華正蕾

摘要：由于科學(xué)技術(shù)的不斷深入，在人們生活過程中，不可或缺的工具之一就是計(jì)算機(jī)，對(duì)于計(jì)算機(jī)來說，其最關(guān)鍵的內(nèi)容就是硬件與軟件。而計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)是其中最為關(guān)鍵的內(nèi)容之一，其是重點(diǎn)發(fā)展的內(nèi)容。該文自計(jì)算機(jī)的硬件構(gòu)成入手，對(duì)存儲(chǔ)、開發(fā)以及診斷等計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)進(jìn)行深入分析，并對(duì)計(jì)算機(jī)硬件今后發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行探究，期望該文的研究對(duì)于計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的發(fā)展起到積極的推進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī);硬件技術(shù);趨勢(shì)

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2020）06-0230-03

自計(jì)算機(jī)產(chǎn)生開始，一直到現(xiàn)在其已經(jīng)是當(dāng)前人們生活中最不可或缺的內(nèi)容。由于計(jì)算機(jī)的升級(jí)與發(fā)展，對(duì)與計(jì)算機(jī)相關(guān)的技術(shù)要求也不斷增加。而計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)來說，就是其中最重要的一個(gè)內(nèi)容。對(duì)于計(jì)算機(jī)硬件來說，其是計(jì)算機(jī)的關(guān)鍵內(nèi)容，主要有三個(gè)方面的內(nèi)容，一是處理器，二是控制器，三是存儲(chǔ)器和輸入設(shè)備。之后由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷深入，和計(jì)算機(jī)有關(guān)的硬件技術(shù)也得到深入推廣，例如開發(fā)技術(shù)等。此外，當(dāng)前我們開始向“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代邁進(jìn)，計(jì)算機(jī)技術(shù)開始在生產(chǎn)、生活中深度融合，同時(shí)其發(fā)展成生產(chǎn)力中最核心的內(nèi)容。對(duì)于計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)構(gòu)成來說，硬件系統(tǒng)不單單是其最重要的內(nèi)容，同時(shí)其是軟件運(yùn)行的前提。從本質(zhì)來看，其包括的內(nèi)容有很多，例如計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的電子、光電原件等等。對(duì)于計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)來說，硬件地位和作用與CPU進(jìn)行比較，就差一點(diǎn)點(diǎn)，想要對(duì)計(jì)算機(jī)性能進(jìn)行衡量，就必須評(píng)價(jià)其硬件。當(dāng)前，計(jì)算機(jī)經(jīng)過多年的深入發(fā)展，其硬件規(guī)模越來越小，功能也越來越強(qiáng)大。本文自計(jì)算機(jī)硬件的構(gòu)成人手，對(duì)其當(dāng)前的核心技術(shù)以及今后發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行探究。

1計(jì)算機(jī)的硬件構(gòu)成

1.1處理器

在計(jì)算機(jī)硬件中，運(yùn)算器就是處理、加工有關(guān)數(shù)據(jù)的部件，由于控制器的影響，使得運(yùn)算器與存儲(chǔ)器間的數(shù)據(jù)能夠進(jìn)行交換，再對(duì)這些數(shù)據(jù)實(shí)施不同的邏輯、算術(shù)運(yùn)算，同時(shí)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。對(duì)于運(yùn)算器來說，其可以對(duì)數(shù)據(jù)、計(jì)算結(jié)果進(jìn)行短暫存放的寄存器。對(duì)于處理器來說，其包括的內(nèi)容有很多，例如狀態(tài)寄存器、累加器以及最重要的算術(shù)邏輯單元等。在處理器工作時(shí)，算術(shù)邏輯單元可以將加減乘除等運(yùn)算實(shí)施，而且還可以進(jìn)行與或非等邏輯運(yùn)算，同時(shí)還能夠進(jìn)行求補(bǔ)運(yùn)算、移位操作等。對(duì)于處理器來說，其是中央處理器中最重要的一個(gè)部件，其對(duì)計(jì)算機(jī)的運(yùn)行有著重要的計(jì)算作用，可以使計(jì)算機(jī)將不同的算術(shù)、邏輯問題進(jìn)行有效的處理，其是計(jì)算機(jī)高效工作的重要內(nèi)容之一。

