计算机发展史与展望
                    计算机发展史与展望 
【摘要】  计算机技术的发展速度是其它科学行业不可比拟的,现代计算机是采用先进的电子技术来代替陈旧落后的机械或继电器技术,随着大规模和超大规模集成电路的发展,应用到计算机上,使计算机的体积越来越小,计算机的运算速度越来越快,价格越来越低。但要想大幅度提高计算机的性能必将遇到难以逾越的障碍,科学家们把目光投向了最基本的物理原理上,未来光子、量子和分子计算机为代表的新技术将推动新一轮超级计算技术革命。 
【关键词】  计算机，发展历程，分类与展望，未来新型计算机
一、计算机的发展历程
第一代 电子管计算机（1946—1957)运算仅为几千到几万次，体积大、耗电、价格昂贵、运算速度和可靠性低。科学计算、机器语言，仅用于军事和科学研究工作中。
第二代 晶体管计算机（1958—1964)运算为几十次、体积相对较小、成本低、功能强、运算速度和可靠性加强，数据处理和自动控制汇编语言与高级语言除用于军事和科学研究工作外还用于数据处理和事务处理 
第三代 集成电路（1965—1970)体积、耗电量相对进一步减小运算速度和可靠性，进一步提高级使用了操作系统应用更加广泛
第四代 超大规模集成电路(1970— ~）体积小、耗电量大大减少，运算速度和可靠性进一步提高，速度可达到几百万到亿次，应用进入网络时代。
计算机进入第四代以后，微处理器蓬勃发展其应用遍及人类生活的各个方面。微型计算机现已成为人类生活不可或缺的朋友。在微型机的发展过程中有几个著名的公司和个人创造了个人电脑发展史上的里程碑。
二、计算机的分类
巨型机：运算度上亿次、速度快、效率高、软硬件配置和功能强，主要在军事技术和尖端科学研究 。
大中型机：运算速度在几千万左右，价格相对便宜，主要应用于事务处理、信息处理、大型数据库和数据通讯
小型机：运算度在几百次左右，体积小、价格低、性能价格高，主要是在科研究所、普通高校等使用。
微型机：个人计算机。体积小、价格低、产量大、可靠性高、灵活性强、实用性强、对使用环境要求不高。
三、现代化计算机 
现代计算机的基本原理计算机的发展:现代计算机是指采用先进的电子技术来代替陈旧落后的机械或继电器技术。现代计算机经历了半个多世纪的发展,这一时期的杰出代表人物是英国科学家图灵和美籍匈牙利科学家冯·诺依曼。
未来的计算机技术将向超高速、超小型、平行处理、智能化的方向发展。尽管受到物理极限的约束，采用硅芯片的计算机的核心部件CPU的性能还会持续增长。 超高速计算机将采用平行处理技术，使计算机系统同时执行多条指令或同时对多个数据进行处理，这是改进计算机结构、提高计算机运行速度的关键技术。 
同时计算机将具备更多的智能成分，它将具有多种感知能力、一定的思考与判断能力及一
定的自然语言能力。除了提供自然的输入手段（如语音输入、手写
输入）外，让人能产生身临其境感觉的各种交互设备已经出现，虚拟现实技术是这一领域发展的集中体现。
四、中国计算机现状及未来计算机发展趋势
1. 超导计算机—是使用超导体元器件的高速计算机。所谓超导，是指有些物质在接近绝对零度（相当于-269摄氏度）时，电流流动是无阻力的。1962年英国物理学家约瑟夫逊提出了超导隧道效应原理,即由超导体一绝缘体一超导体组成器件,当两端加电压时,电子便会像通过隧道一样无阻挡地从绝缘介质中穿过去,形成微小电流,而这一器件的两端是无电压的。约琴夫逊因此获得诺贝尔奖。
2. 纳米计算机。科学家发现，当晶体管的尺寸缩小到0.1微米(100纳米)以下时，半导体晶体管赖以工作的基本原理将受到很大限制。研究人员需另辟蹊径，才能突破0.1微米界，实现纳米级器件。现代商品化大规模集成电路上元器件的尺寸约在0.35微米(即350纳米)，而纳米计算机的基本元器件尺寸只有几到几十纳米。目前，在以不同原理实现纳米级计算方
面，科学家提出四种工作机制。电子式纳米计算技术：基于生物化学物质与DNA的纳米计算机。机械式纳米计算机：量子波相干计算，它们有可能发展成为未来纳米计算机技术的基础。
3. 光计算机。用光束代替电子进行运算和存储。它以不同波长的光代表不同的数据，以大量的透镜、棱镜和反射镜将数据从一个芯片传送到另一个芯片。要想研制出光计算机，需要开发出可用一条光束控制另一条光束变化的光学“晶体管”。现有的光学“晶体管”庞大而笨拙，若用它们造成台式计算机将有一辆汽车那么大。因此，要想短期内使光计算机实用化还很困难。
4. DNA计算机。1994年11月，美国南加州大学的阿德勒曼博士提出一个奇思妙想，即以DNA碱基对序列作为信息编码的载体，利用现代分子生物技术，在试管内控制酶的作用下，使DNA碱基对序列发生反应。以此实现数据运算。DNA计算机的最大优点在于其惊人的存贮容量和运算速度。1立方厘米的DNA存储的信息比1万亿张光盘存储的还多。十几个小时的DNA计算，就相当于所有电脑问世以来的总运算量。更重要的是，它的能耗非常低，只有电子计算机的一百亿分之一。
5. 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，利用原子的量子特性进行信息处理。由于原子具有在同一时间处于两个不同位置的奇妙特性，即处于量子位的原子既可以代表0或1，也能同时代表0和1以及0和1之间的中间值。故无论从数据存储还是处理的角度，量子位的能力都是晶体管电子位的两倍。对此，有人曾经作过这样一个比喻，假设一只老鼠准备绕过一只猫，根据经典物理学理论，它要么从左边过，要么从右边过。而根据量子理论，它却可以同时从猫的左边和右边绕过。量子计算机与传统计算机在外形上有较大差异，它没有传统计算机的盒式外壳，看起来像是一个被其他物质包围的巨大磁场，它不能利用硬盘实现信息的长期存储，但高效的运算能力使量子计算机具有广阔的应用前景。这使得众多国家和科技实体乐此不疲。尽管目前量子计算机的研究仍处于实验室阶段。但不可否认，终有一天它会取代传统计算机进入寻常百姓家。
五、小结 
科学在发展，人类在进步，历史上的新生事物都要经过一个从无到有的艰难历程，随着一代又一代科学家们的不断努力。未来的计算机一定会是更加方便人们的工作、学习、生活的好伴侣

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