计算机新技术优秀课件.ppt

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1、计算机新技术第1页，本讲稿共13页计算机的关键技术发展 n n超高速n n超小型n n平行处理n n智能化 第2页，本讲稿共13页n n超高速计算机超高速计算机l l将采用平行处理技术，使计算机系统同时执将采用平行处理技术，使计算机系统同时执行多条指令或同时对多个数据进行处理，这行多条指令或同时对多个数据进行处理，这是改进计算机结构、提高计算机运行速度的是改进计算机结构、提高计算机运行速度的关键技术。关键技术。n n计算机将具备更多的智能成分计算机将具备更多的智能成分l l它将具有多种感知能力、一定的思考与判断能力它将具有多种感知能力、一定的思考与判断能力及一定的自然语言能力。除了提供自然的输

2、入手及一定的自然语言能力。除了提供自然的输入手段（如语音输入、手写输入）外，让人能产生身段（如语音输入、手写输入）外，让人能产生身临其境感觉的各种交互设备已经出现，虚拟现实临其境感觉的各种交互设备已经出现，虚拟现实技术是这一领域发展的集中体现技术是这一领域发展的集中体现 第3页，本讲稿共13页n n传统的磁存储、光盘存储容量继续攀升，新的海量存储技术趋于成熟l l新型的存储器每立方厘米存储容量新型的存储器每立方厘米存储容量可达可达10TB10TB（以一本书（以一本书3030万字计，万字计，它可存储约它可存储约15001500万本书）。万本书）。l l信息的永久存储也将成为现实，千信息的永久存储

3、也将成为现实，千年存储器正在研制中，这样的存储年存储器正在研制中，这样的存储器可以抗干扰、抗高温、防震、防器可以抗干扰、抗高温、防震、防水、防腐蚀。水、防腐蚀。第4页，本讲稿共13页现在达到的技术：固态硬盘n n固态硬盘（固态硬盘（固态硬盘（固态硬盘（Solid State DiskSolid State Disk、IDE FLASH DISKIDE FLASH DISK）用固态电）用固态电）用固态电）用固态电子子子子存储芯片存储芯片存储芯片存储芯片阵列而制成的硬盘，阵列而制成的硬盘，阵列而制成的硬盘，阵列而制成的硬盘，由由由由控制单元控制单元控制单元控制单元和和和和存储单元存储单元存储单元存

4、储单元（FLASHFLASH芯片芯片芯片芯片）组成。固态）组成。固态）组成。固态）组成。固态硬盘的接口规范和定义、功硬盘的接口规范和定义、功硬盘的接口规范和定义、功硬盘的接口规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘能及使用方法上与普通硬盘能及使用方法上与普通硬盘能及使用方法上与普通硬盘的完全相同，在产品外形和的完全相同，在产品外形和的完全相同，在产品外形和的完全相同，在产品外形和尺寸上也完全与普通硬盘一尺寸上也完全与普通硬盘一尺寸上也完全与普通硬盘一尺寸上也完全与普通硬盘一致。广泛应用于军事、车载、致。广泛应用于军事、车载、致。广泛应用于军事、车载、致。广泛应用于军事、车载、工控、工控、工控、工

5、控、视频监控视频监控视频监控视频监控、网络监控网络监控网络监控网络监控、网络终端网络终端网络终端网络终端、电力、医疗、航空等、电力、医疗、航空等、电力、医疗、航空等、电力、医疗、航空等、导航设备等领域。、导航设备等领域。、导航设备等领域。、导航设备等领域。第5页，本讲稿共13页n n基于基于闪存闪存的固态硬盘（的固态硬盘（IDE IDE FLASH DISKFLASH DISK、Serial ATA Serial ATA Flash DiskFlash Disk）：采用）：采用FLASHFLASH芯片芯片作为存储介质，这也是我作为存储介质，这也是我们通常所说的们通常所说的SSDSSD。它的外观

