这样也能进一步促进计算机软件的发展。
3.2 网络化。在信息时代的今天,网络是其一个基本特征。计算机软件产业的发展也是依靠网络为中心的变革,因为网络的高速发展,也拉近了全球的距离。所以网络化必将是计算机软件技术在未来世界市场中的一个重要的发展方向,它将会应用于世界的各个领域,并且能为各个角落的人提供服务。
3.3 服务化。在市场众多的产品竞争下,为客户提供优秀的设计理念,提供先进的设计技术和全面的应用功能及满意的服务态度,是计算机软件的一种主要的发展模式。它具体指的是在高层系统软件控制之下各种服务器形成一个具有计算和数据处理能力的多功能服务环境。同时,在软件技术的开发人员的思想和素质上也具有服务化的理念。因此计算机软件服务化趋势所提供给客户的体验就成为市场竞争的关键性因素。
3.4 智能化。在社会不断发展的今天,人工智能也不断的发展,其应用也越来越广泛。它可以提高资源配置的效率,提高信息系统的自动处理能力,扩大了意识思维的处理能力。所以自动化。数字化等信息技术促进了计算机软件的技术的高级化和成熟化发展,所以计算机软件的发展在以后必将朝着智能化趋势发展[3]。
4 结束语
随着计算机的普及和通信技术及计算机技术的发展,计算机与人们的关系变得日益紧密。人们的生活。生产和科学研究都已经离不开计算机,无论从哪种角度去看,计算机在我们日常生活中带来的作用都是不可衡量的。但是根据我国的实际情况,计算机的开发仅仅才几十年,在这段时间内,计算机也不断的变化升级,但任在很多方面还有不足,所以对于软件开发工作人员来说,在软件开发是选择合理的系统和科学的管理办法,才能使计算机的应用越走越广泛。
参考文献:
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【关键词】 计算机软件开发技术 应用 发展趋势
现代计算机技术的不断发展,为我们的生活带来了极大的便利,网络的普及化也带动了计算机软件开发技术的发展。软件开发是程序员通过代码实现一定的功能甚至系统,为国家、企业、教学部门等提供相应的便利。本文将从计算机软件开发技术的发展现状、及其在现代科技中的重要性、计算机软件开发技术的应用和计算机软件开发技术的发展趋势四个方面探讨。
一、计算机软件开发技术的现状
1、何为计算机软件。计算机软件是通过软件开发技术得到的应用软件和系统软件,它们是计算机技术不断发展的产物。应用软件是为用户解决具体问题、提供方便的工具。例如,学习软件等,特别是近几年来安卓技术的不断发展,安卓应用软件急剧增加,大到淘宝、银行的客户端,小到单机小游戏都属于应用软件。系统软件是计算机本身具有的软件,比如计算机的管理监控软件,操作系统软件等。应用软件和系统软件都是计算机必不可少的部分,是用户正常使用计算机的软件保障。
2、发展现状。计算机技术的主要特点是发展迅速、更新换代极快。自计算机的出现通过短短的几年发展到现在计算机的普及,计算机的普及推动了计算机软件开发技术的发展。我国的软件产业发展迅速,软件开发人才也是急剧增加。软件应用领域的广泛,对软件开发人才的需求量也随之增多,因此计算机软件开发技术人才的数量日渐增多。
二、计算机软件开发技术的重要性
作为计算机发展和软件工程核心的计算机软件,是推动信息技术发展和网络普及的主要力量。软件应用领域的广泛性推动了计算机网络的不断发展,同时也促进了远程控制等网络技术的出现和发展。软件的不断发展增加了用户对网络的需求,网络的普及促进了软件的发展,网络与软件相辅相成,共同推荐了计算机的发展。在科技不断发展的当代,计算机软件开发技术应紧跟时代潮流,不断创新进步,抓住机遇面对挑战,为用户带来更大的方便。
三、计算机软件开发技术的应用
1、常用的软件开发技术。软件开发技术很多,分为很多类,主要有Java Web、PhP、.net。Java Web是现在比较流行的软件开发技术,适合做大型项目,有许多的开源框架,使得JavaWeb的程序员能够高效快速地开发出高质量产品。PHP入门简单,要求低于Java Web,是一种简单方便的开发技术,适合于小项目软件的开发。PHP开发成本低,开发速度快,是它流行的主要原因。.net用的语言是C#,它的标准集成是XML、SOAP及其他,这个标准实现了与其他软件平台的互操作。 2、面向对象的软件技术。随着计算机技术的不断发展,软件开发需要的环境也越来越复杂,应用软件必须具备跨平台的特性,才能满足用户的需求。软件开发技术具有开放性,传统的开发技术的不透明性导致系统复杂,后期维护繁琐,维护的花费过高,拓展应用领域和功能困难,阻碍软件的更新。然而,面向对象的软件技术具有可拓展性、结构开放性等特点,能够弥补传统开发技术的相应缺陷,为计算机软件开发带来了新的活力。 3、网络通信的新时代。计算机软件的不断发展,促进了网络的普及,为网络通信带来了新时代。无线网、局域网的出现,使得互联网技术呈现出数字化和信息化的特点,通过网络将全球联系到了一起,推动了全球化。
四、计算机软件开发技术的发展趋势
1、网络化。网络化是计算机软件发展的必然趋势,计算机软件依赖于网络,同时也促进网络的发展,因此,网络化是软件和网络的双赢模式。网络为计算机软件的发展平台,为软件提供了各种便利,所以,软件开发趋于网络化。 2、服务化。软件的开发是为了更好的服务用户,为用户提供便利。未来的计算机软件发展以更好的服务用户为目标,运用最先进的技术,最人性的开发理念,尽最大努力满足用户的需求,因此,服务化是计算机软件开发技术的一个发展趋势。3、智能化。随着技术的不断进步,机器智能化已成为一种必然趋势。开发人员通过一些算法,能够使软件更加智能化,有着像人类一样的思维和运行方式。智能化的实现是计算机软件的重要进步,是新技术的一次革新。
五、结束语
综上所述,计算机软件开发技术是当代新技术的重要组成部分,它的发展能够带动整个社会的科技进步,计算机软件的不断发展促进了计算机的发展,推动了网络的不断普及。重视计算机软件开发技术,推动开发技术的不断创新,从而为人类社会的进步提供技术支持。
参 考 文 献
[1]张茵.计算机软件开发技术的应用探析[J].信息通信,2013,(7):128-128.
