本文關(guān)鍵詞：淺析計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

民營(yíng)科 技　

文化教 育　

２ ０ １ １年 第 ９期 　

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

（ 杭 州師范大學(xué)錢 江學(xué)院， 浙江 杭州 ３ １ ０ ０ １ ２ ） 　
摘 要： 以計(jì) 算機(jī)的發(fā)展 現(xiàn)狀為切入點(diǎn) ， 首先對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)迅猛發(fā)展的原因進(jìn)行 了探

究， 接 著從智能化和新型的計(jì)算機(jī) 兩個(gè)方 面對(duì) 未來(lái)計(jì)算機(jī)　

科 學(xué)與技術(shù)的發(fā)展趨 勢(shì)進(jìn)行 了探析 ， 對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技 術(shù)在 未來(lái)的發(fā)展進(jìn)行 了展 望。 　 關(guān)鍵詞 ： 計(jì) 算機(jī)科學(xué) ； 技術(shù)； 發(fā)展趨 勢(shì)　 世界上第一 臺(tái)計(jì)算機(jī)于 １ ９ ４ ６年誕生于美 國(guó)， 到 目前為止 ， 計(jì)算機(jī)科　 學(xué)與技術(shù)也走過(guò) 了六十多年的風(fēng)風(fēng)雨雨 。計(jì)算機(jī)越來(lái)越 向著高速度 、 小　 體積 以及低成本 的方 向發(fā)展 ， 并且取得 了空前的成功 。隨著知識(shí)經(jīng)濟(jì)的　 不斷興起 ， 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)也 隨之快節(jié)奏的發(fā)展 。與以前的單一的應(yīng)　 用相 比， 現(xiàn)今的計(jì)算機(jī)正朝著 多元化應(yīng)用的方 向發(fā)展 。計(jì)算機(jī)已經(jīng)廣泛　 滲透到國(guó)防、 軍事 、 工業(yè)、 教育 等領(lǐng)域 以及個(gè)人生活的方方面面 。 　 １ 計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速 的原因　 １ ． １ 經(jīng)常性 的、 連續(xù)性的創(chuàng)造 活動(dòng) 的出現(xiàn)　 經(jīng)常連續(xù)不斷 的創(chuàng)造性活 動(dòng)是推 動(dòng)計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展 的動(dòng)力之　 這種創(chuàng)造性 活動(dòng)在本質(zhì)上是在對(duì)大量信息進(jìn)行處理的現(xiàn)實(shí)需求的推　 動(dòng)之下的計(jì)算機(jī)相關(guān)的科 學(xué)理論 的不斷的更新和發(fā)展 。 　 １ ． １ ． １ 現(xiàn)實(shí) 的需求是計(jì)算 機(jī)科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新的動(dòng)力　 計(jì)算機(jī) 的興起 ， 很大程度上是 由于第二次世界大戰(zhàn)對(duì)信息處理的迫　 切需求。 這使得大量的相關(guān)的資源和人力可以投入 到計(jì)算機(jī) 的研究和開(kāi)　 發(fā)的過(guò)程中， 促使 了計(jì)算機(jī)的誕生 。 而計(jì)算機(jī)的民用化是 由于研究所 、 政　 府部門以及大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室對(duì)信息處理的需求不斷的增強(qiáng) 。 尖端技術(shù)領(lǐng)域　 和工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)τ?jì)算機(jī) 的運(yùn)算速度和儲(chǔ)存容量有著更加高的需求。 這　 切都讓經(jīng)常連續(xù)性的創(chuàng)造活動(dòng)不斷的進(jìn)發(fā)。 　 在商業(yè)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域 ， 比對(duì)手搶先一步發(fā)布新 的計(jì)算機(jī)產(chǎn) 品往往意味　 著 比對(duì)手占有更多的市場(chǎng)份額 。這樣 ， 在利潤(rùn)最大化需求以及 競(jìng)爭(zhēng) 壓力 　 的驅(qū)動(dòng)下， 使得企業(yè)不斷的加大科研力度 ， 加快新 技術(shù)的開(kāi)發(fā)與研 制 ， 使　 得計(jì)算 機(jī)技術(shù) 的發(fā)展能夠跟上市場(chǎng)的需求。 這無(wú)疑促進(jìn) 了計(jì)算機(jī)科 學(xué)與　 技 術(shù) 的更 新 速 度 。 　 １ ． １ ． ２ 計(jì)算機(jī)技術(shù)理論 的發(fā)展促進(jìn)了技術(shù) 的進(jìn)步　 從事計(jì)算機(jī)技 術(shù)相關(guān)研究的科學(xué)家在反 復(fù)的實(shí)驗(yàn) 中 ， 獲得 了大量 的　 設(shè)計(jì)靈感和理念 ， 這些理論往往又會(huì)在計(jì)算機(jī) 的產(chǎn) 品中得到表現(xiàn) 。理論　 上可行 的技術(shù)還必須經(jīng)過(guò)實(shí)踐的檢驗(yàn)。 甚至有時(shí)候試錯(cuò)的過(guò)程也會(huì)帶來(lái)　 意想不 到的靈感 ， 從而帶來(lái)新的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)理念 。 例如 ， 鋁硅觸面在集成　 電路 的實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常 出現(xiàn)問(wèn)題 ， 在試錯(cuò) 的過(guò)程 中， 鋁硅氧化物被發(fā)現(xiàn) ， 　 這直 接 推 動(dòng) 了 超大 規(guī) 模 型 集 成 電路 的發(fā) 展 。 　 同時(shí) ， 新技術(shù) 的不斷發(fā)現(xiàn)又會(huì)推動(dòng)更新技術(shù)的產(chǎn)生。 例如 ， 鋁硅 肖特　 基 勢(shì) 壘 就 是 在 鋁 硅 氧 化 物 觸 面 控 制 的 基 礎(chǔ) 上 被 攻 破 的 。 在 試 錯(cuò) 的 過(guò) 程　 中， 通過(guò)對(duì)經(jīng)驗(yàn) 的歸納總結(jié) ， 發(fā)現(xiàn)了大量 的計(jì)算機(jī)技術(shù) ， 不斷 的進(jìn)行著研　 究、 開(kāi)發(fā) 、 設(shè)計(jì) 和演化 。這個(gè)過(guò)程的不斷的循環(huán)往復(fù) ， 催生 了大量的新 的 　 計(jì)算機(jī)技術(shù) 。 此外 ， 計(jì)算機(jī)科學(xué)的新技術(shù)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品之后 ， 會(huì)對(duì)下一代產(chǎn)　 品的 研 發(fā)起 到促 進(jìn) 作 用 。 如計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì) 作 為 一 種 計(jì) 算 機(jī) 技 術(shù) ， 它 叉　 可 以在軟件開(kāi)發(fā)和芯片設(shè)計(jì) 中發(fā)揮 巨大的作用 ， 推動(dòng)創(chuàng)新的 向前發(fā)展。 　 １ ． １ － ３ 信息共享是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)　 在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的領(lǐng)域 內(nèi)，信息共享是其 進(jìn)步的基礎(chǔ) 和關(guān)鍵 。 　 在信息共享 的基礎(chǔ)上 ，創(chuàng)新活動(dòng)可以獲得最新的技術(shù)與資料的支 持 ， 這　 樣 的技 術(shù) 起 點(diǎn) 比較 高 ， 可 以避 免 浪 費(fèi) ， 縮 短研 究 周 期 、 提高研究質(zhì)量。 　
一