1.2控制器

對(duì)于控制器來說，其與運(yùn)算器等結(jié)合在一起，使得中央處理器得以形成，就是我們所說的CPU。對(duì)于控制器來說，其是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的指揮總部，能夠分析計(jì)算機(jī)內(nèi)部的具體指令，再根據(jù)指令的內(nèi)容，將控制命令信號(hào)向計(jì)算機(jī)的不同部件按照順序傳送，從而使計(jì)算機(jī)部件間的協(xié)調(diào)、一致工作得以確保。對(duì)于控制器來說，其包括的內(nèi)容有很多，一是指令寄存器，二是指令指針寄存器，三是時(shí)鐘控制電路，四是控制邏輯電路。對(duì)于控制器來說，其能夠協(xié)調(diào)、控制計(jì)算機(jī)的總體動(dòng)作，對(duì)于控制過程來說，其與四個(gè)方面的內(nèi)容密切相關(guān)，一是程序計(jì)數(shù)器，二是指令譯碼器，三是指令寄存器，四是脈沖源與控制電路等，這些方面協(xié)調(diào)一致從而使其得以完成。對(duì)于控制器來說，其就是結(jié)合提前給出的指令將具體的控制信息傳送，令計(jì)算機(jī)可以結(jié)合指令一環(huán)一環(huán)的運(yùn)行。對(duì)于控制器來說，其就是計(jì)算機(jī)的核心，就是計(jì)算機(jī)的大腦。

1.3存儲(chǔ)器及輸入設(shè)備

對(duì)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來說，其記憶功能是十分突出的，這一功能與計(jì)算機(jī)硬件中的存儲(chǔ)器密切相關(guān)。對(duì)于存儲(chǔ)器來說，其是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中最重要的記憶部件之一，可以將信息進(jìn)行保存，在這個(gè)過程中，可以將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的不同信息進(jìn)行接受，同時(shí)可以讀取其保存的信息。對(duì)于存儲(chǔ)器來說，其有兩個(gè)方面的內(nèi)容，一是主存，二是輔存。對(duì)于主存來說，就是內(nèi)存，其是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的重要存儲(chǔ)器之一，現(xiàn)階段很多運(yùn)行的計(jì)算機(jī)信息基本都是在主存中存放的。對(duì)于內(nèi)存來說，其有兩個(gè)方面的內(nèi)容，一是RAM，就是我們所說的可讀存諸器，二是ROM，就是我們所說的只讀存儲(chǔ)器。對(duì)于輔助存儲(chǔ)器來說，就是我們所說的外存，倘若計(jì)算機(jī)在外存中進(jìn)行信息加工的過程中，這些信息要向內(nèi)存中進(jìn)入并對(duì)其進(jìn)行利用，也就是說，外存中的信息一定要通過外存、內(nèi)存間的數(shù)據(jù)交換方可完成。

對(duì)于計(jì)算機(jī)硬件來說，其中最關(guān)鍵的一個(gè)方面就是輸入設(shè)備，一般來說，其有兩個(gè)方面的內(nèi)容，一是鼠標(biāo)，二是鍵盤。對(duì)于鼠標(biāo)來說，就是利用手持的方式來定位計(jì)算機(jī)屏幕坐標(biāo)，其可以對(duì)計(jì)算機(jī)中的圖形、軟件等有效適應(yīng)，從而使得計(jì)算機(jī)操作更加的便利。現(xiàn)階段，鼠標(biāo)的類型有兩種，一是光電鼠標(biāo)，二是機(jī)械式鼠標(biāo)。對(duì)于鍵盤來說，其是最多見的輸入設(shè)備之一，鍵盤的構(gòu)成主要就是矩陣開關(guān)，其內(nèi)容有很多，例如符號(hào)鍵、數(shù)字鍵等。對(duì)于鍵盤上的按鍵來說，其代碼是唯一的，倘若按鍵某一按鍵，那么計(jì)算機(jī)系統(tǒng)會(huì)將這些信息在顯示器上進(jìn)行體現(xiàn)出來。對(duì)于鍵盤來說，其最重要的功能就是將一個(gè)平臺(tái)向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)輸入進(jìn)行提供，從而使計(jì)算機(jī)能夠?qū)⑷藶閭鬏數(shù)闹噶钸M(jìn)行處理。

