電腦技術

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電腦技術的內容非常廣泛,可粗分為電腦系統技術、電腦器件技術、電腦部件技術和電腦組裝技術等幾個方面。電腦技術包括:運算方法的基本原理與運算器設計、指令系統、中央處理器(CPU)設計、流水線原理及其在CPu設計中的應用、存儲體系、匯流排與輸入輸出。

電腦技術簡介

  computer technology   電腦領域中所運用的技術方法和技術手段。電腦技術具有明顯的綜合特性,它與電子工程應用物理、機械工程、現代通信技術和數學等緊密結合,發展很快。   第一台通用電子電腦 ENIAC就是以當時雷達脈衝技術、核物理電子計數技術、通信技術等為基礎的。電子技術,特別是微電子技術的發展,對電腦技術產生重大影響,二者相互滲透

,密切結合。應用物理方面的成就,為電腦技術的發展提供了條件:真空電子技術、磁記錄技術、光學和激光技術、超導技術、光導纖維技術、熱敏和光敏技術等,均在電腦中得到廣泛應用。機械工程技術,尤其是精密機械及其工藝和計量技術,是電腦外部設備的技術支柱。隨著電腦技術和通信技術各自的進步,以及社會對於將電腦結成網路以實現資源共享的要求日益增長,電腦技術與通信技術也已緊密地結合起來,將成為社會的強大物質技術基礎。離散數學、演算法論、語言理論、控制論、資訊理論、自動機論等,為電腦技術的發展提供了重要的理論基礎。電腦技術在許多學科和工業技術的基礎上產生和發展,又在幾乎所有科學技術和國民經濟領域中得到廣泛應用。

電腦系統技術

  電腦作為一個完整系統所運用的技術。主要有系統結構技術、系統管理技術、系統維護技術和系統應用技術等。

①系統結構技術

  它的作用是使電腦系統獲得良好的解題效率和合理的性能價格比。電子器件的進步,微程序設計和固體工程技術的進步,虛擬存儲器技術以及操作系統和程序語言等方面的發展,均對電腦系統結構技術產生重大影響。它已成為電腦硬體、固件、軟體緊密結合,並涉及電氣工程、微電子工程和電腦科學理論等多學科的技術。現代電腦的系統結構技術主要有兩個方面:一為從程序設計者所見的系統結構,它是系統的概念性結構與功能,關係到軟體設計的特性;其二為從硬體設計者所見的系統結構,實際上是電腦的組成或實現,主要著眼于性能價格比的合理化。但50年代以來,程序設計者所見的系統結構變化不大,傳統電腦的電腦技術硬體組成與高級語言之間的嚴重脫節,給軟體的可靠性、源程序編譯效率,以及系統的解題效率等方面帶來不利的影響,這是電腦系統結構技術需要解決的重要課題。以提高系統運算速度為主要目的而發展起來的並行處理技術,是70年代以來系統組成技術的一個重要努力方向(見並行處理電腦系統)。70年代出現的數據流電腦系統結構思想,把傳統電腦的指令控制流控制方法改變為數據控制流的控制方法。從而有可能自動免除運算相關性的障礙,達到高度平行的目的。由於器件價格大幅度下降,為某種特殊用途專門設計的系統,可以顯著提高性能價格比,如資料庫電腦,圖像處理電腦等。

②系統管理技術

  電腦系統管理自動化是由操作系統實現的。操作系統的基本目的在於最有效地利用電腦的軟體、硬體資源,以提高機器的吞吐能力、解題時效,便利操作使用改善系統的可靠性,降低算題費用等。操作系統的基本功能,是對電腦系統的各種資源以至用戶程序施行有效的管理、調度和指揮,主要為作業管理、文件管理、數據管理、處理器管理、輸入輸出管理、存儲空間管理、人-機通信管理、終端網路管理、系統故障管理、系統再組合以及對其他軟體的管理等。此外還負責對諸用戶的數據和程序實施保護和保密,以及收費計算等。操作系統技術正向提高通用性、可擴展性、可移植性及工作效率、降低輔助時間等方面改進。

③系統維護技術

  電腦系統實現自動維護和診斷的技術。實施維護診斷自動化的主要軟體為功能檢查程序和自動診斷程序。功能檢查程序針對電腦系統各種部件各自的全部微觀功能,以嚴格的數據圖形或動作重試進行考查測試並比較其結果的正誤,確定部件工作是否正常。自動診斷根據部件的具體邏輯,以特定的演算法生成大量的測試數據和故障字典,利用診斷機或其他特設硬體作為「硬核」,對故障部件有關的測試路徑進行布數啟動,並回收測試結果。對有故障者查詢故障字典以確定故障部位。自動診斷目前尚只能解決單個壞死故障。由於受到電路本身和測試演算法等的限制,診斷的覆蓋面一般在90%左右,故障定位範圍約在1~3個插件之內(見特徵分析儀)。

