計算機技術(shù)及通信技術(shù)的發(fā)展趨勢與應(yīng)用

1、計算機技術(shù)及通信技術(shù)的發(fā)展趨勢與應(yīng)用專業(yè)：電子信息工程班級：學(xué)號：姓名：多一. 計算機技術(shù)的發(fā)展趨勢與應(yīng)用從世界上第一臺計算機出現(xiàn)開始，時至今日，計算機技術(shù)經(jīng)過很長一段時間的發(fā)展，現(xiàn)在的計算機在外形和核心技術(shù)方面都有了很大的創(chuàng)新。各種Pc機不斷問世，在很大程度滿足的不同人群的需要。特別是最近一百年來，由于世界范圍內(nèi)的信息技術(shù)的飛躍式發(fā)展，計算機技術(shù)業(yè)已被應(yīng)用于人類生活中的各個領(lǐng)域。 計算機的出現(xiàn)和發(fā)展為人類的生存和生活提供的極大的便利，成為人類生產(chǎn)生活中必不可少的工具。但是，從科學(xué)探索的無止境的意義上來說，盡管現(xiàn)有的計算機技術(shù)已經(jīng)有了很大的發(fā)展，但是，仍不能跟上時代發(fā)展的步伐，還需要進(jìn)行不斷的

2、創(chuàng)新。也唯有的不斷的創(chuàng)新，才能夠滿足人類發(fā)展的需要。因此，未來的計算機技術(shù)的發(fā)展必將建立在速度更高化、體積更小化、核心技術(shù)智能化以及綜合性能平行處理立體化發(fā)展的基礎(chǔ)之上?！爸悄芑币矂荼爻蔀槲磥碛嬎銠C發(fā)展的主要方向?！爸悄堋贝碇欢ǖ淖越M織能力，具有一定的思維能力，一定的感知能力以及相當(dāng)豐富的自主的自然語言能力。未來的計算機技術(shù)的發(fā)展的主要目標(biāo)就是要減少人機之問的溝通的障礙，將人與計算機之間的交互性作為設(shè)計、發(fā)明的首要要求，進(jìn)而拉近人機之間的時空距離。1.計算機技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展前景。計算機技術(shù)的發(fā)展主要有以下4個特點：1.1多極化如今，個人計算機已席卷全球，但由于計算機應(yīng)用的不斷深入，對巨型

3、機、大型機的需求也穩(wěn)步增長，巨型、大型、小型、微型機各有自己的應(yīng)用領(lǐng)域，形成了一種多極化的形勢。如巨型計算機主要應(yīng)用于天文、氣象、地質(zhì)、核反應(yīng)、航天飛機和衛(wèi)星軌道計算等尖端科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域和國防事業(yè)領(lǐng)域，它標(biāo)志一個國家計算機技術(shù)的發(fā)展水平。目前運算速度為每秒幾百億次到上萬億次的巨型計算機已經(jīng)投入運行，并正在研制更高速的巨型機。1.2智能化智能化使計算機具有模擬人的感覺和思維過程的能力，使計算機成為智能計算機。這也是目前正在研制的新一代計算機要實現(xiàn)的目標(biāo)。智能化的研究包括模式識別、圖像識別、自然語言的生成和理解、博弈、定理自動證明、自動程序設(shè)計、專家系統(tǒng)、學(xué)習(xí)系統(tǒng)和智能機器人等。目前，已研制出多種具

4、有人的部分智能的機器人。1.3網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)化是計算機發(fā)展的又一個重要趨勢。從單機走向聯(lián)網(wǎng)是計算機應(yīng)用發(fā)展的必然結(jié)果。所謂計算機網(wǎng)絡(luò)化，是指用現(xiàn)代通信技術(shù)和計算機技術(shù)把分布在不同地點的計算機互聯(lián)起來，組成一個規(guī)模大、功能強、可以互相通信的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)化的目的是使網(wǎng)絡(luò)中的軟件、硬件和數(shù)據(jù)等資源能被網(wǎng)絡(luò)上的用戶共享。目前，大到世界范圍的通信網(wǎng)，小到實驗室內(nèi)部的局域網(wǎng)已經(jīng)很普及，因特網(wǎng)（Internet）已經(jīng)連接包括我國在內(nèi)的150多個國家和地區(qū)。由于計算機網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了多種資源的共享和處理，提高了資源的使用效率，因而深受廣大用戶的歡迎，得到了越來越廣泛的應(yīng)用。1.4多媒體化多媒體計算機是當(dāng)前計算機領(lǐng)域中

