略論計算機的發(fā)展趨勢與展望

陳永鑫

摘?要：計算機現(xiàn)在于人們息息相關(guān)，人們的生活、學(xué)習(xí)與下作離不開計算機，計算機改變了人們的生活與下作為一式，加快了人們的生活節(jié)湊，計算機技術(shù)的廣泛應(yīng)用，為其它領(lǐng)域提供了服務(wù)，但科技水平不斷發(fā)展，計算機技術(shù)需要不斷完善與更新，以適應(yīng)現(xiàn)代社會發(fā)展需要，能為其它領(lǐng)域發(fā)展提供技術(shù)支持。本文闡述計算機發(fā)展趨勢及其展望，希望能為研究計算機發(fā)展的專家與學(xué)者提供理論參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：計算機;發(fā)展;趨勢;展望

計算機的出現(xiàn)改變了我們的生活，為我們的生活帶來了方便。隨著科技的進步與時代的發(fā)展，計算機被應(yīng)用于各個領(lǐng)域，并且起著舉足輕重的作用。雖然現(xiàn)在的計算機已經(jīng)相當?shù)南冗M，但是為了滿足人們更多的需求，計算機也在不斷地發(fā)展著。本文將對計算機的發(fā)展趨勢進行簡要地分析，以便大家對計算機有進一步的了解。

一、計算機的發(fā)展歷史

計算機的發(fā)展歷史是曲折的，在二戰(zhàn)期間，美國的賓夕法尼亞的實驗室中出現(xiàn)了一個龐然大物，它就是人類史上第一臺計算機。它的出現(xiàn)引發(fā)了世界的轟動，因為這個怪物讓人們很驚訝，它擁有 18000 多個電子管和2000 多個電容器和繼電器，占地面積多達 170 平，相當于三間房子那么大。這個笨重的機器雖然很大，但是它的計算速度已經(jīng)比人快了很多，可以說它的出現(xiàn)改變了人類社會，它是計算機史上當之無愧的里程碑。

隨著科技的發(fā)展，晶體管出現(xiàn)了。晶體管計算機隨之問世，它的體積比電子管計算機要小得多，并且速度更快，耗電率低。雖然晶管計算機主要應(yīng)用于軍事中處理原子科學(xué)的大量數(shù)據(jù)，但是晶管計算機在在這個時期的產(chǎn)量還是少的，因此價格特別貴。

20 世紀70 年代，集成電路計算機又使計算機得到了發(fā)展，以前的晶體管計算機在運行的過程中會產(chǎn)生大量的熱量，這就會促使計算機某些敏感的零件受到損害。而集成電路計算機的出現(xiàn)不僅使計算機的體積變得更小，也使晶體管計算機的缺點得到解決。這個時期計算機最主要的發(fā)展便是在中心程序的控制協(xié)調(diào)下可以同時運行許多不同的程序。

集成電路計算機已經(jīng)很先進了，但是科學(xué)家們并沒有停止對計算機的研制。因為集成電路計算機沒有得到大規(guī)模的發(fā)展，所以對于計算機來說下一步的發(fā)展方向就是大規(guī)模集成電路。揭開計算機時代序幕的是ENIAC，到UNIVAC成為迎來計算機時代的寵兒。可計算機發(fā)生了很大的變化，計算機已經(jīng)不是實驗室的獨有物品，它已經(jīng)走向社會，以一種商品的身份為廣大客戶服務(wù)，為人們的生活帶來了極大地方便。

二、計算機發(fā)展趨勢

（一）智能化的超級計算機

1、高速電腦

美國科學(xué)家已經(jīng)生產(chǎn)出一套新型電腦微電路，該電路的芯片或晶體管之間由膠滯體包裹的導(dǎo)線連接，這種膠滯體90%的物質(zhì)是空氣，而空氣是不導(dǎo)電出的，是一種非常優(yōu)良的絕緣體。計算機運行速度的快慢與芯片間信號傳輸?shù)乃俣戎苯酉嚓P(guān)，然而，目前普遍使用的硅二氧化物在傳輸信號的過程中會吸收耗掉一部分信號，從而延長了信息傳輸?shù)臅r間。為解決這個問題，科研小組研究出電腦芯片冷卻技術(shù)，它在電腦電路里內(nèi)置了許多裝著液體的微型小管，用來吸收電路散發(fā)出的熱量。當電路發(fā)熱時，熱量將微型管內(nèi)的液體汽化，當這些汽化物擴散到管子的另一端之后，又重新凝結(jié)，流到管子底部。