④系統應用技術

  電腦系統的應用十分廣泛。程序設計自動化和軟體工程技術是與應用有普遍關係的兩個方面。程序設計自動化,即用電腦自動設計程序,是使電腦得以推廣的必要條件。早期的電腦靠人工以機器指令編寫程序,費時費力,容易出錯,閱讀和調試修改均十分困難。50年代初期開始使用的彙編語言,與機器指令一一對應以記憶碼和符號地址替代機器指令的操作碼和地址碼,再通過翻譯器產生機器指令,有效地改善了程序設計的條件,雖然它是低級語言,但因可人工編寫出高質量的程序而仍保有其生命力。50年代中期出現的高級程序設計語言,可根據課題演算法的規律與特點,定義嚴格的語言和描述方法,使設計者可以用語言形式編製出課題的源程序,然後通過編譯程序,自動編出以機器指令形式表達的目的程序,大大提高了程序設計的勞動生產率。高級程序設計語言已多達數百種,其中主要者有BASIC、FORTRAN、ALGOL、COBOL、PASCAL等。由於語言繁多又互不相通,程序移植困難,造成很大浪費。   因此,人們對創造統一語言的問題相當重視,美國ADA語言就是一例。接近自然語言的演算法語言也在探索之中。軟體生產工程化對電腦技術的發展具有重大意義。軟體生產方式比較落後,以人工為主,自動化程度較差。   設計、修改、維護費用昂貴,產品錯誤率較高,以致發生所謂「軟體危機」。因此,在60年代末提出了「軟體工程」,即將軟體生產視為一種工程或工業,使軟體生產採取與硬體相類似的形式,創立軟體設計、調試、維護、生產組織管理等的科學方法,制定軟體標準,研製軟體生產的工具等。軟體工程的主要內容包括軟體開發的方法論和軟體開發的支援系統。方法論研究程序設計的原理、原則和技術,借以生產出價格合理、可靠和易讀的程序。支援系統則主要對軟體生產過程各階段提出支持工具,以提高軟體生產的效率與質量。軟體工程已受到很大重視並獲得較普遍的推廣。

電腦器件技術

  電子器件是電腦系統的物質基,電腦複雜邏輯的最基層線路為「與門」、「或門」和「反相器」。由此組成的高一層線路有「組合邏輯」和「時序邏輯」兩類。這些邏輯由電子器件來實現,通常以電子器件在技術上的變革作為電腦划代的標誌。   電腦器件技術,從50年代的真空電子器件到80年代的超大規模集成電路,經歷了幾個重大發展階段,使機器組裝密度提高約4個數量級,速度約提高 5~6個數量級,可靠性提高約4個數量級(以器件失效率為比較單位),功耗降低約3~4個數量級(以單個「門」為比較單位),價格降低約4~5個數量級(以單個「門」為比較單位)。器件技術的進步大大提高了電腦系統的性能價格比。

電腦部件技術

  電腦系統是由數量和品種繁多的部件組成的。各種部件技術內容十分豐富,主要有運算與控制技術、信息存儲技術和信息輸入輸出技術等。

①運算與控制技術

  電腦的運算和邏輯功能主要是由中央處理器、主存儲器、通道或 I/O處理器以及各種外部設備控制器部件實現的。中央處理器處於核心地位。運算演算法的研究成果對加速四則運算,特別是乘除運算有重要作用,隨著器件價格的降低,從邏輯方法上大大縮短進位與移位的時間。指令重疊、指令並行、流水線作業以及超高速緩衝存儲器等技術的應用,可提高中央處理器的運算速度。微程序技術的應用,使原來比較雜亂和難以更動的隨機控制邏輯變得靈活和規整,它把程序設計的概念運用於機器指令的實現過程,是控制邏輯設計方法上的一大改進,但因受到速度的限制,多用於中、小型電腦、通道和外部設備部件控制器中。早期電腦的各種控制,均集中於處理器,使系統效率很低。多道程序和分時系統技術的產生和各種存儲器和輸入輸出部件在功能和技術上的發展,使電腦系統內部信息的管理方法與傳輸成為重要問題,電腦的控制從集中式走向分散式,出現了存儲器控制技術與通道、外部設備部件控制技術等。

