電腦科學與技術的發展論文
計算機科學技術的快速發展和廣泛應用,推動了積體電路、微電子和半導體電晶體的發展,計算機科學技術更加智慧化和專業化。下面是小編給大家推薦的,希望大家喜歡!
篇一
《淺談電腦科學與技術的發展》
[摘要]計算機科學技術廣泛應用於社會各個領域,其每一次進步都會加快網路技術、積體電路技術、材料科學、軟體工程、光導纖維技術和超導技術的發展,這些技術的發展又會推動計算機科學技術的進步,兩者相互作用,使計算機科學技術更加完善、壯大,提高人們日常生活質量,增強國家的綜合競爭力。本文我們將針對電腦科學與技術的發展問題展開分析與探究。
[關鍵詞]計算機;科學;技術;發展
中圖分類號:TP3-4 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X201418-0240-01
一、計算機科學技術的發展歷史
1946年美國賓尼法尼亞大學和科研機構共同研製出ENIAC計算機,是世界上第一臺電子計算機,標誌著全球進入計算機時代。它由1.8萬個電子管組成,體積和重量較大,計算機運算速度為五千次每秒,運算成本較高,以通訊技術、核物理電子計數計數、雷達脈衝技術為基礎。ENIAC計算機主要應用於軍事方面。1956年科學家們成功研製出第二代電子計算機―電晶體電子計算機。1959年,積體電路電子計算機的問世標誌著計算機技術進入第三代。計算機的硬體由單一轉為韌體、軟體組合系統,降低了生產成本,計算機技術發展越來越快,提升了計算機使用效能,種類也多種多樣,如微型計算機、小型計算機、通用型計算機、中型計算機、大型計算機和巨型計算機等,標誌著計算機科學技術趨於成熟。1976年,計算機技術進入第四代,美國研製出小型化、智慧化的計算機―“克雷1號”,一些個人使用者和小型公司都開始使用計算機。20世紀90年代,計算機科學技術逐漸向大型化和微型化發展。進入21世紀後,隨著科學家們對積體電路的研究,積體電路廣泛應用到企業、工廠,計算機也隨之趨於智慧化、專業化,運算速度更快,操作更方便、簡單,逐漸應用到社會生產的各個行業和領域。
二、計算機科學技術的發展現狀
1、計算機科學技術在生活中應用廣泛
在這個資訊化時代,計算機網路作為人們社會生活的重要部分,已經進入千家萬戶。人們不用出門就可以通過計算機瞭解國內外新聞、天氣預報資訊、股市行情、世界地圖、收發電子郵件、檢索資訊等;不用逛街就可以通過網際網路中的購物網站買到喜歡的東西;通過計算機可以與相隔較遠的朋友線上聊天、視訊聊天等,加強了人們之間的交流和溝通,進一步增進了友誼;人們可以通過計算機網路訂購飛機票、火車票等,節省排隊時間;教師可以更及時、更方便地通過計算機科學技術實現對學生的線上授課;動漫工作者可以使用計算機科學技術製作動漫;政府機關也可以通過計算機科學技術建立城市網站,及時瞭解市民反映的問題,並通過計算機與各個行業的工作人員線上交流;很多企業使用計算機來處理大量資料和資訊,代替傳統的人工處理,提高工作效率。計算機科學技術潛移默化地影響著人們的生產、工作和學習。
2、計算機科學技術更加智慧化和專業化
計算機科學技術的快速發展和廣泛應用,推動了積體電路、微電子和半導體電晶體的發展,計算機科學技術更加智慧化和專業化。計算機能根據使用物件的不同需要進行改裝、更新,對於有更高需求的使用者可以專門定做計算機,使用者可以根據使用環境的不同選擇臺式計算機、膝上型電腦、掌上電腦和平板電腦等。計算機科學技術在其他特殊領域也能發揮自己的優勢,如智慧化家用電器和智慧手機,家庭式網路分佈系統代替了傳統的單機作業系統,滿足人們的生活需求。
3、計算機的微處理器和奈米技術
微處理器能提高計算機的使用效能,縮小傳統處理器晶片中的電晶體線寬和尺寸。利用光刻技術,波長更短的曝光光源經過掩膜的曝光,將電晶體在矽片上製作的更精巧,將電晶體導線製作的更細小。計算機科學技術的快速發展使計算機運算速度更快,體積更微型,操作更智慧,傳統的電子元件不能適應計算機的發展。奈米技術是一種用分子射程物質和單個原子的毫微技術,可以研究0.1~100奈米範圍內的材料應用和特性。計算機科學技術中利用奈米技術,可以使計算機尺寸變小,解決運算速度和整合度的問題。
