電腦工程
電腦工程（英語：computer engineering）一個結合電腦科學和電子工程學的部分交叉領域為內容的工程學，其主要任務是設計及實現電腦系統[1]。電腦工程師通常受過專業的電子工程、軟體設計和軟硬體整合綜合技能的培訓。電腦工程師的工作涉及了許多有關電腦的硬體和軟體，其關注範圍包括微處理器、個人電腦、超級電腦和電路設計（特別是積體電路的設計）等。電腦工程並不僅僅關注電腦系統本身的工作，還致力於多個電腦組成更大規模的分散式系統[2]。
涉及電腦工程的常見工作包括為嵌入式系統、微控制器、超大規模積體電路的編寫設計軟體代碼和韌體，此外還常常結合類比的感測器、混合訊號積體電路的設計，以及參與作業系統的設計。電腦工程和機器人的研究和設計也有一定的關聯，特別是那些大量依靠數字系統來進行電動機、電腦輔助溝通、感測器相關系統監視、控制的機器人系統。
在許多高等院校，電腦工程的學生可以選擇電腦工程的某一個專業方向進行深造。與電腦設計與應用相關知識包羅甚廣，有些甚至已經超出了本科教育的範圍，而另一些院校則要求其學生在選修電腦工程的專業課程之前，先完成一年的普通工程學課程[3][4][5]。
內容[編輯]
大多數電腦工程相關的分支專業關注電腦軟體設計以及硬體元件的研究、開發、設計與測試。這涵蓋了電路板、微處理器到應用產品的設計。有時，升級硬體產品，並配備更新的軟體，可以達到更高的工作效率。多數電腦工程師在研究院或者高科技產業園區之類的地方工作。有的政府機關也會僱傭電腦工程人員。根據美國的勞動統計部門，95%的電腦工程師在城市裡工作，他們一般都全職工作。其中25%的工作要求每周工作時間超過40小時。電腦硬體工程的中等年收入為98,810美元（相當於每小時47.5美元）。電腦硬體工程領域在2010年提供了70,000個工作崗位。[6]
專業領域[編輯]
根據不同的研究、應用側重，電腦工程可以分為下面這些專業領域。
軟體代碼、密碼學和資訊安全[編輯]
從事這一分支領域的工程師的工作包括資訊的編碼、解碼，設計開發密碼技術、網路安全、智慧財產權保護等。隨著資訊化的到來，電腦系統和網際網路的安全成為一個關係到國家安全的問題，許多國家設立了專門的機構進行這一分支學科的研究。在民用領域，行動電話通訊的保密也是這領域電腦工程師的工作重心之一。[7]
通訊和無線網路[編輯]
這一分支是電子學、通訊技術和電腦科學的交叉領域，主要關注無線網路的通訊品質和效率。高品質的無線網路對於軍事上的遠端控制至關重要，同時對於擴充民用可攜式裝置的功能也至關重要。這一領域的工作人員需要研究訊號的調製、解調，高畫質訊號的壓縮，可容錯系統，以及降低訊號在傳輸過程中出錯的機率的方法。他們的研究涵蓋了從基礎的訊號理論到實際的通訊產品的廣大範圍。[7]
電腦編譯器和作業系統[編輯]
這一領域主要包括電腦編譯器和作業系統的設計和開發。研究人員會設計更新的作業系統體系結構、更有的程式分析技術和提高程式可靠性。[7]
計算科學與工程[編輯]
計算科學與工程是一個較新的分支領域，和數學學科交叉較多。這一領域的工程技術人員主要考慮更優的計算方法、建模方法。他們的理論在超大規模積體電路的設計驗證、半導體器件製造參數的確定、雷達系統的分析方面有著重要的應用。[7]
電腦網路、移動計算和分散式系統[編輯]
這個分支學科重點研究由多個電腦構成一個整體，並通過合理的方式來提高其共同工作時的效率。現代的科學技術研究、日常生活常常涉及大量資料的處理，這時，基於電腦網路的電腦整合系統（電腦叢集）就能發揮其高超的計算能力，這在氣象監測預報、生物科學探索等情況應用廣泛。[7]
電腦系統：體系結構、平行計算和可靠性[編輯]
這一領域的工程技術人員主要致力於研究提高電腦系統可靠程度、安全性和運算效能的方法。他們的工作可能包括設計用於多執行緒任務的微處理器等。他們也從事新的基礎理論、演算法和電腦工具的設計開發工作。[7]
電腦視覺和機器人學[編輯]
通過機器「觀察」外部訊號的改變，並做出合適的處理，可以進一步提高電腦的能力。這一技術的前提是開發出高效的視覺傳感軟硬體，即能夠快速捕捉周圍環境的資訊，並在短時間內用合適的訊號來指代這些資訊，然後還需要在電腦系統內部進行處理，最後讓類似機器人的裝置做出反應。這是人們一直希望能夠實現的。當然，要研製出高效能的機器人，還需要強大的人類行為建模、圖像處理以及人機介面等等。[7]
嵌入式系統[編輯]
這一專業領域內的工程師主要從事嵌入式系統的設計，致力於提高其速度、可靠性和工作特能。嵌入式系統存在於許多日常產品，從小型的收音機到大型的太空飛行器中都可看到它的身影。現代的行動裝置功能日漸強大，離不開高效能的網路技術和嵌入式系統。[7]
