計算機應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展運用

摘 要：未來的計算機方面的技術(shù)將會向著超高速、超小型、平行處理、智能化的方面來發(fā)展。盡管現(xiàn)在受到物理極限的約束，采用硅芯片的計算機的核心部件CPU的性能還會持續(xù)增長。

關(guān)鍵詞：計算機；技術(shù)；芯片技術(shù)

計算機將能夠具備更多的智能方面的成分，它將具有非常多種感知能力、具備一定的思考和判定研究的能力及一定的自然語言能力。除了提供自然的輸進手段（如語音輸進、手寫輸進）外，讓人能產(chǎn)生身臨其境感覺的各種交互設(shè)備已經(jīng)出現(xiàn)，虛擬現(xiàn)實技術(shù)是這一領(lǐng)域發(fā)展的集中體現(xiàn)。

傳統(tǒng)的磁存儲、光盤存儲容量繼續(xù)攀升，新的海量存儲技術(shù)趨于成熟，新型的存儲器每立方厘米存儲容量可達10TB（以一本書30萬字計，它可存儲約1500萬本書）。信息的永久存儲也將成為現(xiàn)實，千年存儲器正在研制中，這樣的存儲器可以抗干擾、抗高溫、防震、防水、防腐蝕。如是，本日的大量文獻可以原汁原味保存、并流芳百世。

硅芯片技術(shù)的高速發(fā)展同時也意味著硅技術(shù)越來越近其物理極限，為此，世界各國的探究職員正在加緊探究開發(fā)新型計算機，計算機從體系結(jié)構(gòu)的變革到器件和技術(shù)革命都要產(chǎn)生一次量的乃至質(zhì)的奔騰。新型的量子計算機、光子計算機、生物計算機、納米計算機等將會在21世紀走進我們的生活，遍布各個領(lǐng)域。

量子計算機是基于量子效應(yīng)基礎(chǔ)上開發(fā)的，它利用一種鏈狀分子聚合物的特性來表示開和關(guān)的狀態(tài)，利用激光脈沖來改變分子的狀態(tài)，使信息沿著聚合物移動，從而進行運算。

量子計算機中數(shù)據(jù)用量子位存儲。由于量子疊加效應(yīng)，一個量子位可以是0或1，也可以既存儲0又存儲1。因此一個量子位可以存儲2個數(shù)據(jù)，同樣數(shù)目的存儲位，量子計算機的存儲量比通常計算機大很多。同時量子計算性能夠?qū)嵭辛孔硬⑿杏嬎?，其運算速度可能比目前個人計算機的PentiumⅢ晶片快10億倍。目前正在開發(fā)中的量子計算機有3種類型：核磁共振（NMR）量子計算機、硅基半導體量子計算機、離子阱量子計算機。預(yù)計2030年將普及量子計算機。

光子計算機即全光數(shù)字計算機，以光子代替電子，光互連代替導線互連，光硬件代替計算機中的電子硬件，光運算代替電運算。

生物計算機的運算過程就是蛋白質(zhì)分子和四周物理化學介質(zhì)的相互功能過程。計算機的轉(zhuǎn)換開關(guān)由酶來充當，而程序則在酶合成系統(tǒng)本身和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)中極其明顯地表示出來。

20世紀70年代，人們發(fā)現(xiàn)脫氧核糖核酸（DNA）處于不同狀態(tài)時可以代表信息的有或無。DNA分子中的遺傳密碼相當于存儲的數(shù)據(jù)，DNA分子間通過生化反應(yīng)，從一種基因代瑪轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N基因代碼。反應(yīng)前的基因代碼相當于輸進數(shù)據(jù)，反應(yīng)后的基因代碼相當于輸出數(shù)據(jù)。假如能控制這一反應(yīng)過程，那么就可以制作成功DNA計算機。

