计算机的应用与发展1500论文

[1] 孙凤宏探索未来计算机技术发展与应用[J]青海统计,2013,(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,2012,(01) [6] 许封元计算机发展趋势[J]农业网络信息,2010,(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,2013,(10) [8] 何文瑶计算机技术发展态势分析[J]科技创业月刊,2009,(05) [2]一种对计算机发展史展开研究的策略　　应国良;马立新;, 中国教育信息化, 2010,(07), 15-16[3]论计算机发展史及展望　　杨露斯;黎炼;, 信息与电脑(理论版), 2010,(06), 188[4]充满创新火花的计算机发展史　　刘瑞挺;, 计算机教育, 2009,(05), 129-130[5]信息技术教师应该读什么书(二) 计算机及信息技术发展史　　魏宁;, 中国信息技术教育, 2009,(15), 91-93

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基于集成电路的计算机短期内还不会退出历史舞台。但一些新的计算机正在跃跃欲试地加紧研究，这些计算机是：超导计算机、纳米计算机、光计算机、DNA计算机和量子计算机等。 超导计算机 芯片的集成度越高，计算机的体积越小，这样才不致因信号传输而降低整机速度。但这样一来就使机器发热严重。解决问题的出路是研制超导计算机。 电流在超导体中流过时，电阻为零，介质不发热。1962年，英国物理学家约瑟夫逊提出了“超导隧道效应”，即由超导体—绝缘体—超导体组成的器件（约瑟夫逊元件），当对其两端加电压时，电子就会像通过隧道一样无阻挡地从绝缘介质穿过，形成微小电流，而该器件两端的压降几乎为零。与传统的半导体计算机相比，使用约瑟夫逊器件的超导计算机的耗电量仅为其几千分之一，而执行一条指令所需的时间却要快100倍。 1999年11月，日本超导技术研究所与企业合作，制作了由1万个约瑟夫逊元件组成的超导集成电路芯片。据悉，该所定于2003年生产这种超导芯片，2010年前后制造出这种超导计算机。 纳米计算机 在纳米尺度下，由于有量子效应，硅微电子芯片便不能工作。其原因是这种芯片的工作，依据的是固体材料的整体特性，即大量电子参与工作时所呈现的统计平均规律。如果在纳米尺度下，利用有限电子运动所表现出来的量子效应，可能就能克服上述困难。可以用不同的原理实现纳米级计算，目前已提出了四种工作机制：1）电子式纳米计算技术；2）基于生物化学物质与DNA的纳米计算机；3 ）机械式纳米计算机；4）量子波相干计算。它们有可能发展成为未来纳米计算机技术的基础。 光计算机 与传统硅芯片计算机不同，光计算机用光束代替电子进行计算和存储：它以不同波长的光代表不同的数据，以大量的透镜、棱镜和反射镜将数据从一个芯片传送到另一个芯片。研制光计算机的设想早在20世纪50年代后期就已提出。1986年，贝尔实验室的戴维米勒研制成功小型光开关，为同实验室的艾伦黄研制光处理器提供了必要的元件。1990年1月，黄的实验室开始用光计算机工作。光计算机有全光学型和光电混合型。上述贝尔实验室的光计算机就采用了混合型结构。相比之下，全光学型计算机可以达到更高的运算速度。研制光计算机，需要开发出可用一条光束控制另一条光束变化的光学“晶体管”。现有的光学“晶体管”庞大而笨拙，若用它们造成台式计算机将有辆汽车那么大。因此，要想短期内使光学计算机实用化还很困难。 DNA计算机 1994年11月，美国南加州大学的阿德勒曼博士用DNA碱基对序列作为信息编码的载体，在试管内控制酶的作用下，使DNA碱基对序列发生反应，以此实现数据运算。阿德勒曼在《科学》上公布了DNA计算机的理论，引起了各国学者的广泛关注。阿德勒曼的计算机的计算与传统的计算机不同，计算不再只是简单的物理性质的加减操作，而又增添了化学性质的切割、复制、粘贴、插入和删除等种种方式。 DNA计算机的最大优点在于其惊人的存储容量和运算速度：1立方厘米的DNA存储的信息比一万亿张光盘存储的还多；十几个小时的DNA计算，就相当于所有电脑问世以来的总运算量。更重要的是，它的能耗非常低，只有电子计算机的一百亿分之一。 