中國計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)發(fā)展與展望

[摘 要]在當(dāng)今社會(huì)現(xiàn)代化的發(fā)展步伐中，計(jì)算機(jī)已然成為了一種必不可少的科技設(shè)備，在人們的工作與日常生活中，計(jì)算機(jī)也扮演著較為重要的角色，發(fā)揮著積極的影響。對于計(jì)算機(jī)來說，軟件更新與硬件維護(hù)是影響計(jì)算機(jī)的兩個(gè)重要因素。我國的計(jì)算機(jī)發(fā)展至今，經(jīng)過不斷的變革與完善，硬件越做越小、功能越來越精、性價(jià)比也越來越高、性能也越來越好，這也是作為高中生的我的切身體會(huì)。硬件技術(shù)作為重要的分支，在計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程中硬件技術(shù)的發(fā)展也在不斷的創(chuàng)新，本文以高中生的角度，分析我國計(jì)算機(jī)的硬件技術(shù)，對其發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行闡述，并對硬件技術(shù)的未來發(fā)展做出展望。

[關(guān)鍵詞]計(jì)算機(jī)；硬件技術(shù)；發(fā)展現(xiàn)狀；發(fā)展展望；

中圖分類號：TP338 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）25-0134-02

0.引言

伴隨社會(huì)的高速發(fā)展，人們生活水平的提高，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用也更為廣泛。計(jì)算機(jī)在不斷的實(shí)踐中完善和創(chuàng)新，在這其中作為支撐的是強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)技術(shù)，只有不斷的升級計(jì)算機(jī)才能夠使得功能更全面、才能夠使用更便捷、為人們的生活工作創(chuàng)造更高的效率。在未來的發(fā)展中，計(jì)算機(jī)技術(shù)可能會(huì)向平行處理、超高速等方面不斷智能化，將分子、量子等與納米計(jì)算機(jī)結(jié)合，使得計(jì)算機(jī)真正進(jìn)入人工的智能化時(shí)代，這必將帶來計(jì)算機(jī)的革新，對于人類社會(huì)的發(fā)展也將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。本文主要敘述中國計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的發(fā)展與展望。

1.計(jì)算機(jī)硬件的組成

1.1 運(yùn)算器

運(yùn)算器在計(jì)算機(jī)中的主要作用在于加工處理數(shù)據(jù)，能夠根據(jù)輸入的指令和信號完成不同數(shù)據(jù)的處理任務(wù)，涵蓋了算數(shù)問題與邏輯運(yùn)算兩種形式。計(jì)算機(jī)之所以有強(qiáng)大的運(yùn)算功能，即是因?yàn)檫\(yùn)算器的存在，由此可知，運(yùn)算器在計(jì)算機(jī)中發(fā)揮著重要作用。

1.2 控制器

控制器的主要作用在于接收信息，對于儲(chǔ)存器中產(chǎn)生的指令進(jìn)行去除，并進(jìn)行譯碼，根據(jù)不同的要求，按照時(shí)間的先后順序，對計(jì)算機(jī)的其他部件發(fā)送控制指令，保證每一個(gè)部件都能夠協(xié)調(diào)工作，完成指示的操作。相對來說，控制器便是一個(gè)指揮一般的存在，對計(jì)算機(jī)上的指令進(jìn)行分析，保證統(tǒng)一完成工作?？刂破饔勺g碼器、指令寄存器、操作控制器、程序計(jì)數(shù)器等部件組成。

1.3 存儲(chǔ)器

存儲(chǔ)器就相當(dāng)于儲(chǔ)存卡，是計(jì)算機(jī)的記憶設(shè)備，用來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和程序。存儲(chǔ)器能夠接受大量的信息，并在需求的時(shí)候及時(shí)的對需要的信息進(jìn)行讀取。存儲(chǔ)器中所記錄的涵蓋了計(jì)算機(jī)的程序、原始數(shù)據(jù)、運(yùn)行結(jié)果與最終運(yùn)行的結(jié)果。