蛋白質(zhì)分子比硅晶片上電子元件要小得多，彼此相距甚近，生物計算機完成一項運算，所需的時間僅為10微微秒，比人的思維速度快100萬倍。DNA分子計算機具有驚人的存貯容量，1立方米的DNA溶液，可存儲1萬億億的二進制數(shù)據(jù)。DNA計算機消耗的能量非常小，只有電子計算機的十億分之一。由于生物芯片的原材料是蛋白質(zhì)分子，所以生物計算機既有自我修復(fù)的功能，又可直接和生物活體相聯(lián)。預(yù)計10～20年后，DNA計算機將進進實用階段。

“納米”是一個計量單位，一個納米即是10[-9]米，大約是氫原子直徑的10倍。納米技術(shù)是從80年代初迅速發(fā)展起來的新的前沿科研領(lǐng)域，終極目標是人類按照自己的意志直接操縱單個原子，制造出具有特定功能的產(chǎn)品。

現(xiàn)在納米技術(shù)正從MEMS（微電子機械系統(tǒng)）起步，把傳感器、電動機和各種處理器都放在一個硅芯片上而構(gòu)成一個系統(tǒng)。應(yīng)用納米技術(shù)研制的計算機內(nèi)存芯片，其體積不過數(shù)百個原子大小，相當于人的頭發(fā)絲直徑的千分之一。納米計算機不僅幾乎不需要耗費任何能源，而且其性能要比今天的計算機強大很多倍。

目前，納米計算機的成功研制已有一些鼓舞人心的消息，惠普實驗室的科研職員已開始應(yīng)用納米技術(shù)研制芯片，一旦他們的探究獲得成功，將為其他縮微計算機元件的研制和生產(chǎn)展平道路。

今天人們談到計算機必然地和網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來，一方面孤立的未加進網(wǎng)絡(luò)的計算機越來越難以見到，另一方面計算機的概念也被網(wǎng)絡(luò)所擴展。二十世紀九十年代興起的Internet在過往如火如荼地發(fā)展，其影響之廣、普及之快是前所未有的。從沒有一種技術(shù)能像Internet一樣，劇烈地改變著我們的學習、生活和習慣方式。全世界幾乎所有國家都有計算機網(wǎng)絡(luò)直接或間接地和Internet相連，使之成為一個全球范圍的計算機互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。人們可以通過Internet和世界各地的其它用戶自由地進行通訊，可從Internet中獲得各種信息。

人們已充分領(lǐng)略到網(wǎng)絡(luò)的魅力，Internet大大縮小了時空界限，通過網(wǎng)絡(luò)人們可以共享計算機硬件資源、軟件資源和信息資源?！熬W(wǎng)絡(luò)就是計算機”的概念被事實一再證實，被眾人逐步接受。

在未來10年內(nèi)，建立透明的全光網(wǎng)絡(luò)勢在必行，互聯(lián)網(wǎng)的傳輸速率將進步100倍。在Internet上進行醫(yī)療診斷、遠程教學、電子商務(wù)、視頻會議、視頻圖書館等將得以普及。同時，無線網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建將成為眾多公司競爭的主戰(zhàn)場，未來我們可以通過無線接進隨時隨地連接到Internet上，進行交流、獲取信息、觀看電視節(jié)目。

當今在面向全球的網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用的各種新型的微型計算機和信息終端產(chǎn)品方面將會成為主要的產(chǎn)品之一。通過便攜計算機、數(shù)字基因計算機、移動手機和終端產(chǎn)品，以及各種手持式個人信息終端產(chǎn)品，將把移動計算和數(shù)字通訊融合為一體，手機將被嵌進高性能芯片和軟件，依據(jù)標準的無窮通訊協(xié)議（如藍牙）上網(wǎng)，觀看電視、收聽廣播。在Internet上成長起來的新的一代自然不會把汽車當作為代步工具，汽車將會向用戶提供一些有關(guān)上網(wǎng)、辦公、家庭娛樂等功能，成為車輪上面的信息平臺。

作者簡介：

曠聿涵，女，1984年10月生，江西吉安人，本科畢業(yè)（碩士在讀），研究方向：計算機教育科學，現(xiàn)任江西工業(yè)貿(mào)易職業(yè)技術(shù)學院教師。