計算機的發(fā)展

世界上第一臺計算機是1946年問世的。半個世紀以來，計算機獲得突飛猛進的發(fā)展。在人類科技史上還沒有一種學(xué)科可以與電子計算機的發(fā)展相提并論。人們根據(jù)計算機的性能和當(dāng)時的硬件技術(shù)狀況，將計算機的發(fā)展分成幾個階段，每一階段在技術(shù)上都是一次新的突破，在性能上都是一次質(zhì)的飛躍。第一階段。電子管計算機（1946?1957年）主要特點是：a.采用電子管作為基本邏輯部件，體積大，耗電量大，壽命短，可靠性大，成本高°b.采用電子射線管作為存儲部件，容量很小，后來外存儲器使用了磁鼓存儲信息，擴充了容量°c.輸入輸出裝置落后，主要使用穿孔卡片，速度慢，容易出去使用十分不便。d.沒有系統(tǒng)軟件，只能用機器語言和匯編語言編程。第二階段。晶體管計算機（1958?1964年）主要特點是：a.采用晶體管制作基本邏輯部件，體積減小，重量減輕，能耗降低，成本下降，計算機的可靠性和運算速度均得到提高。b.普遍采用磁芯作為貯存器，采用磁盤/磁鼓作為外存儲器。c.開始有了系統(tǒng)軟件（監(jiān)控程序），提出了操作系統(tǒng)概念，出現(xiàn)了高級語言。第三階段。集成電路計算機（1965?1969年）主要特點是：a.采用中，小規(guī)模集成電路制作各種邏輯部件，從而使計算機體積小，重量更輕，耗電更省，壽命更長，成本更低，運算速度有了更大的提高。b.采用半導(dǎo)體存儲器作為主存，取代了原來的磁芯存儲器，使存儲器容量的存取速度有了大幅度的提高，增加了系統(tǒng)的處理能力。c.系統(tǒng)軟件有了很大發(fā)展，出現(xiàn)了分時操作系統(tǒng)，多用戶可以共享計算機軟硬件資源。d.在程序設(shè)計方面上采用了結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計，為研制更加復(fù)雜的軟件提供了技術(shù)上的保證。第四階段。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路計算機（1970年至今）主要特點是：a.基本邏輯部件采用大規(guī)模，超大規(guī)模集成電路，使計算機體積，重量，成本均大幅度降低，出現(xiàn)了微型機°b.作為主存的半導(dǎo)體存儲器，其集成度越來越高，容量越來越大；外存儲器除廣泛使用軟，硬磁盤外，還引進了光盤。c.各種使用方便的輸入輸出設(shè)備相出現(xiàn)。d.軟件產(chǎn)業(yè)高度發(fā)達，各種實用軟件層出不窮，極大地方便了戶。e.計算機技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合，計算機網(wǎng)絡(luò)把世界緊密地聯(lián)系在一起。f.多媒體技術(shù)崛起，計算機集圖象，圖形，聲音，文字，處理與一體，在信息處理領(lǐng)域掀起了一場革命，與之對應(yīng)的信息高速公路正在緊鑼密鼓地籌劃實施當(dāng)中。從20世紀80年代開始，日本，美國，歐洲等發(fā)達國家都宣布開始新一代計算機的研究。普遍認為新一代計算機應(yīng)該是智能型的，它能模擬日的智能行為，理解人類自然語言，并繼續(xù)向著微型化，網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。計算機今后的發(fā)展趨勢許多科學(xué)家認為以半導(dǎo)體材料為基礎(chǔ)的集成技術(shù)日益走向它的物理極限，要解決這個矛盾，必須開發(fā)新的材料，采用新的技術(shù)。于是人們努力探索新的計算材料和計算技術(shù)，致力于研制新一代的計算機，如生物計算機、光計算機和量子計算機等。自從1946年世界上第一臺電子計算機誕生以來，電子計算機已經(jīng)走過了半個多世紀的歷程。從第一代電子管計算機到現(xiàn)在正在開發(fā)的第六代神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機，計算機的體積不斷變小，但性能、速度卻在不斷提高。然而，人類的追求是無止境的，科學(xué)家們一刻也沒有停止研究更好、更快、功能更強的計算機。從目前的研究方向看，未來電腦將向著以下幾個方面發(fā)展。高速電腦浮出水面。美國最近發(fā)明了一種利用空氣的絕緣性能來成倍地提高計算機運行速度的新技術(shù)。美國紐約倫斯雷爾?保利技術(shù)公司的科學(xué)家已經(jīng)生產(chǎn)出一套新型電腦微電路，該電路的芯片或晶體管之間由膠滯體包裹的導(dǎo)線連接，這種膠滯體90%的物質(zhì)是空氣，而空氣是不導(dǎo)電的，是一種非常優(yōu)良的絕緣體。