三、計算機科學技術的未來發展方向
現今,計算機科學技術的應用越來越廣,人們對掌握電腦科學的技術水平要求越來越高,促使數學家和計算機學家們不斷研究計算機科學技術,使計算機科學技術在各個領域、各個行業發揮更大的作用,滿足了人們的不同需求。下面從DNA生物計算機、光計算機和量子計算機三方面來探究計算機科學技術的發展前景。
1、DNA生物計算機
DNA生物計算機用生物蛋白質晶片代替傳統的半導體矽晶片。1994年,美國科學家阿德勒曼率先提出關於生物計算機的設想。在計算機運算資料時,將生物DNA鹼基序列作為資訊編碼載體,運用分子生物學技術和控制酶,改變DNA鹼基序列,從而反映資訊,處理資料。這一設想增加了計算機操作方式,改變了傳統的、單一的物理操作性質,拓寬了人們對計算機的瞭解視野。DNA生物計算機元件密度比大腦神經元的密度高100萬倍,資訊資料的傳遞速度也比人腦思維快100萬倍,生物計算機的蛋白質晶片儲存量是傳統計算機的10億倍。
2001年,以色列科學家研製出世界上第一臺DNA生物計算機,體積較小,僅有一滴水的體積。2013年,英國生物資訊研究院的科學家們使用DNA鹼基序列對文學家莎士比亞154首作品的音樂檔案格式和相關照片進行編制,增加了儲存密度,使儲存密度達到2.2PB/克1024TB=1PB,提高了人們對資訊儲存的認識,這一重大突破使生物計算機的設想有望成為現實。
2、光訊號和光子計算機
光子計算機是一種由光子訊號進行資訊處理、資訊儲存、邏輯操作和數字運算的新型計算機。整合光路是光子計算機的基本構成部件,包括核鏡、透鏡和鐳射器。光子計算機和傳統計算機相比較,有以下幾點好處:
1光計算機的光子互聯晶片整合密度更高。在高密度下,光子可以不受量子效應的影響,在自由空間將光子互聯,就能提高晶片的整合密度。2光子沒有質量,不受介質干擾,可以在各種介質和真空中傳播。3光自身不帶電荷,是一種電磁波,可以在自由空間中相互交叉傳播,傳播時各自不發生干擾。4光子在導線中的傳播速度更快,是電子傳播速度的1000倍,光計算機的運算速度比傳統計算機更快。
20世紀50年代末,科學家提出光計算機的設想,即利用光速完成計算機運算和儲存等工作。與晶片計算機相比較,光子計算機可以提高計算機執行速度。1896年,戴維米勒首先研製出光開關,體型較小。1990年,貝爾實驗室的光計算機工作計劃正式開啟。根據元器件的不同,光子計算機可以分為全光學型計算機和光電混合型計算機。全光學型計算機比光電混合型計算機運算速度快,還可以對手勢、圖形、語言等進行合成和識別。貝爾實驗室已經成功研製出光電混合型計算機,採用的是混合型元器件。研發製作全光學型計算機的重要工作就是研製電晶體,這種電晶體與現存的光學“電晶體”不同,它能用一條光線控制另一條光線。現存的光學“電晶體”體積較大較笨拙,滿足不了全光學型計算機的研發要求。
3、量子理論計算機
量子計算機將處於量子狀態的原子作為計算機CPU和記憶體,處於量子狀態的原子在同一時間內能處於不同位置,根據這一特性可以提高計算機處理資訊的精確度,提高處理資料的運算速度,有利於資料儲存。量子計算機處理資訊時的基本資料單元是量子位元,取代了傳統的“1”和“0”,具有極強的運算能力,運算速度比傳統計算機快10億倍。
四、結束語
總而言之,計算機科學技術已經涉及到社會生活的各個方面,改變了人們傳統的生活、工作、學習方式,推動社會的全面發展,具有廣闊發展前景的領域。隨著網路和科技的不斷進步,未來計算機科學技術勢必會朝著高效能、環保化、功能化的方向發展。
參考文獻
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