[科普中国]-数据处理机

数据处理机是指对数据进行分类、合并、存储、检索和计算等操作的装置，包括会计机，制表机、卡片处理机以及存储程序的自动计算机。

数据处理机处理机包括中央处理器，主存储器，输入-输出接口，加接外围设备就构成完整的计算机系统。处理机是处理计算机系统中存储程序和数据，并按照程序规定的步骤执行指令的部件。程序是描述处理机完成某项任务的指令序列。指令则是处理机能直接解释、执行的信息单位。

历史介绍第一代计算机出现的时间为1946~1957年，电子管计算机。计算机运算速度为每秒几千次至几万次，体积庞大，成本很高，可靠性较低。在此期间，形成了计算机的基本体系，确定了程序设计的基本方法，数据处理机开始得到应用。1

简介计算机所进行的工作都和数据相关，这里我们所指的数据是广义的，它可以是数字、数值，也可以是一组代码，比如储户的账号、身份证代码等；也可以是一种标识，如一个图形的形状；也可以是字母、符号等。如果不考虑计算机内部的具体结构，可以把计算机看做是一个特殊的黑盒子，如下图所示。

一种观点是，计算机是可以接收数据，进行处理并输出处理结果数据的机器。数据处理机模型是计算机原理的经典模型，这个模型指出，计算机在数据处理过程中，如果输入的数据相同，那么输出结果将能够重现；如果输入的数据不同，输出结果也随之改变。

显然，构成计算机的硬件和软件组成了一个系统，这个系统必须需要数据，硬件和软件都是为了处理数据。因此，这个模型把计算机当作数据处理机反映了系统的基本属性。

但是，上图所示的模型并没有反映出计算机的全部性质，如模型没有给出所处理的数据的类型和基于这个模型能够完成的操作类型和数量。同时这个模型也没有明确定义这种机器是专用还是通用的。2

具有程序能力的数据处理机程序(Program)可以简单地理解为按照一定的步骤进行工作；作为专业术语，程序是指完成特定功能的计算机指令的集合。

在这个改进的模型中，输出数据，除了需要输入数据还取决于程序。如果程序不同，即使输入的数据相同，输出的数据也可能不同，同样的，对不同的输入数据，即使采用不同的程序也可能产生相同的输出。如对一组输人数据进行累加计算，得到的结果是累加和。但如果程序改变了，需要对同一组数据进行排序，那么输出的排序结果就和累加计算结果完全不同了。

进一步分析这个模型，就会发现：由于增加了“程序”功能，计算机处理数据的能力大大提高。作为衡量计算机处理能力的重要因素，我们期望它能够对同样的数据、同样程序的重复处理得到同样的结果，即计算机处理能力的一致性和可靠性得到体现。

正因为程序功能的加入，计算机具有了另外一个重要的特性——灵活，如既能够为物理学家探索浩瀚的宇宙和细微的粒子提供服务，也能够给儿童学习语言提供帮助。计算机之所以如此灵活，是因为它能够按照“程序”进行工作，而程序是事先编制好并存放在计算机内部的。因此，理解计算机，就要了解计算机是如何实现这种灵活性的，即学习程序原理。2

雷达数据处理机雷达数据处理机利用数字计算机，对雷达接收机或信号处理机送来的目标回波由自动检测装置判决目标存在和由信息提取器录取目标有关参数后，进行航迹数据处理，以提供每个目标的位置、速度、机动情况和属性识别，其精度和可靠性比一次观测的雷达报告要高。依据雷达种类、数目和要跟踪处理的目标数，可以将雷达数据处理分为三类：

(1)单传感器单目标跟踪(STT)：用单个传感器跟踪单个目标的运动是雷达数据处理最基本的应用，如单目标跟踪火控雷达，这种情况下，将处理集中在连续更新单个目标的状态，用预测值来调整传感器探测位置以跟踪目标运动，总是保持跟踪传感器的视线指向单个要跟踪的目标。由于假定每个检测都来自单个目标或虚警，不需要复杂的分配逻辑，从而大大简化了处理。单目标跟踪技术可以分距离跟踪、角度跟踪和速度跟踪。

(2)单传感器多目标跟踪(MTT)：随着目标数目的增加，需要把每次探测结果标识为一条已有航迹，或一条新航迹，或一个虚警，使得观测到目标的分配变得复杂。特别是当目标变得密，或目标交叉、分批或继续聚合一起时，分配处理将更为复杂。边扫描边跟踪系统是多目标跟踪的一个特例，其波束在空间机械扫描，以大致固定的间隔录取目标位置的观测值；相控阵雷达数据处理系统是另一个例子，其天线波束在空间的扫描是电控的，具有灵活性和快速性，对不同的目标其点迹的录取率可以不同，也可以灵活地改变。 。

(3)多传感器多目标跟踪(MMTT)：最为复杂的数据处理，多个传感器具有不同的目标视角、测量几何方法、精度、分辨力和视野。尽管通过考虑空间以外的参数，使不同传感器观测中的属性数据可以辅助处理，但是这些传感器中任何不同的特性，仍然会使测量的分配问题进一步复杂化。组网雷达的数据处理和多传感器数据融合是对付现代雷达“四大威胁”(隐身目标、反辐射导弹、综合电子干扰和低空/超低空突防)的有效手段之一，可以获得更好的性能。3

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所