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1、科技生活之展望 计算机未来发展趋势及发展方向学号：1215050106专业：商学院广告学一班姓名：张万栋摘要：科学在发展，人类在进步，历史上的新生事物都要经过一个从无到有的艰难历程，随着一代又一代科学家们的不断努力，未来的计算机一定会是更加方便人们的工作、学习、生活的好伴侣。未来计算机技术的发展潮流将是超高速、超小型、平行处理、智能化，计算机技术的飞速发展必将对整个社会变革产生推动作用。未来计算机技术前景已经初见端倪，超大型计算机及超小型计算机模式成为业界认同的发展方向，以此为依托的计算机技术的重点发展方向将是超高速、智能化。1946年第一台计算机问世，在这70 年的发展过程中，计算机从体积巨
2、大、 功能单一、价格昂贵到现在的体型微小、功能多样、价格合理、运行速度快速等性能得到了世界范围内的普遍使用与推广。目前计算机已经应用到了教育、军事、商业和其它工业领域，而且它也正以此良好的背景继续发展着。 1计算机的发展过程 我们先来看看计算机的发展过程：1946年，世界上出现了第一台电子数字计算机“”主要用于计算弹道。是由美国宾夕法尼亚大学莫尔电工学院制造的。1956年,晶体管电子计算机诞生,这是第二代电子计算机。1959年出现的是第三代集成电路计算机。最初的计算机由约翰.冯.诺依曼发明, 有三间房那么大,后来逐步发展起来。20世纪70年代开始进入到了电脑发展的最新阶段。到1970年,由大规
3、模集成电路和超大规模集成电路制成的“克雷一号”,使电脑进入了第四代。20世纪90年代,电脑向“智能化”方向发展，制造出与人脑相似的电脑，可以进行思维、学习、记忆、网络通信等工作。进入21世纪,电脑更是笔记本化、微型化和专业化,每秒运算速度超过100万次, 不但操作简易、价格便宜、而且可以代替人们的部分脑力劳动,甚至在某些方面扩展了人的智能。 2 计算机迅速发展的原因概述 2.1 经常性的、连续性的创造活动的出现 经常连续不断的创造性活动是推动计算机技术快速发展的动力之一。这种创造性活动在本质上是在对大量信息进行处理的现实需求的推动之下的计算机相关的科学理论的不断的更新和发展。 2.1.1 现实
4、的需求是计算机科学与技术创新的动力 计算机的兴起，很大程度上是由于第二次世界大战对信息处理的迫切需求这使得大量的相关的资源和人力可以投入到计算机的研究和开发的过程中，促使了计算机的诞生。而计算机的民用化是由于研究所、政府部门以及大学的实验室对信息处理的需求不断的增强。尖端技术领域和工程设计领域对计算机的运算速度和储存容量有着更加高的需求。这一切都让经常连续性的创造活动不断的迸发。在商业计算机领域，比对手抢先一步发布新的计算机产品往往意味着比对手占有更多的市场份额这样，在利润最大化需求以及竞争压力的驱动下，使得企业不断的加大科研力度，加快新技术的开发与研制，使得计算机技术的发展能够跟上市场的需求
5、。这无疑促进了计算机科学与技术的更新速度。 2.1.2 计算机技术理论的发展促进了技术的进步 计算机技术理论的发展促进了技术的进步从事计算机技术相关研究的科学家在反复的实验中，获得了大量的设计灵感和理念，这些理论往往又会在计算机的产品中得到表现。理论上可行的技术还必须经过实践的检验。甚至有时候试错的过程也会带来意想不到的灵感，从而带来新的计算机设计理念。例如，铝硅触面在集成电路的实际应用中经常出现问题，在试错的过程中，铝硅氧化物被发现，这直接推动了超大规模型集成电路的发展同时，新技术的不断发现又会推动更新技术的产生。例如，铝硅肖特基势垒就是在铝硅氧化物触面控制的基础上被攻破的。在试错的过程中，
6、通过对经验的归纳总结，发现了大量的计算机技术，不断的进行着研究、开发、设计和演化。这个过程的不断的循环往复，催生了大量的新的计算机技术。此外，计算机科学的新技术转化为产品之后，会对下一代产品的研发起到促进作用如计算机辅助设计作为一种计算机技术，它又可以在软件开发和芯片设计中发挥巨大的作用，推动创新的向前发展。 2.1.3 信息共享是计算机科学与技术发展的基础 在计算机科学与技术的领域内，信息共享是其进步的基础和关键在信息共享的基础上，创新活动可以获得最新的技术与资料的支持，这样的技术起点比较高，可以避免浪费，缩短研究周期、提高研究质量。 2.2 稳定明显和迅速的选择机制 当两个价值相近的技术同
