淺析計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

白欣珂

摘 要：本文立足于計(jì)算機(jī)科學(xué)角度，分析了計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，希望具有一定參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī);科學(xué)技術(shù);發(fā)展趨勢(shì)

引 言

隨著教育改革的不斷深化，計(jì)算機(jī)科學(xué)越發(fā)重要，因此，對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)研究有著鮮明現(xiàn)實(shí)意義。

一、計(jì)算機(jī)科學(xué)興起的原因

隨著人類(lèi)社會(huì)的進(jìn)步，人們對(duì)各式各樣的事物都有了不同程度的需求。首先，人類(lèi)的大腦很多時(shí)候是不能同時(shí)記住許多瑣碎的事務(wù)，為了儲(chǔ)存、收集這些信息和資料，就需要有一個(gè)代替人腦進(jìn)行長(zhǎng)期記憶的東西，后來(lái)逐漸演變成今天的計(jì)算機(jī)也就是電腦。其次，人腦的計(jì)算能力有限，對(duì)于一些特別大的數(shù)據(jù)是無(wú)能為力的。因此，人們需要一臺(tái)電腦來(lái)代替人腦對(duì)龐大的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和計(jì)算。

二、計(jì)算機(jī)的發(fā)展進(jìn)程

1946年，"ENIAC"橫空出世。這臺(tái)計(jì)算機(jī)在當(dāng)時(shí)的名氣頗大，主要因?yàn)檫@臺(tái)計(jì)算器是為當(dāng)時(shí)的美國(guó)軍方特意定制的一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)并且它還是世界上第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)。但ENIAC占地面積過(guò)大，如此一個(gè)巨型體積的東西顯然不可能進(jìn)入尋常百姓家。第二代計(jì)算機(jī)也很快誕生，是世界上第一臺(tái)電子管計(jì)算機(jī)，使用電子管結(jié)構(gòu)，由人工來(lái)操控程序，后來(lái)陸續(xù)發(fā)展到使用符號(hào)語(yǔ)言，是計(jì)算工具革命性發(fā)展的開(kāi)始。

1956年，晶體計(jì)算機(jī)誕生。晶體管的出現(xiàn)使計(jì)算機(jī)生產(chǎn)技術(shù)得到了根本性的發(fā)展與第一代電子管計(jì)算機(jī)相比，晶體管的優(yōu)勢(shì)是顯而易見(jiàn)的。晶體管二代的體積較前兩者縮小了很多，重量方面也減輕了不少，而且晶體管耗能較低、處理器速率變快，使用壽命也明顯延長(zhǎng)，但很難普及。

20世紀(jì)50年代，第三代計(jì)算機(jī)橫空出世一中小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)。這一種集成電路計(jì)算機(jī)與前幾代相比，體積縮小了很多，計(jì)算速度提高了很多。同時(shí)，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器大大減少了焊點(diǎn)和接插器，使得中小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)變得更加可靠為新型計(jì)算機(jī)奠定了基礎(chǔ)。第四代計(jì)算機(jī)是大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)，體積更小，很快被人們接受。

三、新一代計(jì)算機(jī)的主要特點(diǎn)

（一）運(yùn)行速度快。新一代計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度可達(dá)每秒萬(wàn)億次，能夠解決大量科學(xué)計(jì)算難題。例如，憑借人工運(yùn)算無(wú)法24小時(shí)實(shí)時(shí)更新天氣信息。

（二）邏輯判斷能力強(qiáng)。計(jì)算機(jī)時(shí)代的到來(lái)意味著計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)容量的不斷增大，計(jì)算機(jī)要存儲(chǔ)的信息越來(lái)越多。這就說(shuō)明對(duì)計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)不僅要能進(jìn)行計(jì)算，而且要能把參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)以及中間結(jié)果和最后結(jié)果進(jìn)行存檔，以此來(lái)方便用戶(hù)進(jìn)行使用和研究，替用戶(hù)儲(chǔ)存各種信息。