6、。它的外观可以被制作成多种模样，例如：可以被制作成多种模样，例如：笔记本硬盘笔记本硬盘、微硬盘微硬盘、存储、存储卡、卡、U U盘等样式。这种盘等样式。这种SSDSSD固固态硬盘态硬盘最大的优点就是可以最大的优点就是可以移动，而且数据保护不受移动，而且数据保护不受电电源控制源控制，能适应于各种环境，能适应于各种环境，但是使用年限不高，适合于但是使用年限不高，适合于个人用户使用。个人用户使用。第6页，本讲稿共13页n n基于基于DRAMDRAM的固态硬盘：采用的固态硬盘：采用DRAMDRAM作为存储介质，目前应作为存储介质，目前应用范围较窄。用范围较窄。n n它仿效传统硬盘的设计、可被绝它仿效传统

7、硬盘的设计、可被绝大部分大部分操作系统操作系统的的文件系统文件系统工工具进行卷设置和管理，并提具进行卷设置和管理，并提供工业标准的供工业标准的PCIPCI和和FCFC接口接口用于连接主机或者用于连接主机或者服务器服务器。应。应用方式可分为用方式可分为SSDSSD硬盘和硬盘和SSDSSD硬盘阵列两种。它是硬盘阵列两种。它是一种高性能的一种高性能的存储器存储器，而且使，而且使用寿命很长，美中不足的是需要用寿命很长，美中不足的是需要独立电源来保护数据安全。独立电源来保护数据安全。DRAMDRAM固态硬盘属于比较非固态硬盘属于比较非主流的设备。主流的设备。第7页，本讲稿共13页新型计算机-量子计算机n

8、 n量子计算机是基于量子效应基础上量子计算机是基于量子效应基础上开发的，它利用一种链状分子聚合开发的，它利用一种链状分子聚合物的特性来表示开与关的状态，利物的特性来表示开与关的状态，利用激光脉冲来改变分子的状态，使用激光脉冲来改变分子的状态，使信息沿着聚合物移动，从而进行运信息沿着聚合物移动，从而进行运算。算。n n 量子计算机中数据用量子位存储。由于量子叠量子计算机中数据用量子位存储。由于量子叠加效应，一个量子位可以是加效应，一个量子位可以是0 0或或1 1，也可以既，也可以既存储存储0 0又存储又存储1 1。因此一个量子位可以存。因此一个量子位可以存储储2 2个数据，同样数量的存储位，量子

9、计算个数据，同样数量的存储位，量子计算机的存储量比通常计算机大许多。机的存储量比通常计算机大许多。n n同时量子计算机能够实行量子并行同时量子计算机能够实行量子并行计算，其运算速度可能比目前个人计算，其运算速度可能比目前个人计算机的计算机的PentiumPentium晶片快晶片快1010亿倍。亿倍。n n目前正在开发中的量子计算机有目前正在开发中的量子计算机有3 3种类型：种类型：核磁共振核磁共振(NMR)(NMR)量子计算机、硅基半导体量子计算机、硅基半导体量子计算机、离子阱量子计算机。预计量子计算机、离子阱量子计算机。预计20302030年将普及量子计算机。年将普及量子计算机。第8页，本讲

10、稿共13页新型计算机-光子计算机n n光子计算机即全光数字计算机，以光子代替电子，光互连代替导线互连，光硬件代替计算机中的电子硬件，光子计算机即全光数字计算机，以光子代替电子，光互连代替导线互连，光硬件代替计算机中的电子硬件，光运算代替电运算。光运算代替电运算。n n 与电子计算机相比，光计算机的与电子计算机相比，光计算机的“无导线计算机无导线计算机”信息传递平行通道密度极大。信息传递平行通道密度极大。一枚直径一枚直径5 5分硬币大小的棱镜，它的通过能力超过全世界现有电话电缆的许多倍。分硬币大小的棱镜，它的通过能力超过全世界现有电话电缆的许多倍。n n光的并行、高速，天然地决定了光计算机的并行

11、处理能力很强，具有超高速运算速度。超高速电子计算机光的并行、高速，天然地决定了光计算机的并行处理能力很强，具有超高速运算速度。超高速电子计算机只能在低温下工作，而光计算机在室温下即可开展工作。光计算机还具有与人脑相似的容错性。只能在低温下工作，而光计算机在室温下即可开展工作。光计算机还具有与人脑相似的容错性。n n目前，世界上第一台光计算机已由欧共体的英国、法国、比利时、德国、意大利的目前，世界上第一台光计算机已由欧共体的英国、法国、比利时、德国、意大利的7070多多名科学家研制成功，其运算速度比电子计算机快名科学家研制成功，其运算速度比电子计算机快10001000倍。科学家们预计，光计算机的

