計算機的發展與現狀
計算機網絡是計算機技術和通信技術緊密結合的產物，它涉及到通信和計算機兩個領域。它的誕生極大地改變了計算機體系結構，在當今社會經濟中發揮了非常重要的作用。它為人類社會的進步做出了巨大的貢獻。從某種意義上說，計算機網絡的發展水平不僅反映了壹個國家計算機科學和通信技術的水平，而且已經成為衡量壹個國家國力和現代化程度的重要標誌之壹。
自20世紀50年代以來，人們和各種組織使用計算機來快速管理他們的信息。在早期，由於技術條件的限制，當時的計算機體積非常大，價格也非常昂貴，任何組織都不可能為員工提供整臺計算機的使用。主機必須是* * *，用來存儲和組織數據，集中控制和管理整個系統。所有用戶都有終端設備連接到系統，可以將數據庫輸入到主機進行處理，也可以通過集中控制輸出設備從主機取出處理結果。其最典型的特點是大部分通信過程由主機系統形成，組成系統的所有通信協議都是系統專有的，大型主機在系統中起著絕對的主導作用，所有的控制和管理功能都由主機完成。
隨著計算機技術的不斷發展，特別是大量功能先進的個人計算機的出現，每個人都可以完全控制自己的計算機，進行自己想要的作業處理，以個人計算機(PC)形式呈現的計算能力已經發展成為壹個獨立的平臺，這就催生了壹種新的計算結構——分布式計算模式。
壹般來說，計算機網絡的發展可以分為四個階段:
第壹階段:計算機技術和通信技術的結合形成了計算機網絡的雛形；
第二階段:在計算機通信網絡的基礎上，完成網絡體系結構和協議的研究，形成計算機網絡；
第三階段:在解決計算機聯網和網絡互聯標準化問題的背景下，提出了開放系統互聯和協議，促進了計算機網絡技術與國際標準接軌的發展；
第四階段:計算機網絡向互聯、高速、智能化方向發展，並得到廣泛應用。
任何新技術的出現都必須滿足兩個條件:強大的社會需求和先進技術的成熟。計算機網絡技術的形成和發展也證實了這壹規律。當世界上第壹臺電子數字計算機ENIAC於1946年在美國誕生時，計算機技術與通信技術之間還沒有直接的聯系。20世紀50年代初，由於美軍的需要，美國半自動地面防空系統SAGE試圖將計算機技術與通信技術相結合。要實現這壹目標，首先要完成數據通信技術的基礎研究。在這項研究的基礎上，人們可以將多個地理上分散的終端通信線路完全連接到壹臺中央計算機上。用戶可以在自己辦公室的終端上輸入程序，並通過通信線路把它們發送到中央計算機。人們把這種單中心在線系統稱為面向終端的遠程在線系統。它是壹種計算機通信網絡。SABRE-1是美國航空公司在20世紀60年代初建造的航空訂票系統，由壹臺計算機和2000多臺分布在全美各地的終端組成。
隨著計算機應用的發展，需要多臺計算機互聯。這種需求主要來源於軍事、科學研究、地區和國家經濟信息分析與決策、大型企業管理。他們希望通過通信線路將分布在不同地方的計算機連接成計算機-計算機網絡。網絡用戶可以通過計算機使用本地計算機的軟硬件和數據資源，也可以使用其他聯網計算機的軟硬件和數據資源，達到共享計算機資源的目的。這壹階段研究的典型代表是美國國防部高級研究計劃局(ARPA)的ARPAnet(俗稱ARPA網)。ARPA網絡在1969只有4個節點，在1973已經發展到40個節點，在1983已經達到100多個節點。ARPA網絡通過有線、無線和衛星通信線路覆蓋了從美國到歐洲和夏威夷的廣闊區域。ARPR網絡是計算機網絡技術發展的壹個重要裏程碑，它對計算機網絡技術發展的主要貢獻如下:
1，完成了計算機網絡的定義、分類及子課題研究內容的描述；
2.提出了資源子網和通信子網兩級網絡結構的概念；
3.研究了分組交換的數據交換方法。
4.采用分層網絡體系結構模型和協議體系。
未來計算機和計算機技術
計算機的關鍵技術不斷發展。
未來的計算機技術將向超高速、超小型、並行處理和智能化方向發展。盡管存在物理限制，但使用矽芯片的計算機的核心部件CPU的性能將繼續增長。作為摩爾定律驅動下的成功企業典範，Inter預計2001年推出65438+億個晶體管的微處理器，2010年推出集成65438+億個晶體管的微處理器，性能達到65438+百萬次MIPS(每秒1000億條指令)。每秒100萬億次的超級計算機將在本世紀初出現。超高速計算機將采用並行處理技術，使計算機系統可以同時執行多個指令或處理多個數據，這是改進計算機結構、提高計算機運行速度的關鍵技術。
