Автор Анна Евкова
Преподаватель который помогает студентам и школьникам в учёбе.

Перспективы развития архитектур ЭВМ (Современные вычислительные машины что они себя представляют?)

Содержание:

Введение

В данном реферате мы узнаем перспективы развития ЭВМ в современном мире. Узнаем области применение ЭВМ. А так же их виды и альтернативы. Появление новых архитектур в ЭВМ.

  1. Современные вычислительные машины что они себя представляют?

Это 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 микро ЭВМ.

  1. К вычислительным средствам пятого поколения предъявляются следующие функциональные требования:

- возможность работать с базами знаний в различных предметных областях и организовывать на их основе системы искусственного интеллекта;

- обеспечивать простоту применения ЭВМ путем реализации эффективных систем ввода-вывода информации голосом, диалоговой обработки информации с использованием естественных языков, устройств распознавания речи и изображения;

- упрощать процесс создания программных средств путем автоматизации синтеза программ.

  1. Перспективы Архитектуры ЭВМ

Перспективы развития ЭВМ в первую очередь заложено обязательное уменьшение размеров компьютеров, неуклонное увеличение их быстродействия и объема памяти. Также согласно сегодняшней тенденции, уровень глобальных сетей будет увеличиваться, в связи с этим будут разрабатываться новые методы хранения, обработки, представления информации. Будут совершенствоваться способы передачи информации с учетом скорости, безопасности и качества. Виртуальная реальность остаётся одним из самых интересных и загадочных понятий компьютерной индустрии. Виртуальная реальность — это образ искусственного мира, моделируемый техническими средствами и передаваемый человеку через ощущения. В данный момент технологии виртуальной реальности широко применяются в различных областях человеческой деятельности. По словам учёных и исследователей, в ближайшем будущем персональные компьютеры кардинально изменятся. Примерно в 2020-2025 годах должны появиться молекулярные компьютеры, квантовые компьютеры, биокомпьютеры и оптические компьютеры. Компьютер будущего должен облегчить и упростить жизнь человека ещё в десятки раз!

  1. Куда где ведутся интенсивные работы?

А так же ведутся интенсивные работы в двух направлениях: создание ЭВМ пятого поколения традиционной (неймановской) архитектуры и апробации перспективных архитектур и схемотехнических решений. На формальном и прикладном уровнях исследуются архитектуры на основе параллельных абстрактных вычислителей (матричные и клеточные процессоры, систолические структуры, однородные вычислительные структуры, нейронные сети и др.). При этом ЭВМ должна обладать способностью к обучению, производить ассоциативную обработку информации и вести интеллектуальный диалог при решении конкретных задач. Но так же наряду с развитием архитектурных и системотехнических решений ведутся работы по совершенствованию технологий производства интегральных схем и по созданию принципиально новых элементных баз, основанных на оптических, молекулярных, квантовых и нейросетевых технологиях.

  1. Новые Архитектуры:

  • Оптические компьютеры
  • Квантовые компьютеры
  • Нейрокомпьютеры
  • Молекулярные компьютеры

Разберем каждую из этих новых Архитектур по отдельности.

  1. Оптические компьютеры

Оптические технологии давно уже используются в компьютеростроении: оптические накопители информации, в системах коммуникации световые импульсы используются для передачи потоков информации. Идея использования света для обработки информации стала осуществимой лишь недавно. Главной преградой для оптических (фотонных) вычислений долгое время была невозможность обрабатывать световую информацию без использования промежуточных электронных компонентов между вводом и выводом. Открытие интерференции, основанной на оптической логике, решило эту проблему.

C:\Users\timur\OneDrive\Рабочий стол\lazernie-processori-v2.orig.jpg

Главное преимущество оптической логики перед кремниевой в том, что фотоны распространяются гораздо быстрее электронов. Более того, в оптической логике данные поддаются конвейеризации. Оптическим компонентам не нужно формировать выходной сигнал до того, как они воспримут новый выходной сигнал, а значит, они могут обрабатывать целый поток данных.

Оптическая логика пока имеет ряд недостатков, особенно если говорить о последовательном соединении оптических затворов для построения компьютера. При построении сложного компьютера простая оптическая модель переходит в область голографии, и для построения логики требуются разного рода световые шины. Еще более сложная проблема заключается в том, что фазу и интенсивность импульсов необходимо контролировать по всей системе посредством оптических усилителей. Если эти проблемы будут решены, практическая реализация оптических микропроцессоров на подложке из стекла или пластика станет вполне возможной.

  1. Квантовые компьютеры

В основе квантовых вычислений лежит атом. Квантовые вычисления принципиально отличаются от традиционных, так как на атомном уровне в силу вступают законы квантовой физики. Один из них закон суперпозиции: квант может находиться в двух состояниях одновременно. Обычный бит может иметь значение либо 1, либо 0, а квантовый бит (qubit) может быть единицей и нулем одновременно.

Квантовая система из L двухуровневых кубитов имеет 2L линейно независимых состояний. Отличие квантовой системы от обычной заключается в том, что результат работы только с некоторой вероятностью является правильным. Но за счет небольшого увеличения операций в алгоритме можно сколь угодно приблизить вероятность получения правильного результата к единице.

