计算机网络的发展趋势和前景

计算机网络的发展趋势和前景

虽然电子计算机被人们称为“电脑”，但是现在“电脑”与“人脑”相比较，还有重大的、本质的差异，其中最显著的差异是电脑具有刚性体系结构，而人脑具有柔性体系结构。人脑是人体高级神经中枢系统，是人体的信息中心、控制中心、智能中心。作为人体控制系统的高级生物信息处理机，人脑可被视为具有柔性体系结构的生物智能计算机。在结构与性能方面具有多种优越性。通过从体系结构、应用性能、智能水平方面，对现有的电脑--电子计算机产品与“人脑”--高级生物智能计算机进行了比较分析后，笔者提出了关于柔性智能计算机的设计思想，主要包括：1.柔性自组织式硬件系统结构；2.柔性自适应软件体系结构；3.拟人脑智能特性与功能。拟人脑智能特性与功能中包括：联想式存储系统；推理式运算系统；自动软件设计；自动定时钟频率；自学习、自完善能力；自诊断、自修复能力；自然信息输入能力和自然信息输出能力等。 虽然电子计算机被人们称为"电脑",但是现在"电脑"与"人脑"相比较,还有重大的、本质的差异,其中最显著的差异是电脑具有刚性体系结构,而人脑具有柔性体系结构。因此,人们开始探索--柔性智能计算机的发展前景。 一、电脑刚性体系结构的问题 计算机的发展已经历了四代:电子管计算机、晶体管计算机、集成电路计算机、超大规模集成电路计算机。前四代计算机在结构和性能方面都取得了巨大的进展,提高了存储容量、运算速度、可靠性与通用性,减少了体积、重量和能耗,降低了制造成本和运行费用,优化了性能/价格比,从而为计算机的规模生产与广泛应用提供了技术条件和物质基础。 但是,前四代计算机在工作原理与体系结构上都没有重大突破,仍是基于冯.诺曼原理的、集中式刚性体系结构的计算机,其主要特征包括:刚性体系结构、集中体系结构、串行工作方式、两态逻辑基础、固定时钟频率、软硬分离模式。 现有电脑虽然在分布式体系结构、并行处理方式上有所改进,但是,大多数计算机产品,如微型计算机,仍是具有上述特征的刚性计算机,在体系结构、应用性能和智能水平方面还存在许多问题。 1.体系结构方面的问题 (1)刚性集中式结构、串行工作方式、固定时钟频率等从原理上限制了计算机的运行速度和处理能力,被称为"冯.诺曼瓶颈"。为了提高运行速度和处理能力,只能求助于不断增加的时钟主频,如从286到586。 (2)由于采用了刚性硬件体系结构及软、硬件分离的模式,因此现有计算机的各种应用系统,必须预先编制相应的应用程序,详细规定每一操作的步骤,计算机的应用功能完全取决于应用软件,刚性硬件只能机械地执行预先编制的程序指令,而不能在运行过程中灵活可调,以适应软件实现和用户的需求。 (3)由于现有电脑以二进制两态逻辑为基础,因此应用计算机求解任何问题都是依靠软件,将各种问题求解转化为一系列布尔代数运算,才能在计算机上实现。然而,许多实际问题都是复杂的、多态逻辑的、非确定性的,而不是简单的、两态逻辑的、确定的,所以,给软件设计、编制、调试和验证增加了困难和故障,导致所谓的"软件危机"。 2.智能水平方面的问题 (1)缺乏推理能力。现有计算机本身并不具有知识推理能力,只能依靠知识工程师开发的基于知识的应用软件,才能利用知识推理,进行问题求解,如专家系统。(2)缺乏理解能力。现有计算机只能在程序流控制下,机械地执行程序指令,完成相应的计算任务或信息处理工作,它并不能理解自身的行为,需要人通过程序告诉它"做什么"、"怎么做",而不能理解"为什么做"。(3)缺乏联想能力。现有计算机本身一般不具备联想功能,如联想检索、联想运算等。"关系数据库"软件只能提供某些类似于联想的检索功能。(4)缺乏自学习功能。现有计算机本身不具有自学习功能,不能自行通过学习,改善其性能,而需要通过人"示教",编制程序,教会计算机工作。(5)缺乏自编程功能。现有计算机还不能进行自动程度设计,实现程序综合和验证,需要依靠编程人员,采用相应的编程辅助工具,进行程序设计和验证。(6)缺乏自组织功能。现有计算机不具备自组织能力,不能依据用户需求自动调整硬件结构和体系结构。(7)缺乏自修复功能。现有计算机一般不具备自动诊断、自动修复其硬件故障或系统软件故障的能力。(8)缺乏自适应能力。不能适应运行环境条件和用户需求的变化,自行调整其时钟频率、运行速度、指令字长,自行寻找其最优工作状态

计算机网络技术是目前计算机科学中发展得最为迅速的一门技术 ,把握该技术发展的方向是非常必要的。本文主要介绍当前网络发展的四个方面 ,即接入技术、接入设备、高速传输、网络应用 ,附带提及了当前网络发展的几个热点方向 计算机网络发展的基本方向是开放、集成、高速、移动、智能以及分布式多媒体应用。开放和集成是相辅相成的。开放指网络体系结构的开放和操作系统调用界面与用户操作界面的开放。开放的核心问题是标准问题 ,即各种不同厂家的计算机或网络产品能够按照统一的标准向高层提供相应