并行運(yùn)行 ，， 所以對(duì)于普通 的計(jì)算機(jī)和服務(wù)器無(wú)法完成或者需要大量的時(shí)　 間完成的計(jì) 算， 超級(jí)計(jì)算機(jī)很容易就可以完成。超 級(jí)計(jì)算 機(jī)在高精 尖技　 術(shù)領(lǐng)域 中， 可 以進(jìn)行數(shù) 據(jù)分 析或者進(jìn)行模 型推演 ， 使一些實(shí)驗(yàn)通過(guò)計(jì)算　 機(jī)的模擬就可以運(yùn)行 。 這樣極 大的節(jié)省 了成本和時(shí)間。 在生活領(lǐng)域中 ， 由　 于超級(jí)計(jì)算 機(jī)具有接近人類大腦的性能 ， 可以為人們 的生活和工作 提供　 方便。例如 ， 很 多在 世 界 上 享 有 聲 譽(yù) 的 動(dòng) 畫 片 中絢 麗奪 目的 效果 都 是 通 　 過(guò)超級(jí)計(jì)算機(jī)制作 的。我國(guó)的超級(jí)計(jì)算機(jī)技 術(shù)近年來(lái)也獲得告訴 的發(fā)　 展 ，成為世界上少數(shù)幾 個(gè)擁有每秒運(yùn)算一萬(wàn)億 次超級(jí)計(jì)算機(jī)的 國(guó)家之　
０　

