大學計算機基礎論文范文(2)
大學計算機基礎論文范文
大學計算機基礎論文范文篇三
試談計算機技術的新發(fā)展
摘要：本文主要論述了計算機的相關發(fā)展歷程。
關鍵字：計算機;發(fā)展;技術
一、計算機發(fā)展歷程
計算機的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了很長的一段時間。1946年2月，第一臺電子計算機ENIAC在美國加州問世，ENIAC用了18000個電子管和86000個其它電子元件，有兩個教室那么大，運算速度卻只有每秒300次各種運算或5000次加法，耗資100萬美元以上。盡管ENIAC有許多不足之處，但它畢竟是計算機的始祖，揭開了計算機時代的序幕。
計算機的發(fā)展到目前為止共經(jīng)歷了四個時代：
1.電子計算機(1946-1957)這一階段計算機的主要特征是采用電子管元件作基本器件，用光屏管或汞延時電路作存儲器，輸入域輸出主要采用穿孔卡片或紙帶，體積大、耗電量大、速度慢、存儲容量小、可靠性差、維護困難且價格昂貴。在軟件上，通常使用機器語言或者匯編語言;來編寫應用程序，因此這一時代的計算機主要用于科學計算。
2.晶體管計算機(1958-1964)20世紀50年代中期，晶體管的出現(xiàn)使計算機生產(chǎn)技術得到了根本性的發(fā)展，由晶體管代替電子管作為計算機的基礎器件，用磁芯或磁鼓作存儲器，在整體性能上，比第一代計算機有了很大的提高。同時程序語言也相應的出現(xiàn)了，如Fortran，Cobol，Algo160等計算機高級語言。晶體管計算機被用于科學計算的同時，也開始在數(shù)據(jù)處理、過程控制方面得到應用。
3.中小規(guī)模集成電路計算機(1965-1971)20世紀60年代中期，隨著半導體工藝的發(fā)展，成功制造了集成電路。中小規(guī)模集成電路成為計算機的主要部件，主存儲器也漸漸過渡到半導體存儲器，使計算機的體積更小，大大降低了計算機計算時的功耗，由于減少了焊點和接插件，進一步提高了計算機的可靠性。在軟件方面，有了標準化的程序設計語言和人機會話式的Basic語言，其應用領域也進一步擴大。
4.大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路計算機(1971-2014)隨著大規(guī)模集成電路的成功制作并用于計算機硬件生產(chǎn)過程，計算機的體積進一步縮小，性能進一步提高。集成更高的大容量半導體存儲器作為內(nèi)存儲器，發(fā)展了并行技術和多機系統(tǒng)，出現(xiàn)了精簡指令集計算機(RISC)，軟件系統(tǒng)工程化、理論化，程序設計自動化。微型計算機在社會上的應用范圍進一步擴大，幾乎所有領域都能看到計算機的“身影”。
二、計算機新技術的發(fā)展趨勢
目前我們處于計算機發(fā)展的第四時代，隨著世界科技創(chuàng)新的不斷進步，計算機領域也在不斷進行著技術上的革新。計算機在面向改變?nèi)祟惿?，提升人類生活的目標發(fā)展的同時，也呈現(xiàn)著智能化、多極化、網(wǎng)絡化、多媒體化等發(fā)展趨勢。
1.智能化 計算機智能化就是要求計算機能模擬人的感覺和思維能力，也是第五代計算機要實現(xiàn)的目標。智能化的研究領域很多， 其中最有代表性的領域是專家系統(tǒng)和機器人。智能化的研究包括模式識別、圖像識別、自然語言的生成和理解、博弈、定理自動證明、自動程序設計、專家系統(tǒng)、學習系統(tǒng)和智能機器人等。
2.多極化 隨著世界經(jīng)濟與科技的發(fā)展，計算機在很多領域發(fā)揮著至關重要的作用。為了滿足不同領域的要求，計算機也在朝向不同領域發(fā)展，巨型、大型、小型、微型機各有自己的應用領域。
3.網(wǎng)絡化 互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)使原本孤立于世界各方的計算機連接起來，隨著人類網(wǎng)絡技術的蓬勃發(fā)展，計算機在網(wǎng)絡中的運用程度還將大幅提升。計算機網(wǎng)絡化徹底改變了人類世界，人們通過互聯(lián)網(wǎng)進行溝通、交流(QQ、微博等)，教育資源共享(文獻查閱、遠程教育等)、信息查閱共享(百度、谷歌)等，特別是無線網(wǎng)絡的出現(xiàn)，極大的提高了人們使用網(wǎng)絡的便捷性，未來計算機將會進一步向網(wǎng)絡化方面發(fā)展。
