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    大學計算機相關論文

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    大學計算機相關論文

      計算機技術作為現代科學技術的基礎和核心已經對當代社會產生了深遠的影響,計算機數量的多少,質量如何,技術水平的高低以及應用的深度和廣度已成為衡量一個國家科學技術和經濟發展水平的重要標志,甚至涉及到一個國家的命運前途和國家的安危。下面是學習啦小編給大家推薦的大學計算機相關論文,希望大家喜歡!

      大學計算機相關論文篇一

      《淺析物聯網技術及應用》

      摘要:隨著科學技術的發展,物聯網技術逐步應用到各個領域中,其已成為繼計算機、互聯網和移動通信之后人類所關注的科技發展熱點之一。本次論文的重點講述有關物聯網技術帶動著各個領域的發展,為什么要發展物聯網技術的背景?它的發展背景、特點及呈現出的安全問題如何等相關話題。通過本次論文的學習,我們將了解到物聯網的產業發展應用將會帶動了全球的經濟的迅猛發展,各行各業的發展離不開物聯網技術的支持,給予了新一輪的經濟挑戰和發展機遇。

      關鍵字:物聯網;經濟;網絡安全;應用

      引言:

      在當今的社會發展中,物聯網的技術目前還并不完善,亟需新一代的人才和技術來支持發展物聯網。物聯網的發展是否牢固,決定著未來的經濟趨勢走向,未來的發展離不開物聯網技術在各個領域充分的得到應用。

      通過本論文課題的選擇和設計,主要是能讓我了解當今物聯網技術的發展現狀和關鍵性技術的發展,使我更加透徹地了解當下的各個應用領域及其面臨的關鍵性問題。在這次論文設計中,讓我學會了如何去獨立的思考,如何去精心籌劃一件事情或者任務。目前科學家和學者深入地來研究物聯網技術,使物聯網應用更廣泛,更透徹,更為普通大眾所使用,改善我們的生活方式,造福人類。

      第一章物聯網的起源及發展背景

      1.1物聯網的概念

      物聯網(英文簡稱為IOT-InternetOfThings)就是可以將各種信息的傳感設備和互聯網進行巧妙地結合起來形成一個以網絡系統來傳輸控制的技術。IOT作為新一代的信息技術,必將給我們帶來更多的新型服務體系的,縮小我們賴以生存的家園--地球村。

      1.2物聯網的起源

      1、在1998年,由美國麻省理工大學的Sarma、Brock、Siu三人提出將互聯網絡化信息技術與射頻識別技術(RadioFrequencyIdentification,RFID)二者相結合,可利用將全球統一的物品編碼(ElectronicProductCode,EPC)當做識別物品標識編號及利用RFID實現自動化的物品與互聯網之間的鏈接,可在何時何地實現對各種物品的識別和管理。

      2、吉列和寶潔在1999年時在美國麻省理工大學成立了Auto-IDCenter組織。而英國、日本、澳大利亞、瑞士和中國及韓國這6所知名學府在其后幾年里也陸續加入了Auto-IDCenter組織,分別對IOT進行了各國分層次的研究方案,各國的系統化研究活動得到了開展,6國經過了系統化的研究后并討論出了最原始的IOT的系統架構。

      3、國際物品編碼組織是在2003年11月1日,出資正式提出接管了EPC系統,并成立了EPCGlobal組織來維修與號召。而原來的6所知名學府的Auto-ID也被分到EPCGlobal下的技術組,再次經過嚴密的討論得出了之后的IOT系統架構。

      1.3物聯網發展的背景

      為了跟上未來發展的步伐及防止造成不必要的經濟損失,不得不提出發展IOT技術,來適應時代發展的需求。

      1、傳感技術的發展:伴隨著微電子科技的發展,人類的生活、生產、管理等各方面的各種傳感器應用已經較成熟。

      2、經濟危機的助手:源于經濟長波理論,由于近幾年的經濟危機讓我們不得不面臨著緊迫的抉擇,發展IOT技術將成為推動下一個經濟增長的特殊的助手。

      3、網絡接入、信息處理能力提升:由于網絡接入的多樣化、IP的寬帶不斷的升級以及計算機的軟件系統不斷的提升,大大地提高了信息的海量收集和運行速率的能力水平。

      第二章物聯網的關鍵技術

      2.1物聯網的關鍵技術

      當前的IOT主要關鍵性技術包括:感知事物的傳感器網絡技術、聯系事物的組網和互聯技術、判別事物位置的全球定位系統、思考事物的智能技術、認識事物的射頻識別技術RFID以及提高事物性能的新材料技術。

      以下分別介紹各個關鍵技術的相關信息:

      2.1.1傳感器網絡技術

      目前的傳感器可以將接收到的重要信息隨時隨地的傳遞給其它裝置。伴隨著科技的飛越快速發展,傳感器將實現智能化、微型化、信息化及網絡化的發展模式。傳感器的主要功能是實現感受外部的有用信息的動態變化,可探測、識別相應的信號,感知物質的組成成分。