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一

１ ． ２ 穩(wěn) 定 明 顯 和 迅 速 的選 擇 機(jī) 制　

當(dāng)兩個(gè)價(jià)值相近的技術(shù) 同時(shí)出現(xiàn)而只能選擇一個(gè) 的時(shí)候 ， 往往需要　 很長(zhǎng)的一段 時(shí)間進(jìn)行相關(guān) 的論證 ， 而在這段論證 的時(shí)間內(nèi) ， 最后的選擇　 往往受到很多不確定 因素的影響。 因此 ， 在這個(gè)論證 的過(guò)程中 。 要充分發(fā)　 揮各種選擇機(jī)制， 盡量做到全方位 、 多角度進(jìn)行論證。 　 ２ 計(jì)算機(jī)科學(xué)計(jì)算發(fā)展趨 勢(shì)　 ２ ． １ 智能化的超級(jí)計(jì)算機(jī)　 由于超級(jí)計(jì)算機(jī)采用獨(dú)特的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu) ， 并且采用 了新的平行處理技　 術(shù) ，可以對(duì)多條指令和多個(gè)數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 中同時(shí)進(jìn)行執(zhí)行和處理 。 　 由于這一特點(diǎn) ， 超級(jí)計(jì)算機(jī)相對(duì) 于普通 的計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)有著更高 的運(yùn)算速　 度。與普通 的單處理器計(jì)算機(jī)相 比， 超級(jí)計(jì)算機(jī)一般是 由大量 的處理器　