关键词:计算机;硬件技术;思考
前言
硬件是计算机的重要组成部分,而硬件技术的发展决定着计算机系统的技术水准与完善水平,对国内计算机网络行业发展产生重要影响。在计算机的硬件组成看,运算器、控制器、存储器、输入和输出设备是主要构件,在计算机运行过程中,发挥其独特的作用。通过对计算机硬件技术的发展与完善,其技术水平得到明显的提高。在学习计算机硬件技术知识内容后,我能够对该技术有着进一步的了解和认识,并进行深入的思考。
1计算机硬件的构成及作用
软件设施、硬件设施是构成计算机的重要部分,以硬件为例,其构成也相对较为复杂,对计算机的有效运行发挥着重要作用。首先,运算器,能够对计算机数据信息进行加工与处理,借助控制器,可以与存储器之间相互转换数据信息。这是CPU的重要部件,对数据计算发挥着重要影响,也是决定计算机运行效率的关键。其次,控制器,相当于计算机系统的控制指挥中心,与运算器共同组成中央处理器,可分析系列指令,并根据指令而发出控制命令信号,促进计算机各部件的协调工作。可见,控制器如同人体的大脑或中枢神经系统,对计算机的正常运行发挥重要作用。再次,存储器,相当于记忆装置,能够对用户的保存信息读取。通常,存储器是由主存、辅存两部分组成,计算机运行的程序和数据信息内容大多在主存储器中存储。最后,输入和输出设备,是实现计算机与人交互的重要部件[1]。
2计算机硬件技术分析
2.1开发技术:当前,开发技术主要表现在嵌入式硬件平台开发方面。该平台为嵌入式微芯片提供工作场所,借助处理器和系统设备,使其能够正常运作。对于嵌入式的计算机硬件,由嵌入式处理器、控制器、数字信号处理器等组成,可将计算机硬件的工作效率提升层次。其中嵌入式控制器发挥重要作用,其在单片机的内部芯片中具有诸多功能,如集成总线、脉宽调制输出等,不仅能够降低控制器的成本,而且其体积下,有利于计算机朝着为控制的方向发展。在计算机开发技术水平提高中,相关技术人员应加强对数字信号处理器的开发力度,缩小其体积,同时也加强其工作能力,达到提升计算机硬件整体性能的目的[2]。
2.2加速技术:近年来,计算机硬件加速技术得到广泛的应用,能够提高计算机的处理速度。加速技术主要有:Huffman算法、XML、像素光照计算、CUDA等硬件加速技术,利用硬件模块代替软件算法,能够发挥影响速度快的优势,对数据信息内容进行快速处理,达到提高计算机工作效率的目的。计算机硬件加速技术研究中,可借助芯片、处理器等硬件元件,用以解决CPU的诸多问题,减小CPU的压力,使其能够运行其他程序。就我国计算机的发展趋势看,硬件加速技术是计算机硬件技术未来发展的重要方向,技术人员能够在该方面有着突破性进展,有利的促进我国计算机技术的发展进程[3]。
2.3硬件存储技术:从存储技术看,是计算机得以在社会众多行业领域中有着广泛应用的重要技术支持,伴随计算机技术水平的提高,存储技术也逐渐实现突破。目前,常见的计算机硬件存储技术主要包括:首先,DAS技术,其存储设备在连接装置的作用下,可以直接连接计算机,具有操作简单、成本低廉、性能良好的优势和安全性低、扩展性差的劣势。其次,NAS技术,这是专门为网络数据的存储而开发和研究的新型服务器,具有独立的PC服务器,尽管其扩展性能良好,但数据传输速度并未达到理想标准,而且在使用过程中,单点故障相对较多,对计算机正常运行有影响。最后,SAN技术,可以形成存储网络,其扩展能力较强,而且数据信息的传输速度十分快,但应用该技术的成本相对较高,且对技术水平的要求更高。
2.4故障诊断技术:在计算机硬件运行中,可能发挥故障,相关人员应对故障加以合理的定位及检测。为能够及时开展故障诊断工作,可设置自动诊断的程序,只需要在数据生成系统、诊断控制系统的条件下,方可实现。在此过程中,相关人员构建故障模型,进行硬件数据测试,并输入精准的数据,在计算机硬件内部创造“词典”,在计算机硬件发生故障时,则启动自动诊断程序,针对相关数据而形成一份初步诊断报告,供技术人员参考。随着科学技术水平的飞跃发展,计算机体积越来越小,但其构件越趋复杂多样,增加故障诊断难度,通过发展故障诊断技术,可以提高计算机硬件故障诊断工作的效率,这对计算机技术的发展有利[4]。
2.5运行维护技术:运行维护技术是计算机硬件技术的重要组成部分,通过有效开展计算机的维护工作,能够使计算机处于正常运行的状态。就计算机硬件的元件看,主板、显卡、内存、硬盘比较容易出现故障,一旦故障产生,则影响计算机的运行,因而用户应定期检测故障,对硬件部件开展必要的检查、保养工作,可延长计算机硬件的使用寿命。例如,对于风扇部件,应定期对其进行清洁,避免灰尘积累过多而影响风扇的转速。另外,机主还应定期检查内存及做好杀毒工作,为计算机硬件设施提供有利的运行环境。
结论
现阶段,我国计算机硬件技术水平不断提高,有力的推动着计算机事业的发展进程。我学习计算机硬件技术知识的过程中,能够对计算机硬件技术有更多的理解,有助于为我以后学习计算机知识内容奠定基础。国内的计算机技术研究道路上,必将以硬件技术知识为依托,从而加大技术研发力度,为国内计算机硬件技术的可持续发展进程创造有利的条件。该技术未来发展中,开发技术、加速技术、存储技术、故障诊断技术、运行维护技术也将占据主导地位和发挥导向作用。
参考文献
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[3]黄云峰,程启明,王莉,等.“计算机硬件技术”重点课程建设研究[J].中国电力教育,2011,(17):79-81.
