计算机最新技术发展趋势.doc

兰州职业技术学院毕业论文 课 题 计算机最新技术发展趋势 所属教学单位 兰州职业技术学院教院校区 专 业 计算机应用 年 级 11级 学 号 11140019 姓 名 指导教师 2014年1月 3日 摘要21世纪是信息高速发展的时代。计算机科学从诞生的那一天起就和其它的学科有着密不可分的关系，它有力地促进其它学科的发展，同时也使自己迅速成长计算机对现今社会的影响已为人所共知，无所不在的计算机使与经营有关的一切都加快了节奏，是计算机技术改变了国家的经济运行和安全运作乃至人们的日常生活，计算机技术是世界发展最快的技术之一，产品不断升级换代。并且当前计算机正朝着巨型化、微型化、智能化、网络化等方向发展，随着本身的性能越来越优越，应用范围也越来越广泛，从而使计算机成为必不可少的工具 计算机的发展趋势将趋向超高速、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。【关键词】计算机发展趋势 新型计算机 GIS目录1.计算机发展概述12.计算机技术的现状与发展前景特点22.1多极化22.2智能化22.3网络化22.4多媒体化23.计算机技术对GIS发展趋势的影响33.1网络化网络GIS33.2开放性开放式GIS34. 计算机最新发展多样化54.1无线化54.2专业化54.3网络化54.4人性化64.5智能化65.未来的计算机75.1量子计算机75.2神经网络计算机75.3化学、生物计算机75.4光计算机7参考文献8致谢91.计算机发展概述1946年2月，第一台电子计算机ENIAC在美国加州问世，ENIAC用了18000个电子管和86000个其它电子元件，有两个教室那么大，运算速度却只有每秒300次各种运算或5000次加法，耗资100万美元以上。尽管ENIAC有许多不足之处，但它毕竟是计算机的始祖，揭开了计算机时代的序幕5。 计算机的发展到目前为止共经历了四个时代： （1）从1946年到1959年这段时期我们称之为“电子管计算机时代”。第一代计算机的内部元件使用的是电子管。由于一部计算机需要几千个电子管，每个电子管都会散发大量的热量，因此，如何散热是一个令人头痛的问题。电子管的寿命最长只有3000小时7，计算机运行时常常发生由于电子管被烧坏而使计算机死机的现象。第一代计算机主要用于科学研究和工程计算。 （2）从1960年到1964年，由于在计算机中采用了比电子管更先进的晶体管，所以我们将这段时期称为“晶体管计算机时代”。晶体管比电子管小得多，不需要暖机时间，消耗能量较少，处理更迅速、更可靠。第二代计算机的程序语言从机器语言发展到汇编语言。接着，高级语言FORTRAN语言和cOBOL语言相继开发出来并被广泛使用。这时，开始使用磁盘和磁带作为辅助存储器。第二代计算机的体积和价格都下降了，使用的人也多起来了，计算机工业迅速发展。第二代计算机主要用于商业、大学教学和政府机关。 （3）从1965年到1970年，集成电路被应用到计算机中来，因此这段时期被称为“中小规模集成电路计算机时代”。集成电路（Integrated Circuit，简称r）是做在晶片上的一个完整的电子电路，这个晶片比手指甲还小，却包含了几千个晶体管元件。第三代计算机的特点是体积更小、价格更低、可靠性更高、计算速度更快。第三代计算机的代表是IBM公司花了50亿美元开发的IBM 360系列。 （4）从1971年到现在，被称之为“大规模集成电路计算机时代”。第四代计算机使用的元件依然是集成电路，不过，这种集成电路已经大大改善，它包含着几十万到上百万个晶体管，人们称之为大规模集成电路（LargeScale lntegrated Circuit简称LSI）和超大规模集成电路（Very Large Scale Integrated Circuit简称VLSI）。1975年，美国1BM公司推出了个人计算机PC（Personal Computer），从此，人们对计算机不再陌生，计算机开始深入到人类生活的各个方面。  2.计算机技术的现状与发展前景特点2.1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2。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。