光技术后其传输速度可以达到每秒万亿字节。另外光子不像带电的电子那样相互作用,因此 经过同样窄小的空间时可以传输更多的数据。同时光的传输无需物理连接。光计算机发展的 关键技术是要做出能耗少、体积小、易于制造、价廉的光电子转换器和光计算机定位系统。 生物计算机实现起来比光计算机更为困难,它是使用生物工程技术产生的蛋白分子为主 要原料制成的生物芯片。它不但具有巨大的存储能力,且能以波的形式传播信息。其处理速 度比当今最快的计算机快一百万倍,而且能耗仅有现代计算机的十亿分之一。许多科学家认 为,21世纪很可能是生物计算机的时代 分子计算机的基础是制造出单个的分子,其功能与三极管、二极管及今天的微电路的其 他重要部件相同或相似,然后把上亿个分子器件牢固地连接在某种基体表面。在这方面还有 很长的路要走 量子计算机目前处于理论与实现之间,大多数科学家认为量子计算机会在今后几十年间 出现,它是采用基于量子力学原理的、采用深层次计算模式的计算机,这种模式只由物质世 界中一个原子的行为所决定,而不像传统的二进制计算机那样将信息分为0和1,对应于晶 体管的开和关来处理。他的这种计算模式对并行计算非常有利。量子计算机的原型机正在研 究当中,还要进行多年的艰苦研究工作,但科学家预见终究将有一天会出现针尖上的超级计 算机 2计算机的特点和分类 1计算机的特点 运算速度快 运算速度快是计算机从出现到现在人们利用它的主要目的。现代的计算机已达到每秒几 百亿次至几万亿次的运算速度。许多以前无法做到的事情现在利用高速计算机就可以得到实 现。如众所周知的天气预报,若不采用高速计算机,就不可能对几天后的天气变化作较准确 的预测。另外,像我国十多亿人的人口普查,离开了计算机也无法完成 2.计算精度高 计算机采用二进制数字运算,计算精度可用增加表示二进制数的位数来获得,从程序设 计方面也可使用某些技巧,使计算精度达到人们所需的要求。众所周知的圆周率π,一位美 国数学家花了15年时间计算到707位,而采用计算机目前已达到小数点后上亿位 具有记忆和逻辑判断能力 计算机的存储器不仅能存放原始数据和计算结果,更重要的是能存放用户编制好的程 序。它的容量都是以兆字节计算的,可以存放几十万至几千万个数据或文档资料,当需要时 又可快速、准确、无误地取出来。计算机运行时,它从存储器高速地取出程序和数据,按照 程序的要求自动执行 计算机还具有逻辑判断能力,这使得计算机能解决各种不同的问题。如判断一个条件是 真还是假,并且根据判断的结果,自动确定下一步该怎么做。例如数学中的著名难题“4色 问题”——即对任意地形图,要使相邻区域颜色不同,用4种颜色就够了一一就是美国数学 家在1976年用了上百亿次判断,三台计算机共用了1200小时才解决的。 4.可靠性高,通用性强 现代计算机由于采用超大规模集成电路,都具有非常高的可靠性,可以安全地使用在各 行各业,特别是像银行这种要求高可靠性的行业。由于计算机同时具有计算和逻辑判断等功 能,使得计算机不但可用于数值计算,还可对非数据信息进行处理,如图形图像处理、文字 编辑、语言识别、信息检索等各个方面。使得计算机的应用在各行各业都可发挥出它的效力 1.2.2计算机的类型光技术后其传输速度可以达到每秒万亿字节。另外光子不像带电的电子那样相互作用，因此 经过同样窄小的空间时可以传输更多的数据。同时光的传输无需物理连接。光计算机发展的 关键技术是要做出能耗少、体积小、易于制造、价廉的光电子转换器和光计算机定位系统。 生物计算机实现起来比光计算机更为困难，它是使用生物工程技术产生的蛋白分子为主 要原料制成的生物芯片。它不但具有巨大的存储能力，且能以波的形式传播信息。其处理速 度比当今最快的计算机快一百万倍，而且能耗仅有现代计算机的十亿分之一。许多科学家认 为，21 世纪很可能是生物计算机的时代。 分子计算机的基础是制造出单个的分子，其功能与三极管、二极管及今天的微电路的其 他重要部件相同或相似，然后把上亿个分子器件牢固地连接在某种基体表面。在这方面还有 很长的路要走。 量子计算机目前处于理论与实现之间，大多数科学家认为量子计算机会在今后几十年间 出现，它是采用基于量子力学原理的、采用深层次计算模式的计算机，这种模式只由物质世 界中一个原子的行为所决定，而不像传统的二进制计算机那样将信息分为 0 和 1，对应于晶 体管的开和关来处理。他的这种计算模式对并行计算非常有利。量子计算机的原型机正在研 究当中，还要进行多年的艰苦研究工作，但科学家预见终究将有一天会出现针尖上的超级计 算机。 1． 2 计算机的特点和分类 1．2．l 计算机的特点 1．运算速度快 运算速度快是计算机从出现到现在人们利用它的主要目的。现代的计算机已达到每秒几 百亿次至几万亿次的运算速度。许多以前无法做到的事情现在利用高速计算机就可以得到实 现。如众所周知的天气预报，若不采用高速计算机，就不可能对几天后的天气变化作较准确 的预测。另外，像我国十多亿人的人口普查，离开了计算机也无法完成。 2．计算精度高 计算机采用二进制数字运算，计算精度可用增加表示二进制数的位数来获得，从程序设 计方面也可使用某些技巧，使计算精度达到人们所需的要求。众所周知的圆周率，一位美 国数学家花了 15 年时间计算到 707 位，而采用计算机目前已达到小数点后上亿位。 3．具有记忆和逻辑判断能力 计算机的存储器不仅能存放原始数据和计算结果，更重要的是能存放用户编制好的程 序。它的容量都是以兆字节计算的，可以存放几十万至几千万个数据或文档资料，当需要时， 又可快速、准确、无误地取出来。计算机运行时，它从存储器高速地取出程序和数据，按照 程序的要求自动执行。 计算机还具有逻辑判断能力，这使得计算机能解决各种不同的问题。如判断一个条件是 真还是假，并且根据判断的结果，自动确定下一步该怎么做。例如数学中的著名难题“4 色 问题”——即对任意地形图，要使相邻区域颜色不同，用 4 种颜色就够了——就是美国数学 家在 1976 年用了上百亿次判断，三台计算机共用了 1200 小时才解决的。 4．可靠性高，通用性强 现代计算机由于采用超大规模集成电路，都具有非常高的可靠性，可以安全地使用在各 行各业，特别是像银行这种要求高可靠性的行业。由于计算机同时具有计算和逻辑判断等功 能，使得计算机不但可用于数值计算，还可对非数据信息进行处理，如图形图像处理、文字 编辑、语言识别、信息检索等各个方面。使得计算机的应用在各行各业都可发挥出它的效力。 l．2．2 计算机的类型