计算机技术的新发展--大学计算机基础论文

计算机技术的新发展班级：********姓名：***学号：***********一、计算机发展历程计算机的发展已经经历了很长的一段时间。1946年2月，第一台电子计算机ENIAC在美国加州问世，ENIAC用了18000个电子管和86000个其它电子元件，有两个教室那么大，运算速度却只有每秒300次各种运算或5000次加法，耗资100万美元以上。尽管ENIAC有许多不足之处，但它毕竟是计算机的始祖，揭开了计算机时代的序幕。计算机的发展到目前为止共经历了四个时代：1.电子计算机（1946-1957）这一阶段计算机的主要特征是采用电子管元件作基本器件，用光屏管或汞延时电路作存储器，输入域输出主要采用穿孔卡片或纸带，体积大、耗电量大、速度慢、存储容量小、可靠性差、维护困难且价格昂贵。在软件上，通常使用机器语言或者汇编语言；来编写应用程序，因此这一时代的计算机主要用于科学计算。2.晶体管计算机（1958-1964）20世纪50年代中期，晶体管的出现使计算机生产技术得到了根本性的发展，由晶体管代替电子管作为计算机的基础器件，用磁芯或磁鼓作存储器，在整体性能上，比第一代计算机有了很大的提高。同时程序语言也相应的出现了，如Fortran，Cobol，Algo160等计算机高级语言。晶体管计算机被用于科学计算的同时，也开始在数据处理、过程控制方面得到应用。3.中小规模集成电路计算机（1965-1971）20世纪60年代中期，随着半导体工艺的发展，成功制造了集成电路。中小规模集成电路成为计算机的主要部件，主存储器也渐渐过渡到半导体存储器，使计算机的体积更小，大大降低了计算机计算时的功耗，由于减少了焊点和接插件，进一步提高了计算机的可靠性。在软件方面，有了标准化的程序设计语言和人机会话式的Basic语言，其应用领域也进一步扩大。4.大规模和超大规模集成电路计算机（1971-2014）随着大规模集成电路的成功制作并用于计算机硬件生产过程，计算机的体积进一步缩小，性能进一步提高。集成更高的大容量半导体存储器作为内存储器，发展了并行技术和多机系统，出现了精简指令集计算机（RISC），软件系统工程化、理论化，程序设计自动化。微型计算机在社会上的应用范围进一步扩大，几乎所有领域都能看到计算机的“身影”。二、计算机新技术的发展趋势目前我们处于计算机发展的第四时代，随着世界科技创新的不断进步，计算机领域也在不断进行着技术上的革新。计算机在面向改变人类生活，提升人类生活的目标发展的同时，也呈现着智能化、多极化、网络化、多媒体化等发展趋势。1.智能化计算机智能化就是要求计算机能模拟人的感觉和思维能力，也是第五代计算机要实现的目标。智能化的研究领域很多，其中最有代表性的领域是专家系统和机器人。智能化的研究包括模式识别、图像识别、自然语言的生成和理解、博弈、定理自动证明、自动程序设计、专家系统、学习系统和智能机器人等。2.多极化随着世界经济与科技的发展，计算机在很多领域发挥着至关重要的作用。为了满足不同领域的要求，计算机也在朝向不同领域发展，巨型、大型、小型、微型机各有自己的应用领域。3.网络化互联网的出现使原本孤立于世界各方的计算机连接起来，随着人类网络技术的蓬勃发展，计算机在网络中的运用程度还将大幅提升。计算机网络化彻底改变了人类世界，人们通过互联网进行沟通、交流（QQ、微博等），教育资源共享（文献查阅、远程教育等）、信息查阅共享（百度、谷歌）等，特别是无线网络的出现，极大的提高了人们使用网络的便捷性，未来计算机将会进一步向网络化方面发展。4.多媒体化传统的计算机处理的信息主要是字符和数字。然而随着计算机技术的进步，人们开始更多地使用计算机处理图片、文字、声音、图像、视频等多种形式的多媒体信息。多媒体技术可以集图形、图像、音频、视频、文字为一体，使信息处理的对象和内容更加接近真实世界。计算机向着多媒体化的方向发展，必然使得我们的生活更加丰富多彩。三、计算机新技术在计算机的多方面发展趋势下，研究人员开辟了许多新兴技术适应时代的需要。