②信息存儲技術

  存儲技術使電腦能將極其大量的數據和程序存放于系統之中,以實現高速處理。由於存儲手段在容量、速度、價格三者之間存在尖銳矛盾,存儲器不得不採取分級的體系,形成存儲器的層次結構,自上至下可分為超高速緩衝存儲器、高速主存儲器(又稱內存儲器)和大容量外存儲器等。主存儲器是存儲體系的核心,直接參与處理器的內部操作,因此它應具有與處理器相適應的工作速度和足夠大的容量。50年代以來雖出現多種基於不同物理原理的存儲方法,但均未獲得理想的結果。50年代中期,鐵氧體磁心存儲器問世,沿用達20年之久,直到70年代中期,MOS存儲器技術興起后才逐步被淘汰。MOS存儲器在速度、價格、功耗、可靠性及工藝性能等方面均有很大優越性,是主存儲器比較理想的手段。主存儲器的工作速度,一直未能跟上處理器,一般慢5~10倍。為充分發揮處理器潛力,出現了超高速緩衝存儲器。超高速緩衝存儲器通常以與處理器同類的雙極型器件構成,使二者速度相匹配,但由於價格較高,容量一般只有主存儲器的幾百分之一。電腦巨量的數據,存儲于速度較慢價格較低的外存儲器中,外存儲器主要有磁碟機和磁帶機。存儲器的層次結構相對緩和了速度、容量、價格三者之間的矛盾,但給用戶帶來存儲空間調度的困難。為此,一般以硬體自動調度緩存空間,使之透明於用戶;以虛擬存儲方法(見虛擬存儲器),在操作系統軟體的支持下,實施主存與外存之間的自動調度。

③信息輸入輸出技術

  輸入輸出設備是電腦送入數據和程序、送出處理結果的手段。輸入的基本方法是以穿孔卡片或紙帶為載體,經卡片或紙帶輸入機將數據和程序送入電腦,70年代初期出現的鍵控軟盤數據輸入方法(即數據輸入站)已逐漸普及。將文字、數據的印刷(或手寫)體直接讀入電腦的光文字閱讀機已經實現,語音圖像直接輸入電腦的技術也已取得一定成果。   在輸出方面,最普通的是建立在擊打技術基礎上的各類印表機,但速度受到機械運動的限制。非擊打技術的輸出設備能顯著提高速度,主要有將電壓直接加在電介質塗覆紙張以取得靜電潛像的靜電式印表機;靠激光在光導鼓上掃描而形成靜電潛像的激光靜電式印表機;利用噴墨霧點帶電荷后受電極偏轉而形成文字的噴墨式印表機等。作為輕便輸出手段,則以利用熱敏紙張遇熱變色原理的熱敏印表機比較流行。人-機對話輸出多採用以顯像管進行圖像文字顯示的終端設備。電腦的輸入輸出技術正向智能化發展。

電腦組裝技術

  組裝技術同電腦系統的可靠性、維修調試的方便性、生產工藝性和信息傳遞的延遲程度有密切的關係。電腦電子器件的可靠性隨著環境溫度和濕度的升高而下降,塵埃的積聚可能造成插件或底板的短路或斷路,因此製冷和空調是組裝技術需要解決的重要問題。常用的方法有:將液態氟里昂引入插件冷卻片的直接製冷法;用氟里昂使水冷卻,再將冷水引入插件冷卻片的水冷法;用氟里昂使空氣冷卻,再將冷空氣送入機倉的強制風冷法等。前兩者工藝結構較為複雜,故多採用風冷。組裝技術需要解決的另一個問題是提高組裝密度。電腦器件XX亞納秒級后,幾厘米長的導線所產生的信號延遲已足以影響機器的正常工作,使組裝密度問題更加突出。電腦電子器件的變革,對組裝技術產生極大影響,組裝技術的進步始終與電腦的換代相協調,不斷向小型、微型化發展。在電子管時期,一個「門」即是一個插件,以焊釘、導線釺焊而成。晶體管使組裝密度提高一個數量級,每一個插件可包含若幹個「門」,組裝採用單面或雙面印製板。集成電路將過去的插件吸收到器件內部,同時採用多層印製的插件板與底板,以及繞接連線工藝,大大提高了組裝密度。大規模和超大規模集成電路門陣列的應用,使組裝實現微型化,典型的方法是將集成電路的裸晶元焊接在多達30余層的陶瓷片上,構成模塊,然後將模塊焊接于十余層的印刷底板上。

發展趨勢

  電腦技術面臨著一系列新的重大變革。諾伊曼體制的簡單硬體與專門邏輯已不能適應軟體日趨複雜、課題日益繁雜龐大的趨勢,要求創造服從於軟體需要和課題自然邏輯的新體制。並行、聯想、專用功能化以及硬體、固件、軟體相複合,是新體制的重要實現方法。電腦將由信息處理、數據處理過渡到知識處理,知識庫將取代資料庫。自然語言、模式、圖像、手寫體等進行人-機會話將是輸入輸出的主要形式,使人-機關係達到高級的程度。砷化鎵器件將取代硅器件。

