計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與未來(lái)趨勢(shì)分析

王瑋

（包頭鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古 包頭 014060）

計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)是一門(mén)研究各領(lǐng)域計(jì)算機(jī)應(yīng)用理論與方法的綜合性學(xué)科。現(xiàn)階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)在諸多領(lǐng)域的應(yīng)用不僅極大地豐富了人們的生活，同時(shí)也在很大程度上促進(jìn)了其自身的發(fā)展。為了更好地適應(yīng)當(dāng)今時(shí)代的需求，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的應(yīng)用將會(huì)朝著更加人性化、智能化的方向發(fā)展，這也是計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)得以可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。

一、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展歷程

（一）第一代電子管計(jì)算機(jī)

計(jì)算機(jī)是在1946年誕生的，其剛開(kāi)始被稱為ENIAC，是由賓夕法尼亞大學(xué)與美國(guó)政府共同研發(fā)出來(lái)的，這是世界上第一部有著普通功能的計(jì)算機(jī)設(shè)備，ENIAC的誕生標(biāo)志著我國(guó)計(jì)算機(jī)的發(fā)展迎來(lái)了第一個(gè)里程碑式的成就，其主要特征是所有程序都是根據(jù)特定的任務(wù)進(jìn)行設(shè)定的，且不同的設(shè)備所采用的機(jī)器語(yǔ)言都存在一定的差異性，這種電子管計(jì)算機(jī)的主要缺點(diǎn)是反應(yīng)速度較慢，功能也不是很完善。

（二）第二代晶體管計(jì)算機(jī)

隨著晶體管應(yīng)用水平的不斷提升，以晶體管為基礎(chǔ)的第二代計(jì)算機(jī)也逐漸誕生，這代計(jì)算機(jī)主要具有功能穩(wěn)定、反應(yīng)較快、所占空間小、能耗小等優(yōu)點(diǎn)，正是因?yàn)榫邆渖鲜龆喾矫娴膬?yōu)勢(shì)，第二代晶體管計(jì)算機(jī)開(kāi)始慢慢取代第一代電子管計(jì)算機(jī)而在應(yīng)用市場(chǎng)上占據(jù)主導(dǎo)地位。

（三）第三代集成電路計(jì)算機(jī)

第二代晶體管計(jì)算機(jī)的誕生是我國(guó)計(jì)算機(jī)發(fā)展的一大顯著進(jìn)步，但這代計(jì)算機(jī)也存在一定的缺陷，其中比較典型的不足就是在使用的過(guò)程中很容易散發(fā)出許多熱量，一旦這些熱量超過(guò)計(jì)算機(jī)所能允許的上限，就會(huì)對(duì)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與功能造成不良影響，嚴(yán)重的時(shí)候甚至?xí){到計(jì)算機(jī)設(shè)備使用的安全性。而在第三代集成電路計(jì)算機(jī)誕生之后，研發(fā)者將諸多必要的元件都集中到了半導(dǎo)體芯片之上，從而有效實(shí)現(xiàn)了對(duì)三類主體電子元件的整合，使計(jì)算機(jī)的能耗更低、反應(yīng)速度更快，且所占空間也得到了進(jìn)一步減小。

（四）第四代大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)

隨著集成電路技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，一些科研人員逐漸研發(fā)出可在同一個(gè)芯片上同時(shí)容納上百個(gè)元件的大規(guī)模集成電路，之后又逐漸出現(xiàn)了可同時(shí)容納上萬(wàn)個(gè)元件的超大規(guī)模集成電路。集成電路應(yīng)用技術(shù)的改進(jìn)與創(chuàng)新，不僅使得芯片的性能得到明顯提升，同時(shí)也使計(jì)算機(jī)的價(jià)格明顯降低，外形也得到了一定程度的優(yōu)化。直到上世紀(jì)七十年代初，在半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展的帶動(dòng)下，第一臺(tái)真正意義上的個(gè)人計(jì)算機(jī)誕生了，這就標(biāo)志著我國(guó)計(jì)算機(jī)的發(fā)展邁上了一個(gè)全新的臺(tái)階。

