数字电路与计算机的发展趋势

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1、数字电路与计算机的发展趋势姓名：孙佳兴班级：机械10-2学号:20100863许多科学家认为以半导体材料为基础的集成技术H益走向它的物理极限，耍解决这个矛盾，必须开发新的材料，采用新的技术。于是人们努力探索新的计算材料和计算技术，致力于研制新一代的计算机，如生物计算机、光计算机和量子计算机等。自从1946年世界上第一台电子计算机诞生以来，电子计算机已经走过了半个多世纪的丿力程。从第一代电子管计算机到现在正在开发的第六代神经网络计算机，计算机的体积不断变小，但性能、速度却在不断提高。然而，人类的追求是无止境的，科学家们一刻也没冇停止研究更好、更快、功能更强的计算机。从目前的研究

2、方向看，未来电脑将向着以下儿个方面发展。趋势1：高速电脑浮出水面美国最近发明了一种利用空气的绝缘性能来成倍地提高计算机运行速度的新技术。美国纽约伦斯雷尔•保利技术公司的科学家已经生产出一套新型电脑微电路，该电路的芯片或晶体管之间由胶滞体包裹的导线连接，这种胶滞体90%的物质是空气，而空气是不导电的，是一种非常优良的绝缘体。研究表明，计算机运行速度的快慢与芯片Z间信号传输的速度直接相关，然而，口前普遍使用的硅二氧化物在传输信号的过程小会吸收掉一部分信号，从而延长了信息传输的时间。保利技术公司研制的“空气胶滞体”导线几乎不吸收任何信号，因而能够更迅速地传输各种信息。此外，它述可以

3、降低电耗，而且不需要对计算机的芯片进行任何改造，只需换上“空气胶滞体”导线，就可以成倍地提高计算机的运行速度。不过，这种“空气胶滞体”导线也有不足Z处，主耍是其散热效果较差，不能及时将计算机小电路产生的热量散发出去。为了解决这个问题，保利技术公司的科研小组研究岀电脑芯片冷却技术，它在电脑电路里内置了许多装着液体的微型小管，用來吸收电路散发出的热量。当电路发热时，热量将微型管内的液体汽化，当这些汽化物扩散到管子的另-•端Z后，又重新凝结，流到管了底部。据悉，美国宇航局(NASA)将对该项技术进行太空失重状态下的实验，如果实验成功，这种新技术将被广泛应用于未来计算机，使计算机的运

4、算速度得以大大提高。不久前，美国IBM公司为美国国家超级计算应用屮心制造了两台IBMLinux集群计算机,每秒钟可执行2万亿次浮点运算,是迄今为止运算速度最快的Linux超级计算机。这种超级计算机将用于某些基础研究，例如研究爱因斯坦在其著名的《相对论》屮谈到的重力波动现象。自1997年IBM”深蓝,计算机因战胜国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫而名声大噪以来，IBM性能强大的超级计算机便开始为世人所嘱目，而运算性能更出色的“更深的蓝”和ASClWhite也相继问世。关于计算机的运行速度，前几年人们曾经冇过争论。冇人认为‘Internet用户数量的爆炸式增长将使原先以本地应用为主的PC

5、退化为Internet接入设备，沦落为Internet的附屈品，因而对计算机处理器速度的要求将不再强烈。然而，事实恰恰相反，由于Internet向着高速、宽带的方向发展，使多媒体逐渐成为最激动人心的应用，这就要求PC的功能和速度冇更快的提升。趋势2：生物计算机兴起生物计算机在20世纪80年代屮期开始研制，其最大的特点是采用了生物芯片，它由生物工程技术产生的蛋白质分子构成。在这种芯片中，信息以波的形式传播，运算速度比当今最新一代计算机快10万倍，能量消耗仅相当于普通计算机的十分之一，并且拥有巨大的存储能力。由于蛋白质分子能够口我组合，再生新的微型电路，使得生物计算机具冇生物体的

6、一些特点，如能发挥生物本身的调节机能口动修复芯片发生的故障，还能模仿人脑的思考机制。美国首次公诸于世的生物计算机被用来模拟电子计算机的逻辑运算，解决虚构的7城市间最佳路径问题。不久前，200多名各国计算机学者齐聚美国普林斯顿大学，联名呼吁向生物计算机领域进军。科学家们在生物计算机研究领域已经有了新的进展，预计在不久的将来，就能制造出分了元件，即通过在分了水平上的物理化学作用对信息进行检测、处理、传输和存储。口前，科学家们已经在超微技术领域取得了某些突破，制造出了微型机器人。科学家们的长远目标是让这种微型机器人成为一部微小的生物计算机，它们不仅小巧玲珑，而且可以像微生物那样自我

7、复制和繁殖，可以钻进人体里杀死病毒，修复血管、心脏、肾脏等内部器官的损伤，或者使引起癌变的DNA突变发生逆转，从而使人们延年益寿。趋势3：光学计算机前景光明所谓光学计算机，就是利用光作为信息的传输媒体。与电子相比，光子具有许多独特的优点：它的速度永远等于光速、具有电了所不具备的频率及偏振特征,从而大大提高了传载信息的能力。此外，光信号传输根本不需要导线，即使在光线交会时也不会互相干扰、互相影响。一块直径仅2厘米的光棱镜可通过的信息比特率可以超过全世界现有全部电缆总和的300多倍。光学计算机的智能水平也将