4.多媒體化 傳統(tǒng)的計算機處理的信息主要是字符和數(shù)字。然而隨著計算機技術的進步，人們開始更多地使用計算機處理圖片、文字、聲音、圖像、視頻等多種形式的多媒體信息。多媒體技術可以集圖形、圖像、音頻、視頻、文字為一體，使信息處理的對象和內(nèi)容更加接近真實世界。計算機向著多媒體化的方向發(fā)展，必然使得我們的生活更加豐富多彩。
三、計算機新技術
在計算機的多方面發(fā)展趨勢下，研究人員開辟了許多新興技術適應時代的需要。就目前而言，影響比較大的新技術主要有：芯片技術、并行處理技術、64位操作系統(tǒng) 、千兆位網(wǎng)絡 、網(wǎng)絡計算 、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等。
1.芯片技術
從1971年微處理器問世后，計算機經(jīng)歷了4位機、8位機和16位機的時代，90年代初，出現(xiàn)了32位結構的微處理器計算系統(tǒng)，并將進入64位計算時代。自從1991年MIPS公司的64位機R4000問世之后，已陸續(xù)有DEC公司的Alpha 21064、21066、21164和21264，HP公司PA8000IBM/Motorola/Alpha的Power PC 620，Sun公司的Ultra-SPARC以及Intel公司的Merced等64位機出現(xiàn)。到了21世紀初，還有英特爾的奔騰、酷睿、SNB系列 。
2.并行處理技術
并行處理技術是40年來在微電子、印刷電路、高密度封裝技術、高性能處理機、存儲系統(tǒng)、外圍設備、通信通道、語言開發(fā)、編譯技術、操作系統(tǒng)、程序設計環(huán)境和應用問題等研究和工業(yè)發(fā)展的產(chǎn)物，并行計算機具有代表性的應用領域有：天氣預報建模、VLSI電路的計算機輔助設計、大型數(shù)據(jù)庫管理、人工智能、犯罪控制和國防戰(zhàn)略研究等，而且它的應用范圍還在不斷地擴大。并行處理技術主要是以算法為核心，并行語言為描述，軟硬件作為實現(xiàn)工具的相互聯(lián)系而又相互制約的一種結構技術。
3.64位操作系統(tǒng)
在計算機架構中，64位整數(shù)、內(nèi)存地址或其他數(shù)據(jù)單元，是指它們最高達到64位(8字節(jié))寬。此外，64位CPU和算術邏輯單元架構是以寄存器、內(nèi)存總線或者數(shù)據(jù)總線的大小為基準。 64 位CPU在1960年代，便已存在于超級計算機，且早在1990年代，就有以 RISC 為基礎的工作站和服務器。2003年才以 x86-64 和 64 位 PowerPC 處理器架構的形式引入到(在此之前是 32 位)個人計算機領域的主流。
4.千兆位網(wǎng)絡
千兆位以太網(wǎng)是IEEE 802.3以太網(wǎng)標準的擴展，傳輸速度為每秒1000兆位(即1Gbps)。最初應用于大型校園網(wǎng)，能把現(xiàn)有的10Mbps以太網(wǎng)和100Mbps快速以太網(wǎng)連接起來。它可取代100Mbps FDDI網(wǎng)，也是ATM技術的強勁對手。
5.網(wǎng)絡計算
在21世紀即將到來之際，世界各大硬件公司都提出了自己對未來的看法，諸如IBM的網(wǎng)絡中心計算、SCO的Internet計算、Oracle的網(wǎng)絡計算、Sybase的分布式計算、Intel的MMX計算、Microsoft的NT計算、DEC的Web計算、HP的可縮放優(yōu)質(zhì)服務器、Sun公司的Java計算等。Sun早就提出了“網(wǎng)絡就是計算機”的口號。總之，從世界IT發(fā)展趨勢看，網(wǎng)絡計算時代已經(jīng)到來。
6.云計算
云計算是一種按使用量付費的模式，這種模式提供可用的、便捷的、按需的網(wǎng)絡訪問， 進入可配置的計算資源共享池(資源包括網(wǎng)絡，服務器，存儲，應用軟件，服務)，這些資源能夠被快速提供，只需投入很少的管理工作，或與服務供應商進行很少的交互。云計算是基于互聯(lián)網(wǎng)的相關服務的增加、使用和交付模式，通常涉及通過互聯(lián)網(wǎng)來提供動態(tài)易擴展且經(jīng)常是虛擬化的資源。云是網(wǎng)絡、互聯(lián)網(wǎng)的一種比喻說法。過去在圖中往往用云來表示電信網(wǎng)，后來也用來表示互聯(lián)網(wǎng)和底層基礎設施的抽象。因此，云計算甚至可以讓你體驗每秒10萬億次的運算能力，擁有這么強大的計算能力可以模擬核爆炸、預測氣候變化和市場發(fā)展趨勢。用戶可以通過電腦、筆記本、手機等方式接入數(shù)據(jù)中心，按自己的需求進行運算。