學習電腦的有效方法

  在學電腦之前,先消除對電腦的緊張感,其實學電腦是很輕鬆的事,電腦並不神秘,只是一種工具,電腦的內部工作原理很複雜,但不需要了解那些深奧的原理,只要知道怎樣使用就行了,電腦的使用是比較簡單的,和使用電視機,錄像機沒有什麼區別,使用遙控器選擇電視頻道,該頻道的節目就出現在電視屏幕上,同樣,只要給電腦些指令,就會按照要求工作,其次,別被電腦那些」高深」的詞彙嚇倒,諸如「Windows」,「滑鼠」,「控制面板」>>。它們只是一些部件及文件的名字,不需要深入理解其意。   再次,應了解一點電腦知識的組成及發展,電腦知識分硬體部分的知識和軟體部份的知識,硬體部分的知識,如電腦組成原理,硬體的組裝,電工電子學等,軟體部分的知識,如操作系統(win-dows)的使用,語言程序的使用,辦公軟體office的使用,一般非電腦專業用戶先只要熟練掌握軟體部分的知識就足夠了,當熟知這些知識后,自然就能由此及彼,由表及里地掌握電腦的其它知識了。

常用的電腦知識

  現在把流行的,常用的電腦知識分類,了解一下所學電腦知識的用途。   (1)電腦基礎知識:能熟練使用鍵盤及盲打中、英文字;(2)Windows;熟練使用操作系統的知識:(3)辦公軟體應用:熟練處理日常工作、製表、數據處理及輸出;(4)資料庫應用:把日常對數據做的工作利用資料庫語言編程,由電腦批量完成;(5)圖形圖像處理:專對圖形圖像處理的軟體;(6)安裝調試維修:對電腦進行組裝,了解各部分功能。

學習方法

  軟體知識發展更新是很快的,象操作系統軟體從1988年的DOS2.0到今天的Windows2000已更新了八,九個版本。其實電腦知識的更新並不是完全的改頭換面,只是在原有的功能上進行擴充改善,讓電腦向智能化發展,和人更貼近,掌握了今天的軟體又掌握了更新后的軟體,使用到了新擴充的功能,會更了解電腦,前面已在學習電腦之前對電腦作了一些了解,該拋掉對電腦的緊張感,以輕鬆的心情談論一下電腦學習方法了。

(1)按傳統的學習方法,循序漸進

  按剛才對電腦知識的分類一步一步從電腦基礎知識開始學,學了初級學中級,然後再學電腦的其它分支。這種學習在開始時,可能見效不快,但學到後面你會感到對電腦了解更全面,學電腦的其它軟體更容易。也就是說通過知識的積累對電腦知識的理解力加強了,學到一定程度,當把電腦各方面的知識都有個了解時,會覺得電腦不過如此。

(2)需要什麼就學什麼的學習方法

  如果工作需要某方面的電腦知識,就可以著手學習這方面的電腦知識,不用擔心不懂電腦的其它方面的知識,通過認真學習需要的電腦知識,同樣可以學好電腦,直接應用到工作中,協助工作,做出更好的成績。電腦知識就是這樣能分開學,當熟悉這方面的知識,可再學另一方面的電腦知識,即是由此及彼的學習,同樣能完全徹底的掌握電腦。電腦是一種工具,是協助工作、生活的,需要用什麼就學什麼。這已經足夠了。

(3)多上機,多動手

  學好電腦的關鍵就是「上機」,一定要多上機多動手,這樣才能把所學到的電腦知識應用起來,才會對電腦的各種脾性更了解。一般來說,上機和學習的課時比最好為3:1,你學一個鐘頭,上機三個鐘頭,與學習一個鐘頭而不上機,效果是完全不同的。在上機過程中會發現很多問題,可以自己動手改善。上機的重要性還體現在學電腦時,甚至對電腦一無所知的情況下,又需要使用它,只要開機,按書上提示直接操作它,就可在幾分鐘之內掌握它,使用它了。   總之,根據需要選擇一種學習方法,經常操作電腦,會很快學好電腦,電腦會成為很好的幫手

培養目標

  本專業培養德、智、體全面發展,具有電腦應用技術的基礎理論知識,具備電腦及相關設備的維護與維修、行業應用軟體、平面圖像處理、廣告設計製作、動畫製作、電腦網路及網站建設與管理、資料庫管理與維護等應用能力和操作能力的高等技術應用性人才。

主要課程

  電腦應用基礎、電腦組裝與維護、Visual Basic語言、專業英語、電腦平面與動畫設計、電腦網路基礎與區域網絡的建設與管理、資料庫的開發與應用、廣告設計與製作、網站建設與網頁設計、多媒體設計與製作。

就業方向

  畢業生主要面向交通系統各單位、交通信息化與電子政務建設與應用部門、各類電腦專業化公司、廣告設計製作公司、汽車營銷技術服務等從事IT行業工作。

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