中国计算机硬件现状及其发展趋势

中国计算机硬件现状及其发展趋势

摘要

随着信息技术的发展，计算机在我们的日常生活中扮演了越来越重要的作用，通过现有的技术以及当今在计算机领域还在研究中的尖端科技分析,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。

【关链词】计算机硬件发展趋势新型计算机

信息与计算科学系课程设计报告

前言

计算机硬件发展主要体现在处理器和存储器上，体现了计算机硬件在计算机产业中的发展。通过回顾计算机硬件的发展，探讨计算机硬件的发展趋势，从而使人们相信计算机硬件的发展前景会更加灿烂。

计算机硬件是指计算机系统中由电子，机械和光电元件等组成的各种物理装置的总称。这些物理装置按系统结构的要求构成一个有机整体为计算机软件运行提供物质基础。简言之，计算机硬件的功能是输入并存储程序和数据，以及执行程序把数据加工成可以利用的形式。

机、通用计算机(包括巨型、大型和中型计算机)，以及各种专用机(如各种控制计算机、模拟—数字混合计算机)等。

在中国现代计算机硬件中，外围设备的价值一般已超过计算机硬件子系统的一半以上，其技术水平在很大程度上决定着计算机的技术面貌。外围设备技术的综合性很强，既依赖于电子学、机械学、光学、磁学等多门学科知识的综合，又取决于精密机械工艺、电气和电子加工工艺以及计量的技术和工艺水平等。

中国计算机硬件是一种按程序自动进行信息处理的通用工具，它的处理对象是信息，处理结果也是信息。利用计算机解决科学计算、工程设计、经营管理、过程控制或人工智能等各种问题的方法，都是按照一定的算法进行的。这种算法是定义精确的一系列规则，它指出怎样以给定的输入信息经过有限的步骤产生所需要的输出信息。

计算机硬件的核心技术是微电子技术和光电子技术。1995年0。35μm设计规则已经成为微电子技术的商用技术，1998年将普遍使用0。25μm设计规则。由此，CPU 的集成度已可达单片1000万个晶体管以上，工作频率已经超过600MHz；256MbDRAM芯片则已成为主流存储器件，中档PC的主存储器的容量已超过32MB。随着微电子技术继续飞速发展，主题的体积越来越小，速度越来越高，容量越来越大功耗越来越低，可靠性越来越高。输入设备和输出设备则朝高性能，多样化，智能化和多媒体方向发展。辅助存储器则继续朝大容量，高速度方向发展。自从计算机诞生以来，硬件在计算机系统成本中一直占主要比重，直到进入80年代才开始发生明显的变化。由于软件在计算机系统中的地位日趋重要，其开发成本也越来越高，从而使得它在计算机系统成本中的比重迅速提高，进入90年代已逐渐与硬件平分秋色。从计算机硬件角度看，主机部分无论从重要性还是从成本看，其主导地位一直保持到70年代中期。后来，作为计算机的“手足”，“感官”和“数据仓库”的外围设备重重要性日益增长，新型高性能品种不断涌现，加上数据库技术的成熟要求越来越大的辅助存储器，从而使得外围设备在硬件成本中的比重越来越大。特别是由于输入设备和输出设备的发展，人同计算机的界面越来越友好。起初人们只能用枯燥的数字，文字同计算机打交道；80年代图形用户接口（GUI）技术的成熟将人们带进了“图文并茂”的多媒体时代。人们不再感到计算机只是一部冰冷的机器了。需要指出的是，外围设备中已越来越多地嵌入微处理器和软件进行控制以达到智能化和高性能的目标，另一方面也常常将原属外围设备或外围设备控制器的部分功能直接设计进CPU，以降低成本和改善性能。下面，

就让我们来看看中国计算机硬件的发展趋势。

未来的计算机技术将向超高速、超小型、平行处理、智能化的方向发展。尽管受到物理极限的约束，采用硅芯片的计算机的核心部件CPU的性能还会持续增长。作为Moore定律驱动下成功企业的典范Inter预计2001年推出1亿个晶体管的微处理器，并预计在2010年推出集成10亿个晶体管的微处理器，其性能为10万MIPS（1000亿条指令／秒）。而每秒100万亿次的超级计算机将出现在本世纪初出现。超高速计算机将采用平行处理技术，使计算机系统同时执行多条指令或同时对多个数据进行处理，这是改进计算机结构、提高计算机运行速度的要害技术。

