计算机工程

计算机工程（ COE或CPE ）是计算机科学和电子工程的一个分支，它整合了开发计算机硬件和软件所需的计算机科学和电子工程领域。计算机工程在某些大学被称为计算机科学和工程。

计算机工程师需要在电子工程，计算机科学，硬件软件集成，软件设计和软件工程方面进行培训。它使用电气工程和计算机科学的技术和原理，可以涵盖人工智能（AI） ，机器人技术，计算机网络，计算机架构和操作系统等领域。计算机工程师参与了计算的许多硬件和软件方面，从单个微控制器，微处理器，个人计算机和超级计算机的设计到电路设计。该工程领域不仅关注计算机系统本身的工作方式，还关注如何将它们集成到更大的情况下。机器人技术是计算机工程的应用之一。

计算机工程通常会处理包括嵌入式微控制器的软件和固件，设计VLSI芯片，模拟传感器，混合信号电路板和操作系统的领域。计算机工程师还适用于机器人研究，这在很大程度上依赖于使用数字系统来控制和监视电动机，例如电动机，通信和传感器。

在许多高等教育机构中，计算机工程专业的学生可以在大三和高年级中选择深入研究的领域，因为在设计和应用计算机中使用的全部知识广度超出了本科学位的范围。其他机构可能会要求工程专业的学生完成一两年的通用工程，然后将计算机工程宣布为主要重点。

历史

计算机工程始于1939年，当时约翰·文森特·阿塔纳索夫（John Vincent Atanasoff）和克利福德·贝里（Clifford Berry）开始通过物理，数学和电气工程开发世界上第一个电子数字计算机。约翰·文森特·阿塔纳索夫（John Vincent Atanasoff）曾经是爱荷华州立大学的物理和数学老师，克利福德·贝里（Clifford Berry）是电气工程和物理学的前毕业生。他们共同创建了Atanasoff-berry计算机（也称为ABC），该计算机花了五年时间才完成。尽管最初的ABC在1940年代被拆除并丢弃了已故发明者的致敬，但ABC的复制品于1997年制作了，在1997年，它花了一支研究人员和工程师团队四年，并建造了35万美元。

在半导体技术的几次突破之后，现代的个人计算机出现在1970年代。其中包括William Shockley ， John Bardeen和Walter Brattain的第一个工作晶体管，1947年在Bell Labs的Planar Process ， Jean Hoerni ，Jean Hoerni， Robert Noyce在1959年在Fairchild Semiconductor的单层整合电路芯片，金属- 氧化物- 氧化物- 氧化物- 氧化物- 氧化物效果- 效果- 效果- 效果 - 1959年在贝尔实验室的Mohamed Atalla和Dawon Kahng的晶体管（ MOSFET或MOS晶体管），以及Federico Faggin ， Marcian Hoff ， Masatoshi Shima和Stanley Mazor的单芯片微处理器（ Intel 4004 ）。

计算机工程教育的历史

美国的第一个计算机工程学位课程于1971年在俄亥俄州克利夫兰的凯斯西部储备大学成立。截至2015年，美国在欧洲有250个Abet认可的计算机工程计划，计算机工程学校的认证由Eqanie Network的各种机构完成。由于可以同时设计硬件，软件，固件和管理行业中使用的所有形式的计算机系统的工程师的工作需求，因此世界上一些三级机构提供了通常称为计算机工程的学士学位。计算机工程和电子工程计划都在其课程中包括模拟和数字电路设计。与大多数工程学科一样，对于计算机工程师来说，拥有数学和科学的合理知识是必要的。

教育

计算机工程在某些大学被称为计算机科学和工程。大多数入门级计算机工程工作至少需要计算机工程，电气工程或计算机科学学士学位。通常，必须学习一系列数学，例如微积分，代数和三角学以及一些计算机科学课。由于两个字段的相似性，电子或电动工程学位也足够。由于硬件工程师通常使用计算机软件系统，因此必须具有强大的计算机编程背景。根据BLS的说法，“计算机工程专业的专业类似于电气工程，但在课程中添加了一些计算机科学课程”。一些大型公司或专业工作需要硕士学位。