四、個(gè)人計(jì)算機(jī)的主要類(lèi)型

個(gè)人計(jì)算機(jī)一詞源自于1981年IBM的第一部桌上型計(jì)算機(jī)型號(hào)PC，在此之前有AppleII的個(gè)人用計(jì)算機(jī)，主要分為臺(tái)式機(jī)和電腦一體機(jī)。臺(tái)式機(jī)也稱(chēng)為桌面機(jī)，大多數(shù)公司都比較喜歡的一種機(jī)器。與筆記本相比，臺(tái)式機(jī)的性能更強(qiáng)并且部分臺(tái)式機(jī)價(jià)格便宜，如此經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的計(jì)算機(jī)，自然需求很大。電腦一體機(jī)不單指筆記本電腦，還包括掌上電腦、平板等。

（一）筆記本電腦。第一，相較于臺(tái)式來(lái)說(shuō)，便攜性強(qiáng)，并且現(xiàn)在的筆記本電腦部分擁有可手寫(xiě)、觸屏等功能，十分便捷。第二筆記本電腦因人而異，以人的需求可以選擇適合自己的筆記本，不會(huì)造成空間浪費(fèi)。

（二）掌上電腦。這種電腦輕巧、便攜在體積及功能上也是適用大眾的。掌上電腦的設(shè)計(jì)是嵌入式設(shè)計(jì)，而各大廠(chǎng)商競(jìng)爭(zhēng)的核心也在于此。此外，掌上電腦加上手機(jī)功能，就可以頂替手機(jī)使用，一物多用。

（三）平板電腦。這類(lèi)電腦具備筆記本電腦的功能，卻比筆記本更加便攜實(shí)用，可以觸屏?xí)鴮?xiě)，對(duì)于一些商務(wù)人士來(lái)說(shuō)，也是一個(gè)比較好的選擇。

五、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)未來(lái)的發(fā)展

（一）計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)運(yùn)行極速化。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)運(yùn)行速度是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的最重要考量標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)算速度決定著一個(gè)國(guó)家的計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)實(shí)力，美國(guó)通過(guò)使用空氣絕緣技術(shù)對(duì)計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度進(jìn)行了提升，這樣可以縮小電阻，有效的提升運(yùn)行極速度。同樣在美國(guó)某公司的科研人員通過(guò)將導(dǎo)線(xiàn)使用膠滯體進(jìn)行包裹，并使用該類(lèi)導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)行芯片的連接，傳統(tǒng)導(dǎo)線(xiàn)使用的是硅二氧化物，該物質(zhì)會(huì)導(dǎo)致芯片收到的信號(hào)削弱，進(jìn)而影響計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度，造成信號(hào)的損失，使用膠滯體包裹的到導(dǎo)線(xiàn)后就會(huì)減少信號(hào)的損失，提高計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度。

（二）計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)伴有微生物的發(fā)展。上世紀(jì)研發(fā)了著名的超微技術(shù)，同時(shí)有心細(xì)的研發(fā)人員將超微技術(shù)應(yīng)用到了計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)中，并取得了巨大的成功，形成了新穎的生物計(jì)算機(jī)。生物計(jì)算機(jī)是使用全新的邏輯方式的計(jì)算機(jī)，目前生物計(jì)算機(jī)的主要發(fā)展方向?yàn)樾滦头肿釉?，通過(guò)借助微生物產(chǎn)生的化學(xué)、物理、生物反應(yīng)進(jìn)行工作，并使用全新的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和分析，目前微生物計(jì)算機(jī)產(chǎn)生了空前的成功，已有部分的微生物計(jì)算機(jī)機(jī)器人面向世人。

