计算机技术及通信技术的发展趋势与应用.doc

计算机技术及通信技术的发展趋势与应用专业：电子信息工程班级：学号：姓名：多一. 计算机技术的发展趋势与应用从世界上第一台计算机出现开始，时至今日，计算机技术经过很长一段时间的发展，现在的计算机在外形和核心技术方面都有了很大的创新。各种Pc机不断问世，在很大程度满足的不同人群的需要。特别是最近一百年来，由于世界范围内的信息技术的飞跃式发展，计算机技术业已被应用于人类生活中的各个领域。 计算机的出现和发展为人类的生存和生活提供的极大的便利，成为人类生产生活中必不可少的工具。但是，从科学探索的无止境的意义上来说，尽管现有的计算机技术已经有了很大的发展，但是，仍不能跟上时代发展的步伐，还需要进行不断的创新。也唯有的不断的创新，才能够满足人类发展的需要。因此，未来的计算机技术的发展必将建立在速度更高化、体积更小化、核心技术智能化以及综合性能平行处理立体化发展的基础之上。“智能化”也势必成为未来计算机发展的主要方向。“智能”代表着一定的自组织能力，具有一定的思维能力，一定的感知能力以及相当丰富的自主的自然语言能力。未来的计算机技术的发展的主要目标就是要减少人机之问的沟通的障碍，将人与计算机之间的交互性作为设计、发明的首要要求，进而拉近人机之间的时空距离。1.计算机技术的现状与发展前景。计算机技术的发展主要有以下4个特点：1.1多极化如今，个人计算机已席卷全球，但由于计算机应用的不断深入，对巨型机、大型机的需求也稳步增长，巨型、大型、小型、微型机各有自己的应用领域，形成了一种多极化的形势。如巨型计算机主要应用于天文、气象、地质、核反应、航天飞机和卫星轨道计算等尖端科学技术领域和国防事业领域，它标志一个国家计算机技术的发展水平。目前运算速度为每秒几百亿次到上万亿次的巨型计算机已经投入运行，并正在研制更高速的巨型机。1.2智能化智能化使计算机具有模拟人的感觉和思维过程的能力，使计算机成为智能计算机。这也是目前正在研制的新一代计算机要实现的目标。智能化的研究包括模式识别、图像识别、自然语言的生成和理解、博弈、定理自动证明、自动程序设计、专家系统、学习系统和智能机器人等。目前，已研制出多种具有人的部分智能的机器人。1.3网络化网络化是计算机发展的又一个重要趋势。从单机走向联网是计算机应用发展的必然结果。所谓计算机网络化，是指用现代通信技术和计算机技术把分布在不同地点的计算机互联起来，组成一个规模大、功能强、可以互相通信的网络结构。网络化的目的是使网络中的软件、硬件和数据等资源能被网络上的用户共享。目前，大到世界范围的通信网，小到实验室内部的局域网已经很普及，因特网（Internet）已经连接包括我国在内的150多个国家和地区。由于计算机网络实现了多种资源的共享和处理，提高了资源的使用效率，因而深受广大用户的欢迎，得到了越来越广泛的应用。1.4多媒体化多媒体计算机是当前计算机领域中最引人注目的高新技术之一。多媒体计算机就是利用计算机技术、通信技术和大众传播技术，来综合处理多种媒体信息的计算机。这些信息包括文本、视频图像、图形、声音、文字等。多媒体技术使多种信息建立了有机联系，并集成为一个具有人机交互性的系统。多媒体计算机将真正改善人机界面，使计算机朝着人类接受和处理信息的最自然的方式发展。计算机技术的发展方向概括地说, 计算机技术主要朝着三个方向发展。一是向“高”的方向。性能越来越高，速度越来越快，主要表现在计算机的主频越来越高。Inter 公司预计在2010年推出集成10亿以上个晶体管的微处理器,一个计算机中可能不只用一个处理器，而是用几百个几千个处理器，这就是所谓并行处理，目前世界上性能最高的通用计算机已采用上万台计算机并行。专用计算机的并行程度比通用机更高，并行计算机的关键技术是如何高效率地把大量计算机互相连接起来，即各处理机之间的高速通信，以及如何有效地管理成千上万台计算机使之协调工作，这就是并行计算机的系统软件操作系统的功能。另一个方向就是向“广”度方向发展，计算机发展的趋势无处不在，以至于像“没有计算机一样”。