1.1 概述
1.1.1 计算机的产生
1. ENIAC
1942年,在美国军方的资助下,宾夕法尼亚大学在1946年2月14日研发出了世界上第一台电子数字计算机,其目的是用于计算非常复杂的弹道非线性方程组。这台机器被命名为“埃尼阿光”(Electronic Numerical Integrator And Calculator,ENIAC),如图1-1所示。
图1-1 电子数字积分计算机ENIAC
从技术上看,ENIAC采用十进制进行计算、二进制进行存储,在结构上没有明确的CPU概念,主要采用电子管作为基本电子元件,共使用了17468个真空电子管,以及数千只二极管和数万只的电阷、电容等基本元器件。整台机器占地170平方米,重约30吨,功率为150千瓦,运算速度为每秒5000次加法运算。这一速度虽然还远远比不上今天最普通的一台微型计算机,如表1-1所示,但在当时它已经成为运算速度上的绝对冠军,并且其运算的精度和准确度也是史无前例的。以圆周率(π)的计算为例,中国古代科学家祖冲之利用算筹,耗费15年心血,才把圆周率精确到小数点后7位数。一千年后,英国人香克斯以毕生精力致力于圆周率计算,精确到小数点后707位(在第528位时发生错误),而ENIAC仅用40秒就可准确无误地精确到香克斯一生计算所达到的位数。
表1-1 ENIAC与现代PC的比较
ENIAC奠定了电子计算机的发展基础,在计算机史上具有跨时代的意义,它的问世标志着电子计算机时代的正式到来!
2. 冯·诺依曼与EDVAC方案
1945年6月,数学家冯·诺依曼发表了电子离散变量自动电子计算机(Electronic Discrete variable Automatic Computer,EDVAC)方案,对存在缺陷的ENIAC提出了重大的改进理论。“冯·诺依曼原理”,即著名的“存储程序控制原理”作为该方案的核心内容被首次提出。其观点如下。
(1)计算机应由5个部分组成,包括运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。ENIAC还没有很明晰的CPU概念,甚至完全没有内存概念。这不利于计算机各部分功能的设计和实现。冯·诺依曼明确了计算机由5个部分组成,并描述了这5个部分的职能和相互关系。
(2)采用二进制机器码进行存储和计算。ENIAC按十进制进行计算、按二进制进行存储,因此机器在计算结束时需把十进制数转换为二进制数进行存储,而当数据从存储器中取出给机器处理前又不得不再转变回十进制数,不停地在两种数制间进行切换严重影响计算效率。此外,十进制的方式会导致计算机的内部结构变得异常复杂。冯·诺依曼根据电子元件双稳态工作的特点,大胆建议抛弃十进制,在电子计算机中无论是数据还是指令全部采用二进制,并预言二进制的采用将简化机器的逻辑电路。实践已经证明了其正确性。
(3)把数据和运算指令存放在同一存储器中,计算机按照程序事先编排的顺序一步一步地取出运算指令,实现自动计算,即存储程序控制方式。
冯·诺依曼通过对ENIAC的考察,敏锐地抓住了它的最大弱点——没有真正的存储器。ENIAC只在20个暂存器(最多只能寄存20个10位的十进制数),它的程序是外插型的(用开关连线进行控制),指令存储在计算机的其他电路中。解题之前,必须先想好所需的全部指令,然后通过手工把相应的控制电路进行焊接连通。为了进行几分钟或几小时的高速计算,经常要花费几小时甚至几天的时间进行手工连线,严重制约了ENIAC的计算效率。
针对这个问题,冯·诺依曼创造性地提出了程序内存的思想:把运算指令和数据一同存放在存储器里。计算机只需要在存储器中按照程序事先编排的顺序一步一步地取出指令,就可以完全摆脱外界的影响,以自己可能的速度(电子的速度)自动地完成指令规定的操作,实现计算机的自动计算。
上述思想被称之为“冯·诺依曼原理和思想”,这一思想标志着电子计算机走向成熟,并已成为电子计算机设计的基本原则,影响至今。根据这一原理和思想而制造出的计算机被称为“冯·诺依曼机”。正是由于冯·诺依曼对现代电子计算机技术的突出贡献,他被誉为“现代计算机之父”,如图1-2所示。
图1-2 冯·诺依曼(1903~1957年)