1.4輸出設(shè)備

對(duì)于輸出設(shè)備來說，其是計(jì)算機(jī)與人間實(shí)施信息交互的部件之一，其功能就是輸出數(shù)據(jù)。其可以使計(jì)算機(jī)將不同信息的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，例如圖片、數(shù)字等等。通常來說，輸出設(shè)備有很多，例如顯示器、打印機(jī)等等。對(duì)于輸出設(shè)備來說，其在計(jì)算機(jī)硬件中的作用是十分突出的，其可以把計(jì)算機(jī)程序、數(shù)據(jù)結(jié)果在人們面前進(jìn)行直接的展現(xiàn)，從而可以使計(jì)算機(jī)信息處理工作處于系統(tǒng)狀態(tài)中，把計(jì)算機(jī)工作向人進(jìn)行反映。對(duì)于顯示器來說，其能夠顯示出圖形以及數(shù)字等，倘若計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠有效處理，就可以將其在顯示器屏幕上體現(xiàn)出來，使得穩(wěn)定畫面得以形成。最后，打印機(jī)等輸出設(shè)備還可以有效地將輸出設(shè)備的作用體現(xiàn)出來。

2計(jì)算機(jī)的硬件技術(shù)

2.1存儲(chǔ)技術(shù)

現(xiàn)階段，計(jì)算機(jī)硬件存儲(chǔ)技術(shù)已經(jīng)在很多領(lǐng)域得到廣泛的推廣。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷深入，存儲(chǔ)技術(shù)有了很大的突破。當(dāng)前，計(jì)算機(jī)硬件存儲(chǔ)技術(shù)主要有三個(gè)模式，一是DAS模式，二是NAS模式，三是SAN模式。對(duì)于DAS模式來說，就是把存儲(chǔ)設(shè)備利用連接裝置，將其與計(jì)算機(jī)連接在一起，其最大的特點(diǎn)就是操作不復(fù)雜，成本不高，同時(shí)性能突出，然而其最突出的缺點(diǎn)就是擴(kuò)展性不足，安全性不高，在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行備份過程中服務(wù)器資源被大量的占用。對(duì)于NAS模式來說，這一服務(wù)器是針對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)進(jìn)行開發(fā)的，這一方式將單獨(dú)的PC服務(wù)器應(yīng)用，其擴(kuò)展性要好一些，對(duì)原服務(wù)器的影響要小一些，然而其在數(shù)據(jù)傳輸過程中的速度低，會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能產(chǎn)生影響，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生單點(diǎn)故障等問題。對(duì)于SAN模式來說，其把所有的存儲(chǔ)設(shè)備利用光纖交換機(jī)連接起來，使得存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)得以形成。其最突出的特點(diǎn)就是擴(kuò)展能力突出，數(shù)據(jù)傳輸速度要快一些，然而其最大的問題就是技術(shù)復(fù)雜性高，成本也非常高。

2.2開發(fā)技術(shù)