同時，計算機將有更多的智能部件，它將具有多種感知能力、壹定的思維和判斷能力以及壹定的自然語言能力。除了提供自然的輸入手段(如語音輸入、手寫輸入)，各種能讓人產生身臨其境感覺的交互設備已經出現，虛擬現實技術就是這壹領域發展的集中體現。
傳統磁存儲和光盤的存儲容量不斷攀升，新的海量存儲技術趨於成熟。新存儲的存儲容量可以達到每立方厘米10tb(以壹本書30萬字計算，大約可以存儲15萬本書)。信息的永久存儲也將成為現實。正在研發千年記憶，可以抗幹擾，耐高溫，抗震，防水，防腐蝕。如果是這樣的話，今天的大量文獻就可以保持原狀，永垂不朽。
新的計算機系統不斷出現。
矽片技術的快速發展也意味著矽技術越來越接近其物理極限。正因如此，世界各國的研究人員都在加緊研發新型計算機，計算機將從架構的變革到器件和技術的革命，實現量變甚至質變的飛躍。新型量子計算機、光子計算機、生物計算機、納米計算機等。將在21世紀走進我們的生活，涵蓋各個領域。
量子計算機
量子計算機是基於量子效應發展起來的。它利用鏈狀分子聚合物的特性來表示開關狀態，利用激光脈沖來改變分子的狀態，使信息沿著聚合物移動，從而進行運算。
量子計算機中的數據存儲在量子位中。由於量子疊加效應，壹個量子位可以是0或1，也可以同時存儲0和1。所以壹個量子位可以存儲兩個數據，量子計算機的存儲容量比同樣存儲位數的普通計算機要大得多。同時，量子計算機可以實現量子並行計算，其運算速度可能比目前個人計算機的奔騰ⅲⅲ芯片快654.38+0億倍。正在研發的量子計算機有三種:核磁共振(NMR)量子計算機、矽基半導體量子計算機和離子阱量子計算機。預計量子計算機將在2030年普及。
光子計算機
光子計算機是壹種全光數字計算機，其中光子代替電子，光互連代替線互連，光硬件代替計算機中的電子硬件，光操作代替電操作。
與電子計算機相比，光計算機的“無線計算機”有很大密度的並行信道進行信息傳輸。壹個直徑為5美分的棱鏡比全世界現有的電話電纜大很多倍。光的並行性和高速度自然決定了光計算機具有很強的並行處理能力和超高速運算能力。超高速電子計算機只能在低溫下工作，而光學計算機可以在室溫下工作。光學計算機也有類似人腦的容錯能力。當系統中的某個部件損壞或出錯時，不會影響最終的計算結果。
目前，世界上第壹臺光學計算機已由歐洲的英國、法國、比利時、德國和意大利的70多位科學家研制成功，其運算速度比電子計算機快1000倍。科學家預測，光計算機的進壹步發展將成為21世紀的高科技課題之壹。
生物計算機(分子計算機)
生物計算機的運行過程就是蛋白質分子與周圍物理化學介質的相互作用。計算機的轉換開關是由酶來作用的，程序明顯表現在酶合成系統本身和蛋白質的結構上。
20世紀70年代，人們發現脫氧核糖核酸(DNA)可以代表不同狀態下信息的有無。DNA分子中的遺傳密碼相當於存儲的數據，DNA分子通過生化反應從壹個基因轉化為另壹個基因。反應前的基因編碼相當於輸入數據，反應後的基因編碼相當於輸出數據。如果這個反應過程可以控制，那麽就可以制造出成功的DNA計算機。
蛋白質分子比矽片上的電子元件要小得多，而且它們之間的距離非常近。生物計算機完成壹次運算只需要10皮秒，比人類思維快100萬倍。DNA分子計算機擁有驚人的存儲能力。1立方米的DNA溶液可以存儲1萬億的二進制數據。DNA計算機消耗的能量非常小，只有電子計算機的十億分之壹。由於生物芯片的原料是蛋白質分子，生物計算機不僅具有自我修復的功能，還可以直接與生命體連接。據預測，10 ~ 20年後，DNA計算機將進入實用階段。
毫微計算機
“納米”是壹種計量單位。壹納米等於10[-9]米，大約是氫原子直徑的10倍。納米技術是20世紀80年代初以來迅速發展起來的壹個新的前沿科學研究領域。最終目標是人類可以按照自己的意誌直接操縱單個原子，生產出具有特定功能的產品。
現在納米技術正在從MEMS(微機電系統)開始，將傳感器、電機和各種處理器放在壹個矽片上，形成壹個系統。納米技術開發的計算機存儲芯片只有幾百個原子大小，相當於人類頭發直徑的千分之壹。納米計算機不僅幾乎不需要消耗任何能源，而且性能比現在的計算機強大很多倍。
