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浅谈计算机技术发展方向与趋势

2019/08/15 阅读:

【关键词】计算机技术;发展趋势;现代;趋势

所谓计算机,又被称之为电脑,具备数据存储、修改功能,并实现对相关逻辑与数据的计算,是现代化智能电子设备。作为集成网络、计算、媒体等技术为一体的电子设备,现代计算机技术的发展逐渐受到人们的重视。纵观现阶段计算机技术的发展,人们只侧重于对计算机中相关软件的应用,但是却对现代计算机技术的发展历程和趋势不知所云,这无疑是对现代计算机技术的发展造成影响。基于此,本文对计算机发展方向和趋势进行阐述,希望具备一定的借鉴意义。

1计算机发展方向与历程

1.1电子计算机

首台计算机出生于1946年,代表着人类发展正式迈入新的纪元,促使人类社会发展其整体实力得到明显提升。也正在1946年,人类正式进入到信息时代,直至发展到现阶段的全面信息时代。据相关调查研究表明,计算机研发俨然成为相关研究工作者的热衷点,并将其相关研究成果广泛应用到各个领域的生产生活之中。通过对计算机技术的研究,可以将其发展历程分为四个阶段,第一阶段为1946~1957年,第一代计算机的应用,其电子元件为计算机的主要器件。而电子计算机的体积与占地空间相对庞大,但是在实际容量以及计算能力方面,都相对较低。使得电子计算机的稳定性较差,消耗能力较强。与此同时,此阶段电子计算机不具备软件系统功能,所以在具体操作中需进行机器语言的应用。

1.2晶体管计算机

1958~1964年,固体物理能带论以及量子力学等理论诞生,在此背景下,半导体器件问世。在上世纪50年代,点接触晶体管被有效研制成功,接着结型晶体管研制成功。也正因晶体管的应用,促使计算机技术正式迈入第二发展阶段,晶体计算机也被广泛应用到各领域之中。1959年,在美国贝尔实验室诞生第一台晶体管计算机,其主要电子元件为晶体管,而计算机中的存储器则是利用磁芯等器件构成,所以相较于一代电子计算机,晶体管计算机在其性能方面得到大幅度提升。晶体管的应用具备损耗低、体积小、效率高等优势,所以二代计算机在使用寿命方面得到延长,并且计算机体积得到大幅度降低,这就为计算机的广泛应用打下基础。此外,晶体管计算机的计算能力也得地创新,通过对浮点算法的应用,进一步计算机运算能力。

1.3集成电路计算机

正是因为晶体管的研制,为后续集成电路的研发提供良好的基础性前提,人们基于对晶体管、其它电子元件的应用,实现对集成电路的设计。也正因此,计算机技术正式迈入第三阶段,计算机主要元件转变成集成电路,具体在1964~现今。相较于第一、第二代计算机,集成电路计算机虽然在存储器的应用方面与一代、二代类似,但是无论是计算机的能耗,还是计算机自身体积,都得到大幅度的缩小,而计算机的可靠性得到提升,并且计算机的功能也得到合理增加。针对集成电路计算机而言,除具备基础的数据计算、处理功能之外,还增设了自动控制、辅助设计等功能,促使计算机计算的应用领域得到拓宽。而在科学技术迅猛发展的背景下,集成电路得到不断升级和优化,促使集成电路中晶体管的容纳数量保持着不断增长的趋势,这就促使集成计算机正式迈入大规模集成电路计算机时代。集成电路计算机的主要电子元件包括大规模、超大规模集成电路,无论是在存储容量还是计算能力方面,都得到提升。

2计算机发展趋势分析

2.1光子计算机

现阶段人们在光学工程领域的研发已经取得一定的成就,并且光子也被得到充分的应用,并且电运算也逐渐被光运算所取代。例如当前的光学反射折射镜、激光器等光学元件已经完全取代了传统的电子设备。而针对光子计算机而言,是指计算机中数字运算、信息存储、信息处理以及相关逻辑操作主要利用光信号进行处理的计算机。相较于传统电子集成电路计算机,光子计算具备以下优势:(1)可靠性较强,光子自身不具备电荷,所以在具体运行过程中不会产生任何的电磁作用,所以相关光学元件在实际运行过程中不会出现光学元件相互影响的情况,所以光子计算机在可靠性方面相对较强;(2)运算速度快。光子计算机针对相关运算操作的开展,其速度极快,在处理能力方面明显优于电子集成电路计算机。并且光子的传播速度高达3×108,所以光子计算机的运算能力是电子计算机无可比拟的;(3)存储容量非常大。光子计算机运行过程中不会产生相应的电磁干扰,所以光子互联密度相对较大,这就促使光子计算机的存储容量非常大。

2.2纳米计算机

人们所熟知的纳米多为计量单位,而现阶段现代计算机技术研究中,通过计算机技术与纳米技术的融合,可以实现对计算机技术的创新,研发出新型计算机。当前,计算机器件中达到物理极限的有硅芯片,如若在计算机技术研发过程中,不断对硅芯片进行体积的减少,会导致电能损耗的增大。而通过纳米技术在计算机上的应用,实现传统晶体管被薄膜晶体管的有效取代,进而研发出新型纳米计算机。针对纳米计算机而言,具备表面效应、量子隧道效应、体积效应以及量子尺寸效应,促使纳米计算机的应用可以有效解决电子集成电路计算机中存在的问题和弊端。此外,纳米计算机其生产成本也相对较低,这就表明纳米计算机的研发和应用具备广阔的空间。

2.3生物计算机

生物计算机又被称之为放生计算机,具体是指将普通电子集成电路计算机汇总的晶体管转换成生物芯片。生物计算机的具体研发,主要是利用生物工程技术中的生物芯片和蛋白质分子,也正因此,得来生物计算机之名。针对生物计算机的应用,具备以下优势:(1)体积小。生物计算机的体积相较于传统计算机,其体积得到大幅度降低,但是其内存容量得到提升;(2)生物计算机在运算方面采取二进制方式,实现计算机整体运算能力的提升;(3)并行性较强。相较于传统计算机,生物计算机的蛋白质在合成过程中呈现出分子同步合成,所以其并行性相对较强:(4)可靠性价钱哦哎那个。生物计算机在出现芯片损坏时,可以实现芯片的自我修复,进而有效提计算机的可靠性。而针对生物计算机的研究而言,现阶段主要分为两个方向:(1)将计算机中的半导体元件利用有机分子元件进行替代,进而研发新型分子计算机;(2)针对生物计算机结构的构想,对人脑结构、思维规律等方面进行深入研究,以此为依据进行生物计算机的研发。2.4量子计算机通过深入研究分析后,发现计算机技术发展至成熟阶段,其量子计算机的研发必定会取得良好的成效效果。与此同时,现阶段现代计算机技术的研发,其中量子计算机也是主要研究方向。针对量子计算机研发的开展,主要依据为相关量子力学内容,通过对量子计算机的研发,实现对计算机数据处理、内容存储量以及运算速度方面进行大幅度提升。与此同时,相较于普通计算机,量子计算机实现对量子信息的应用,促使计算机数据信息聚体效果的提升。纵观现阶段该技术的研究,虽仍处于初步阶段,但是却具备着较强的战略影响,进一步促进计算机技术研发事业的发展。

3结束语

总而言之,现代计算机技术的迅猛发展促使社会发展水平不断提高,民众的生活方式也愈发变得科技化、便捷化。基于此,应重视对计算机技术的发展历程进行深入分析研究,明确掌握其发展趋向,进而为计算机技术研究的深入奠定基础。(通讯作者:冷静)

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作者:徐伟 冷静 单位:湖北警官学院

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