计算机发展趋势及应用前景浅析.doc

本科毕业论文题 目: 计算机的发展趋势及应用前景浅析 院 系： 专 业： 姓 名： 学 号： 指导教师： 教师职称： 讲 师 填写日期： 2012 年 4 月 18 日- 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 1 - 摘 要从第一台计算机的出现，它的发展已经经历了60多年的发展。计算机在运行速度、增加性能、降低成本及开发应用上面取得了空前的发展。随着知识经济的不断深入，计算机的发展趋势不仅继续深化，而且节奏加快。在日常生活中，计算机的发展已无处不在，无论是军事领域、教育领域、工业领域还是其他领域，它已渗透到国民经济各个部门及社会生活各个方面。计算机的发展和应用已经进入到了一个百花齐放的时代。本文从计算机发展过程分析计算机的发展趋势，并结合当前计算机的应用领域，分析了计算机的应用前景，得出自己的结论。 关键词： 计算机应用 发展趋势 应用前景AbstractWith the increasingly extensive application of computer and the popularization of computer network, We continue to enjoy the computer bring us convenience,In the rapid development of today, with the development of computer has covered every corner of life and to replace the previously unattainable problem，But we are not satisfied, then according to the current development of computer and the application scope of computer to predict the future development tendency and application prospect, we hope to use the computer to maximize the meet our needs.Keywords:Computer application Trend of development Application prospect of 目 录 前 言1一 计算机的发展及简介2（一） 计算机产生简介2（二）计算机发展的过程2二 计算机的发展趋势3（一）计算机未来的发展趋势3（二）对未来计算机发展的猜想4三 计算机的应用前景5（一）计算机在日常生活中的应用5（二）未来计算机的应用8结束语9致 谢10参考文献11前 言伴随着社会的快速发展，计算机从产生到发展可谓是日新月异，计算机在各个行业中发挥越来越重要的作用，计算机网络已经渗透到日常工作和生活当中的每一个的效果，效率也远比以前好得多，而且现今的社会科技发达，电脑的使用已经非常的普遍，加之微型计算机的高速发展，操作运用的简单化，电脑的应用也更为普遍，其应用不仅仅限于科研和高精密度的工作，甚至在很多时候，电脑完全可以替代传统的信件，加之电脑在多媒体的应用，也让相对机械的电视过于单调。现代社会，网络的迅速发展，网络电视、影视、网络通信、聊天、网络购物等等，计算机已经深入人们的日常生活了。 通过的现目前的计算机在生活各个方面的发展趋势，更多的人对计算机的应用前景，有了一个更高的要求，比如，开发属与自己的操作系统，随着计算机的普遍，人们开始强烈的要求拥有自己的操作系统，这样不仅多我们国家自己的软件开发有极大的好处，以后操作系统的开发也必将是一个百花齐放的局面。有了用户的要求，就有了高水平软件的发展的要求。这也必将推动整个软件的加速前进。有了这些的必备条件，使得计算机在教育，科研，技术，科技方面有了质的飞跃。未来计算机一定扮演着生活必须品。 在未来计算机的发展过程中，会更加的人性化、更加细腻化、智能化，计算机的发展将趋向超高速、超小型、平行处理和智能化,量子、光子、分子和纳米计算机将具有感知、思考、判断、学习及一定的自然语言能力，使计算机进入人工智能时代，并带动光互联网的快速发展,对人类社会的发展产生深远的影响。所以对其发展趋势和应用前景的研究是很重要的，同时也是必要的。一 计算机的发展及简介（一） 计算机产生简介 早在17世纪，欧洲一批数学家就已开始设计和制造以数学形式进行基本运算的数字计算机。