2.2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。2.3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。2.4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。3.计算机技术对GIS发展趋势的影响地理信息系统（GIS，Geographic Information System）是以采集、存储、管理、分析、描述和应用整个或部分地球表面（包括大气层在内）与空间和地理分布有关的数据的计算机系统1。它由硬件、软件、数据和用户有机结合而构成。它的主要功能是实现地理空间数据的采集、编辑、管理、分析、统计、制图的工具已逐步发展起来。GIS技术依托的主要工具和平台是计算机及其相关设备。进入90年代以来，随着计算机技术的发展, 计算机其微处理器的处理速度愈来愈快性能价格比更高; 其存储器能实现将大型文件映射至内存的能力,并且能存储海量数据。此外, 随着多媒体技术、空间技术、虚拟实景、数字测绘技术、数据仓库技术、计算机图形技术三维图形芯片、大容量光盘技术及宽频光纤通讯技术的突破性进展，特别是消除数据通讯瓶颈的卫星互联网的建立，以及能够提供接近实时对地观测图象的高分辨、高光谱、短周期遥感卫星的大量发射，这些为GIS技术的广泛、深入应用展示了更加光明的前景。同时, 也使当前的GIS已不能满足信息时代、数字时代的要求，目前GIS主要总体上呈现网络化、开放性、虚拟现实、集成化、空间多维性等发展趋势。3.1网络化网络GIS计算机网络技术的最新发展推动着当代GIS技术的快速更新和发展，使得在因特网上实现GIS应用日益引起人们的关注，建立万维网GIS(WWWW GIS或Web GIS)是近年来GIS研究领域的一个热门话题。Web GIS或互联网地理信息系统（Internet GIS）是当前GIS的一个重要发展方向。目前，WWWGIS的建设面临四个方面的挑战：网上数据发布、网上数据互操作、网上数据采掘和网上数据管理及安全性。与传统的GIS相比，Web GIS具有以下特点： (1)适应性强 Web GIS是基于互联网的，因而是全球的，能够在不同的平台运行。 (2)应用面广 网络功能将使Web GIS应用到整个社会，真正实现GIS的无所不能，无处不在。 (3)现实性强 地理信息的实时更新在网上进行，人们能得到最新信息和最新动态。 (4)维护社会化 数据的采集、输入、空间信息的分析与发布将是在社会协调下运作，对其维护将是社会化，减少重复的劳动。 (5)使用简单 用户可以直接从网上获取所需要的各种地理信息，直接进行各种地理信息的分析，而不用关心空间数据库的维护和管理。网络GIS可实现网上发布、浏览、下载，实现基于Web的GIS查询和分析。尽管目前已有多家国内外公司推出Web GIS,总地来说，Web GIS尚处在试验研究阶段，其最终目标是应能实现GIS与WWW技术的有机结合，GIS通过WWW成为大众使用的技术和工具。3.2开放性开放式GIS开放式地理信息系统（Open GIS）是指在计算机和通信环境下，根据行业标准和接口（Interface）所建立起来的地理信息系统。它不仅使数据能在应用系统内流动，还能在系统间流动。Open GIS是为了使不同的地理信息系统软件之间具有良好的互操作性，以及在异构分布数据库中实现信息共享的途径。为此，Open GIS要具有下列特点：(1)互操作性：不同地理信息系统软件之间连接、信息交换没有障碍。 (2)可扩展性：硬件方面，可在不同软件、不同档次的计算机上运行，其性能和硬件平台的性能成正比；软件方面增加新的地学空间数据和地学数据处理功能。 (3)技术公开性：开放的思想主要是对用户公开，公开源代码及规范说明是重要的途径之一。 (4)可移植性：独立于软件、硬件及网络环境，不需修改便可在不同的计算机上运行。除此之外，还有诸如兼容性、可实现性、协同性等特点。为了研究和开发Open GIS技术，1996年在美国成立的开放地理信息联合会主要研究和建立了开放式地理数据交互操作规程（OGIS，Open Geodata Interoperable Specification）。