未來計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)技術(shù)論文
未來計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)技術(shù)論文
計(jì)算機(jī)作為一個(gè)完整系統(tǒng)所運(yùn)用的技術(shù)。主要有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)技術(shù)、系統(tǒng)管理技術(shù)、系統(tǒng)維護(hù)技術(shù)和系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)等。以下是學(xué)習(xí)啦小編為大家精心準(zhǔn)備的:未來計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相關(guān)論文。內(nèi)容僅供參考,歡迎閱讀!
未來計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)技術(shù)全文如下:
計(jì)算機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)繼續(xù)發(fā)展
未來的計(jì)算機(jī)技術(shù)將向超高速、超小型、平行處理、智能化的方向發(fā)展。盡管受到物理極限的約束,采用硅芯片的計(jì)算機(jī)的核心部件CPU的性能還會持續(xù)增長。作為Moore定律驅(qū)動下成功企業(yè)的典范Inter預(yù)計(jì)2001年推出1億個(gè)晶體管的微處理器,并預(yù)計(jì)在2010年推出集成10億個(gè)晶體管的微處理器,其性能為10萬MIPS(1000億條指令/秒)。而每秒100萬億次的超級計(jì)算機(jī)將出現(xiàn)在本世紀(jì)初出現(xiàn)。超高速計(jì)算機(jī)將采用平行處理技術(shù),使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)同時(shí)執(zhí)行多條指令或同時(shí)對多個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,這是改進(jìn)計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)、提高計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度的關(guān)鍵技術(shù)。
同時(shí)計(jì)算機(jī)將具備更多的智能成分,它將具有多種感知能力、一定的思考與判斷能力及一定的自然語言能力。除了提供自然的輸入手段(如語音輸入、手寫輸入)外,讓人能產(chǎn)生身臨其境感覺的各種交互設(shè)備已經(jīng)出現(xiàn),虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是這一領(lǐng)域發(fā)展的集中體現(xiàn)。
傳統(tǒng)的磁存儲、光盤存儲容量繼續(xù)攀升,新的海量存儲技術(shù)趨于成熟,新型的存儲器每立方厘米存儲容量可達(dá)10TB(以一本書30萬字計(jì),它可存儲約1500萬本書)。信息的永久存儲也將成為現(xiàn)實(shí),千年存儲器正在研制中,這樣的存儲器可以抗干擾、抗高溫、防震、防水、防腐蝕。如是,今日的大量文獻(xiàn)可以原汁原味保存、并流芳百世。
新型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)
硅芯片技術(shù)的高速發(fā)展同時(shí)也意味著硅技術(shù)越來越近其物理極限,為此,世界各國的研究人員正在加緊研究開發(fā)新型計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)從體系結(jié)構(gòu)的變革到器件與技術(shù)革命都要產(chǎn)生一次量的乃至質(zhì)的飛躍。新型的量子計(jì)算機(jī)、光子計(jì)算機(jī)、生物計(jì)算機(jī)、納米計(jì)算機(jī)等將會在21世紀(jì)走進(jìn)我們的生活,遍布各個(gè)領(lǐng)域。
量子計(jì)算機(jī)
量子計(jì)算機(jī)是基于量子效應(yīng)基礎(chǔ)上開發(fā)的,它利用一種鏈狀分子聚合物的特性來表示開與關(guān)的狀態(tài),利用激光脈沖來改變分子的狀態(tài),使信息沿著聚合物移動,從而進(jìn)行運(yùn)算。
量子計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)用量子位存儲。由于量子疊加效應(yīng),一個(gè)量子位可以是0或1,也可以既存儲0又存儲1。因此一個(gè)量子位可以存儲2個(gè)數(shù)據(jù),同樣數(shù)量的存儲位,量子計(jì)算機(jī)的存儲量比通常計(jì)算機(jī)大許多。同時(shí)量子計(jì)算機(jī)能夠?qū)嵭辛孔硬⑿杏?jì)算,其運(yùn)算速度可能比目前個(gè)人計(jì)算機(jī)的PentiumⅢ晶片快10億倍。目前正在開發(fā)中的量子計(jì)算機(jī)有3種類型:核磁共振(NMR)量子計(jì)算機(jī)、硅基半導(dǎo)體量子計(jì)算機(jī)、離子阱量子計(jì)算機(jī)。預(yù)計(jì)2030年將普及量子計(jì)算機(jī)。
光子計(jì)算機(jī)
光子計(jì)算機(jī)即全光數(shù)字計(jì)算機(jī),以光子代替電子,光互連代替導(dǎo)線互連,光硬件代替計(jì)算機(jī)中的電子硬件,光運(yùn)算代替電運(yùn)算。