对于计算机工程师来说，跟上技术快速进步也很重要。因此，许多人在整个职业生涯中继续学习。这可能会有所帮助，尤其是在学习新技能或提高现有技能方面。例如，随着修复错误的相对成本增加了软件开发周期中的越远，因此在此过程中，尤其是在发布之前，可以尽快为质量代码开发和测试质量代码，尤其是在发布之前，可以节省更高的成本。

计算机工程通过开发更有效，可靠和安全的计算机硬件和软件系统来影响学生的学术成就。在线学习和虚拟现实（VR）等计算机工程方面的最新进展改变了教育，为学生提供了灵活的学习机会和沈浸式的体验。计算机工程涵盖了各个方面，包括硬件和软件设计，电气工程原理以及与软件工程师的合作，使其成为不断发展的领域，具有进一步改变教育的潜力。 Muya和Medallon的研究评估了Calabarzon对计算机工程毕业生的制造业需求，涉及147家制造公司的样本，并从HR经理/主管和计算机工程师那里收集数据。结果表明，对表现出特定能力的学位持有人的需求，例如网络安全，职业道德，故障排除和解决问题，以及保密性和专业行为等价值观。此外，这项研究强调了一般课程和专业课程在为学生准备工作队伍中的重要性。

需要的技能

一些有助于成为工程师的主要技能包括：最新的技术知识，沟通技巧，领导能力，人际交往能力，批判性思维技能。具有创造力，创新，热情和韧性。终于对细节有很好的关注。

专业

具有计算机工程专业的人称为计算机工程师。

应用和实践

计算机工程有两个重点：硬件和软件。

计算机硬件工程

根据BLS的数据，计算机硬件工程师的Job Outlook就业机会，计算机硬件工程的预期增长了十年，估计为2％，总计71,100个就业机会。 （与其他职业相比，“用自己的话要慢”。”这是从2014年减少到2024年BLS计算机硬件工程估计的3％和总计77,700个工作岗位。” 2012年至2022年的BLS估计，从2010年的BLS中的9％降至2020年的估计。“如今，计算机硬件在某种程度上等于电子和计算机工程（ECE），并且已分为许多子类别；最重要的是嵌入的。系统设计。

计算机软件工程

根据美国劳工统计局（BLS）的说法，“计算机应用软件工程师和计算机系统软件工程师预计将更快地比平均增长的职业之一”，截至2014年，计算机软件工程的预期增长是预期的。同年总共有17％，总共有1,114,000个工作岗位。对于软件开发人员来说，这是从2012年至2022年的BLS估计值为22％。而且，从2010年的30％到2020年的BLS估计。此外，对网络安全的越来越关注加起来，以使计算机软件工程高于所有领域的平均增加率。但是，某些工作将在国外外包。因此，就业增长将不如过去十年那样快，因为在美国，本来可以从事计算机软件工程师的工作将求助于印度等国家 /地区的计算机软件工程师。此外，计算机程序员的BLS工作前景是2014 - 24年，其作用为-8％（用语下的下降），工作前景，2019-29 A -9％（下降），2021年下降了10％ -2031对于那些不是计算机应用程序开发人员的计算机（即嵌入式系统）的人。此外，多年来，软件领域中的女性在下降的速度下降了，甚至比其他工程领域都要快。

计算机工程许可和实践

通常在较大的产品开发公司内实践计算机工程，这种做法可能不会受到许可。但是，像任何形式的工程一样，宣传计算机工程的独立顾问可能会受到州法律的约束，这些法律将专业工程师的执业限制在仅获得适当许可证的人身上。全国工程和测量委员会（NCEES）于2003年首次为计算机工程的工程考试提供了原则和实践。

专业领域

计算机工程领域有许多专业领域。

处理器设计

处理器设计过程涉及选择指令集和一定的执行范式（例如VLIW或RISC），并导致微结构结构，例如在EG VHDL或Verilog中进行描述。 CPU设计分为以下组件的设计：datapaths（例如Alus和Pipeelines），控制单元：控制数据索的逻辑，内存组件，例如寄存器文件，caches，Caches，时钟电路，诸如时钟驱动程序，PLL，PLL，时钟分配网络， ，PAD收发器电路，用于实现逻辑的逻辑门单元库。

编码，加密和信息保护

计算机工程师致力于编码，加密和信息保护，以开发保护各种信息的新方法，例如数字图像和音乐，分散，侵犯版权和其他形式的篡改方法。示例包括有关无线通信，多安德滕纳系统，光学传输和数字水印的工作。

