淺談計算機(jī)硬件發(fā)展?fàn)顩r及趨勢

劉彩梅

摘 要：如今，伴隨著計算機(jī)在社會各領(lǐng)域的普遍應(yīng)用，計算機(jī)硬件工程項目也獲得了長足的發(fā)展，計算機(jī)的運算速度、精度、存儲和記憶能力、邏輯判斷能力及自動化水平，也相應(yīng)地得到了極大提升。本文在回顧計算機(jī)硬件發(fā)展歷程基礎(chǔ)上，重點對計算機(jī)硬件未來發(fā)展進(jìn)行了展望，以供參考。

關(guān)鍵詞：計算機(jī)硬件；未來發(fā)展；發(fā)展?fàn)顩r；發(fā)展趨勢

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.09.137

如今，我國已步入“互聯(lián)網(wǎng) +”時代，計算機(jī)和信息技術(shù)日益深度融入生產(chǎn)、生活中，并成為重要的生產(chǎn)力。在計算機(jī)的結(jié)構(gòu)組成中，硬件系統(tǒng)不僅是其核心的組成部分，同時也是軟件運行的重要基礎(chǔ)，從本質(zhì)上來說，其主要包括計算機(jī)系統(tǒng)中各種電子、光電原件以及機(jī)械等。在計算機(jī)結(jié)構(gòu)中，硬件的地位與作用僅次于CPU，衡量計算機(jī)的性能需要對其硬件進(jìn)行評價。如今，在經(jīng)歷半個多世紀(jì)發(fā)展滯后，計算機(jī)硬件規(guī)模不斷縮小，功能逐漸強(qiáng)大。

1 當(dāng)前計算機(jī)硬件發(fā)展?fàn)顩r

依據(jù)計算機(jī)元器件電子管、晶體管、集成電路、大規(guī)模集成電路等來劃分，可將計算機(jī)硬件發(fā)展史劃分為四代：第一代計算機(jī)（20世紀(jì)40-50年代）。簡單來說，第一代計算機(jī)所運用的都是電子管基礎(chǔ)，其不僅體積較大，且耗電量也相對較大，就是那幾的運行速度比較慢，主要以1946年ENIAC的研制成功為標(biāo)志。第二代計算機(jī)（1959-1964）。第二代計算機(jī)開始使用晶體管，晶體管的應(yīng)用，使得計算機(jī)的壽命延長，重量減輕，體積變小，同時，運行速度也大大提高。以50年代末美國菲爾克公司研制成功的第一臺大型通用晶體管計算機(jī)為標(biāo)志。第三代計算機(jī)（1965-1970）。從根本上來講，第三代計算機(jī)所運用的并不是電子管與晶體管，其所運用的主要是集成電路的形式，以IBM公司研制成功的360系列計算機(jī)為代表。第四代計算機(jī)（1971-至今）。簡單來說，在第四代計算機(jī)中，所具有的一個顯著特征，就是其對于大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模繼承電路的運用，運算速度與效率都有了跨越式的進(jìn)步，其主要是以英特爾公司研制的第一代微處理器英特爾4004為代表的。

事實上，自從計算機(jī)出現(xiàn)之后，就始終以非?？焖俚墓?jié)奏不斷的發(fā)展種，并為人們的日常生活與生產(chǎn)提供了非常大的便利。自從1970年開始，計算機(jī)的硬件實現(xiàn)了非常快速的發(fā)展與完善，起不僅使得計算機(jī)的成本實現(xiàn)了進(jìn)一步的降低，同時也在很大程度上縮小了計算機(jī)的體積，提高了計算機(jī)的存儲功能。

2 計算機(jī)硬件未來發(fā)展趨勢

2.1 計算機(jī)硬件未來發(fā)展特點

首先，是硬件性能與材料的發(fā)展特點。根據(jù)相關(guān)研究我們可以得出，就針對于計算機(jī)的硬件質(zhì)量與性能而言，其所應(yīng)用的材料能夠起著決定性的影響作用。所以說，在日后的研究過程中，相關(guān)研究工作人員，將會進(jìn)一步強(qiáng)化對計算機(jī)硬件材料的研究工作，并通過引進(jìn)一些高新材料，來促進(jìn)計算機(jī)硬件性能的提升。在實際的運行過程中，現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)所面臨的一個最主要的問題，就是對硬件性能的優(yōu)化問題。因此，在未來的研究過程中，研究人員會加大對此問題的關(guān)注，并探尋到有效解決方案，例如，通過研發(fā)分子計算機(jī)、量子計算機(jī)等，來解決此問題。