1952年1月,EDVAC(Electronic Discrete Variable Automatic Computer)终于在宾夕法尼亚大学研制成功,如图1-3所示。它共使用了大约6000个电子管和12000个二极管,占地面积为45.5平方米,重达7.85吨,功率为56千瓦。与ENIAC相比,体积、重量、功率都减小了许多,而运算速度提高了10倍。冯·诺依曼的设计思想在这台计算机上得到了圆满的体现。可以说,EDVAC是第一台现代意义上的通用计算机。
图1-3 世界上第一台冯·诺依曼机EDVAC
60多年来,虽然现在的计算机系统从性能指标、运行速度、工作方式、应用领域和价格等方面都与EDVAC有了很大的差别,但究其基本原理和结构没有变化,都属于冯·诺依曼计算机。
随着科学技术的不断进步,人们逐渐意识到了“冯·诺依曼体系结构”的不足,它制约了计算机能力的进一步提高,进而又提出了“非冯·诺依曼体系结构”。关于“冯·诺依曼体系结构”的具体内容,我们将在第二章中详细讨论。
1.1.2 计算机的发展
ENIAC诞生后的短短几十年间,硬件技术,特别是半导体技术的突飞猛进,促使计算机不断更新换代。特别是体积小、价格低、功能强的微型计算机的出现,使得计算机迅速普及,进入了办公室和家庭。
1. 电子计算机发展的4个阶段
根据计算机采用物理元器件的不同,如图1-4所示,可将电子计算机的发展主要划分为以下4个阶段。
图1-4 计算机中采用的物理元器件
(1)第一代(1946~1958年):电子管计算机。其基本特征是采用电子管作为计算机的逻辑元器件,使用水印延迟线、阴极射线管等材料制作主存储器,利用穿孔卡作为外部存储设备,每秒运算速度仅为几千次。第一代电子计算机体积庞大、运算速度低、造价昂贵、可靠性差、内存容量小,主要用于军事和科学计算。
(2)第二代(1959~1964年):晶体管计算机。其基本特征是采用晶体管作为计算机的逻辑元器件,使用磁性材料制造主存储器(磁芯存储器),利用磁鼓和磁盘作为辅助存储器。由于电子技术的发展,运算速度达每秒几万至几十万次,内存容量增至几十KB。
与第一代计算机相比,晶体管电子计算机无论是耗电量还是产生的热量都大大降低,而可靠性和计算机能力则大为提高。除了科学计算外,晶体管电子计算机还用于数据处理和事务处理。
这一时期出现了中、小型计算机,特别是廉价的小型数据处理用计算机也开始大规模量产。与此同时,计算机软件技术也有了较大发展,出现了FORTRAN、COBOL、ALGOL等高级语言。操作系统初步成型,使计算机的使用方式由手动操作改变为自动作业。
(3)第三代(1965~1970年):中、小规模集成电路计算机。其基本特征是采用小规模集成电路(Small Scale Integration,SSI)和中规模集成电路(Middle Scale Integration,MSI)作为计算机的逻辑元器件,使用硅半导体制造主存储器,内存容量增至几MB。
随着硅半导体技术的发展,集成电路工艺已经达到可以把十几个甚至上百个电子元器件组成的逻辑电路集成在指甲盖大小的单晶硅片上,其运算速度可达每秒几十万次到几百万次。第三代计算机体积更小、价格更低,软件逐步完善,操作系统开始出现。系统化、通用化和标准化是这一时期计算机设计的基本思想。
这一时期,高级程序语言有了很大的发展,操作系统日臻完善,具备了批处理、分时处理、实时处理等多种功能;数据库管理系统、通信处理系统等也在不断增添到软件子系统中,使计算机的使用效率显著提高,计算机开始广泛应用于各个领域。
(4)第四代(1971年至今):大规模、超大规模集成电路计算机。其特征是采用大规模集成电路(Large Scale Integration,LSI)和超大规模集成电路(Very Large Scale Integration,VLSI)技术。进入20世纪70年代以后,计算机用集成电路的集成度迅速从中、小规模发展到大规模、超大规模的水平,微处理器和微型计算机应运而生,运算速度可以达到上千万次至上亿次。
1981年8月12日,IBM公司的唐·埃斯特奇(被IBM公司内部尊称为“PC之父”)领导13人团队开发完成了世界上首款个人电脑——IBM PC5150,如图1-5所示。该机最大的特色是首次推出开放性架构,并附带了一本技术参考手册,这都成为后来PC的行业标准,掀开了改变世界历史性的一页。