1.4 輸入設(shè)備

信息輸入計(jì)算機(jī)便是運(yùn)用輸入設(shè)備，這是重要的接口，能夠?qū)⑤斎氲男畔⑥D(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)能夠識別的代碼，從而保存到存儲(chǔ)器中去。常見也是常用的輸入設(shè)備包括攝像頭、鍵盤、鼠標(biāo)。鼠標(biāo)能夠?qū)τ?jì)算機(jī)屏幕進(jìn)行控制，能夠及時(shí)處理問題、實(shí)行操作；鍵盤則能夠輸入數(shù)字、字母、符號等信息。輸入設(shè)備保證了計(jì)算機(jī)與外界之間信息的傳遞。

1.5 輸出設(shè)備

輸出設(shè)備則與輸入設(shè)備相反，是將計(jì)算機(jī)處理的信息進(jìn)行輸出，展現(xiàn)給操作人員。計(jì)算機(jī)能夠通過聲音、數(shù)據(jù)、圖像進(jìn)行信息的輸出，在計(jì)算機(jī)上處理的數(shù)據(jù)都可以通過輸出設(shè)備輸出，常見的設(shè)備有顯示器、打印機(jī)、語音輸出設(shè)備等，這些都更為直觀了推進(jìn)了計(jì)算機(jī)與人的交流[1]。

2.計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)

當(dāng)前我國計(jì)算機(jī)硬件體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展基本上都是朝著不同方面進(jìn)行發(fā)展和進(jìn)步，首先是研究全新計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)，提升并行計(jì)算和處理能力，同時(shí)尤其表現(xiàn)出智能體系結(jié)構(gòu)的理論和運(yùn)用方面，其次通過硬件以及固件為發(fā)展主線的大規(guī)模集成電路的研究和開發(fā)。但是同國外硬件發(fā)展技術(shù)相對比的話，依然具有非常大的差異。

2.1 診斷技術(shù)

診斷技術(shù)即是對計(jì)算機(jī)運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題故障進(jìn)行診斷，利用診斷系統(tǒng)檢測故障出現(xiàn)的原因，在這一流程中，為了保證計(jì)算機(jī)能夠自動(dòng)運(yùn)行診斷技術(shù)，一般采用診斷系統(tǒng)與數(shù)據(jù)生成系統(tǒng)結(jié)合的方式。數(shù)據(jù)生成系統(tǒng)能夠?qū)⑤斎胗?jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)變成系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)，然后對計(jì)算機(jī)的硬件進(jìn)行檢測。診斷系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)生成系統(tǒng)的報(bào)告對計(jì)算機(jī)的問題故障進(jìn)行解決并且生成報(bào)告。在診斷技術(shù)的進(jìn)行中，一般會(huì)有一臺(tái)獨(dú)立的計(jì)算機(jī)為診斷機(jī)使用，從而可以展開微診斷、遠(yuǎn)程診斷等多種多樣的診斷形式。

2.2 存儲(chǔ)技術(shù)

隨著計(jì)算機(jī)的普及，我們中學(xué)的計(jì)算機(jī)也在不斷的更替，家庭計(jì)算機(jī)更是以多種形式出現(xiàn)。在不斷的發(fā)展過程中計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)技術(shù)也在不斷的提升。存儲(chǔ)技術(shù)有NAS、SAN、DAS等多種模式。不同的模式有不同的用處及優(yōu)缺點(diǎn)：NAS模式具有優(yōu)良的延展性，所占服務(wù)器的資源介紹，但是傳輸速度慢，直接影響了計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)高性能；SAN模式在速度和延展性上都有優(yōu)勢，但是該技術(shù)復(fù)雜，成本較高；DAS模式操作簡單、成本低、性價(jià)比高，不足之處在于安全性較差、延展性差。

2.3 加速技術(shù)

計(jì)算機(jī)給人們帶來的是效率，因此人們追求的也是高速的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，因此在數(shù)據(jù)的處理速度上需要不斷的改進(jìn)，做到更快，以至于近年來，加速技術(shù)成為了計(jì)算機(jī)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)內(nèi)容。在加速技術(shù)不斷的發(fā)展過程中，利用硬件的功能特色來替代軟件算法的技術(shù)也在不斷的生成中，也成為了技術(shù)人員的研發(fā)重點(diǎn)內(nèi)容；在信息的處理中硬件技術(shù)充分的發(fā)揮了調(diào)用程序及數(shù)據(jù)分析處理的功能，有效提高了計(jì)算機(jī)的工作效率。我想，要提高計(jì)算機(jī)的加速技術(shù)，可以在計(jì)算機(jī)里面增添一些對應(yīng)的軟件，將軟件功能聚集起來，以此協(xié)助CPU同步運(yùn)算，加快計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度，從而提高計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理速度及運(yùn)行能力[2]。

