中国计算机硬件现状及其发展趋势

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1、信息与计算科学系课程设计报告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 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

2、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。 计算机硬件基本构件：虽然计算机的制造技术已经发生了极大的变化，但在基本的硬件结构方面，一直沿袭着冯。诺伊曼的传统框架，即计算机硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大基本构件组成。1 运算器。运算器是计算机对数据进行加工处理的部件，包括算（加、减、乘、除等）和逻辑运算（与、或、非、异或、比较等）。2

3、控制器。控制器负责从存储器中取出指令，并对指令进行译码；根据指令的要求，按时间的先后顺序，负责向其它各部件发出控制信号，保证各部件协调一致地工作，一步一步地完成各种操作。控制器主要由指令寄存器、译码器、程序计数器、操作控制器等组成。3 存储器。存储器是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。计算机中的全部信息，包括输入的原始数据、计算机程序、中间运行结果和最终运行结果都保存在存储器中。4 输入设备。输入设备是给计算机输入信息的设备。它是重要的人机接口，负责将输入的信息转换成计算机能识别的二进制代码，送入存储器保存。计算机中常用的输入设备是键盘和鼠标。5 输出设备。输入输出接口是外部设备与中

4、央处理器之间的缓冲装置，负责电气性能的匹配和信息格式的转换。计算机常用的输出设备为显示器和打印机。 计算机硬件的发展以用于构建计算机硬件的元器件的发展为主要特征，而元器件的发展与电子技术的发展紧密相关，每当电子技术有突破性的进展，就会促进计算机硬件的一次重大变革。因此，计算机硬件发展史中的“代”通常以其所使用的主要器件，即电子管、晶体管、集成电路、大规模集成电路和超大规模集成电路来划分。 中国计算机硬件体系结构的发展主要体现在两个方面的发展，一是研制新型计算机体系结构，提高并行计算和处理能力，并特别体现在智能体系结构的理论和应用方面，其次以硬件或固件为发展主线的大规模集成电路的研制和开发。而这

5、里主要从处理器，存储器和外围设备三方面的发展现状和发展趋势进行探讨。 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。 外围设备包括辅助存储器和输入输出设备两大类。辅助存储器包括磁盘、磁鼓、磁带、激光存储器、海量存储器和缩微存储器等；输入输出设备又分为输入、输出、转换、模式信息处理设备和终端设备。在这些品种繁多的设备中，对计算机技术面貌影响最大的是磁盘、终端设备、模式信息处理

6、设备和转换设备等。 中国计算机硬件产业包括两大部门，即计算机制造业和计算机服务业。后者又称为信息处理产业或信息服务业。计算机产业是一种省能源、省资源、附加价值高、知识和技术密集的产业，对于国民经济的发展、国防实力和社会进步均有巨大影响。因此，不少国家采取促进计算机产业兴旺发达的政策。 中国现代计算机硬件的诞生和发展现代计算机问世之前，计算机的发展经历了机械式计算机、机电式计算机和萌芽期的电子计算机三个阶段 中国电子数字计算机问世以后，模拟计算机仍然继续有所发展，并且与数字计算机相结合而产生了混合式计算机。模拟机和混合机已发展成为现代计算机的特殊品种，即用在特定领域的高效信息处理工具或仿真工具。

7、 20世纪中期以来，计算机硬件一直处于高速度发展时期，计算机由仅包含硬件发展到包含硬件、软件和固件三类子系统的计算机系统。计算机系统的性能价格比，平均每10年提高两个数量级。计算机种类也一再分化，发展成微型计算机、小型计算机、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。

8、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。35m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。25m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32

9、MB。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

10、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

11、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。

12、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

13、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

14、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

15、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

16、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

17、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在的运算环境。越来越多的普通家用电器都带有PC的功能，用户可以在家中处理财务或是上网。未来的PC将通过各种具有电脑能力的家电产品，如以机顶盒的方式结合电视、音响而建构出无所不在的PC环境。而在公共场合中，具有运算能力的主机服务器将遍布在网络架构形成一种可移动的、无线的运算环境。使用者只需携带可随身的IT设备，不需做任

18、何连接，利用红外线的传输方式，即可随时从公共场合的服务器主机上接收自己的电子邮件等重要信息。趋势7：更时尚 在未来社会，产品的设计同产品本身的功能同样重要，只有更时尚的产品才能抓住消费者的心。未来的PC在外观设计上将会有重大突破。事实上，苹果公司的“iMac”设计就是未来发展趋势之一，产品呈一体化，并且可以通过显示屏旋转来实现不同角度操作。同时，为了使PC在外观上更具魅力，制造商们正在寻求新的材料以减少PC机的塑料感。例如，苹果公司目前已经引进了钛金和铝金材料。计算机硬件在各行各业中的广泛应用，常常产生显著的经济效益和社会效益，从而引起产业结构、产品结构、经营管理和服务方式等方面的重大变革。在

