我对计算机未来发展的看法

我对计算机未来发展的看法

港航3班 尹硕

自从1946年世界上第一台计算机诞生至今，计算机在向着更好、更快、功能更强的方向不断发展。然而人类对卓越的追求决不会因为目前的计算机所带来的便利而停止，飞速发展的计算机科学正在为社会带来难以想象的的进步。

在人类科技史上还没有一种学科可以与电子计算机的发展相提并论。未来的计算机会是什么样子，甚至计算机的二进制原理会不会被取代都是未知，想要正确的推测未来计算机的发展，就必须从计算机的发展历史出发，寻找到其中的规律，才可得出更接近实际的推论。

计算机的发展是可归结为以下四个阶段：

1.1 第一阶段。电子管计算机（1946～1957 年）主要特点是：a. 采用电子管作为基本逻辑部件，体积大，耗电量大，命短，可靠性大，成本高。b.采用电子射线管作为存储部件，容量很小，后来外存储器使用了磁鼓存储信息，扩充了容量。c.输入输出装置落后，主要使用穿孔卡片，速度慢，容易出去使用十分不便。d.没有系统软件，只能用机器语言和汇编语言编程。

1.2 第二阶段。晶体管计算机（1958～1964 年）主要特点是：a. 采用晶体管制作基本逻辑部件，体积减小，重量减轻，能耗降低，成本下降，计算机的可靠性和运算速度均得到提高。b.普遍采用磁芯作为贮存器，采用磁盘/磁鼓作为外存储器。c.开始有了系统软件（监控程序），提出了操作系统概念，出现了高级语言。

1.3 第三阶段。集成电路计算机（1965～1969年）主要特点是：a.采用中，小规模集成电路制作各种逻辑部件，从而使计算机体积小，重量更轻，耗电更省，寿命更长，成本更低，运算速度有了更大的提高。b.采用半导体存储器作为主存，取代了原来的磁芯存储器，使存储器容量的存取速度有了大幅度的提高，增加了系统的处理能力。c.系统软件有了很大发展，出现了分时操作系统，多用户可以共享计算机软硬件资源。d.在程序设计方面上采用了结构化程序设计，为研制更加复杂的软件提供了技术上的保证。

1.4 第四阶段。大规模、超大规模集成电路计算机（1970 年至今）主要特点是：a.基本逻辑部件采用大规模，超大规模集成电路，使计算机体积，重量，成本均大幅度降低，出现了微型机。b.作为主存的半导体存储器，其集成度越来越高，容量越来越大；外存储器除广泛使用软，硬磁盘外，还引进了光盘。c.各种使用方便的输入输出设备相继出现。d.软件产业高度发达，各种实用软件层出不穷，极大地方便了户。e.计算机技术与通信技术相结合，计算机网络把世界紧密地联系在一起。f.多媒体技术崛起，计算机集图象、图形、声音、文字处理与一体，在信息处理领域掀起了一场革命，与之对应的信息高速公路正在紧锣密鼓地筹划实施当中。从20 世纪80 年代开始，日本，美国，欧洲等发达国家都宣布开始新一代计算机的研究。普遍认为新一代计算机应该是智能型的，它能模拟人的智能行为，理解人类自然语言，并继续向着微型化，网络化发展。

由此可见，计算机在硬件上的发展在推动计算机科学的发展上起到了关键的作用。其次，计算机的发展在向家用化、便携化的方向发展。对于计算机的未来的种种设想便由此而生。以下便分条论述在硬件、家用电脑及新概念计算机的各种发展方向。

（一） 未来电脑硬件的发展趋势

1．CPU、显卡——合二为一

        CPU和显卡一直是电脑中两个最重要的硬件，其中CPU掌管着电脑大部分的指令计算和功能协调，而显卡更是直接决定着电脑的画面质量以及游戏效果，因此玩家们对这两个硬件也是最看重的，而CPU和显卡的售价也是不菲，有些高端显卡的价格甚至和一台普通电脑相当。

未来没有CPU和显卡的概念，CPU和显卡将被整合成一颗芯片。

2．主板将变成一堆线？

  主板虽然无法对电脑性能起到决定性作用，但由于几乎所有硬件都要通过主板互相连接，因此主板的好坏将直接影响电脑的稳定，在不少超频玩家眼中好主板更是可以提高超频成绩。

现在的主板大多是控制器的整合，什么硬盘控制器、内存控制器、扩展接口控制器等等，但从目前的趋势看，越来越多的硬件开始直接集成控制芯片，比如以往的内存控制器都是整合在主板上，而最新的i3、i5处理器则将控制器移植CPU内，主板的工作只不过是提供数据通道而已。

