現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展方向與趨勢(shì)探索

1、    現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展方向與趨勢(shì)探索    程輝摘要：現(xiàn)階段，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展的十分的迅速，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平也有了很大的進(jìn)步。作為一種高新科技技術(shù)，計(jì)算機(jī)的發(fā)展受到人們廣泛的關(guān)注與研究。隨著現(xiàn)代科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)理論與現(xiàn)代能源材料的豐富，計(jì)算機(jī)得到了很大的進(jìn)步與發(fā)展，相繼研究出一些新型的計(jì)算機(jī)。在文中，簡(jiǎn)要介紹了計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程，重點(diǎn)講述了一些新型計(jì)算機(jī)的發(fā)展與特點(diǎn)，如生物計(jì)算機(jī)、量子計(jì)算機(jī)、光子計(jì)算機(jī)和納米計(jì)算機(jī)等。關(guān)鍵詞：現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)；發(fā)展方向；趨勢(shì)探索計(jì)算機(jī)是我們工作生活中一個(gè)比較常見(jiàn)的物品，又被人們習(xí)慣性地稱為“電腦”，它不僅被應(yīng)用于

2、高速數(shù)據(jù)跟邏輯的運(yùn)算，而且具備強(qiáng)大的存儲(chǔ)與修改功能，是一種現(xiàn)代化的智能電子設(shè)備。但是，當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展也受到了一定的阻礙，人們過(guò)于關(guān)注對(duì)計(jì)算機(jī)娛樂(lè)方面的應(yīng)用，比如聊天、網(wǎng)絡(luò)購(gòu)物等內(nèi)容，卻忽視了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新，甚至不了解。本文將帶領(lǐng)大家一起去了解一下現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展歷程以及未來(lái)的發(fā)展動(dòng)向。1計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，推動(dòng)了信息時(shí)代發(fā)展，為人們的生活提供了便利。先進(jìn)國(guó)家更是將計(jì)算機(jī)技術(shù)作為經(jīng)濟(jì)文化發(fā)展的配套設(shè)施，將信息技術(shù)提升到國(guó)家戰(zhàn)略層面。與此同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題也愈演愈烈，是計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用、發(fā)展面臨的主要挑戰(zhàn)，對(duì)此加強(qiáng)安全風(fēng)險(xiǎn)管理意義重大。隨著各行業(yè)領(lǐng)域的不斷轉(zhuǎn)型，

3、計(jì)算機(jī)技術(shù)受多種客觀因素影響，滿足不了企業(yè)發(fā)展對(duì)信息技術(shù)的需求，對(duì)此積極研究計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展新方向、趨勢(shì)尤為關(guān)鍵。2計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程2.1電子計(jì)算機(jī)電子計(jì)算機(jī)時(shí)代是計(jì)算機(jī)發(fā)展的第一個(gè)時(shí)代，從1946年開(kāi)始，到1957年結(jié)束。電子計(jì)算機(jī)與世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)有些類(lèi)似，電子元件是計(jì)算機(jī)的主要器件，電子計(jì)算機(jī)也因此得名。電子管具的體積比較大，但是存儲(chǔ)的容量相對(duì)較小，因此電子計(jì)算機(jī)的耗電比較快，不具備穩(wěn)定性。這類(lèi)計(jì)算機(jī)一般應(yīng)用于科學(xué)研究過(guò)程中，而且在電子計(jì)算機(jī)時(shí)代，計(jì)算機(jī)一般使用機(jī)器語(yǔ)言或者是匯編語(yǔ)言，并不具備系統(tǒng)軟件。2.2中小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)隨著晶體管的呈現(xiàn)，使得集成電路的發(fā)展更加順暢。不久之后，科

4、研人員開(kāi)始著手于研究晶體管以及其他電學(xué)元件，以此來(lái)制作更加復(fù)雜高端精密的集成電路。在1959年，有位著名的發(fā)明學(xué)家叫做羅伯特羅伊斯，他發(fā)明的集成電路更加復(fù)雜化，是通過(guò)平面工藝生產(chǎn)出來(lái)的，可以應(yīng)用于商業(yè)領(lǐng)域。從那之后，計(jì)算機(jī)開(kāi)始利用中小規(guī)模集成電路來(lái)進(jìn)行技術(shù)發(fā)展，也就隨之進(jìn)入了第三個(gè)計(jì)算機(jī)時(shí)代，被人們稱為中小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)時(shí)代。中小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)時(shí)代與之前存在的兩個(gè)計(jì)算機(jī)時(shí)代相比，又有所不同，中小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)的中心部分仍舊是存儲(chǔ)器，但是計(jì)算機(jī)的體積開(kāi)始不斷減小，與此同時(shí)，計(jì)算機(jī)的能耗在不斷降低，但是運(yùn)算的速度以及可靠的程度卻又在不斷提升過(guò)程中。除此之外，中小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)的外部

5、設(shè)備得到完善與更新，它的功能組件強(qiáng)化，不僅可以應(yīng)用于數(shù)據(jù)處理，還能夠在企業(yè)管理、輔助設(shè)計(jì)、輔助制造跟自動(dòng)控制領(lǐng)域進(jìn)行充分的應(yīng)用。3現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展方向與趨勢(shì)3.1納米計(jì)算機(jī)納米是計(jì)量單位，且納米芯片生產(chǎn)成本低，不需要潔凈生產(chǎn)車(chē)間，只需要將設(shè)計(jì)好的分子結(jié)合，根據(jù)自己意愿操縱各個(gè)原子，制定出含有特定功能的產(chǎn)品。將納米技術(shù)、計(jì)算機(jī)領(lǐng)域相融合，可生產(chǎn)納米新型計(jì)算機(jī)。納米技術(shù)主要依賴微電子機(jī)械系統(tǒng)產(chǎn)生，將傳感器、處理器、電動(dòng)機(jī)融合。納米計(jì)算機(jī)芯片體積與數(shù)百個(gè)原子相同，納米計(jì)算機(jī)首要解決的問(wèn)題就是薄膜晶體管、傳統(tǒng)晶體管的轉(zhuǎn)換，攻克這一技術(shù)難題后，還要注重納米芯片研發(fā)、性能拓展的問(wèn)題。隨著納米材料研究成