同时计算机将具备更多的智能成分，它将具有多种感知能力、一定的思考与判定能力及一定的自然语言能力。除了提供自然的输入手段（如语音输入、手写输入）外，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。

传统的磁存储、光盘存储容量继续攀升，新的海量存储技术趋于成熟，新型的存储器每立方厘米存储容量可达10TB（以一本书30万字计，它可存储约1500万本书）。信息的永久存储也将成为现实，千年存储器正在研制中，这样的存储器可以抗干扰、抗高温、防震、防水、防腐蚀。如是，今日的大量文献可以原汁原味保存、并流芳百世。

硅芯片技术的高速发展同时也意味着硅技术越来越近其物理极限，为此，世界各国的研究人员正在加紧研究开发新型计算机，计算机从体系结构的变革到器件与技术革命都要产生一次量的乃至质的飞跃。新型的量子计算机、光子计算机、生物计算机、纳米计算机等将会在21世纪走进我们的生活，遍布各个领域。

趋势1：更小巧历史的趋势告诉我们，硬件的发展，就是在不断地追求更为小巧。体积上的优势使你可以方便地将它们带到任何地方，再以后，它们甚至可以缩小到内置在你的衣服中或者皮肤里。实现这个梦想的关键在于生产速度更快、体积更小、价格更低廉的电脑芯片。纳米技术的运用可以使这些电器产品和数码产品更加智能化，功能更多；另一方面，掌上电脑的数据处理运算性能将大大改善，真正成为方便随身携带的“口袋电脑”。

趋势2：更个性未来的电脑在交互式软件和芯片方面都会有很大的改进。将来的电脑可以和我们进行语音交流——这一点也不奇怪，目前的所谓语音识别软件还只

能识别我们的声音，以后的这类软件甚至无需我们发声，它就可以读懂我们的“唇语”！将来的语音界面会训练电脑知道，当用户把脸转向它时，它就懂得主人要下命令了，而当人离开时，这种待命状态就自行结束。专业人士相信这种训练有素的“电子大脑”将在随后的5至10年中得到发展。此外，更有个性的计算机将基于更可靠的个人认证系统(例如手纹、声控或虹膜)，这样便能最大程度地保障用户的隐私不受侵犯。

趋势3：更聪明随着计算机数据处理运算能力的不断进步，个人电脑将会变得越来越聪明。通过持续提升的硬件性能和更加卓有成效的控制软件，能够主动学习的PC将终有诞生之日。制造出有人一样智慧的“智能人”还存在着许多的技术障碍，但研究出“聪明的PC”却大有希望。国际象棋特级大师卡斯帕罗夫1997年在“人机大战”中输给电脑“深蓝”的情景还让人记忆犹新。未来的聪明PC也更能为主人带来便利。它将能够根据主人的每次行动逐渐理解他的需求，把握他的心意，进而变被动地找寻信息为主动地截获信息。

趋势4：更廉价去年11月，联合国秘书长安南和美国主要IT专家尼戈洛庞帝在突尼斯发布了100美元笔记本电脑原型，这种翠绿色电脑是为贫穷国家的千百万儿童而设计的。这种“发条式笔记本”电耗很低。100美元电脑的设计方案是：500MHz 处理器、1GB内存和创新的双模式显示——既有全色彩显示模式，也有阳光下可读的黑白显示模式。尼氏说，显示器使电脑看上去像本电子书，又像是电脑。该笔记本的电源可用外接电源、电池，或用连接在电脑上的发条曲轴自行发电，因为许多国家的边远地区没有电。

趋势5：更“无线”(无限) 即在任何地点与任何机器交流。目前，随着互联网的普及，办公桌面上的个人电脑的各种功能正被分发、转移并融化到人们随身携带的PDA、手表、驾乘的汽车之中。联网的电脑可以控制电灯、电视、立体声音响、安全系统、空调、暖气，甚至草坪喷淋装置。所有的控制信号通常都可以自动发出。个人电脑的网络化还意味着家庭网络与邻近网络(短程网络)、办公网络与远距离通讯网络之间毫无缝隙的彼此融合。我们的PC将不只是一台个人电脑，它的功能早已延伸到了更加深邃的领域，成为全新的个人通讯电脑，一台集控制、计算、存储、沟通和娱乐全功能为一体的超级工具箱。只要开启这个魔盒，每个人都可在浴室中、办公室里、游泳池边……在任何地点与任何同类或机器实现交流。”

趋势6：更普遍目前，很多电脑厂商都认为PC发展的大方向将是一个无所不