就目前而言，影响比较大的新技术主要有：芯片技术、并行处理技术、64位操作系统、千兆位网络、网络计算、云计算、物联网等。1.芯片技术从1971年微处理器问世后，计算机经历了4位机、8位机和16位机的时代，90年代初，出现了32位结构的微处理器计算系统，并将进入64位计算时代。自从1991年MIPS公司的64位机R4000问世之后，已陆续有DEC公司的Alpha21064、21066、21164和21264，HP公司PA8000IBM/Motorola/Alpha的PowerPC620，Sun公司的Ultra-SPARC以及Intel公司的Merced等64位机出现。到了21世纪初，还有英特尔的奔腾、酷睿、SNB系列。2.并行处理技术并行处理技术是40年来在微电子、印刷电路、高密度封装技术、高性能处理机、存储系统、外围设备、通信通道、语言开发、编译技术、操作系统、程序设计环境和应用问题等研究和工业发展的产物，并行计算机具有代表性的应用领域有：天气预报建模、VLSI电路的计算机辅助设计、大型数据库管理、人工智能、犯罪控制和国防战略研究等，而且它的应用范围还在不断地扩大。并行处理技术主要是以算法为核心，并行语言为描述，软硬件作为实现工具的相互联系而又相互制约的一种结构技术。3.64位操作系统在计算机架构中，64位整数、内存地址或其他数据单元，是指它们最高达到64位（8字节）宽。此外，64位CPU和算术逻辑单元架构是以寄存器、内存总线或者数据总线的大小为基准。64位CPU在1960年代，便已存在于超级计算机，且早在1990年代，就有以RISC为基础的工作站和服务器。2003年才以x86-64和64位PowerPC处理器架构的形式引入到（在此之前是32位）个人计算机领域的主流。4.千兆位网络千兆位以太网是IEEE802.3以太网标准的扩展，传输速度为每秒1000兆位(即1Gbps)。最初应用于大型校园网，能把现有的10Mbps以太网和100Mbps快速以太网连接起来。它可取代100MbpsFDDI网，也是ATM技术的强劲对手。5.网络计算在21世纪即将到来之际，世界各大硬件公司都提出了自己对未来的看法，诸如IBM的网络中心计算、SCO的Internet计算、Oracle的网络计算、Sybase的分布式计算、Intel的MMX计算、Microsoft的NT计算、DEC的Web计算、HP的可缩放优质服务器、Sun公司的Java计算等。Sun早就提出了“网络就是计算机”的口号。总之，从世界IT发展趋势看，网络计算时代已经到来。6.云计算云计算是一种按使用量付费的模式，这种模式提供可用的、便捷的、按需的网络访问，进入可配置的计算资源共享池（资源包括网络，服务器，存储，应用软件，服务），这些资源能够被快速提供，只需投入很少的管理工作，或与服务供应商进行很少的交互。云计算是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。云是网络、互联网的一种比喻说法。过去在图中往往用云来表示电信网，后来也用来表示互联网和底层基础设施的抽象。因此，云计算甚至可以让你体验每秒10万亿次的运算能力，拥有这么强大的计算能力可以模拟核爆炸、预测气候变化和市场发展趋势。用户可以通过电脑、笔记本、手机等方式接入数据中心，按自己的需求进行运算。7.物联网物联网是新一代信息技术的重要组成部分，其英文名称是：“TheInternetofthings”。顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。这有两层意思：其一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信也就是物物相息。物联网就是“物物相连的互联网”。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算、广泛应用于网络的融合中，也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用。