浅析计算机科学与技术的发展趋势

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民营科 技　

文化教 育　

２ ０ １ １年 第 ９期 　

浅析计算机科学 与技术的发展趋势　
黄 建 儿　

（ 杭 州师范大学钱 江学院， 浙江 杭州 ３ １ ０ ０ １ ２ ） 　
摘 要： 以计 算机的发展 现状为切入点 ， 首先对计算机技术迅猛发展的原因进行 了探

究， 接 着从智能化和新型的计算机 两个方 面对 未来计算机　

科 学与技术的发展趋 势进行 了探析 ， 对计算机科学与技 术在 未来的发展进行 了展 望。 　 关键词 ： 计 算机科学 ； 技术； 发展趋 势　 世界上第一 台计算机于 １ ９ ４ ６年诞生于美 国， 到 目前为止 ， 计算机科　 学与技术也走过 了六十多年的风风雨雨 。计算机越来越 向着高速度 、 小　 体积 以及低成本 的方 向发展 ， 并且取得 了空前的成功 。随着知识经济的　 不断兴起 ， 计算机科学与技术也 随之快节奏的发展 。与以前的单一的应　 用相 比， 现今的计算机正朝着 多元化应用的方 向发展 。计算机已经广泛　 渗透到国防、 军事 、 工业、 教育 等领域 以及个人生活的方方面面 。 　 １ 计算机技术发展迅速 的原因　 １ ． １ 经常性 的、 连续性的创造 活动 的出现　 经常连续不断 的创造性活 动是推 动计算机技术快速发展 的动力之　 这种创造性 活动在本质上是在对大量信息进行处理的现实需求的推　 动之下的计算机相关的科 学理论 的不断的更新和发展 。 　 １ ． １ ． １ 现实 的需求是计算 机科学与技术创新的动力　 计算机 的兴起 ， 很大程度上是 由于第二次世界大战对信息处理的迫　 切需求。 这使得大量的相关的资源和人力可以投入 到计算机 的研究和开　 发的过程中， 促使 了计算机的诞生 。 而计算机的民用化是 由于研究所 、 政　 府部门以及大学的实验室对信息处理的需求不断的增强 。 尖端技术领域　 和工程设计领域对计算机 的运算速度和储存容量有着更加高的需求。 这　 切都让经常连续性的创造活动不断的进发。 　 在商业计算机领域 ， 比对手抢先一步发布新 的计算机产 品往往意味　 着 比对手占有更多的市场份额 。这样 ， 在利润最大化需求以及 竞争 压力 　 的驱动下， 使得企业不断的加大科研力度 ， 加快新 技术的开发与研 制 ， 使　 得计算 机技术 的发展能够跟上市场的需求。 这无疑促进 了计算机科 学与　 技 术 的更 新 速 度 。 　 １ ． １ ． ２ 计算机技术理论 的发展促进了技术 的进步　 从事计算机技 术相关研究的科学家在反 复的实验 中 ， 获得 了大量 的　 设计灵感和理念 ， 这些理论往往又会在计算机 的产 品中得到表现 。理论　 上可行 的技术还必须经过实践的检验。 甚至有时候试错的过程也会带来　 意想不 到的灵感 ， 从而带来新的计算机设计理念 。 例如 ， 铝硅触面在集成　 电路 的实际应用中经常 出现问题 ， 在试错 的过程 中， 铝硅氧化物被发现 ， 　 这直 接 推 动 了 超大 规 模 型 集 成 电路 的发 展 。 　 同时 ， 新技术 的不断发现又会推动更新技术的产生。 例如 ， 铝硅 肖特　 基 势 垒 就 是 在 铝 硅 氧 化 物 触 面 控 制 的 基 础 上 被 攻 破 的 。 在 试 错 的 过 程　 中， 通过对经验 的归纳总结 ， 发现了大量 的计算机技术 ， 不断 的进行着研　 究、 开发 、 设计 和演化 。这个过程的不断的循环往复 ， 催生 了大量的新 的 　 计算机技术 。 此外 ， 计算机科学的新技术转化为产品之后 ， 会对下一代产　 品的 研 发起 到促 进 作 用 。 如计 算 机 辅 助 设 计 作 为 一 种 计 算 机 技 术 ， 它 叉　 可 以在软件开发和芯片设计 中发挥 巨大的作用 ， 推动创新的 向前发展。 　 １ ． １ － ３ 信息共享是计算机科学与技术发展的基础　 在计算机科学与技术的领域 内，信息共享是其 进步的基础 和关键 。 　 在信息共享 的基础上 ，创新活动可以获得最新的技术与资料的支 持 ， 这　 样 的技 术 起 点 比较 高 ， 可 以避 免 浪 费 ， 缩 短研 究 周 期 、 提高研究质量。 　
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并行运行 ，， 所以对于普通 的计算机和服务器无法完成或者需要大量的时　 间完成的计 算， 超级计算机很容易就可以完成。超 级计算 机在高精 尖技　 术领域 中， 可 以进行数 据分 析或者进行模 型推演 ， 使一些实验通过计算　 机的模拟就可以运行 。 这样极 大的节省 了成本和时间。 在生活领域中 ， 由　 于超级计算 机具有接近人类大脑的性能 ， 可以为人们 的生活和工作 提供　 方便。例如 ， 很 多在 世 界 上 享 有 声 誉 的 动 画 片 中绚 丽夺 目的 效果 都 是 通 　 过超级计算机制作 的。我国的超级计算机技 术近年来也获得告诉 的发　 展 ，成为世界上少数几 个拥有每秒运算一万亿 次超级计算机的 国家之　
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１ ． ２ 稳 定 明 显 和 迅 速 的选 择 机 制　