積體電路設計、測試和電腦輔助設計[編輯]
電腦工程的積體電路分支主要包括電子學和電子系統的相關知識。這一領域主要致力於提高下一代超大規模積體電路及相關電子系統的速度、可靠性以及能源效率。 工程師利用有關的軟體演算法、硬體架構技術可以實現積體電路的低功耗設計。[7]
訊號、圖像和語音處理[編輯]
電腦工程的訊號分支主要研究、開發與人機互動相關的內容，包括語音辨識和生成、醫學科技圖像、通訊系統等。這一領域的其他工作還包括電腦視覺開發，例如人類的臉部特徵辨識。[7]
教育[編輯]
對於從事電腦工程的入門級工程師，他們通常至少需要電腦工程相關專業的學士學位。由於學科的分支，許多相關內容在大學裡隸屬電機工程學，特別是那些涉及超大規模積體電路的分支專業。在許多學校，電腦工程專業的課程主要由電子工程的課程和電腦科學的課程組成。[6]一些大型公司則要求其員工具有碩士學歷。由於該領域的科學技術進展迅速，因此許多人在其職業生涯中也參加各種非學術的技術培訓。
參考文獻[編輯]
- ^ IEEE Computer Society; ACM. Computer Engineering 2004: Curriculum Guidelines for Undergraduate Degree Programs in Computer Engineering (PDF). 12 December 2004: iii [2012-12-17]. （原始內容存檔 (PDF)於2019-06-12）.
Computer System engineering has traditionally been viewed as a combination of both electronic engineering (EE) and computer science (CS).
- ^ Trinity College Dublin. What is Computer System Engineering. [2006-04-21]. （原始內容存檔於2012-06-08）., "Computer engineers need not only to understand how computer systems themselves work, but also how they integrate into the larger picture. Consider the car. A modern car contains many separate computer systems for controlling such things as the engine timing, the brakes and the air bags. To be able to design and implement such a car, the computer engineer needs a broad theoretical understanding of all these various subsystems & how they interact.
- ^ Changing Majors @ Clemson. Clemson University. [20 September 2011]. （原始內容存檔於2018-10-12）.
- ^ Declaring a College of Engineering Major. University of Arkansas. [20 September 2011]. （原始內容存檔於2011年10月5日）.
- ^ Degree Requirements. Carnegie Mellon University. [20 September 2011]. （原始內容存檔於2017-07-24）.
- ^ 6.0 6.1 Computer Hardware Engineers. Bureau of Labor Statistics. [2012-07-20]. （原始內容存檔於2021-05-14）.
- ^ 7.00 7.01 7.02 7.03 7.04 7.05 7.06 7.07 7.08 7.09 Computer Engineering Overview (PDF). Sloan Career Cornerstone Center. [2012-07-20]. （原始內容 (PDF)存檔於2012-09-16）.
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