因此，应用创新是物联网发展的核心，以用户体验为核心的创新2.0是物联网发展的灵魂。四、新型计算机在计算机新技术层出不穷的背景下，计算机类型也经历着一次次的改革创新，现在出现或者未出现的新型计算机有DNA计算机、量子计算机、光计算机、纳米计算机、生物计算机、神经计算机等。1.DNA计算机这是一种生物形式的计算机。它是利用DNA（脱氧核糖核酸）建立的一种完整的信息技术形式，以编码的DNA序列（通常意义上计算机内存）为运算对象，通过分子生物学的运算操作以解决复杂的数学难题。与传统的电子计算机相比，DNA计算机有着很多优点，比如：1）体积小。其体积之小，可同时容纳1万亿个此类计算机于一支试管中。2）存贮量大。1立方米的DNA溶液，可以存贮1万亿亿的二进制数据。1立方厘米空间的DNA可储存的资料量超过1兆片CD容量。3）运算快。其运算速度可以达到每秒10亿次，十几个小时的DNA计算，相当于所有电脑问世以来的总运算量。4）耗能低。DNA计算机的能耗非常低，仅相当于普通电脑的10亿分之一。如果放置在活体细胞内，能耗还会更低。5）并行性。普通电脑采用的都是以顺序执行指令的方式运算，由于DNA独特的数据结构，数以亿计的DNA计算机可以同时从不同角度处理一个问题，工作一次可以进行10亿次运算，即并行的方式工作，大大提高了效率。此外，DNA计算机能够使科学观察与化学反应同步，节省大笔的科研经费。2.量子计算机这是利用原子所具有的量子特性进行信息处理的一种全新概念的计算机。量子理论认为，非相互作用下，原子在任一时刻都处于两种状态，称之为量子超态。原子会旋转，即同时沿上、下两个方向自旋，这正好与电子计算机0与1完全吻合。如果把一群原子聚在一起，它们不会像电子计算机那样进行的线性运算，而是同时进行所有可能的运算，例如量子计算机处理数据时不是分步进行而是同时完成。只要40个原子一起计算，就相当于今天一台超级计算机的性能。量子计算机以处于量子状态的原子作为中央处理器和内存，其运算速度可能比奔腾4芯片快10亿倍，就像一枚信息火箭，在一瞬间搜寻整个互联网，可以轻易破解任何安全密码，黑客任务轻而易举。3.光子计算机1990年初，美国贝尔实验室制成世界上第一台光子计算机。光子计算机是一种由光信号进行数字运算、逻辑操作、信息存贮和处理的新型计算机。光子计算机的基本组成部件是集成光路，要有激光器、透镜和核镜。由于光子比电子速度快，光子计算机的运行速度可高达一万亿次。它的存贮量是现代计算机的几万倍，还可以对语言、图形和手势进行识别与合成。许多国家都投入巨资进行光子计算机的研究。随着现代光学与计算机技术、微电子技术相结合，在不久的将来，光子计算机将成为人类普遍的工具。4.纳米计算机纳米计算机是用纳米技术研发的新型高性能计算机。纳米管元件尺寸在几到几十纳米范围，质地坚固，有着极强的导电性，能代替硅芯片制造计算机。“纳米”是一个计量单位，一个纳米等于9-10次方米，大约是氢原子直径的10倍。纳米技术是从20世纪80年代初迅速发展起来的新的前沿科研领域，最终目标是人类按照自己的意志直接操纵单个原子，制造出具有特定功能的产品。纳米技术正从微电子机械系统起步，把传感器、电动机和各种处理器都放在一个硅芯片上而构成一个系统。应用纳米技术研制的计算机内存芯片，其体积只有数百个原子大小，相当于人的头发丝直径的千分之一。纳米计算机不仅几乎不需要耗费任何能源，而且其性能要比今天的计算机强大许多倍。5.生物计算机20世纪80年代以来，生物工程学家对人脑、神经元和感受器的研究倾注了很大精力，以期研制出可以模拟人脑思维、低耗、高效的第六代计算机——生物计算机。用蛋白质制造的电脑芯片，存储量可以达到普通电脑的10亿倍。生物电脑元件的密度比大脑神经元的密度高100万倍，传递信息的速度也比人脑思维的速度快100万倍。6.神经计算机其特点是可以实现分布式联想记忆．并能在一定程度上模拟人和动物的学习功能。它是一种有知识、会学习、能推理的计