      2.1.2組網和互聯技術

      傳感器組網和互聯技術是實現IOT功能的重要技術環節,研究方向包含架構新型分布式無線傳感網絡組網結構、基于分布式動態分組技術、可靠性高的IOT單元冗余技術、無縫鏈接斷開和網絡自平衡技術。

      2.1.3全球定位系統

      全球衛星定位系統主要是通過連接衛星及地面基站設備,利用導航技術可進行精確地測時及測距來尋找到物體的具體地理位置。全球衛星定位系統主要是由空間部分、地面控制部分和用戶設備等技術設備部分組成。

      2.1.4智能技術

      智能技術主要的研究的內容有人工智能化理念、高級的人機交互理念技術與系統、智能化控制技術與系統及智能信號的有效處理。當在物體中植入相關智能化的體系時,是可以完成一些自己預想的功能,進行一系列的主動或者被動的與人聯系交流。

      2.1.5射頻識別技術RFID

      RFID可以識別高速運動的物體,在同一時間多個標簽可以被辨別,操作迅速便于運行。RFID技術的應用是可以不需要人為的干預就能實現在某種嚴重的環境中分析相關數據信息來進行識別操作。

      2.1.6新材料技術

      IOT新材料技術的主要研究內容有小型化的納米技術、高可靠性的抗氧化技術和功耗低的集成電路技術。具有的特點是比傳統材料的性能更完善,更耐用。

      2.2物聯網技術的特點

      全面的感知:采用相關的RFID、傳感器、二維碼等可以隨意地對物體的動態信息進行采集。可靠的傳輸:通過網絡信息將感知的各類信息進行實時可靠的動態傳送。

      智能化處理:利用先進的計算機的工作平臺技術,可對大量的數據及時的進行信息控制來達到人與物、物與物之間的溝通識別的目的。

      2.3物聯網技術存在的主要問題及解決方案

      2.3.1主要問題

      目前IOT存在的首要問題是安全問題,IOT的安全問題主要是指當IOT出現了被攻擊、數據被篡改等現象時并導致其出現了與所期望的功能產生不一致的情況時,或者當IOT不再發揮自身應有的響應功能時,就有可能IOT的安全產生了問題,亟需得到解決方案。

      將經濟狀況、社會交際活動、戰略性基礎的設施資源和人們的生活各方面等相關重要信息都登記在網絡上有所記錄,可是由于以上的信息在理論上都是透明的,公開的。萬一遭受到攻擊或者發生刪改將面臨著安全和隱私的外泄,嚴重的話可能將造成電網的癱瘓、交通指揮的失控、工廠停產或待產等惡性循環的后果會造成人民財產巨額損失。所以實現信息安全和網絡安全不僅僅是IOT大規模應用的必要條件之一,也是IOT的應用系統走向成熟的重要標志之一。

      2.3.2解決方案

      當我們的信息被他人竊取的時候,我們該怎么辦呢?難道要縛以待斃嗎?不是的,目前的IOT的技術雖然存在著不可估量的風險、安全受到威脅、網絡極易被他人攻擊,但我們可以通過實施以下的解決方案,降低安全問題的風險,保障用戶的信息的隱秘性,減少被攻擊的可能。

      第一,可建立對IOT的保密性進行加密和管理機制的完善;

      第二,對IOT的訪問機制進行控制來維護網絡系統的正常運行;

      第三,為了解決IOT的異常行為,存在有惡意潛入的狀態導致無法進行網絡運行,建立出容侵容錯的體系;

      第四,為了建立內部節點間的真實有效性,我們可以通過完善感知層的鑒別體系機制;第五,為了保障信息的安全性、保密性以及準確性,可以建立安全數據的融合體系機制;第六,解決在網絡中的抗擊性的相關問題,建立完善好安全路由的體系機制。

      以上的解決方案的措施,研究人員在科研方面不斷的研究發展,來保障IOT的安全信息不外露。當然,就目前來講,雖然IOT的發展并不成熟,但是足以可以看出IOT的發展能帶動下一個經濟周期的發展,提供不竭的動力。

      第三章物聯網的各個應用領域

      3.1在家庭中的應用

      隨著IOT技術的不斷發展與應用,現今的數字化已開始步入家家戶戶,數字化家庭是體現出了一個城市信息化的重要標識。如今在互聯網科技的飛躍快速發展下,家庭網絡化體現出更多的系統化的需求。家庭網絡化所包含的各類消費電子的產品、通信的產品、信息家電化、智能煤水電以及智能家居等設備的應用,這些應用都是需要通過連接不同的互聯網方式去進行通信及數據轉換,來實現互聯互通的模式。

