计算机的发展论文.doc

计算机的过去现在与未来摘 要当今时代计算机发展迅速，计算机走入了我们的生活，极大方便了我们的工作学习生活。作为新时代青年，我们不仅要学会用，更要了解计算机的发展，应用与未来，以便站在一个考前的地方思考问题，这样才有助于创新。本文通过对计算机的过去现在与未来的调查，总结了计算机的发展历程，当今时代的应用和未来的发展方向。计算机取得今天的成就不是一朝一夕能完成的，而是通过一代一代的升级。计算机同样有很大的发展空间。关键词: 计算机 发展 应用 未来Thepast, presentand futurecomputerAbstractThe rapid development oftodayscomputerage, computersintoour lives,our workgreatly facilitate thestudyof life.As anew era ofyouth,we must not onlylearn, but also tounderstandthe development of computers,applications andfuture,in order tostand inaplace wherethinkingexam,soit helps toinnovation.Based on thepast, presentand futurecomputersurvey,summed upthe development process ofthe computer,the application ofthe present eraand the futuredirection of development.Computersmadetodays successcannotbe completedovernight, but bygenerationsofupgrades.Computeralso hasmuch room for development.Keywords: computer development application future 目录引言11计算机的发展历程11.1大型主机阶段11.2小型计算机阶段11.3微型计算机阶段21.4客户机/服务器阶段，即C/S阶段21.5Internet阶段21.6云计算时代32普及和应用32.1计算机的普及32.2计算机的应用42.2.1科学计算(数值计算)42.2.2数据处理(信息处理)42.2.3自动控制42.2.4计算机辅助52.2.5人工智能62.2.6多媒体应用63未来计算机63.1超导计算机73.2纳米计算机73.3光计算机83.4DNA计算机83.5量子计算机9结论10参考文献11计算机的过去现在与未来引言电子计算机是一种不需要人工直接干预，能够对各种数字信息进行算术和逻辑运算的快速电子设备，它的出现和发展是20世纪最重要的科学技术成就之一。计算机已渗透到国民经济和社会的各个领域，极大地改变着人们的生活方式和工作方式，并成为推动社会发展的巨大生产力。以微处理器为核心，配上大容量的半导体存储器及功能强大的可编程接口芯片，连上外设（包括键盘、显示器、打印机和软驱、光驱等外部存储器）及电源所组成的计算机，称为微型计算机简称微型机或微机，有时又称为PC（PersonalComputer)或MC（Micro computer）。微机加上系统软件，就构成了整个微型计算机系统（MSC，简称微机系统）。微型计算机的问世和发展把计算机技术推向了社会，目前计算机已广泛应用到国民经济和国防建设的各个领域，并且在人们的日常生活中也发挥着不可缺少的作用。调查计算机的过去现在和未来有助于我们更加深入的了解计算机。1 计算机的发展历程随着社会生产力及科学技术的发展，我们对计算机已不陌生。