現(xiàn)階段，計(jì)算機(jī)硬件開發(fā)技術(shù)大多以嵌入式硬件平臺(tái)開發(fā)為重點(diǎn)。對(duì)于嵌入式硬件平臺(tái)就是利用嵌入式處理器，同時(shí)將其與嵌入式系統(tǒng)外圍設(shè)備結(jié)合在一起，將具體的工作條件向嵌入式微芯片進(jìn)行提供，從而使其可以正常運(yùn)行。對(duì)于嵌入式計(jì)算機(jī)硬件來說，其包括三個(gè)方面的內(nèi)容，一是嵌入式處理器，二是嵌入式控制器，三是嵌入式數(shù)字信號(hào)處理器，上述計(jì)算機(jī)硬件開發(fā)可以使計(jì)算機(jī)硬件的總體工作效率向更高的層次邁進(jìn)。對(duì)于嵌入式控制器來說，可以在單片機(jī)的內(nèi)部芯片中將總線、輸入，輸出以及存儲(chǔ)器等相關(guān)的功能集成在一起，使控制器的總成本得以下降，而且能夠使體積不斷縮減，在使使用可靠性得以確保的情況下，使計(jì)算機(jī)向微控制的方向邁進(jìn)。

2.3診斷技術(shù)

對(duì)于計(jì)算機(jī)硬件來說，其診斷技術(shù)就是對(duì)計(jì)算機(jī)硬件運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的故障，準(zhǔn)確的定位與檢測(cè)。在這一過程中，想要使硬件故障的自動(dòng)診斷程序得以實(shí)現(xiàn)，一般來說，要使兩大系統(tǒng)有機(jī)聯(lián)系在一起，一是數(shù)據(jù)生成系統(tǒng)，二是診斷控制系統(tǒng)。對(duì)于數(shù)據(jù)生成系統(tǒng)來說，就是將具體的故障模型建立，倘若將一些數(shù)據(jù)進(jìn)人輸人，此后計(jì)算機(jī)就會(huì)使數(shù)字網(wǎng)絡(luò)得以構(gòu)建，計(jì)算機(jī)不同硬件的測(cè)試數(shù)據(jù)，能夠使計(jì)算機(jī)硬件故障編輯詞典得以形成;對(duì)于診斷控制系統(tǒng)來說，通過掃人部件能夠?qū)⒂?jì)算機(jī)硬件的故障診斷程序進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)掃出掃人這些數(shù)據(jù)，在這個(gè)過程中，由于數(shù)據(jù)生成系統(tǒng)的影響，要深入分析計(jì)算機(jī)硬件，從而使科學(xué)的診斷報(bào)告得以生成。在應(yīng)用這一診斷技術(shù)的過程中，一般來說要將一臺(tái)計(jì)算機(jī)當(dāng)成是診斷機(jī)，從而有效的診斷可能會(huì)出現(xiàn)硬件故障的計(jì)算機(jī)，一般來說，其計(jì)算機(jī)硬件診斷技術(shù)模式有三種，一是遠(yuǎn)程診斷，二是微診斷，三是互診斷。此外，對(duì)于計(jì)算機(jī)硬件診斷技術(shù)來說，會(huì)將這一技術(shù)在測(cè)試生成算法中進(jìn)行應(yīng)用，同時(shí)還會(huì)在故障模擬技術(shù)中進(jìn)行應(yīng)用，它們?cè)谟?jì)算機(jī)硬件診斷技術(shù)中使用，能夠使這一診斷過程的科學(xué)性、有效性全面提升。

2.4加速技術(shù)

對(duì)于計(jì)算機(jī)硬件加速技術(shù)來說，最近幾年其應(yīng)用不斷深入推廣。由于人們對(duì)計(jì)算機(jī)處理速度方面的要求不斷提高，使得計(jì)算機(jī)硬件加速是現(xiàn)階段研究的最重要課題之一。當(dāng)前，計(jì)算機(jī)硬件加速技術(shù)有很多，例如以Huffman算法為基礎(chǔ)的硬件加速技術(shù)、以像素光照為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)硬件加速技術(shù)以及XML加速技術(shù)等等。對(duì)于硬件加速來說，就是將硬件模塊進(jìn)行應(yīng)用，從而取代軟件算法，從而可以把硬件原有的快速特征有效的應(yīng)用在數(shù)據(jù)、程序的處理過程中，這樣能夠使計(jì)算機(jī)的工作效率大大提升。在硬件加速時(shí)，將硬件元件在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行設(shè)置，例如處理器等，對(duì)CPU將特殊問題進(jìn)行解決給予幫助，從而使CPU有足夠的時(shí)間將其他的工作處理，從而使計(jì)算機(jī)的處理速度大大提高，上述就是硬件加速技術(shù)最突出的功能。

