Тенденции развития компьютеров
О том, что ждет компьютерные технологии в недалеком будущем, в этой главе сказано уже немало. По многим направлениям микроэлектроники человечество уже достигает технологических пределов, но одновременно, благодаря вычислительной мощи и технологическому уровню, достигнутому на сегодняшний день, происходит интенсивный поиск новых путей. Направления развития определяются, как и ранее, не только техническими и технологическими параметрами, но и социальными. К примеру, вряд ли кто-то из составлявших в 1998 г. руководство «РС 99 System Design Guide» мог себе представить, что такая категория компьютеров, как Consumer PC, просто исчезнет, поскольку сегодня просто невозможно себе представить домашний компьютер, не оснащенный самыми современными средствами мультимедиа. Мультимедиа-компьютер, игровой компьютер и интернет-компьютер в одной упаковке — вот что такое современный домашний компьютер. Во многих случаях домашний компьютер — это еще и узел домашней локальной сети.
Беспроводные технологии, еще недавно вызывавшие оживленные дискуссии, сегодня стали повседневной реальностью, и ноутбук, если в нем нет устройства для беспроводной связи Wi-Fi, выглядит неполноценным. То же самое можно сказать о наладонных компьютерах. Компьютеры все более интегрируются в сети, становясь узлами глобальной, городской и домашней сетей.
Хорошим примером того, как для достижения новых высот в одной области применяются достижения в другой, служит адронный коллайдер, запущенный недавно в Швейцарии. Для обработки результатов от миллионов каналов данных с коллайдера вычислительных мощностей CERN (от франц. Conseil Europeen pour la Recherche Nucleaire — Европейский совет по ядерным исследованиям) не хватило, поэтому в обработке будут участвовать множество компьютеров, объединенных в единое вычислительное пространство по технологии GRID.
 |
Результаты, полученные от коллайдера, в свою очередь, помогут микротехнологиям преодолеть нано-барьер и от нанотехнологий перейти к куда более «миниатюрным» петатехнологиям. А этот переход поможет создавать принципиально новые по принципу действия микропроцессоры.
На самом деле оценка перспектив развития компьютерной техники и информатики сегодня — дело весьма неблагодарное: слишком широким фронтом идет наука, слишком быстры темпы. Тем не менее можно выделить важные направления, в которых это развитие происходит, попытавшись представить, как разовьется компьютерная технология через 10 лет:
□ Интеграция в сеть. Все больше компьютеров подключается к Интернету, и, вероятно, в ближайшие 10 лет автономных компьютеров просто не останется. В свою очередь, это приведет к тому, что Интернет станет не только основным источником информации (заменив собой книги, радио и телевидение), но и основным каналом связи. Мало того, Интернет станет основным поставщиком программного обеспечения. Уже сейчас корпорация Google реализовала концепцию виртуального офиса. Вам не надо устанавливать на компьютер текстовый редактор или электронную таблицу, достаточно зайти на сайт в Интернете и вызвать на экран нужную программу.
□ Обучение и образование также в основном станут компьютерными, чему поможет массовое подключение компьютеров к сети. Уже сейчас дистанционные системы обучения позволяют получить диплом государственного образца. Сегодня многие школы оснащены электронными дневниками и журналами. Дистанционное образование, вероятно, не станет полной заменой классного школьного образования, поскольку самостоятельно, не задавая учителю вопросов, может учиться не каждый. Однако ситуация, когда классы будут виртуальными, вполне вероятна. Двусторонняя связь через веб-камеры и трансляция урока в режиме телеконференции, опрос, тестирование — все это технически возможно уже сегодня и частично реализовано в некоторых учебных заведениях. Во многих университетах США такие формы обучения, как дистанционные семинары, давно уже стали повседневностью.
□ Конструкция. Сами компьютеры будут претерпевать все более радикальные изменения. Ноутбуки и плоские жидкокристаллические экраны вошли в нашу жизнь почти незаметно. Следующий этап развития компьютеров, по-видимому, будет куда более революционным. Сейчас уже есть промышленные образцы проецируемых клавиатур. Не нужно обладать очень уж богатой фантазией, чтобы представить развитие этих принципов до проецируемых мыши и экрана. Таким образом, с учетом миниатюризации элементов памяти и других элементов компьютера, лет через десять персональный компьютер, скорее всего, будет напоминать футляр для очков. После включения из корпуса спроецируются экран (вначале на поверхности, а затем, вероятно, и в пространстве), клавиатура и мышь. Встроенный микрофон будет воспринимать голосовые команды, микродинамики — воспроизводить звук. После окончания работы компьютер можно просто уложить в нагрудный карман.
