《计算机硬件基础》课程教学资源（PPT讲义课件）第五章 21世纪的计算机

第五章21世纪的计算机 把挤在指甲壳那么大的硅片里的晶体管数量增 加一倍。但是物理学定律认为,这种成倍增长 的速度不会永远持续下去。最终,晶体管会变 得非常小,小到晶体管的组件将只有几个分子 那么大。在这样小的距离里,起作用的将是古 怪的量子定律,电子会从一个地方跳到另外 个地方而不穿过这两个地方之间的空间。就像 破漏的消防水管中的水,这时电子会越过原子 粗细的导线和绝缘层,从而产生致命的短路

第五章 21世纪的计算机 按照穆尔定律，芯片制造商大约每18个月就会 把挤在指甲壳那么大的硅片里的晶体管数量增 加一倍。但是物理学定律认为，这种成倍增长 的速度不会永远持续下去。最终，晶体管会变 得非常小，小到晶体管的组件将只有几个分子 那么大。在这样小的距离里，起作用的将是古 怪的量子定律，电子会从一个地方跳到另外一 个地方而不穿过这两个地方之间的空间。就像 破漏的消防水管中的水，这时电子会越过原子 粗细的导线和绝缘层，从而产生致命的短路

第五章21世纪的计算机 ◆寻找硅替代物已成为一场运动。以下是科学家 正在探索的一些理论上的选择方案: *光子计算机这种计算机使用激光束替代电 子。目前已发明了一种光学晶体管,可是光学 组件仍然非常庞大而且笨拙 ◆*DNA计算机其原理是把绞成两股的分子当 成—种生物计算机磁带使用(不同的是计算机 使用0和1编码,而DNA使用ATCG四

第五章 21世纪的计算机 寻找硅替代物已成为一场运动。以下是科学家 正在探索的一些理论上的选择方案： ＊ 光子计算机 这种计算机使用激光束替代电 子。目前已发明了一种光学晶体管，可是光学 组件仍然非常庞大而且笨拙。 ＊ DNA计算机 其原理是把绞成两股的分子当 成一种生物计算机磁带使用（不同的是计算机 使用0和1编码，而DNA使用ATCG四

第五章21世纪的计算机 ◆个核酸编码)。这种方法在处理大批量数字方 面很有希望。因此,大型银行和机构有朝一日 也许会使用它。然而,DNA计算机也显得笨拙。 因为这种计算机是由一堆装着有机液体的试管 组成,不大可能在不久的将来替换便携计算机 *分子计算机和点计算机这两种计算机分别 使用单个的分子和单个的电子代替硅晶体管。 但是这两种方法都面临着很大

第五章 21世纪的计算机 个核酸编码）。这种方法在处理大批量数字方 面很有希望。因此，大型银行和机构有朝一日 也许会使用它。然而，DNA计算机也显得笨拙。 因为这种计算机是由一堆装着有机液体的试管 组成，不大可能在不久的将来替换便携计算机。 ＊ 分子计算机和点计算机 这两种计算机分别 使用单个的分子和单个的电子代替硅晶体管。 但是这两种方法都面临着很大

第五章21世纪的计算机 ◆的技术困难,比如原子导线和绝缘层就很难批 量生产。目前还不存在切实可行的样机。 *量子计算机最有望从脱颖而出的黑马是量 子计算机,人们有时也称其为"终极计算机"。 其设计思想是把一束激光或者电波照射到一些 精心排列的像陀螺一般旋转的原子核上。当光 或者波从这些原子上反弹时,它会改变其中 些原子核的旋转方向

第五章 21世纪的计算机 的技术困难，比如原子导线和绝缘层就很难批 量生产。目前还不存在切实可行的样机。 ＊ 量子计算机 最有望从脱颖而出的黑马是量 子计算机，人们有时也称其为"终极计算机" 。 其设计思想是把一束激光或者电波照射到一些 精心排列的像陀螺一般旋转的原子核上。当光 或者波从这些原子上反弹时，它会改变其中一 些原子核的旋转方向

第五章21世纪的计算机 ◆分析这些旋转发生了什么改变就能够完 成复杂的计算任务。这些计算机机异常 敏感,哪怕是最小的千扰-比如一束从旁 边经过的宇宙射线一也会改变机器内计算 原子的方向,从而导致错误的结果。目 前,量子计算机只能利用大约5个原子做 最简单的计算。要想做任何有意义的工 作都必须使用数百万个原子

第五章 21世纪的计算机 分析这些旋转发生了什么改变就能够完 成复杂的计算任务。这些计算机机异常 敏感，哪怕是最小的干扰--比如一束从旁 边经过的宇宙射线--也会改变机器内计算 原子的方向，从而导致错误的结果。目 前，量子计算机只能利用大约5个原子做 最简单的计算。要想做任何有意义的工 作都必须使用数百万个原子