图1-5 IBM PC5150
1984年1月,Apple公司推出了世界上首款采用图形界面的操作系统——System 1.0(早期为DOS系统,采用命令行界面),含有桌面、窗口、图标、光标、菜单和卷动栏等项目,如图1-6所示,并且第一次使个人计算机具有多媒体处理能力。
图1-6 System 1.0系统界面
1985年起,随着微型计算机的高速普及,实现其互联的局域网、广域网随即兴起,进一步推动计算机应用向网络化发展,计算机的发展进入了以计算机网络为特征的全新时代。
2. 下一代计算机
硅芯片技术的高速发展同时也意味着硅技术越来越接近其物理极限,为此世界各国的研究人员正在加紧研究开发下一代计算机,俗称“第5代计算机”。计算机从器件的变革到体系结构的革命都将产生一次质变和飞跃。新型的量子计算机、神经网络计算机、生化计算机、光子计算机将在不久的未来逐步走进我们的生活。
(1)量子计算机。量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理的量子物理设备。当某个设备是由量子元件组装,处理和计算的是量子信息,运行的是量子算法时,它就是量子计算机。量子计算机在安全通信上有巨大的潜力,这种超级安全通信被称为“量子密匙分配”,它允许某人发送信息给其他人,而只有使用量子密匙解密后才能阅读信息。如果第三方拦截到密匙,鉴于量子力学的“怪异魔力”,信息会变得毫无用处,也没人能够再读取它。
(2)神经网络计算机。人脑总体运行速度相当于每秒1000万亿次的计算机功能,可将生物大脑神经网络视为一个大规模并行处理的、紧密耦合的、能自行重组的计算网络。从大脑工作的模型中抽取计算机设计模型,用许多处理机模仿人脑的神经元机构,将信息存储在神经元之间的联络中,并采用大量的并行分布式网络,就构成了神经网络计算机。
(3)生化计算机。在运行机理上,化学计算机以化学制品中的微观碳分子为信息载体来实现信息的传输与存储。DNA分子在酶的作用下可以从某基因代码通过生物化学反应转变为另一种基因代码,转变前的基因代码可以作为输入数据,反应后的基因代码可以作为运算结果,利用这一过程可以制成新型的生物计算机。生物计算机最大的优点是生物芯片的蛋白质具有生物活性,能够跟人体的组织结合在一起,特别是可以与人的大脑和神经系统有机地连接,使人机接口自然吻合,免除了繁琐的人机对话。这样,生物计算机就可以听人指挥,成为人脑的外延或扩充部分,还能够从人体的细胞中吸收营养来补充能量,不需要任何外界的能源。由于生物计算机的蛋白质分子具有自我组合的能力,从而使生物计算机具有自调节能力、自修复能力和自再生能力,更易于模拟人类大脑的功能。现今科学家已研制出了许多生物计算机的主要部件——生物芯片。
(4)光子计算机。光子计算机是用光子代替半导体芯片中的电子,以光互连来代替导线制成的数字计算机。与电的特性相比,光具有无法比拟的各种优点。光计算机是“光”导计算机,光在光介质中以许多个波长不同或波长相同而振动方向不同的光波传输,不存在寄生电阷、电容、电感和电子相互作用问题,光器件无电位差,因此光计算机的信息在传输中畸变或失真小,可在同一条狭窄的通道中传输数量大得难以置信的数据。
3. 摩尔定律
1965年,英特尔(Intel)公司共同创始人之一戈登·摩尔在整理并绘制一份观察数据时发现了一个惊人的趋势:集成电路上可容纳的晶体管数每隔18个月左右就会增加一倍,性能提高一倍,价格同比下降一倍。就是现在所谓的“摩尔定律”。它所阐述的趋势一直延续多年且仍不同寻常的准确,该定律也成为许多计算机周边工业对于性能预测的基础,统治了硅谷乃至全球计算机行业整整40多年。
2000年以后,随着半导体技术越来越接近其物理极限,“摩尔定律”已面临失效。这预示着传统半导体计算机的更新速度已跟不上时代前进的步伐,许多国家及IT业巨头纷纷投入重金进行下一代计算机的研制工作。
4. 计算机的未来
计算机未来的发展趋势是向多极化、智能化、网络化、虚拟化等方向发展。