□ Интеллектуальность. Сегодня исследования, посвященные машинному самообучению, составляют немалую долю в общем объеме компьютерной науки, а в промышленном производстве уже появились первые образцы нейропро- цессоров, способные на микроэлектронном уровне реализовывать топологию нейронной сети. Машинное обучение и быстрое развитие теоретических основ нейронных сетей и машин с нечеткой логикой позволят в скором будущем создавать компьютеры, которые будут узнавать своего хозяина и даже поддерживать беседы на определенные темы. «Умный дом», «умный автомобиль» — эти словосочетания давно на слуху, но мы плохо себе представляем, что произойдет, когда от ступени автоматизации компьютеры шагнут в область активного самообучения. Ведь, как уже отмечалось, в распоряжении этих компьютеров будет не только информация, вводимая владельцем, но и Интернет. Кажется, самые смелые прогнозы фантастов 70-х гг. могут стать реальностью.
□ Выход в пограничные области знаний. О том, что компьютер — это не обязательно микроэлектронное устройство, мы уже говорили. Однако реальные шаги к реализации типов компьютеров, отличных от электронных, до недавнего времени были очень малы и несмелы. Только в последние годы новое дыхание
обрели исследования, направленные на создание оптических, биологических, квантовых, химических и других неэлектронных типов компьютеров. Пока рано говорить о каких-то устойчивых прогнозах. Только в области квантовых компьютеров есть более или менее завершенные эксперименты и работающие системы. Хотя с точки зрения производительности и размера эти компьютеры даже близко не могут сравниться с микроэлектронными, никто не может предсказать, какое ускорение этим технологиям могут придать научные факты, полученные во время экспериментов, скажем, на том же адронном коллайдере.
Таким образом, подводя итог, можно сказать, что компьютеры развиваются именно в том направлении, которое лучше всего разработано писателями-фантастами: они становятся вездесущими, все менее заметными, все более интеллектуальными, все более включенными как в глобальное информационное пространствЬ (Интернет), так и в наш быт.
Вопросы для самопроверки
1. Дайте определение компьютеру.
2. Каковы основные этапы в развитии вычислительной техники?
3. Как выглядит машина Тьюринга? Была ли она изготовлена?
4. Как устроена машина фон Неймана?
5. Перечислите основные поколения компьютеров.
6. Каковы основные признаки четвертого поколения компьютеров?
7. Какие виды классификации компьютеров вы знаете?
8. Как компьютеры можно классифицировать по назначению?
9. Что такое «мэйнфрейм»?
10. Чем клиент-серверная архитектура отличается от мэйнфреймовой?
11. Что такое «сервер приложений»?
12. Сформулируйте закон Мура.
13. Что понимается под достижением технологического барьера?
14. Каковы тенденции и пути развития микропроцессоров?
15. Каким образом достигается такая большая вычислительная мощность суперкомпьютеров?
16. В чем состоит классификация Флинна?
17. Какие дополнительные возможности, помимо обработки запросов клиентских компьютеров, должен реализовывать современный сервер?
18. Назовите основные отличия ноутбука от КПК.
19. Каковы перспективы развития компьютеров и вычислительных систем?
Литература
1. Воеводин Вл. В., Жуматий С. А. Вычислительное дело и кластерные системы. M.: Издательство московского университета, 2007.
2. ПоворознюкА. И. Архитектура компьютеров: учебное пособие. Харьков: Торнадо, 2004.
3. Пятибратов А. Я, Тудыно JI. Я, Кириченко А. А. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. M.: Финансы и статистика, 2004.
4. Частиков А. Архитекторы компьютерного мира. СПб.: БХВ-Петербург, 2002.
5. Таненбаум Э., Ван Стеен М. Распределенные системы. СПб.: Питер, 2003.
6. Таненбаум Э. Архитектура компьютера. СПб.: Питер, 2007.
Источник
ОСНОВНЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТЕХНИКИ
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ОСНОВНЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТЕХНИКИ
1.1. Развитие оптических компьютеров
1.2. Развитие квантовых компьютеров
1.3. Создание нейрокомпьютеров
1.4. Новейшие достижения
2. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
2.1. Исходные данные
2.2. Выполнение задания
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Компьютеры появились очень давно в нашем мире, но только в последнее время их начали так усиленно использовать во многих отраслях человеческой жизни. Еще десять лет назад было редкостью увидеть какой-нибудь персональный компьютер — они были, но были очень дорогие, и даже не каждая фирма могла иметь у себя в офисе компьютер. А теперь в каждом третьем доме есть компьютер, который уже глубоко вошел в жизнь самих обитателей дома.
Сама идея создания искусственного интеллекта появилась очень давно, но только в 20 столетии ее начали приводить в исполнение. Сначала появились огромные компьютеры, которые были зачастую размером с огромный дом. Использование таких махин было не очень удобно, но мир не стоял на одном месте эволюционного развития — менялись люди, менялась их среда обитания, и вместе с ней менялись и сами технологии, все больше совершенствуясь. И компьютеры становились все меньше и меньше по своим размерам, пока не достигли сегодняшних размеров.