7、时出现而只能选择一个的时候，往往需要很长的一段时间进行相关的论证，而在这段论证的时间内，最后的选择往往受到很多不确定因素的影响。因此，在这个论证的过程中，要充分发挥各种选择机制，尽量做到全方位、多角度进行论证。 3计算机发展现状 微处理器.微处理器的发展很大地提高了计算机的性能，表现在缩小处理器芯片内晶体管的尺寸上，基本方法在于改进光刻技术，即使用短波长的曝光源，然后经过掩膜曝光，把硅片上的晶体管做小，连接晶体管的导线做细，曝光源主要指紫外线.但有几个限制：1 ）条宽接近或小于光的波长时，刻蚀技术会失败；2 ）电子行为的限制；3 ）量子效应的限制等。 纳米电子。电子元件对计算机技术的发展十分重
8、要，但随着计算机技术的发展，现有的电子元件已不能满足计算机微型化和智能化的要求了，集成度和处理速度成为了计算机发展的双重制约。而纳米电子技术解决了这一难题，它代表了一类新型的思维方式，而不仅仅单纯是尺寸的减小。 4未来计算机发展趋势 4.1 超导计算机 所谓超导，是指有些物质在接近绝对零度（相当于-269摄氏度）时，电流流动是无阻力的。1962年，英国物理学家约瑟夫逊提出了超导隧道效应原理，即由超导体一绝缘体一超导体组成器件，当两端加电压时，电子便会像通过隧道一样无阻挡地从绝缘介质中穿过去，形成微小电流，而这一器件的两端是无电压的。约琴夫逊因此获得诺贝尔奖。 4.2 纳米计算机 科学家发现，当
9、晶体管的尺寸缩小到0.1微米(100纳米)以下时，半导体晶体管赖以工作的基本原理将受到很大限制。研究人员需另辟蹊径，才能突破0.1微米界，实现纳米级器件。现代商品化大规模集成电路上元器件的尺寸约在0.35微米(即350纳米)，而纳米计算机的基本元器件尺寸只有几到几十纳米。 4.3 光计算机 与传统硅芯片计算机不同，光计算机用光束代替电子进行运算和存储：它以不同波长的光代表不同的数据，以大量的透镜、棱镜和反射镜将数据从一个芯片传送到另一个芯片。研3 制光计算机的设想早在20世纪50年代后期就已提出。1986年，贝尔实验室的戴维米勒研制出小型光开关，为同实验室的艾伦黄研制光处理器提供了必要的元件。
10、1990年1月，黄的实验室开始用光计算机工作。然而，要想研制出光计算机，需要开出可用一条光束控制另一条光束变化的光学“晶体管”。现有的光学“晶体管”庞大而笨拙，若用它们造成台式计算机将有一辆汽车那么大。因此，要想短期内使光计算机实用化还很困难。 4.4DNA计算机 1994年11月，美国南加州大学的阿德勒曼博士提出一个奇思妙想，即以DNA碱基对序列作为信息编码的载体，利用现代分子生物技术，在试管内控制酶的作用下，使DNA碱基对序列发生反应，以此实现数据运算。DNA计算机的最大优点在于其惊人的存贮容量和运算速度：1立方厘米的DNA存储的信息比1万亿张光盘存储的还多；十几个小时的DNA计算，就相当
11、于所有电脑问世以来的总运算量。更重要的是，它的能耗非常低，只有电子计算机的一百亿分之一。 4.5 量子计算机 以处于量子状态的原子作为中央处理器和内存，利用原子的量子特性进行信息处理。由于原子具有在同一时间处于两个不同位置的奇妙特性，即处于量位的原子既可以代表0或1，也能同时代表0和1以及0和1之间的中间值，故无论从数据存储还是处理的角度，量子位的能力都是晶体管电子位的两倍。对此，有人曾经作过这样一个比喻：假设一只老鼠准备绕过一只猫，根据经典物理学理论，它要么从左边过，要么从右边过，而根据量子理论，它却可以同时从猫的左边和右边绕过。量子计算机与传统计算机在外形上有较大差异：它没有传统计算机的盒式外壳，看起来像是一个被其他物质包围的巨大磁场；它不能利用硬盘实现信息的长期存储但高效的运算能力使量子计算机具有广阔的应用前景，这使得众多国家和科技实体乐此不疲。尽管目前量子计算机的研究仍处于实验室阶段，但不可否认，终有一天它会取代传统计算机进入寻常百姓家。 5总结 对计算机未来的发展,能概括为三个方面:一是向高”的方向。性能越来越高, 速度越来越快。主要表现为计算机的主频越来越高;二是向并行处理发展。器件速度通过发明新器件;第三个方向便是 深”度发展,即向信息的智能化发展。人机界面也将变得更加智能友好。第 2 页