我们不妨畅想未来主板将朝着两个极端发展，对于高度整合硬件来说，主板的概念将越来越模糊，或许主板将变成几根数据线而已。而对于高端电脑来说，主板的作用将是为电脑提供更丰富的功能，比如超频控制器、比如更多的扩展接口。

3．内存——瓶颈！被整合

        内存无疑是现在超频玩家们最关心的硬件之一，提高内存频率不仅对CPU超频有帮助，而且也将有效提高整台电脑的处理速度，可见内存对电脑的性能至关重要，但反观这一点我们就会发现内存已经成了电脑速度的瓶颈。

为了解决这一问题，未来内存可能会集成到CPU之内，以超大容量缓存的形式存在，这样一来内存的频率将与CPU的频率同步，当然这就需要更快的存储芯片，而这显然不会是DDR系列内存能够实现的。

4．硬盘——被SSD甚至被云技术取代

  几年之前，谁的电脑里装一块500G硬盘已经能让别人羡慕不已了，而谁会想到现在1TB硬盘都不足500元。但未来呢，未来的硬盘容量将会是多大？10TB还是10000TB？未来的硬盘容量将是无穷大！ 

 随着云技术的兴起，未来硬盘很可能将在个人电脑中消失，而出现一个超大型的数据存储中心，人们只需要通过网络就可以读取其中的数据，甚至将整个操作系统都安装在云服务器上，我们的个人电脑将根本不需要存储任何数据，只要有一根网线就可以完成所有应用。

 如果你有个人信息需要保存，那不妨在电脑中安装一块SSD固态硬盘，他将提供远超过传统机械硬盘的数据读取速度，同时你再也不会听到电脑内嘎啦嘎啦的噪音了，随着机械硬盘的被固态硬盘和云计算技术取代，我们的电脑不仅可以获得无尽的数据存储空间，电脑噪音也将明显降低。 

（二）家用电脑的发展方向，就是互动互联，操作简便
　　新一代家用电脑将向何处发展，功能又会怎样。IT业界人士做了各种各样的猜测及设想。不过，有一点却是相同的，那就是操作将越来越简便，功能上将与更多的电器互动互联。这一点，美国微软主席比尔盖茨早在发表Windows95时就想到了。其后，微软的Windows 98、Windows XP及2004年公布的最新系统Longhorn，将会越来越容易、越来越多的支持家电和电脑设备。其中，Longhorn是微软将要推出的的绝密重头戏，微软对其寄予厚望。作为具有突破性的全新软件，不但要能够改善电脑的安全性能、数据存储方式和外观风格，同时也肩负着完成微软十年前未竟的事业。盖茨先生称：他为Longhorn付出了大量的时间和心血。微软立志在Longhorn中打造一个全新的文件操作系统，进而来代替现时使用的如Word文档和E-mail地址等的数据存储方式，这些变革的程序，从杀毒软件到Acrobat Reader再到微软自身开发的办公软件，无一幸免。同时，Longhorn还包含新的应用程序接口（API），为编写适用于新系统的软件搭建"桥梁"，旧的程序将升级至与Longhorn兼容的环境。
　　现在的电脑软件和硬件，正是顺着微软当初设计的思想向前发展的。他就好比一大堆电器的家庭网关或者称做"管家婆"，我们可以通过无线电、有线电视、电话线甚至电力线，实现上网或互动互联。Internet与地球村同声相应、互通有无。真正实现人机对话、人机交流，赋电脑以人的"感情"。而这所有的一切操作，如同人们呼吸空气一样简单和自由。
（三）新概念计算机

3.1 高速电脑浮出水面。美国最近发明了一种利用空气的绝缘性能来成倍地提高计算机运行速度的新技术。美国纽约伦斯雷尔·保利技术公司的科学家已经生产出一套新型电脑微电路，该电路的芯片或晶体管之间由胶滞体包裹的导线连接，这种胶滞体90%的物质是空气，而空气是不导电的，是一种非常优良的绝缘体。研究表明，计算机运行速度的快慢与芯片之间信号传输的速度直接相关，然而，目前普遍使用的硅二氧化物在传输信号的过程中会吸收掉一部分信号，从而延长了信息传输的时间。保利技术公司研制的“空气胶滞体”导线几乎不吸收任何信号，因而能够更迅速地传输各种信息。