1642年，法国数学家帕斯卡采用与钟表类似的齿轮传动装置，制成了最早的十进制加法器。1678年，德国数学家莱布尼兹制成的计算机，进一步解决了十进制数的乘、除运算。英国数学家巴贝奇在1822年制成的差分模型时提出一个设想，每次完成一次算术运算将发展成为主动完成某个特定的完整的运算过程。1884年，巴贝奇设计了一种程序控制的通用分析机。这太分析机虽然已经描绘出有关程序控制方式计算机的皱型，但限于当时的技术条件而未能实现。巴贝奇的设想提出以后一百多年期间，电磁学、电工学、电子学不断的取得重大的发展，在元件、器件方面接连发明了真空二级管和真空三级管，在系统技术方面，相续发明了无线电报，雷达等。所有这些为现代计算机发展准备了技术和物质条件。1946年2月美国宾夕法尼亚大学莫尔顿学院制成一台大型电子数字积分计算机（ENIAC），最初专门用于火炮弹道计算，后经多次改进二成为能进行各种科学计算的通用计算机。而这台计算机完全的采用电子线路执行算术运算、逻辑运算和信息储存的计算机。运算速度比继电器计算机快1000倍。这就是人们常常提到的世界上第一台计算机。但是这台计算机重量达到30吨，占地150平方米运算速度5000次/秒而它的组成只有1.9万电子管和100块集成电路。并且程序设备依然是外加式，储存容量相对也非常小。（二）计算机的发展过程 20世纪中期以来，计算机一直处于高速度发展时期，计算机由仅包含硬件发展到包含硬件、软件和固件三类子系统的计算机系统。计算机系统的性能和价格比，平均每十年提高两个数量级。计算机的种类也以分在分，发展陈微型计算机、小型计算机。通用计算机，以及各种专用计算机（如各种控制计算机、模拟数字混合计算机）等。 计算机器件从电子管道晶体管，再从分立元件到集成电路以至微处理器，促使计算机的发展出现了三次飞跃。 在电子管计算机时期（1946-1959），计算机主要用于科学计算。主储存器是决定计算机技术面貌的主要因素。当时，主存储器有水银延迟线存储器、阴级射线示波管静电子存储器、磁鼓和磁芯存储器等类型，通常按此给计算机分类。 到了晶体管计算机时期（1959-1964），主存储器均采用磁心存储器，磁鼓和磁盘开始用做主要的辅助存储器。不仅科学计算用计算机继续发展，而且中、小型计算机，特别是廉价的小型数据处理用计算机开始大量生产。 1964年，在集成电路计算机发展的同时，计算机也进入了产品系列化的发展时期。半导体存储器逐步取代了磁心存储器的主存储地位，磁盘成了不可或缺的辅助存储器，并且开始普遍采用虚拟存储技术。随着各种半导体只读存储器和可以改写的只读存储器的发展速度，计算机系统中开始出现了固件子系统。 到了20世纪70年代以后，计算机用集成电路的集成度迅速从中小规模发展到大规模、超大规模的水平，这时微型计算机应运而生，各类计算机的性能相续问世和广泛应用，微型计算机在社会上大量的应用后，一座办公楼，一所学校常常拥有数十台以至数百台，进一步推动计算机应用系统从集中向分布式系统的发展。 进入21世纪也来，计算机的发展更加的迅速，在超大规模的基础上，向巨型化、微型化、网络化与智能化方向发展。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，也是以互联网为中心。二 计算机的发展趋势（一）计算机未来的发展趋势计算机的发展方向未来的计算机将以超大规模集成电路为基础，向巨型化、微型化、网络化与智能化的方向发展。1巨型化。巨型化是指计算机的运算速度更高、存储容量更大、功能更强。目前正在研制的巨型计算机其运算速度可达每秒百亿次。 2微型化。微型计算机已进入仪器、仪表、家用电器等小型仪器设备中，同时也作为工业控制过程的心脏，使仪器设备实现“智能化”。随着微电子技术的进一步发展，笔记本型、掌上型等微型计算机必将以更优的性能价格比受到人们的欢迎。3网络化。随着计算机应用的深入，特别是家用计算机越来越普及，一方面希望众多用户能共享信息资源，另一方面也希望各计算机之间能互相传递信息进行通信。计算机网络是现代通信技术与计算机技术相结合的产物。计算机网络己在现代企业的管理中发挥着越来越重要的作用，如银行系统、商业系统、交通运输系统等。4智能化。计算机人工智能的研究是建立在现代科学基础之上。智能化是计算机发展的一个重要方向，新一代计算机，将可以模拟人的感觉行为和思维过程的机理，进行“看”、“听”、“说”、“想”、“做”，具有逻辑推理、学习与证明的能力。计算机的发展将趋向超高速、超小型、平行处理和智能化,量子、光子、分子和纳米计算机将具有感知、思考、判断、学习及一定的自然语言能力，使计算机进入人工智能时代。