計算機技術發展趨勢及實際應用

劉暉

摘 要：計算機的發展將趨向微型化、便攜化、云處理和智能化，網絡技術將使米計算機將具有學習、適應性、判斷、一定的自然語言能力，使計算機進入人工智能時代。計算機網絡是計算機技術與通信技術相結合的產物，它實現了遠程通信、遠程信息處理和資源共享等，這種日趨完善的計算機將推動了計算云技術的誕生，對人類社會的工作和生活產生深遠的影響。

關鏈詞：計算機發展趨勢；云處理；計算機網絡

1 計算機的發展歷史是由以下幾個階段構成的

1.1 第一代計算機

世界上第一臺計算機是美國賓夕法尼亞大學于1946年研制成功的ENIAC（電子數字積分計算機）。第一代計算機的主要特點是：硬件方面，采用電子管為基本邏輯電路元件，主存儲器采用延線或磁鼓（后期采用了磁芯），外存儲器采用磁帶存儲器，計算機體積龐大、功耗大、可靠性差、價格昂貴；軟件方面，最初只能使用機器語言，編寫程序、修改程序都很不方便，50年代中期以后才出現了匯編語言，但仍未從根本上解決編制程序的困難，因而計算機應用很不普遍。但是，第一代計算機所采用的基本技術（采用二進制、存儲程序控制的方法）卻為現代計算機技術的發展奠定了堅實的理論基礎。

1.2 第二代計算機

也稱為晶體管計算機時代，其主要特點是：硬件方面，采用晶體管為基本邏輯電路元件，主存儲器全部采用磁芯存儲器，外存儲器采用磁鼓和磁帶，計算機的系統結構也從第一代的以運算器為中心改為以存儲器為中心，從而使得計算機的速度提高、體積減小、功耗減低、可靠性增強（1）；軟件方面，創立了一系列高級程序設計語言，并且提出了多道程序設計、并行處理和可變的微程序設計思想。從此，計算機的應用也從單一的計算發展到了數據、事務管理和過程控制。

1.3 第三代計算機

稱為集成電路計算機時代，其主要特點是：硬件方面，計算機主要邏輯部件采用中、小規模集成電路，主存儲器從磁芯存儲器逐步過渡到了半導體存儲器，使得計算機的體積進一步減小，運算速度、運算精度、存儲容量以及可靠性等主要性能指標大為改善；軟件方面，對計算機程序設計語言進行了標準化工作，并提出了計算機結構化程序設計思想。此外，在產品的系列化、計算機系統之間的通迅方面都得到了較大發展，計算機的應用領域和普及程度有了迅速的發展。

1.4 第四代計算機

計算機進入了超大規模集成電路計算機時代。其主要的特點是：硬件方面，計算機邏輯部件由大規模和超大規模集成電路組成（2），主存儲器采用半導體存儲器，提供虛擬能力，計算機外圍設備多樣化、系列化；軟件方面，實現了軟件固化技術，出現了面向對象的計算機程序設計編程思想，并廣泛采用了數據庫技術、計算機網絡技術。

1.5 計算機的發展趨勢

隨著大規模、超大規模集成電路的廣泛應用，計算機在存儲的容量、運算速度和可靠性等各方面都得到了很大的提高。在科學技術日新月異的今天，各種新的器件不斷出現，人們正試圖用光電子元件、超導電子元件、生物電子元件等來代替傳統的電子元件，制造出在某種程度上具有模仿人的學習、記憶、聯想和推理等功能的新一代的計算機系統（3）。計算機系統正朝著微型化、便攜化、云處理和智能化等方向更深入發展。

2 計算機互聯網的興起

最早的Internet，是由美國國防部高級研究計劃局建立的。現代計算機網絡的許多概念和方法，如分組交換技術都來自ARPAnet。 ARPAnet不僅進行了租用線互聯的分組交換技術研究，而且做了無線、衛星網的分組交換技術研究-其結果導致了TCP/IP問世。