      將互聯網技術與IOT技術二者緊密的相結合來發展,達到了解決家庭網絡系統化建設的需求問題,讓各個子系統進行互相聯通來使得信息的資源共享不再神奇。家庭網絡系統化主要是經過集中到一個專門的特制網關,將各個子系統通過有線或者無線的方式進行相互聯通,來達到統一的IP地址進行傳輸,實現家庭網絡與外界的網絡進行互相聯通的功能。為了實現了信息在家庭內部終端之間以及與外部公網的流通及共享的功能,在這里是可以提供集成的語音集成信息、數據傳輸、多媒體的播放、傳感的控制以及規范化的管理等功能。

      3.2在物流產業中的應用

      為了在全球范圍內可以對各個物品進行跟蹤監測,IOT技術的發展形成了以一種全新識別的系統的手段提供技術支持。其從根本上提高了人們在對物品的生產、配送、倉庫、銷售等各個環節的監控效率水平,加快了供應鏈的流程和管理進程的手段。

      由于傳統的條碼編碼體系并不完善,無法對單個商品進行編碼識別,導致了以前的物流管理方面和產品的包裝上產生了很大的沖擊力。然而對于IOT的EPC產品電子代碼技術,其能夠是可以對單一的商品而不是對一類的物品進行一系列的相關編碼,這樣的話是可以通過唯一的標識并借助了計算機網絡識別系統來實現對單個物品的訪問,打破了原始條碼所不能完成的對單個物品的跟蹤和訪問動態信息的局面。EPC技術是繼承了原有的按不同類別容器進行編碼的特點,實現將物流企業流通中的不同類別的商品、倉庫、托盤和集裝箱進行了一系列分層級式的編碼,同時也可進行多種形式的標簽編碼識別的相關問題充分得到了解決。

      IOT主要是在互聯網技術的基礎上建立的,將對物流信息進行實時的網絡化跟蹤與監控。我們也可以通過以RFID技術為核心的掃描技術對物品的信息進行讀取,并連接互聯網的相關有用的信息傳輸來實現對物品在物流企業中的實時動態信息跟蹤與監控。在供應鏈環節中,任何一個物品都被貼上自己的電子標簽識別代碼的唯一標識,這樣可以通過互聯網和射頻技術在任何一個環節將該物品的信息自動地記錄下來并實現共享功能。但是我們為了降低物流在流通中的成本,我們可以采用以RFID為核心技術的廣泛應用,在動態的供應鏈的生產運營中,可對信息進行更高效率的管理與核對,我們可以通過IOT與互聯網相互連接起來,可實時動態化的控制物品在物流流通中的應用,這樣可以大大的降低了人力、財力,從而獲得了豐厚的利潤價值。

      3.3在交通管理中的應用

      為了解決交通擁堵的情況,我們傳統的方式是進行增加車的容量和增加車的數量的方式。但在目前的交通發展環境中,這兩種傳統方式并不能適應時代的發展而需要其它辦法去解決。為了獲取各個路況的動態信息,我們可以在道路旁增加路邊的傳感器設備來感應人流、車流的信息,并可實時的進行動態信息的記錄與分析。這樣的話既可以改變人們的原始思維和習慣也可以使駕駛者得到豐富的駕駛經驗,而我們就可以不再只關心出行的時間以及路線的選擇正確與否。

      在新的交通系統應用中,假使我們想乘坐下一班的火車、地鐵、公交等交通工具時,可以查看自己手中的智能化的手機來獲取最新的交通動態信息,這里的集成服務和動態信息是對未來的公共交通發展尤為至關重要的。在不遠的將來,交通系統就可以更精確地定位到乘客等車的具體位置,并為乘客們提供智慧的交通工具選擇出行方式來達到均衡供求的目的。目前各國的科研人員正開始著手于多系統化的交通類型的開發而努力策劃研究。

      智慧的交通系統的優點是優化我們出行的時間規劃,縮短了我們在空間地域上的差異提高我們生活各個方面的辦事效率。也可以進行改善空氣的質量、降低噪音的污染、延長資產的生命周期、保護名勝古跡、景點以及住宅的設施等。智慧的交通也是解決減少交通擁堵的好方案。由于我們并不了解行人、車輛、貨物及商品在我們身邊的具體動態狀況的信息,因此我們得首先是來獲取一些相關動態數據。為此我們可通過在各個道路路邊進行安置多個傳感器來獲取路況的實時動態信息,幫助監控和控制交通的動態流量。這樣乘客可以來獲取實時的交通信息及時來更改相關的路線,從而避免乘車出現擁堵的現象。為了實現車輛與網絡間的動態連接來指引車輛更改路線或優化行程,我們會在不遠的未來將要建成掌握動態信息集成的高速公路。可通過RFID技術以及利用激光、攝像頭和網絡系統技術等最新的動態車流路邊系統來檢測、標記車輛的動態信息并收取費用,這樣可以大大地減少人工成本及方便了我們的出行狀況。