7.物聯(lián)網(wǎng)
物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術的重要組成部分，其英文名稱是：“The Internet of things”。顧名思義，物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。這有兩層意思：其一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎上的延伸和擴展的網(wǎng)絡;其二，其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通信 也就是物物相息。物聯(lián)網(wǎng)就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。物聯(lián)網(wǎng)通過智能感知、識別技術與普適計算、廣泛應用于網(wǎng)絡的融合中，也因此被稱為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的應用拓展，與其說物聯(lián)網(wǎng)是網(wǎng)絡，不如說物聯(lián)網(wǎng)是業(yè)務和應用。因此，應用創(chuàng)新是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的核心，以用戶體驗為核心的創(chuàng)新2.0是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的靈魂。
四、新型計算機
在計算機新技術層出不窮的背景下，計算機類型也經(jīng)歷著一次次的改革創(chuàng)新，現(xiàn)在出現(xiàn)或者未出現(xiàn)的新型計算機有DNA計算機、量子計算機、光計算機、納米計算機、生物計算機、神經(jīng)計算機等。
1.DNA計算機 這是一種生物形式的計算機。它是利用DNA(脫氧核糖核酸)建立的一種完整的信息技術形式，以編碼的DNA序列(通常意義上計算機內(nèi)存)為運算對象，通過分子生物學的運算操作以解決復雜的數(shù)學難題。與傳統(tǒng)的電子計算機相比，DNA計算機有著很多優(yōu)點，比如：
1)體積小。其體積之小，可同時容納1萬億個此類計算機于一支試管中。
2)存貯量大。1立方米的DNA溶液，可以存貯1萬億億的二進制數(shù)據(jù)。1立方厘米空間的DNA可儲存的資料量超過1兆片CD容量。
3)運算快。其運算速度可以達到每秒10億次，十幾個小時的DNA計算，相當于所有電腦問世以來的總運算量。
4)耗能低。DNA計算機的能耗非常低，僅相當于普通電腦的10億分之一。如果放置在活體細胞內(nèi)，能耗還會更低。
5)并行性。普通電腦采用的都是以順序執(zhí)行指令的方式運算，由于DNA獨特的數(shù)據(jù)結構，數(shù)以億計的DNA計算機可以同時從不同角度處理一個問題，工作一次可以進行10億次運算，即并行的方式工作，大大提高了效率。
此外，DNA計算機能夠使科學觀察與化學反應同步，節(jié)省大筆的科研經(jīng)費。
2.量子計算機
這是利用原子所具有的量子特性進行信息處理的一種全新概念的計算機。量子理論認為，非相互作用下，原子在任一時刻都處于兩種狀態(tài)，稱之為量子超態(tài)。原子會旋轉，即同時沿上、下兩個方向自旋，這正好與電子計算機0與1完全吻合。如果把一群原子聚在一起，它們不會像電子計算機那樣進行的線性運算，而是同時進行所有可能的運算，例如量子計算機處理數(shù)據(jù)時不是分步進行而是同時完成。只要40個原子一起計算，就相當于今天一臺超級計算機的性能。量子計算機以處于量子狀態(tài)的原子作為中央處理器和內(nèi)存，其運算速度可能比奔騰4芯片快10億倍，就像一枚信息火箭，在一瞬間搜尋整個互聯(lián)網(wǎng)，可以輕易破解任何安全密碼，黑客任務輕而易舉。
3.光子計算機
1990年初，美國貝爾實驗室制成世界上第一臺光子計算機。 光子計算機是一種由光信號進行數(shù)字運算、邏輯操作、信息存貯和處理的新型計算機。光子計算機的基本組成部件是集成光路，要有激光器、透鏡和核鏡。由于光子比電子速度快，光子計算機的運行速度可高達一萬億次。它的存貯量是現(xiàn)代計算機的幾萬倍，還可以對語言、圖形和手勢進行識別與合成。許多國家都投入巨資進行光子計算機的研究。隨著現(xiàn)代光學與計算機技術、微電子技術相結合，在不久的將來，光子計算機將成為人類普遍的工具。
