计算机硬件的发展趋势

张睿

摘 要：随着计算机技术的不断发展，计算机系统结构中软硬件比例的功能分配也在不断的发生着变化，该文简单论述了在当前计算机技术的前提下，计算机软、硬件的发展趋势：随着硬件的成本降低、软件成本的提高，硬件比重将会越来越大，性能更好。

关键词：硬件 芯片 性能

中图分类号：TP302.1G64 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）04（a）-0031-01

新一代计算机硬件是把信息采集存储处理、通信和人工智能结合在一起的智能计算机系统。它不仅能进行一般信息处理，而且能面向知识处理，具有形式化推理、联想、学习和解释的能力，将能帮助人类开拓未知的领域和获得新的知识。目前，随着计算机技术的不断发展，计算机有着越来越方便、越来越人性化、越来越自动化、越来越容易操作的趋势。

虽然计算机的制作技术已经发生了极大的变化，但在基本结构上，一直沿袭着冯.诺依曼的传统架构，即计算机硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大基本构件组成。计算机硬件体系结构的发展主要体现在两个方面的发展，一个是研制新型的计算机体系结构，提高并行计算和处理能力，其次是以硬件或固件为发展主线的大规模集成电路的研制和开发。

（1）软、硬件的功能分配是计算机系统结构的主要任务，而软件和硬件在逻辑功能上又是等效的。从原理上讲，软件的功能可以用硬件或固件完成，而硬件的功能也可以由软件模拟实现。提高硬件功能的比例可提高解题速度，减少程序所需存储空间，但会增加硬件成本；提高软件功能的比例可减低硬件成本，提高系统的灵活性，但解题速度会下降，而且软件设计费用和所需的存储器用量也要增加。计算机硬件成本不断下降，软件成本的不断上升，计算机的硬件越来越便宜，软件越来越昂贵，因此，计算机系统朝着硬件比例越来越大的趋势发展。

（2）硬件的发展就是在不断的追求体积更小巧、集成度更高、性能更好、生产更快速、价格更低廉的芯片。现在处理器的发展真可谓日新月异，CPU对于计算机对计算机性能的发挥起着至关重要的作用，所以不断的提高CPU的性能将对电脑的性能起到巨大的推动作用。计算机硬件的核心技术是微电子技术和光电子技术。从1995年以来，芯片制造工艺的发展十分迅速，新的生产工艺可以提高芯片的集成度。在不增加芯片面积的情况下，使用更精细的生产工艺可以比老工艺大大增加的晶体管数量，并可以扩展新的功能采用最新制造工艺后，相同晶体管会占据更小的面积，使一块晶元能够切割出更多处理器，使整体处理器成本降低，直接结果就是单颗处理器售价降低。同时，速度越来越快，功耗越来越小。纳米技术的运用也使这些电器产品更加智能化，功能更多。整合性的东西越来越多，如声卡、显卡、网卡都地整合到主板上，这样可以使电脑的价格更加便宜。

随着信息时代的到来，各层次的电脑用户对电脑的性能提出了更高的要求。在市场需求上看，无论是企业用户，还是个人用户，多任务、多线程的应用越来越广泛，传统的单核处理器在同时处理多个线程的时候显得力不从心，提升处理器多任务处理能力是迫切需要解决的问题。双核和多核处理器能大幅度提高了PC的工作效率。这也就表明双核和多核也是未来科技发展的必然需要。

（3）存储器的发展也具有容量大，体积小、价格低的趋势。随着信息量的不断增加，对数据的存储需求提出了更高的要求。存储器的发展将更多的关注速度和可靠性的提高，要具有更好的扩展性。借助于先进的工艺优势，存储芯片的封装尺寸更小，也决定了存储器的低电压特性，更促进了便携式产品的发展。

（4）随着微电子技术的飞速发展，计算机的体积越来越小，速度越来越高，容量越来越大，功耗越来越低，可靠性越来越好，输入输出设备也朝着高性能、多样化、智能化和多媒体方向发展。同时，随着计算机输入、输出设备的发展，人机界面越来越友好。一方面外围设备中也已越来越多地嵌入微处理器和软件进行控制以达到智能化和高性能的目标，另一方面也常常将原属于外围设备或外围设备控制器的部分功能直接设计进CPU，以便降低成本和改善性能。

迅猛发展的计算机硬件技术，为计算机软件的不断更新创造了良好的平台。未来计算机的发展，应更进一步缩短高级语言与机器语言、操作系统与系统结构，程序设计环境域系统结构之间的语义差距，这些差距是用软件来填补的，语义差距的大小实质上取决于软、硬件功能的分配，差距小了，系统结构对软件的支持就加强了。软件跟上硬件的发展步伐还需要时间。目前，随着数字模拟融合、微机电融合、电路板硅片融合、硬软件设计融合的趋势，新一代集成电路技术和IP核产业的发展势在必行，嵌入式整机的开发工作也从传统的硬件为主变为软件为主，嵌入式软件的发展将成为主流，会有超长的生命周期。

参考文献

[1] 耿增民.计算机硬件技术基础[M].2版.人民邮电出版社，2012.

[2] 邹逢兴，陈立刚.计算机硬件基础[M].高等教育出版社，2006.

[3] 李密生，韩坤.计算机硬件及组装维护[M].清华大学出版社，2011.endprint