关键词:计算机硬件技术基础;教学改革;教材建设;教材分析
随着计算机硬件技术的发展和普及,大学生接触到的计算机硬件设备无论从种类还是功能都比之前有更多的样式,并具有更快的发展趋势。计算机硬件有关产品已经成为人们日常生活中必不可少的生活用品,具有明显的日常化、集成化、工具化的发展趋势。在计算机硬件新的发展阶段,让学生们掌握基本的计算机硬件原理,熟悉各类硬件接口技术,懂得计算机硬件产品的基本运行方式,是各学科各专业教学体系建设中重要的一个教学和实践环节。
计算机硬件技术基础课程是普通高等学校理工科专业的一门重要的计算机技术公共基础课程,也适合非理工科的其他专业学生选修。该课程是学生学习和掌握计算机硬件基础知识、了解计算机硬件发展、熟悉硬件原理及接口技术的主要课程。
1课程现状和问题分析
2006年,教育部高教司将微型计算机原理和微机接口技术等课程精简整合为计算机硬件技术基础,并明确提出了该课程是针对大学非计算机专业的理工类本科生设置的6门典型核心课程之一。
2009年,教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会将“微机原理与接口技术”确定为计算机基础教学的核心课程之一。该课程建议面向电类专业授课70学时,实验20学时;面向非电类专业授课48学时,实验10学时。[1]
课程名称及学时上的变化,一方面显示教学指导委员会对计算机硬件类课程的重视,同时也反映出在大学课堂上如何引入计算机硬件公共基础课程还存在争议。事实上,计算机硬件类课程在实际实施中存在很多实际困难和问题,导致全国大多数高等学校没有开设此类计算机基础课程,部分开设微机原理与接口技术课程的学校往往由非计算机类专业教师开设并讲授,不归属于计算机基础教学范畴。主要有以下三方面原因。
1) 课程定位不清晰,学时很难落实。计算机硬件技术基础课程如果作为计算机技术基础课程,应该主要放在大二,兼顾大三授课,面向没有数字电子基础的学生,作为选修课,以32学时为宜。然而,计算机基础课程教学指导委员会规划的微机原理与接口技术主要面向大三、甚至是大四学生开设,学时数量超过60,甚至在90,还需要数字电子方面的先导课,很多高校在学时、先导课等角度都无法将该课程编排进教学大纲。
2) 现有实验条件落后,学生难有兴趣,硬件投入较大。传统授课中,计算机硬件技术基础所安排实验需要借助定制的实验箱完成实验[2],而实验箱的投入成本较高,新实验开发受限,使用效率较低,教师和学校往往都没有热情开设该课程。另外一些课程仅以汇编语言或单片机技术作为实验内容,技术广度不足,仅适合小部分特色专业。
3) 教学内容落后,教材急需建设。无论是计算机硬件技术基础还是微机原理与接口技术,讲授内容仍然以计算机专业的80x86、汇编语言、可编程接口芯片等内容为主,没有结合计算机硬件近10年来新技术和新产品的发展。由于课程面向非计算机专业学生,这种专业性很强的内容很难符合学生们的学习预期。纵观5年内新出版的相关教材,所讲授内容的绝大部分与10年前(2000年左右)教材的教学内容一致,教材改革和建设需求迫切。
本文从面向大二兼顾大三的计算机公共基础课角度出发,全面分析整理了2005年后出版的《计算机硬件技术基础》相关教材的教学内容和实验内容,客观还原已出版教材现状,寻找教材建设的薄弱环节和问题,从而为进一步教材建设理清思路。同时,本文结合北京理工大学的教学改革情况,给出了进一步加强教材建设的思路和方法,希望能够为计算机硬件类公共课更为广泛的进入大学课堂提供参考建议。
2教材情况概述
为了全面还原计算机硬件技术基础课程教材建设情况,我们对2005年之后出版的相关教材进行了汇总,合计34本,如表1所示。
从表1可以看出,34本教材来自于13个出版社,其中,正式本科教材26本,教学实验指导书等教辅类教材6本(本文后面使用表示表1中第N本教材),高职高专教材2本。后面,我们将主要对本科和高职高专共28本教材进行分析。
3教材分析与问题汇总
3.1教材组织和定位分析
课程教材定位指教材的受众面,我们根据教材介绍中作者对教材的定位说明分成四类:电学为主的理工类专业、非电学为主的理工类专业、非理工类专业、各学科专业(内容难度偏低,适用于所有学科开展教学)。其中存在一本教材划分到多个类别的情况。
表1中教材(含本科和高职高专教材)共28本,根据上述划分,各教材定位如表2所示,其中,高职高专教材由于教学内容较为实用,被划分到各学科专业类别中。
根据教材的不同定位,图1和图2分别给出了教材章节数、页数、实验数的统计值。
从这两个图中可以看出,针对电学为主的理工科类专业(编号为A)的计算机硬件技术基础教材页数最多,章节最多,实验最少(数量为0)。可以看出,目前这类教材主要以理论讲授为主,定位中缺少实验内容,内容覆盖面广泛但缺乏实践性。实际中,这类课程是从“微机原理”精简而来,内容变化不大。
针对非电学为主理工类专业(编号为B)的教材章节最少,平均实验数为1。可以看出,这类教材的建设思路是讲授基本的计算机硬件知识,简单的开展少量实验。实际中,这类专业往往在大三、大四会讲授“嵌入式系统开发”、“单片机”等硬件类相关课程,为此,针对大二为主的计算机硬件技术基础类教材在内容上比较基础并为后续课程有所保留。
对于非理工类和各学科专业的教材,章节数量相对较多,实验数量也比之前有所增加。可以看出,这类教材的建设思路是使学生掌握较为全面的硬件知识,并有一定的动手训练。实际中,非理工类专业在本科阶段最多能够学习一门计算机硬件技术相关类课程,为此,教材建设思路反映了全面性和实用性。
综合上述分析,可以看出,目前市面上已有的《计算机硬件技术基础》相关教材主要针对四类不同的受众学生,教材组织上偏重于内容讲解(尤其是针对理工科学生的教材),总体建设思路还停留在讲授计算机原理的阶段,无法体现当今计算机硬件日常化、集成化、工具化的发展趋势。突出问题是教材配套实验很少,实践性差。
3.2教材实验分析
表1中28本教材和6本实验指导书一共记录了109个实验。根据各实验特点,我们将所有实验分为四类:实验箱实验、芯片实验、汇编语言实验和PC机实验。各分类描述如下:
实验箱实验:指依托于特定实验箱的实验,针对该课程的实验箱往往是从其他课程的实验箱中裁减下来的,种类较多且良莠不齐,没有公认的标准;
芯片实验:指基于单片机或者接口芯片的实验,包括:8051系列单片机、计数器芯片8253、定时器芯片8254、并口芯片8255A、中断芯片8259A、DMA控制器芯片8237A等。这类实验专业性强,应用性差,适合特定专业或者大三以上的学生;
汇编语言实验:指汇编语言程序设计实验,编程训练不是该课程的主要目的,这类实验尽管能够让学生对计算机硬件有一定了解,但程度有限;
PC机实验:基于PC机的实验,包括:model安装、存储器测试等。目前,这部分实验内容受到学生喜爱,可以锻炼实际能力,易于推广,但如何让学生了解到CPU、存储器等核心部件内部的工作原理,需要创新性设计。
图3给出了109个实验在组织结构、运算控制器、存储器、IO和其他等6个方面的统计。从图中可以看出,大部分实验都集中在IO方面,反映出这部分实验内容很重要,也是教材的主要内容。相比较而言,实验箱类和PC机实验能够覆盖到计算机硬件的各个部分,而芯片实验主要针对IO,缺少对运算控制器、存储器等其它部件的覆盖,汇编语言实验主要针对运算控制器。
图3教材中实验的分类