2.4 開發(fā)技術(shù)

就當(dāng)前計(jì)算機(jī)的發(fā)展來說，開發(fā)技術(shù)主要針對于嵌入式硬件技術(shù)平臺(tái)。其中包括了嵌入式的控制器、處理器、以及芯片?？刂破骺梢栽趩纹?jì)算機(jī)的芯片中形成一個(gè)集合，以實(shí)現(xiàn)多種多樣的功能，減少成本，減少計(jì)算機(jī)的整體大小，為后續(xù)微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)；在計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的發(fā)展中，同時(shí)也注重了數(shù)字信號處理器的研發(fā)，這樣能夠有效的提升計(jì)算機(jī)整體的速度，提升計(jì)算機(jī)的性能。

2.5 維護(hù)技術(shù)

維護(hù)技術(shù)是保證計(jì)算機(jī)硬件正常運(yùn)行的存在，有時(shí)候，計(jì)算機(jī)在運(yùn)行的過程中，難免會(huì)遇到一些問題，而在維護(hù)技術(shù)的運(yùn)行過程中則會(huì)對容易出現(xiàn)問題的部件進(jìn)行保養(yǎng)與維護(hù)，同時(shí)，使用者也要學(xué)會(huì)一些計(jì)算機(jī)的維護(hù)方法。對于計(jì)算機(jī)時(shí)常出現(xiàn)的小問題能夠及時(shí)處理，清潔、除銹工作也是必要的，以保證計(jì)算機(jī)在優(yōu)良的狀態(tài)下高效的工作。

作為一名學(xué)生，我在家里會(huì)經(jīng)常使用電腦查閱資料，有一天正常使用電腦時(shí)，突然無法開機(jī)，屏幕也沒有顯示信號輸出。根據(jù)平時(shí)的經(jīng)驗(yàn)，利用替換法針對顯卡、顯示器進(jìn)行檢查，后來發(fā)現(xiàn)沒有問題，則去檢查CPU，通過觀察發(fā)現(xiàn)CPU的針腳發(fā)黑，有氧化的跡象以及有銹跡；最后，我拿出刷子和紙巾針對CPU的針腳進(jìn)行擦拭，然后安裝好，隨即電腦便可以正常使用了。

2.6 計(jì)算機(jī)硬件的制造技術(shù)

說到中國計(jì)算機(jī)硬件的制造技術(shù)，相信大家都不陌生，比如我們平常生活中所說的光驅(qū)、聲卡、顯卡、內(nèi)存、主板等一系列的硬件，這都是可以自己做的，雖然我國目前在CPU方面的技術(shù)并不是很理想，但是我們一直在努力的做到更好。中國計(jì)算機(jī)硬件的核心制造技術(shù)主要包括微電子技術(shù)和光電子技術(shù)，只有擁有良好的硬件制造技術(shù)，計(jì)算機(jī)行業(yè)才可以開發(fā)軟件和進(jìn)行正常工作，計(jì)算機(jī)硬件的制造技術(shù)是未來社會(huì)發(fā)展的必然趨勢。

