文档介绍：探究下一代计算机硬件发展方向
1 计算机硬件的发展演变过程
学术界对计算机的发明与发展一般认为经历了四个阶段。第一阶段是在20 世纪40 年代,称为电子管计算机时代,计算机发展之初,体积大、速度慢主要应用的数字计算。20 世纪50 年代末60 年代初晶体管取代电子管,称为第二代计算机。第三代计算机是中小规模集成电路的时代,也是计算机飞速发展和快速普及的时代,这一代计算机已经具备现代计算机的雏形,也突破了计算机数字计算时代,三代机可以处理文字、图像等资料,也使软件技术得以突破和发展。目前使用计算机成为第四代计算机,计算机进入了超大规模集成电路和数字电路时代,计算机实现了智能化、微型化、X络化和多媒体化,价格更便宜,更容易携带,所以更加普及从国防到工业、现代农业、商业,教育,医疗卫生,娱乐、生活,计算机正在改变人们的生活,成为现代社会不可缺少的生产资料。
2 当前计算机硬件的现状
现代计算硬件的核心还是由中央处理器(CPU),内部存储器和输入输出设备组成,中央处理器是计算机运算、控制的核心。它的运算速度和处理能力是计算机性能的主要体现。内部存储器用来储存程序和数据。中央处理器执行程序时,从内存中存取程序和数据。输入设备是向计算机输入数据和信息的设备,是计算机与用户或其他设备通信的桥梁。输出设备是人与计算机交互的一种部件,用于数据的输出,它把各种计算结果数据或信息以数字、字符、图像、声音等形式表示出来。这三大核心部件是如何发展的。
(1)中央处理器(CPU)。目前中央处理器按照处理信息的字节长度可以分为4 位、8 位、16 位、32 位、64 位处理器,处理信息速度可以达到1000MIPS,随着纳米集成电路的发展,能够集成的晶体管数量还会进一步增加,处理速度也会相应增加,但是纳米级集成电路也不能无限集成,他也有技术极限,要想有更大的突破,还需改变目前处理器硬件逻辑,创造新一代信息处理方法。
(2)内部存储器。内部存储器储存计算机程序和信息的硬件,一般认为对于内部存储器来说,希望它能具有更大信息存储量,更高的信息交换速度和更低的能耗。
(3)输入输出设备。使用过计算机的人都知道传统的输入输出设备一般包括键盘、鼠标、显示器、音频设备、打印机和一些图像处理设备等,这些设备也是经过不断发展的,从机械键盘,机械鼠标,到光电设备,从三基色CRT 显示器到LED 液晶显示器,这一类硬件发展速度非常快,而且更加专业化、数字化和智能化,使计算机的操人机界面更加友好。
3 未来计算机硬件的发展方向
从计算机问世至今,计算机硬件的发展一直在追求一个方向,那就是要使计算机运算速度更快、存储能力更强,集成化程度更高,也就是让计算机体积更小,价格更便宜,应用更加智能。但是当进入一个信息化、数字化发飞速发展的今天,对计算机的要求也不断提高,希望计算机能能够帮助人类做更多的事情。所以现在研究计算机发展时发现下一代计算没有固定的发展方向了,呈现出数轴状的发展趋势,例如计算机体积就像两个极端发展一个是微型化,一方是巨型化。计算机应用的过程中希望单体硬件越小越好,便于携带和使用。另一方各国都在研制巨型计算机用于国防、天文、气象、经济等领域顶级科研应用,其实这两种方向都要求计算机硬件特别是处理器