二、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀分析

（一）運(yùn)行功能比較完善

計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)有效融合了超導(dǎo)技術(shù)、微電子技術(shù)、通信技術(shù)、電子工程等多方面的學(xué)科理論知識(shí)，當(dāng)前，我國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的系統(tǒng)化、智能化發(fā)展水平已經(jīng)取得了很大程度的提升，且能夠在不影響計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度的前提下同時(shí)滿足用戶多個(gè)功能操作的需求，這點(diǎn)是傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)所無(wú)法企及的，科研人員經(jīng)過(guò)多年的研究，對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心結(jié)構(gòu)與綜合性能進(jìn)行了全方位改進(jìn)和優(yōu)化，其主要利用微處理器對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行功能加以完善，通過(guò)對(duì)微處理器芯片中晶體管所占體積進(jìn)行縮小，可使計(jì)算機(jī)的整體運(yùn)行功能得到進(jìn)一步提升。

（二）更新速度較快

以往的計(jì)算機(jī)設(shè)備采用的程序邏輯與硬件都比較落后，這就導(dǎo)致計(jì)算機(jī)的實(shí)際運(yùn)行與操作效率很難得到有效提升。隨著當(dāng)今智能化技術(shù)的不斷更新與發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展水平也得到了極大的提升，諸多相關(guān)領(lǐng)域的專家經(jīng)過(guò)研究發(fā)展，計(jì)算機(jī)的外形可以朝著更加微型化的方向發(fā)展，且功能也可更加完善，立足于越來(lái)越多的新型研究成果，各種全新的計(jì)算機(jī)技術(shù)產(chǎn)品逐漸誕生，這些產(chǎn)品在功能與運(yùn)行速度上都更加契合當(dāng)今時(shí)代人們的需求。

三、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

（一）納米計(jì)算機(jī)

當(dāng)今時(shí)代，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域正逐漸引入納米技術(shù)，這一技術(shù)的應(yīng)用可使計(jì)算機(jī)的核心芯片成本得到有效控制，并且還能使計(jì)算機(jī)各方面的性能得到進(jìn)一步改善，使其更能滿足當(dāng)今用戶的個(gè)性化需求。但從現(xiàn)階段的發(fā)展情況來(lái)看，納米計(jì)算機(jī)的發(fā)展還處于初始階段，尚有很長(zhǎng)一段路需要走，相關(guān)領(lǐng)域的專家必須加強(qiáng)這方面的科學(xué)研究力度。

（二）光子計(jì)算機(jī)

光子計(jì)算機(jī)也是當(dāng)今計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)應(yīng)用的主要發(fā)展方向，在光子計(jì)算機(jī)之中，最為關(guān)鍵的因素就是光信號(hào)，只有確保光信號(hào)的可靠性，才能實(shí)現(xiàn)信息傳遞、邏輯運(yùn)算等各方面的功能。與普通的計(jì)算機(jī)相比，光子計(jì)算機(jī)的運(yùn)行效率要快得多，且信息儲(chǔ)存功能也更加強(qiáng)大。

（三）量子計(jì)算機(jī)

量子計(jì)算機(jī)有效融合了物理、數(shù)學(xué)等多學(xué)科的專業(yè)知識(shí)，屬于一種性能十分強(qiáng)大的新型計(jì)算機(jī)裝置，其最為典型的特點(diǎn)就是量子比特的有效應(yīng)用，使得計(jì)算機(jī)徹底突破了一直以來(lái)的二進(jìn)制狀態(tài)，而可同時(shí)呈現(xiàn)多種不同的狀態(tài)。

（四）分子計(jì)算機(jī)

和其他類型的計(jì)算機(jī)相比，分子計(jì)算機(jī)的顯著特點(diǎn)就是其所采用的芯片是蛋白質(zhì)合成的，此類芯片的運(yùn)行處理效率非常高，并且能滿足用戶對(duì)存儲(chǔ)量的需求，除此以外，分子計(jì)算機(jī)的自我修復(fù)能力也是非常強(qiáng)大的，它能利用生物活體連接的形式，對(duì)芯片進(jìn)行及時(shí)高效修復(fù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)芯片能耗的降低。

結(jié)語(yǔ)：

總之，對(duì)于當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)占據(jù)著十分重要的地位，盡管當(dāng)前我國(guó)的計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)應(yīng)用水平已經(jīng)取得了較大的提升，但與國(guó)外許多發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在一定的差距，因此，我國(guó)必須進(jìn)一步加強(qiáng)這方面的研究力度，結(jié)合當(dāng)前我國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀和未來(lái)發(fā)展態(tài)勢(shì)，準(zhǔn)確把握研究的重點(diǎn)，這樣才能使我國(guó)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平逐漸步入國(guó)際先進(jìn)行列。