此外，它还可以降低电耗，而且不需要对计算机的芯片进行任何改造，只需换上“空气胶滞体”导线，就可以成倍地提高计算机的运行速度。不过，这种“空气胶滞体”导线也有不足之处，主要是其散热效果较差，不能及时将计算机中电路产生的热量散发出去。为了解决这个问题，保利技术公司的科研小组研究出电脑芯片冷却技术，它在电脑电路里内置了许多装着液体的微型小管，用来吸收电路散发出的热量。当电路发热时，热量将微型管内的液体汽化，当这些汽化物扩散到管子的另一端之后，又重新凝结，流到管子底部。据悉，美国宇航局（NASA）将对该项技术进行太空失重状态下的实验，如果实验成功，这种新技术将被广泛应用于未来计算机，使计算机的运算速度得以大大提高。

3.2 生物计算机兴起。生物计算机在20 世纪80 年代中期开始研制，其最大的特点是采用了生物芯片，它由生物工程技术产生的蛋白质分子构成。在这种芯片中，信息以波的形式传播，运算速度比当今最新一代计算机快10 万倍，能量消耗仅相当于普通计算机的十分之一，并且拥有巨大的存储能力。由于蛋白质分子能够自我组合，再生新的微型电路，使得生物计算机具有生物体的一些特点，如能发挥生物本身的调节机能自动修复芯片发生的故障，还能模仿人脑的思考机制。国首次公诸于世的生物计算机被用来模拟电子计算机的逻辑运算，解决虚构的7 城市间最佳路径问题。不久前，200 多名各国计算机学者齐聚美国普林斯顿大学，联名呼吁向生物计算机领域进军。科学家们在生物计算机研究领域已经有了新的进展，预计在不久的将来，就能制造出分子元件，即通过在分子水平上的物理化学作用对信息

进行检测、处理、传输和存储。目前，科学家们已经在超微技术领域取得了某些突破，制造出了微型机器人。科学家们的长远目标是让这种微型机器人成为一部微小的生物计算机，它们不仅小巧玲珑，而且可以像微生物那样自我复制和繁殖，可以钻进人体里杀死病毒,修复血管、心脏、肾脏等内部器官的损伤，或者使引起癌变的DNA突变发生逆转，从而使人们延年益寿。

3.3 光学计算机前景光明。所谓光学计算机，就是利用光作为信息的传输媒体。与电子相比，光子具有许多独特的优点：它的速度永远等于光速、具有电子所不具备的频率及偏振特征，从而大大提高了传载信息的能力。此外，光信号传输根本不需要导线，即使在光线交会时也不会互相干扰、互相影响。一块直径仅2 厘米的光棱镜可通过的信息比特率可以超过全世界现有全部电缆总和的300 多倍。光学计算机的智能水平也将远远超过电子计算机的智能水平，是人们梦寐以求的理想计算机。

20 世纪90 年代中期，光脑的研究成果像雨后春笋般地不断涌现，各国科研机构、大学都投入了大量的人力物力从事此项技术的研究，其中最显著的研究成果是由法国、德国、英国、意大利等国60 多名科学家联合研发成功的世界上第一台光脑。该台光脑的运算速度比目前速度最快的超级计算机快1000 多倍，并且准确性极高。此外，光脑的并行处理能力非常强，具有超高速的运算速度，在这方面电脑真是望尘莫及。在工作环境要求方面，超高速的电脑只能在低温条件下工作，而光脑在室温下就能正常工作。另外，光脑的信息存储量大，抗干扰能力非常强，在任何恶劣环境条件下都可以开展工作。光脑还具有与人脑相似的容错性，如果系统中某一元件遭到损坏或运算出现局部错误时，并不影响最终的计算结果。目前光脑的许多关键技术，如光存储技术、光存储器、光电子集成电路（OIC）等都已取得重大突破。

3.4 量子计算机呼之欲出。在人类刚进入21

世纪之际，量子力学花开二度，科学家们根据量子力学理论，在研制量子计算机的道路上取得了新的突破。美国科学家宣布，他们已经成功地实现了4 量子位逻辑门，取得了4 个锂离子的量子缠结状态。这一成果意味着量子计算机如同含苞欲放的蓓蕾，必将开出绚丽的花朵。

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