5、最引人注目的高新技術(shù)之一。多媒體計算機就是利用計算機技術(shù)、通信技術(shù)和大眾傳播技術(shù)，來綜合處理多種媒體信息的計算機。這些信息包括文本、視頻圖像、圖形、聲音、文字等。多媒體技術(shù)使多種信息建立了有機聯(lián)系，并集成為一個具有人機交互性的系統(tǒng)。多媒體計算機將真正改善人機界面，使計算機朝著人類接受和處理信息的最自然的方式發(fā)展。計算機技術(shù)的發(fā)展方向概括地說, 計算機技術(shù)主要朝著三個方向發(fā)展。一是向“高”的方向。性能越來越高，速度越來越快，主要表現(xiàn)在計算機的主頻越來越高。Inter 公司預(yù)計在2010年推出集成10億以上個晶體管的微處理器,一個計算機中可能不只用一個處理器，而是用幾百個幾千個處理器，這就是所謂并

6、行處理，目前世界上性能最高的通用計算機已采用上萬臺計算機并行。專用計算機的并行程度比通用機更高，并行計算機的關(guān)鍵技術(shù)是如何高效率地把大量計算機互相連接起來，即各處理機之間的高速通信，以及如何有效地管理成千上萬臺計算機使之協(xié)調(diào)工作，這就是并行計算機的系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)的功能。另一個方向就是向“廣”度方向發(fā)展，計算機發(fā)展的趨勢無處不在，以至于像“沒有計算機一樣”。近年來更明顯的趨勢是網(wǎng)絡(luò)化與向各個領(lǐng)域的滲透，即在廣度上的發(fā)展開拓。國外稱這種趨勢為普適計算或叫無處不在的計算。未來計算機也會像現(xiàn)在的馬達(dá)一樣，存在于家中的各種電器中，那時問你家里有多少計算機，你也數(shù)不清，你的筆記本，書籍都已電子化。再過十

7、幾、二十幾年，可能學(xué)生們上課用的不再是教科書，而只是一個筆記本大小的計算機，不同的學(xué)生可以根據(jù)自己的需要方便地從中查到想要的資料。所以有人預(yù)言未來計算機可能像紙張一樣便宜，可以一次性使用，計算機將成為不被人注意的最常用的日用品。第三個方向是向“深”度方向發(fā)展，即向信息的智能化發(fā)展。網(wǎng)上有大量的信息，怎樣把這些浩如煙海的東西變成你想要的知識，這是計算科學(xué)的重要課題，同時人機界面更加友好。計算機將具備更多的智能成分，它將具有多種感知能力、一定的思考能力，未來你可以用你的自然語言與計算機打交道，也可以用手寫的文字打交道，甚至可以用你的表情、手勢來與計算機溝通，使人機交流更加方便快捷。讓人能產(chǎn)生身臨其

8、境感覺的各種交互設(shè)備已經(jīng)出現(xiàn)，虛擬現(xiàn)實技術(shù)是這一領(lǐng)域發(fā)展的集中體現(xiàn)。信息的永久存儲也將成為現(xiàn)實，千年存儲器正在研制中。2計算機技術(shù)的應(yīng)用目前，世界各國都在對新型的計算機技術(shù)進(jìn)行重點研究，經(jīng)過長時間的探索發(fā)現(xiàn)，人類已經(jīng)掌握并且研制了一批新型的適合本時代發(fā)展的計算機，新型計算機技術(shù)關(guān)注著人類生活的諸多領(lǐng)域，針對不同的應(yīng)用領(lǐng)域主要有光子計算機、納米計算機、量子計算機和生物計算機等等。21光子計算機傳統(tǒng)計算機所使用的信息傳導(dǎo)粒子是電子，因此，光子計算機的創(chuàng)新之處就是以光子代替電子，將光子作為計算機的傳導(dǎo)粒子將傳統(tǒng)的導(dǎo)線連接創(chuàng)新為光互連接，傳統(tǒng)的計算機硬件也將被光硬件設(shè)備取代。在運算形式上，光子計算機與

