計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)及實(shí)際應(yīng)用

劉暉

摘 要：計(jì)算機(jī)的發(fā)展將趨向微型化、便攜化、云處理和智能化，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將使米計(jì)算機(jī)將具有學(xué)習(xí)、適應(yīng)性、判斷、一定的自然語(yǔ)言能力，使計(jì)算機(jī)進(jìn)入人工智能時(shí)代。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程通信、遠(yuǎn)程信息處理和資源共享等，這種日趨完善的計(jì)算機(jī)將推動(dòng)了計(jì)算云技術(shù)的誕生，對(duì)人類社會(huì)的工作和生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

關(guān)鏈詞：計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢(shì)；云處理；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史是由以下幾個(gè)階段構(gòu)成的

1.1 第一代計(jì)算機(jī)

世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)是美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)于1946年研制成功的ENIAC（電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)）。第一代計(jì)算機(jī)的主要特點(diǎn)是：硬件方面，采用電子管為基本邏輯電路元件，主存儲(chǔ)器采用延線或磁鼓（后期采用了磁芯），外存儲(chǔ)器采用磁帶存儲(chǔ)器，計(jì)算機(jī)體積龐大、功耗大、可靠性差、價(jià)格昂貴；軟件方面，最初只能使用機(jī)器語(yǔ)言，編寫(xiě)程序、修改程序都很不方便，50年代中期以后才出現(xiàn)了匯編語(yǔ)言，但仍未從根本上解決編制程序的困難，因而計(jì)算機(jī)應(yīng)用很不普遍。但是，第一代計(jì)算機(jī)所采用的基本技術(shù)（采用二進(jìn)制、存儲(chǔ)程序控制的方法）卻為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

1.2 第二代計(jì)算機(jī)

也稱為晶體管計(jì)算機(jī)時(shí)代，其主要特點(diǎn)是：硬件方面，采用晶體管為基本邏輯電路元件，主存儲(chǔ)器全部采用磁芯存儲(chǔ)器，外存儲(chǔ)器采用磁鼓和磁帶，計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也從第一代的以運(yùn)算器為中心改為以存儲(chǔ)器為中心，從而使得計(jì)算機(jī)的速度提高、體積減小、功耗減低、可靠性增強(qiáng)（1）；軟件方面，創(chuàng)立了一系列高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，并且提出了多道程序設(shè)計(jì)、并行處理和可變的微程序設(shè)計(jì)思想。從此，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用也從單一的計(jì)算發(fā)展到了數(shù)據(jù)、事務(wù)管理和過(guò)程控制。

1.3 第三代計(jì)算機(jī)

稱為集成電路計(jì)算機(jī)時(shí)代，其主要特點(diǎn)是：硬件方面，計(jì)算機(jī)主要邏輯部件采用中、小規(guī)模集成電路，主存儲(chǔ)器從磁芯存儲(chǔ)器逐步過(guò)渡到了半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，使得計(jì)算機(jī)的體積進(jìn)一步減小，運(yùn)算速度、運(yùn)算精度、存儲(chǔ)容量以及可靠性等主要性能指標(biāo)大為改善；軟件方面，對(duì)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化工作，并提出了計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)思想。此外，在產(chǎn)品的系列化、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間的通迅方面都得到了較大發(fā)展，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域和普及程度有了迅速的發(fā)展。

1.4 第四代計(jì)算機(jī)

計(jì)算機(jī)進(jìn)入了超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)時(shí)代。其主要的特點(diǎn)是：硬件方面，計(jì)算機(jī)邏輯部件由大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路組成（2），主存儲(chǔ)器采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，提供虛擬能力，計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備多樣化、系列化；軟件方面，實(shí)現(xiàn)了軟件固化技術(shù)，出現(xiàn)了面向?qū)ο蟮挠?jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)編程思想，并廣泛采用了數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

1.5 計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)

隨著大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路的廣泛應(yīng)用，計(jì)算機(jī)在存儲(chǔ)的容量、運(yùn)算速度和可靠性等各方面都得到了很大的提高。在科學(xué)技術(shù)日新月異的今天，各種新的器件不斷出現(xiàn)，人們正試圖用光電子元件、超導(dǎo)電子元件、生物電子元件等來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電子元件，制造出在某種程度上具有模仿人的學(xué)習(xí)、記憶、聯(lián)想和推理等功能的新一代的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（3）。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)正朝著微型化、便攜化、云處理和智能化等方向更深入發(fā)展。

2 計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的興起

最早的Internet，是由美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局建立的。現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的許多概念和方法，如分組交換技術(shù)都來(lái)自ARPAnet。 ARPAnet不僅進(jìn)行了租用線互聯(lián)的分組交換技術(shù)研究，而且做了無(wú)線、衛(wèi)星網(wǎng)的分組交換技術(shù)研究-其結(jié)果導(dǎo)致了TCP/IP問(wèn)世。

