工业计算机市场分析:计算机被用作各种工业和消费设备的控制系统
2023年12月13日
电子计算机,亦称电脑,计算机是一种利用数字电子技术,根据一系列指令指示其自动执行任意算术或逻辑操作串行的设备。通用计算机因有能遵循被称为“程序”的一般操作集的能力而使得它们能够执行极其广泛的任务。
计算机被用作各种工业和消费设备的控制系统。这包括简单的特定用途设备(如微波炉和遥控器)、工业设备(如工业机器人和计算机辅助设计),以及通用设备(如个人计算机和智能手机之类的移动设备)等。尽管计算机种类繁多,但根据图灵机理论,一部具有最基本功能的计算机,应当能够完成任何其它计算机能做的事情。因此,理论上从智能手机到超级计算机都应该可以完成同样的作业(不考虑时间和存储因素)。由于科技的飞速进步,下一代计算机总是在性能上能够显著地超过其前一代,这一现象有时被称作“摩尔定律”。通过互联网,计算机互相连接,极大地提高了信息交换速度,反过来推动了科技的发展。在21世纪的现在,计算机的应用已经涉及到方方面面,各行各业了。
起初,体积庞大而价格昂贵的数字计算机主要是用做执行科学计算,特别是军用课题。如ENIAC最早就是被用作火炮弹计算和设计氢弹时计算断面中子密度的(如今许多超级计算机仍然在模拟核试验方面发挥着巨大作用)。澳大利亚设计的首部存储程序计算机CSIR Mk I型负责对水电工程中的集水地带的降雨情形进行评估。还有一些被用于解密,比如英国的“巨像”可编程计算机。除去这些早年的科学或军工应用,计算机在其他领域的推广亦十分迅速。
从一开始,存储程序计算机就与商业问题的解决息息相关。早在IBM的第一部商用计算机诞生之前, 英国J. Lyons等就设计制造了LEO以进行资产管理或迎合其他商业用途。由于持续的体积与成本控制,计算机开始向更小型的组织内普及。加之20世纪70年代微处理器的发明,廉价计算机成为了现实。80年代,个人计算机全面流行,电子文档写作与印刷,计算预算和其他重复性的报表作业越来越多地开始依赖计算机。
自古以来,简单的手动设备——就像算盘——帮助人们进行计算。在工业革命初期,各式各样的机械的出现,其初衷都是为了自动完成冗长而乏味的任务,例如织机的编织图案。更复杂的机器在20世纪初出现,通过模拟电路进行复杂特定的计算。第一台数字电子计算机出现于二战期间。自那时以来,计算机的速度,功耗和多功能性不断增加。在现代,机械计算机的应用已经完全被电子计算机所取代。
计算机在组成上形式不一,早期计算机的体积足有一间房屋的大小,而今天某些嵌入式计算机可能比一副扑克牌还小。当然,即使在今天依然有大量体积庞大的巨型计算机为特别的科学计算或面向大型组织的事务处理需求服务。比较小的,为个人应用而设计的称为微型计算机(Personal Computer,PC),在中国地区简称为“微机”。我们今天在日常使用“计算机”一词时通常也是指此,不过现在计算机最为普遍的应用形式却是嵌入式,嵌入式计算机通常相对简单、体积小,并被用来控制其它设备——无论是飞机、工业机器人还是数字相机。
据杭州中经智盛市场研究有限公司发布的《2022-2026年工业计算机市场现状调查及发展前景分析报告》显示:1940年代的第二次世界大战中,为训练轰炸机飞行员,美国海军曾向麻省理工学院探询,是否能够开发出一款可以控制飞行模拟器的计算器。军方当初的设想只是希望经由该计算器将飞行员模拟操作产生的数据即时反映到仪表盘上。和以前的训练系统林克训练机不同,军方计划系统能尽可能真实地根据空气动力学模型进行模拟,以使其能适用于各种不同类型的飞机。于是麻省理工创造了旋风工程,其制造出了世界上第一台能够即时处理数据的旋风计算机,并发明了磁芯存储设备。这为个人计算机的发展做出了历史性的贡献。
开发埃尼阿克的小组针对其缺陷又进一步改善了设计,并最终呈现出今天我们所熟知的冯·诺伊曼结构(程序存储体系结构)。这个体系是当今所有计算机的基础。 20世纪40年代中晚期,大批基于此一体系的计算机开始研制,其中以英国最早。尽管第一部研制完成并投入运转的是小规模实验机(Small-Scale Experimental Machine,SSEM),但真正被开发出来的实用机很可能是延迟存储电子自动计算器(EDSAC)。
在整个1950年代,真空管计算机居于统治地位。1958年9月12日在后来英特尔的创始人罗伯特·诺伊斯的领导下,发明了集成电路。 不久又推出了微处理器。1959年到1964年间设计的计算器一般称为第二代计算器。
到了1970年代,积体电路技术的引入大大地降低了计算机生产成本,计算机也从此开始走向千家万户。1972年以后的计算器习惯上被称为第四代计算器。基于大规模积体电路,及后来的超大规模积体电路。Intel 4004是美国英特尔公司(Intel) 推出的第1款微处理器,也是全球第一款微处理器;1971年11月15日发布。1972年4月1日,INTEL推出8008微处理器。1976年,史蒂夫·乔布斯和斯蒂夫·沃兹尼亚克创办苹果计算器公司。并推出其Apple I计算器。1977年5月Apple II型计算器发布。1979年6月1日INTEL,发布了8位的8088微处理器。
微型计算机从过去的台式机迅速向便携机、掌上机、膝上机发展,其低廉的价格、方便的使用、丰富的软件,使其受到人们的青睐。同时也为工作控制过程的心脏,使仪器设备实现“智能化”。随着微电子技术的进一步发展,微型计算机必将以更优的性能价格比受到人们的欢迎。
网络化指利用现代通信技术和计算机技术,把分布在不同地点的计算机互联起来,按照网络协议互相通信,以共享软件、硬件和数据资源。
目前,计算机网络在交通、金融、企业管理、教育、电信、商业、娱乐等各行各业中得到了使用。
智能化指计算机模拟人的感觉和思维过程的能力。智能化是计算机发展的一个重要方向。
智能计算机具有解决问题和逻辑推理的功能以及知识处理和知识库管理的功能等。未来的计算机将能接受自然语言的命令,有视觉、听觉和触觉,但可能不再有现在计算机的外形,体系结构也会不同。 目前已研制出的机器人有的可以代替人从事危险环境中的劳动,有的能与人下棋等,这都从本质上扩充了计算机的能力,使计算机成为可以越来越多地替代人的思维活动和脑力劳动的电脑。