下一代計算機硬件發展方向探討

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1計算機硬件的發展演變過程

學術界對計算機的發明與發展一般認為經歷了四個階段。第一階段是在20世紀40年代，稱為電子管計算機時代，計算機發展之初，體積大、速度慢主要應用的數字計算。20世紀50年代末60年代初晶體管取代電子管，稱為第二代計算機。第三代計算機是中小規模集成電路的時代，也是計算機飛速發展和快速普及的時代，這一代計算機已經具備現代計算機的雛形，也突破了計算機數字計算時代，三代機可以處理文字、圖像等資料，也使軟件技術得以突破和發展。目前使用計算機成為第四代計算機，計算機進入了超大規模集成電路和數字電路時代，計算機實現了智能化、微型化、網絡化和多媒體化，價格更便宜，更容易攜帶，所以更加普及從國防到工業、現代農業、商業，教育，醫療衛生，娛樂、生活，計算機正在改變人們的生活，成為現代社會不可缺少的生產資料。

2當前計算機硬件的現狀

現代計算硬件的核心還是由中央處理器（CPU），內部存儲器和輸入輸出設備組成，中央處理器是計算機運算、控制的核心。它的運算速度和處理能力是計算機性能的主要體現。內部存儲器用來儲存“程序”和“數據”。中央處理器執行程序時，從內存中存取程序和數據。輸入設備是向計算機輸入數據和信息的設備，是計算機與用戶或其他設備通信的橋梁。輸出設備是人與計算機交互的一種部件，用于數據的輸出，它把各種計算結果數據或信息以數字、字符、圖像、聲音等形式表示出來。這三大核心部件是如何發展的。（1）中央處理器（CPU）。目前中央處理器按照處理信息的字節長度可以分為4位、8位、16位、32位、64位處理器，處理信息速度可以達到1000MIPS，隨著納米集成電路的發展，能夠集成的晶體管數量還會進一步增加，處理速度也會相應增加，但是納米級集成電路也不能無限集成，他也有技術極限，要想有更大的突破，還需改變目前處理器硬件邏輯，創造新一代信息處理方法。（2）內部存儲器。內部存儲器儲存計算機程序和信息的硬件，一般認為對于內部存儲器來說，希望它能具有更大信息存儲量，更高的信息交換速度和更低的能耗。（3）輸入輸出設備。使用過計算機的人都知道傳統的輸入輸出設備一般包括鍵盤、鼠標、顯示器、音頻設備、打印機和一些圖像處理設備等，這些設備也是經過不斷發展的，從機械鍵盤，機械鼠標，到光電設備，從三基色CRT顯示器到LED液晶顯示器，這一類硬件發展速度非常快，而且更加專業化、數字化和智能化，使計算機的操作者人機界面更加友好。

3未來計算機硬件的發展方向

從計算機問世至今，計算機硬件的發展一直在追求一個方向，那就是要使計算機運算速度更快、存儲能力更強，集成化程度更高，也就是讓計算機體積更小，價格更便宜，應用更加智能。但是當進入一個信息化、數字化發飛速發展的今天，對計算機的要求也不斷提高，希望計算機能能夠幫助人類做更多的事情。所以現在研究計算機發展時發現下一代計算沒有固定的發展方向了，呈現出數軸狀的發展趨勢，例如計算機體積就像兩個極端發展一個是微型化，一方是巨型化。計算機應用的過程中希望單體硬件越小越好，便于攜帶和使用。另一方各國都在研制巨型計算機用于國防、天文、氣象、經濟等領域頂級科研應用，其實這兩種方向都要求計算機硬件特別是處理器能在更小的體積上集成更多的半導體材料。同時希望計算機更加智能，又要求計算機能更加專業，智能是要讓計算機像人腦一樣，處理更多的問題，在工業上還要求計算機在精度、速度能夠滿足特定工藝具有專長。這要求計算機運算速度更快，使用更加可靠穩定，處理信息的能力要更高，更加安全。從上分析得出結論，下一代計算機是要求速度快，智能程度高，安全穩定，處理信息能力強，根據這些要求現在計算機硬件終究會有極限和瓶頸，集成程度高，散熱就是問題。納米級集成電路也有尺寸極限。這是計算機硬件發展中一定會遇到的硬件墻。那么解決這一問題的根本方法就是發展革命性信息處理技術的硬件。現在已經在攻關的下一代計算機有光計算機，量子計算機、生物計算機等。希望在這些領域盡快突破，將人類文明引領于新時代。

4結語

計算機從問世至今已經有70多年的發展史，從晶體管計算機到目前超大規模集成電路，計算機的發展經歷了幾次跨時代的革命。其中計算機硬件的革新是推動計算機革命的主要動力源泉。目前認為計算機經過了四展，現有技術主要還是建立在半導體集成技術的基礎上，也在研究和展望下一代計算機發展方向，有科學及預計下一代計算機硬件技術可能出現顛覆性創新和多方向發展，光計算機，量子計算機，超導計算機都是未來計算機發展方向。文章不能全方位闡述計算機硬件的發展，只是根據個人觀點探討硬件的發展，尋找一個研究方向和目標。

作者:李曉堅 單位:黑龍江商業職業學院

參考文獻

［1］楊凈.關于計算機發展的思考［J］.計算機光盤軟件與應用，2014，（24）.

［2］高義梅.計算機應用現狀與發展趨勢［J］.電子技術與軟件工程，2016，（24）：157-157.機電技術