3.計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的發(fā)展

3.1 計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

在我看來，從小學(xué)到現(xiàn)在高中，都普及了計(jì)算機(jī)的教學(xué)，從以前的臺(tái)式電腦，轉(zhuǎn)變成現(xiàn)在的液晶電腦。計(jì)算機(jī)的操作也在不斷的簡化，伴隨發(fā)展的深入，計(jì)算機(jī)逐漸的在朝著微型、巨型、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向投入發(fā)展。根據(jù)人們工作的需要，中學(xué)教學(xué)的改革，各種細(xì)節(jié)都在不斷的被細(xì)化，人們處理的事物也更多了，要求的效率也更高了。計(jì)算機(jī)的使用能夠更快的完成數(shù)據(jù)的調(diào)查、統(tǒng)計(jì)與搜集工作，作為一名學(xué)生，office等辦公軟件也在我的生活中普及，我時(shí)常需要運(yùn)用電腦進(jìn)行運(yùn)算、統(tǒng)計(jì)簡單的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)、做一些計(jì)算機(jī)的學(xué)習(xí)任務(wù)，而電腦的多功能化給我?guī)砹嗽S多的便利。同時(shí)，對于人市場分析、銷售、客服等部門，需要參考大量的數(shù)據(jù)應(yīng)用到工作中，使得計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展需要在不斷的研發(fā)中得到進(jìn)一步的完善與強(qiáng)化，由此不僅可以保證問題解決的速度，還能夠做到同時(shí)的去解決更多的問題，從而能夠在解決問題的基礎(chǔ)上達(dá)到保證質(zhì)量。在硬件技術(shù)的發(fā)展中，微型處理器可以說是其中的代表性部件。據(jù)了解，他是由大規(guī)模的集成電路形成的一片或者幾片的中央處理器。微型處理器在計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)中是十分重要的一部分，計(jì)算機(jī)每一個(gè)功能的使用都需要以此作為基礎(chǔ)。其次，微型處理器的存在能夠在整體上提高計(jì)算機(jī)的性能，從此可以知道，計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r十分理想，在各個(gè)方面讀取得了一定的成就。

3.2 計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的發(fā)展前景

根據(jù)計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，我認(rèn)為計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)會(huì)朝著超小型、超高速、智能化等方向去發(fā)展。就智能化來說，我認(rèn)為計(jì)算機(jī)會(huì)具有更多的感知功能，并且會(huì)具有更加人性化的判斷和思考能力，以及語言能力。除了計(jì)算機(jī)當(dāng)前已有的輸入設(shè)備之外，還會(huì)有直接人機(jī)接觸的設(shè)備出現(xiàn)，讓人在使用中有身臨其境的感覺，也是虛擬不斷的轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展的集中體現(xiàn)。其次，我認(rèn)為硬件技術(shù)中的芯片也會(huì)不斷的發(fā)展，比如，硅技術(shù)的發(fā)展，在我國計(jì)算機(jī)領(lǐng)域硅芯片也在不斷的發(fā)展中壯大，這也是世界各國研究人員研究新型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)所在，我想計(jì)算機(jī)的發(fā)展與每一次的變革都會(huì)產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。我認(rèn)為，根據(jù)計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的發(fā)展速度，在未來會(huì)出現(xiàn)更多的新型分子計(jì)算機(jī)、納米計(jì)算機(jī)、量子計(jì)算機(jī)、光子計(jì)算機(jī)等，在未來將會(huì)被不斷的普及[3]。

3.3 計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)發(fā)展的幾種趨勢

3.3.1 變得更加小巧

對于計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的發(fā)展，從自己的了解來說，硬件技術(shù)的發(fā)展在體積上一直不斷的在追求精巧。體積小巧可以更加方便日常攜帶，我想如果發(fā)展的更為迅速的話，硬件是可以放置在口袋內(nèi)、衣服上、甚至是皮膚里面。這樣的變革需要生產(chǎn)的速度、芯片的低價(jià)格、體積變小共同完成。當(dāng)前，納米技術(shù)在電子產(chǎn)品領(lǐng)域的使用，使得數(shù)碼產(chǎn)品、電器產(chǎn)品在功能上變得更加齊全，也更為智能化；其次，現(xiàn)在平板電腦、掌上電腦的數(shù)據(jù)處理等運(yùn)用性能也在不斷的改進(jìn)和完善，在未來將會(huì)給人們生活工作帶來極大的便利，成為真正意義上的“口袋電腦”。