当两个价值相近的技术 同时出现而只能选择一个 的时候 ， 往往需要　 很长的一段 时间进行相关 的论证 ， 而在这段论证 的时间内 ， 最后的选择　 往往受到很多不确定 因素的影响。 因此 ， 在这个论证 的过程中 。 要充分发　 挥各种选择机制， 尽量做到全方位 、 多角度进行论证。 　 ２ 计算机科学计算发展趋 势　 ２ ． １ 智能化的超级计算机　 由于超级计算机采用独特的设计结构 ， 并且采用 了新的平行处理技　 术 ，可以对多条指令和多个数据在计算机系统 中同时进行执行和处理 。 　 由于这一特点 ， 超级计算机相对 于普通 的计算机来说有着更高 的运算速　 度。与普通 的单处理器计算机相 比， 超级计算机一般是 由大量 的处理器　

２ ． ２ 新 型高性能计算机问世　 近年来 ， 随着硅芯 片技 术的突飞猛进 ， 硅技术 的开发潜力也越来越　 接近极限值 。 因此 ， 世界各 国纷纷将眼光转向新 的新型 的量子计算机 、 光　 子计算机以及纳米计算机 等新 型的计算机 的研发 ， 根 据摩尔定律 ， 计算　 机的架构 与技术每隔几年就会发生一次大 的飞跃 。 这些新型的计算机将　 会在不远 的未来对我们的生活产 生深远 的影响 。 　 ２ ． ２ ． １ 量子计算机　 量子计算机 的概念源于对可逆计算机 的研究 ， 量子计算机是一类遵　 循 量子力学规律进行高速数学和逻辑运算 、 存储及处理量子信息 的物理　 装置。 量子效应是量子计算机研发的基础 ， 这种计算机中 ， 开与关 的状态　 是通 过激光脉冲来改变一种链状分子聚合物的特性来决定 的。 通过开关　 的不 断转换 ， 信息便沿着聚合 物移动 ， 从而完成运算过程 。顾名思义 ， 量　 子计算机通过量子位来存储 数据 。和传统 的计算机相 比， 由于量子具有　 的叠 加效应 ， 在 存储位数量相等 的情 况下 ， 量子计算机 的数 据储 存量要　 远远高于传统的计算机。同时， 在计算速度方面 ， 与传统的计算机相 比， 　 量子计算机 由于可以进行量子并行计算 ， 因此运行速度能 比传统计算机　 快 十亿倍 。除此之外 ， 量 子计算机在安保体系以及安全性等方面的优势　 都是传统计算机所无法比拟 的。 　 ２ ． ２ ． ２ 光 子 计 算机 　 传统 的计算机是通 过电子进行数据计算 、 传输和储存的 ， 而光 子计　 算机可以利用光子进行计算 。用光子替代 电子 ， 将 会使得传 统的导线互　 联变成光互联。同时这也将极大改变计算 机的硬件结构 ， 传 统的电子硬　 件将会被光硬件所取代 。运算方式也将会 由电子运算变为光运算 。在光　 子计算机中 ， 不 同波长 的光代表不同的数据 ， 可 以对复杂度高 、 计算量大　 的任务实现快速地并行处理 。 光子计算机将使运算速度在 目前基础上呈　 指数上升。 　 ２ ． ２ ３ 纳米 计 算 机 　 将 纳米 技 术 于 计 算 机 技 术 相 结 合 而研 制 的计 算 机 就 是 纳 米 计 算 机 。 　 纳米管元件尺寸远远小 于现有 的电子原件 ， 并且具 有质地坚固 、 导 电性　 强的特点， 是硅芯片的极好的替代品。 纳米是一种计量单位 ， 而纳米技术　 兴起 于 ２ ０世纪 ８ ０年代初 ， 它 的 目标是使人类可 以 自由的操作原子 。现　 在 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 。 将纳米技术用于计算 机芯片 的制　 作， 可 以生产出体积只有相当于人头发直径千分之一 的内存芯片。而使　 用纳米级芯片组成的纳米计算机 的能耗非常小 ，几乎可以忽略不计 ， 而　 且在性能上远远高于现有 的计算机 。曾有人做过专门的预测 ， 认为纳米　 技术在 ｌ Ｏ年后将 会走 出实验室 ， 成为科技应用 的一部分 。 纳米计算机体　 积小 、 造价低 、 存量大、 性 能好 ， 将逐渐取代芯片计算机 ， 推动计算机行业　 的快速发展 。 　 参 考 文献 　 『 １ １蔡芝蔚 ． 计算机技术发展研 究『 Ｊ １ ． 电脑与电信， ２ ０ ０ ８ （ ２ ） ． 　 【 ２ 】陈相 吉． 未来计算机与计算机技 术的发展【 Ｊ Ｊ ． 法制 与社会 ， ２ ０ ０ ７ （ １ Ｏ ） ． 　 ｆ ３ １文德春． 计算机技术发展 趋势『 Ｊ １ ． 科协论坛（ 下半月） ， ２ ０ ０ ７ （ ５） ． 　

万方数据

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Ⅲ

　

浅析计算机科学与技术的发展趋势
作者： 作者单位： 刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 黄建儿 杭州师范大学钱江学院,浙江杭州,310012 民营科技 2011(9)

参考文献(3条) 1.蔡芝蔚 计算机技术发展研究[期刊论文]-电脑与电信 2008(02) 2.陈相吉 未来计算机与计算机技术的发展 2007(10) 3.文德春 计算机技术发展趋势[期刊论文]-科协论坛(下半月) 2007(05)

引用本文格式：黄建儿 浅析计算机科学与技术的发展趋势[期刊论文]-民营科技 2011(9)



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