研究表明，計算機運行速度的快慢與芯片之間信號傳輸?shù)乃俣戎苯酉嚓P(guān)，然而，目前普遍使用的硅二氧化物在傳輸信號的過程中會吸收掉一部分信號，從而延長了信息傳輸?shù)臅r間。保利技術(shù)公司研制的“空氣膠滯體”導(dǎo)線幾乎不吸收任何信號，因而能夠更迅速地傳輸各種信息。此外，它還可以降低電耗，而且不需要對計算機的芯片進行任何改造，只需換上“空氣膠滯體”導(dǎo)線，就可以成倍地提高計算機的運行速度。不過，這種“空氣膠滯體”導(dǎo)線也有不足之處，主要是其散熱效果較差，不能及時將計算機中電路產(chǎn)生的熱量散發(fā)出去。為了解決這個問題，保利技術(shù)公司的科研小組研究出電腦芯片冷卻技術(shù)，它在電腦電路里內(nèi)置了許多裝著液體的微型小管，用來吸收電路散發(fā)出的熱量。當(dāng)電路發(fā)熱時，熱量將微型管內(nèi)的液體汽化，當(dāng)這些汽化物擴散到管子的另一端之后，又重新凝結(jié)，流到管子底部。據(jù)悉，美國宇航局NASA）將對該項技術(shù)進行太空失重狀態(tài)下的實驗，如果實驗成功，這種新技術(shù)將被廣泛應(yīng)用于未來計算機，使計算機的運算速度得以大大提高。生物計算機興起。生物計算機在20世紀80年代中期開始研制，其最大的特點是采用了生物芯片，它由生物工程技術(shù)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)分子構(gòu)成。在這種芯片中，信息以波的形式傳播，運算速度比當(dāng)今最新一代計算機快10萬倍，能量消耗僅相當(dāng)于普通計算機的十分之一，并且擁有巨大的存儲能力。由于蛋白質(zhì)分子能夠自我組合，再生新的微型電路，使得生物計算機具有生物體的一些特點，如能發(fā)揮生物本身的調(diào)節(jié)機能自動修復(fù)芯片發(fā)生的故障，還能模仿人腦的思考機制。國首次公諸于世的生物計算機被用來模擬電子計算機的邏輯運算，解決虛構(gòu)的7城市間最佳路徑問題。不久前，200多名各國計算機學(xué)者齊聚美國普林斯頓大學(xué)，聯(lián)名呼吁向生物計算機領(lǐng)域進軍?？茖W(xué)家們在生物計算機研究領(lǐng)域已經(jīng)有了新的進展，預(yù)計在不久的將來，就能制造出分子元件，即通過在分子水平上的物理化學(xué)作用對信息進行檢測、處理、傳輸和存儲。目前，科學(xué)家們已經(jīng)在超微技術(shù)領(lǐng)域取得了某些突破，制造出了微型機器人?？茖W(xué)家們的長遠目標是讓這種微型機器人成為一部微小的生物計算機，它們不僅小巧玲瓏，而且可以像微生物那樣自我復(fù)制和繁殖，可以鉆進人體里殺死病毒，修復(fù)血管、心臟、腎臟等內(nèi)部器官的損傷，或者使引起癌變的DNA突變發(fā)生逆轉(zhuǎn)，從而使人們延年益壽。光學(xué)計算機前景光明。所謂光學(xué)計算機，就是利用光作為信息的傳輸媒體。與電子相比，光子具有許多獨特的優(yōu)點：它的速度永遠等于光速、具有電子所不具備的頻率及偏振特征，從而大大提高了傳載信息的能力。此外，光信號傳輸根本不需要導(dǎo)線，即使在光線交會時也不會互相干擾、互相影響。一塊直徑僅2厘米的光棱鏡可通過的信息比特率可以超過全世界現(xiàn)有全部電纜總和的300多倍。光學(xué)計算機的智能水平也將遠遠超過電子計算機的智能水平，是人們夢寐以求的理想計算機。20世紀90年代中期，光腦的研究成果像雨后春筍般地不斷涌現(xiàn)，各國科研機構(gòu)、大學(xué)都投入了大量的人力物力從事此項技術(shù)的研究，其中最顯著的研究成果是由法國、德國、英國、意大利等國60多名科學(xué)家聯(lián)合研發(fā)成功的世界上第一臺光腦。該臺光腦的運算速度比目前速度最快的超級計算機快1000多倍，并且準確性極高。此外，光腦的并行處理能力非常強，具有超高速的運算速度，在這方面電腦真是望塵莫及。在工作環(huán)境要求方面，超高速的電腦只能在低溫條件下工作，而光腦在室溫下就能正常工作。另外，光腦的信息存儲量大，抗干擾能力非常強，在任何惡劣環(huán)境條件下都可以開展工作。光腦還具有與人腦相似的容錯性，如果系統(tǒng)中某一元件遭到損壞或運算出現(xiàn)局部錯誤時，并不影響最終的計算結(jié)果。目前光腦的許多關(guān)鍵技術(shù)，如光存儲技術(shù)、光存儲器、光電子集成電路（OIC）等都已取得重大突破。量子計算機呼之欲出。在人類剛進入21世紀之際，量子力學(xué)花開二度，科學(xué)家們根據(jù)量子力學(xué)理論，在研制量子計算機的道路上取得了新的突破。美國科學(xué)家宣布，他們已經(jīng)成功地實現(xiàn)了4量子位邏輯門，取得了4個鋰離子的量子纏結(jié)狀態(tài)。