2、生物計算機興起

生物計算機最大的特點是采用了生物芯片，它由生物工程技術(shù)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)分子構(gòu)成。在這種芯片中，信息以波的形式傳播，運算速度比當今最新一代計算機快10萬倍，能量消耗僅相當于普通計算機的十分之一，并且擁有巨大的存儲能力。目前，科學(xué)家們已經(jīng)在超微技術(shù)領(lǐng)域取得了某些突破，制造出了微型機器人?？茖W(xué)家們的長遠目標是讓這種微型機器人成為一部微小的生物計算機，它們不僅小巧玲瓏，而且可以像微生物那樣自我復(fù)制和繁殖，可以鉆進人體里殺死病毒，修復(fù)血管、心臟、腎臟等內(nèi)部器官的損傷，或者使引起癌變的DNA 突變發(fā)生逆轉(zhuǎn)，從而使人們延年益壽。超高速計算機采用平行處理技術(shù)改進計算機結(jié)構(gòu)，使計算機系統(tǒng)同時執(zhí)行多條指令或同時對多個數(shù)據(jù)進行處理，進一步提高計算機運行速度。超級計算機通常是由數(shù)百數(shù)千甚至更多的處理器（機）組成，能完成普通計算機和服務(wù)器不能計算的大型復(fù)雜任務(wù)。

（二）高性能計算機

1、量子計算機

量子計算機是基于量子效應(yīng)基礎(chǔ)上開發(fā)的，它利用一種鏈狀分子聚合物的特性來表示開與關(guān)的狀態(tài)，利用激光脈沖來改變分子的狀態(tài)，使信息沿著聚合物移動，從而進行運算。量子計算機中的數(shù)據(jù)用量子位存儲。由于量子疊加效應(yīng)，一個量子位可以是0或1，也可以既存儲0又存儲1。一個量子位可以存儲 2 個數(shù)據(jù)，同樣數(shù)量的存儲位，量子計算機的存儲量比通常計算機大許多。同時量子計算機能夠?qū)嵭辛孔硬⑿杏嬎?，其運算速度可能比目前計算機的Pentium DI 晶片快10 億倍。除具有高速并行處理數(shù)據(jù)的能力外，量子計算機還將對現(xiàn)有的保密體系、國家安全意識產(chǎn)生重大的沖擊。無論是量子并行計算還是量子模擬計算，本質(zhì)上都是利用了量子相干性。量子計算機使計算的概念煥然一新。

2、光子計算機

光子計算機是利用光子取代電子進行數(shù)據(jù)運算、傳輸和存儲。光子計算機即全光數(shù)字計算機，以光子代替電子，光互連代替導(dǎo)線互連，光硬件代替計算機中的電子硬件，光運算代替電運算。在光子計算機中，不同波長的光代表不同的數(shù)據(jù)，可以對復(fù)雜度高、計算量大的任務(wù)實現(xiàn)快速地并行處理。光子計算機將使運算速度在目前基礎(chǔ)上呈指數(shù)上升。

3、納米計算機

納米計算機是用納米技術(shù)研發(fā)的新型高性能計算機。納米管元件尺寸在幾到幾十納米范圍，質(zhì)地堅固，有著極強的導(dǎo)電性，能代替硅芯片制造計算機。應(yīng)用納米技術(shù)研制的計算機內(nèi)存芯片，其體積只有數(shù)百個原子大小，相當于人的頭發(fā)絲直徑的千分之一。納米計算機不僅幾乎不需要耗費任何能源，而且其性能要比今天的計算機強大許多倍。美國正在研制一種連接納米管的方法，用這種方法連接的納米管可用作芯片元件，發(fā)揮電子開關(guān)、放大和晶體管的功能。納米計算機體積小、造價低、存量大、性能好，將逐漸取代芯片計算機，推動計算機行業(yè)的快速發(fā)展。

三、結(jié)語

智能化、高性能化的計算機與相關(guān)技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，現(xiàn)在科技領(lǐng)域的重大創(chuàng)新，必將推進全球經(jīng)濟社會高速發(fā)展，實現(xiàn)人類發(fā)展史上的重大突破。隨著新型產(chǎn)品的不斷研發(fā)將會有更多的產(chǎn)品出來，更加方便人們的生活和學(xué)習(xí)，進一步改變我們的生活質(zhì)量，計算機的最終目的是達到較好人機交互界面，更好的為人類服務(wù)。