(1)多极化。如今个人计算机,包括平板电脑、智能手机及穿戴设备等已席卷全球,但由于计算机应用的不断深入,对巨型机、大型机的需求也稳步增长。巨型、大型、小型、微型机各有自己的应用领域,形成了一种多极化的形势。例如,巨型计算机主要应用于天文、气象、地质、核反应、航天飞机和卫星轨道计算等尖端科学技术领域和国防事业领域,它标志着一个国家计算机技术的发展水平,是综合国力的一种体现。目前,我国研制的运算速度达每秒亿亿次、双精度浮点运算的巨型计算机“天河二号”已经投入运行,如图1-7所示。同时,科研人员还在研制更高速的巨型机。
图1-7 我国研制的“天河二号”超级计算机
(2)智能化。智能化使计算机具有模拟人的感觉和思维过程的能力,使计算机成为智能计算机。这也是目前正在研制的下一代计算机要实现的目标。智能化的研究包括模式识别、图像识别、自然语言的生成和理解、博弈、定理自动证明、自动程序设计、专家系统、学习系统和智能机器人等。目前,已研制出多种具有人的部分智能的机器人,如图1-8所示。
图1-8 日本研制的仿真机器人
(3)网络化。网络化是计算机发展的一个重要趋势。从单机走向联网是计算机应用发展的必然结果。计算机网络化就是指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,组成一个规模大、功能强、可以互相通信的网络结构。网络化的目的是使网络中的软件、硬件和数据等资源能被网络上的用户共享。目前,大到世界范围的通信网,小到实验室内部的局域网已经很普及,因特网(Internet)已经连接了包括我国在内的150多个国家和地区。由于计算机网络实现了多种资源的共享和处理,提高了资源的使用效率,因而深受广大用户的欢迎,得到了越来越广泛的应用。
(4)虚拟化。虚拟化就是将原本运行在真实环境中的计算机系统运行在虚拟出来的环境中,其主要目标是基础设施虚拟化、系统软件虚拟化和应用软件虚拟化等。特别是在因特网平台上,虚拟化使人们能够在任何时间、任何地方通过任何网络设备分享各种软、硬件服务。虚拟化的意义在于重新定义划分了IT资源,可以实现IT资源的动态分配、灵活调度和跨域共享,提高了IT资源利用率,使IT资源能够真正成为社会基础设施,服务于各行各业中灵活多变的应用需求。
1.1.3 计算机的特点
计算机之所以能在现代社会各领域获得广泛的应用,是与其自身特点分不开的。计算机的特点可概括为以下几点。
1. 高度自动化
计算机可以不需要人工干预而自动、协调地完成各种运算或操作。这是因为人们将需要计算机完成的工作预先编成程序并存储在计算机中,使计算机能够在程序控制下自动完成工作。能自动连续地高速运行是计算机最突出的特点,这也是它与其他计算工具的本质区别。
2. 运算速度快
计算机运算部件采用半导体电子元件,具有数学运算和逻辑运算能力,而且运算速度很快,如超级计算机可达每秒亿亿次浮点运算速度。随着科学技术的不断发展和人们对计算机要求的不断提高,其运算速度还将更快。这不仅极大地提高了人们的工作效率,还使许多复杂问题的运算有了实现的可能性。
3. 计算精度高
计算机内用于表示数的位数越多,其计算精度就越高,有效位数可为十几位、几十位甚至达到几百位。
4. 存储能力强
计算机中拥有容量很大的存储设备,可以存储所需要的原始数据信息、处理的中间结果和最后结果,还可以存储指挥计算机工作的程序指令。计算机不仅能保存大量文字、图像、声音等信息,还能对这些信息加以处理、分析、呈现和重新组合,以满足各种应用中对这些信息的需求。
5. 逻辑判断能力强
计算机具有逻辑推理和判断能力,可以替代人脑的部分工作,如参与管理、指挥生产、自动驾驶等。随着计算机的不断发展,这种判断能力还在增强,人工智能型的计算机将具有思维和学习能力。
6. 人机交互性好
用户可通过图形化的窗口、界面,以及鼠标、键盘、显示器等输入/输出设备完成对计算机的控制管理。
7. 通用性好
目前,人类社会的各种信息都可以表示为二进制的数字信息,都能被计算机存储、识别和处理,所以计算机得以广泛地应用。由于运算器的数据逻辑部件既能进行算术运算又能进行逻辑运算,因而计算机既能进行数值计算,又能对各种非数值信息进行处理,如信息检索、图像处理、语音处理、逻辑判断等。正因为计算机具有极强的通用性,使它能应用于各行各业,渗透到人们的工作、学习和生活等各个方面。
1.1.4 计算机的分类
