略论计算机的发展趋势与展望

陈永鑫

摘 要：计算机现在于人们息息相关，人们的生活、学习与下作离不开计算机，计算机改变了人们的生活与下作为一式，加快了人们的生活节凑，计算机技术的广泛应用，为其它领域提供了服务，但科技水平不断发展，计算机技术需要不断完善与更新，以适应现代社会发展需要，能为其它领域发展提供技术支持。本文阐述计算机发展趋势及其展望，希望能为研究计算机发展的专家与学者提供理论参考依据。

关键词：计算机;发展;趋势;展望

计算机的出现改变了我们的生活，为我们的生活带来了方便。随着科技的进步与时代的发展，计算机被应用于各个领域，并且起着举足轻重的作用。虽然现在的计算机已经相当的先进，但是为了满足人们更多的需求，计算机也在不断地发展着。本文将对计算机的发展趋势进行简要地分析，以便大家对计算机有进一步的了解。

一、计算机的发展历史

计算机的发展历史是曲折的，在二战期间，美国的宾夕法尼亚的实验室中出现了一个庞然大物，它就是人类史上第一台计算机。它的出现引发了世界的轰动，因为这个怪物让人们很惊讶，它拥有 18000 多个电子管和2000 多个电容器和继电器，占地面积多达 170 平，相当于三间房子那么大。这个笨重的机器虽然很大，但是它的计算速度已经比人快了很多，可以说它的出现改变了人类社会，它是计算机史上当之无愧的里程碑。

随着科技的发展，晶体管出现了。晶体管计算机随之问世，它的体积比电子管计算机要小得多，并且速度更快，耗电率低。虽然晶管计算机主要应用于军事中处理原子科学的大量数据，但是晶管计算机在在这个时期的产量还是少的，因此价格特别贵。

20 世纪70 年代，集成电路计算机又使计算机得到了发展，以前的晶体管计算机在运行的过程中会产生大量的热量，这就会促使计算机某些敏感的零件受到损害。而集成电路计算机的出现不仅使计算机的体积变得更小，也使晶体管计算机的缺点得到解决。这个时期计算机最主要的发展便是在中心程序的控制协调下可以同时运行许多不同的程序。

集成电路计算机已经很先进了，但是科学家们并没有停止对计算机的研制。因为集成电路计算机没有得到大规模的发展，所以对于计算机来说下一步的发展方向就是大规模集成电路。揭开计算机时代序幕的是ENIAC，到UNIVAC成为迎来计算机时代的宠儿。可计算机发生了很大的变化，计算机已经不是实验室的独有物品，它已经走向社会，以一种商品的身份为广大客户服务，为人们的生活带来了极大地方便。

二、计算机发展趋势

（一）智能化的超级计算机

1、高速电脑

美国科学家已经生产出一套新型电脑微电路，该电路的芯片或晶体管之间由胶滞体包裹的导线连接，这种胶滞体90%的物质是空气，而空气是不导电出的，是一种非常优良的绝缘体。计算机运行速度的快慢与芯片间信号传输的速度直接相关，然而，目前普遍使用的硅二氧化物在传输信号的过程中会吸收耗掉一部分信号，从而延长了信息传输的时间。为解决这个问题，科研小组研究出电脑芯片冷却技术，它在电脑电路里内置了许多装着液体的微型小管，用来吸收电路散发出的热量。当电路发热时，热量将微型管内的液体汽化，当这些汽化物扩散到管子的另一端之后，又重新凝结，流到管子底部。

2、生物计算机兴起

生物计算机最大的特点是采用了生物芯片，它由生物工程技术产生的蛋白质分子构成。在这种芯片中，信息以波的形式传播，运算速度比当今最新一代计算机快10万倍，能量消耗仅相当于普通计算机的十分之一，并且拥有巨大的存储能力。目前，科学家们已经在超微技术领域取得了某些突破，制造出了微型机器人。科学家们的长远目标是让这种微型机器人成为一部微小的生物计算机，它们不仅小巧玲珑，而且可以像微生物那样自我复制和繁殖，可以钻进人体里杀死病毒，修复血管、心脏、肾脏等内部器官的损伤，或者使引起癌变的DNA 突变发生逆转，从而使人们延年益寿。超高速计算机采用平行处理技术改进计算机结构，使计算机系统同时执行多条指令或同时对多个数据进行处理，进一步提高计算机运行速度。超级计算机通常是由数百数千甚至更多的处理器（机）组成，能完成普通计算机和服务器不能计算的大型复杂任务。

（二）高性能计算机

1、量子计算机

量子计算机是基于量子效应基础上开发的，它利用一种链状分子聚合物的特性来表示开与关的状态，利用激光脉冲来改变分子的状态，使信息沿着聚合物移动，从而进行运算。量子计算机中的数据用量子位存储。由于量子叠加效应，一个量子位可以是0或1，也可以既存储0又存储1。一个量子位可以存储 2 个数据，同样数量的存储位，量子计算机的存储量比通常计算机大许多。同时量子计算机能够实行量子并行计算，其运算速度可能比目前计算机的Pentium DI 晶片快10 亿倍。除具有高速并行处理数据的能力外，量子计算机还将对现有的保密体系、國家安全意识产生重大的冲击。无论是量子并行计算还是量子模拟计算，本质上都是利用了量子相干性。量子计算机使计算的概念焕然一新。

2、光子计算机

光子计算机是利用光子取代电子进行数据运算、传输和存储。光子计算机即全光数字计算机，以光子代替电子，光互连代替导线互连，光硬件代替计算机中的电子硬件，光运算代替电运算。在光子计算机中，不同波长的光代表不同的数据，可以对复杂度高、计算量大的任务实现快速地并行处理。光子计算机将使运算速度在目前基础上呈指数上升。

3、纳米计算机

纳米计算机是用纳米技术研发的新型高性能计算机。纳米管元件尺寸在几到几十纳米范围，质地坚固，有着极强的导电性，能代替硅芯片制造计算机。应用纳米技术研制的计算机内存芯片，其体积只有数百个原子大小，相当于人的头发丝直径的千分之一。纳米计算机不仅几乎不需要耗费任何能源，而且其性能要比今天的计算机强大许多倍。美国正在研制一种连接纳米管的方法，用这种方法连接的纳米管可用作芯片元件，发挥电子开关、放大和晶体管的功能。纳米计算机体积小、造价低、存量大、性能好，将逐渐取代芯片计算机，推动计算机行业的快速发展。

三、结语

智能化、高性能化的计算机与相关技术的研发和应用，现在科技领域的重大创新，必将推进全球经济社会高速发展，实现人类发展史上的重大突破。随着新型产品的不断研发将会有更多的产品出来，更加方便人们的生活和学习，进一步改变我们的生活质量，计算机的最终目的是达到较好人机交互界面，更好的为人类服务。