計算機科學與技術的應用現狀與未來趨勢分析

王瑋

（包頭鐵道職業技術學院，內蒙古 包頭 014060）

計算機應用技術是一門研究各領域計算機應用理論與方法的綜合性學科。現階段，計算機技術在諸多領域的應用不僅極大地豐富了人們的生活，同時也在很大程度上促進了其自身的發展。為了更好地適應當今時代的需求，計算機科學與技術的應用將會朝著更加人性化、智能化的方向發展，這也是計算機科學技術得以可持續發展的必然選擇。

一、計算機科學與技術的發展歷程

（一）第一代電子管計算機

計算機是在1946年誕生的，其剛開始被稱為ENIAC，是由賓夕法尼亞大學與美國政府共同研發出來的，這是世界上第一部有著普通功能的計算機設備，ENIAC的誕生標志著我國計算機的發展迎來了第一個里程碑式的成就，其主要特征是所有程序都是根據特定的任務進行設定的，且不同的設備所采用的機器語言都存在一定的差異性，這種電子管計算機的主要缺點是反應速度較慢，功能也不是很完善。

（二）第二代晶體管計算機

隨著晶體管應用水平的不斷提升，以晶體管為基礎的第二代計算機也逐漸誕生，這代計算機主要具有功能穩定、反應較快、所占空間小、能耗小等優點，正是因為具備上述多方面的優勢，第二代晶體管計算機開始慢慢取代第一代電子管計算機而在應用市場上占據主導地位。

（三）第三代集成電路計算機

第二代晶體管計算機的誕生是我國計算機發展的一大顯著進步，但這代計算機也存在一定的缺陷，其中比較典型的不足就是在使用的過程中很容易散發出許多熱量，一旦這些熱量超過計算機所能允許的上限，就會對其內部結構與功能造成不良影響，嚴重的時候甚至會威脅到計算機設備使用的安全性。而在第三代集成電路計算機誕生之后，研發者將諸多必要的元件都集中到了半導體芯片之上，從而有效實現了對三類主體電子元件的整合，使計算機的能耗更低、反應速度更快，且所占空間也得到了進一步減小。

（四）第四代大規模集成電路計算機

隨著集成電路技術的進一步發展，一些科研人員逐漸研發出可在同一個芯片上同時容納上百個元件的大規模集成電路，之后又逐漸出現了可同時容納上萬個元件的超大規模集成電路。集成電路應用技術的改進與創新，不僅使得芯片的性能得到明顯提升，同時也使計算機的價格明顯降低，外形也得到了一定程度的優化。直到上世紀七十年代初，在半導體技術發展的帶動下，第一臺真正意義上的個人計算機誕生了，這就標志著我國計算機的發展邁上了一個全新的臺階。

二、計算機科學與技術的應用現狀分析

（一）運行功能比較完善

計算機科學技術有效融合了超導技術、微電子技術、通信技術、電子工程等多方面的學科理論知識，當前，我國計算機科學與技術的系統化、智能化發展水平已經取得了很大程度的提升，且能夠在不影響計算機運行速度的前提下同時滿足用戶多個功能操作的需求，這點是傳統計算機所無法企及的，科研人員經過多年的研究，對計算機系統的核心結構與綜合性能進行了全方位改進和優化，其主要利用微處理器對系統的運行功能加以完善，通過對微處理器芯片中晶體管所占體積進行縮小，可使計算機的整體運行功能得到進一步提升。

（二）更新速度較快

以往的計算機設備采用的程序邏輯與硬件都比較落后，這就導致計算機的實際運行與操作效率很難得到有效提升。隨著當今智能化技術的不斷更新與發展，計算機技術的發展水平也得到了極大的提升，諸多相關領域的專家經過研究發展，計算機的外形可以朝著更加微型化的方向發展，且功能也可更加完善，立足于越來越多的新型研究成果，各種全新的計算機技術產品逐漸誕生，這些產品在功能與運行速度上都更加契合當今時代人們的需求。

三、計算機科學與技術的未來發展趨勢

（一）納米計算機

當今時代，計算機科學與技術領域正逐漸引入納米技術，這一技術的應用可使計算機的核心芯片成本得到有效控制，并且還能使計算機各方面的性能得到進一步改善，使其更能滿足當今用戶的個性化需求。但從現階段的發展情況來看，納米計算機的發展還處于初始階段，尚有很長一段路需要走，相關領域的專家必須加強這方面的科學研究力度。

（二）光子計算機

光子計算機也是當今計算機科學與技術應用的主要發展方向，在光子計算機之中，最為關鍵的因素就是光信號，只有確保光信號的可靠性，才能實現信息傳遞、邏輯運算等各方面的功能。與普通的計算機相比，光子計算機的運行效率要快得多，且信息儲存功能也更加強大。

（三）量子計算機

量子計算機有效融合了物理、數學等多學科的專業知識，屬于一種性能十分強大的新型計算機裝置，其最為典型的特點就是量子比特的有效應用，使得計算機徹底突破了一直以來的二進制狀態，而可同時呈現多種不同的狀態。

（四）分子計算機

和其他類型的計算機相比，分子計算機的顯著特點就是其所采用的芯片是蛋白質合成的，此類芯片的運行處理效率非常高，并且能滿足用戶對存儲量的需求，除此以外，分子計算機的自我修復能力也是非常強大的，它能利用生物活體連接的形式，對芯片進行及時高效修復，進而實現芯片能耗的降低。

結語：

總之，對于當今社會的發展來說，計算機科學與技術占據著十分重要的地位，盡管當前我國的計算機科學技術應用水平已經取得了較大的提升，但與國外許多發達國家相比仍存在一定的差距，因此，我國必須進一步加強這方面的研究力度，結合當前我國計算機科學技術的應用現狀和未來發展態勢，準確把握研究的重點，這樣才能使我國的計算機應用水平逐漸步入國際先進行列。