19、产业结构中已出观了计算机制造业和计算机服务业，以及知识产业等新的行业。 计算机硬件还是人们的学习工具和生活工具。借助家用计算机、个人计算机、计算机网、数据库系统和各种终端设备，人们可以学习各种课程，获取各种情报和知识，处理各种生活事务(如订票、购物、存取款等)，甚至可以居家办公。越来越多的人的工作、学习和生活中将与计算机发生直接的或间接的联系。普及计算机教育已成为一个重要的问题。总结总之，中国计算机硬件的发展和应用已不仅是一种技术现象而且是一种政治、经济、军事和社会现象。世界各国都力图主动地驾驭这种社会计算机化和信息化的进程，克服计算机化过程中可能出现的消极因素，更顺利地向高智能化方向发展。

20、也许，再未来的几年里，计算机的大小并没有显著的变化，但其性能足以胜任人们出于旺盛的好奇心和丰富的想象力而衍生出的各种念头所做的行动。这一点上文已经提及。也许，在未来，我们不必再为网速的缓慢而抱怨过多，因为在10年之内，将会有比光纤更快的网络传输方式诞生并被广泛应用。前几个月，索尼正式宣布他们已成功开发出大脑虚拟成像的技术。这标志着虚拟现实的真正到来。以后人们或许多了一种上网冲浪的方式;只要你愿意。 你可以戴上特殊的头盔装置或眼罩，便可以把自己置身于一个虚拟但真实的世界之中，在这里，你可以做你在现实中不能干的事情。戴着面具或者易容，与来自世界各地的人们一起聊天，下棋，打球。就算是再孤寂的人，也可

21、以找到一份属于自己的乐趣。总之，只要你有一台计算机那你便可以与这个世界紧密联系在一起。我们相信，新型计算机与相关技术的研发和应用，是二十一世纪科技领域的重大创新，必将推进全球经济社会高速发展，实现人类发展史上的重大突破。科学在发展，人类在进步，历史上的新生事物都要经过一个从无到有的艰难历程，随着一代又一代科学家们的不断努力，未来的计算机一定会是更加方便人们的工作、学习、生活的好伴侣。 【唯美句子】 走累的时候，我就到升国旗哪里的一角台阶坐下，双手抚膝，再闭眼，让心灵受到阳光的洗涤。懒洋洋的幸福。顶 3 收藏 2【唯美句子】 一个人踮着脚尖，在窄窄的跑道白线上走，走到很远的地方又走回来。阳光很好

22、，温暖，柔和。漫天的安静。顶 7 收藏 7【唯美句子】 清风飘然，秋水缓淌。一丝云起，一片叶落，剔透生命的空灵。轻轻用手触摸，就点碎了河面的脸。落叶舞步婀娜不肯去，是眷恋，是装点？瞬间回眸，点亮了生命精彩。顶 11 收藏 9【唯美句子】 几只从南方归来的燕子，轻盈的飞来飞去，“几处早莺争暖树，谁家新燕啄春泥，”其乐融融的山林气息，与世无争的世外桃源，让人心旷神怡。顶 0 收藏 2【唯美句子】 流年清浅，岁月轮转，或许是冬天太过漫长，当一夜春风吹开万里柳时，心情也似乎开朗了许多，在一个风轻云淡的早晨，踏着初春的阳光，漫步在碧柳垂青的小河边，看小河的流水因为解开了冰冻而欢快的流淌， 清澈见底的的河

23、水，可以数得清河底的鹅软石，偶尔掠过水面的水鸟，让小河荡起一层层的涟漪。河岸换上绿色的新装，刚刚睡醒的各种各样的花花草草，悄悄的露出了嫩芽，这儿一丛，那儿一簇，好像是交头接耳的议论着些什么，又好象是在偷偷地说着悄悄话。顶 3 收藏 4【唯美句子】 喜欢海子写的面朝大海春暖花开，不仅仅是因为我喜欢看海，还喜欢诗人笔下的意境，每当夜深人静时，放一曲纯音乐，品一盏茶，在脑海中搜寻诗中的恬淡闲适。在春暖花开时，身着一身素衣，站在清风拂柳，蝶舞翩跹的百花丛中，轻吹一叶竖笛，放眼碧波万里，海鸥，沙滩，还有扬帆在落日下的古船，在心旷神怡中，做一帘红尘的幽梦。顶 0 收藏 2【唯美句子】 繁华如三千东流水，你

24、只在乎闲云野鹤般的采菊东篱、身心自由，置身置灵魂于旷野，高声吟唱着属于自己的歌，悠悠然永远地成为一个真真正正的淡泊名利、鄙弃功名利禄的隐者。顶 1 收藏 3【唯美句子】 世俗名利和青山绿水之间，你选择了淡泊明志，持竿垂钓碧泉绿潭；权力富贵和草舍茅庐之间，你选择了宁静致远，晓梦翩跹姹紫嫣红。顶 2 收藏 3【唯美句子】 那是一株清香的无名花，我看到了它在春风夏雨中风姿绰约的模样，可突如其来的秋雨，无情的打落了它美丽的花瓣，看着它在空谷中独自凋零，我莫名其妙的心痛，像针椎一样的痛。秋雨，你为何如此残忍，为何不懂得怜香惜玉，我伸出颤抖的双手，将散落在泥土里的花瓣捧在手心。顶 4 收藏 5【唯美句子】