计算机的分类比较复杂,缺乏严格的标准。结合用途、费用、规模和性能等综合因素,计算机一般分为巨型计算机,大、中型计算机,小型计算机,个人计算机,工作站和嵌入式计算机等。
值得注意的是,这种分类只能限定于某个特定年代,因为计算机的发展速度太快了,我们现在所用的笔记本电脑、平板电脑以及智能手机的性能就远远强过以前的大型机,甚至巨型机。
1. 巨型计算机
巨型计算机通常具有运算速度最快、处理的信息流量最大、容纳的用户最多、价格最高等特点,因此能处理其他计算机无法处理的复杂的、高强度的运算问题。高强度的运算意味着必须用高度复杂的数学模型来进行大规模的数据处理。例如,分子状态演算、宇宙起源模拟运算、实时天气预报、模拟核爆炸、实现卫星及飞船的空间导航、石油勘探、龙卷风席卷的尘埃运动追踪等都需要对海量的数据进行准确的操作、处理和分析。巨型计算机的运算速度一般可达100000000 MIPS(每秒百万亿条指令),并能容纳几百个用户同时工作,同时完成多个任务。
2. 大、中型计算机
大、中型计算机的运行速度和价格都低于巨型计算机,典型的大、中型计算机的速度一般在10000 MIPS(每秒百亿条指令)左右。它通常用于商业区域或政府部门,提供数据集中存储、处理和管理功能。在可靠性、安全性、集中控制要求很高的环境中,大、中型计算机是我们一种不错的选择。随着近年来云计算技术的兴起,大、中型机再次成为许多大型企业购买的首选。
3. 小型计算机
由于大、中型计算机价格昂贵、操作复杂,只有大型企业才有能力购买,在集成电路技术的推动下,20世纪60年代开始出现小型计算机。小型计算机一般运行速度低于1000 MIPS(每秒十亿条指令),价格比较便宜,规模和性能都比大、中型计算机小。这种机型适用于一些中、小企业,高等院校及地方政府部门进行科学研究、行政及事务管理等工作。例如,高等院校的计算机中心多以一台小型计算机为主机,配以几十台至上百台终端机,以满足大量学生学习、程序设计课程或上机考试的需要。
4. 个人计算机
个人计算机(Personal Computer,PC)也称微型计算机,是一种基于微处理器的为解决个人需求而设计的计算机。它提供多种多样的应用功能,如文字处理、照片编辑、收发电子邮件、上网等。
根据尺寸大小,个人计算机分为桌面计算机和便携式计算机。便携式计算机又分为笔记本电脑、平板电脑等。笔记本电脑又称“膝上电脑”,过去它是移动办公的首选,如今更加轻薄的平板电脑也是一种较好的选择。
个人计算机的特点是轻、小、价廉、易用。在过去20多年中,PC使用的微处理器平均每一年半集成度增加一倍,处理速度提高一倍,价格却下降一半。随着芯片性能的提高,个人计算机与小型计算机的差距在逐渐缩小,并且大有用个人计算机替代小型计算机的发展趋势。
今天,个人计算机的应用已遍及各个领域。从工厂的生产控制到政府的办公自动化,从商店的数据处理到个人的学习娱乐,几乎无处不在、无所不能。目前,个人计算机已占整个计算机市场份额的95%以上。
5. 工作站
工作站(Workstation)是一种速度更高、存储容量更大的个人计算机,即高档PC。它介于小型计算机和普通PC之间。工作站通常配有高档的CPU、高分辨率的大屏显示器、大容量的内存储器和外存储器,具有较强的信息处理能力、高性能的图形图像处理功能及高速网络,特别适合于三维建模、图像处理、动画设计和办公自动化等。
值得注意的是,这里所说的工作站和网络系统中的工作站有些区别。网络系统中的工作站是指在网络中扮演客户端的计算机,简称客户端(Client),与之对应的就是服务器(Server)。服务器在计算机网络中为客户端提供各种网络服务。例如,一台网站服务器就能够在网络中为用户提供在线网页浏览服务。因此,服务器不是指一种特定类型的计算机,任何个人计算机、工作站、大型机、中小型机或巨型机都可以配置成一台服务器。
6. 嵌入式计算机