9、傳統(tǒng)的電子計算機相比。光子計算機能夠在并行度及運行速度上得到飛躍式提高。光子導(dǎo)線面積能夠?qū)鹘y(tǒng)的電子導(dǎo)線面積進(jìn)行飛躍式的突破，正如一篇科技報告中提的。一枚直徑為5厘米的棱鏡，它的通過能力可以超過全世界現(xiàn)有的電話電纜許多倍”。因此。光子計算機的通訊量也是傳統(tǒng)計算機望塵莫及的、此外，光子計算機還具有十分強大的糾錯特性，能夠確保當(dāng)某一計算機出現(xiàn)問題時，其他的計算機能夠繼續(xù)安全運行，從而在一定程度上保護(hù)的計算機是計算結(jié)果的正確程度。22納米計算機“納米”原本是一個非常微小的難以計量的計量單位，是相對于匿米、微米而言的。在正常情況下，1納米可約略等于-9lO米，這樣的半徑是氫原子半徑的20倍左右。將這樣

10、“微小的”技術(shù)應(yīng)用計算機領(lǐng)域能夠大大增加計算機芯片的體積，從而使整個計算機體積有所改觀。在能源的消耗方面，納米技術(shù)具有十分明顯的優(yōu)勢。納米計算機技術(shù)使電腦耗材的使用量大大減少，提高了相關(guān)硬件的使用年限。在元件性能方面，納米計算機不會由于耗材的使用量減少而減弱，相反還會大為增強。因此在諸多新興計算機當(dāng)中，納米計算機可以說是最先進(jìn)。高效的未來計算機發(fā)展的雛形。23量子計算機量子計算機是建立在量子理論之上的新型計算機，主要是利用鏈狀分子的特性對計算機系統(tǒng)的開關(guān)設(shè)置進(jìn)行狀態(tài)方面的描述，同時通過脈沖技術(shù)對鏈狀分子的狀態(tài)進(jìn)行適當(dāng)?shù)母淖?，量子計算機也隨著分子聚合物的不斷聚合而運行。就當(dāng)下的研究狀況來看，量子

11、計算機在20年之內(nèi)年就能夠被應(yīng)用到人類的工作及生活當(dāng)中。2. 4生物計算機生物計算機的運算過程就是蛋白質(zhì)分子與周圍物理化學(xué)介質(zhì)的相互作用過程。計算機的轉(zhuǎn)換開關(guān)由酶來充當(dāng)，而程序則在酶合成系統(tǒng)本身和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)中極其明顯地表示出來。與傳統(tǒng)計算機相比，DNA計算機真正的優(yōu)勢在于它可以同時對整個分子庫里的所有分子進(jìn)行處理，而不必按照次序一個一個地分析所有可能的答案，也就是說它具有很強的并行計算能力。DNA計算機消耗的能量非常小，只有電子計算機的十億分之一。但與傳統(tǒng)運算方法相比，他們研究的課題還處于剛剛起步的階段，而且對于許多應(yīng)用領(lǐng)域來說，硅材料制成的微芯片總是會略勝一籌。二通信技術(shù)的發(fā)展趨勢與應(yīng)用1

12、. 通信技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢通信技術(shù)是信息技術(shù)中極重要的組成部分。從廣義說，各種信息的傳遞均可稱之為通信。但由于現(xiàn)代信息的內(nèi)容極為廣泛，因而人們并不把所有信息傳遞納入通信的范圍。通常只把語音、文字、數(shù)據(jù)、圖像等信息的傳遞和傳播稱為通信。面向公眾的單向通信，如紙、廣播、電視便不包括在內(nèi)。但這種單向傳播方式，由于通信技術(shù)的發(fā)展，也在發(fā)生變化?，F(xiàn)代通信技術(shù)的主要內(nèi)容及發(fā)展方向，是以光纖通信為主體調(diào)衛(wèi)星通信、無線電通信為輔助的寬帶化、綜合化（又稱數(shù)字化）、個人化、智能化的通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。（1）寬帶化 寬帶化是指通信系統(tǒng)能傳輸?shù)念l率范圍越寬越好，即每單位時間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒃蕉嘣胶?。由于通信干線已經(jīng)或正在向數(shù)

13、字化轉(zhuǎn)變，寬帶化實際是指通信線路能夠傳輸?shù)臄?shù)字信號的比特率越高越好（一個二進(jìn)制位即“0”或“1”信號，稱為1比特。數(shù)字通信中用比特率表示傳送二進(jìn)制數(shù)字信號的速率。） 而要傳輸極寬頻帶的信號，非光纖莫屬。據(jù)計算，人類有史以來積累起來的知識，在一條單模光纖里，用35分鐘即可傳畢。1966年高錕博士建議用帶色層的玻璃絲，即光纖，作通信傳輸線。這一建議很快得以實現(xiàn)。20多年來，光纖通信發(fā)展異常迅速。據(jù)統(tǒng)計，到1991年底為止，全球已鋪設(shè)光纜達(dá)563萬公里，估計到1995年，鋪設(shè)光纜總長度可達(dá)1100萬公里。 光纖傳輸光信號的優(yōu)點是：傳輸頻帶寬，通信容量大：傳輸損耗小，中繼距離長；抗電磁干擾性能好；保密