计算机一点一点的方便着我们的生经活。很多人已经有了一台属于自己的计算机.够取得这样大的成就不是一朝一夕的事情，而是经过了代代的发展。了解计算机的发展史将会让我们惊叹科学技术的力量。1.1 大型主机阶段20世纪40-50年代，是第一代电子管计算机。经历了电子管数字计算机、晶体管数字计算机、集成电路数字计算机和大规模集成电路数字计算机的发展历程，计算机技术逐渐走向成熟。1.2 小型计算机阶段20世纪60-70年代，是对大型主机进行的第一次“缩小化”，可以满足中小企业事业单位的信息处理要求，成本较低，价格可被接受；1.3 微型计算机阶段20世纪70-80年代，是对大型主机进行的第二次“缩小化”，1976年美国苹果公司成立，1977年就推出了AppleII计算机，大获成功。1981年IBM推出IBM-PC，此后它经历了若干代的演进，占领了个人计算机市场，使得个人计算机得到了很大的普及；1.4 客户机/服务器阶段，即C/S阶段随着1964年IBM与美国航空公司建立了第一个全球联机订票系统，把美国当时2000多个订票的终端用电话线连接在了一起，标志着计算机进入了客户机/服务器阶段，这种模式至今仍在大量使用。在客户机/服务器网络中，服务器是网络的核心，而客户机是网络的基础，客户机依靠服务器获得所需要的网络资源，而服务器为客户机提供网络必须的资源。C/S结构的优点是能充分发挥客户端PC的处理能力，很多工作可以在客户端处理后再提交给服务器，大大减轻了服务器的压力；1.5 Internet阶段也称互联网、因特网、网际网阶段。互联网即广域网、局域网及单机按照一定的通讯协议组成的国际计算机网络。互联网始于1969年，是在ARPA（美国国防部研究计划署）制定的协定下将美国西南部的大学（UCLA(加利福尼亚大学洛杉矶分校)、Stanford Research Institute(史坦福大学研究学院)、UCSB(加利福尼亚大学)和University of Utah(犹他州大学)）的四台主要的计算机连接起来。此后经历了文本到图片，到现在语音、视频等阶段，带宽越来越快，功能越来越强。互联网的特征是：全球性、海量性、匿名性、交互性、成长性、扁平性、即时性、多媒体性、成瘾性、喧哗性。互联网的意义不应低估。它是人类迈向地球村坚实的一步；1.6 云计算时代从2008年起，云计算（Cloud Computing）概念逐渐流行起来，它正在成为一个通俗和大众化（Popular）的词语。云计算被视为“革命性的计算模型”，因为它使得超级计算能力通过互联网自由流通成为了可能。企业与个人用户无需再投入昂贵的硬件购置成本，只需要通过互联网来购买租赁计算力，用户只用为自己需要的功能付钱，同时消除传统软件在硬件，软件，专业技能方面的花费。云计算让用户脱离技术与部署上的复杂性而获得应用。云计算囊括了开发、架构、负载平衡和商业模式等，是软件业的未来模式。它基于Web的服务，以互联网为中心。12 普及和应用2.1 计算机的普及纵观计算机的发展史，我们看到这样一个现在与我们日常生活息息相关的高科技产品是如何成长起来的。当代计算机渐渐普及到每家每户。对我们的生活提供了不少便利。主要体现在以下几个方面：1、计算机是快速掌握多方面知识的重要途径 ，电脑已经成为一种获取知识的重要来源。全世界各大图书馆的资料如新闻、资料、娱乐、文学等各种信息大多可以通过电脑上网获得，通过电脑在网上我们可以看到最新、最快、最权威的新闻，可以学到书本上没有的知识，了解到更广泛的未知信息，也使更多的人更快、更早、更接近科技前沿，使我们更加地热爱科学，崇尚科学。 2、电脑是接受教育的有效方式 。就像我们采用的多媒体教学，不仅让老师上课没像以前要在黑板上写板书那样辛苦，也为学生的课堂增添各种形形式式的乐趣，比如观看视频，欣赏图片，这种教学方式更容易被学生接受。 