基于以上分析,针对计算机硬件技术基础课程,汇编语言实验和芯片实验数量较多但比较重视接口,无法让学生对计算机各组成部分有更深入的理解。实验箱实验针对性很强,但前期投入大,灵活性不强。我们认为,随着PC机的广泛应用(学生们几乎人手一台PC机),基于PC机的创新性实验是该课程的发展方向,同时,这类实验还能较好的引导学生在课余时间完成实验,并激发学习兴趣。
3.3教材内容分析
对于教材内容,我们主要分析和汇总讲述的重点知识点,还原现有教材的主要内容组织。全部教材为28本,其中4本(、、、)没能找到原书,为此没有统计在内。表3给出了24本教材中知识点的排序。
从表3可以看出,所有教材都有存储系统内容的讲授,大部分教材(19本)都包括汇编语言,18本包括80x86,半数以上教材都讲授了8259A和8255A等内容。图4给出了这些内容在原书中平均的页数,可以看出,汇编语言、80x86、单片机等内容都超过了25页,在教材中所占比重很大。此外,8259A和8255A等芯片的讲授内容也在10页以上,成为某些教材的重点授课内容。
纵观2005年至今出版的全部相关教材,《计算机
硬件技术基础》教材还是以《微机原理与接口技术》、《汇编语言》等课程的内容简化为主,仍然以很大的比重讲授80x86、汇编语言、单片机等内容。这些内容对于某些专业十分必要,但对于面向非计算机专业的计算机公共基础课程来说,这些内容相对陈旧,而且无法与计算机硬件的最新发展相结合。
教材具有教学的引导作用,在教材建设上,这种内容组织方式的落后需要引起重视。
4教材建设建议
4.1教材定位建设
我们认为,面向计算机公共基础课程,教材名称确定为《计算机硬件技术基础》比较合适,表明教材内容是计算机硬件的基础内容,以全面了解计算机硬件知识为主,掌握计算机硬件的基本概念和原理。
教材应结合计算机公共基础课程的实际情况,以32学时(含6~10实验学时)为宜,适度扩展到54学时,实验学时扩展到12学时(实验学时占总学时的25%)。这种学时设计有利于各学校将该课程以校公选课、通识课、实验课等形式安排到教学大纲中。
针对大二学生的教材,前导课程为计算机基础(或者大学计算机基础)等计算机基础类公共课程,不需要学习数字电子等课程。教材内容适度增加相关的数字电子知识。
教材应该充分利用该课程特点,以增强学生的实践兴趣为根本,通过实践环节使学生们主动学习教学内容。为此,在教材设计中,应该以实验建设为导向,注重让学生们理解计算机硬件的基本工作原理,为学生们进一步理解其他硬件技术和实践硬件设计打好坚实基础。
过去十几年来,在计算机硬件相关课程讲解过程中,教师们主要关心接口技术,并引导学生们在该方向进行实验。随着计算机硬件种类、功能和应用程度的增加,我们认为,学生们应该综合了解计算机硬件组成,理解各部分的工作原理,而不是侧重某一方面。使学生在课程学习和实验实践后能够分析新技术和新方法在整个计算机硬件发展中的作用和价值。
4.2教材实验建设
《计算机硬件技术基础》教材应该更加重视实验建设,使学生能够在实践中理解计算机硬件的基本概念。[3]为此,我们建议教材中的实验能够覆盖计算机硬件结构的各个领域,并且能够有一定趣味性,以了解基本的硬件原理为主。
与此同时,教材中的实验应该能够与学生们的实际生活结合起来,设计创新实验,将数字消费类电子产品(MP3、手机等)、互联网、物联网、蓝牙、PC外设接口等融入计算机硬件实验的设计,引导学生兴趣,同时适应计算机硬件技术的发展,使得学生通过教材学习能够掌握对计算机硬件的正确认识,并解决一些基本实际问题。
在这里,我们建议将实验分为:基础实验和提高实验两类,以适合不同专业的学生。经过北京理工大学2010年的教学反馈,表4中的实验得到了学生们的欢迎。
在教材建设过程中,考虑到各院校建设计算机硬件实验室的实际情况,进一步结合学生兴趣,我们基于PC机和少量配件设计了一些候选实验。初步的教学实践表明,这种实验设计完全能够创新性的激发学生兴趣,使学生掌握更为实际的计算机硬件知识,并通过实践理解计算机硬件基本原理。
候选实验包括三类:测试类、开发类和操作类。例如:存储系统性能测试(测试类)、CPU和GPU性能测试(测试类)、BIOS定制刷新(开发类)、串口短信收发(开发类)、并口液晶点阵控制(开发类)、基于PSOC的物联网结点(开发类)、计算机认知和组装(操作类)等。
4.3教材内容建设
在教材内容建设上,我们认为《计算机硬件技术基础》教材应该全面讲解各类计算机硬件原理,以理解计算机硬件部件功能为主,注重理解基本概念和基本运行规律,并结合实际硬件器件分析,以不变的理论应对万变的计算机硬件产品。
为此,教学内容 以“基本概念+基本部件”方式组织,例如:存储系统与存储器,其中,存储系统是基本概念,理解起来有一些抽象,需要课堂讲授;而存储器(内存等)则是基本部件,学生们平时接触较多,通过适当的实践教学,学生们不仅可以很快认识硬盘、Flash存储器、光存储器等设备,还可以通过测试类实验了解各设备的工作速度和基本模式,易于将存储系统和实际硬件有机的关联起来,达到较好的教学效果。
5结语
计算机硬件技术基础课程建设是近年来计算机公共基础课建设中面临的一个重要的难点问题,《计算机硬件技术基础》教材更是教改所面临的最大问题。如何合理定位该教材,并有效地选取适合高等院校开展该课程的内容是我们的进一步工作。在回顾2005年后出版的34本教材的基础上,我们验证了该课程和教材建设中存在的一些具体问题,并给出了解决问题的一些建议。我们将在2011~2012年度北京理工大学的教学实践中检验教材建设的初步效果。
参考文献:
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Analysis and Suggestions to Textbooks for Computer Hardware Fundamentals
SONG Tian, LI Fengxia, SONG Dandan
(School of Computer Science, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China)
关键词:计算机;维护;硬件;判断
中图分类号:TP39 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2014) 02-0000-01
计算机的硬件较多,小一些的硬件有风扇、内存条等等,大一点的硬件就是主板、硬盘等等,对于计算机来说,现阶段有主机和显示器合二为一的一体机,也有普遍使用的显示器和机箱分开的。无论是哪一种,都需要在日常的使用中得到较好的维护才能保证计算机的性能保持在一个较高的水准,帮助人们更加便利的生活,更好的处理工作中的一些琐事。在此,本文主要对计算机发展及日常维护进行探究。
一、计算机硬件的发展
(一)计算机硬件发展现状
从现有的情况来看,计算机的发展正在朝着巨型、微型化、网络化和智能化的方向发展。由于人们的日常工作在不断的细化,需要处理的事情很多。通过计算机能够更好的完成数据的统计、调查、搜集等工作,为销售部分、市场分析部门、客服部门以及企业的总体战略部署提供较多的参考,所以计算机的硬件发展需要进一步强化,不仅要处理较多的问题,同时要能够最大限度的同时解决各个部门的问题,在保证效率的基础之上,保证工作质量。在计算机的硬件发展过程中,微处理器是一个具有代表性的产品。它是用一片或者少数几片大规模集成的电路组成的中央处理器。微处理器作为计算机硬件当中最重要的组成部分之一,在整个计算机当中发挥非常重要的作用。几乎每一项功能的实现都需要微处理器作为基础。另一方面,微处理器的发展能够从根本上提高计算机的各项性能,尤其是缩小处理器芯片内晶体管的尺寸和线宽上。由此可见,计算机的发展现状还是比较理想的,在很多方面都取得了一个非常理想的成就。