25、 滴答滴答，疏疏落落的秋雨，赶着时间的脚步，哗啦啦的下起来。听着雨水轻轻地敲击着微薄的玻璃窗，不知不觉，我像是被催眠了一样，渐渐的进入了梦乡。顶 3 收藏 5【唯美句子】 在这极致的悲伤里，我看到了世间最美的爱，可谁又能明白，此刻的我是悲伤还是欢喜，也许只有那拨动我心弦的秋季，才知道潜藏在我心中的眼泪。顶 4 收藏 3【唯美句子】 看着此情此景，我细细地聆听。像是听到了落叶的呢喃，秋风的柔软，在这极短的瞬间，他们一起诉说着最美的爱恋，演绎着永恒的痴缠。当落叶安详的躺在大地，露出幸福的模样，你看，它多像一个进入梦乡的孩子。突然发现，秋风并非是想象中的刽子手，原来它只是在叶子生命的最后一刻，让它体

26、会到爱的缠绵，飞翔的滋味。顶 1 收藏 1【唯美句子】 很感谢那些耐心回答我的人，公交上那个姐姐，还有那位大叔，我不知道他们是不是本地人，但我们遇到的一个交警协管，一位头发花白的大姐，她是上海本地人，很和善，并不像有些人说的上海人很排外。事实上，什么都不是绝对的。顶 2 收藏 0【唯美句子】 我嗅到浓郁的香奈尔，却也被那种陌生呛了一鼻。也许，我却不知道，那时的感受了。那里没有那么美好，没有安全感，归属感。我想要的自由呢，不完全地体验到了。顶 2 收藏 1【唯美句子】 那些繁华的都市，车水马龙，灯红酒绿，流光溢彩，却充斥着一种悲哀，浮夸。我看到各种奢华，却也看到各种卑微，我看到友善亲和，也看到暴

27、躁粗鲁，我看到金光熠【优美语句】 踏过一片海，用博识的学问激起片片微澜；采过一丛花，正在聪慧的碰碰外送来缕缕清喷鼻；无过一个梦，决定从那里启程。顶 0 收藏 0【优美语句】 人生如一本书，应该多一些精彩的细节，少一些乏味的字眼；人生如一支歌，应该多一些昂扬的旋律，少一些忧伤的音符；人生如一幅画，应该多一些亮丽的色彩，少一些灰暗的色调。 顶 0 收藏 0【优美语句】 母爱是一滴甘露，亲吻干涸的泥土，它用细雨的温情，用钻石的坚毅，期待着闪着碎光的泥土的肥沃；母爱不是人生中的一个凝固点，而是一条流动的河，这条河造就了我们生命中美丽的情感之景。 顶 0 收藏 0【优美语句】 生活如海，宽容作舟，泛舟于

28、海，方知海之宽阔；生活如山，宽容为径，循径登山，方知山之高大；生活如歌，宽容是曲，和曲而歌，方知歌之动听。 顶 0 收藏 0【优美语句】 母爱就是一幅山水画，洗去铅华雕饰，留下清新自然；母爱就象一首深情的歌，婉转悠扬，轻吟浅唱；母爱就是一阵和煦的风，吹去朔雪纷飞，带来春光无限。 顶 0 收藏 0【优美语句】 努力奋斗，天空依旧美丽，梦想仍然纯真，放飞自我，勇敢地飞翔于梦想的天空，相信自己一定做得更好。 顶 0 收藏 0【优美语句】 品味生活，完善人性。存在就是机会，思考才能提高。人需要不断打碎自己，更应该重新组装自己。顶 0 收藏 0【优美语句】 母爱是一缕阳光，让你的心灵即使在寒冷的冬天也能感到温暖如春；母爱是一泓清泉，让你的情感即使蒙上岁月的风尘依然纯洁明净。 顶 0 收藏 0【优美语句】 母爱是温暖心灵的太阳；母爱是滋润心灵的雨露；母爱是灌溉心灵的沃土；母爱是美化心灵的彩虹。 顶 0 收藏 0【优美语句】 一轮金色的光圈印在海面，夕阳将最后的辉煌撒向了大海，海平面波光潋滟，金光闪闪，夕阳下的海水让最后一丝蓝也带着感动。温和的海水轻轻地拍打着我的脚踝，我张开双臂拥抱最温馨的时刻我爱大海宽广的胸怀，无论多大的风浪，她都可以揽入怀中；无论多少风雨，都无法将她击垮；无论多少河流，她都可以容纳；我愿做一只填海的燕，填平她的波涛翻滚，填平她的汹涌愤怒，只留下平静、柔和的海面。11