3、电脑是加强交流的有益工具。 我们可以通过QQ或MSN等方式跟身处异地的朋友家人尽情聊天，甚至可以认识来自五湖四海的网友。4、电脑是购物的帮手。现在，电脑购物已经成为一种时尚，我们再不用去挤公交车，在网上，轻轻敲击鼠标，把你要买的东西直接送到家，不但节省时间，而且又便宜，一举两得的办法不亦乐乎。总之，电脑是我们生活的好帮手。即使我们大门不迈，亦可随时知晓天下事。22.2 计算机的应用计算机的应用已渗透到社会的各个领域，正在改变着人们的工作、学习和生活的方式，推动着社会的发展。归纳起来可分为以下几个方面：2.2.1 科学计算(数值计算)科学计算也称数值计算。计算机最开始是为解决科学研究和工程设计中遇到的大量数学问题的数值计算而研制的计算工具。随着现代科学技术的进一步发展，数值计算在现代科学研究中的地位不断提高，在尖端科学领域中，显得尤为重要。例如，人造卫星轨迹的计算，房屋抗震强度的计算，火箭、宇宙飞船的研究设计都离不开计算机的精确计算。在工业、农业以及人类社会的各领域中，计算机的应用都取得了许多重大突破，就连我们每天收听收看的天气预报都离不开计算机的科学计算。2.2.2 数据处理(信息处理)在科学研究和工程技术中，会得到大量的原始数据，其中包括大量图片、文字、声音等信息处理就是对数据进行收集、分类、排序、存储、计算、传输、制表等操作。目前计算机的信息处理应用已非常普遍，如人事管理、库存管理、财务管理、图书资料管理、商业数据交流、情报检索、经济管理等。信息处理已成为当代计算机的主要任务。是现代化管理的基础。据统计，全世界计算机用于数据处理的工作量占全部计算机应用的80%以上，大大提高了工作效率，提高了管理水平。2.2.3 自动控制自动控制是指通过计算机对某一过程进行自动操作，它不需人工干预，能按人预定的目标和预定的状态进行过程控制。所谓过程控制是指对操作数据进行实时采集、检测、处理和判断，按最佳值进行调节的过程。目前被广泛用于操作复杂的钢铁企业、石油化工业、医药工业等生产中。使用计算机进行自动控制可大大提高控制的实时性和准确性，提高劳动效率、产品质量，降低成本，缩短生产周期。计算机自动控制还在国防和航空航天领域中起决定性作用，例如，无人驾驶飞机、导弹、人造卫星和宇宙飞船等飞行器的控制，都是靠计算机实现的。可以说计算机是现代国防和航空航天领域的神经中枢。2.2.4 计算机辅助计算机辅助设计(Computer Aided Design，简称CAD)是指。借助计算机的帮助，人们可以自动或半自动地完成各类工程设计工作。目前CAD技术已应用于飞机设计、船舶设计、建筑设计、机械设计、大规模集成电路设计等。在京九铁路的勘测设计中，使用计算机辅助设计系统绘制一张图纸仅需几个小时，而过去人工完成同样工作则要一周甚至更长时间。可见采用计算机辅助设计，可缩短设计时间，提高工作效率，节省人力、物力和财力，更重要的是提高了设计质量。CAD已得到各国工程技术人员的高度重视。有些国家已把CAD和计算机辅助制造(Computer Aided Manufacturing)、计算机辅助测试(Computer Aided Test)及计算机辅助工程(Computer Aided Engineering)组成一个集成系统，使设计、制造、测试和管理有机地组成为一体，形成高度的自动化系统，因此产生了自动化生产线和“无 人工厂”。计算机辅助教学(Computer Aided Instruction，简称CAI)是指用计算机来辅助完成教学计划或模拟某个实验过程。计算机可按不同要求，分别提供所需教材内容，还可以个别教学，及时指出该学生在学习中出现的错误，根据计算机对该生的测试成绩决定该生的学习从一个阶段进入另一个阶段。CAI不仅能减轻教师的负担，还能激发学生的学习兴趣，提高教学质量，为培养现代化高质量人才提供了有效方法。