論計算機發展史及展望

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論計算機發展史及展望楊露斯黎煉四川大學，成都雙流610207摘要：自從1945年世界上第一臺電子計算機誕生以來，計算機技術迅猛發展，CPU的速度越來 越快，體積越來越小，價格越來越低。未來光子、 一輪趨級計算技術革命。關鍵詞：計算機；發展史；前景展望中圖分類號：G4文獻標識碼：A文章編號：1003-9767 (2010) 06-0188-01 1 ?前言計算機由機械技術向電子技術以及生物技 術、智能技術的轉變，為我們的生活帶來了 巨大的變化。計算機己經擁有了 60年的發 展歷程，共經歷了 5個重要的發展階段，將 在不久的未來經歷第六個發展階段。量子和分子計算機為代表的新技術將推動新2. 計算機發展歷史(1) 電子管計算機(1946-1958年)用陰極射線管或汞延尺線作主存儲器， 外存主要使用紙帶、卡片等，程序設計主要 使用機器指令或符號指令，應用鄰域主要是 科學計算。(2) 晶體管計算機(1958-1964年)主存儲器均采用磁蕊存儲器，磁鼓和磁 盤開始用作主要的外存儲器，程序設計使用 了更接近于人類自然語言的高級程序設計 語言，計算機的應用領域也從科學計算擴展 到了事務處理，工程設計等各個方面。(3) 小規模集成電路計算機 仃 964-1971 年)半導體存儲器逐步取代了磁芯存儲器 的主存儲地位，磁盤成了不可缺少的輔 助存儲器，計算機也進入了產品標準 化、模塊化、系列化的發展時期，使計 算機使用效率明顯提高。(4) 大規模集成電路(1972年-至今)大規模、超大規模集成電路應用的一個 直接結果是微處理器和微型計算機的誕牛。 微處理器自1971年誕生以來幾乎每隔二至 三年就要更新換代，以高檔微處理器為核心 構成的高檔微型計算機系統已達到和超過 了傳統超極小型計算機水平，其運算速度可 以達到每秒數次。由于微型計算機體積小、 功耗低、其性能價格比占有很大優如因而 得到了廣泛的應用。(5) 人工智能計算機一一神經計算機。 其特點是可以實現分布式聯想記憶.并 能在一定程度上模擬人和動物的學習功能。 它是-?種有知識、會學習、能推理的計算機, 具有能理解自然語言、聲音、文字和圖像的 能力，并且具有說話的能力，使人機能夠用 自然語言直接對話，它可以利用已有的和不 斷學習到的 知識，進行思維、聯想、推理，并得出結論, 能解決復雜問題，具有匯集、記憶、檢索有 關知識的能力。3. 計算機發展前景展望計算機的發展將趨向超高速、超小型、并行 處理和智能化。計算發展如此之快，計算機 界據此總結出了“摩爾法則”，該法則認為 每18個月左右計算機性能就會提髙一倍。 因此，在未來，第六代計算機發展方向如下:(1) 分子計算機分子計算機體積小、耗電 少、運算快、存儲量大。分子計算機的運行是吸收分子晶體上以電 荷形式存在的信息，并以更有效的方式進行 組織排列。分子計算機的運算過程就是蛋白 生工程屮發揮無法替代的作用。分子芯片體 積可比現在的芯片大大減小，而效率大大提 髙，分子計算機完成一項運算，所需的時 間僅為10微微秒，比人的思維速度快100 萬倍。分子計算機具有驚人的存貯容S, 1 立方米的DNA溶液可存儲1萬億億的二進制 數據。分子計算機消耗的能量非常小，只有 電子計算機的十億分之一。由于分子芯片的 原材料是蛋白質分子，所以分子計算機既有 自我修復的功能，又可直接與分子活體相 聯。(2) 光子計算機光子計算機利用光子取代電子進行數據運 算、傳輸和存儲。在光子計算機屮，不同波 長的光代表不同的數據，這遠勝于電子計算 機中通過電子“0”和“1”狀態變化進行 的二進制運算，可以對復雜度高、計算量大 的任務實現快速的并行處理。光子計算機將 使運算速度在目前基礎上呈指數上升。(3) 量子計算機量子計算機是一類遵循址子力學規律進行 高速數學和邏輯運算、存儲及處理量子信息 的物理裝置。量子計算機是基于量子效應基 礎上開發的，它利用一種鏈狀分子聚合物的 特性來表示開與關的狀態，利用激光脈沖來 改變分子的狀態，使信息沿著聚合物移動， 從而進行運算。量子計算機中的數據用量子 質分子與周圍物理化學介質的相互作用過 程。轉換開關為酶，而程序則在酶合成系統 本身和蛋白質的結構屮極其明顯地表示出 來。生物分子組成的計算機具備能在生化環 境下，甚至在生物有機體中運行，并能以其 它分子形式與外部環境交換。因此它將在醫 療診治、遺傳追蹤和仿位存儲。由于量子卷加效應，一個量子位可 以是0或1,也可以既存儲0又存儲1。因 此，一個量子位可以存儲2個數據，同樣數 量的存儲位，量子計算機的存儲量比通常計 算機大許多。同時址子計算機能夠實行量子 并行計算，其運算速度可能比 目前計算機的PentiumTIia片快10億倍。(4) 納米計算機納米計算機是用納米技術研發的新型高性 能計算機。納米管元件尺寸在兒到兒十納米 范圍，質地堅固，有著極強的導電性，能代 替硅芯片制造計算機。“納米”是一個計量 單位，一個納米等于10-9米，大約是氫原 子直徑的10倍。納米技術是從20世紀80 年代初迅速發展起來的新的前沿科研領域， 最終目標是人類按照自己的意志直接操縱 單個原子，制造出具有特定功能的產品。現 在納米技術正從微電子機械系統起步，把傳 感器、電動機和各種處理器都放在一個硅芯 片上而構成一個系統。應用納米技術研制的 計算機內存芯片，其體積只有數百個原子大 小，相當于人的頭發絲直徑的千分納 米計算機不僅兒乎不需要耗費任何能源， 而且其性能要比今天的計算機強大許多倍。(5) 生物計算機20世紀80年代以來，生物工程學家對人腦、 神經元和感受器的研究傾注了很大精力，以期研制出可以模擬人腦思維、低耗、高教的 第六代計算機一一生物計算機.用蛋白質制 造的電腦芯片，存儲量可以達到普通電腦的 10億倍。生物電腦元件的密度比大腦神經元 的密度高100萬倍，傳遞信息的速度也比人腦思維 的速度快100萬倍。參考文獻：[I] 殷海濱?中學生物學[J] . 2007,23⑻:7-8 關?鍵?詞： 計算機 發展史 展望

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總結

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