（三）以光為傳接媒介的計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)發(fā)展。所謂以光為傳接媒介的計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)發(fā)展，就是通過(guò)光進(jìn)行信號(hào)的傳輸，也就研發(fā)了光學(xué)計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的明顯優(yōu)點(diǎn)是傳輸速度是其他計(jì)算機(jī)無(wú)法比擬的，這樣可以有效提高計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度;其次光是具有偏振和頻率的特性的，通過(guò)對(duì)光的特點(diǎn)的研究可以更好的優(yōu)化;最后光的傳播是不需要就介質(zhì)的可以實(shí)現(xiàn)獨(dú)立傳播，不需要其他的載體，不會(huì)出現(xiàn)較交叉的情況，所以一段時(shí)間內(nèi)光學(xué)計(jì)算機(jī)的研究很風(fēng)靡，投入了很多的人力物力進(jìn)行研究，并取得了一定成效：（1）光學(xué)計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度很快，基本達(dá)到普通計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度的千倍以上，（2）光學(xué)計(jì)算機(jī)的傳播準(zhǔn)確率較高，且對(duì)光的基本特性進(jìn)行分析后可以更有效的提高計(jì)算機(jī)的準(zhǔn)確率。（3）光學(xué)計(jì)算機(jī)的散熱性較好，通常普通計(jì)算機(jī)在運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱，并且嘸法及時(shí)的進(jìn)行排解，光學(xué)計(jì)算機(jī)的散熱性就較好，因?yàn)楣鈱W(xué)計(jì)算機(jī)不需要傳播介質(zhì)，所以光學(xué)計(jì)算機(jī)的產(chǎn)熱量較少，不會(huì)出現(xiàn)運(yùn)行不良的情況。

（四）納米計(jì)算機(jī)。隨著納米技術(shù)的創(chuàng)新，納米技術(shù)在人類(lèi)的生活中正在廣泛應(yīng)用，納米技術(shù)已經(jīng)基本走向成熟，有科研人員就將納米技術(shù)應(yīng)用在了計(jì)算機(jī)中，這樣納米計(jì)算機(jī)就被研發(fā)了出來(lái)，納米計(jì)算機(jī)的主要科技體現(xiàn)在芯片上，納米芯片可以有效的縮小計(jì)算機(jī)的體積，同時(shí)納米計(jì)算機(jī)的芯片也具有較高的穩(wěn)定性。目前美國(guó)正在試圖突破納米管連接技術(shù)，若該項(xiàng)目研發(fā)生共，那么納米芯片就可以實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而直接代替現(xiàn)有計(jì)算機(jī)的晶體管，從而縮小計(jì)算機(jī)的體積。

結(jié) 論

在飛速發(fā)展的現(xiàn)代社會(huì)，人們對(duì)于計(jì)算機(jī)的運(yùn)用越來(lái)越多。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)成為人類(lèi)生活和工作不可或缺的一部分，并在潛移默化中改變著人們的生活，推動(dòng)了社會(huì)的發(fā)展。在全球化發(fā)展的趨勢(shì)下，意味著計(jì)算機(jī)科學(xué)不僅是一個(gè)國(guó)家的事情更是世界的事情任何一個(gè)國(guó)家、任何一個(gè)人在計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域做出的貢獻(xiàn)，都可能影響世界、改變世界。

參考文獻(xiàn)

[1] 龍慧云，牛坤.本科生導(dǎo)師制運(yùn)行中存在的問(wèn)題與對(duì)策——以貴州大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院為例[J].西部素質(zhì)教育，2019，5（03）：190.

[2] 王君，謝維奇，何云紅.淺談新工科下計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能力培養(yǎng)的探索[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2019，15（03）：124-125.

[3] 崔凱.計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)在現(xiàn)代教育中的應(yīng)用[J].中國(guó)新通信，2019，21（02）：182.

[4] 西北民族大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與民族信息技術(shù)特色學(xué)科[J].西北民族大學(xué)學(xué)報(bào)（哲學(xué)社會(huì)科學(xué)版），2019（01）：2+189.