OGIS是为了寻找一种方式，将地理信息系统技术、分布处理技术、面向对象方法、数据库设计及实时信息获取方法更有效地结合起来。基于OGIS规范制订的开放系统模型是一种软件工程和系统设计方法，这种方法应用于GIS领域，侧重于改变当前GIS模型中特定的应用系统及其功能与它内部数据模型及数据格式紧密捆绑的现状。当然，OGIS只是对Open GIS定义了抽象的互操作规程，具体如何实现，还需采用分布式对象的技术，通过Acrobat、OLE、ActiveX、Java等语言实现。Open GIS技术将使GIS始终处于一种组织、开放式的状态，真正成为服务于整个社会的产业以及实现地理信息的全球范围内的共享与互操作，是未来网络环境下GIS技术发展的必然趋势。4. 计算机最新发展多样化4.1无线化 追求自由一直是人类的梦想，计算机的无线化风潮同样也是人们梦寐以求 的。与现在笔记本讲的“无线你的无限” 有所不同的是:未来的计算机将实现网 络和设备间的无线连接，这将意味着未 来在家中使用台式机比现在的笔记本还 方便，因为显示器与主机之间也是通过 无线来连接的，使用起来有点像现在的 TabletPC。 实现这种梦想的技术称为UWB (UltraWideband)技术，它是一种与其 它技术有很大不同的无线通信技术，可 以为无线局域网WLAN和个人局域网 PAN的接口卡和接人技术带来低功耗、 高带宽并且相对简单的无线通信技术， 所以INTEL公司称其为“无线USB”，希 望能够成为计算机与计算机，或是计算 机与消费电子产品(如数字相机)间高频宽 的无线连结。 UWB的传输速度在相对较短的距离 内(大约是15英尺)可达400至50oMbps 之间，目前超级宽带技术已经能够使两 个相距30英尺的设备通过无线方式以 100MbPs的速度传播信号。在最近进行 的实验中，Xtremespectrum利用其芯片 同时向6台电视机传送不同的数字化电视 信号。但是目前只有30英尺的传输距离， 使得UWB技术还无法与802.11等其他 技术竞争家用网络市场6。4.2专业化 其实并不是每一件工作都需要一部 高性能的PC才能完成，有时候采用高性 能的计算机甚至还有可能带来麻烦，因 为高性能势必带来高能耗、高发热量等 不良的负面效应。将来的计算机由于从 事的工作不同，在性能上、外形上都会有 很大的不同。通用PC将逐渐由专用设备 (软硬件一体化的计算机)所代替，以提 高工作效率。 目前我们的身边也正在发生这样的 变化，比如售卖彩票的终端、商场里的收银机、银行的终端等等，多是为了提高某 一项工作的效率和减少成本，由通用PC 逐渐演变而来的。也许这样的趋势出现 在我们的家庭生活中，专用的“家庭调控 计算机”将成为家中的电器控制中心，为 我们控制家中的电灯、冰箱、微波炉、空 调等等，把我们的家变成一个智能的家。4.3网络化 计算机已经越来越普及，各种家用 电器也开始具备了智能化，这些现象将 促进家电与计算机的网络化进程，家庭 网络分布式系统将逐渐取代目前单机操 作的模式，计算机可以通过网络控制各 种家电的运行，并通过互联网下载各种 新的家电应用程序，以增加家电的功能， 改善家电的性能等等。也可以通过互联 网远程遥控家中的家电，在办公室的时 候就可以提前让家中的电器做好饭，煮 好菜，开空调等等。 环保化 随着计算机性能的提高，能耗也将 越来越大，而且计算机在家庭生活中扮 演的角色越来越重要，运行的时间也将 变长。为了不让计算机成为家中用电量 最大的电器，技术人员也研究各种方法 让计算机的能耗降低，比如通过上面提 到的专门化的计算机，让计算机的效率 大幅提高，从而可以让低性能的硬件系 统具备专业的功能，减少能耗。4.4人性化 作为未来人类的工具和家中的控制 中心，计算机需要与使用者进行非常多 的交流，才能更好地为使用者服务。这就 要求计算机与人之间的交流要人性化， 才能让使用者真正乐意使用计算机。 为了实现这个目标，未来的计算机 的交互方式将会多样化，不但可以通过 书写控制，还可以通过语言控制，甚至可 以通过眼睛进行控制。 因为智能化的提高，多数工作计算 机可以自动选择操作的流程，其过程无 需人们参与，所以软件的界面也越来越 简单，使用起来就像现在家用电器或者 手机一样简单，使用者无需再进行专门 的学习，就连老人也都能运用自如。 