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【關(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī)技術(shù)；發(fā)展趨勢(shì)；現(xiàn)代；趨勢(shì)

所謂計(jì)算機(jī)，又被稱(chēng)之為電腦，具備數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、修改功能，并實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)邏輯與數(shù)據(jù)的計(jì)算，是現(xiàn)代化智能電子設(shè)備。作為集成網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、媒體等技術(shù)為一體的電子設(shè)備，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展逐漸受到人們的重視?？v觀現(xiàn)階段計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們只側(cè)重于對(duì)計(jì)算機(jī)中相關(guān)軟件的應(yīng)用，但是卻對(duì)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展歷程和趨勢(shì)不知所云，這無(wú)疑是對(duì)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展造成影響?；诖耍疚膶?duì)計(jì)算機(jī)發(fā)展方向和趨勢(shì)進(jìn)行闡述，希望具備一定的借鑒意義。

1計(jì)算機(jī)發(fā)展方向與歷程

1.1電子計(jì)算機(jī)

首臺(tái)計(jì)算機(jī)出生于1946年，代表著人類(lèi)發(fā)展正式邁入新的紀(jì)元，促使人類(lèi)社會(huì)發(fā)展其整體實(shí)力得到明顯提升。也正在1946年，人類(lèi)正式進(jìn)入到信息時(shí)代，直至發(fā)展到現(xiàn)階段的全面信息時(shí)代。據(jù)相關(guān)調(diào)查研究表明，計(jì)算機(jī)研發(fā)儼然成為相關(guān)研究工作者的熱衷點(diǎn)，并將其相關(guān)研究成果廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域的生產(chǎn)生活之中。通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的研究，可以將其發(fā)展歷程分為四個(gè)階段，第一階段為1946~1957年，第一代計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，其電子元件為計(jì)算機(jī)的主要器件。而電子計(jì)算機(jī)的體積與占地空間相對(duì)龐大，但是在實(shí)際容量以及計(jì)算能力方面，都相對(duì)較低。使得電子計(jì)算機(jī)的穩(wěn)定性較差，消耗能力較強(qiáng)。與此同時(shí)，此階段電子計(jì)算機(jī)不具備軟件系統(tǒng)功能，所以在具體操作中需進(jìn)行機(jī)器語(yǔ)言的應(yīng)用。

1.2晶體管計(jì)算機(jī)

1958~1964年，固體物理能帶論以及量子力學(xué)等理論誕生，在此背景下，半導(dǎo)體器件問(wèn)世。在上世紀(jì)50年代，點(diǎn)接觸晶體管被有效研制成功，接著結(jié)型晶體管研制成功。也正因晶體管的應(yīng)用，促使計(jì)算機(jī)技術(shù)正式邁入第二發(fā)展階段，晶體計(jì)算機(jī)也被廣泛應(yīng)用到各領(lǐng)域之中。1959年，在美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室誕生第一臺(tái)晶體管計(jì)算機(jī)，其主要電子元件為晶體管，而計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器則是利用磁芯等器件構(gòu)成，所以相較于一代電子計(jì)算機(jī)，晶體管計(jì)算機(jī)在其性能方面得到大幅度提升。晶體管的應(yīng)用具備損耗低、體積小、效率高等優(yōu)勢(shì)，所以二代計(jì)算機(jī)在使用壽命方面得到延長(zhǎng)，并且計(jì)算機(jī)體積得到大幅度降低，這就為計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用打下基礎(chǔ)。此外，晶體管計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力也得地創(chuàng)新，通過(guò)對(duì)浮點(diǎn)算法的應(yīng)用，進(jìn)一步計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力。

1.3集成電路計(jì)算機(jī)