與電子計(jì)算機(jī)相比,光計(jì)算機(jī)的“無導(dǎo)線計(jì)算機(jī)”信息傳遞平行通道密度極大。一枚直徑5分硬幣大小的棱鏡,它的通過能力超過全世界現(xiàn)有電話電纜的許多倍。光的并行、高速,天然地決定了光計(jì)算機(jī)的并行處理能力很強(qiáng),具有超高速運(yùn)算速度。超高速電子計(jì)算機(jī)只能在低溫下工作,而光計(jì)算機(jī)在室溫下即可開展工作。光計(jì)算機(jī)還具有與人腦相似的容錯(cuò)性。系統(tǒng)中某一元件損壞或出錯(cuò)時(shí),并不影響最終的計(jì)算結(jié)果。
目前,世界上第一臺光計(jì)算機(jī)已由歐共體的英國、法國、比利時(shí)、德國、意大利的70多名科學(xué)家研制成功,其運(yùn)算速度比電子計(jì)算機(jī)快1000倍??茖W(xué)家們預(yù)計(jì),光計(jì)算機(jī)的進(jìn)一步研制將成為21世紀(jì)高科技課題之一。
生物計(jì)算機(jī)(分子計(jì)算機(jī))
生物計(jì)算機(jī)的運(yùn)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(jì)算機(jī)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。
20世紀(jì)70年代,人們發(fā)現(xiàn)脫氧核糖核酸(DNA)處于不同狀態(tài)時(shí)可以代表信息的有或無。DNA分子中的遺傳密碼相當(dāng)于存儲的數(shù)據(jù),DNA分子間通過生化反應(yīng),從一種基因代瑪轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N基因代碼。反應(yīng)前的基因代碼相當(dāng)于輸入數(shù)據(jù),反應(yīng)后的基因代碼相當(dāng)于輸出數(shù)據(jù)。如果能控制這一反應(yīng)過程,那么就可以制作成功DNA計(jì)算機(jī)。
蛋白質(zhì)分子比硅晶片上電子元件要小得多,彼此相距甚近,生物計(jì)算機(jī)完成一項(xiàng)運(yùn)算,所需的時(shí)間僅為10微微秒,比人的思維速度快100萬倍。DNA分子計(jì)算機(jī)具有驚人的存貯容量,1立方米的DNA溶液,可存儲1萬億億的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。DNA計(jì)算機(jī)消耗的能量非常小,只有電子計(jì)算機(jī)的十億分之一。由于生物芯片的原材料是蛋白質(zhì)分子,所以生物計(jì)算機(jī)既有自我修復(fù)的功能,又可直接與生物活體相聯(lián)。預(yù)計(jì)10~20年后,DNA計(jì)算機(jī)將進(jìn)入實(shí)用階段。
納米計(jì)算機(jī)
“納米”是一個(gè)計(jì)量單位,一個(gè)納米等于10[-9]米,大約是氫原子直徑的10倍。納米技術(shù)是從80年代初迅速發(fā)展起來的新的前沿科研領(lǐng)域,最終目標(biāo)是人類按照自己的意志直接操縱單個(gè)原子,制造出具有特定功能的產(chǎn)品。
現(xiàn)在納米技術(shù)正從MEMS(微電子機(jī)械系統(tǒng))起步,把傳感器、電動機(jī)和各種處理器都放在一個(gè)硅芯片上而構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)。應(yīng)用納米技術(shù)研制的計(jì)算機(jī)內(nèi)存芯片,其體積不過數(shù)百個(gè)原子大小,相當(dāng)于人的頭發(fā)絲直徑的千分之一。納米計(jì)算機(jī)不僅幾乎不需要耗費(fèi)任何能源,而且其性能要比今天的計(jì)算機(jī)強(qiáng)大許多倍。
目前,納米計(jì)算機(jī)的成功研制已有一些鼓舞人心的消息,惠普實(shí)驗(yàn)室的科研人員已開始應(yīng)用納米技術(shù)研制芯片,一旦他們的研究獲得成功,將為其他縮微計(jì)算機(jī)元件的研制和生產(chǎn)鋪平道路。
互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)繼續(xù)蔓延與提升
今天人們談到計(jì)算機(jī)必然地和網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來,一方面孤立的未加入網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)越來越難以見到,另一方面計(jì)算機(jī)的概念也被網(wǎng)絡(luò)所擴(kuò)展。二十世紀(jì)九十年代興起的Internet在過去如火如荼地發(fā)展,其影響之廣、普及之快是前所未有的。從沒有一種技術(shù)能像Internet一樣,劇烈地改變著我們的學(xué)習(xí)、生活和習(xí)慣方式。全世界幾乎所有國家都有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)直接或間接地與Internet相連,使之成為一個(gè)全球范圍的計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。人們可以通過Internet與世界各地的其它用戶自由地進(jìn)行通信,可從Internet中獲得各種信息。
回顧一下我國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,就可以感受到互聯(lián)網(wǎng)普及之快。近三年中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心(CNNIC)對我國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)狀況的調(diào)查表明我國的Internet發(fā)展呈現(xiàn)爆炸式增長,2000年1月我國上網(wǎng)計(jì)算機(jī)數(shù)為350萬臺,2001年的統(tǒng)計(jì)數(shù)為892萬臺,翻一番多;2000年1月我國上網(wǎng)用戶人數(shù)890萬;2001年1月的統(tǒng)計(jì)數(shù)為2250萬人,接近于3倍;2000年1月CN下注冊的域名數(shù)為48575,2001年1月的統(tǒng)計(jì)數(shù)為122099個(gè),接近于3倍;國際線路的總?cè)萘磕壳斑_(dá)2799M,8倍于2000年1月的351M。