Современные вычислительные машины представляют одно из самых значительных достижений человеческой мысли, влияние, которого на развитие научно-технического прогресса трудно переоценить. Области применения ЭВМ непрерывно расширяются. Этому в значительной степени способствует распространение персональных ЭВМ, и особенно микроЭВМ.
За время, прошедшее с 50-х годов, цифровая ЭВМ превратилась из «волшебного», но при этом дорогого, уникального и перегретого нагромождения электронных ламп, проводов и магнитных сердечников в небольшую по размерам машину – персональный компьютер – состоящий из миллионов крошечных полупроводниковых приборов, которые упакованы в небольшие пластмассовые коробочки.
В результате этого превращения компьютеры стали применяться повсюду. Они управляют работой кассовых аппаратов, следят за работой автомобильных систем зажигания, ведут учет семейного бюджета, или просто используются в качестве развлекательного комплекса, но это только малая часть возможностей современных компьютеров. Более того, бурный прогресс полупроводниковой микроэлектроники, представляющей собой базу вычислительной техники, свидетельствует о том, что сегодняшний уровень как самих компьютеров, так и областей их применения является лишь слабым подобием того, что наступит в будущем.
Изучение компьютерной техники уже введено в программы школьного обучения как обязательный предмет, чтобы ребенок смог уже с довольно раннего возраста знать строение и возможности компьютеров. А в самих школах (в основном на западе и в Америке) уже многие годы компьютеры применялись для ведения учебной документации, а теперь они используются при изучении многих учебных дисциплин, не имеющих прямого отношения к вычислительной технике.
Современные вычислительные машины представляют одно из самых значительных достижений человеческой мысли, их влияние на развитие научно-технического прогресса трудно переоценить. Области применения ЭВМ непрерывно расширяются, чему в значительной степени способствует распространение персональных компьютеров, и особенно микроПК. [2, с. 8]
Цель данной работы – рассмотреть перспективы развития персональных компьютеров.
1. ОСНОВНЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТЕХНИКИ
1.1. Развитие оптических компьютеров
Развитие вычислительной техники представляет собой постоянно сменяющие друг друга физические способы реализации логических алгоритмов — от механических устройств (вычислительная машина Бэббиджа) к ламповым (компьютеры 40-50-х годов Марк I и Марк II), затем к транзисторным и, наконец, к интегральным схемам. И уже на рубеже XXI века шли разговоры о скором достижении пределов применения полупроводниковых технологий и появлении вычислительных устройств, работающих на совершенно ином принципе. Все это свидетельствует о том, что прогресс не стоит на месте, и с течением времени ученые открывают новые возможности создания вычислительных систем, принципиально отличающихся от широко применяемых компьютеров. Существует несколько возможных альтернатив замены современных компьютеров, одна из которых — создание так называемых оптических компьютеров, носителем информации в которых будет световой поток.
Проникновение оптических методов в вычислительную технику ведется по трем основным направлениям. Первое основано на использовании аналоговых интерференционных оптических вычислений для решения отдельных специальных задач, связанных с необходимостью быстрого выполнения интегральных преобразований. Второе направление связано с использованием оптических соединений для передачи сигналов на различных ступенях иерархии элементов вычислительной техники, т.е. создание чисто оптических или гибридных (оптоэлектронных) соединений вместо обычных, менее надежных, электрических соединений. При этом в конструкции компьютера появляются новые элементы — оптоэлектронные преобразователи электрических сигналов в оптические и обратно. Но самым перспективным направлением развития оптических вычислительных устройств является создание компьютера, полностью состоящего из оптических устройств обработки информации. Это направление интенсивно развивают с начала 80-х годов ведущие научные центры (MTI, Sandia Laboratories и др.) и основные компании-производители компьютерного оборудования (Intel, IBM, AMD).
В основе работы различных компонентов оптического компьютера (трансфазаторы-оптические транзисторы, триггеры, ячейки памяти, носители информации) лежит явление оптической бистабильности. Оптическая бистабильность — это одно из проявлений взаимодействия света с веществом в нелинейных системах с обратной связью, при котором определенной интенсивности и поляризации падающего на вещество излучения соответствуют два (аналог 0 и 1 в полупроводниковых системах) возможных стационарных состояния световой волны, прошедшей через вещество, отличающихся амплитудой и (или) параметрами поляризации. Причем предыдущее состояние вещества однозначно определяет, какое из двух состояний световой волны реализуется на выходе. Для большего понимания явление оптической бистабильности можно сравнить с обычной петлей магнитного гистерезиса (эффект, используемый в магнитных носителях информации). Увеличение интенсивности падающего на вещество светового луча до некоторого значения I1 приводит к резкому возрастанию интенсивности прошедшего луча; на обратном же ходе при уменьшении интенсивности падающего луча до некоторого значения I2
Источник