正是因?yàn)榫w管的研制，為后續(xù)集成電路的研發(fā)提供良好的基礎(chǔ)性前提，人們基于對(duì)晶體管、其它電子元件的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)集成電路的設(shè)計(jì)。也正因此，計(jì)算機(jī)技術(shù)正式邁入第三階段，計(jì)算機(jī)主要元件轉(zhuǎn)變成集成電路，具體在1964~現(xiàn)今。相較于第一、第二代計(jì)算機(jī)，集成電路計(jì)算機(jī)雖然在存儲(chǔ)器的應(yīng)用方面與一代、二代類(lèi)似，但是無(wú)論是計(jì)算機(jī)的能耗，還是計(jì)算機(jī)自身體積，都得到大幅度的縮小，而計(jì)算機(jī)的可靠性得到提升，并且計(jì)算機(jī)的功能也得到合理增加。針對(duì)集成電路計(jì)算機(jī)而言，除具備基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)計(jì)算、處理功能之外，還增設(shè)了自動(dòng)控制、輔助設(shè)計(jì)等功能，促使計(jì)算機(jī)計(jì)算的應(yīng)用領(lǐng)域得到拓寬。而在科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的背景下，集成電路得到不斷升級(jí)和優(yōu)化，促使集成電路中晶體管的容納數(shù)量保持著不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)，這就促使集成計(jì)算機(jī)正式邁入大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)時(shí)代。集成電路計(jì)算機(jī)的主要電子元件包括大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路，無(wú)論是在存儲(chǔ)容量還是計(jì)算能力方面，都得到提升。

2計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢(shì)分析

2.1光子計(jì)算機(jī)

現(xiàn)階段人們?cè)诠鈱W(xué)工程領(lǐng)域的研發(fā)已經(jīng)取得一定的成就，并且光子也被得到充分的應(yīng)用，并且電運(yùn)算也逐漸被光運(yùn)算所取代。例如當(dāng)前的光學(xué)反射折射鏡、激光器等光學(xué)元件已經(jīng)完全取代了傳統(tǒng)的電子設(shè)備。而針對(duì)光子計(jì)算機(jī)而言，是指計(jì)算機(jī)中數(shù)字運(yùn)算、信息存儲(chǔ)、信息處理以及相關(guān)邏輯操作主要利用光信號(hào)進(jìn)行處理的計(jì)算機(jī)。相較于傳統(tǒng)電子集成電路計(jì)算機(jī)，光子計(jì)算具備以下優(yōu)勢(shì)：（1）可靠性較強(qiáng)，光子自身不具備電荷，所以在具體運(yùn)行過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生任何的電磁作用，所以相關(guān)光學(xué)元件在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)光學(xué)元件相互影響的情況，所以光子計(jì)算機(jī)在可靠性方面相對(duì)較強(qiáng)；（2）運(yùn)算速度快。光子計(jì)算機(jī)針對(duì)相關(guān)運(yùn)算操作的開(kāi)展，其速度極快，在處理能力方面明顯優(yōu)于電子集成電路計(jì)算機(jī)。并且光子的傳播速度高達(dá)3×108，所以光子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力是電子計(jì)算機(jī)無(wú)可比擬的；（3）存儲(chǔ)容量非常大。光子計(jì)算機(jī)運(yùn)行過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的電磁干擾，所以光子互聯(lián)密度相對(duì)較大，這就促使光子計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)容量非常大。

2.2納米計(jì)算機(jī)

人們所熟知的納米多為計(jì)量單位，而現(xiàn)階段現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)研究中，通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)與納米技術(shù)的融合，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的創(chuàng)新，研發(fā)出新型計(jì)算機(jī)。當(dāng)前，計(jì)算機(jī)器件中達(dá)到物理極限的有硅芯片，如若在計(jì)算機(jī)技術(shù)研發(fā)過(guò)程中，不斷對(duì)硅芯片進(jìn)行體積的減少，會(huì)導(dǎo)致電能損耗的增大。而通過(guò)納米技術(shù)在計(jì)算機(jī)上的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)晶體管被薄膜晶體管的有效取代，進(jìn)而研發(fā)出新型納米計(jì)算機(jī)。針對(duì)納米計(jì)算機(jī)而言，具備表面效應(yīng)、量子隧道效應(yīng)、體積效應(yīng)以及量子尺寸效應(yīng)，促使納米計(jì)算機(jī)的應(yīng)用可以有效解決電子集成電路計(jì)算機(jī)中存在的問(wèn)題和弊端。此外，納米計(jì)算機(jī)其生產(chǎn)成本也相對(duì)較低，這就表明納米計(jì)算機(jī)的研發(fā)和應(yīng)用具備廣闊的空間。