人們已充分領(lǐng)略到網(wǎng)絡(luò)的魅力,Internet大大縮小了時(shí)空界限,通過網(wǎng)絡(luò)人們可以共享計(jì)算機(jī)硬件資源、軟件資源和信息資源。“網(wǎng)絡(luò)就是計(jì)算機(jī)”的概念被事實(shí)一再證明,被世人逐步接受。
在未來10年內(nèi),建立透明的全光網(wǎng)絡(luò)勢在必行,互聯(lián)網(wǎng)的傳輸速率將提高100倍。在Internet上進(jìn)行醫(yī)療診斷、遠(yuǎn)程教學(xué)、電子商務(wù)、視頻會議、視頻圖書館等將得以普及。同時(shí),無線網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建將成為眾多公司競爭的主戰(zhàn)場,未來我們可以通過無線接入隨時(shí)隨地連接到Internet上,進(jìn)行交流、獲取信息、觀看電視節(jié)目。
移動計(jì)算技術(shù)與系統(tǒng)
隨著因特網(wǎng)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用、無線移動通信技術(shù)的成熟以及計(jì)算機(jī)處理能力的不斷提高,新的業(yè)務(wù)和應(yīng)用不斷涌現(xiàn)。移動計(jì)算正是為提高工作效率和隨時(shí)能夠交換和處理信息所提出,業(yè)已成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向。
移動計(jì)算包括三個(gè)要素:通信、計(jì)算和移動。這三個(gè)方面既相互獨(dú)立又相互聯(lián)系。移動計(jì)算概念提出之前,人們對它們的研究已經(jīng)很長時(shí)間了,移動計(jì)算是第一次把它們結(jié)合起來進(jìn)行研究。它們可以相互轉(zhuǎn)化,例如,通信系統(tǒng)的容量可以通過計(jì)算處理(信源壓縮,信道編碼,緩存,預(yù)取)得到提高。
移動性可以給計(jì)算和通信帶來新的應(yīng)用,但同時(shí)也帶來了許多問題。最大的問題就是如何面對無線移動環(huán)境帶來的挑戰(zhàn)。在無線移動環(huán)境中,信號要受到各種各樣的干擾和衰落的影響,會有多徑和移動,給信號帶來時(shí)域和頻域彌散、頻帶資源受限、較大的傳輸時(shí)延等等問題。這樣一個(gè)環(huán)境下,引出了很多在移動通信網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中未遇到的問題。第一,信道可靠性問題和系統(tǒng)配置問題。有限的無線帶寬、惡劣的通信環(huán)境使各種應(yīng)用必須建立在一個(gè)不可靠的、可能斷開的物理連接上。在移動計(jì)算網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下,移動終端位置的移動要求系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)進(jìn)行配置和更新。第二,為了真正實(shí)現(xiàn)在移動中進(jìn)行各種計(jì)算,必須要對寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進(jìn)行支持。第三,如何將現(xiàn)有的主要針對話音業(yè)務(wù)的移動管理技術(shù)拓展到寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。第四,如何把一些在固定計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中的成熟技術(shù)移植到移動計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中。
面向全球網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用的各類新型微機(jī)和信息終端產(chǎn)品將成為主要產(chǎn)品。便攜計(jì)算機(jī)、數(shù)字基因計(jì)算機(jī)、移動手機(jī)和終端產(chǎn)品,以及各種手持式個(gè)人信息終端產(chǎn)品,將把移動計(jì)算與數(shù)字通信融合為一體,手機(jī)將被嵌入高性能芯片和軟件,依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的無限通信協(xié)議(如藍(lán)牙)上網(wǎng),觀看電視、收聽廣播。在Internet上成長起來的新一代自然不會把汽車僅作為代步工具,汽車將向用戶提供上網(wǎng)、辦公、家庭娛樂等功能,成為車輪上的信息平臺。
跨入新世紀(jì)的門檻,暢想未來之時(shí),我們不妨回顧本世紀(jì)人們對計(jì)算機(jī)的認(rèn)識。1943年IBM總裁Thomas Wason說“我認(rèn)為全世界市場的計(jì)算機(jī)需求量約為五臺”。1957年美國PrenticeHall的編輯撰文“我走遍了這個(gè)國家并和許多最優(yōu)秀的人們交談過,我可以確信數(shù)據(jù)處理熱不會熱過今年”。1968年IBM的高級計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工程師的微晶片上注解“但是……它究竟有什么用呢?”。1977年數(shù)字設(shè)備公司的創(chuàng)始人和總裁Ken Olson說“任何人都沒有理由在家里放一臺計(jì)算機(jī)”。愿我們的所言也將被證明是膚淺的、保守的。