14、性好，元串音干擾；體積小，重量輕。光纖通信技術(shù)發(fā)展的總趨勢是：不斷提高傳輸速率和增長無中繼距離；從點對點的光纖通信發(fā)展到光纖網(wǎng)；采用新技術(shù)，其中最重要的是光纖放大器和光電集成及光集成。（2）綜合化（或數(shù)字化） 綜合就是把各種業(yè)務(wù)和各種網(wǎng)絡(luò)綜合起來，業(yè)務(wù)種類繁多，有視頻、語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。把這些業(yè)務(wù)數(shù)字化后，通信設(shè)備易于集成化和大規(guī)模生產(chǎn)，在技術(shù)上便于與微處理器進(jìn)行處理和用軟件進(jìn)行控制和管理。 1988年，國際上已一致認(rèn)為，未來世界網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向是寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)，并且在1990年制定出第一批寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)的國際標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)計1994年可完成有關(guān)的全部標(biāo)準(zhǔn)，而在1995年前達(dá)到實用化。（3）個人

15、化 個人化即通信可以達(dá)到“每個人在任何時間和任何地點與任何其它人通信”。每個人將有一個識別號，而不是每一個終端設(shè)備（如現(xiàn)在的電話、傳真機等）有一個號碼?，F(xiàn)在的通信，如撥電話、發(fā)傳真，只是撥向某一設(shè)備（話機、傳真機等），而不是撥向某人。如果被叫的人外出或到遠(yuǎn)方去，則不能與該人通話。儷未來的通信只需撥該人的識別號，不論該人在何處，均可撥至該人并與之通信（使用哪一個終端決定于他所持有的或歸其暫時使用的設(shè)備）。要達(dá)到個人化。需有相應(yīng)終端和高智能化的網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)尚處在初級研究階段。（4）智能化 餐能化就是要建立先進(jìn)的智能網(wǎng)。一般說來，智能網(wǎng)是能夠靈活方便地開設(shè)和提供新業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)。它是隱藏在現(xiàn)存通信網(wǎng)里的一個

16、網(wǎng)，而不是脫離現(xiàn)有的通信網(wǎng)而另建一個獨的“智能網(wǎng)”，而只是在已有的通信網(wǎng)中增加一些功能單元。 在沒有智能網(wǎng)時，如果用戶需要增加新的業(yè)務(wù)或改變業(yè)務(wù)種類時，必須告訴電信局，電信局一般都需要改造一些通信設(shè)備，費錢費時，用戶難以接受。有了智能網(wǎng)，這些都很容易辦到，只要在系統(tǒng)中增加一個或幾個模塊即可，所花費的時間可能只要幾分鐘。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)提供的某種服務(wù)因故障中斷時，智能網(wǎng)可以自動診斷故障和恢復(fù)原來的服務(wù)。 上述四個方面是互相聯(lián)系的，沒有數(shù)字化，寬帶化、智能化和個人化都難以實現(xiàn)；沒有寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)，也就很難實現(xiàn)智能化和個人化。通信技術(shù)的“四化”實際上就是彼廣為宣傳的“信息高速公路”的具體技術(shù)內(nèi)容。 現(xiàn)代通

17、信與傳統(tǒng)通信最重要的區(qū)別是：在現(xiàn)代通信中，通信技術(shù)與計算機技術(shù)是緊密結(jié)合的。要實現(xiàn)上述四化，必須開發(fā)許多領(lǐng)域的技術(shù)，如微電子技術(shù)（超大規(guī)模集成電路）、新的電子器件、。高性能的微處理機、新傳輸媒體（如光纖、更高波段的電磁波）、新交換技術(shù)等。從國外通信技術(shù)的發(fā)展看，大約從70年代開始，通信即進(jìn)入了現(xiàn)代通信的新時代。目前，各項通信技術(shù)的發(fā)展正處在方興未艾之中。計算機技術(shù)、通信技術(shù)主要是指信息處理技術(shù)和信息傳輸技術(shù)，傳感技術(shù)則是信息獲取技術(shù)。人們一般是通過耳聽目視獲得幾乎全部信息的。因此，擴大耳聽目視的自然范圍，克服空間、時間及人體器官的有限響應(yīng)，如波長、靈敏度、信息量的局限等，成為信息獲取技術(shù)的重要