(二)计算机硬件的发展前景
对于硬件来说,能够给人们一个非常直观的感受,并且在性能、体积、兼容性方面能够直接进行考验。计算机硬件的发展前景非常好,比方说纳米级晶体管的出现,给微处理器性能的进一步提高带来了曙光。但是,随之而来的挑战也非常严峻,首先,制造纳米级晶体管的新的光刻技术还在试验阶段,部分技术性的难题还没有被攻破;其次,光刻技术遇到的阻碍较多,比方说晶体管门极氧化物的存在。未来的计算机硬件研究和设计,必须有效的突破这些技术性的难题,实现全面的提升。
二、计算机硬件的日常维护
(一)维护环境
对于计算机来说,日常的运行环境是影响计算机运行效果的重要因素。首先,要将计算机放在一个较为稳定的环境当中,包括电压稳定、电源稳定、周边没有太多的灰尘、网速较好等等。相对来说,工作用的计算机和家庭使用的计算机还是有差别的,工作用的计算机一般情况下是集中在一起,导致周边的温度上升,很容易造成死机。此时应保持办公室的空气流通,并且将空调打开,计算机要保证散热才能维持正常的运行。家庭计算机的安放位置尽量要拥有一个独立的电脑桌,并且机箱的空间不能过于狭小,定期定理机箱内部的灰尘,让计算机保持一个较高的运行状态。
(二)观察
对于计算机来说,它的软件如果出现问题,可能会自动报警,或者是通过一些反映让操作者知晓。但是硬件出现问题,并不容易察觉,很多的情况是硬件出现问题但是得不到关注,长久的运行导致隐患加大,有些计算机甚至在一瞬间报废。我们在日常使用的时候,要注意计算机的周边环境和程序的运行数量,大量的程序同时运行,会导致机箱的硬件设备反应不过来,导致死机或者是主板破坏。另一方面,要对一些细小的元件进行观察,比方说内存条或者是风扇等等,这些细小的元件会对计算机产生较大的影响。我们要保证计算机的每一个元件的运行情况了如指掌,并且定期进行维护,即便是没有问题也可以建立一个日常维护替体制。
(三)判断
计算机的故障类型较多,在维护的过程中,必须具备较强的判断能力。现今的大部分用户都会将计算机放到专业维修点去维修,多数技工会根据用户的提供的信息来进行维修。但是,用户毕竟不是专业人士,他们有时候形容的情况也是模棱两可的,所以技工应该对计算机进行一个全面的检查,找到问题的根源,采用针对性的技术性措施来处理,避免故障频繁发生。值得注意的是,计算机的有些故障并不容易察觉,即便是应用相关的设备进行检测,也没有太好的结果。此时就需要一些有经验的技工来判断,结合计算机的实际硬件问题来进行维修,毕竟有些技术没有一个统一的处理方法。计算机作为一种高精尖的设备,在维护过程中,需要根据不同的型号来制定不同的方案,才能取得一个和较为理想的成果。
三、结束语
本文对计算机硬件发展和日常维护进行了一定的探究,就现阶段的情况来看,计算机的发展空间比较广阔,在很多方面都取得了非常高的成果。但是,计算机的未来发展道路并不通畅,技术性的难题和硬件的发展困境较多。计算机的日常维护需要用户比较注意一些,无论是出现问题还是正常运行,都要时常进行检查,不仅可以保证计算机拥有一个较好的运行环境,同时可以让计算机拥有更好的性能。在以后的相关工作中,计算机硬件应该研究一些相关领域的技术,通过多方面的帮助让计算机获得更大的进步。
参考文献:
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[3]张瑞.计算机科学与技术的发展趋势探析[J].制造业自动化,2010(08):16-19.
关键词:PBL;计算机应用基础;自主学习
中图分类号:TP311 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2013)33-7519-02
《计算机应用基础》是医学院校培养合格的医学生的一门基础课程,具备一定的计算机知识和技能对于医学生提高专业水平非常重要。计算机技术的发展日新月异,计算机应用基础课程的教学内容涉及面广、知识更新快,尽管目前在教学中采用了理论与实践相结合、案例驱动等教学方法,但在培养同学自主学习能力、解决问题能力方面还不够理想。PBL教学法强调以问题为核心、学生自主学习为主开展学习,更有利于实现课程的教学目标,培养同学的综合素质和能力。
1 现教学中存在的问题
1.1 实践能力较弱
计算机应用基础课程基本上是理论教学和实践教学相结合,我校现在的教学为每周理论2学时(多媒体教室)+实践2学时(机房)。理论课中教师一般采用讲解+演示的方式授课,同学往往是被动的接受,基础较好的同学实践课能完成各项操作任务,但遇到实际问题,比如毕业论文的撰写、设计、排版仍存在问题,没有达到学以致用。加之高校扩招,学生人数越来越多,合班上课情况比较普遍,这就造成一个教师带上百名同学的情况,由于教师精力有限,不能更好的对同学实践环节的问题进行解答,影响了实践课的效果。
1.2 学生水平参差不齐
随着中小学信息技术教育的逐步普及,中小学生的信息技术水平都有了一定程度的提高,但由于地区间的差异性,学生计算机基础素质水平参差不齐,对中药、临床等专业进行统计,所有本科新生在中学阶段学过信息技术课,但是大部分同学所掌握的仅限于一些娱乐功能,如上网、聊天、电影和游戏,仅有约30%的学生会些Office的应用,约5%的学生对编程有所了解。对于计算机基础较弱的同学面对与高中相差较大的计算机基础课程,缺乏合理的学习方法,学习起来比较吃力;而对于有一定计算机基础的学生,觉得大学课堂上老师还是喋喋不休地讲授他们早已掌握的知识,时间一长他们就会产生一种厌烦情绪,失去对计算机学习的兴趣。
1.3 教学内容、模式相对陈旧
计算机技术迅速发展,而《计算机应用基础》课程的开设和教材选择都存在一定的滞后性,教学内容相对陈旧,无法及时反映计算机技术发展的现状和未来趋势。多媒体授课时间有限,前沿知识注入不多,演示速度过快,使学生看不到具体的操作细节,影响了教学效果。
1.4 学生的主观能动性无从发挥
由于教学模式落后、无法实现个性化学习等原因,学生在学习过程中逐渐丧失学习兴趣、缺乏主动性,不利于自学能力和创新能力的培养。
2 PBL教学过程
在计算机硬件系统这个章节,按照传统的教学方法,教师常常会和同学一一介绍计算机中每个硬件设备及其的主要性能指标。同学通过教师的介绍会了解到一些计算机的硬件知识,在理论方面有了一定的认识,但同学想买个人电脑时看到配置单还会非常茫然,更不用说自己动手进行一些硬件的安装。这样的教学可以说是失败的,根据PBL的内涵和特点结合几年的教学实践,在《计算机应用基础》的教学过程中,以计算机硬件系统为例简单的介绍教学实施过程:
2.1 问题情境设置
首先播放一段生动、有趣味性的视频介绍计算机的发展:从算盘开始、到1946年第一台电子数字计算机的诞生、到今天信息时代的到来、Internet网络基础的广泛应用、到未来计算机的设想,让同学了解到计算机的发展体积越来越轻薄、功能越来越强。
然后提出三个问题:一台微型计算机有哪些硬件设备,它们之间如何协同工作的?各个硬件设备有哪些主要的性能指标?未来计算机硬件发展趋势?