这种新型计算机将推动新一轮计算技术革命，并带动光互联网的快速发展,对人类社会的发展产生深远的影响。（二）对未来计算机发展的猜想如何从海量信息中获取知识是信息处理面临的一个重大问题。在信息时代，每天产生的信息量浩如烟海 ,数据量堆积如山，它可能来自数据库、文件系统、Web资源等。它们之中隐藏着丰富的知识远没有得到充分的发掘和利用，与常规信息相比，海量信息的复杂性表现在信息的类型、表现形式以及时空关系上。因此 ，海量信息的表示与度量，海量信息的存储、组织与传输，多维信息的融合和综合利用，海量数据的采掘和知识发现将成为海量信息的基本理论。猜想未来将会出现以下几种计算机：1量子计算机。最有望从这场竞赛中聪颖而出的黑马是量子计算机 ，人们有时也把它称为“终极计算机。”这种计算机的设计思想是操作原子的本质物理特征，把一束激光或者电波照射到一些精心排列的原子核上。当光或者波从这些原子上反弹时。它会改变其中一些原子核的旋转方向。分析这些旋转发生了什么变化就能完成复杂的计算任务。特别令人鼓舞的是，哈佛史密森天体物理学中心研究小组在 2000年做出了使光束完全停滞的研究成果，人们有理由相信光束停滞将催生量子计算机。2DNA计算机。使用 DNA进行计算是目前正在探索的最具独创性的设计之一。它的原理是把绞成两股的分子当成一种生物计算机磁带使用，采用ATCG四个核酸进行编码，而非 0和 1编码。这对于处理大批量数字将很有希望。3生物计算机。这种计算机使用生物工程技术产生的蛋白分子为主要原材料，称为生物芯片。生物芯片如同活细胞一样，能在以秒计的时间内完成成千上万次生物、化学反应.更神奇的是，生物芯片可以再生、可以自修复，在与人沟通的时候甚至还能感受你的的脑电波，生物技术和计算机技术的结合所带来的不仅仅是速度，而将是芯片的一次革命。4光子计算机。这种计算机用激光束替代电子，与电线不同的是 ,光束能够互相穿透，从而使制造3维微处理器成为可能。目前已发明了一种光学晶体管，缺点是光学组件庞大而又笨拙。5分子计算机和点量子计算机，这两种计算机分别使用单个的分子和单个的电子代替硅晶体管。由于原子导线和绝缘层很难批量生产 ,因此目前还不存在切实可行的样计算机未来的发展趋势和热点参与人类研究的大部分研究，并扮演着至关重要的角色，作为现代科技发展的产物，人们将计算机的优势发挥得淋漓尽致。 三 计算机的应用前景（一）计算机在日常生活中的应用 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：1.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数据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。3自动控制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。4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。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。5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、语言翻译、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。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。7计算机网络是由一些独立的和具备信息交换能力的计算机互联构成，以实现资源共享的系统。计算机在网络方面的应用使人类之间的交流跨越了时间和空间障碍。计算机网络已成为人类建立信息社会的物质基础，它给我们的工作带来极大的方便和快捷，如在全国范围内的银行信用卡的使用，火车和飞机票系统的使用等。现在，可以在全球最大的互联网络Internet上进行浏览、检索信息、收发电子邮件、阅读书报、玩网络游戏、选购商品、参与众多问题的讨论、实现远程医疗服务等。（二）未来计算机的应用未来的计算机解决了在各个方面难以解决的问题。并且覆盖了我们生活的每一方面，让我们无论是在科技、研究、教育方面都更加的方便。1巨型化计算机的产生，将使运算速度更高、存储容量更大、功能更强。其运算速度可达每秒百亿次。而巨型化计算机的优越性体现在科研方面，它主要用来承担重大的科学研究、国防尖端技术和国民经济领域的大型计算课题及数据处理任务。