二十一世紀(jì)的計算機硬件技術(shù)

華正蕾

摘要：由于科學(xué)技術(shù)的不斷深入，在人們生活過程中，不可或缺的工具之一就是計算機，對于計算機來說，其最關(guān)鍵的內(nèi)容就是硬件與軟件。而計算機硬件技術(shù)是其中最為關(guān)鍵的內(nèi)容之一，其是重點發(fā)展的內(nèi)容。該文自計算機的硬件構(gòu)成入手，對存儲、開發(fā)以及診斷等計算機硬件技術(shù)進行深入分析，并對計算機硬件今后發(fā)展趨勢進行探究，期望該文的研究對于計算機硬件技術(shù)的發(fā)展起到積極的推進作用。

關(guān)鍵詞：計算機;硬件技術(shù);趨勢

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）06-0230-03

自計算機產(chǎn)生開始，一直到現(xiàn)在其已經(jīng)是當(dāng)前人們生活中最不可或缺的內(nèi)容。由于計算機的升級與發(fā)展，對與計算機相關(guān)的技術(shù)要求也不斷增加。而計算機硬件技術(shù)來說，就是其中最重要的一個內(nèi)容。對于計算機硬件來說，其是計算機的關(guān)鍵內(nèi)容，主要有三個方面的內(nèi)容，一是處理器，二是控制器，三是存儲器和輸入設(shè)備。之后由于計算機技術(shù)的不斷深入，和計算機有關(guān)的硬件技術(shù)也得到深入推廣，例如開發(fā)技術(shù)等。此外，當(dāng)前我們開始向“互聯(lián)網(wǎng)+”時代邁進，計算機技術(shù)開始在生產(chǎn)、生活中深度融合，同時其發(fā)展成生產(chǎn)力中最核心的內(nèi)容。對于計算機結(jié)構(gòu)構(gòu)成來說，硬件系統(tǒng)不單單是其最重要的內(nèi)容，同時其是軟件運行的前提。從本質(zhì)來看，其包括的內(nèi)容有很多，例如計算機系統(tǒng)中的電子、光電原件等等。對于計算機結(jié)構(gòu)來說，硬件地位和作用與CPU進行比較，就差一點點，想要對計算機性能進行衡量，就必須評價其硬件。當(dāng)前，計算機經(jīng)過多年的深入發(fā)展，其硬件規(guī)模越來越小，功能也越來越強大。本文自計算機硬件的構(gòu)成人手，對其當(dāng)前的核心技術(shù)以及今后發(fā)展趨勢進行探究。

1計算機的硬件構(gòu)成

1.1處理器

在計算機硬件中，運算器就是處理、加工有關(guān)數(shù)據(jù)的部件，由于控制器的影響，使得運算器與存儲器間的數(shù)據(jù)能夠進行交換，再對這些數(shù)據(jù)實施不同的邏輯、算術(shù)運算，同時對這些數(shù)據(jù)進行操作。對于運算器來說，其可以對數(shù)據(jù)、計算結(jié)果進行短暫存放的寄存器。對于處理器來說，其包括的內(nèi)容有很多，例如狀態(tài)寄存器、累加器以及最重要的算術(shù)邏輯單元等。在處理器工作時，算術(shù)邏輯單元可以將加減乘除等運算實施，而且還可以進行與或非等邏輯運算，同時還能夠進行求補運算、移位操作等。對于處理器來說，其是中央處理器中最重要的一個部件，其對計算機的運行有著重要的計算作用，可以使計算機將不同的算術(shù)、邏輯問題進行有效的處理，其是計算機高效工作的重要內(nèi)容之一。

1.2控制器

對于控制器來說，其與運算器等結(jié)合在一起，使得中央處理器得以形成，就是我們所說的CPU。對于控制器來說，其是計算機系統(tǒng)的指揮總部，能夠分析計算機內(nèi)部的具體指令，再根據(jù)指令的內(nèi)容，將控制命令信號向計算機的不同部件按照順序傳送，從而使計算機部件間的協(xié)調(diào)、一致工作得以確保。對于控制器來說，其包括的內(nèi)容有很多，一是指令寄存器，二是指令指針寄存器，三是時鐘控制電路，四是控制邏輯電路。對于控制器來說，其能夠協(xié)調(diào)、控制計算機的總體動作，對于控制過程來說，其與四個方面的內(nèi)容密切相關(guān)，一是程序計數(shù)器，二是指令譯碼器，三是指令寄存器，四是脈沖源與控制電路等，這些方面協(xié)調(diào)一致從而使其得以完成。對于控制器來說，其就是結(jié)合提前給出的指令將具體的控制信息傳送，令計算機可以結(jié)合指令一環(huán)一環(huán)的運行。對于控制器來說，其就是計算機的核心，就是計算機的大腦。