近年来更明显的趋势是网络化与向各个领域的渗透，即在广度上的发展开拓。国外称这种趋势为普适计算或叫无处不在的计算。未来计算机也会像现在的马达一样，存在于家中的各种电器中，那时问你家里有多少计算机，你也数不清，你的笔记本，书籍都已电子化。再过十几、二十几年，可能学生们上课用的不再是教科书，而只是一个笔记本大小的计算机，不同的学生可以根据自己的需要方便地从中查到想要的资料。所以有人预言未来计算机可能像纸张一样便宜，可以一次性使用，计算机将成为不被人注意的最常用的日用品。第三个方向是向“深”度方向发展，即向信息的智能化发展。网上有大量的信息，怎样把这些浩如烟海的东西变成你想要的知识，这是计算科学的重要课题，同时人机界面更加友好。计算机将具备更多的智能成分，它将具有多种感知能力、一定的思考能力，未来你可以用你的自然语言与计算机打交道，也可以用手写的文字打交道，甚至可以用你的表情、手势来与计算机沟通，使人机交流更加方便快捷。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。信息的永久存储也将成为现实，千年存储器正在研制中。2计算机技术的应用目前，世界各国都在对新型的计算机技术进行重点研究，经过长时间的探索发现，人类已经掌握并且研制了一批新型的适合本时代发展的计算机，新型计算机技术关注着人类生活的诸多领域，针对不同的应用领域主要有光子计算机、纳米计算机、量子计算机和生物计算机等等。21光子计算机传统计算机所使用的信息传导粒子是电子，因此，光子计算机的创新之处就是以光子代替电子，将光子作为计算机的传导粒子将传统的导线连接创新为光互连接，传统的计算机硬件也将被光硬件设备取代。在运算形式上，光子计算机与传统的电子计算机相比。光子计算机能够在并行度及运行速度上得到飞跃式提高。光子导线面积能够将传统的电子导线面积进行飞跃式的突破，正如一篇科技报告中提的。一枚直径为5厘米的棱镜，它的通过能力可以超过全世界现有的电话电缆许多倍”。因此。光子计算机的通讯量也是传统计算机望尘莫及的、此外，光子计算机还具有十分强大的纠错特性，能够确保当某一计算机出现问题时，其他的计算机能够继续安全运行，从而在一定程度上保护的计算机是计算结果的正确程度。22纳米计算机“纳米”原本是一个非常微小的难以计量的计量单位，是相对于匿米、微米而言的。在正常情况下，1纳米可约略等于-9lO米，这样的半径是氢原子半径的20倍左右。将这样“微小的”技术应用计算机领域能够大大增加计算机芯片的体积，从而使整个计算机体积有所改观。在能源的消耗方面，纳米技术具有十分明显的优势。纳米计算机技术使电脑耗材的使用量大大减少，提高了相关硬件的使用年限。在元件性能方面，纳米计算机不会由于耗材的使用量减少而减弱，相反还会大为增强。因此在诸多新兴计算机当中，纳米计算机可以说是最先进。高效的未来计算机发展的雏形。23量子计算机量子计算机是建立在量子理论之上的新型计算机，主要是利用链状分子的特性对计算机系统的开关设置进行状态方面的描述，同时通过脉冲技术对链状分子的状态进行适当的改变，量子计算机也随着分子聚合物的不断聚合而运行。就当下的研究状况来看，量子计算机在20年之内年就能够被应用到人类的工作及生活当中。2. 4生物计算机生物计算机的运算过程就是蛋白质分子与周围物理化学介质的相互作用过程。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。与传统计算机相比，DNA计算机真正的优势在于它可以同时对整个分子库里的所有分子进行处理，而不必按照次序一个一个地分析所有可能的答案，也就是说它具有很强的并行计算能力。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。但与传统运算方法相比，他们研究的课题还处于刚刚起步的阶段，而且对于许多应用领域来说，硅材料制成的微芯片总是会略胜一筹。二通信技术的发展趋势与应用1. 通信技术的现状与发展趋势通信技术是信息技术中极重要的组成部分。从广义说，各种信息的传递均可称之为通信。