2.2 分组学习,增强学习的主动性
首先根据提出的问题,分成若干学习小组。一般情况便于教师的实施指导,每个学习小组由5-7人组成,项目小组在同学自由组合的基础上,根据同学已掌握的计算机知识水平、寝室、性别进行调配。笔者对参与该主题的同学30人分为5组,每组6人,同时制定一名知识基础比较好、性格开朗的同学为组长。每个同学负责了解1-2个硬件设备的功能、主要性能指标、主流产品、发展趋势,然后小组汇总、讨论学习。教师在整个过程中关注各小组的讨论,对讨论过程中遇到的问题进行解决,错误的理解及时更正。
2.3 上机实践、培养同学的动手能力
同学利用课堂或课余时间阅读资料、网络查询、和老师讨论,有条件的还可以亲自拆开机箱查看各个硬件设备。各小组编写一份硬件设备介绍及未来计算机硬件发展趋势的报告书。
2.4 学习效果检查及分析评价
各小组选取代表对总结报告进行表述、教师和其他小组成员充当观众,教师对学生的表述进行点评。评价一方面肯定了同学的成绩以增强学习的信心、另一方面让同学发现自己学习过程中的不足。然后对这部分的知识进行归纳总结,让同学对硬件系统及其工作原理、未来硬件的发展趋势有一个全面的了解。
2.5 扩展问题,引导同学进一步学习
既然知道了计算机各硬件设备的主要参数指标及主流产品,给大家几张电脑配置单,让同学可以根据自己的需求来进行个人电脑选购。
通过上面步骤的教学,同学原来觉得枯燥的理论知识变得轻松、易学。更重要的是同学能为解决实际问题积累一定的经验。
3 PBL教学模式的优势
利用该方法在中药、临床等专业测试班级进行,92%的同学有学习兴趣,希望以后章节继续使用该教学方法。该教学模式不仅可以扩展课本的知识内容、拓宽课程范围,而且有助于训练学生的自学能力、持续学习的能力,并能强调将所学的理论用于实际工作中。其次,缓解了由于同学知识水平参差不齐带来的问题,水平好的同学在小组讨论和学习中能充分的发挥自己的特长,带动其他同学的学习,也提高了自己的自信心;水平稍弱的同学在实践过程中利用各种学习手段进行学习,避免了教师上课讲授不能理解的情形。PBL过程中加强了教师和同学、同学之间的交流,特别是对于刚进校的新生,能较好的培养团队合作精神,这样的训练在传统的教学中是难以达到的。
虽然取得了一定的成果,但如何结合医学院校各专业的背景,对课程各章节的知识点设计出能激发学生兴趣的问题任务、形成客观性的评价标准,是PBL模式应用到《大学计算机应用基础》的进一步思考和探索。
参考文献:
[1] 王建华,冯帆,刘章华等.浅谈PBL教学法在医学计算机基础教学中的应用[J].福建电脑,2013(2).
[2] 陈永光.PBL模式在《大学计算机基础》教学中的应用[J].春华秋实—职教论坛,2011(26).
[3] 陈晔.“PBL教学法”在中职计算机应用基础课教学中的应用[J].科学大众:科学教育,2012(5).
[4] 王春红.基于PBL的大学计算机基础教学模式的探索[J].科教文汇, 2012(11).
关键词 新时期;计算机网络;信息安全;技术研究
中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2013)22-0166-01
随着社会经济的快速发展和科学技术的日新月异,计算机技术以及网络技术得到了普遍的应用与推广,计算机网络技术已经走进了千家万户。但是,网络信息安全问题也在困扰着越来越多的计算机网络用户,成为计算机网络的安全隐患,一些计算机网络甚至因为受到攻击而陷于瘫痪,无法正常运转。因此,必须采取积极有效的计算机网络信息安全技术,利用先进的网络信息安全防范措施,确保计算机网络的安全性,为计算机网络的应用提供可靠的保障。
1 影响计算机网络信息安全的主要因素
1.1 计算机网络中的安全漏洞
当一种新型的计算机软件或操作系统被开发出来,本身就存在着一定的安全隐患,一旦这些漏洞被人利用,就可能对网络系统的安全造成威胁,甚至使网络系统陷于瘫痪。目前,很多计算机软件的漏洞都已被找出,再加上这些系统和软件中不可避免地会存在一定的漏洞,如缓冲区溢出等,这就给一些人造成了可乘之机,对网络信息安全造成很大的负面影响。
1.2 硬件设施配置的不合理
硬件设施配置不合理包括多方面的原因,有文件服务器方面的原因,也有显卡选配不合理等方面的原因。在计算机网络系统中,文件服务器是重要的组成部分,也是计算机传递信息和文件的重要枢纽,是重要的硬件设施,也会对计算机系统的稳定性和安全性造成十分重要的影响。为此,要高度重视计算机关键硬件设施的配置,选择合理、安全、高效的计算机硬件系统,保证文件服务器的安全性与扩充性,根据计算机系统的发展状况及时对计算机硬件系统进行更新换代,这样才能保证计算机硬件配置在计算机系统中充分发挥作用。为了保证计算机网络信息安全,必须选择和配置合理的网络服务器,并保证计算机的硬件设施配置符合计算机用户的需求,满足不同用户的多元化需求。为此,要高度重视计算机硬件设施的配置,充分发挥计算机硬件设施的作用,使计算机硬件设施的配置符合用户的需求和计算机网络技术的发展趋势,充分发挥计算机网络技术的作用。
1.3 人为原因
人为原因容易对计算机的安全造成很大的威胁,只有有效控制计算机网络使用过程中的人为因素,规范计算机操作人员的行为,避免产生操作不当的问题,才能够避免使计算机系统面临计算机病毒和黑客攻击的威胁。
比如,很多计算机操作员没有为计算机选择合理的安全配置、资源访问权限设置不合理、用户口令过于简单、网络资源公开化程度较高、账号保存不合理等原因,都有可能会对计算机的安全造成威胁。此外,计算机操作人员的职业道德和职业操守也是影响计算机网络安全性的重要方面,只有增强计算机操作人员的职业道德才能够提高其安全意识,避免泄密等现象的发生。
2 新时期的计算机网络信息安全技术
2.1 防火墙技术
我们可以将防火墙技术理解为局域网的一道屏障,能够避免计算机受到其他因素的威胁,确保网络系统的稳定性与安全性。归根结底,防火墙是一种隔离措施,能够在一定程度上防止黑客入侵,避免计算机网络中的信息被窃取、破坏、拷贝,有效保护计算机网络中的数据信息。防火墙技术包括网关应用、数据包过滤、服务等。但是应用计算机防火墙时也有一定的局限性,如不能防范内部攻击、只能对IP进行控制而不能对身份进行控制、不能有效阻止病毒文件的传送等。
2.2 病毒防范技术
