计算机发展前景展望
随着21世纪的到来，信息化时代已经向我们走来，这个时代的最重要的标志就是计算机的广泛应用。如今社会上计算机应用已经达到非常普及的程度，随处都可以见到计算机的身影。我们也熟悉了在社会各处遇见它们的环境，家论文联盟http://庭娱乐，学校的机房，金融场所，以及到处可见的网吧，计算机如水银般无孔不入。我们甚至会怀疑计算机还将向哪里深入，还将控制哪个地方。当然这前景依然是乐观的。
计算机的发展历程：现在的计算机是由早期的电动计算器发展而来的。1945年，世界上出现了第一台电子数字计算机“eniac”，用于计算弹道。是由美国宾夕法尼亚大学莫尔电工学院制造的，但它的体积庞大，占地面积170多平方米，重量约30吨，消耗近100千瓦的电力。显然，这样的计算机成本很高，使用不便。1956年，晶体管电子计算机诞生了，这是第二代电子计算机。只要几个大一点的柜子就可将它容下，运算速度也大大地提高了。1959年出现的是第三代集成电路计算机。从20世纪70年代开始，这是电脑发展的最新阶段。到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”，使电脑进入了第四代。超大规模集成电路的发明，使电子计算机不断向着 小型化、微型化、低功耗、智能化、系统化的方向更新换代。20世纪90年代，电脑向“智能”方向发展，制造出与人脑相似的电脑，可以进行思维、学习、记忆、网络通信等工作。 进入21世纪，电脑更是笔记本化、微型化和专业化，每秒运算速度超过100万次，不但操作简易、价格便宜，而且可以代替人们的部分脑力劳动，甚至在某些方面扩展了人的智能。于是，今天的微型电子计算机就被形象地称做电脑了。
现代计算机的基本原理：现代计算机是指采用先进的电子技术来代替陈旧落后的机械或继电器技术。现代计算机经历了半个多世纪的发展，这一时期的杰出代表人物是英国科学家图灵和美籍匈牙利科学家冯·诺依曼。
计算机系统中所使用的电子线路和物理设备，是看得见、摸得着的实体，如中央处理器（cpu）、存储器、外部设备（输入输出设备、i/o设备）及总线等。
存储器：主要功能是存放程序和数据，程序是计算机操作的依据，数据是计算机操作的对象。存储器是由存储体、地址译码器、读写控制电路、地址总线和数据总线组成。能由中央处理器直接随机存取指令和数据的存储器称为主存储器，磁盘、磁带、光盘等大容量存储器称为外存储器（或辅助存储器）。由主存储器、外部存储器和相应的软件，组成计算机的存储系统。
中央处理器：主要功能是按存在存储器内的程序，逐条地执行程序所指定的操作。中央处理器的主要组成部分是：数据寄存器、指令寄存器、指令译码器、算术逻辑部件、操作控制器、程序计数器（指令地址计数器）、地址寄存器等。
外部设备：是用户与机器之间的桥梁。输入设备的任务是把用户要求计算机处理的数据、字符、文字、图形和程序等各种形式的信息转换为计算机所能接受的编码形式存入到计算机内。输出设备的任务是把计算机的处理结果以用户需要的形式（如屏幕显示、文字打印、图形图表、语言音响等）输出。输入输出接口是外部设备与中央处理器之间的缓冲装置，负责电气性能的匹配和信息格式的转换。
计算机的发展方向：自从1945年世界上第一台电子计算机诞生以来，计算机技术迅猛发展，cpu的速度越来越快，体积越来越小，价格越来越低。计算机界据此总结出了“摩尔法则”，该法则认为每18个月左右计算机性能就会提高一倍。
越来越多的专家认识到，在传统计算机的基础上大幅度提高计算机的性能必将遇到难以逾越的障碍，从基本原理上寻找计算机发展的突破口才是正确的道路。很多专家探讨利用生物芯片、神经网络芯片等来实现计算机发展的突破，但也有很多专家把目光投向了最基本的物理原理上，因为过去几百年，物理学原理的应用导致了一系列应用技术的革命，他们认为未来光子、量子和分子计算机为代表的新技术将推动新一轮超级计算技术革命。
