浅谈微型计算机的发展趋势及其在高校中的应用

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  摘 要:进入新世纪以来,我国的经济水平得到了显著的提高,这也促使我国在计算机领域的研究也进入了一个飞速发展崭新高效的时代。当代我们的世界就是计算机的世界。计算机的发展不但涉及其他学科的科研领域,而且更渗透在百姓的日常生活中。人们开始逐步依赖于计算机,在工作、学习、生活等方面建立起日益庞大的人际关系网,也对计算机的性能要求提出了更高的要求。随着计算机的不断进步,微型计算机已然成为现今的主流。本文就计算机的发展历史阶段和特点,对微型计算机应用,尤其是在高校中的应用进行分析说明。
  关键词:计算机;计算机发展;计算机应用;高校
  中图分类号:TP368.1 文献标识码:A 文章编号:1672-8882(2015)02-028-02
  前言
  当今社会处于一个信息化时代,从科学研究领域到日常生活,充斥着巨大数量的信息。这也得益于计算机的蓬勃发展与不断推广。自1946年第一台电子计算机的诞生,功能单一、体积巨大的计算机已逐步演变为性能强大、价值缩小、价格持续走低、信息处理速度更快、网络化的微型计算机。我们也熟悉了在休闲娱乐场所,学校,银行,家庭,甚至随处可见的网吧里看到计算机的身影。不可否认,作为学生,计算机已如无孔不入地渗入我们的生活,而且正在以我们无法预知的发展前景继续乐观前进。
  一、计算机发展阶段
  1946年第一台电子计算机在美国诞生。它由美国宾夕法尼亚大学莫尔电工学院研究制造,应用于弹道的计算。但体积庞大,占地150平方米,总重量30吨,使用了18000只电子管,6000个开关,7000只电阻,10000只电容,50万条线,耗电量140千瓦,可进行5000次加法/秒运算。这标志电脑时代的到来。
  1956年第二代电子计算机,晶体管计算机诞生。由美国贝尔实验室研制,取名“催迪克”(TRADIC),装有800个晶体管。具有尺寸小、重量轻、寿命长、效率高、发热少、功耗低等优点。
  1959年第三代电子计算机应运而生。集成电路计算机最初由约翰·冯·诺依曼发明,体积占三个房间大小。
  20世纪70年代以来计算机进入了发展的最新阶段。1976年,由大规模集成电路和超大规模集成电路制成的“克雷一号”标志着计算机进入了第四代。
  20世纪90年代,是计算机进入智能化的时代。研究者们努力制造出媲美人脑的计算机,
  实现记忆,计算,学习,通信交流等功能。
  21世纪以来,计算机开始出现笔记本化、微型化、专业化的特点。不仅操作方便简单,而且价格更趋近于平民化,持续下降。能够达到每秒超过100万次的运算速度,在许多问题解决起来轻松快捷,甚至超于人脑,大大便利了人们的日常生活。也因此计算机更多的被叫作电脑了。
  二、微型计算机发展前景
  (一)量子计算机
  量子计算机就是实现量子计算的计算机。不同于电子计算机(或称传统电脑),量子计算用来存储数据的对象是量子比特,它使用量子算法来进行数据操作。量子计算机的输入用一个具有有限能级的量子系统来描述,如二能级系统。量子计算机的变换包括所有可能的幺正变换。量子计算机的输入态和输出态为一般的叠加态,其相互之间通常不正交。量子计算机中的变换为所有可能的幺正变换。得出输出态之后,量子计算机对输出态进行一定的测量,给出计算结果。迄今为止,世界上还没有真正意义上的量子计算机。2013年6月8日,由中国科学技术大学潘建伟院士领衔的量子光学和量子信息团队的陆朝阳、刘乃乐研究小组,在国际上首次成功实现了用量子计算机求解线性方程组的实验。该研究成果发表在6月7日出版的《物理评论快报》上。
  (二)纳米计算机
  纳米计算机是用纳米技术研发的新型的高性能计算机。纳米技术正从MEMS(微电子机械系统)起步;把传感器、电动机和各种处理器都放在一个硅芯片上而构成一个系统。应用纳米技术研制的计算机内存芯片,其体积不过数百个原子大小,相当于人的头发丝直径的千分之一。纳米计算机不仅几乎不需要耗费任何能源,而且其性能要比今天的计算机强大许多倍。目前研究出四种工作机制,电子式纳米计算技术,基于生物化学物质与DNA的纳米计算机,机械式纳米计算机,量子波相干计算。2013年9月26日斯坦福大学周三宣布,人类首台基于碳纳米晶体管技术的计算机已成功测试运行。该项实验的成功证明了人类有望在不远的将来,摆脱当前硅晶体技术以生产新型电脑设备。