但由于现代信息的内容极为广泛，因而人们并不把所有信息传递纳入通信的范围。通常只把语音、文字、数据、图像等信息的传递和传播称为通信。面向公众的单向通信，如纸、广播、电视便不包括在内。但这种单向传播方式，由于通信技术的发展，也在发生变化。现代通信技术的主要内容及发展方向，是以光纤通信为主体调卫星通信、无线电通信为辅助的宽带化、综合化（又称数字化）、个人化、智能化的通信网络技术。（1）宽带化 宽带化是指通信系统能传输的频率范围越宽越好，即每单位时间内传输的信息越多越好。由于通信干线已经或正在向数字化转变，宽带化实际是指通信线路能够传输的数字信号的比特率越高越好（一个二进制位即“0”或“1”信号，称为1比特。数字通信中用比特率表示传送二进制数字信号的速率。） 而要传输极宽频带的信号，非光纤莫属。据计算，人类有史以来积累起来的知识，在一条单模光纤里，用35分钟即可传毕。1966年高锟博士建议用带色层的玻璃丝，即光纤，作通信传输线。这一建议很快得以实现。20多年来，光纤通信发展异常迅速。据统计，到1991年底为止，全球已铺设光缆达563万公里，估计到1995年，铺设光缆总长度可达1100万公里。 光纤传输光信号的优点是：传输频带宽，通信容量大：传输损耗小，中继距离长；抗电磁干扰性能好；保密性好，元串音干扰；体积小，重量轻。光纤通信技术发展的总趋势是：不断提高传输速率和增长无中继距离；从点对点的光纤通信发展到光纤网；采用新技术，其中最重要的是光纤放大器和光电集成及光集成。（2）综合化（或数字化） 综合就是把各种业务和各种网络综合起来，业务种类繁多，有视频、语音和数据业务。把这些业务数字化后，通信设备易于集成化和大规模生产，在技术上便于与微处理器进行处理和用软件进行控制和管理。 1988年，国际上已一致认为，未来世界网络的发展方向是宽带综合业务数字网，并且在1990年制定出第一批宽带综合业务数字网的国际标准，预计1994年可完成有关的全部标准，而在1995年前达到实用化。（3）个人化 个人化即通信可以达到“每个人在任何时间和任何地点与任何其它人通信”。每个人将有一个识别号，而不是每一个终端设备（如现在的电话、传真机等）有一个号码。现在的通信，如拨电话、发传真，只是拨向某一设备（话机、传真机等），而不是拨向某人。如果被叫的人外出或到远方去，则不能与该人通话。俪未来的通信只需拨该人的识别号，不论该人在何处，均可拨至该人并与之通信（使用哪一个终端决定于他所持有的或归其暂时使用的设备）。要达到个人化。需有相应终端和高智能化的网络，现尚处在初级研究阶段。（4）智能化 餐能化就是要建立先进的智能网。一般说来，智能网是能够灵活方便地开设和提供新业务的网络。它是隐藏在现存通信网里的一个网，而不是脱离现有的通信网而另建一个独的“智能网”，而只是在已有的通信网中增加一些功能单元。 在没有智能网时，如果用户需要增加新的业务或改变业务种类时，必须告诉电信局，电信局一般都需要改造一些通信设备，费钱费时，用户难以接受。有了智能网，这些都很容易办到，只要在系统中增加一个或几个模块即可，所花费的时间可能只要几分钟。当网络提供的某种服务因故障中断时，智能网可以自动诊断故障和恢复原来的服务。 上述四个方面是互相联系的，没有数字化，宽带化、智能化和个人化都难以实现；没有宽带综合业务数字网，也就很难实现智能化和个人化。通信技术的“四化”实际上就是彼广为宣传的“信息高速公路”的具体技术内容。 现代通信与传统通信最重要的区别是：在现代通信中，通信技术与计算机技术是紧密结合的。要实现上述四化，必须开发许多领域的技术，如微电子技术（超大规模集成电路）、新的电子器件、。高性能的微处理机、新传输媒体（如光纤、更高波段的电磁波）、新交换技术等。从国外通信技术的发展看，大约从70年代开始，通信即进入了现代通信的新时代。目前，各项通信技术的发展正处在方兴未艾之中。计算机技术、通信技术主要是指信息处理技术和信息传输技术，传感技术则是信息获取技术。人们一般是通过耳听目视获得几乎全部信息的。因此，扩大耳听目视的自然范围，克服空间、时间及人体器官的有限响应，如波长、灵敏度、信息量的局限等，成为信息获取技术的重要发展方向。