      3.4在通信行業中的應用

      在2009年,在中國國際信息通信展覽會上,中國移動公司在展覽會上向我們展示出了可以用手機來支付功能的電子功能的器件,事實上手機支付主要是用戶通過對手機的SIM卡更換,經普通的SIM卡更換為識別系統的RFID-SIM卡而不再對手機進行變更。而這些用戶們在購物消費時,僅需將手機在接收器上輕輕地一掃而過就可以方便地進行各種購物消費來獲取詳細的費用清單報表。

      中國電信公司一直在努力推介其先進的全球眼技術,其本質就是通過IOT的應用來進行遠程監控的(上海海關在運營中采用了中國電信的遠程監控系統設備方案來通過畫面可以進行對貨物通關檢查,這樣減少了大量的人力和成本)。為了三大運營商的競爭,中國聯通公司也在上海市推出了一種可以在公交車上用的公交卡手機,可通過掃描手機來巧妙地實現公交車票的支付功能。

      3.5在醫療系統上的應用

      源于缺乏資金和管理上的不當,中國的醫療保健體系覆蓋全國的比率是非常低,大約有37%的城市居民和40%的農村居民是無法承擔專業的先進醫療器械的費用。然而由于政府的有限投資主要是投資在規模更大、級別更高的城市化的醫院以及農村部分地區醫院的床位嚴重短缺的政策方針。導致了資金的不合理規劃和投資的項目較模糊的醫療項目,使得很多醫院將其核心的競爭力從臨床治療轉向了盈利性質的活動上,從而大大地影響了患者醫療的信心,降低了對患者的服務質量要求。違背當初的醫療理念,極度的不平衡導致了醫療效果的大大被降低。

      但中國將要發展并完善21世紀的醫療體系,必須采取理智及合理的方法來進行信息共享管理并實時進行信息共享,這樣可以降低藥品庫存和成本并提高了治療的效率。患者一旦有了綜合準確的信息記錄,專科醫生就能通過參考患者之前的病歷和治療記錄來對病人情況增加了解,而無需再浪費患者經濟上的損失,從而不斷地提高診斷質量和服務質量的水平。智慧的醫療系統是能夠進行促成一種可以實現患者醫療資源的共享、服務水平提高及經驗進行相互交流的新型服務模式,增長醫生之間的醫療方案的可靠性實施,降低患者的風險性。為了可以使開支和流程更加的透明,可以讓我們進行監督,各個醫院之間的服務患者轉化成共同理念。至于患者向醫院繳納治療費用,我們可以形成進行靈活的轉賬模式,各個醫院都要推出一種新的管理系統模式進行管理。

      在整合的醫療保健的平臺上,我們可根據需要,向醫院的各個系統進行系統化的收集,保存患者的重要醫療信息。患者的相關信息可添加到自己的醫療電子檔案中,在所有被給予授權的各大醫院可進行訪問相關信息平臺。患者的信息就可以在各大醫院進行動態的交流,不同醫院的醫生可以交流經驗,并可為患者的病情進行交流,大大的改善了患者的病情。當然,我們的各醫院之間可進行建立適當的管理系統,政策,轉診系統等進行系統化的管理。

      電子健康檔案的建立可將各種治療活動機制進行各種病歷整合和資源模式都集中到一個安全的網站中可訪問。電子健康檔案系統可根據患者的具體病情進行管理患者是否出院,轉院進行進一步得到更好的治療體系,從而讓患者和醫生更加透明化的交流病情的狀況,避免了醫生的誤診、亂診的低級錯誤而耽誤患者的病情治療的最佳時機。醫生可準確把握患者的信息來支配患者的最佳得治療時間來降低患者的病情風險。這樣可使患者的醫療費用不斷地減少,使醫院更加透明化的管理,使我們廣大人民群眾的監督更加真實性。

      IOT在醫療系統上的應用減少了檔案的流失的可能,使各大醫院之間進行更加科學化的交流與研究,也使廣大疾病患者得到及時的治療及造成不必要的財產損失。

      第四章物聯網未來發展方向及展望

      4.1物聯網未來發展方向

      IOT的發展應用并不是我們想象的一帆風順,而是又一場科技革命的革命戰爭。IOT的發展必將給我們帶來全新的科技理念,在未來的我們可能有機會享受IOT給予我們生活各個方面不竭的發展動力,未來的發展方向趨于各行各業。影響著經濟的發展狀況,我相信未來IOT的發展肯定會給經濟構筑美麗的發展藍圖。

      隨著IOT的技術發展不斷成熟,未來的發展領域不斷地擴大范圍,其將隨處可見。我們主要關心的重點是在教育、科研、旅游、醫療、交通、安全導航、網上購物、娛樂、氣象災難的預測、消防、工業監測等等方方面面的廣泛得到應用。其實目前的IOT在一些領域中正在逐步實施發展應用,正在以升級式的方式進行研究開發,在不遠的將來,我們將會看到IOT的發展應用充溢著我們的生活。相信在科研人員和科學技術的飛躍發展的共同努力下,IOT的應用發展給我們社會帶來便利。

