現(xiàn)代計算機技術(shù)的發(fā)展方向與趨勢探索

程輝

摘要：現(xiàn)階段，我國的經(jīng)濟發(fā)展的十分的迅速，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平也有了很大的進步。作為一種高新科技技術(shù)，計算機的發(fā)展受到人們廣泛的關(guān)注與研究。隨著現(xiàn)代科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)理論與現(xiàn)代能源材料的豐富，計算機得到了很大的進步與發(fā)展，相繼研究出一些新型的計算機。在文中，簡要介紹了計算機的發(fā)展歷程，重點講述了一些新型計算機的發(fā)展與特點，如生物計算機、量子計算機、光子計算機和納米計算機等。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代計算機技術(shù)；發(fā)展方向；趨勢探索

計算機是我們工作生活中一個比較常見的物品，又被人們習(xí)慣性地稱為“電腦”，它不僅被應(yīng)用于高速數(shù)據(jù)跟邏輯的運算，而且具備強大的存儲與修改功能，是一種現(xiàn)代化的智能電子設(shè)備。但是，當(dāng)前計算機技術(shù)的發(fā)展也受到了一定的阻礙，人們過于關(guān)注對計算機娛樂方面的應(yīng)用，比如聊天、網(wǎng)絡(luò)購物等內(nèi)容，卻忽視了現(xiàn)代計算機技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新，甚至不了解。本文將帶領(lǐng)大家一起去了解一下現(xiàn)代計算機技術(shù)的發(fā)展歷程以及未來的發(fā)展動向。

1計算機技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

計算機技術(shù)的進步，推動了信息時代發(fā)展，為人們的生活提供了便利。先進國家更是將計算機技術(shù)作為經(jīng)濟文化發(fā)展的配套設(shè)施，將信息技術(shù)提升到國家戰(zhàn)略層面。與此同時，網(wǎng)絡(luò)安全問題也愈演愈烈，是計算機技術(shù)應(yīng)用、發(fā)展面臨的主要挑戰(zhàn)，對此加強安全風(fēng)險管理意義重大。隨著各行業(yè)領(lǐng)域的不斷轉(zhuǎn)型，計算機技術(shù)受多種客觀因素影響，滿足不了企業(yè)發(fā)展對信息技術(shù)的需求，對此積極研究計算機技術(shù)發(fā)展新方向、趨勢尤為關(guān)鍵。

2計算機的發(fā)展歷程

2.1電子計算機

電子計算機時代是計算機發(fā)展的第一個時代，從1946年開始，到1957年結(jié)束。電子計算機與世界上第一臺計算機有些類似，電子元件是計算機的主要器件，電子計算機也因此得名。電子管具的體積比較大，但是存儲的容量相對較小，因此電子計算機的耗電比較快，不具備穩(wěn)定性。這類計算機一般應(yīng)用于科學(xué)研究過程中，而且在電子計算機時代，計算機一般使用機器語言或者是匯編語言，并不具備系統(tǒng)軟件。

2.2中小規(guī)模集成電路計算機

隨著晶體管的呈現(xiàn)，使得集成電路的發(fā)展更加順暢。不久之后，科研人員開始著手于研究晶體管以及其他電學(xué)元件，以此來制作更加復(fù)雜高端精密的集成電路。在1959年，有位著名的發(fā)明學(xué)家叫做羅伯特羅伊斯，他發(fā)明的集成電路更加復(fù)雜化，是通過平面工藝生產(chǎn)出來的，可以應(yīng)用于商業(yè)領(lǐng)域。從那之后，計算機開始利用中小規(guī)模集成電路來進行技術(shù)發(fā)展，也就隨之進入了第三個計算機時代，被人們稱為中小規(guī)模集成電路計算機時代。中小規(guī)模集成電路計算機時代與之前存在的兩個計算機時代相比，又有所不同，中小規(guī)模集成電路計算機的中心部分仍舊是存儲器，但是計算機的體積開始不斷減小，與此同時，計算機的能耗在不斷降低，但是運算的速度以及可靠的程度卻又在不斷提升過程中。除此之外，中小規(guī)模集成電路計算機的外部設(shè)備得到完善與更新，它的功能組件強化，不僅可以應(yīng)用于數(shù)據(jù)處理，還能夠在企業(yè)管理、輔助設(shè)計、輔助制造跟自動控制領(lǐng)域進行充分的應(yīng)用。