C:\Users\timur\OneDrive\Рабочий стол\криостат.jpg

(Первый в России прототип Квантового компьютера)

Операция в квантовых вычислениях соответствует повороту вектора состояния регистра в 2L - мерном пространстве. Таким образом, квантовое вычислительное устройство размером L кубит может выполнять параллельно 2L операций. Практически квантовый алгоритм Гровера поиска в базе данных показывает квадратичный прирост мощности против классических алгоритмов. В ноябре 2009 года физикам из Национального института стандартов и технологий в США впервые удалось собрать программируемый квантовый компьютер, состоящий из двух кубит.

  1. Нейрокомпьютеры

Создание компьютера на основе нейронных систем живого мира базируется на теории персептронов – искусственной нейронной сети, которая может обучаться распознаванием образов.

C:\Users\timur\OneDrive\Рабочий стол\Grassi-Davide-2.jpg

Нейрокомпьютеры (биокомпьютер) – это совершенно новый тип вычислительной техники. Их можно строить на базе нейрочипов, которые функционально ориентированы на конкретный алгоритм, на решение конкретной задачи. Для решения задач разного типа требуется нейронная сеть разной топологии.

Перспективность создания компьютеров состоит в том, что структуры, имеющие свойства мозга и нервной системы, имеют ряд особенностей, которые помогают при решении таких сложных задач, как:

- параллельность обработки информации;

- способность к обучению;

- способность к автоматической классификации;

- высокая надежность;

- ассоциативность.

Сегодня возможна эмуляция работы нейрокомпьютеров (моделирование) как программно на ПЭВМ и суперЭВМ, так и программно-аппаратно на цифровых СБИС.

  1. Молекулярные компьютеры

это ЭВМ, использующие вычислительные возможности молекул преимущественно биологических, также используется идея вычислительных возможностей расположения атомов в пространстве. Квантовый компьютер – ЭВМ, которое путем выполнения квантовых алгоритмов существенно использует при работе эффекты, такие как квантовый параллелизм и квантовая запутанность.

C:\Users\timur\OneDrive\Рабочий стол\1000.jpg

Нанокомпьютеры – вычислительные устройства на основе электронных технологий с размерами логических элементов порядка нескольких нанометров. Сам компьютер также имеет микроскопические размеры. Другое направление связано с разработками биокомпьютеров – клеточные и ДНК-компьютеры.

Однако квантовые компьютеры, биокомпьютеры, нанокомпьютеры и другие направления – все это на сегодняшний момент всего лишь гипотетические вычислительные устройства, которые под собой не имеют логических решений. Высокие технологии – это будущее и это успех всего человечества. Ежедневно выпускаются новые и более совершенны модели ЭВМ. И на этом процесс развития не остановлен.

Вывод

Перспективы развития Архитектуры ЭВМ будут зависеть от его дальнейшего направление. А именно куда и как развитие шагнёт. Всё же Архитектура ЭВМ удивительная и требует дальнейшего изучения. И я считаю что дальнейшие развития помогут нам в будущем. Ведь даже Нейронные компьютеры уже дают нам намек на удивительное будущие. На то какое оно может быть с данными технологиями.

Список литературы:

  • https://studopedia.su/10_50393_perspektivi-razvitiya-evm.html
  • http://itslovo.ru/perspektivy-razvitiya-komp-uternoi-tehniki.html
  • https://yandex.ru/images/search?text=8.%09Нейрокомпьютеры&from=tabbar&pos=35&img_url=https%3A%2F%2Fwww.coleccionbeep.org%2Fwp-content%2Fuploads%2F2015%2F01%2FGrassi-Davide-2.jpg&rpt=simage
  • https://yandex.ru/images/search?text=6.%09%D0%9E%D0%BF%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B5%20%D0%BA%D0%BE%D0%BC%D0%BF%D1%8C%D1%8E%D1%82%D0%B5%D1%80%D1%8B%20&from=tabbar&pos=0&img_url=https%3A%2F%2Fi.sunhome.ru%2Fjournal%2F198%2Flazernie-processori-v2.orig.jpg&rpt=simage
  • https://yandex.ru/images/search?text=7%20%D0%BA%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D1%82%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D0%B5%20%D0%BA%D0%BE%D0%BC%D0%BF%D1%8C%D1%8E%D1%82%D0%B5%D1%80%D1%8B&from=tabbar&pos=12&img_url=https%3A%2F%2Fstorage.myseldon.com%2Fnews_pict_C8%2FC85B5F227ED4F71E6B58AA5CB891E972&rpt=simage
  • https://yandex.ru/search/?text=%D0%AD%D0%92%D0%9C&clid=2261451&banerid=0899050015%3ASW-93582b7f8edd&win=447&&lr=213
  • https://yandex.ru/search/?text=Перспективы+развития+архитектур+ЭВМ&clid=2261451&banerid=0899050015:SW-93582b7f8edd&win=447&