与传统的“看得见、摸得着”计算机不同，目前的DNA计算机还是躺在试管里的液体。它离开发、实际应用还有相当的距离，尚有许多现实的技术性问题需要去解决。如生物操作的困难，有时轻微的振荡就会使DNA断裂；有些DNA会粘在试管壁、抽筒尖上，从而就在计算中丢失了预计，10到20年后，DNA计算机才可能进入实用阶段。 量子计算机 量子计算机以处于量子状态的原子作为中央处理器和内存，利用原子的量子特性进行信息处理。由于原子具有在同一时间处于两个不同位置的奇妙特性，即处于量子位的原子既可以代表0或1，也能同时代表0和1以及0和1之间的中间值，故无论从数据存储还是处理的角度，量子位的能力都是晶体管电子位的两倍。对此，有人曾经作过这样的比喻：假设一只老鼠准备绕过一只猫，根据经典物理学理论，它要么从左边过，要么从右边过，而根据量子理论，它却可以同时从猫的左边和右边绕过 量子计算机在外形上有较大差异，它没有盒式外壳；看起来像是一个被其它物质包围的巨大磁场；它不能利用硬盘实现信息的长期存储；但高效的运算能力使量子计算机具有广阔的应用前景。 如何实现量子计算，方案并不少，问题是在实验上实现对微观量子态的操纵确实太困难了。这些计算机机异常敏感，哪怕是最小的干扰--比如一束从旁边经过的宇宙射线--也会改变机器内计算原子的方向，从而导致错误的结果。目前，量子计算机只能利用大约5个原子做最简单的计算。要想做任何有意义的工作都必须使用数百万个原子。 参考资料：打边鼓黑胶绸广泛眼

我摘来的，仅供参考： 李国杰院士：我在看待计算机科学发展趋势时，通常是把它分为三维考虑。一维是是向"高"的方向。性能越来越高，速度越来越快，主要表现在计算机的主频越来越高。像前几年我们使用的都是286、386、主频只有几十兆。90年代初，集成电路集成度已达到100万门以上，从VLSI开始进入ULSI，即特大规模集成电路时期。而且由于RISC技术的成熟与普及，CPU性能年增长率由80年代的35%发展到90年代的60%。到后来出现奔腾系列，到现在已出现了奔腾4微处理器，主频达到2GHz以上。而且计算机向高的方面发展不仅是芯片频率的提高，而且是计算机整体性能的提高。一个计算机中可能不只用一个处理器，而是用几百个几千个处理器，这就是所谓并行处理。也就是说提高计算机的性能有两个途径：一是提高器件速度，二是并行处理。与前所述，器件速度通过发明新器件（如量子器件等），采用纳米工艺、片上系统等技术还可以提高几个数量级。以大规模并行为标志的体系结构的创新与进步是提高计算机系统性能的另一重要途径。目前世界上性能最高的通用计算机已采用上万台计算机并行，美国的ASCI计划已经完成每秒12。3万亿次并行机。目前正在研制30万亿次和100万亿次并行计算机。美国另一项计划的目标是2010年左右推出每秒一千万亿次并行计算机（Petaflops计算机），其处理机将采用超导量子器件，每个处理机每秒100亿次，共用10万个处理机并行。专用计算机的并行程度比通用机更高。IBM公司正在研制一台用于计算蛋白质折叠结构的专用计算机，称做兰色基因（Blue Gene）计算机，一块芯片中就包括32个处理机，峰值速度达每秒一千万亿次，计划2004年实现。将几千几万台计算机连结起来构成一台并行机，就如同组织成千上万工人生产一个产品一样，决不是一件容易的事。并行计算机的关键技术是如何高效率地把大量计算机互相连接起来，即各处理机之间的高速通信，以及如何有效地管理成千上万台计算机使之协调工作，这就是并行计算机的系统软件---操作系统的功能。如何处理高性能与通用性以及应用软件可移植性的矛盾也是研制并行计算机必须面对的技术选择，也是计算机科学发展的重大课题。 另一个方向就是向“广”度方向发展，计算机发展的趋势就是无处不在，以至于像“没有计算机一样”。近年来更明显的趋势是网络化与向各个领域的渗透，即在广度上的发展开拓。国外称这种趋势为普适计算（Pervasive Computing）或叫无处不在的计算。举个例子，问你家里有多少马达，谁也说不清。洗衣机里有，电冰箱里有，录音机里也有，几乎无处不在，我们谁也不会去统计它。未来，计算机也会像现在的马达一样，存在于家中的各种电器中。那时问你家里有多少计算机，你也数不清。你的笔记本，书籍都已电子化。