嵌入式计算机是一种使用单片机技术或嵌入式芯片技术构建的专用计算机系统,包括POS机(电子收款机)、ATM机(自动柜员机)、工业控制系统、各种自动监控系统等。典型的单片机或嵌入式芯片有Intel 8051系列、Z80系列、ARM系列、Power PC系列等。嵌入式技术的应用使各种机电设备具有智能化的特点。例如,在手机中集成嵌入式ARM芯片,利用安卓(Android)软件系统,就使得手机具有了移动通信、上网、摄影、播放MP3、全球定位等各种功能。由于嵌入式芯片性能飞速提升,其应用领域也越来越广泛,如今它集文字处理、电子表格、移动存储、电子邮件、Web访问、个人理财管理、移动通信、数码相机、数码音乐和视频播放、全球定位系统(Global Positioning System,GPS)、电子地图等功能于一身,因而使得微型计算机与嵌入式计算机(如智能手机)之间的差距越来越小。
1.1.5 计算机的应用
计算机最初的应用是科学计算,后来随着计算机技术的发展,计算机的计算能力日益强大,计算范围日益广泛,计算内容日益丰富,计算机的应用领域也日益广泛。归纳起来,计算机的应用主要表现在以下几个方面。
1. 科学计算
科学计算也称数值计算,是指利用计算机完成科学研究和工程技术中提出的数学问题的计算。早期的计算机主要应用于科学计算。目前,科学计算仍然是计算机应用的一个重要领域。随着计算机技术的发展,其计算能力越来越强,计算速度越来越快,计算精度也越来越高。利用计算机进行数值计算,可以节省大量的时间、人力和物力,解决人工无法解决的复杂计算问题。
2. 信息管理
信息管理也称非数值计算,是指利用计算机对数据进行及时的记录、整理、计算,并将其加工成人们所需要的形式,如企业管理、物资管理、报表统计、信息检索等。信息管理是目前计算机应用最广泛的一个领域,如股票信息的分析与管理,如图1-9所示。
图1-9 股票分析系统
3. 过程控制
过程控制又称实时控制,是指利用计算机及时采集数据,将数据处理后,按最佳值迅速地对控制对象进行控制,使被控对象能够正确地完成物体的生产、制造和运行。现代工业由于生产规模不断扩大,技术、工艺日趋复杂,从而对实现生产过程自动化控制系统的要求也日益增高。利用计算机进行过程控制,不仅可以大大提高自动化控制水平,而且可以提高控制的及时性和准确性,从而改善劳动条件、提高质量、节约能源、降低成本。计算机过程控制在冶金、石油、化工、纺织、机械、航天等领域都得到了广泛的应用。
4. 辅助技术
计算机作为辅助工具,目前已被广泛应用于各行各业,辅助人们进行各个领域的工作,形成了一系列的综合应用,主要包括计算机辅助设计(Computer Aided Design,CAD)、计算机辅助制造(Computer Aided Manufacturing,CAM)、计算机辅助测试(Computer Aided Testing,CAT)、计算机辅助教学(Computer Aided Instruction,CAI)等,如图1-10所示。
图1-10 使用专业CAD软件制作的室内装修效果图
5. 人工智能
人工智能(Artifical Intelligence,AI)是指利用计算机模拟人类的某些智能活动和行为的理论、技术和应用。人工智能是计算机应用研究最前沿的学科,这方面的研究和应用正处于发展阶段。智能机器人是计算机人工智能模拟的典型例子,如图1-11所示。
图1-11 智能机器人
6. 多媒体应用
多媒体是计算机和信息界里的一个新的应用领域。通常所说的“多媒体”(Multimedia)是一种以交互方式将文本(Text)、图形(Graphics)、音频(Audio)、视频(Video)、动画(Animation)等多种媒体信息,经过计算机设备的获取、存储、操作、编辑等处理后,以单独或合成的形态表现出来的技术和方法。多媒体技术拓展了计算机应用领域,使计算机渗透并广泛应用于教育、服务、广告、文化、娱乐、家庭、现代商业、通信、艺术等人类生活和工作的各个领域。
多媒体正改变着人类的生活和工作方式,为人类成功塑造了一个绚丽多彩的数字化多媒体世界。如图1-12所示为多媒体教学。
图1-12 多媒体教学
7. 网络通信
计算机技术和数字通信技术发展并相融合产生了计算机网络,它利用通信设备和线路将地理位置不同、功能独立的多台计算机互相连接,得以实现信息交换、资源共享和分布式处理。计算机网络是当前计算机应用的一个重要领域。通过计算机网络把多个独立的计算机系统联系在一起,实现不同地域、不同国家、不同民族、不同行业、不同组织的人们的互联,改变了人们获取信息的方式,并逐步改变着各行各业人们的工作、生活与思维方式。