第五章21世纪的计算机 ◆未来影响电脑的12个技术趋势 1、可存储400G的AFC(“抗铁磁偶 合”)硬盘 ◆这项新技术是在硬盘内的磁盘上铺上薄薄的一 层钌元素,IBM将其称为“魔粉”(pix i e dus t)。现在的硬盘每平方英寸能储 存20G,而AFC硬盘将能达到其5倍。目 前该技术已经问世,但是在2006年之前, 还无法达到400G的容量。但问题是,现在 的硬盘空间已经超过了绝大多数用户的需求

第五章 21世纪的计算机 未来影响电脑的１２个技术趋势 １、可存储４００Ｇ的ＡＦＣ（“抗铁磁偶 合”）硬盘 这项新技术是在硬盘内的磁盘上铺上薄薄的一 层钌元素，ＩＢＭ将其称为“魔粉”（ｐｉｘ ｉｅ ｄｕｓｔ）。现在的硬盘每平方英寸能储 存２０Ｇ，而ＡＦＣ硬盘将能达到其５倍。目 前该技术已经问世，但是在２００6年之前， 还无法达到４００Ｇ的容量。但问题是，现在 的硬盘空间已经超过了绝大多数用户的需求

第五章21世纪的计算机 ◆2、运行速度达1G的Pa1mtop P a m t o p将集PIM(个人信息管理) 电话、个人数字助理于一身,使用的处理器运 行速度将达到250兆到1G。Pa1mto p采用了高速移动电话、蓝牙等无线技术。消 费者能用其下载MP3、播放短的视频录像, 还能进行语音输入。2002年上半年将出现 运行速度达250兆到400兆的产品。当然, 电池寿命不会太长。另外,芯片发热量也很可 观

第五章 21世纪的计算机 ２、运行速度达１Ｇ的Ｐａｌｍｔｏｐ Ｐａｌｍｔｏｐ将集ＰＩＭ（个人信息管理）、 电话、个人数字助理于一身，使用的处理器运 行速度将达到２５０兆到１Ｇ。Ｐａｌｍｔｏ ｐ采用了高速移动电话、蓝牙等无线技术。消 费者能用其下载ＭＰ３、播放短的视频录像， 还能进行语音输入。２００２年上半年将出现 运行速度达２５０兆到４００兆的产品。当然， 电池寿命不会太长。另外，芯片发热量也很可 观

第五章21世纪的计算机 ◆3、有机发光平面显示器(OLED) ◆该产品将取代液晶显示屏(LCD)。OLE D利用可发光的有机材料,所以不需要背光板 或周围光源。这样它就比LCD的成本低、耗 电量小、反应速度快,而且还更薄,特别适用 于便携设备。因为可以在塑料上印制OLED 所以未来的显示器将可以卷起来。该产品要应 用到个人数字助理或手机上还需要两三年时间, 要用到笔记本电脑和台式机上还需要5到10 年。该产品的颜色失真是一个问题

第五章 21世纪的计算机 ３、有机发光平面显示器（ＯＬＥＤ） 该产品将取代液晶显示屏（ＬＣＤ）。ＯＬＥ Ｄ利用可发光的有机材料，所以不需要背光板 或周围光源。这样它就比ＬＣＤ的成本低、耗 电量小、反应速度快，而且还更薄，特别适用 于便携设备。因为可以在塑料上印制ＯＬＥＤ， 所以未来的显示器将可以卷起来。该产品要应 用到个人数字助理或手机上还需要两三年时间， 要用到笔记本电脑和台式机上还需要５到１０ 年。该产品的颜色失真是一个问题

第五章21世纪的计算机 ◆4、不知疲倦的无线网络:802.11 ◆这是一个高速无线互联协议,能在任何地方高 速上网。 Wa port和 Mobiles t ar等公司已经在美国的一些宾馆、机场安装 了802.11b。企业可以使用802.1 la,上网速度可达每秒54兆。问题是,与 局域网入口距离越远,速度就越慢,而且安全 性较差。802.11a还与802.11b 不兼容

第五章 21世纪的计算机 ４、不知疲倦的无线网络：８０２．１１ 这是一个高速无线互联协议，能在任何地方高 速上网。Ｗａｙｐｏｒｔ和ＭｏｂｉｌｅＳｔ ａｒ等公司已经在美国的一些宾馆、机场安装 了８０２．１１ｂ。企业可以使用８０２．１ １ａ，上网速度可达每秒５４兆。问题是，与 局域网入口距离越远，速度就越慢，而且安全 性较差。８０２．１１ａ还与８０２．１１ｂ 不兼容

第五章21世纪的计算机 ◆5、互联网的通用语言:ⅩML ◆有了ⅩML语言,就能从所有计算机上 通过网络存取公司的数据,还将使网页 搜索更准确。ⅩML1.0在1998 年就已问世,一些产业正开发自己的专 业语言。但问题是,将现有数据转换为 ⅩML格式很麻烦而且成本高

第五章 21世纪的计算机 ５、互联网的通用语言：ＸＭＬ 有了ＸＭＬ语言，就能从所有计算机上 通过网络存取公司的数据，还将使网页 搜索更准确。ＸＭＬ １．０在１９９８ 年就已问世，一些产业正开发自己的专 业语言。但问题是，将现有数据转换为 ＸＭＬ格式很麻烦而且成本高昂