  (三)光子计算机
  光子计算机以光子作为传递信息的载体,光互连代替导线互连,以光硬件代替电子硬件,以光运算代替电运算,利用激光来传送信号,并由光导纤维与各种光学元件等构成集成光路,从而进行数据运算、传输和存储。在光子计算机中,不同波长、频率、偏振态及相位的光代表不同的数据,这远胜于电子计算机中通过电子“0”、“1”状态变化进行的二进制运算,可以对复杂度高、计算量大的任务实现快速的并行处理。1990年初,美国贝尔实验室制成世界上第一台光子计算机。
  (四)DNA计算机
  DNA计算机是一种生物形式的计算机。它是利用DNA(脱氧核糖核酸)建立的一种完整的信息技术形式,以编码的DNA序列(通常意义上计算机内存)为运算对象,通过分子生物学的运算操作以解决复杂的数学难题。具有体积小、存储量大、运算快、耗能低并行性高等优点。
  三、计算机在高校中的应用
  (一)计算机在日常生活的应用
  信息时代的到来意味着我们身处在一个庞大的数据世界里。为了日常的工作学习生活,我们必须得能正确快捷地从大信息中获取有用的信息,通过信息来拓宽更大的人际关系圈,丰富日常生活。古老的书信交流局限于空间和时间,计算机带来的即时通信帮助我们跨越障碍,实现实时对话,解决在外求学的学子与父母朋友的距离问题。超市的采购,数字化的信息存储在计算机的数据库里,方便了经营者的管理,同时也提高了整个行业模式的巨大转变。当然计算机已经摆脱了公共事业领域的使用,普及到了居民的家中各大场所,也说明了人们越来越离不开计算机了。   (二)计算机在高校管理中的应用
  随着技术的不断进步,高校领导对安全的认知水准提高,各校的信息管理化的构成已经发生了翻天覆地的变化。由传统的纸质化登记,到现在更多关注的信息安全,俨然成为了高校对信息安全,学生安全的主旋律。图书馆庞大的数据库存储,宿舍门禁的一卡式使用,教务管理系统的逐步完善等都得益于微型计算机的不断改进。同时计算机的涉入使得信息的不安全性变大,也促使各校对信息的防护措施的增强。计算机网络技术客观上已成为一种新的危险因素。不法分子利用间谍软件窥视高校学生信息,进行信息买卖,破坏高校的网络维护,一旦奏效就会给学生造成巨大的困扰,甚至导致人身安全问题。
  (三)计算机在学校医疗中的应用
  医疗行业涉及广泛,从正常的常规检查到人造器官的研制,都需要装备最为先进的技术加以支撑。在以学生为主体的高校,学生医疗显得尤为重要。远程医疗作为计算机发展带来的成果,跨越了地区的限制,汇集了各地更多的医疗技术,显著地降低了医疗成本。专家预言,这些技术将不断成熟,最后达到全面医疗保健的局面,大大降低了医疗成本。基于庞大的就医人群,学校建立起完善的医疗信息系统,不仅方便学生的就医,大大减少学生就医难的问题,而且能够实时记录学生的病情,自动上传云端,为以后的复诊等医疗环节提供了可靠的保证。
  (四)计算机在高校教育的应用
  学校里的教学领域,实现了多媒体教育。计算机辅助教育是教育领域继发明印刷术、使用书面语言、创立学校之后的第四次革命。多媒体的运用解决了传统课堂里枯燥乏味导致效率低下的问题,活跃了气氛,达到了全面提高听说读写能力的要求。远程教育的模式也是教学领域最为活跃新颖的一种方式,打破了传统的学生老师教育的模式,不用受时间空间的因素的限制,让不在课堂上的学生也能获得更好的教育,减轻了老师的教学负担,激发出老师更多的潜能,大大发挥老师的作用。
  结语
  通过以上论述,对计算机的发展阶段,微型计算机的发展前景,计算机在高校中的应用三个方面进行了详细的分析与探讨。计算机作为人类历史上不可抹去的重大发明,对人类历史的发展起到了翻天覆地的作用。当然计算机给人们的生活和工作带来了极大的便利,加快了企业的发展,促进信息化时代的进步。对高校而言,也是一个革命性的转变。现如今,计算机也继续朝着微型化,智能化,巨型化(高性能、高速率、高存储量、高精准度)三个方向发展。在此形势下,我们应该继续深入研究计算机,并为其努力,促进计算机对各行各业的全面推进,利用计算机带动经济的发展,社会的发展,尽可能造福于人类社会。
  参考文献:
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