２ ． ２ 新 型高性能計(jì)算機(jī)問(wèn)世　 近年來(lái) ， 隨著硅芯 片技 術(shù)的突飛猛進(jìn) ， 硅技術(shù) 的開(kāi)發(fā)潛力也越來(lái)越　 接近極限值 。 因此 ， 世界各 國(guó)紛紛將眼光轉(zhuǎn)向新 的新型 的量子計(jì)算機(jī) 、 光　 子計(jì)算機(jī)以及納米計(jì)算機(jī) 等新 型的計(jì)算機(jī) 的研發(fā) ， 根 據(jù)摩爾定律 ， 計(jì)算　 機(jī)的架構(gòu) 與技術(shù)每隔幾年就會(huì)發(fā)生一次大 的飛躍 。 這些新型的計(jì)算機(jī)將　 會(huì)在不遠(yuǎn) 的未來(lái)對(duì)我們的生活產(chǎn) 生深遠(yuǎn) 的影響 。 　 ２ ． ２ ． １ 量子計(jì)算機(jī)　 量子計(jì)算機(jī) 的概念源于對(duì)可逆計(jì)算機(jī) 的研究 ， 量子計(jì)算機(jī)是一類遵　 循 量子力學(xué)規(guī)律進(jìn)行高速數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算 、 存儲(chǔ)及處理量子信息 的物理　 裝置。 量子效應(yīng)是量子計(jì)算機(jī)研發(fā)的基礎(chǔ) ， 這種計(jì)算機(jī)中 ， 開(kāi)與關(guān) 的狀態(tài)　 是通 過(guò)激光脈沖來(lái)改變一種鏈狀分子聚合物的特性來(lái)決定 的。 通過(guò)開(kāi)關(guān)　 的不 斷轉(zhuǎn)換 ， 信息便沿著聚合 物移動(dòng) ， 從而完成運(yùn)算過(guò)程 。顧名思義 ， 量　 子計(jì)算機(jī)通過(guò)量子位來(lái)存儲(chǔ) 數(shù)據(jù) 。和傳統(tǒng) 的計(jì)算機(jī)相 比， 由于量子具有　 的疊 加效應(yīng) ， 在 存儲(chǔ)位數(shù)量相等 的情 況下 ， 量子計(jì)算機(jī) 的數(shù) 據(jù)儲(chǔ) 存量要　 遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)。同時(shí)， 在計(jì)算速度方面 ， 與傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)相 比， 　 量子計(jì)算機(jī) 由于可以進(jìn)行量子并行計(jì)算 ， 因此運(yùn)行速度能 比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)　 快 十億倍 。除此之外 ， 量 子計(jì)算機(jī)在安保體系以及安全性等方面的優(yōu)勢(shì)　 都是傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)所無(wú)法比擬 的。 　 ２ ． ２ ． ２ 光 子 計(jì) 算機(jī) 　 傳統(tǒng) 的計(jì)算機(jī)是通 過(guò)電子進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算 、 傳輸和儲(chǔ)存的 ， 而光 子計(jì)　 算機(jī)可以利用光子進(jìn)行計(jì)算 。用光子替代 電子 ， 將 會(huì)使得傳 統(tǒng)的導(dǎo)線互　 聯(lián)變成光互聯(lián)。同時(shí)這也將極大改變計(jì)算 機(jī)的硬件結(jié)構(gòu) ， 傳 統(tǒng)的電子硬　 件將會(huì)被光硬件所取代 。運(yùn)算方式也將會(huì) 由電子運(yùn)算變?yōu)楣膺\(yùn)算 。在光　 子計(jì)算機(jī)中 ， 不 同波長(zhǎng) 的光代表不同的數(shù)據(jù) ， 可 以對(duì)復(fù)雜度高 、 計(jì)算量大　 的任務(wù)實(shí)現(xiàn)快速地并行處理 。 光子計(jì)算機(jī)將使運(yùn)算速度在 目前基礎(chǔ)上呈　 指數(shù)上升。 　 ２ ． ２ ３ 納米 計(jì) 算 機(jī) 　 將 納米 技 術(shù) 于 計(jì) 算 機(jī) 技 術(shù) 相 結(jié) 合 而研 制 的計(jì) 算 機(jī) 就 是 納 米 計(jì) 算 機(jī) 。 　 納米管元件尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小 于現(xiàn)有 的電子原件 ， 并且具 有質(zhì)地堅(jiān)固 、 導(dǎo) 電性　 強(qiáng)的特點(diǎn)， 是硅芯片的極好的替代品。 納米是一種計(jì)量單位 ， 而納米技術(shù)　 興起 于 ２ ０世紀(jì) ８ ０年代初 ， 它 的 目標(biāo)是使人類可 以 自由的操作原子 �，F(xiàn)　 在 納 米 技術(shù) 正 從 微 電 子 機(jī) 械 系 統(tǒng) 起 步 ， 把傳感器 、 電 動(dòng) 機(jī) 和 各 種 處 理 器　 都放在一個(gè)硅芯片上而構(gòu)成一個(gè) 系統(tǒng) 。 將納米技術(shù)用于計(jì)算 機(jī)芯片 的制　 作， 可 以生產(chǎn)出體積只有相當(dāng)于人頭發(fā)直徑千分之一 的內(nèi)存芯片。而使　 用納米級(jí)芯片組成的納米計(jì)算機(jī) 的能耗非常小 ，幾乎可以忽略不計(jì) ， 而　 且在性能上遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于現(xiàn)有 的計(jì)算機(jī) 。曾有人做過(guò)專門的預(yù)測(cè) ， 認(rèn)為納米　 技術(shù)在 ｌ Ｏ年后將 會(huì)走 出實(shí)驗(yàn)室 ， 成為科技應(yīng)用 的一部分 。 納米計(jì)算機(jī)體　 積小 、 造價(jià)低 、 存量大、 性 能好 ， 將逐漸取代芯片計(jì)算機(jī) ， 推動(dòng)計(jì)算機(jī)行業(yè)　 的快速發(fā)展 。 　 參 考 文獻(xiàn) 　 『 １ １蔡芝蔚 ． 計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展研 究『 Ｊ １ ． 電腦與電信， ２ ０ ０ ８ （ ２ ） ． 　 【 ２ 】陳相 吉． 未來(lái)計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)技 術(shù)的發(fā)展【 Ｊ Ｊ ． 法制 與社會(huì) ， ２ ０ ０ ７ （ １ Ｏ ） ． 　 ｆ ３ １文德春． 計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展 趨勢(shì)『 Ｊ １ ． 科協(xié)論壇（ 下半月） ， ２ ０ ０ ７ （ ５） ． 　

萬(wàn)方數(shù)據(jù)

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Ⅲ

　

淺析計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
作者： 作者單位： 刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 黃建兒 杭州師范大學(xué)錢江學(xué)院,浙江杭州,310012 民營(yíng)科技 2011(9)

參考文獻(xiàn)(3條) 1.蔡芝蔚 計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展研究[期刊論文]-電腦與電信 2008(02) 2.陳相吉 未來(lái)計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展 2007(10) 3.文德春 計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)[期刊論文]-科協(xié)論壇(下半月) 2007(05)

引用本文格式：黃建兒 淺析計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)[期刊論文]-民營(yíng)科技 2011(9)



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