1.3存儲器及輸入設(shè)備

對于計算機系統(tǒng)來說，其記憶功能是十分突出的，這一功能與計算機硬件中的存儲器密切相關(guān)。對于存儲器來說，其是計算機系統(tǒng)中最重要的記憶部件之一，可以將信息進行保存，在這個過程中，可以將計算機系統(tǒng)中的不同信息進行接受，同時可以讀取其保存的信息。對于存儲器來說，其有兩個方面的內(nèi)容，一是主存，二是輔存。對于主存來說，就是內(nèi)存，其是計算機系統(tǒng)中的重要存儲器之一，現(xiàn)階段很多運行的計算機信息基本都是在主存中存放的。對于內(nèi)存來說，其有兩個方面的內(nèi)容，一是RAM，就是我們所說的可讀存諸器，二是ROM，就是我們所說的只讀存儲器。對于輔助存儲器來說，就是我們所說的外存，倘若計算機在外存中進行信息加工的過程中，這些信息要向內(nèi)存中進入并對其進行利用，也就是說，外存中的信息一定要通過外存、內(nèi)存間的數(shù)據(jù)交換方可完成。

對于計算機硬件來說，其中最關(guān)鍵的一個方面就是輸入設(shè)備，一般來說，其有兩個方面的內(nèi)容，一是鼠標(biāo)，二是鍵盤。對于鼠標(biāo)來說，就是利用手持的方式來定位計算機屏幕坐標(biāo)，其可以對計算機中的圖形、軟件等有效適應(yīng)，從而使得計算機操作更加的便利?，F(xiàn)階段，鼠標(biāo)的類型有兩種，一是光電鼠標(biāo)，二是機械式鼠標(biāo)。對于鍵盤來說，其是最多見的輸入設(shè)備之一，鍵盤的構(gòu)成主要就是矩陣開關(guān)，其內(nèi)容有很多，例如符號鍵、數(shù)字鍵等。對于鍵盤上的按鍵來說，其代碼是唯一的，倘若按鍵某一按鍵，那么計算機系統(tǒng)會將這些信息在顯示器上進行體現(xiàn)出來。對于鍵盤來說，其最重要的功能就是將一個平臺向計算機系統(tǒng)輸入進行提供，從而使計算機能夠?qū)⑷藶閭鬏數(shù)闹噶钸M行處理。

1.4輸出設(shè)備

對于輸出設(shè)備來說，其是計算機與人間實施信息交互的部件之一，其功能就是輸出數(shù)據(jù)。其可以使計算機將不同信息的數(shù)據(jù)進行處理，例如圖片、數(shù)字等等。通常來說，輸出設(shè)備有很多，例如顯示器、打印機等等。對于輸出設(shè)備來說，其在計算機硬件中的作用是十分突出的，其可以把計算機程序、數(shù)據(jù)結(jié)果在人們面前進行直接的展現(xiàn)，從而可以使計算機信息處理工作處于系統(tǒng)狀態(tài)中，把計算機工作向人進行反映。對于顯示器來說，其能夠顯示出圖形以及數(shù)字等，倘若計算機系統(tǒng)能夠有效處理，就可以將其在顯示器屏幕上體現(xiàn)出來，使得穩(wěn)定畫面得以形成。最后，打印機等輸出設(shè)備還可以有效地將輸出設(shè)備的作用體現(xiàn)出來。

2計算機的硬件技術(shù)

2.1存儲技術(shù)

現(xiàn)階段，計算機硬件存儲技術(shù)已經(jīng)在很多領(lǐng)域得到廣泛的推廣。由于計算機技術(shù)的不斷深入，存儲技術(shù)有了很大的突破。當(dāng)前，計算機硬件存儲技術(shù)主要有三個模式，一是DAS模式，二是NAS模式，三是SAN模式。對于DAS模式來說，就是把存儲設(shè)備利用連接裝置，將其與計算機連接在一起，其最大的特點就是操作不復(fù)雜，成本不高，同時性能突出，然而其最突出的缺點就是擴展性不足，安全性不高，在對數(shù)據(jù)進行備份過程中服務(wù)器資源被大量的占用。對于NAS模式來說，這一服務(wù)器是針對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的存儲進行開發(fā)的，這一方式將單獨的PC服務(wù)器應(yīng)用，其擴展性要好一些，對原服務(wù)器的影響要小一些，然而其在數(shù)據(jù)傳輸過程中的速度低，會對網(wǎng)絡(luò)性能產(chǎn)生影響，同時還會產(chǎn)生單點故障等問題。對于SAN模式來說，其把所有的存儲設(shè)備利用光纖交換機連接起來，使得存儲網(wǎng)絡(luò)得以形成。其最突出的特點就是擴展能力突出，數(shù)據(jù)傳輸速度要快一些，然而其最大的問題就是技術(shù)復(fù)雜性高，成本也非常高。