计算机病毒是一种特殊的计算机网络系统程序,能够通过特殊的代码实现自我复制,产生大量的破坏作用,通过错误的指令对正常使用的计算机系统进行数据破坏,是计算机系统的重大隐患。此外,计算机病毒还具有一些重要的破坏特征,如计算机病毒具有较强的传染性,以极快的速度进行传播和扩散,并且在病毒感染的前期不易被人发觉,具有很强的隐蔽性。针对计算机病毒的如上特征,只有采取切实有效的防范措施,有效控制计算机病毒的传播和扩散,才能够降低计算机病毒的危害,为人们提供安全的计算机网络环境。
2.3 身份认证技术
利用身份认证技术可以有效识别计算机用户的身份,对其用户信息进行确认,确保每一个信息访问者都具备足够的权限。具体说来,身份认证技术可以有效确认用户的身份,并能够通过有关信息识别出用户的身份,使不具备相应资格的人员排除在计算机网络系统之外。除此之外,计算机身份认证技术可以有效保护合法用户的信息,防止合法用户的身份信息被窃取,以避免用户的合法身份被窃取。因为,一旦用户的身份信息被窃取,造成的损失将是无法挽回的。现阶段,身份认证技术分为多种,有口令认证、密钥认证、智能卡认证等多种,这些技术都能够起到信息保护的作用,有效控制计算机网络的访问过程。
2.4 信息加密技术
信息数据的加密技术是一种较为传统的安全防范措施,利用数据信息加密技术可以对计算机中的信息进行加密处理,有效保证计算机访问的安全性。利用信息加密技术,可以通过加密设备对原始数据进行加密处理,这种经过加密处理的数据信息被称为密文,加密之前的数据信息被称为明文。如果要将密文解密为原文,必须使用相同的加密设备和密钥,这种技术可以避免网络系统中的信息被窃取,能够有效防范信息的外泄。
2.5 安全协议
只有建立和完善网络系统的安全协议,才能够保证计算机网络安全,促进计算机信息安全工作走上规范化、科学化、标准化的道路。现阶段,已开发的安全协议主要包括以下几种:密钥管理协议、加密协议、安全审计协议、密钥管理协议、防护协议等。
3 结束语
随着科学技术的不断发展,计算机网络已经成为人们生活中的重要组成部分,对人们的工作和生活有着非常重要的影响。为此,要确保计算机网络信息的安全性,利用防火墙技术、病毒防范技术、身份认证技术、信息加密技术、安全协议等新时期的网络信息安全技术,增强计算机网络的安全性、稳定性与可靠性,为人们提供更好的计算机网络环境。
参考文献
【关键词】计算机技术 信息化 发展趋势
一、计算机科学与技术的历史步伐
已去的20 世纪,是计算机飞速发展的一个时期。世界上第一台电子计算机“ENIAC”诞生于1946年,至此计算机的发展才不过60年的光阴。现代计算机体系结构的形成及其技术实现的有关发明,主要归功于两位数学家,与四位物理学家,由于他们的不懈努力奠定了计算机科学与技术发展的基石。
英国数学家布里顿.艾伦.图灵和美国数学家冯.诺依曼在计算机体系结构方面做出了巨大的贡献。1935 年到1936年间由图灵设计的抽象计算机“图灵机”成为计算机发展历史中的里程碑,因此,图灵被人们公认为计算机科学之父。冯.诺依曼在1945年总结了ENIAC计算机的优缺点, 提出了基于存储程序的通用电子计算机EDVAC逻辑设计方案,1952年成功设计建造,它在体系结构设计中实现了数字化的计算过程、存储程序控制并按电子学原理工作,这三点奠定了现代计算机体系结构的基础,因此,人们又把现代计算机称之为“冯.诺依曼计算机”。
1947美国贝尔实验室的物理学家威廉.肖克莱、约翰.巴丁和沃尔特.布莱顿共同发明了晶体管,他们一起成为了晶体管之父。11年之后,美国物理学家杰克.基尔比研制出第一块集成电路(IC),从此,以晶体管为基础的芯片按照摩尔预言的速度发展,带来了今天计算机的普及,基尔也成为了电子学革命之父。
大规模集成电路的发展和微处理器的出现,其直接成果就是带来了计算机的高性能和快速小型化,1971年,世界上第一款微处理器—Intel4004问世,1978年,英特尔公司开发出了8086,首次用于IBM PC机中,电脑走入家庭。一个全新的概念“个人电脑(PC)”取代了“微电脑”的概念,
二、计算机科学与技术得到发展的原因
(一)日新月异的时代需求
起初对计算机的时代需求为“二战”时期,有着对各种信息进行处理加工的欲求,这样促使进算计的研发运用。随后信息化时代的快速发展,计算机的运算速度也在不断的提高,存储功能不断强大,使其在教育、经济等领域迅速发展普及。市场激烈的竞争之下,计算机要顺应社会需求,不断的研发变化着,无形的竞争很大程度上促进了计算机科学技术的发展进步。
(二)稳定的选择机制基于计算机技术
对于相互竞争的技术价值做出一个共识性判断之前需要一段时间,这种不确定因素可能最后影响选择机制。大多数,同时发挥作用的围绕计算机技术的若干选择判据和机制及其影响要素,选择的环境常常是非常敏锐和稳定的,这是计算机技术迅速发展的一个重要原因。
在实践中,最强的技术性创新,把经济之间的激烈竞争转化为了技术性的较量。其计算机的发展在工程学科和应用学科也给我们许多启发。这使计算机的选择机制判断更加稳定明显,这样就更容易解决计算机在生产生活的运用中所存在的各种问题。同时,计算机选择机制的发展与计算机的发展是一种双向促进的关系,一种技术的发展可以促进另一种技术的进步。
(三)科学技术的发展离不开计算机技术的支持
新一代的技术与其他领域结合,又为了满足其需求不断的研发更新,慢慢计算机技术成为生活生产中的重要工具,并成为其他行业生产中重要的工具,直接与间接的促进了各个行业科学技术的发展,最终提高了社会的经济水平。
三、计算机科学与技术的发展趋势
计算机的具体发展趋势主要分为两大部分:
(一)智能化
智能化计算机是指设计结构独特并采用平行的处理技术,对计算机中的多个数据及多种指令可进行同时处理和分析的一种超级计算机。超级计算机相对于普通的计算机来说有着更高的运算速度。这些更智能化的计算机跟接近与人类大脑的性能,可以为人们生活和工作提供方便。更可以在某些高端行业,帮忙处理大量繁杂数据,提高工作效率,节省时间与成本。这也就是计算机发展的趋势是更人性化,更智能化。
(二)新型计算机
计算机的发展是基于硅芯片技术的不断更新,但由于需求的不断加强,硅芯片的研发潜力已近极限。所以很多新型计算机就成为了计算机技术的发展趋势。
(1)纳米计算机。计算机技术与纳米技术相结合,便有了纳米计算机。纳米元件与电子元件相比,其体积较小,质地优良且导电性能较高,完全可以取代传统的硅芯片。纳米技术兴起于20世纪80年代初,纳米作为一种计量单位,它的目标是使人类可以自由的操作原子。使用纳米级芯片组成的纳米计算机的能耗非常小,几乎可以忽略不计,性能上远远高于现有的计算机,所以纳米计算会是计算机技术的发展趋势之一。
