按照著名的摩爾定律(即集成電機的性能每18個月翻一番)計算,今天計算速度為10億次的計算機,到2010年時的計算速度大約為1280億次,也就是說到那時5000億次的計算機用幾台台式計算機組合起來就可以了,而今天我們卻需要使用大約500個CPU構造一台這樣的機器。
20世紀的電子計算機按照巨型機、大型機、中型機、小型機、微機(個人計算機)等進行分類。今後,計算機將簡單地劃分為服務器和客戶機兩類。連接在網上提供計算、數據處理和軟件環境支撐的是服務器,而用戶直接使用的則是客戶機。
從技術的走向預測:服務器的能力今後會越來越強,用於科學計算的超級服務器會達到千萬億以上,用於數據處理的超級服務器在數據交換速度和數據倉庫的容量和管理能力方麵都會比現在的服務器高得多。
客戶端計算機的發展是越來越智能化(傻瓜化、個性化)、方便化(可移動、嵌入式)。而智能化要求計算機中處理器的性能更強,人工智能技術和軟件技術更先進。
目前的計算機是架構在基於微電子理論的半導體技術之上的,計算機硬件的發展主要取決於集成電路技術和工藝的發展。
很多科學家開始尋找研究新一代的計算機硬件。超導計算機、生物計算機和量子計算機是諸多探索中被注意的較多的三個方向。
超導計算機的主頻估計可以在100吉赫茲以上工作,大約2010年可能成為與現在的超大規模集成電路計算機共存的計算機體係結構。在超導計算機之後,將可能是基於光學技術的量子計算機的天下,量子計算機被認為極有可能在新世紀的頭30年取得重大突破,並在2040年前後研製成功商業化的計算機。
生物計算機將極有可能是繼量子計算機之後的新一代計算機,盡管它的工作機理目前大部分已經清楚,但是何時能夠製造出可與今天的計算機在速度、可靠性、成本等方麵相匹敵的生物計算機仍然是一個難以預測的問題。
IP技術和WEB瀏覽技術是20世紀計算機網絡成功的基石。當然,現在IP技術還存在著沒有服務質量控製的問題,WEB瀏覽技術也存在著信息檢索效率低和資源管理困難的問題等。21世紀計算機網絡的網絡路由設備的心髒實際上也是計算機,隻不過是一台專門用來進行網絡通信控製和管理的計算機而已。
打印機、磁帶機、繪圖儀等也都是帶有專門用來控製這些設備的計算機。
(2)計算機軟件技術計
算機軟件領域主要研究計算機使用環境技術,包括係統軟件、用戶編程環境與工具、應用軟件等等。需要解決的問題包括進化性、兼容性、重用性、友好性、可靠性等等。
如果說硬件是計算機的身體,則軟件就是計算機的神經和大腦。因此軟件的好壞直接決定了計算機的效率和應用水平。計算機軟件作為20世紀人類文明進步的最大成果之一,必將成為人類文化的重要組成部分。現在的人類文化構築在語言、文化環境和文化作品的架構上,其中語言是基本的、開放的和共享的,這是人類文明可以不斷進化的根本保證。
將計算機軟件與人類文化相類比,係統軟件相當於人類語言,用戶編程環境和工具相當於文化環境,而應用軟件相當於文化作品。
但目前計算機的係統軟件大多數還不開放、難以共享。可發展到了一定階段,如果係統軟件不開放將會阻礙本領域的發展速度,不利於軟件進化。現在的LINUX開放源碼運動從某種程度上正是順應這個潮流,因此可以預見必將最後取得成功。
在操作係統方麵,20世紀技術上最成功的係統是UNIX,在概念上最成功的是美國蘋果公司所提出的視窗圖形界麵,在商業上最成功的是微軟公司的WINDOWS操作係統。新世紀的操作係統將繼承現在好的操作係統的主要優點,變成開放的和進化的。在操作係統開放之後,係統軟件產業將主要集中在軟件環境平台和工具的研究開發上。可視化編程環境與工具、辦公套件、家庭套件、學習套件等將會有很大的發展空間。
計算機硬件發展的速度可以用摩爾定律解釋,即每18個月翻一番,軟件的發展速度目前還沒有類似的定律可以使用。從曆史上看,軟件在計算機程序設計語言的進化方麵大約每10年一代。
軟件的兼容性和開放性一直是人們努力研究的目標,也就是說要使得一次編就的應用軟件在各種不同硬件係統上都可以運行,要使得已經設計好的程序模塊被有效地重複利用。在軟件的開放性方麵,20世紀貢獻最大的工作是JAVA語言的發明,目前跨平台這一設想還沒有完全有效地被實現,相信21世紀第一個10年一定可以完成。
計算機科學家和軟件工程師對於軟件重用、軟件複用的技術已經研究了幾十年。已經提出了包括軟件的模塊化、軟件重用技術、軟構件技術、軟件總線等等概念。目前在因特網上已經開始有一些用JAVA語言和庫函數形式提供的軟件構件可以提供使用,隨著這種軟構件的規範化和實用化,計算機軟件生產的工業化程度會慢慢提高,軟件發展的速度也會慢慢加快。估計到21世紀的第一個10年結束的時候,軟件的工業化程度應該達到20世紀90年代中期計算機硬件的工業化程度。