2.2開發(fā)技術(shù)

現(xiàn)階段，計算機硬件開發(fā)技術(shù)大多以嵌入式硬件平臺開發(fā)為重點。對于嵌入式硬件平臺就是利用嵌入式處理器，同時將其與嵌入式系統(tǒng)外圍設(shè)備結(jié)合在一起，將具體的工作條件向嵌入式微芯片進行提供，從而使其可以正常運行。對于嵌入式計算機硬件來說，其包括三個方面的內(nèi)容，一是嵌入式處理器，二是嵌入式控制器，三是嵌入式數(shù)字信號處理器，上述計算機硬件開發(fā)可以使計算機硬件的總體工作效率向更高的層次邁進。對于嵌入式控制器來說，可以在單片機的內(nèi)部芯片中將總線、輸入，輸出以及存儲器等相關(guān)的功能集成在一起，使控制器的總成本得以下降，而且能夠使體積不斷縮減，在使使用可靠性得以確保的情況下，使計算機向微控制的方向邁進。

2.3診斷技術(shù)

對于計算機硬件來說，其診斷技術(shù)就是對計算機硬件運行時出現(xiàn)的故障，準(zhǔn)確的定位與檢測。在這一過程中，想要使硬件故障的自動診斷程序得以實現(xiàn)，一般來說，要使兩大系統(tǒng)有機聯(lián)系在一起，一是數(shù)據(jù)生成系統(tǒng)，二是診斷控制系統(tǒng)。對于數(shù)據(jù)生成系統(tǒng)來說，就是將具體的故障模型建立，倘若將一些數(shù)據(jù)進人輸人，此后計算機就會使數(shù)字網(wǎng)絡(luò)得以構(gòu)建，計算機不同硬件的測試數(shù)據(jù)，能夠使計算機硬件故障編輯詞典得以形成;對于診斷控制系統(tǒng)來說，通過掃人部件能夠?qū)⒂嬎銠C硬件的故障診斷程序進行檢測，同時掃出掃人這些數(shù)據(jù)，在這個過程中，由于數(shù)據(jù)生成系統(tǒng)的影響，要深入分析計算機硬件，從而使科學(xué)的診斷報告得以生成。在應(yīng)用這一診斷技術(shù)的過程中，一般來說要將一臺計算機當(dāng)成是診斷機，從而有效的診斷可能會出現(xiàn)硬件故障的計算機，一般來說，其計算機硬件診斷技術(shù)模式有三種，一是遠(yuǎn)程診斷，二是微診斷，三是互診斷。此外，對于計算機硬件診斷技術(shù)來說，會將這一技術(shù)在測試生成算法中進行應(yīng)用，同時還會在故障模擬技術(shù)中進行應(yīng)用，它們在計算機硬件診斷技術(shù)中使用，能夠使這一診斷過程的科學(xué)性、有效性全面提升。

2.4加速技術(shù)

對于計算機硬件加速技術(shù)來說，最近幾年其應(yīng)用不斷深入推廣。由于人們對計算機處理速度方面的要求不斷提高，使得計算機硬件加速是現(xiàn)階段研究的最重要課題之一。當(dāng)前，計算機硬件加速技術(shù)有很多，例如以Huffman算法為基礎(chǔ)的硬件加速技術(shù)、以像素光照為基礎(chǔ)的計算機硬件加速技術(shù)以及XML加速技術(shù)等等。對于硬件加速來說，就是將硬件模塊進行應(yīng)用，從而取代軟件算法，從而可以把硬件原有的快速特征有效的應(yīng)用在數(shù)據(jù)、程序的處理過程中，這樣能夠使計算機的工作效率大大提升。在硬件加速時，將硬件元件在計算機中進行設(shè)置，例如處理器等，對CPU將特殊問題進行解決給予幫助，從而使CPU有足夠的時間將其他的工作處理，從而使計算機的處理速度大大提高，上述就是硬件加速技術(shù)最突出的功能。