2.2.5 人工智能人工智能(Artificial Intelligence，简称AI)是指计算机模拟人类某些智力行为的理论、技术和应用。人工智能是计算机应用的一个新的领域，这方面的研究和应用正处于发展阶段，在医疗诊断、定理证明、言翻译、机器人等方面，已有了显著的成效。例如，用计算机模拟人脑的部分功能进行思维学习、推理、联想和决策，使计算机具有一定“思维能力”。我国已开发成功一些中医专家诊断系统，可以模拟名医给患者诊病开方。机器人是计算机人工智能的典型例子。机器人的核心是计算机。第一代机器人是机械手；第二代机器人对外界信息能够反馈，有一定的触觉、视觉、听觉；第三代机器人是智能机器人，具有感知和理解周围环境，使用语言、推理、规划和操纵工具的技能，模仿人完成某些动作。机器人不怕疲劳，精确度高，适应力强，现已开始用于搬运、喷漆、焊接、装配等工作中。机器人还能代替人在危险工作中进行繁重的劳动，如在有放射线、污染有毒、高温、低温、高压、水下等环境中工作。2.2.6 多媒体应用随着电子技术特别是通信和计算机技术的发展，人们已经有能力把文本、音频、视频、动画、图形和图像等各种媒体综合起来，构成一种全新的概念“多媒体”(Multimedia)。在医疗、教育、商业、银行、保险、行政管理、军事、工业、广播和出版等领域中，多媒体的应用发展很快。 3 未来计算机按照摩尔定律，每过18个月，微处理器硅芯片上晶体管的数量就会翻一番。随着大规模集成电路工艺的发展，芯片的集成度越来越高，也越来越接近工艺甚至物理的上限，最终，晶体管会变得只有几个分子那样小。在这样小的距离内，起作用的将是“古怪”的量子定律，电子从一个地方跳到另一个地方，甚至越过导线和绝缘层，从而发生致命的短路。以摩尔速度发展的微处理器使全世界的微电子技术专家面临着新的挑战。尽管传统的、基于集成电路的计算机短期内还不会退出历史舞台，但旨在超越它的超导计算机、纳米计算机、光计算机、DNA计算机和量子计算机正在跃跃欲试。3.1 超导计算机当电子开关元件的速度达到纳秒级时，整个计算机必须容纳在边长小于3厘米的立体中，才不会因信号传输而降低整机速度。可是，芯片的集成度越高，计算机的体积越小，机器发热的后果就越严重。解决问题的出路是研制超导计算机。所谓超导，是指在接近绝对零度的温度下，电流在某些介质中传输时所受阻力为零的现象。1962年，英国物理学家约瑟夫逊提出了“超导隧道效应”，即由超导体绝缘体超导体组成的器件（约瑟夫逊元件），当对其两端加电压时，电子就会像通过隧道一样无阻挡地从绝缘介质中穿过，形成微小电流，而该器件的两端电压为零。与传统的半导体计算机相比，使用约瑟夫逊器件的超导计算机的耗电量仅为其几千分之一，而执行一条指令所需时间却要快上100倍。1999年11月，日本超导技术研究所与企业合作，在超导集成电路芯片上密布了1万个约瑟夫逊元件。此项成果使日本朝着制造超导计算机的方向迈进了一大步。据悉，这家研究所定于2003年生产这种超导集成电路，在2010年前后制造出使用这种集成电路的超导计算机。3.2 纳米计算机科学家发现，当晶体管的尺寸缩小到0.1微米（100纳米）以下时，半导体晶体管赖以工作的基本原理将受到很大限制。研究人员需另辟蹊径，才能突破0.1微米界，实现纳米级器件。现代商品化大规模集成电路上元器件的尺寸约在0.35微米（即350纳米），而纳米计算机的基本元器件尺寸只有几到几十纳米。目前，在以不同原理实现纳米级计算方面，科学家提出四种工作机制：电子式纳米计算技术，基于生物化学物质与DNA的纳米计算机，机械式纳米计算机，量子波相干计算。它们有可能发展成为未来纳米计算机技术的基础。像硅微电子计算技术一样，电子式纳米计算技术仍然利用电子运动对信息进行处理。