4.5智能化 Al的研究已进行了很多年，人工智能6是以模糊逻辑为基础，计算机可以主 动分析执行过程中碰到的困难，自动选 择最优的解决方案。最成功的智能化应 用是在航天技术方面，随着机遇号和勇 气号先后成功登陆火星，不但宣示人类 又往外太空行进了一步，同时宣示人工 智能的成功。火星与地球的距离约为 5576万公里，即使是采用无线电进行通 信，一个信号来回就需要6.2分钟，根本 没有办法对身处火星的机器人进行实时 操控。这就要求机器人本身具备一定的 智能，以应付各种突发事件。 随着计算机计算能力的增强，民用 化的计算机也开始具备某种程度的智能 化，以帮助处理日常生活中的琐事，甚至 出现专门做家务的机器人，让人们可以 腾出更多的时间来学习、娱乐、交际等。 电子化宠物也开始大行其道，因为 电子化的宠物饲养更加方便，并可以进 行更新换代，更容易与主人进行交流，甚 至可以模拟多种宠物，可以与计算机之 间进行通信等等。这些优势将让电子宠 物取代一部分真正的宠物，成为未来人 类的新伙伴8。5.未来的计算机5.1量子计算机量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理的量子物理设备，当某个设备是由两子元件组装，处理和计算的是量子信息，运行的是量子算法时，它就是量子计算机。5.2神经网络计算机人脑总体运行速度相当于每妙1000万亿次的电脑功能，可把生物大脑神经网络看做一个大规模并行处理的、紧密耦合的、能自行重组的计算网络。从大脑工作的模型中抽取计算机设计模型，用许多处理机模仿人脑的神经元机构，将信息存储在神经元之间的联络中，并采用大量的并行分布式网络就构成了神经网络计算机。5.3化学、生物计算机在运行机理上，化学计算机以化学制品中的微观碳分子作信息载体，来实现信息的传输与存储。DNA分子在酶的作用下可以从某基因代码通过生物化学反应转变为另一种基因代码，转变前的基因代码可以作为输入数据，反应后的基因代码可以作为运算结果，利用这一过程可以制成新型的生物计算机。生物计算机最大的优点是生物芯片的蛋白质具有生物活性，能够跟人体的组织结合在一起，特别是可以和人的大脑和神经系统有机的连接，使人机接口自然吻合，免除了繁琐的人机对话，这样，生物计算机就可以听人指挥，成为人脑的外延或扩充部分，还能够从人体的细胞中吸收营养来补充能量，不要任何外界的能源，由于生物计算机的蛋白质分子具有自我组合的能力，从而使生物计算机具有自调节能力、自修复能力和自再生能力，更易于模拟人类大脑的功能。现今科学家已研制出了许多生物计算机的主要部件生物芯片。5.4光计算机是用光子代替半导体芯片中的电子，以光互连来代替导线制成数字计算机。与电的特性相比光具有无法比拟的各种优点：光计算机是“光”导计算机，光在光介质中以许多个波长不同或波长相同而振动方向不同的光波传输，不存在寄生电阻、电容、电感和电子相互作用问题，光器件有无电位差，因此光计算机的信息在传输中畸变或失真小，可在同一条狭窄的通道中传输数量大得难以置信的数据7。参考文献1 孙凤宏. 探索未来计算机技术发展与应用J. 青海统计, 2007,(11) . 2 蔡芝蔚. 计算机技术发展研究J. 电脑与电信, 2008,(02) . 3 文德春. 计算机技术发展趋势J. 科协论坛(下半月), 2007,(05) . 4 姚正. 计算机发展趋势展望J. 商情(教育经济研究), 2008,(01) . 5计算机研究与发展简介J. 计算机研究与发展, 2008,(01) . 6 许封元. 计算机发展趋势J. 农业网络信息, 2006,(08) . 7 陈相吉. 未来计算机与计算机技术的发展J. 法制与社会, 2007,(10) . 8 何文瑶. 计算机技术发展态势分析J. 科技创业月刊, 2007,(05) .致谢本论文是在指导老师王小宁老师的悉心指导下完成的。王老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅使我树立了远大的学术目标、还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。在此，谨向老师表示崇高的敬意和衷心的感谢！然后还要感谢大学三年来所有的老师，为我们打下计算机专业知识的基础；同时还要感谢所有的同学们，正是因为有了你们的支持和鼓励。此次毕业设计才会顺利完成。