      4.2我們對物聯網的展望

      IOT技術的發展給我們生活各個方面帶來了一系列的變化,我們對未來的IOT技術的主要展望前景:當氣象的感應系統感應到臺風突襲時,能夠及時的向當地反應并做好預防措施,減少人員傷亡和財產的損失;當遇到交通事故時,可以及時的預告前方的路況,打通綠色生命的通道;我們的生活各方面需要交納一定的費用時,可以進行及時的告知銀行的IOT的應用系統,交納相應的稅款……一切的一切都是來自于全智能自動化的IOT應用,使我們的生活充溢著IOT的發展,減輕我們的負擔,隨處都可以看到和用到IOT技術的新產品。相信這IOT技術的應用給我們的未來帶來豐厚的商業機遇和造福我們人類!在不遠的將來,我們也許在下列幾個領域看到IOT的應用。

      希望在IOT的發展給我們帶來新的生活模式,盡管IOT的發展的道路曲折,但是前途很光明,相信在我們人類的不竭的發展道路上不斷地開拓,相繼實現各個領域的成熟發展。在各個領域中不斷地給我們生活帶來新的面貌,挖掘新的生活觀念。IOT的發展正在起步的發展狀態中,生活中有部分領域已經出現了IOT技術應用的雛形,科學技術的發展是日新月異的,正在不斷地進行更加成熟的技術領域發展。創新是當代技術發展的口號,是IOT技術得到全方位發展的不竭動力,未來的生活充溢著形形色色的科學技術含量的產品。缺不了當下的創新的科技頭腦,在不遠的將來我們會使用到IOT技術帶給我們的科技產品。

      總結

      IOT的應用意義主要是在于其有給我們社會提供了各方面的便利,IOT的出現及應用得到了廣泛的重視。目前我國已將其列入到了新型的戰略產業行列中,為了滿足飛速發展的IOT產業及不斷變化的互聯網應用,安全問題的解決就成為了首當其沖。在技術方面我們需要對IOT開發高度可靠的安全機制,在IOT監控方面我們還必須得進一步去完善我國相關的法律法規,可為IOT的發展提供良好、有利的發展環境。在現階段的IOT技術雖然還正處起步階段,但仍然面臨著技術完備性不足、產品成熟度低、成本偏高等諸多的因素制約。但就目前的技術發展及對未來的展望,給我們帶來源源不斷地攻堅克難的精神,促使諸多難題不斷地被解決。

      通過本課題的選擇和學習,使我了解到一些關于IOT技術的相關信息,大體了解到IOT的概念、背景、關鍵技術、特點、面對的相關技術難題、在各個領域的應用情況以及我們對于未來的物聯網進行的展望和期許。通過以上方面的了解,對于未來的我們不再會對這個IOT的技術的普及而感到陌生。

      IOT技術的應用領域不斷地在擴張,極大的深入我們的生活的各個方面,給我們的生活帶來了一系列的方便和服務。生活在科學技術不斷更新的時代浪潮下,我們的生活不斷的得到了更多的實惠和商業機遇發展。

      參考文獻

      [1]肖慧彬.物聯網中企業信息交互中間件技術開發研究.北京:北方工業大學.2009

      [2]劉興偉.EPC物聯網在車輛管理系統中的應用.大慶石油學院學報.2010

      [3]李盧一.物聯網在教育中的應用.現代教育技術.2010

      [4]由高潮.淺談物聯網技術及其應用.沈陽市科技情報研究所.2011

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      [6]蒲紅梅.淺談物聯網技術.四川攀枝花學院畢業論文.2010

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      [8]郎為民.物聯網標準化進展.北京:人民出版社.2010

      大學計算機相關論文篇二

      《計算機技術的新發展》

      摘要:本文主要論述了計算機的相關發展歷程。

      關鍵字:計算機;發展;技術

      一、計算機發展歷程

      計算機的發展已經經歷了很長的一段時間。1946年2月,第一臺電子計算機ENIAC在美國加州問世,ENIAC用了18000個電子管和86000個其它電子元件,有兩個教室那么大,運算速度卻只有每秒300次各種運算或5000次加法,耗資100萬美元以上。盡管ENIAC有許多不足之處,但它畢竟是計算機的始祖,揭開了計算機時代的序幕。

      計算機的發展到目前為止共經歷了四個時代:

      1.電子計算機(1946-1957)這一階段計算機的主要特征是采用電子管元件作基本器件,用光屏管或汞延時電路作存儲器,輸入域輸出主要采用穿孔卡片或紙帶,體積大、耗電量大、速度慢、存儲容量小、可靠性差、維護困難且價格昂貴。在軟件上,通常使用機器語言或者匯編語言;來編寫應用程序,因此這一時代的計算機主要用于科學計算。