3計算機硬件未來發(fā)展趨勢

3.1微型化趨勢

當(dāng)前，我們已經(jīng)進入大數(shù)據(jù)時代，在這一背景下，計算機向微型化發(fā)展是其必然的發(fā)展態(tài)勢，自計算機發(fā)展過程能夠得出，自最初的臺式電腦向筆記本電腦進行轉(zhuǎn)變，再到現(xiàn)在平板電腦的產(chǎn)生，從本質(zhì)上來看，就能夠?qū)⒂嬎銠C開始向微型化的方向發(fā)展趨勢進行體現(xiàn)，其體積越來越小，質(zhì)量越來越輕，對于攜帶、操作是十分便利的，因此，其是今后計算機發(fā)展的主流趨勢。然而，想要使計算機硬件向微型化方向發(fā)展，那么極端化的硬件水平就一定要特別的高，針對計算機來說，硬件水平對計算機數(shù)據(jù)傳輸、存儲等能力有著直接的影響。因此，在未來可以將多家企業(yè)共同研發(fā)的形式進行應(yīng)用，使計算機硬件水平得以不斷地提升，我們確保，在計算機硬件水平不斷提升的同時，計算機會向微、甚至更微的方向進行轉(zhuǎn)變。

3.2智能化趨勢

當(dāng)前，時代的快速發(fā)展，有研究人員預(yù)測，在未來，計算機會將人的大腦進行取代，不論這一言論能不能真正實現(xiàn)，然而這意味著今后計算機發(fā)展的趨勢之一就是智能化。例如DEEPwED數(shù)據(jù)感知技術(shù)的不斷深入發(fā)展和推廣，從本質(zhì)來看，其是計算機智能化發(fā)展的體現(xiàn)，利用DEEPwED數(shù)據(jù)感知技術(shù)，通過有效地獲取網(wǎng)絡(luò)深層空間的數(shù)據(jù)，而還能夠向網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的各個角落進行深入，同時能夠有效地回收有價值的數(shù)據(jù)，這對于智能化的發(fā)展是十分重要的。又如對于數(shù)據(jù)高效索引技術(shù)來說，這一技術(shù)能夠?qū)⑿畔⒘⒓刺崛〕鰜?，?dāng)前谷歌正在對這一技術(shù)進行深入的研究，同時將聚族索引與互補式索引的發(fā)展不斷推進，同時其對于計算機智能化的發(fā)展也有著重要的推動作用。我們確保，在未來，量子、光子和分子計算機等智能化計算機的產(chǎn)生，必然能夠使國內(nèi)計算機向人工智能化的方向邁進。此外，人工智能化計算機的不斷深入發(fā)展和推廣，對于社會經(jīng)濟的發(fā)展也是十分有益的。

3.3人性化趨勢

所謂人性化，其是十分復(fù)雜的生活性問題之一，其與計算機的軟件設(shè)計、生活的方方面面密切相關(guān)，同時還和計算機與人之間的互動息息相關(guān)。對于人性化來說，就是技術(shù)與人間的協(xié)調(diào)，一方面使技術(shù)的發(fā)展以人的需求為重點。對于人性化來說，其是一種理念，其在不單單美觀，同時可以結(jié)合用戶的生活、操作習(xí)慣，使用戶的功能訴求得以滿意，而且也可以使用戶的心理需求得以滿足。此外，對于計算機來說，其是今后人類工具以及家中的控制核心，其與使用者間的交流會越來越多，從而能夠更好為用戶提供服務(wù)，這使得計算機與人間的交流必須人性化，從而能夠使用戶愿意將計算機進行應(yīng)用。此外，計算機硬件開始向思維控制方向發(fā)展，人們只用大腦進行思考，計算機就可以結(jié)合其想到的內(nèi)容運作，這一技術(shù)的實現(xiàn)，一方面能夠使平時的時間得以有效節(jié)約，使準(zhǔn)確性大大提升，那么我們的工作效率就會大大提升，使得游戲娛樂也十分的順暢。

4結(jié)論

總而言之，對于計算機硬件系統(tǒng)來說，其是計算機運作的前提，其計算機速度與狀態(tài)，都是十分關(guān)鍵的。當(dāng)前我國計算機硬件技術(shù)已經(jīng)有了很大提升，結(jié)合這些計算機硬件技術(shù)的介紹，使我們對計算機硬件的構(gòu)成有所了解，對計算機硬件技術(shù)有了深人認(rèn)識。對于計算機硬件在未來的發(fā)展，相信由于科技的不斷進步，計算機硬件技術(shù)會越來越高，同時其必然會向微型化、智能化、人性化方向發(fā)展，這對于人們的生活、工作、學(xué)習(xí)等幫助將是十分顯著的。