1977-1979年，ARPAnet推出了目前形式的TCP/IP體系結構和協議。1980年前后，ARPAnet上的所有計算機開始了TCP/IP協議的轉換工作，并以ARPAnet為主干網建立了初期的Internet。1983年，ARPAnet的全部計算機完成了向TCP/IP的轉換，并在 UNIX（BSD4.1）上實現了TCP/IP。ARPAnet在技術上最大的貢獻就是TCP/IP協議的開發和應用。2個著名的科學教育網CSNET和BITNET先后建立。1984年，美國國家科學基金會NSF規劃建立了13個國家超級計算中心及國家教育科技網。隨后替代ARPANET的骨干地位。 1988年Internet開始對外開放。1991年6月，在連通Internet的計算機中，商業用戶首次超過了學術界用戶，這是Internet發展史上的一個里程碑，從此Internet成長速度一發不可收拾。

3 云計算的興起

由于計算機硬件技術的發展和計算機網絡的日趨成熟，云計算的基本條件已經成熟，云計算的核心思想就是將大量網絡連接的計算資源統一管理和調度，構成一個計算資源池向用戶按需服務云計算提供了最可靠、最安全的數據存儲中心，用戶不用再擔心數據丟失和病毒入侵。此外，云計算可以輕松實現不同設備間的數據與應用共享。基于云計算為存儲和管理數據提供了幾乎無限多的空間，也為我們完成各類應用提供了幾乎無限強大的計算能力。我們可以用它來做的事情就是無限多的。通過云計算服務提供商提供的云存儲技術，就可以在任何有互聯網的地方使用比移動硬盤更加快捷方便的服務。地圖導航在沒有GPS的時代，每到一個地方，我們都需要一個新的當地地圖而現在，我們只需要一部手機，就可以擁有一張全世界的地圖。甚至還能夠得到地圖上得不到的信息，例如交通路況，天氣狀況等等。正是基于云計算技術的GPS帶給了我們這一切。

云計算將為學校與科研單位提供實效化的研發平臺。云計算應用已經在一些單位和高校中得到了初步應用，并取得了很好的應用效果。在未來，云計算將在我國學校與科研領域得到廣泛的應用普及，各大高校將根據自身研究領域與技術需求建立云計算平臺，并對原來各下屬研究所的服務器與存儲資源加以有機整合，提供高效可復用的云計算平臺，為科研與教學工作提供強大的計算機資源，進而大大提高研發工作效率（4）。“云計算”對我國是降低計算成本的大好機遇，可以讓每一個中國人享受到信息革命的成果，使信息與知識能夠低成本高效率分享。當企業成功演進到“云”，最直觀的效果就是降低了運營成本。通過云計算，可以把分散的、低效的、低水平的數據中心逐步淘汰，讓子公司的IT變得不再重要，因而大大降低運維成本和使用成本。

由于以上原因，計算機在將來必將出現能滿足人們需求的智能性，可以使人們擺脫重復的工作和單調的操作，使人們的生活更加的便捷，比如未來的的人將不再需要現在的身份證，銀行卡等，只需要帶上一個便攜式的移動終端就可以，這個終端可以是手機，也可以是一塊電子手表等，通過它們我們將可以支付賬單、購買車票等等，現在的實體紙張類型的票具和現金將會被計算機電子化，這樣我們出門旅行只需要上移動終端就可以走遍天下。

參考文獻

[1] 楊民東，談高師院校的多媒體輔助教學，中國高教研究，2002.1

[2]Gartner.Gartner Introduces the Infrastructure MaturityModel [R].Publication Date：2004-11-19，ID Number： 600123095

[3] Velte A T， Velte T J ， Elsenpeter R.云計算實踐指南[M].周慶輝，陳宗斌等譯.北京：機械工業出版社，2010：9-35，211-239

[4]趙立威，方國偉.讓云觸手可及—微軟云計算實踐指南[M].北京：電子工業出版社，2010：19-32，67-90