论计算机发展史及展望
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论计算机发展史及展望杨露斯黎炼四川大学，成都双流610207摘要：自从1945年世界上第一台电子计算机诞生以来，计算机技术迅猛发展，CPU的速度越来 越快，体积越来越小，价格越来越低。未来光子、 一轮趨级计算技术革命。关键词：计算机；发展史；前景展望中图分类号：G4文献标识码：A文章编号：1003-9767 (2010) 06-0188-01 1 ?前言计算机由机械技术向电子技术以及生物技 术、智能技术的转变，为我们的生活带来了 巨大的变化。计算机己经拥有了 60年的发 展历程，共经历了 5个重要的发展阶段，将 在不久的未来经历第六个发展阶段。量子和分子计算机为代表的新技术将推动新2. 计算机发展历史(1) 电子管计算机(1946-1958年)用阴极射线管或汞延尺线作主存储器， 外存主要使用纸带、卡片等，程序设计主要 使用机器指令或符号指令，应用邻域主要是 科学计算。(2) 晶体管计算机(1958-1964年)主存储器均采用磁蕊存储器，磁鼓和磁 盘开始用作主要的外存储器，程序设计使用 了更接近于人类自然语言的高级程序设计 语言，计算机的应用领域也从科学计算扩展 到了事务处理，工程设计等各个方面。(3) 小规模集成电路计算机 仃 964-1971 年)半导体存储器逐步取代了磁芯存储器 的主存储地位，磁盘成了不可缺少的辅 助存储器，计算机也进入了产品标准 化、模块化、系列化的发展时期，使计 算机使用效率明显提高。(4) 大规模集成电路(1972年-至今)大规模、超大规模集成电路应用的一个 直接结果是微处理器和微型计算机的诞牛。 微处理器自1971年诞生以來几乎每隔二至 三年就要更新换代，以高档微处理器为核心 构成的高档微型计算机系统已达到和超过 了传统超极小型计算机水平，其运算速度可 以达到每秒数次。由于微型计算机体积小、 功耗低、其性能价格比占有很大优如因而 得到了广泛的应用。(5) 人工智能计算机一一神经计算机。 其特点是可以实现分布式联想记忆.并 能在一定程度上模拟人和动物的学习功能。 它是-?种有知识、会学习、能推理的计算机, 具有能理解自然语言、声音、文字和图像的 能力，并且具有说话的能力，使人机能够用 自然语言直接对话，它可以利用已有的和不 断学习到的 知识，进行思维、联想、推理，并得出结论, 能解决复杂问题，具有汇集、记忆、检索有 关知识的能力。3. 计算机发展前景展望计算机的发展将趋向超高速、超小型、并行 处理和智能化。计算发展如此之快，计算机 界据此总结出了“摩尔法则”，该法则认为 每18个月左右计算机性能就会提髙一倍。 因此，在未来，第六代计算机发展方向如下:(1) 分子计算机分子计算机体积小、耗电 少、运算快、存储量大。分子计算机的运行是吸收分子晶体上以电 荷形式存在的信息，并以更有效的方式进行 组织排列。分子计算机的运算过程就是蛋白 生工程屮发挥无法替代的作用。分子芯片体 积可比现在的芯片大大减小，而效率大大提 髙，分子计算机完成一项运算，所需的时 间仅为10微微秒，比人的思维速度快100 万倍。分子计算机具有惊人的存贮容S, 1 立方米的DNA溶液可存储1万亿亿的二进制 数据。分子计算机消耗的能量非常小，只有 电子计算机的十亿分之一。由于分子芯片的 原材料是蛋白质分子，所以分子计算机既有 自我修复的功能，又可直接与分子活体相 联。(2) 光子计算机光子计算机利用光子取代电子进行数据运 算、传输和存储。在光子计算机屮，不同波 长的光代表不同的数据，这远胜于电子计算 机中通过电子“0”和“1”状态变化进行 的二进制运算，可以对复杂度高、计算量大 的任务实现快速的并行处理。光子计算机将 使运算速度在目前基础上呈指数上升。(3) 量子计算机量子计算机是一类遵循址子力学规律进行 高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息 的物理装置。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 质分子与周围物理化学介质的相互作用过 程。转换开关为酶，而程序则在酶合成系统 本身和蛋白质的结构屮极其明显地表示出 来。生物分子组成的计算机具备能在生化环 境下，甚至在生物有机体中运行，并能以其 它分子形式与外部环境交换。因此它将在医 疗诊治、遗传追踪和仿位存储。由于量子卷加效应，一个量子位可 以是0或1,也可以既存储0又存储1。因 此，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。同时址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PentiumTIia片快10亿倍。(4) 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。纳米管元件尺寸在儿到儿十纳米 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。“纳米”是一个计量 单位，一个纳米等于10-9米，大约是氢原 子直径的10倍。纳米技术是从20世纪80 年代初迅速发展起来的新的前沿科研领域， 最终目标是人类按照自己的意志直接操纵 单个原子，制造出具有特定功能的产品。现 在纳米技术正从微电子机械系统起步，把传 感器、电动机和各种处理器都放在一个硅芯 片上而构成一个系统。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纳 米计算机不仅儿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。(5) 生物计算机20世纪80年代以来，生物工程学家对人脑、 神经元和感受器的研究倾注了很大精力，以期研制出可以模拟人脑思维、低耗、高教的 第六代计算机一一生物计算机.用蛋白质制 造的电脑芯片，存储量可以达到普通电脑的 10亿倍。生物电脑元件的密度比大脑神经元 的密度高100万倍，传递信息的速度也比人脑思维 的速度快100万倍。参考文献：[I] 殷海滨?中学生物学[J] . 2007,23⑻:7-8 关 键 词： 计算机 发展史 展望
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