如大范围天气预报，整理卫星照片，原子核物的探索，研究洲际导弹、宇宙飞船等，制定国民经济的发展计划，项目繁多，时间性强，要综合考虑各种各样的因素，依靠巨型计算机就能顺利地完成，以及一些难题问题上面，那时马上科研解决现有计算机需要花费数年时间解决的计算问题。并且还可同时进行多个计算。存储大量各个方面的资料，当我们需要是，短时间之内就可以调出来查阅。这样不仅节省成本，也缩短了很多时间。而相对的微型计算机早已每个家庭、企业、办公必不可少的东西。就如电话一样。随身携带，它的体积小携带方便，上网方便。2未来计算机网络的应用最终体现网络系统的目的性和系统功能。国家信息化、领域信息化、区域信息化和企业信息化最后都落实到了网络应用上面，而那时，各种网络系统已成为计算机网络部可分割的部分。未来计算机的网络化极大的丰富和方便人们的生活。而电信、信息、消费、娱乐等相关行业都也形成相互的链条。我们普通手机都能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体模式，而且还提供电话会议、电子商务等多种信息，完全就是一台小型计算机。那时计算机网络呈现给广大用户的将是更广泛的、更方便的网络、和各种各样的网络应用系统。3智能化计算机的应用已经有了一个很大的突破，而量子计算机、光子计算机、分子计算机。纳米计算机都将面世。大大提高了计算机的能力，而且具有超高的运算速度、理解能力强、集成密度高。超大规模的信息存储量、散热低等优越条件。而纳米计算机将逐渐取代芯片计算机，因为它体积小、造价低、性能也要比现在计算机强大好多倍。推动计算机的行业的高速发展。同时智能计算机在医疗诊断、定理证明、语言翻译、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全部功能进行思维学习、推理、联想和决策，具有和人类一样的“思维能力”。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，用于搬运、喷漆、焊接、装配等工作中。机器人完全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。甚至完全代替人类做他们的工作，未来智能化的计算机将具有亲和力，成为我们的人类的好朋友。进入到一个人机共存的时代。结束语通过对本课题的研究，不仅让我对计算机的发展前景和应用有了一个较深的理解，计算机的产生到发展，在到生活中的应用，这样的演变不断的在说明一个事，在短短几十年的发展中，计算机不断高速的发展，以一个出乎意料的速度走进人们的生活中。并且在生活中扮演着不可获取的地位。而且以后的发展，也将更加的全面和细腻。 在未来的发展中，计算机也将更加的微型化、网络化、人性化、智能化。和具有人脑意识化，在不久的将来，计算机可以完全的代替人类，甚至拥有和人类一样的头脑，让它冲当人类，人类能做的一切，它也会做，那时它将具有亲和力，成为我们的好朋友。计算机将全方面的人性化发展，进入一个人机共存的时代。在未来计算机的发展将会超出人们的期望。但是我们得将这样的科技化、信息化的产物走向有利与人类的这一面，而不是为满足自身利益目的的一面。 致 谢本文是在指导老师何翼老师的悉心教导下完成的。写论文的这段时间，老师渊博的学识，严谨的治学太多和细心指导，以及他给我的支持和鼓励使我终身难忘，我所取得的每一点成就都与指导老师的热心关怀和精心指导是分不开的，值此论文完成之际，特别向指导老师致以衷心的感谢各崇高的敬意。本课题的完成过程中，本人还得到了同学们及其他各方面的支持和帮助，特别感谢在一起愉快的度过大学生活的各位室友，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!我还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母，谢谢你们!最后，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅，评议和参与本人论文答辩的各位老师表示感谢。参考文献1邵波，王其和.计算机网络安全技术及应用M.电子工业出版社，2005.42蔡芝蔚.计算机技术发展研究J.【刊名】电脑与电信,2008.63 陆志一，吴学庆.计算机未来的发展趋势J.黑龙江科技信息出版社，2008.34 张彦斌.微型计算机的原理及应用M.清华大学出版社,2011.95 李云.微型计算机原理及应用M.清华大学出版社,2010.7