分子计算机：分子计算机的运行靠的是分子晶体可以吸收以电荷形式存在的信息，并以更有效的方式进行组织排列。凭借着分子纳米级的尺寸，分子计算机的体积将剧减。此外，分子计算机耗电可大大减少并能更长期地存储大量数据。1998年，最先提出计算化学概念的约翰.a.波普尔教授被授予该年度诺贝尔化学奖，美国《福布斯》杂志将此事和美国政府实施的“加速战略计算计划”实现每秒数万亿次的运算能力并称为两个令人瞩目的里程碑。洛杉矶加州大学和惠普公司研究小组曾在英国《科学》杂志上撰文，称他们能通过把能生成晶体结构的轮烷分子夹在金属电极之间，制作出分子“逻辑门”这种分子电路的基础元件。美国橡树岭国家实验所则采用把菠菜中的一种微小蛋白质分子附着于金箔表面并控制分子排列方向的办法制造出逻辑门。这种蛋白质可在光照几万分之一秒的时间内产生感应电流。据称基于单个分子的芯片体积可比现在的芯片大大减小，而效率大大提高。
光子计算机：光子计算机利用光子取代电子进行数据运算、传输和存储。在光子计算机中，不同波长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。光子计算机将使运算速度在目前基础上呈指数上升。美
国贝尔实验室宣布研制出世界上第一台光学计算机。它采用砷化镓光学开关，运算速度达每秒10亿次。尽管这台光学计算机与理论上的光学计算机还有一定距离，但已显示出强大的生命力。人类利用光缆传输数据已经有20多年的历史了，用光信号来存储信息的光盘技术也已广泛应用。然而要想制造真正的光子计算机，需要开发出可以用一条光束来控制另一条光束变化的光学晶体管这一基础元件。一般说来，科学家们虽然可以实现这样的装置，但是所需的条件如温度等仍较为苛刻，尚难以进入实用阶段。美国论文联盟http://马萨诸塞州的一家光学技术公司——光导发光元件系统公司，目前正与美国航空航天局马歇尔航天中心合作开发用来制造光学计算机的“光”路板，实现对光子移动的控制，并有望在不久将有大的突破。
量子计算机：把量子力学和计算机结合起来的可能性是在1982年由美国著名物理学家理查德.费因曼首次提出的。随后，英国牛津大学物理学家戴维.多伊奇于1985年初步阐述了量子计算机的概念，并指出量子并行处理技术会使量子计算机比传统的图灵计算机(英国数学家图灵于1936年提出的计算数学模型)功能更强大。量子计算机是利用处于多现实态的原子作为数据进行运算。美国、英国、以色列等国家都先后开展了有关量子计算机的基础研究。
除了传统的量子理论外，科学家认为量子棘轮理论可能引发电子学等领域的革命。据英国《新科学家》周刊报道，量子棘轮(quantum ratchet)是一门崭新的科学。通过一个振荡信号或随机变化信号，科学家可以从看似混乱无序的状态中得到可以控制方向的有用运动。借助于让电子从一个电器元件跳跃到另一个电器元件，可以制造出不用电线连接的电子设备。
虽然分子、光子和量子计算机的研究还处在实验初期阶段。但由于它们具有很高的应用价值，美国、欧洲和日本政府一直投入巨资资助相关研究，预计在未来一二十年内，这几种新型计算机可取得突破性进展。
仿生的生物计算机：生物计算机的主要原材料是生物工程技术产生的蛋白质分子，并以此作为生物芯片，利用有机化合物存储数据。在这种芯片中，信息以波的形式传播，当波沿着蛋白质分子链传播时，会引起蛋白质分子链中单键、双键结构顺序的变化，例如一列波传播到分子链的某一部位，它们就像硅芯片集成电路中的载流子那样传递信息。运算速度要比当今最新一代计算机快10万倍，它具有很强的抗电磁干扰能力，并能彻底消除电路间的干扰。能量消耗仅相当于普通计算机的十亿分之一，且具有巨大的存储能力。由于蛋白质分子能够自我组合，再生新的微型电路，使得生物计算机具有生物体的一些特点，如能发挥生物本身的调节机能，自动修复芯片上发生的故障，还能模仿人脑的机制等。
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