3.3.2 變得更加個(gè)性化

計(jì)算機(jī)在未來的發(fā)展中，在芯片和交互軟件上都會(huì)有很大的革新。我想，在未來的某一天，人與計(jì)算機(jī)通過語音交流也會(huì)成為一種時(shí)尚。當(dāng)前，我們需要通過語音識別讓計(jì)算機(jī)認(rèn)知我們在說什么，我認(rèn)為在未來，只要計(jì)算機(jī)認(rèn)知了我們的“唇語”，便能知道我們在說什么；甚至，使用者的一個(gè)動(dòng)作也能夠讓計(jì)算機(jī)了解使用者在說什么，想要做什么，明白各種形式的指令。據(jù)調(diào)查顯示，這樣擁有電子大腦的計(jì)算機(jī)將會(huì)在未來的十年內(nèi)開始得到發(fā)展。其次，在我看來，個(gè)性化的計(jì)算機(jī)應(yīng)該還有更為順應(yīng)潮流的功能，比如，指紋認(rèn)證、聲控認(rèn)證等，這樣能夠保證使用者的隱私權(quán)。

3.3.3 變得更加聰明

隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的不斷優(yōu)化，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的進(jìn)步，使得計(jì)算機(jī)也逐漸的變得更為聰明。通過有效的軟件控制和提高整體性能的硬件技術(shù)，我想，能夠主動(dòng)學(xué)習(xí)的個(gè)人計(jì)算機(jī)將會(huì)衍生出來。就像制作機(jī)器人一樣，在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域也能夠制作出智能人，雖然在這個(gè)發(fā)展過程中，有著許多的技術(shù)障礙，但是這一研究卻是大有可能實(shí)現(xiàn)的。在未來的發(fā)展中，順應(yīng)時(shí)代發(fā)展潮流，個(gè)人簡介是的發(fā)展能夠?yàn)閭€(gè)人的生活、工作帶來極大的便利；同時(shí)可以根據(jù)主人的習(xí)慣，在后期逐漸的了解使用者的需要，掌握他的心意，從而能夠更為主動(dòng)的去尋找信息，并主動(dòng)的獲得信息，提供信息。

3.3.4 計(jì)算機(jī)發(fā)展的措施和目標(biāo)

在巨大的社會(huì)變革和科技飛躍的影響下，計(jì)算機(jī)重要的組成部位與核心構(gòu)件，處理器內(nèi)存等硬件設(shè)備從巨大到小巧，從笨拙到靈便，但是唯一不變的是其性能越來越強(qiáng)，巨型、微型化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化是計(jì)算機(jī)硬件未來的方向發(fā)展。GPU技術(shù)出現(xiàn)僅僅幾年，就迅速成為研究熱點(diǎn)，足以看出此項(xiàng)技術(shù)具有廣闊的發(fā)展前景，但面向GPU的軟件開發(fā)依然是制約其應(yīng)用的主要瓶頸。受功耗、傳統(tǒng)集成電路技術(shù)等制約，單CPU性能提高有很大的局限性，開發(fā)新材料、完善計(jì)算機(jī)封裝結(jié)構(gòu)成為提高計(jì)算性能的新途徑。高性能軟硬件一體化發(fā)展是高性能計(jì)算大力推廣的關(guān)鍵，目前硬件發(fā)展優(yōu)于軟件，所以必須大力發(fā)展軟件產(chǎn)業(yè)，充分發(fā)揮硬件的性能優(yōu)勢。

4.結(jié)束語

我相信，計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)在未來的發(fā)展歷程中，將會(huì)有更大的進(jìn)步與創(chuàng)新，推動(dòng)我國乃至全球經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，為人類的發(fā)展歷程獻(xiàn)上新的突破。硬件技術(shù)的作用眾所周知，要想實(shí)現(xiàn)技術(shù)更好的應(yīng)用，就必須要注重硬件技術(shù)的發(fā)展與開發(fā)，才能夠有效的提高計(jì)算機(jī)的綜合性能。

參考文獻(xiàn)

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[2]耿鴻明.淺談?dòng)?jì)算機(jī)硬件知識體系的結(jié)構(gòu)研究[J].計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用，2015，02：316+318.

[3]李瑞，童玲.計(jì)算機(jī)硬件維修工作中存在的問題和對策[J].電腦編程技巧與維護(hù)，2015，17：91-92.

作者簡介：潘喬立（1999-4～）女 漢 湖北襄陽人 湖北襄陽五中 學(xué)生