(2)量子计算机。量子力学的原理来对大量数据进行运算以及存储和分析处理的源自可逆计算机的一种物理装置,而量子计算机就是基于这个。量子效应是量子计算机研发的基础,这种计算机中,开与关的状态是通过激光脉冲来改变一种链状分子聚合物的特性来决定的。由于量子的叠加效应,与传统计算机对比而言,量子计算机存储的数据量要大得多,还有就是,其运算速度是传统计算机的十亿倍。除了其存储性能及运算速度方面的优势外,其在安全性及安保体系等方面的优良性能也远远高于传统计算机。这也成为了计算机发展的另一趋势。
(3)光子计算机。光子计算机是利用光子进行计算,用光子代替传统的计算机通过电子进行数据计算、传输和储存。并把传统计算机的导线互联转变成了光互联。传统的计算机硬件结构复杂,多数为电子硬件,而光子计算机则为光子硬件,并为光运算,不同的数据是由光的不同波长表现出来的,对于复杂的任务可以进行快速处理。成为新型计算机一员。
四、总结
以上为对计算机科学与技术发展趋势的探究,从其发展趋势到发展其必要原因到未来计算机从智能化到新型化的发展态势的必然进行了探究阐述。
关键词 计算机技术;发展趋势
中图分类号 TP 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)012-0114-01
当前,计算机技术获得了迅猛发展,广泛地应用于人们的生活中,给人们的生活带来了巨大的便利,计算机技术也从单一化领域逐步发展到多元化领域。但随着社会经济的发展,各行各业对计算机技术的要求越来越高,要适应社会需求,就必须深入研究计算机技术,以使计算机技术更好地满足社会需求。
1 计算机技术的兴起
计算机技术的兴起要追溯到1946年美国宾夕法尼亚大学莫尔学院研制的大型电子数字积分计算机,这标志着计算机时代的到来。这样的机器当时是为军方研制的,后通过多次的技术改造,这台计算机能进行各种科学计算,应用的领域拓宽。但该台计算机的程序设备还是外加式的,运行速度较快,但存储容量较小,与现代计算机还存在较大差距。直到数学家冯・诺伊曼领导的设计小组对计算机技术进行了重大突破,在1946年完成了《电子计算机装置逻辑结构初探》,这一设计成果引发了存储程序式计算机的制造,英国率先完成了电子离散时序自动计算机,美国相继完成了东部标准自动计算机,计算机的自动化程度越来越高,进入了迅速发展期。
20世纪中期计算机技术获得了高速发展,也有单纯的计算机硬件发展到集硬件、软件和固件等为一体的计算机技术系统,此系统的性能大大提升。同时这一时期,计算机类型开始分化,如通用计算机、小型计算机、微型计算机等类型,此外还有一些专用的计算机如模拟数字混合计算机等。20世纪后期,计算机技术开始逐步应用到社会的各个角落,计算机的性能也获得了提升。不管是家庭、还是企业、机关,计算机都广泛地发挥着作用,成为人们工作生活中不可获取的一部分。目前计算机技术已经决定了计算机的发展方向,其设备如音响系统、操作系统等技术性很强,涉及到电子学、光学、机械学等多种学科,同时又要受到电子加工工艺水平、精密机械工艺水平的影响。
2 未来计算机技术的应用
随着硅芯片技术的快速发展,硅技术也越来越接近物理极限,为了解决物理性对硅芯片的影响,世界各国都在加紧研制新技术,计算机领域将会出现一些新技术,给计算机的发展带来质的飞跃。虽然这些新型计算机技术还在发展中,但不久这些新型的量子计算机、光子计算机、生物计算机、纳米计算机等将会遍布我们生活的各个领域,获得广泛的应用。
2.1 量子计算机
这种计算机是根据量子效应设计出来的,借助链状分子聚合物的特性来实现开关状态,分子状态变化借助于激光脉冲改变,使相关的信息跟着聚合物转变,然后实现运算。量子计算机是立足于力学规律之上进行运算及存储信息的,量子计算机的存储量是非常大的,不仅能高速地处理数据,还有着安全的保密体系。量子计算机技术的发展是科学界一直追逐的梦想,现在还只是利用了量子点操纵、超导量子干涉等方面,此领域还有待更进一步的研究,量子计算机的应用必会给未来计算机技术发展带来新机遇。
2.2 光子计算机
光子计算机也就是全光数字计算机,就是用光子代替电子,用光互连代替导线互联,光硬件代替电子硬件,从而实现光运算代替电子运算。光与电子相比,其传播速度非常快,它的能力超过了现有电话电缆的很多倍,同时光子计算机在一般室温下就可以使用,不易出现错误,和人脑具有类似的容错性。这些优势必会提高计算机的效能,使光子计算机获得广泛的发展与应用。
2.3 生物计算机
生物计算机也即是分子计算机,其运算过程就是蛋白质分子与周围物理化学介质相互作用的过程。生物计算机的转换开关是由酶来担当的,要更好地显现出酶,就需要酶和蛋白质融合在一起。通过这种技术制作的生物计算机体积小,耗电少,存储量大,还能运行在生化环境或者有机体中,比较适合应用于医疗诊治及生物工程等。
2.4 纳米计算机
纳米属于计量单位,大概是氢原子直径的十倍。纳米技术从开始就受到了科学家们的关注,也是80年代初迅速发展起来的前沿技术,科学家们一直深入研究。现在纳米技术应用领域还局限于微电子机械系统,还没有真正应用于计算机领域。在微电子机械系统中应用纳米技术知识,是在一个芯片上同时放传感器和各种处理器,这样所占的空间较小。纳米技术如果能应用到计算机上,必会大大节省资源,提高计算机性能。
3 未来计算机技术的发展趋势
3.1 无线化趋势
计算机实现无线化一直是人们梦寐以求的,这与当前笔记本实现的无线是不同的,未来计算机无线化是指网络与设备间的无线连接,如果无线化得到了实现,未来在家中使用台式电脑比用笔记本还方便,因为显示器与主机不用再连线。也就是说实现无线显示器,这种技术被称为UWB技术,属于无线通信技术,可以为无线局域网和个人局域网提供方便,带来低功耗、高带宽的优势。
3.2 网络化趋势
目前,信息技术获得了快速发展,计算机也越来越普及,各种家用电器也开始走向智能化,未来有可能实现家电与计算机之间的网络连接,计算机可以通过网络调控家电的运作,也可以通过网络下载新的家电应用程序,从而提高家电的性能。同时利用互联网也可以远程遥控家中的家电,在办公室就能让家中的电器工作,为生活提供便利。
3.3 人性化趋势
计算机的普及必会要求计算机更好地为人服务,这就需要计算机与人之间的交流要人性化,这样人们才会真正使用计算机。要实现这个目标,计算机的交互方式将会走向多样化,可以通过书写控制,也可以通过语言控制、眼镜控制等。随着智能化的提升,计算机可以自动选择操作流程,使用起来较为简单,有可能达到与家用电器操作一样简单,使用者不需要专门学习就能操作。
总之,随着信息技术的发展,计算机给人们的生活带来了诸多便利。目前,一些新型的计算机技术已经开始应用到一些领域,未来计算机技术的发展必会超出人们的预想。
参考文献