为了望远，人们发明了光学望远镜、射电天文望远镜；为了观微，人们发明了光子、电子、离子显微镜；为了观内，人们发明了调光、超声波、，微波、核磁共振成像技术；为了观大，人们发明了飞机与卫星的各种波段的航空航天遥感。这一切都大大扩充了视听的范围。2. 通信技术的发展方向现代通信系统主要是朝着宽频带、大容量、远距离、多用户、高保密性、高效率、高可靠性、高灵活性的数字化、智能化、综合化的方向发展。具体而言：1）数字通信系统是一个必然趋势，尤其是大容量的数字微波中继通信系统将成为近年来干线通信系统的发展方向。2）卫星通信系统可以实现多址通信，它是最理想的通信手段。而数字卫星通信系统将是今后卫星通信系统的重要发展方向,其主要技术发展和应用方向有：卫星电视直播成为卫星应用产业的支柱产业卫星通信网与互联网和陆基电信网的相互融合正在扩展卫星通信的新领域。卫星互联网内容传送和宽带接入服务等数据传递业务成为推动市场繁荣的新动力，使卫星通信应用向综合化方向发展。卫星数字音频广播是即将崛起的新兴产业。卫星宽带数据接入将出现重大发展，政府和企业市场是主体。静止轨道频段卫星将得到发展，与混合网络是近期成功的关键。全球卫星移动通信目前正在恢复活力。3）由于信息量的不断膨胀，尤其是信息源的种类不断增加，这就要求宽频带、大容量，而光纤的频带极宽，一根头发丝那样细的光纤可以同时传输十亿路电话或1千万套TV，这决不是只能传输几百路电话而用很粗的电缆所能比拟的，且成本低可以节省大量宝贵的金属，因此，光纤通信系统将用于未来的干线通信和多种有线通信这是必然的发展趋势。以高速光传输技术、宽带光接入技术、节点光交换技术、智能光联网技术为核心，并面向IP互联网应用的光波技术已构成了今天的光纤通信研究热点，在未来的一段时间里，人们将继续研究和建设各种先进的光网络，并在验证有关新概念和新方案的同时，对下一代光传送网的关键技术进行更全面、更深入地研究。从技术发展趋势角度来看， WDM技术将朝着更多的信道数、更高的信道速率和更密的信道间隔的方向发展。从应用角度看，光网络则朝着面向 IP互联网、能融入更多业务、能进行灵活的资源配置和生存性更强的方向发展，尤其是为了与近期需求相适应，光通信技术在基本实现了超高速、长距离、大容量的传送功能的基础上，将朝着智能化的传送功能发展。4）由于移动通信具有灵活性、机动性，又可以实现多址及便于组网，故移动通信系统尤其是数字移动通信系统，其主要发展方向为：移动网增加数据业务:1xEV-DO、HSDPA（CDMA2000标准系列中专门提供高速分组数据业务的无线标准通信技术）等技术的出现使移动网的数据速率逐渐增加，在原来的移动网上叠加，覆盖可以连续;另外，WiMAX（Worldwide Interoperability for Microwave Access全球微波接入互操作）的出现加速了新的3G增强型技术的发展;固定数据业务增加移动性:WLAN等技术的出现使数据速率提高，固网的覆盖范围逐渐扩大，移动性逐渐增加;移动通信、宽带业务和WiFi（Wireless Fidelity，无线保真）的成功，促成802.16/WiMAX等多种宽带无线接入技术的诞生。5）为了实现多点对多点之间的网络通信，以数据传输为主的计算机通信网，将成为通信自动化的一种重要手段。从而使基于这一重要手段的综合；业务数字网（N-ISDN或B-ISDN）成为今后新型综合通信系统的重要发展方向。6）除上述多种现代通信系统之外，还有一种抗干扰能力极强，能充分利用有限的无线电频谱资源，军用战术通信的最主要手段，在民用通信中亦有发展前途的扩频通信系统，也将是今后的重要发展方向。7）与扩频通信系统同等重要的，为实时和窄带的数据无线提供迅速而可靠的通信手段，非常适于军事指挥，工业控制及生产调度的一种最新型的通信方式分组无线网，也将是今后要着力发展的重要方向。8）在上述通信系统或通信方式的基础上，正在迅速崛起，可以真正实现在任何时间、任何空间、任何地点、任何对象以任何方式进行信息交换的个人通信系统，也是现代通信系统的重要发展方向。