第二，中央處理器CPU的未來發(fā)展。中央處理器CPU是計算機(jī)硬件技術(shù)進(jìn)步的重要指標(biāo)。1970年到2005年為單核時代，在此時期，從根本上來講，CPU所具有的最明顯的特征，就是唯主頻論。自2006年開始，計算機(jī)CPU進(jìn)入全新的多核時代，這也標(biāo)志著以主頻論英雄的時代正式結(jié)束。在那之后，CPU將會進(jìn)一步開啟雙核以及多核的新紀(jì)元。從本質(zhì)上來說，多核設(shè)計所具有的優(yōu)點主要在于以下幾個方面：第一，其能夠為計算機(jī)的運行提供更加強(qiáng)大的并行處理能力。第二，其能夠提供更快的計算速度，第三，其能夠形成更低的時鐘頻率，第四，其可以在很大程度上降低計算機(jī)的散熱與功耗。而就針對于計算機(jī)硬件系統(tǒng)的發(fā)展來說，雙核與多核處理器的出現(xiàn)存在一定的必然性。因此，從某種意義上來說，在未來的市場中，雙核將是中央處理器的一個重要的主流發(fā)展趨勢。

第三，存儲器的未來發(fā)展。按照存儲器的模式來分，計算機(jī)硬件存儲器組要分為以下三種模式：DAS模式、NAS模式和SAN模式。DAS模式的主要優(yōu)點是操作簡單、成本較低而且性能高，但是安全性和擴(kuò)展性不夠。NAS模式的特點獨立PC服務(wù)器，擴(kuò)展性好，但是數(shù)據(jù)傳輸速度不高。SAN模式作為一種存儲網(wǎng)絡(luò)模式，能夠通過運用光纖，來將全部的存儲設(shè)備連接起來，并配備交換機(jī)，顯而易見其優(yōu)點是數(shù)據(jù)傳輸速度快，擴(kuò)展性強(qiáng)。但是SAN模式也有個明顯的缺點，即技術(shù)相對復(fù)雜，成本比較高。存儲器的發(fā)展有個特點，存儲空間更大，體積更小，功耗更低的發(fā)展趨勢。這種趨勢尤其在Flash Memory表現(xiàn)的尤為突出。大小低的發(fā)展趨勢也符合科技發(fā)展的潮流，另外也促進(jìn)了便攜產(chǎn)品的發(fā)展。

2.2 計算機(jī)硬件未來發(fā)展趨勢研究

計算機(jī)硬件在計算機(jī)結(jié)構(gòu)中，占據(jù)非常關(guān)鍵的核心地位，對于計算機(jī)的性能有較大影響。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，計算機(jī)硬件設(shè)備也處于不斷的發(fā)展之中?？偟膩碚f，計算機(jī)的發(fā)展趨勢是向巨型、微型化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化方向發(fā)展。計算機(jī)的中央處理器處于不斷減小的趨勢，使用更小的硬件，可以實現(xiàn)更強(qiáng)大的功能和更全面的信息處理。而現(xiàn)階段，在長期的信息科技與計算機(jī)技術(shù)發(fā)展過程中，已經(jīng)有更多的高科技技術(shù)被運用到了計算機(jī)的硬件發(fā)展中。因此，從本質(zhì)上來說，計算機(jī)的硬件發(fā)展與科學(xué)技術(shù)之間，存在著本質(zhì)的聯(lián)系。只有確?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，才能更好的實現(xiàn)計算機(jī)硬件系統(tǒng)的優(yōu)化與創(chuàng)新。在綠色、環(huán)保理念日益深入人心的背景下，計算機(jī)硬件將會更多地融入環(huán)保、節(jié)能及高效理念，運行與維護(hù)速度與效率也會不斷提高。

3 結(jié)語

綜上所述，計算機(jī)硬件系統(tǒng)是計算機(jī)的各種物理裝置，由各種器件所組成，其是計算機(jī)運行與工作的基礎(chǔ)和前提，對于計算機(jī)的運行速度與運行狀況，都具有至關(guān)重要的影響。相信隨著現(xiàn)代科技信息的不斷發(fā)展，計算機(jī)硬件發(fā)展水平也會不斷得到提升，而且，其體積將會越來越趨向微型化，功能越來越趨向智能化，對人們的生產(chǎn)、生活的助益也將越來越大。

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