不同的是：前者利用固体材料的整体特性，根据大量电子参与工作时所呈现的统计平均规律；后者利用的是在一个很小的空间（纳米尺度）内，有限电子运动所表现出来的量子效应。3.3 光计算机与传统硅芯片计算机不同，光计算机用光束代替电子进行运算和存储：它以不同波长的光代表不同的数据，以大量的透镜、棱镜和反射镜将数据从一个芯片传送到另一个芯片。研制光计算机的设想早在20世纪50年代后期就已提出。1986年，贝尔实验室的戴维米勒研制出小型光开关，为同实验室的艾伦黄研制光处理器提供了必要的元件。1990年1月，黄的实验室开始用光计算机工作。从采用的元器件看，光计算机有全光学型和光电混合型。1990年贝尔实验室研制成功的那台机器就采用了混合型结构。相比之下，全光学型计算机可以达到更高的运算速度。然而，要想研制出光计算机，需要开发出可用一条光束控制另一条光束变化的光学“晶体管”。现有的光学“晶体管”庞大而笨拙，若用它们造成台式计算机将有一辆汽车那么大。因此，要想短期内使光计算机实用化还很困难。3.4 DNA计算机1994年11月，美国南加州大学的阿德勒曼博士提出一个奇思妙想，即以DNA碱基对序列作为信息编码的载体，利用现代分子生物技术，在试管内控制酶的作用下，使DNA碱基对序列发生反应，以此实现数据运算。阿德勒曼在科学上公布了DNA计算机的理论，引起了各国学者的广泛关注。在过去的半个世纪里，计算机的意义几乎完全等同于物理芯片。然而，阿德勒曼提出的DNA计算机拓宽了人们对计算现象的理解，从此，计算不再只是简单的物理性质的加减操作，而又增添了化学性质的切割、复制、粘贴、插入和删除等种种方式。DNA计算机的最大优点在于其惊人的存贮容量和运算速度：1立方厘米的DNA存储的信息比1万亿张光盘存储的还多；十几个小时的DNA计算，就相当于所有电脑问世以来的总运算量。更重要的是，它的能耗非常低，只有电子计算机的一百亿分之一。不过，与传统的“看得见、摸得着”，并有着精致外型的硅电子计算机不同，目前的DNA计算机都还是躺在试管里的液体。科学家预计，10到20年后，DNA计算机将进入实用阶段。当然，也有不少科学家对此提出质疑。毕竟，要想看清可能对未来产生重大影响的技术的前途，9年的时间实在太短！3.5 量子计算机量子计算机以处于量子状态的原子作为中央处理器和内存，利用原子的量子特性进行信息处理。由于原子具有在同一时间处于两个不同位置的奇妙特性，即处于量子位的原子既可以代表0或1，也能同时代表0和1以及0和1之间的中间值，故无论从数据存储还是处理的角度，量子位的能力都是晶体管电子位的两倍。对此，有人曾经作过这样一个比喻：假设一只老鼠准备绕过一只猫，根据经典物理学理论，它要么从左边过，要么从右边过，而根据量子理论，它却可以同时从猫的左边和右边绕过。 量子计算机与传统计算机在外形上有较大差异：它没有传统计算机的盒式外壳，看起来像是一个被其他物质包围的巨大磁场；它不能利用硬盘实现信息的长期存储但高效的运算能力使量子计算机具有广阔的应用前景，这使得众多国家和科技实体乐此不疲。尽管目前量子计算机的研究仍处于实验室阶段，但不可否认，终有一天它会取代传统计算机进入寻常百姓家。显然，以上这些新思想和新设计都还不够完美，而且，即使有了工作样机，离真正的商业化应用也还有相当差距，根本无法与硅电子计算机的便利性与有效性相比。但是，谁又能保证，我们未来的生活不会因为它们而发生翻天覆地的变化？3 结论时至今日，计算机已经发展了很多很多，方便着我们的生活、学习、工作、出行虽然未来不可预测，但是可以肯定的是计算机一定会更加发展，更加方便我们的生活，一起为计算机的未来祝福吧。 参考文献1 2 书呆子的胜利-计算机发展史Z.美国，2005.3 （注：专业文档是经验性极强的领域，无法思考和涵盖全面，素材和资料部分来自网络，供参考。可复制、编制，期待你的好评与关注）