4.納米計算機
納米計算機是用納米技術研發(fā)的新型高性能計算機。納米管元件尺寸在幾到幾十納米范圍， 質(zhì)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次方米，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(fā)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(chǎn)品。納米技術正從微電子機械系統(tǒng)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(tǒng)。應用納米技術研制的計算機內(nèi)存芯片，其體積只有數(shù)百個原子大小，相當于人的頭發(fā)絲直徑的千分之一。納米計算機不僅幾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(jīng)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、高效的第六代計算機——生物計算機。用蛋白質(zhì)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(jīng)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。
6.神經(jīng)計算機
其特點是可以實現(xiàn)分布式聯(lián)想記憶.并能在一定程度上模擬人和動物的學習功能。它是一種有知識、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(lián)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。
五、計算機技術的新發(fā)展總結
縱觀計算機的發(fā)展歷程，計算機的發(fā)展總是與人類生活生產(chǎn)的需要離不開的，同時，計算機的發(fā)展又促進了科技的進步，這又使我們的生活質(zhì)量與生產(chǎn)效率獲得進一步的提升。
從空間三維角度看計算機的發(fā)展趨勢，可以總結出簡單的三個字，即“高”、“廣”、“深”。“高”是指計算機的速度越來越快，性能越來越好;“廣”是指計算機的應用已經(jīng)滲透到生活的方方面面;“深”是指計算機向著智能化的方向發(fā)展。從平面一維的角度看，計算機的發(fā)展又存在多個發(fā)展方向，如智能化、多極化、網(wǎng)絡化等。無論哪種角度，無論哪種發(fā)展趨勢，都讓我們看到了計算機科技改變生活的美好未來。
在這些發(fā)展趨勢下，計算機技術不斷地積累，并且以驚人的速度革新。在這種情況下，我們看到的是計算機硬件的一次次提升，計算機軟件的一次次升級。還有互聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡技術的加入，使得計算機技術這一大家庭實力更加雄厚，更加富有潛力。很多計算機技術的應用帶來的便捷已經(jīng)讓我們深切的感受到，如物聯(lián)網(wǎng)技術帶來的物流行業(yè)的革新，云計算帶來的數(shù)據(jù)處理便利迅捷等等。
傳統(tǒng)計算機技術在不斷革新的同時，新型計算機的產(chǎn)生使得計算機這一平臺更加的寬廣。DNA計算機、量子計算機等新型計算機，它們計算速度超快、體積小、傳輸速度快等優(yōu)點都讓人們眼前一亮，讓人們看到了計算機全新的發(fā)展領域。而這些新興領域的開拓，必將使得我們的生活獲得更進一步的提升。
當然，計算機技術迅速發(fā)展的同時也帶來了一些問題，比如云計算服務帶來的個人、企業(yè)以及政府的重要信息的保密問題，計算機網(wǎng)絡化帶來的個人隱私權、著作權等權利的侵犯問題等，都使得計算機的發(fā)展之路多了一些陰影。但是發(fā)展無法避免問題的產(chǎn)生，只有在發(fā)展過程中不斷解決問題，才能使得發(fā)展過程更加穩(wěn)固而有意義。
所以，我們應該看到計算機技術的光明未來，并且適應計算機帶給生活的改變，糾正計算機發(fā)展的錯誤方向，必將使得計算機技術更好的提升我們的生活。
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