计算机应用技术的发展运用

摘 要：未来的计算机方面的技术将会向着超高速、超小型、平行处理、智能化的方面来发展。尽管现在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。

关键词：计算机；技术；芯片技术

计算机将能够具备更多的智能方面的成分，它将具有非常多种感知能力、具备一定的思考和判定研究的能力及一定的自然语言能力。除了提供自然的输进手段（如语音输进、手写输进）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。

传统的磁存储、光盘存储容量继续攀升，新的海量存储技术趋于成熟，新型的存储器每立方厘米存储容量可达10TB（以一本书30万字计，它可存储约1500万本书）。信息的永久存储也将成为现实，千年存储器正在研制中，这样的存储器可以抗干扰、抗高温、防震、防水、防腐蚀。如是，本日的大量文献可以原汁原味保存、并流芳百世。

硅芯片技术的高速发展同时也意味着硅技术越来越近其物理极限，为此，世界各国的探究职员正在加紧探究开发新型计算机，计算机从体系结构的变革到器件和技术革命都要产生一次量的乃至质的奔腾。新型的量子计算机、光子计算机、生物计算机、纳米计算机等将会在21世纪走进我们的生活，遍布各个领域。

量子计算机是基于量子效应基础上开发的，它利用一种链状分子聚合物的特性来表示开和关的状态，利用激光脉冲来改变分子的状态，使信息沿着聚合物移动，从而进行运算。

量子计算机中数据用量子位存储。由于量子叠加效应，一个量子位可以是0或1，也可以既存储0又存储1。因此一个量子位可以存储2个数据，同样数目的存储位，量子计算机的存储量比通常计算机大很多。同时量子计算性能够实行量子并行计算，其运算速度可能比目前个人计算机的PentiumⅢ晶片快10亿倍。目前正在开发中的量子计算机有3种类型：核磁共振（NMR）量子计算机、硅基半导体量子计算机、离子阱量子计算机。预计2030年将普及量子计算机。

光子计算机即全光数字计算机，以光子代替电子，光互连代替导线互连，光硬件代替计算机中的电子硬件，光运算代替电运算。

生物计算机的运算过程就是蛋白质分子和四周物理化学介质的相互功能过程。计算机的转换开关由酶来充当，而程序则在酶合成系统本身和蛋白质的结构中极其明显地表示出来。

20世纪70年代，人们发现脱氧核糖核酸（DNA）处于不同状态时可以代表信息的有或无。DNA分子中的遗传密码相当于存储的数据，DNA分子间通过生化反应，从一种基因代玛转变为另一种基因代码。反应前的基因代码相当于输进数据，反应后的基因代码相当于输出数据。假如能控制这一反应过程，那么就可以制作成功DNA计算机。

蛋白质分子比硅晶片上电子元件要小得多，彼此相距甚近，生物计算机完成一项运算，所需的时间仅为10微微秒，比人的思维速度快100万倍。DNA分子计算机具有惊人的存贮容量，1立方米的DNA溶液，可存储1万亿亿的二进制数据。DNA计算机消耗的能量非常小，只有电子计算机的十亿分之一。由于生物芯片的原材料是蛋白质分子，所以生物计算机既有自我修复的功能，又可直接和生物活体相联。预计10～20年后，DNA计算机将进进实用阶段。

“纳米”是一个计量单位，一个纳米即是10[-9]米，大约是氢原子直径的10倍。纳米技术是从80年代初迅速发展起来的新的前沿科研领域，终极目标是人类按照自己的意志直接操纵单个原子，制造出具有特定功能的产品。

现在纳米技术正从MEMS（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。应用纳米技术研制的计算机内存芯片，其体积不过数百个原子大小，相当于人的头发丝直径的千分之一。纳米计算机不仅几乎不需要耗费任何能源，而且其性能要比今天的计算机强大很多倍。

目前，纳米计算机的成功研制已有一些鼓舞人心的消息，惠普实验室的科研职员已开始应用纳米技术研制芯片，一旦他们的探究获得成功，将为其他缩微计算机元件的研制和生产展平道路。

今天人们谈到计算机必然地和网络联系起来，一方面孤立的未加进网络的计算机越来越难以见到，另一方面计算机的概念也被网络所扩展。二十世纪九十年代兴起的Internet在过往如火如荼地发展，其影响之广、普及之快是前所未有的。从没有一种技术能像Internet一样，剧烈地改变着我们的学习、生活和习惯方式。全世界几乎所有国家都有计算机网络直接或间接地和Internet相连，使之成为一个全球范围的计算机互联网络。人们可以通过Internet和世界各地的其它用户自由地进行通讯，可从Internet中获得各种信息。

人们已充分领略到网络的魅力，Internet大大缩小了时空界限，通过网络人可以共享计算机硬件资源、软件资源和信息资源。“网络就是计算机”的概念被事实一再证实，被众人逐步接受。

在未来10年内，建立透明的全光网络势在必行，互联网的传输速率将进步100倍。在Internet上进行医疗诊断、远程教学、电子商务、视频会议、视频图书馆等将得以普及。同时，无线网络的构建将成为众多公司竞争的主战场，未来我们可以通过无线接进随时随地连接到Internet上，进行交流、获取信息、观看电视节目。

当今在面向全球的网络化应用的各种新型的微型计算机和信息终端产品方面将会成为主要的产品之一。通过便携计算机、数字基因计算机、移动手机和终端产品，以及各种手持式个人信息终端产品，将把移动计算和数字通讯融合为一体，手机将被嵌进高性能芯片和软件，依据标准的无穷通讯协议（如蓝牙）上网，观看电视、收听广播。在Internet上成长起来的新的一代自然不会把汽车当作为代步工具，汽车将会向用户提供一些有关上网、办公、家庭娱乐等功能，成为车轮上面的信息平台。

作者简介：

旷聿涵，女，1984年10月生，江西吉安人，本科毕业（硕士在读），研究方向：计算机教育科学，现任江西工业贸易职业技术学院教师。