包括未来的中小学教材，再过十几、二十几年，可能学生们上课用的不再是教科书，而只是一个笔记本大小的计算机，所有的中小学的课程教材，辅导书，练习题都在里面。不同的学生可以根据自己的需要方便地从中查到想要的资料。而且这些计算机与现在的手机合为一体，随时随地都可以上网，相互交流信息。所以有人预言未来计算机可能像纸张一样便宜，可以一次性使用，计算机将成为不被人注意的最常用的日用品。 第三个方向是向"深"度方向发展，即向信息的智能化发展。网上有大量的信息，怎样把这些浩如烟海的东西变成你想要的知识，这是计算科学的重要课题，同时人机界面更加友好。未来你可以用你的自然语言与计算机打交道，也可以用手写的文字打交道，甚至可以用你的表情、手势来与计算机沟通，使人机交流更加方便快捷。电子计算机从诞生起就致力于模拟人类思维，希望计算机越来越聪明，不仅能做一些复杂的事情，而且能做一些需“智慧”才能做的事，比如推理、学习、联想等。自从1956年提出“人工智能”以来，计算机在智能化方向迈进的步伐不尽人意。科学家多次关于人工智能的预期目标都没有实现，这说明探索人类智能的本质是一件十分艰巨的任务。目前计算机"思维"的方式与人类思维方式有很大区别，人机之间的间隔还不小。人类还很难以自然的方式，如语言、手势、表情与计算机打交道，计算机难用已成为阻碍计算机进一步普及的巨大障碍。随着nternet的普及，普通老百姓使用计算机的需求日益增长，这种强烈需求将大大促进计算机智能化方向的研究。近几年来计算机识别文字（包括印刷体、手写体）和口语的技术已有较大提高，已初步达到商品化水平，估计5-10年内手写和口语输入将逐步成为主流的输入方式。手势（特别是哑语手势）和脸部表情识别也已取得较大进展。

紧接着相信不少人会在拿到毕设的题目之后，开始思考着该如何下手去写，用哪些编程语言会比较好，在这里我详细介绍一下Java （一）Java的编程原理：Java语言编写的源程序在计算机上需要经过编译和解释执行两个严格区分的阶段。Java的编译源程序先将Java源程序翻译成与机器无关的节码（bytecode），不是通常的编译程序将源程序翻译成特定计算机的机器代码。运行时系统装载和链接需要执行的类，并做必须的优化后，解释执行字节码程序。 （二）Java的四大核心技术：一、Java虚拟机；二、类装载器的体系结构；三、Java class文件；四、Java API。 （三）Java的优势：Java是一种纯面向对象的语言。《Java编程思想》中提到Java语言是一种“Everything is object”的语言，它能够直观反映我们现实生活中的对象，例如房子、动物等，因此通过它编写程序更容易。2、平台无关性。Java语言可以做到“一次编译，到处执行”。无论是在Windows平台还是在Linux、MacoS等其他平台上对Java程序进行编译，编译后的程序在其他平台上都可以正常运行。由于Java是解释性语言，编译器会将Java代码变成“中间代码”，然后在Java虚拟机（Java Virtual Machine，即JVM）上解释执行。由于中间代码与平台无关，因此Java语言可以很好的跨平台执行，具有很好的可移植性。3、Java提供了很多内置的类库，通过这些类库，简化了开发人员的程序设计工作，同时缩短了项目的开发时间，例如，Java语言提供了对多线程的支持，提供了对网络通信的支持，最主要的是提供了垃圾回收器，这使得开发人员从内存的管理中解脱出来。4、提供了对Web应用开发的支持。例如，Applet、Servlet和JSP可以用来开发Web应用程序；Socket、RMI可以用来开发分布式应用程序。5、具有良好的安全性和健壮性。Java语言经常被用在网络环境中，为了增强程序的安全性，Java语言提供了一个防止恶意代码攻击的安全机制（数组边界检测和Bytecode校验等）。Java的强类型机制、垃圾回收器、异常处理和安全检查机制使得用Java语言编写的程序具有很好的健壮性。6、去除了C++语言中一些难以理解、容易使人混淆的特性，如头文件、指针、结构、单元、运算符重载、虚拟基础类、多重继承等，让程序变得更加严谨简洁。 (四）Java缺点：解释型语言，运行速度效率极低，不支持底层操作，没有C和C++快Java一般都不用于建立大型项目。 取消了指针操作，不够C语言那样灵活。 使用JAVA能够运用在如图所示