目前，已經有壹些關於納米計算機研制成功的令人鼓舞的消息。惠普實驗室的研究人員已經開始用納米技術開發芯片。壹旦他們的研究成功，將為其他微型計算機部件的開發和生產鋪平道路。互聯網繼續傳播和改進。
今天，人們談論計算機和網絡之間的必然聯系。壹方面，沒有加入網絡的孤立電腦越來越難看到；另壹方面，計算機的概念被網絡擴大了。90年代興起的互聯網，在過去發展的如火如荼，影響力和普及度前所未有。從來沒有壹種技術像互聯網這樣戲劇性地改變了我們的學習、生活和習慣。世界上幾乎所有國家都有直接或間接連接到互聯網的計算機網絡，使之成為壹個全球性的計算機互聯網絡。人們可以通過互聯網與世界各地的其他用戶自由交流，他們可以從互聯網上獲得各種信息。
回顧中國互聯網的發展，可以感受到互聯網的快速普及。最近三年，中國互聯網絡信息中心(CNNIC)對中國的互聯網狀況進行了調查，結果顯示，中國的互聯網發展呈現出爆炸式增長。2000年6月，中國聯網計算機數量為350萬臺，2001年統計為892萬臺，翻了壹倍多。2000年6月，中國的互聯網用戶數量為890萬。2001，1的統計是2250萬，翻了近三倍；2000年6月5438+10月CN下註冊域名數為48575，2006年6月5438+10月統計為122099，翻了近三倍。目前國際線路總容量為2799M，是2000年6月351M的8倍。
人們已經充分體會到網絡的魅力，互聯網大大縮小了時間和空間的界限。通過網絡，人們可以共享計算機硬件資源、軟件資源和信息資源。“網絡就是計算機”的理念被事實反復證實，逐漸被世人所接受。
未來10年，建立透明的全光網絡勢在必行，互聯網的傳輸速率將提升100倍。醫療診斷、遠程教育、電子商務、視頻會議和視頻圖書館將在互聯網上普及。與此同時，無線網絡的建設將成為許多公司競爭的主戰場。在未來，我們可以通過無線接入隨時隨地連接互聯網，進行交流，獲取信息，觀看電視節目。
移動計算技術和系統
隨著互聯網的快速發展和廣泛應用，無線移動通信技術的成熟和計算機處理能力的不斷提高，新的服務和應用不斷湧現。移動計算是為了提高工作效率，隨時交換和處理信息而提出的，已經成為產業發展的重要方向。
移動計算包括三個要素:通信、計算和移動。這三個方面既獨立又相互聯系。在移動計算的概念提出之前，人們已經對它們進行了很長時間的研究，移動計算是第壹次將它們放在壹起研究。它們可以相互轉化。例如，可以通過計算(信源壓縮、信道編碼、緩沖和預取)來提高通信系統的容量。
移動性可以為計算和通信帶來新的應用，但也帶來了許多問題。最大的問題是如何面對無線移動環境帶來的挑戰。在無線移動環境下，信號會受到各種幹擾和衰落的影響，會出現多徑和移動，從而帶來信號在時間和頻率域上的色散、頻帶資源有限、傳輸時延大等問題。在這樣的環境下，出現了很多移動通信網絡和計算機網絡沒有遇到過的問題。第壹，渠道可靠性和系統配置。有限的無線帶寬和惡劣的通信環境使得各種應用都必須建立在不可靠的、可能斷開的物理連接上。在移動計算網絡環境中，移動終端位置的移動要求系統實時配置和更新。第二，為了在移動中實現各種計算，需要支持寬帶數據服務。第三，如何將現有的主要針對語音業務的移動治理技術擴展到寬帶數據業務。第四，如何將固定計算網絡中的壹些成熟技術移植到移動計算網絡中。
面向全球網絡化應用的各種新型微機和信息終端產品將成為主要產品。便攜式計算機、數字基因計算機、移動電話和終端產品，以及各種手持個人信息終端產品，將集成移動計算和數字通信。手機將嵌入高性能芯片和軟件，根據標準無線通信協議(如藍牙)上網、看電視和聽廣播。在互聯網上成長起來的新壹代，自然不會僅僅把汽車作為交通工具，而是為用戶提供上網、辦公、家庭娛樂等功能，成為車輪上的信息平臺。
當我們跨入新世紀的門檻，思考未來時，不妨回顧壹下本世紀人們對計算機的熟悉程度。IBM in 1943總裁托馬斯·沃森(Thomas Wason)說，“我認為世界市場對計算機的需求大約是5臺。”1957，美國PrenticeHall的編輯寫道“我走遍了這個國家，和許多最優秀的人交談過，我可以肯定數據處理熱不會比今年更熱”。1968 IBM的高級計算機系統工程師的微芯片筆記“但是...有什麽用？”。1977數字設備公司的創始人兼總裁肯·奧爾森(Ken Olson)說，“任何人都沒有理由在家裏養壹臺電腦”。願我們的話也被證明是膚淺和保守的。