12、进一步研制倍。科学家们预计，光计算机的进一步研制将成为将成为2121世纪高科技课题之一。世纪高科技课题之一。第9页，本讲稿共13页新型计算机-生物计算机n n蛋白质分子比硅晶片上电子元件要蛋白质分子比硅晶片上电子元件要小得多，彼此相距甚近，生物计算小得多，彼此相距甚近，生物计算机完成一项运算，所需的时间仅为机完成一项运算，所需的时间仅为1010微微秒，比人的思维速度微微秒，比人的思维速度快快100100万倍。万倍。n nDNADNA分子计算机具有惊人的存贮分子计算机具有惊人的存贮容量，容量，1 1立方米的立方米的DNADNA溶液，溶液，可存储可存储1 1万亿亿的二进制数据。万亿亿的二进制数据。

13、DNADNA计算机消耗的能量非常计算机消耗的能量非常小，只有电子计算机的十亿小，只有电子计算机的十亿分之一。分之一。n n由于生物芯片的原材料是蛋由于生物芯片的原材料是蛋白质分子，所以生物计算机白质分子，所以生物计算机既有自我修复的功能，又可既有自我修复的功能，又可直接与生物活体相联。预计直接与生物活体相联。预计10102020年后，年后，DNADNA计算机将进计算机将进入实用阶段。入实用阶段。第10页，本讲稿共13页新型计算机-纳米计算机n n“纳米纳米”是一个计量单位，一是一个计量单位，一个纳米等于个纳米等于10-910-9米，大约是米，大约是氢原子直径的氢原子直径的1010倍。纳米技术倍

14、。纳米技术是从是从8080年代初迅速发展起来年代初迅速发展起来的新的前沿科研领域，最终的新的前沿科研领域，最终目标是人类按照自己的意志目标是人类按照自己的意志直接操纵单个原子，制造出直接操纵单个原子，制造出具有特定功能的产品。具有特定功能的产品。n n 现在纳米技术正从现在纳米技术正从MEMSMEMS（微（微电子机械系统）起步，把传感器、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，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，相其体积不过数百个原子大小，相当

15、于人的头发丝直径的千分之一。当于人的头发丝直径的千分之一。第11页，本讲稿共13页网络新技术-光网络n n未来未来1010年内，建立透明的全光网络势在必行，互联网的传年内，建立透明的全光网络势在必行，互联网的传输速率将提高输速率将提高100100倍。在倍。在InternetInternet上进行医疗诊断、远程教上进行医疗诊断、远程教学、电子商务、视频会议、视频图书馆等将得以普及。学、电子商务、视频会议、视频图书馆等将得以普及。同时，无线网络的构建将成为众多公司竞争的主战场，同时，无线网络的构建将成为众多公司竞争的主战场，未来我们可以通过无线接入随时随地连接到未来我们可以通过无线接入随时随地连接

16、到InternetInternet上，上，进行交流、获取信息、观看电视节目。进行交流、获取信息、观看电视节目。第12页，本讲稿共13页移动计算技术与系统 n n面向全球网络化应用的各类新型微机和信息终端产面向全球网络化应用的各类新型微机和信息终端产品将成为主要产品。品将成为主要产品。n n便携计算机、数字基因计算机、移动手机和终端便携计算机、数字基因计算机、移动手机和终端产品，以及各种手持式个人信息终端产品，将把产品，以及各种手持式个人信息终端产品，将把移动计算与数字通信融合为一体，手机将被嵌入移动计算与数字通信融合为一体，手机将被嵌入高性能芯片和软件，依据标准的无限通信协议高性能芯片和软件，依据标准的无限通信协议（如蓝牙）上网，观看电视、收听广播。（如蓝牙）上网，观看电视、收听广播。n n在在InternetInternet上成长起来的新一代自然不会把汽车上成长起来的新一代自然不会把汽车仅作为代步工具，汽车将向用户提供上网、办仅作为代步工具，汽车将向用户提供上网、办公、家庭娱乐等功能，成为车轮上的信息平台。公、家庭娱乐等功能，成为车轮上的信息平台。第13页，本讲稿共13页