6、果的不斷豐富，可明確掌握納米材料性能，也為納米計(jì)算機(jī)的進(jìn)一步研發(fā)奠定了良好基礎(chǔ)。3.2生物計(jì)算機(jī)生物計(jì)算機(jī)較為新穎，與傳統(tǒng)規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)不同，生物芯片替代了半導(dǎo)體晶體管，因此，其也被稱作仿生計(jì)算機(jī)。除生物芯片外，還借助了利用生物工程技術(shù)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)分子原料，共同組成生物計(jì)算機(jī)。在dna結(jié)構(gòu)上，附著一系列遺傳信息，具備存儲(chǔ)、運(yùn)算功能，這也是以往硅片所不能比擬的。dna存儲(chǔ)技術(shù)具有劃時(shí)代意義，且1mg的dna存儲(chǔ)技術(shù)的存儲(chǔ)能力，約等于一萬(wàn)片光碟存儲(chǔ)能力。dna存儲(chǔ)介質(zhì)不僅存儲(chǔ)量大，且存儲(chǔ)時(shí)間長(zhǎng)、獲取方便，運(yùn)算指令可同時(shí)進(jìn)行，并以兆單位計(jì)算。上述優(yōu)勢(shì)都是傳統(tǒng)集成電路不具備的。生物計(jì)算機(jī)優(yōu)勢(shì)主要體

7、現(xiàn)在以下幾點(diǎn)，首先計(jì)算機(jī)體積小、容量大。其次計(jì)算機(jī)內(nèi)部芯片，出現(xiàn)問(wèn)題可自己恢復(fù)，可靠性強(qiáng)。再次，存儲(chǔ)量大，生物大分子溶液里含有大量二進(jìn)制數(shù)據(jù)，且運(yùn)算速率高，可同時(shí)進(jìn)行兆運(yùn)算指令。最后機(jī)器并行性強(qiáng)，主要與dna、蛋白質(zhì)分子原料有關(guān)，并行功能得以最大程度展現(xiàn)。生物計(jì)算機(jī)優(yōu)勢(shì)獨(dú)特，是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)未來(lái)發(fā)展主要趨勢(shì)之一，其發(fā)展方向主要包括有機(jī)分子元件與半導(dǎo)體元件替換，為分子計(jì)算機(jī)的研發(fā)奠定基礎(chǔ)，以及根據(jù)人類(lèi)思維優(yōu)化計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，使生物計(jì)算機(jī)技術(shù)更加人性化、成熟化。3.3量子計(jì)算機(jī)量子計(jì)算機(jī)也是新型計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，它是建立在量子力學(xué)規(guī)律以及依托量子效應(yīng)和量子比特而進(jìn)行的超速運(yùn)算、強(qiáng)大存儲(chǔ)的一種新型計(jì)

8、算機(jī)裝置。假如這個(gè)裝置處理和運(yùn)算時(shí)使用的是量子信息，那么在進(jìn)行量子算法的時(shí)候，就是所謂的量子計(jì)算機(jī)。量子計(jì)算機(jī)與一般計(jì)算機(jī)的一個(gè)不同之處在于它不僅能夠使用0和1進(jìn)行存儲(chǔ)，還能夠用粒子的量子疊加來(lái)進(jìn)行存儲(chǔ)信息的匯總。有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，一個(gè)四十位元的量子計(jì)算機(jī)可以解開(kāi)一千零二十四位的集成電路計(jì)算機(jī)需要花費(fèi)幾十年才能夠解決的問(wèn)題。量子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度令人驚嘆。到現(xiàn)在為止，全球還沒(méi)有呈現(xiàn)出一個(gè)成熟意義上的量子計(jì)算機(jī)，不同國(guó)家和地區(qū)的科研人員仍然沒(méi)有放棄努力，致力于對(duì)量子計(jì)算機(jī)的研究過(guò)程中，呈現(xiàn)出許多跟量子計(jì)算機(jī)相關(guān)的科學(xué)方案以及科學(xué)假設(shè)。3.4光子計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展帶動(dòng)著光學(xué)的發(fā)展，科研人員開(kāi)始著手用光

9、子來(lái)替代電子，光運(yùn)算開(kāi)始慢慢取代電運(yùn)算，一系列的光學(xué)元件開(kāi)始取代電子元件與電子設(shè)備，不斷應(yīng)用于電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展過(guò)程中。光子計(jì)算機(jī)主要是運(yùn)用光信號(hào)進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算、邏輯測(cè)算以及信息的存儲(chǔ)處理等的新型計(jì)算機(jī)，主要的優(yōu)勢(shì)可以歸納為三個(gè)方面：第一，強(qiáng)可靠性，光子沒(méi)有電荷，所以就不存在電磁相互作用，具有較強(qiáng)的可靠性。第二，光子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度極高，光子的并行性比較強(qiáng)，因此具有較強(qiáng)的處理能力，加上光子傳播速度很快，進(jìn)一步提升了光子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度。第三具有超大的存儲(chǔ)容量，光子互聯(lián)不受到電磁的干擾，因此具有較高的互聯(lián)密度。結(jié)語(yǔ)時(shí)代在不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平也在不斷提升。社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展對(duì)于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展要求越來(lái)越高，計(jì)算機(jī)作為人們工作生活中一個(gè)必不可少的輔助用