      2.晶體管計算機(1958-1964)20世紀50年代中期,晶體管的出現使計算機生產技術得到了根本性的發展,由晶體管代替電子管作為計算機的基礎器件,用磁芯或磁鼓作存儲器,在整體性能上,比第一代計算機有了很大的提高。同時程序語言也相應的出現了,如Fortran,Cobol,Algo160等計算機高級語言。晶體管計算機被用于科學計算的同時,也開始在數據處理、過程控制方面得到應用。

      3.中小規模集成電路計算機(1965-1971)20世紀60年代中期,隨著半導體工藝的發展,成功制造了集成電路。中小規模集成電路成為計算機的主要部件,主存儲器也漸漸過渡到半導體存儲器,使計算機的體積更小,大大降低了計算機計算時的功耗,由于減少了焊點和接插件,進一步提高了計算機的可靠性。在軟件方面,有了標準化的程序設計語言和人機會話式的Basic語言,其應用領域也進一步擴大。

      4.大規模和超大規模集成電路計算機(1971-2014)隨著大規模集成電路的成功制作并用于計算機硬件生產過程,計算機的體積進一步縮小,性能進一步提高。集成更高的大容量半導體存儲器作為內存儲器,發展了并行技術和多機系統,出現了精簡指令集計算機(RISC),軟件系統工程化、理論化,程序設計自動化。微型計算機在社會上的應用范圍進一步擴大,幾乎所有領域都能看到計算機的“身影”。

      二、計算機新技術的發展趨勢

      目前我們處于計算機發展的第四時代,隨著世界科技創新的不斷進步,計算機領域也在不斷進行著技術上的革新。計算機在面向改變人類生活,提升人類生活的目標發展的同時,也呈現著智能化、多極化、網絡化、多媒體化等發展趨勢。

      1.智能化 計算機智能化就是要求計算機能模擬人的感覺和思維能力,也是第五代計算機要實現的目標。智能化的研究領域很多, 其中最有代表性的領域是專家系統和機器人。智能化的研究包括模式識別、圖像識別、自然語言的生成和理解、博弈、定理自動證明、自動程序設計、專家系統、學習系統和智能機器人等。

      2.多極化 隨著世界經濟與科技的發展,計算機在很多領域發揮著至關重要的作用。為了滿足不同領域的要求,計算機也在朝向不同領域發展,巨型、大型、小型、微型機各有自己的應用領域。

      3.網絡化 互聯網的出現使原本孤立于世界各方的計算機連接起來,隨著人類網絡技術的蓬勃發展,計算機在網絡中的運用程度還將大幅提升。計算機網絡化徹底改變了人類世界,人們通過互聯網進行溝通、交流(QQ、微博等),教育資源共享(文獻查閱、遠程教育等)、信息查閱共享(百度、谷歌)等,特別是無線網絡的出現,極大的提高了人們使用網絡的便捷性,未來計算機將會進一步向網絡化方面發展。

      4.多媒體化 傳統的計算機處理的信息主要是字符和數字。然而隨著計算機技術的進步,人們開始更多地使用計算機處理圖片、文字、聲音、圖像、視頻等多種形式的多媒體信息。多媒體技術可以集圖形、圖像、音頻、視頻、文字為一體,使信息處理的對象和內容更加接近真實世界。計算機向著多媒體化的方向發展,必然使得我們的生活更加豐富多彩。

      三、計算機新技術

      在計算機的多方面發展趨勢下,研究人員開辟了許多新興技術適應時代的需要。就目前而言,影響比較大的新技術主要有:芯片技術、并行處理技術、64位操作系統 、千兆位網絡 、網絡計算 、云計算、物聯網等。

      1.芯片技術

      從1971年微處理器問世后,計算機經歷了4位機、8位機和16位機的時代,90年代初,出現了32位結構的微處理器計算系統,并將進入64位計算時代。自從1991年MIPS公司的64位機R4000問世之后,已陸續有DEC公司的Alpha 21064、21066、21164和21264,HP公司PA8000IBM/Motorola/Alpha的Power PC 620,Sun公司的Ultra-SPARC以及Intel公司的Merced等64位機出現。到了21世紀初,還有英特爾的奔騰、酷睿、SNB系列 。

      2.并行處理技術

      并行處理技術是40年來在微電子、印刷電路、高密度封裝技術、高性能處理機、存儲系統、外圍設備、通信通道、語言開發、編譯技術、操作系統、程序設計環境和應用問題等研究和工業發展的產物,并行計算機具有代表性的應用領域有:天氣預報建模、VLSI電路的計算機輔助設計、大型數據庫管理、人工智能、犯罪控制和國防戰略研究等,而且它的應用范圍還在不斷地擴大。并行處理技術主要是以算法為核心,并行語言為描述,軟硬件作為實現工具的相互聯系而又相互制約的一種結構技術。