這一成果意味著量子計算機如同含苞欲放的蓓蕾，必將開出絢麗的花朵。伴隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，IT人才的短缺現(xiàn)象將會越來越嚴重。在我國，網(wǎng)絡(luò)存儲人才、電子商務(wù)人才、信息安全人才、游戲技術(shù)人才嚴重短缺；在軟件人才層次結(jié)構(gòu)上，水平高的系統(tǒng)分析員和有行業(yè)背景的項目策劃人員偏少，同時軟件藍領(lǐng)也比較缺乏。據(jù)保守估計，目前中國市場對IT人才的需求每年超過20萬人。此外，由于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，很多掌握過時技術(shù)的人員也不得不重新進行培訓(xùn)，以使自己能夠與最新的技術(shù)同步。隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，信息化程度不斷提高，各個企業(yè)對信息化投入的比例逐步加大，因此要求在職人員必須要學(xué)會操作微機。系統(tǒng)集成工程師也一路走高。年薪8萬一20萬元的薪酬水平頗具競爭力。隨著我國信息化建設(shè)的深入，用戶對系統(tǒng)集成服務(wù)的要求不斷提高，從最初的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)到基于行業(yè)的應(yīng)用，再到對業(yè)務(wù)流程和資源策略的咨詢服務(wù)，要求越來越全面。但系統(tǒng)集成人才一直是IT人才鏈上的軟肋。所以，未來系統(tǒng)集成工程師應(yīng)該是一路走高的職業(yè)。另外，游戲設(shè)計師在我國，電子游戲、電腦動畫和特別效果業(yè)求才若渴，年營業(yè)額50億美元的電子游戲業(yè)需求量驚人。還有，網(wǎng)絡(luò)安全師近幾年，利用計算機網(wǎng)絡(luò)進行的各類違法行為在國內(nèi)呈上升之勢。黑客及攻擊方法已超過計算機病毒的種類，總數(shù)達近千種。我國電子信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)仍處于初級階段，網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)脆弱，給黑客留下了可乘之機，而“監(jiān)守自盜”式的內(nèi)部攻擊對網(wǎng)絡(luò)安全構(gòu)成了更大的威脅。在美國，僅華盛頓就有3支電腦犯罪偵查隊，中央情報局專門將1000名員工調(diào)到一個專門負責(zé)研究遏制電腦犯罪的信息技術(shù)中心去，我國也在組建自己的網(wǎng)絡(luò)安全隊伍。由于信息安全主管單位主辦的中國網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)正在緊鑼密鼓建設(shè)之中，數(shù)十家網(wǎng)絡(luò)安全公司將在各地興起，網(wǎng)絡(luò)安全正在成為一門新興產(chǎn)業(yè)。隨著世界經(jīng)濟一體化，IT行業(yè)成為最能賺錢的行業(yè)，于是能成為計算機方面的工作人員，成為許多大學(xué)生的求職目標。因此，一時間，各個大學(xué)都開設(shè)計算機專業(yè)，大量的學(xué)生報考計算機，以及各高校擴大研究生招生，更使本科生就業(yè)難上加難。結(jié)果，計算機行業(yè)的競爭越來越激烈，有的崗位更是千人競爭一個崗位。實事求是講，在諸多專業(yè)里計算機專業(yè)平均起步收入應(yīng)該是很高的，而且就業(yè)面比較寬，對于一個畢業(yè)生，各個行業(yè)都可以找到合適的工作。但我們也應(yīng)該注意到，計算機是一門快速發(fā)展，日新月異的學(xué)科，時時刻刻都有新的理論，知識，產(chǎn)品被推出。如果想在這個行業(yè)做好，無論作哪個層次，都得不停地充實自己。隨著畢業(yè)生人數(shù)劇增，計算機與通信工程、自動化、電子技術(shù)等相近專業(yè)間擠占就業(yè)崗位現(xiàn)象更加突出。網(wǎng)絡(luò)安全、電子商務(wù)、微電子、軟件設(shè)計和測試等專業(yè)畢業(yè)生走俏。要想有個好的計算機職業(yè)，首先得有扎實的技術(shù)作為基礎(chǔ)；其次，要經(jīng)常了解計算機方面的最新信息，學(xué)習(xí)最新的技術(shù)；第三，實踐經(jīng)驗必不可少，在校期間通過多種渠道積累了實踐經(jīng)驗，也可有目的性地參加見習(xí)培訓(xùn)，學(xué)校安排的實習(xí)等等。第四，了解計算機行業(yè)有哪些職位，以及這些職位需要什么技術(shù)，有針對性地做好就業(yè)準備。隨著科技的