2.3生物計(jì)算機(jī)

生物計(jì)算機(jī)又被稱(chēng)之為放生計(jì)算機(jī)，具體是指將普通電子集成電路計(jì)算機(jī)匯總的晶體管轉(zhuǎn)換成生物芯片。生物計(jì)算機(jī)的具體研發(fā)，主要是利用生物工程技術(shù)中的生物芯片和蛋白質(zhì)分子，也正因此，得來(lái)生物計(jì)算機(jī)之名。針對(duì)生物計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，具備以下優(yōu)勢(shì)：（1）體積小。生物計(jì)算機(jī)的體積相較于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)，其體積得到大幅度降低，但是其內(nèi)存容量得到提升；（2）生物計(jì)算機(jī)在運(yùn)算方面采取二進(jìn)制方式，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)整體運(yùn)算能力的提升；（3）并行性較強(qiáng)。相較于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)，生物計(jì)算機(jī)的蛋白質(zhì)在合成過(guò)程中呈現(xiàn)出分子同步合成，所以其并行性相對(duì)較強(qiáng)：（4）可靠性?xún)r(jià)錢(qián)哦哎那個(gè)。生物計(jì)算機(jī)在出現(xiàn)芯片損壞時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)芯片的自我修復(fù)，進(jìn)而有效提計(jì)算機(jī)的可靠性。而針對(duì)生物計(jì)算機(jī)的研究而言，現(xiàn)階段主要分為兩個(gè)方向：（1）將計(jì)算機(jī)中的半導(dǎo)體元件利用有機(jī)分子元件進(jìn)行替代，進(jìn)而研發(fā)新型分子計(jì)算機(jī)；（2）針對(duì)生物計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)的構(gòu)想，對(duì)人腦結(jié)構(gòu)、思維規(guī)律等方面進(jìn)行深入研究，以此為依據(jù)進(jìn)行生物計(jì)算機(jī)的研發(fā)。2.4量子計(jì)算機(jī)通過(guò)深入研究分析后，發(fā)現(xiàn)計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展至成熟階段，其量子計(jì)算機(jī)的研發(fā)必定會(huì)取得良好的成效效果。與此同時(shí)，現(xiàn)階段現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的研發(fā)，其中量子計(jì)算機(jī)也是主要研究方向。針對(duì)量子計(jì)算機(jī)研發(fā)的開(kāi)展，主要依據(jù)為相關(guān)量子力學(xué)內(nèi)容，通過(guò)對(duì)量子計(jì)算機(jī)的研發(fā)，實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理、內(nèi)容存儲(chǔ)量以及運(yùn)算速度方面進(jìn)行大幅度提升。與此同時(shí)，相較于普通計(jì)算機(jī)，量子計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)量子信息的應(yīng)用，促使計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)信息聚體效果的提升?？v觀現(xiàn)階段該技術(shù)的研究，雖仍處于初步階段，但是卻具備著較強(qiáng)的戰(zhàn)略影響，進(jìn)一步促進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)研發(fā)事業(yè)的發(fā)展。

3結(jié)束語(yǔ)

總而言之，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展促使社會(huì)發(fā)展水平不斷提高，民眾的生活方式也愈發(fā)變得科技化、便捷化?；诖耍瑧?yīng)重視對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展歷程進(jìn)行深入分析研究，明確掌握其發(fā)展趨向，進(jìn)而為計(jì)算機(jī)技術(shù)研究的深入奠定基礎(chǔ)。（通訊作者：冷靜）

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作者：徐偉 冷靜 單位：湖北警官學(xué)院