1977-1979年，ARPAnet推出了目前形式的TCP/IP體系結(jié)構(gòu)和協(xié)議。1980年前后，ARPAnet上的所有計(jì)算機(jī)開(kāi)始了TCP/IP協(xié)議的轉(zhuǎn)換工作，并以ARPAnet為主干網(wǎng)建立了初期的Internet。1983年，ARPAnet的全部計(jì)算機(jī)完成了向TCP/IP的轉(zhuǎn)換，并在 UNIX（BSD4.1）上實(shí)現(xiàn)了TCP/IP。ARPAnet在技術(shù)上最大的貢獻(xiàn)就是TCP/IP協(xié)議的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。2個(gè)著名的科學(xué)教育網(wǎng)CSNET和BITNET先后建立。1984年，美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)NSF規(guī)劃建立了13個(gè)國(guó)家超級(jí)計(jì)算中心及國(guó)家教育科技網(wǎng)。隨后替代ARPANET的骨干地位。 1988年Internet開(kāi)始對(duì)外開(kāi)放。1991年6月，在連通Internet的計(jì)算機(jī)中，商業(yè)用戶首次超過(guò)了學(xué)術(shù)界用戶，這是Internet發(fā)展史上的一個(gè)里程碑，從此Internet成長(zhǎng)速度一發(fā)不可收拾。

3 云計(jì)算的興起

由于計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的日趨成熟，云計(jì)算的基本條件已經(jīng)成熟，云計(jì)算的核心思想就是將大量網(wǎng)絡(luò)連接的計(jì)算資源統(tǒng)一管理和調(diào)度，構(gòu)成一個(gè)計(jì)算資源池向用戶按需服務(wù)云計(jì)算提供了最可靠、最安全的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心，用戶不用再擔(dān)心數(shù)據(jù)丟失和病毒入侵。此外，云計(jì)算可以輕松實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備間的數(shù)據(jù)與應(yīng)用共享。基于云計(jì)算為存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)提供了幾乎無(wú)限多的空間，也為我們完成各類應(yīng)用提供了幾乎無(wú)限強(qiáng)大的計(jì)算能力。我們可以用它來(lái)做的事情就是無(wú)限多的。通過(guò)云計(jì)算服務(wù)提供商提供的云存儲(chǔ)技術(shù)，就可以在任何有互聯(lián)網(wǎng)的地方使用比移動(dòng)硬盤(pán)更加快捷方便的服務(wù)。地圖導(dǎo)航在沒(méi)有GPS的時(shí)代，每到一個(gè)地方，我們都需要一個(gè)新的當(dāng)?shù)氐貓D而現(xiàn)在，我們只需要一部手機(jī)，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(jì)算技術(shù)的GPS帶給了我們這一切。

云計(jì)算將為學(xué)校與科研單位提供實(shí)效化的研發(fā)平臺(tái)。云計(jì)算應(yīng)用已經(jīng)在一些單位和高校中得到了初步應(yīng)用，并取得了很好的應(yīng)用效果。在未來(lái)，云計(jì)算將在我國(guó)學(xué)校與科研領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用普及，各大高校將根據(jù)自身研究領(lǐng)域與技術(shù)需求建立云計(jì)算平臺(tái)，并對(duì)原來(lái)各下屬研究所的服務(wù)器與存儲(chǔ)資源加以有機(jī)整合，提供高效可復(fù)用的云計(jì)算平臺(tái)，為科研與教學(xué)工作提供強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)資源，進(jìn)而大大提高研發(fā)工作效率（4）。“云計(jì)算”對(duì)我國(guó)是降低計(jì)算成本的大好機(jī)遇，可以讓每一個(gè)中國(guó)人享受到信息革命的成果，使信息與知識(shí)能夠低成本高效率分享。當(dāng)企業(yè)成功演進(jìn)到“云”，最直觀的效果就是降低了運(yùn)營(yíng)成本。通過(guò)云計(jì)算，可以把分散的、低效的、低水平的數(shù)據(jù)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(yùn)維成本和使用成本。

由于以上原因，計(jì)算機(jī)在將來(lái)必將出現(xiàn)能滿足人們需求的智能性，可以使人們擺脫重復(fù)的工作和單調(diào)的操作，使人們的生活更加的便捷，比如未來(lái)的的人將不再需要現(xiàn)在的身份證，銀行卡等，只需要帶上一個(gè)便攜式的移動(dòng)終端就可以，這個(gè)終端可以是手機(jī)，也可以是一塊電子手表等，通過(guò)它們我們將可以支付賬單、購(gòu)買車票等等，現(xiàn)在的實(shí)體紙張類型的票具和現(xiàn)金將會(huì)被計(jì)算機(jī)電子化，這樣我們出門(mén)旅行只需要上移動(dòng)終端就可以走遍天下。

參考文獻(xiàn)

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