淺析計算機科學與技術的發展趨勢

白欣珂

摘 要：本文立足于計算機科學角度，分析了計算機科學與技術的發展趨勢，希望具有一定參考價值。

關鍵詞：計算機;科學技術;發展趨勢

引 言

隨著教育改革的不斷深化，計算機科學越發重要，因此，對計算機科學與技術的發展趨勢研究有著鮮明現實意義。

一、計算機科學興起的原因

隨著人類社會的進步，人們對各式各樣的事物都有了不同程度的需求。首先，人類的大腦很多時候是不能同時記住許多瑣碎的事務，為了儲存、收集這些信息和資料，就需要有一個代替人腦進行長期記憶的東西，后來逐漸演變成今天的計算機也就是電腦。其次，人腦的計算能力有限，對于一些特別大的數據是無能為力的。因此，人們需要一臺電腦來代替人腦對龐大的數據進行分析和計算。

二、計算機的發展進程

1946年，"ENIAC"橫空出世。這臺計算機在當時的名氣頗大，主要因為這臺計算器是為當時的美國軍方特意定制的一臺電子數字計算機并且它還是世界上第一臺電子數字計算機。但ENIAC占地面積過大，如此一個巨型體積的東西顯然不可能進入尋常百姓家。第二代計算機也很快誕生，是世界上第一臺電子管計算機，使用電子管結構，由人工來操控程序，后來陸續發展到使用符號語言，是計算工具革命性發展的開始。

1956年，晶體計算機誕生。晶體管的出現使計算機生產技術得到了根本性的發展與第一代電子管計算機相比，晶體管的優勢是顯而易見的。晶體管二代的體積較前兩者縮小了很多，重量方面也減輕了不少，而且晶體管耗能較低、處理器速率變快，使用壽命也明顯延長，但很難普及。

20世紀50年代，第三代計算機橫空出世一中小規模集成電路計算機。這一種集成電路計算機與前幾代相比，體積縮小了很多，計算速度提高了很多。同時，半導體存儲器大大減少了焊點和接插器，使得中小規模集成電路計算機變得更加可靠為新型計算機奠定了基礎。第四代計算機是大規模和超大規模集成電路計算機，體積更小，很快被人們接受。

三、新一代計算機的主要特點

（一）運行速度快。新一代計算機的運算速度可達每秒萬億次，能夠解決大量科學計算難題。例如，憑借人工運算無法24小時實時更新天氣信息。

（二）邏輯判斷能力強。計算機時代的到來意味著計算機存儲容量的不斷增大，計算機要存儲的信息越來越多。這就說明對計算機來說，計算機不僅要能進行計算，而且要能把參加運算的數據以及中間結果和最后結果進行存檔，以此來方便用戶進行使用和研究，替用戶儲存各種信息。

四、個人計算機的主要類型

個人計算機一詞源自于1981年IBM的第一部桌上型計算機型號PC，在此之前有AppleII的個人用計算機，主要分為臺式機和電腦一體機。臺式機也稱為桌面機，大多數公司都比較喜歡的一種機器。與筆記本相比，臺式機的性能更強并且部分臺式機價格便宜，如此經濟實惠的計算機，自然需求很大。電腦一體機不單指筆記本電腦，還包括掌上電腦、平板等。

（一）筆記本電腦。第一，相較于臺式來說，便攜性強，并且現在的筆記本電腦部分擁有可手寫、觸屏等功能，十分便捷。第二筆記本電腦因人而異，以人的需求可以選擇適合自己的筆記本，不會造成空間浪費。

（二）掌上電腦。這種電腦輕巧、便攜在體積及功能上也是適用大眾的。掌上電腦的設計是嵌入式設計，而各大廠商競爭的核心也在于此。此外，掌上電腦加上手機功能，就可以頂替手機使用，一物多用。

（三）平板電腦。這類電腦具備筆記本電腦的功能，卻比筆記本更加便攜實用，可以觸屏書寫，對于一些商務人士來說，也是一個比較好的選擇。

五、計算機科學與技術未來的發展

（一）計算機科學與技術運行極速化。計算機科學與技術運行速度是計算機科學與技術的最重要考量標準，運算速度決定著一個國家的計算機科學與技術實力，美國通過使用空氣絕緣技術對計算機的運行速度進行了提升，這樣可以縮小電阻，有效的提升運行極速度。同樣在美國某公司的科研人員通過將導線使用膠滯體進行包裹，并使用該類導線進行芯片的連接，傳統導線使用的是硅二氧化物，該物質會導致芯片收到的信號削弱，進而影響計算機的運行速度，造成信號的損失，使用膠滯體包裹的到導線后就會減少信號的損失，提高計算機的運行速度。

（二）計算機科學與技術伴有微生物的發展。上世紀研發了著名的超微技術，同時有心細的研發人員將超微技術應用到了計算機科學與技術中，并取得了巨大的成功，形成了新穎的生物計算機。生物計算機是使用全新的邏輯方式的計算機，目前生物計算機的主要發展方向為新型分子原件，通過借助微生物產生的化學、物理、生物反應進行工作，并使用全新的方式進行數據的處理和分析，目前微生物計算機產生了空前的成功，已有部分的微生物計算機機器人面向世人。

（三）以光為傳接媒介的計算機科學與技術發展。所謂以光為傳接媒介的計算機科學與技術發展，就是通過光進行信號的傳輸，也就研發了光學計算機，計算機科學與技術的明顯優點是傳輸速度是其他計算機無法比擬的，這樣可以有效提高計算機的運行速度;其次光是具有偏振和頻率的特性的，通過對光的特點的研究可以更好的優化;最后光的傳播是不需要就介質的可以實現獨立傳播，不需要其他的載體，不會出現較交叉的情況，所以一段時間內光學計算機的研究很風靡，投入了很多的人力物力進行研究，并取得了一定成效：（1）光學計算機的運行速度很快，基本達到普通計算機運行速度的千倍以上，（2）光學計算機的傳播準確率較高，且對光的基本特性進行分析后可以更有效的提高計算機的準確率。（3）光學計算機的散熱性較好，通常普通計算機在運行時會產生大量的熱，并且嘸法及時的進行排解，光學計算機的散熱性就較好，因為光學計算機不需要傳播介質，所以光學計算機的產熱量較少，不會出現運行不良的情況。

（四）納米計算機。隨著納米技術的創新，納米技術在人類的生活中正在廣泛應用，納米技術已經基本走向成熟，有科研人員就將納米技術應用在了計算機中，這樣納米計算機就被研發了出來，納米計算機的主要科技體現在芯片上，納米芯片可以有效的縮小計算機的體積，同時納米計算機的芯片也具有較高的穩定性。目前美國正在試圖突破納米管連接技術，若該項目研發生共，那么納米芯片就可以實現，進而直接代替現有計算機的晶體管，從而縮小計算機的體積。

結 論

在飛速發展的現代社會，人們對于計算機的運用越來越多。計算機科學與技術成為人類生活和工作不可或缺的一部分，并在潛移默化中改變著人們的生活，推動了社會的發展。在全球化發展的趨勢下，意味著計算機科學不僅是一個國家的事情更是世界的事情任何一個國家、任何一個人在計算機科學技術領域做出的貢獻，都可能影響世界、改變世界。

參考文獻

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