3現(xiàn)代計算機技術(shù)的發(fā)展方向與趨勢

3.1納米計算機

納米是計量單位，且納米芯片生產(chǎn)成本低，不需要潔凈生產(chǎn)車間，只需要將設(shè)計好的分子結(jié)合，根據(jù)自己意愿操縱各個原子，制定出含有特定功能的產(chǎn)品。將納米技術(shù)、計算機領(lǐng)域相融合，可生產(chǎn)納米新型計算機。納米技術(shù)主要依賴微電子機械系統(tǒng)產(chǎn)生，將傳感器、處理器、電動機融合。納米計算機芯片體積與數(shù)百個原子相同，納米計算機首要解決的問題就是薄膜晶體管、傳統(tǒng)晶體管的轉(zhuǎn)換，攻克這一技術(shù)難題后，還要注重納米芯片研發(fā)、性能拓展的問題。隨著納米材料研究成果的不斷豐富，可明確掌握納米材料性能，也為納米計算機的進一步研發(fā)奠定了良好基礎(chǔ)。

3.2生物計算機

生物計算機較為新穎，與傳統(tǒng)規(guī)模集成電路計算機不同，生物芯片替代了半導(dǎo)體晶體管，因此，其也被稱作仿生計算機。除生物芯片外，還借助了利用生物工程技術(shù)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)分子原料，共同組成生物計算機。在DNA結(jié)構(gòu)上，附著一系列遺傳信息，具備存儲、運算功能，這也是以往硅片所不能比擬的。DNA存儲技術(shù)具有劃時代意義，且1mg的DNA存儲技術(shù)的存儲能力，約等于一萬片光碟存儲能力。DNA存儲介質(zhì)不僅存儲量大，且存儲時間長、獲取方便，運算指令可同時進行，并以兆單位計算。上述優(yōu)勢都是傳統(tǒng)集成電路不具備的。生物計算機優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾點，首先計算機體積小、容量大。其次計算機內(nèi)部芯片，出現(xiàn)問題可自己恢復(fù)，可靠性強。再次，存儲量大，生物大分子溶液里含有大量二進制數(shù)據(jù)，且運算速率高，可同時進行兆運算指令。最后機器并行性強，主要與DNA、蛋白質(zhì)分子原料有關(guān)，并行功能得以最大程度展現(xiàn)。生物計算機優(yōu)勢獨特，是現(xiàn)代計算機技術(shù)未來發(fā)展主要趨勢之一，其發(fā)展方向主要包括有機分子元件與半導(dǎo)體元件替換，為分子計算機的研發(fā)奠定基礎(chǔ)，以及根據(jù)人類思維優(yōu)化計算機結(jié)構(gòu)，使生物計算機技術(shù)更加人性化、成熟化。

3.3量子計算機

量子計算機也是新型計算機技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，它是建立在量子力學(xué)規(guī)律以及依托量子效應(yīng)和量子比特而進行的超速運算、強大存儲的一種新型計算機裝置。假如這個裝置處理和運算時使用的是量子信息，那么在進行量子算法的時候，就是所謂的量子計算機。量子計算機與一般計算機的一個不同之處在于它不僅能夠使用0和1進行存儲，還能夠用粒子的量子疊加來進行存儲信息的匯總。有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，一個四十位元的量子計算機可以解開一千零二十四位的集成電路計算機需要花費幾十年才能夠解決的問題。量子計算機的運算速度令人驚嘆。到現(xiàn)在為止，全球還沒有呈現(xiàn)出一個成熟意義上的量子計算機，不同國家和地區(qū)的科研人員仍然沒有放棄努力，致力于對量子計算機的研究過程中，呈現(xiàn)出許多跟量子計算機相關(guān)的科學(xué)方案以及科學(xué)假設(shè)。

3.4光子計算機

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展帶動著光學(xué)的發(fā)展，科研人員開始著手用光子來替代電子，光運算開始慢慢取代電運算，一系列的光學(xué)元件開始取代電子元件與電子設(shè)備，不斷應(yīng)用于電子計算機的發(fā)展過程中。光子計算機主要是運用光信號進行數(shù)字運算、邏輯測算以及信息的存儲處理等的新型計算機，主要的優(yōu)勢可以歸納為三個方面：第一，強可靠性，光子沒有電荷，所以就不存在電磁相互作用，具有較強的可靠性。第二，光子計算機的運算速度極高，光子的并行性比較強，因此具有較強的處理能力，加上光子傳播速度很快，進一步提升了光子計算機的運算速度。第三具有超大的存儲容量，光子互聯(lián)不受到電磁的干擾，因此具有較高的互聯(lián)密度。

結(jié)語

時代在不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平也在不斷提升。社會的進步和發(fā)展對于現(xiàn)代計算機技術(shù)的發(fā)展要求越來越高，計算機作為人們工作生活中一個必不可少的輔助用品，必將走在不斷發(fā)展的路上，微型、智能、多功能發(fā)展，生物計算機、量子計算機、光子計算機以及納米計算機等一系列新型計算機，作為現(xiàn)代計算機技術(shù)的一個發(fā)展方向與趨勢一定可以破除各種技術(shù)阻礙，通過科研人員堅持不懈的努力成為老百姓生活中的一部分，為美好生活的構(gòu)建增添色彩。