通信和无线网络

那些专注于通信和无线网络，电信系统和网络（尤其是无线网络）的工作进步，调制和错误控制编码以及信息理论。高速网络设计，抑制和调制，容忍故障系统以及存储和传输方案的设计都是该专业的一部分。

编译器和操作系统

该专业专注于编译器和操作系统设计和开发。该领域的工程师开发了新的操作系统体系结构，程序分析技术和新技术，以确保质量。该领域的工作示例包括链接后代码转换算法开发和新的操作系统开发。

计算科学与工程

计算科学与工程是一门相对较新的学科。根据斯隆职业基石中心的说​​法，在该领域工作的个人“使用计算方法来制定和解决工程和物理和社会科学中的复杂数学问题。示例包括飞机设计，半导体Wafers nanomer特征的等离子体处理， VLSI电路设计，雷达检测系统，通过生物通道的离子传输等等。

计算机网络，移动计算和分布式系统

在这个专业中，工程师构建了用于计算，通信和信息访问的集成环境。示例包括共享通道无线网络，各种系统中的自适应资源管理，以及改善移动和ATM环境中的服务质量。其他一些示例包括无线网络系统和快速以太网群集有线系统的工作。

计算机系统：体系结构，并行处理和可靠性

计算机系统工作的工程师从事研究项目，这些项目允许可靠，安全和高性能的计算机系统。该领域包括设计用于多线程和并行处理的处理器之类的项目。该领域的其他工作示例包括开发新理论，算法和其他为计算机系统增加性能的工具。

计算机体系结构包括CPU设计，缓存层次结构布局，内存组织和负载平衡。

计算机视觉和机器人技术

在这个专业中，计算机工程师专注于开发视觉传感技术，以感知环境的环境和对环境的操纵。然后实施收集的三维信息以执行各种任务。这些包括改进的人类建模，图像通信和人类计算机界面，以及具有多功能视觉传感器的特殊用途摄像机等设备。

嵌入式系统

在该领域设计技术中工作，以提高系统的速度，可靠性和性能。从小型FM收音机到航天飞机的许多设备中都可以找到嵌入式系统。根据斯隆基石职业中心的说法，嵌入式系统中正在进行的开发项目包括“自动化的车辆和设备，以进行搜索和救援，自动运输系统以及人类机器人协调以维修太空设备。”截至2018年，计算机嵌入式系统的专业化包括芯片上的系统设计，边缘计算体系结构和物联网。

集成电路，VLSI设计，测试和CAD

计算机工程专业需要充分了解电子和电气系统。在该领域工作的工程师致力于提高下一代非常大规模集成（ VLSI ）电路和微系统的速度，可靠性和能源效率。该专业的一个例子是在减少VLSI算法和体系结构的功耗方面完成的工作。

信号，图像和语音处理

该领域的计算机工程师在人与计算机相互作用方面有所改善，包括语音识别和综合，医学和科学成像或通信系统。该领域的其他工作包括计算机视觉发展，例如对人面部特征的认可。

量子计算

该区域将小颗粒（例如叠加，干扰和纠缠）的量子行为与经典计算机相结合，以更有效地解决复杂问题并提出算法。个人专注于量子加密，物理模拟和量子算法等领域。

工程学在社会上的好处

可访问的途径，用于获取技术的信息和机会，尤其是对于年轻学生而言，是通过数字平台通过数字平台，以最低的成本和区域语言实现学习，探索和潜在的收入产生，而没有工程师，这是不可能的。计算机工程在行业4.0的变化中非常重要，工程师负责设计和优化我们生活中的技术，从大数据到AI。他们的工作不仅促进了全球联系和知识访问，而且随着技术的继续发展而迅速发展，在塑造我们的未来方面发挥了关键作用，从而导致对熟练的计算机工程师的需求不断增长。工程通过创建设备和结构，影响我们生活的各个方面，从技术到基础设施，从而有助于改善社会。工程师还应对挑战，例如环境保护和可持续发展，同时开发医疗治疗。截至2016年，所有BLS工程类别的年薪中位工资超过91,000美元。有些人要高得多，工程师在高层石油公司工作（超过128,000美元）。其他顶级工作包括：计算机硬件工程师 - $ 115,080，航空工程师 - $ 109,650，核工程师 - 102,220美元。

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