      3.64位操作系統

      在計算機架構中,64位整數、內存地址或其他數據單元,是指它們最高達到64位(8字節)寬。此外,64位CPU和算術邏輯單元架構是以寄存器、內存總線或者數據總線的大小為基準。 64 位CPU在1960年代,便已存在于超級計算機,且早在1990年代,就有以 RISC 為基礎的工作站和服務器。2003年才以 x86-64 和 64 位 PowerPC 處理器架構的形式引入到(在此之前是 32 位)個人計算機領域的主流。

      4.千兆位網絡

      千兆位以太網是IEEE 802.3以太網標準的擴展,傳輸速度為每秒1000兆位(即1Gbps)。最初應用于大型校園網,能把現有的10Mbps以太網和100Mbps快速以太網連接起來。它可取代100Mbps FDDI網,也是ATM技術的強勁對手。

      5.網絡計算

      在21世紀即將到來之際,世界各大硬件公司都提出了自己對未來的看法,諸如IBM的網絡中心計算、SCO的Internet計算、Oracle的網絡計算、Sybase的分布式計算、Intel的MMX計算、Microsoft的NT計算、DEC的Web計算、HP的可縮放優質服務器、Sun公司的Java計算等。Sun早就提出了“網絡就是計算機”的口號。總之,從世界IT發展趨勢看,網絡計算時代已經到來。

      6.云計算

      云計算是一種按使用量付費的模式,這種模式提供可用的、便捷的、按需的網絡訪問, 進入可配置的計算資源共享池(資源包括網絡,服務器,存儲,應用軟件,服務),這些資源能夠被快速提供,只需投入很少的管理工作,或與服務供應商進行很少的交互。云計算是基于互聯網的相關服務的增加、使用和交付模式,通常涉及通過互聯網來提供動態易擴展且經常是虛擬化的資源。云是網絡、互聯網的一種比喻說法。過去在圖中往往用云來表示電信網,后來也用來表示互聯網和底層基礎設施的抽象。因此,云計算甚至可以讓你體驗每秒10萬億次的運算能力,擁有這么強大的計算能力可以模擬核爆炸、預測氣候變化和市場發展趨勢。用戶可以通過電腦、筆記本、手機等方式接入數據中心,按自己的需求進行運算。

      7.物聯網

      物聯網是新一代信息技術的重要組成部分,其英文名稱是:“The Internet of things”。顧名思義,物聯網就是物物相連的互聯網。這有兩層意思:其一,物聯網的核心和基礎仍然是互聯網,是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網絡;其二,其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間,進行信息交換和通信 也就是物物相息。物聯網就是“物物相連的互聯網”。物聯網通過智能感知、識別技術與普適計算、廣泛應用于網絡的融合中,也因此被稱為繼計算機、互聯網之后世界信息產業發展的第三次浪潮。物聯網是互聯網的應用拓展,與其說物聯網是網絡,不如說物聯網是業務和應用。因此,應用創新是物聯網發展的核心,以用戶體驗為核心的創新2.0是物聯網發展的靈魂。

      四、新型計算機

      在計算機新技術層出不窮的背景下,計算機類型也經歷著一次次的改革創新,現在出現或者未出現的新型計算機有DNA計算機、量子計算機、光計算機、納米計算機、生物計算機、神經計算機等。

      1.DNA計算機 這是一種生物形式的計算機。它是利用DNA(脫氧核糖核酸)建立的一種完整的信息技術形式,以編碼的DNA序列(通常意義上計算機內存)為運算對象,通過分子生物學的運算操作以解決復雜的數學難題。與傳統的電子計算機相比,DNA計算機有著很多優點,比如:

      1)體積小。其體積之小,可同時容納1萬億個此類計算機于一支試管中。

      2)存貯量大。1立方米的DNA溶液,可以存貯1萬億億的二進制數據。1立方厘米空間的DNA可儲存的資料量超過1兆片CD容量。

      3)運算快。其運算速度可以達到每秒10億次,十幾個小時的DNA計算,相當于所有電腦問世以來的總運算量。

      4)耗能低。DNA計算機的能耗非常低,僅相當于普通電腦的10億分之一。如果放置在活體細胞內,能耗還會更低。

      5)并行性。普通電腦采用的都是以順序執行指令的方式運算,由于DNA獨特的數據結構,數以億計的DNA計算機可以同時從不同角度處理一個問題,工作一次可以進行10億次運算,即并行的方式工作,大大提高了效率。

      此外,DNA計算機能夠使科學觀察與化學反應同步,節省大筆的科研經費。

      2.量子計算機 這是利用原子所具有的量子特性進行信息處理的一種全新概念的計算機。量子理論認為,非相互作用下,原子在任一時刻都處于兩種狀態,稱之為量子超態。原子會旋轉,即同時沿上、下兩個方向自旋,這正好與電子計算機0與1完全吻合。如果把一群原子聚在一起,它們不會像電子計算機那樣進行的線性運算,而是同時進行所有可能的運算,例如量子計算機處理數據時不是分步進行而是同時完成。只要40個原子一起計算,就相當于今天一臺超級計算機的性能。量子計算機以處于量子狀態的原子作為中央處理器和內存,其運算速度可能比奔騰4芯片快10億倍,就像一枚信息火箭,在一瞬間搜尋整個互聯網,可以輕易破解任何安全密碼,黑客任務輕而易舉。