18、發(fā)展方向。為了望遠(yuǎn)，人們發(fā)明了光學(xué)望遠(yuǎn)鏡、射電天文望遠(yuǎn)鏡；為了觀微，人們發(fā)明了光子、電子、離子顯微鏡；為了觀內(nèi)，人們發(fā)明了調(diào)光、超聲波、，微波、核磁共振成像技術(shù)；為了觀大，人們發(fā)明了飛機與衛(wèi)星的各種波段的航空航天遙感。這一切都大大擴充了視聽的范圍。2. 通信技術(shù)的發(fā)展方向現(xiàn)代通信系統(tǒng)主要是朝著寬頻帶、大容量、遠(yuǎn)距離、多用戶、高保密性、高效率、高可靠性、高靈活性的數(shù)字化、智能化、綜合化的方向發(fā)展。具體而言：1）數(shù)字通信系統(tǒng)是一個必然趨勢，尤其是大容量的數(shù)字微波中繼通信系統(tǒng)將成為近年來干線通信系統(tǒng)的發(fā)展方向。2）衛(wèi)星通信系統(tǒng)可以實現(xiàn)多址通信，它是最理想的通信手段。而數(shù)字衛(wèi)星通信系統(tǒng)將是今后衛(wèi)星通信

19、系統(tǒng)的重要發(fā)展方向,其主要技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用方向有：衛(wèi)星電視直播成為衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)衛(wèi)星通信網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)和陸基電信網(wǎng)的相互融合正在擴展衛(wèi)星通信的新領(lǐng)域。衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容傳送和寬帶接入服務(wù)等數(shù)據(jù)傳遞業(yè)務(wù)成為推動市場繁榮的新動力，使衛(wèi)星通信應(yīng)用向綜合化方向發(fā)展。衛(wèi)星數(shù)字音頻廣播是即將崛起的新興產(chǎn)業(yè)。衛(wèi)星寬帶數(shù)據(jù)接入將出現(xiàn)重大發(fā)展，政府和企業(yè)市場是主體。靜止軌道頻段衛(wèi)星將得到發(fā)展，與混合網(wǎng)絡(luò)是近期成功的關(guān)鍵。全球衛(wèi)星移動通信目前正在恢復(fù)活力。3）由于信息量的不斷膨脹，尤其是信息源的種類不斷增加，這就要求寬頻帶、大容量，而光纖的頻帶極寬，一根頭發(fā)絲那樣細(xì)的光纖可以同時傳輸十億路電話或1千萬套TV，這決不

20、是只能傳輸幾百路電話而用很粗的電纜所能比擬的，且成本低可以節(jié)省大量寶貴的金屬，因此，光纖通信系統(tǒng)將用于未來的干線通信和多種有線通信這是必然的發(fā)展趨勢。以高速光傳輸技術(shù)、寬帶光接入技術(shù)、節(jié)點光交換技術(shù)、智能光聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為核心，并面向IP互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的光波技術(shù)已構(gòu)成了今天的光纖通信研究熱點，在未來的一段時間里，人們將繼續(xù)研究和建設(shè)各種先進(jìn)的光網(wǎng)絡(luò)，并在驗證有關(guān)新概念和新方案的同時，對下一代光傳送網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行更全面、更深入地研究。從技術(shù)發(fā)展趨勢角度來看， WDM技術(shù)將朝著更多的信道數(shù)、更高的信道速率和更密的信道間隔的方向發(fā)展。從應(yīng)用角度看，光網(wǎng)絡(luò)則朝著面向 IP互聯(lián)網(wǎng)、能融入更多業(yè)務(wù)、能進(jìn)行靈活的資源配置和生存性更強的方向發(fā)展，尤其是為了與近期需求相適應(yīng)，光通信技術(shù)在基本實現(xiàn)了超高速、長距離、大容量的傳送功能的基礎(chǔ)上，將朝著智能化的傳送功能發(fā)展。4）由于移動通信具有靈活性、機動性，又可以實現(xiàn)多址及便于組網(wǎng)，故移動通信系統(tǒng)尤其是數(shù)字移動通信系統(tǒng)，其主要發(fā)