      3.光子計算機 1990年初,美國貝爾實驗室制成世界上第一臺光子計算機。 光子計算機是一種由光信號進行數字運算、邏輯操作、信息存貯和處理的新型計算機。光子計算機的基本組成部件是集成光路,要有激光器、透鏡和核鏡。由于光子比電子速度快,光子計算機的運行速度可高達一萬億次。它的存貯量是現代計算機的幾萬倍,還可以對語言、圖形和手勢進行識別與合成。許多國家都投入巨資進行光子計算機的研究。隨著現代光學與計算機技術、微電子技術相結合,在不久的將來,光子計算機將成為人類普遍的工具。

      4.納米計算機 納米計算機是用納米技術研發的新型高性能計算機。納米管元件尺寸在幾到幾十納米范圍, 質地堅固,有著極強的導電性,能代替硅芯片制造計算機。“納米”是一個計量單位, 一個納米等于10-9次方米,大約是氫原子直徑的10倍。納米技術是從20世紀80年代初迅速發展起來的新的前沿科研領域,最終目標是人類按照自己的意志直接操縱單個原子,制造出具有特定功能的產品。納米技術正從微電子機械系統起步,把傳感器、電動機和各種處理器都放在一個硅芯片上而構成一個系統。應用納米技術研制的計算機內存芯片,其體積只有數百個原子大小,相當于人的頭發絲直徑的千分之一。納米計算機不僅幾乎不需要耗費任何能源, 而且其性能要比今天的計算機強大許多倍。

      5.生物計算機 20世紀80年代以來,生物工程學家對人腦、神經元和感受器的研究傾注了很大精力,以期研制出可以模擬人腦思維、低耗、高效的第六代計算機——生物計算機。用蛋白質制造的電腦芯片,存儲量可以達到普通電腦的10億倍。生物電腦元件的密度比大腦神經元的密度高100萬倍,傳遞信息的速度也比人腦思維的速度快100萬倍。

      6.神經計算機 其特點是可以實現分布式聯想記憶.并能在一定程度上模擬人和動物的學習功能。它是一種有知識、會學習、能推理的計算機,具有能理解自然語言、聲音、文字和圖像的能力,并且具有說話的能力,使人機能夠用自然語言直接對話,它可以利用已有的和不斷學習到的知識,進行思維、聯想、推理,并得出結論,能解決復雜問題,具有匯集、記憶、檢索有關知識的能力。

      五、計算機技術的新發展總結

      縱觀計算機的發展歷程,計算機的發展總是與人類生活生產的需要離不開的,同時,計算機的發展又促進了科技的進步,這又使我們的生活質量與生產效率獲得進一步的提升。

      從空間三維角度看計算機的發展趨勢,可以總結出簡單的三個字,即“高”、“廣”、“深”。“高”是指計算機的速度越來越快,性能越來越好;“廣”是指計算機的應用已經滲透到生活的方方面面;“深”是指計算機向著智能化的方向發展。從平面一維的角度看,計算機的發展又存在多個發展方向,如智能化、多極化、網絡化等。無論哪種角度,無論哪種發展趨勢,都讓我們看到了計算機科技改變生活的美好未來。

      在這些發展趨勢下,計算機技術不斷地積累,并且以驚人的速度革新。在這種情況下,我們看到的是計算機硬件的一次次提升,計算機軟件的一次次升級。還有互聯網等網絡技術的加入,使得計算機技術這一大家庭實力更加雄厚,更加富有潛力。很多計算機技術的應用帶來的便捷已經讓我們深切的感受到,如物聯網技術帶來的物流行業的革新,云計算帶來的數據處理便利迅捷等等。

      傳統計算機技術在不斷革新的同時,新型計算機的產生使得計算機這一平臺更加的寬廣。DNA計算機、量子計算機等新型計算機,它們計算速度超快、體積小、傳輸速度快等優點都讓人們眼前一亮,讓人們看到了計算機全新的發展領域。而這些新興領域的開拓,必將使得我們的生活獲得更進一步的提升。

      當然,計算機技術迅速發展的同時也帶來了一些問題,比如云計算服務帶來的個人、企業以及政府的重要信息的保密問題,計算機網絡化帶來的個人隱私權、著作權等權利的侵犯問題等,都使得計算機的發展之路多了一些陰影。但是發展無法避免問題的產生,只有在發展過程中不斷解決問題,才能使得發展過程更加穩固而有意義。

      所以,我們應該看到計算機技術的光明未來,并且適應計算機帶給生活的改變,糾正計算機發展的錯誤方向,必將使得計算機技術更好的提升我們的生活。

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