3計(jì)算機(jī)硬件未來發(fā)展趨勢(shì)

3.1微型化趨勢(shì)

當(dāng)前，我們已經(jīng)進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代，在這一背景下，計(jì)算機(jī)向微型化發(fā)展是其必然的發(fā)展態(tài)勢(shì)，自計(jì)算機(jī)發(fā)展過程能夠得出，自最初的臺(tái)式電腦向筆記本電腦進(jìn)行轉(zhuǎn)變，再到現(xiàn)在平板電腦的產(chǎn)生，從本質(zhì)上來看，就能夠?qū)⒂?jì)算機(jī)開始向微型化的方向發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行體現(xiàn)，其體積越來越小，質(zhì)量越來越輕，對(duì)于攜帶、操作是十分便利的，因此，其是今后計(jì)算機(jī)發(fā)展的主流趨勢(shì)。然而，想要使計(jì)算機(jī)硬件向微型化方向發(fā)展，那么極端化的硬件水平就一定要特別的高，針對(duì)計(jì)算機(jī)來說，硬件水平對(duì)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)傳輸、存儲(chǔ)等能力有著直接的影響。因此，在未來可以將多家企業(yè)共同研發(fā)的形式進(jìn)行應(yīng)用，使計(jì)算機(jī)硬件水平得以不斷地提升，我們確保，在計(jì)算機(jī)硬件水平不斷提升的同時(shí)，計(jì)算機(jī)會(huì)向微、甚至更微的方向進(jìn)行轉(zhuǎn)變。

3.2智能化趨勢(shì)

當(dāng)前，時(shí)代的快速發(fā)展，有研究人員預(yù)測(cè)，在未來，計(jì)算機(jī)會(huì)將人的大腦進(jìn)行取代，不論這一言論能不能真正實(shí)現(xiàn)，然而這意味著今后計(jì)算機(jī)發(fā)展的趨勢(shì)之一就是智能化。例如DEEPwED數(shù)據(jù)感知技術(shù)的不斷深入發(fā)展和推廣，從本質(zhì)來看，其是計(jì)算機(jī)智能化發(fā)展的體現(xiàn)，利用DEEPwED數(shù)據(jù)感知技術(shù)，通過有效地獲取網(wǎng)絡(luò)深層空間的數(shù)據(jù)，而還能夠向網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的各個(gè)角落進(jìn)行深入，同時(shí)能夠有效地回收有價(jià)值的數(shù)據(jù)，這對(duì)于智能化的發(fā)展是十分重要的。又如對(duì)于數(shù)據(jù)高效索引技術(shù)來說，這一技術(shù)能夠?qū)⑿畔⒘⒓刺崛〕鰜恚?dāng)前谷歌正在對(duì)這一技術(shù)進(jìn)行深入的研究，同時(shí)將聚族索引與互補(bǔ)式索引的發(fā)展不斷推進(jìn)，同時(shí)其對(duì)于計(jì)算機(jī)智能化的發(fā)展也有著重要的推動(dòng)作用。我們確保，在未來，量子、光子和分子計(jì)算機(jī)等智能化計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生，必然能夠使國(guó)內(nèi)計(jì)算機(jī)向人工智能化的方向邁進(jìn)。此外，人工智能化計(jì)算機(jī)的不斷深入發(fā)展和推廣，對(duì)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也是十分有益的。

3.3人性化趨勢(shì)

所謂人性化，其是十分復(fù)雜的生活性問題之一，其與計(jì)算機(jī)的軟件設(shè)計(jì)、生活的方方面面密切相關(guān)，同時(shí)還和計(jì)算機(jī)與人之間的互動(dòng)息息相關(guān)。對(duì)于人性化來說，就是技術(shù)與人間的協(xié)調(diào)，一方面使技術(shù)的發(fā)展以人的需求為重點(diǎn)。對(duì)于人性化來說，其是一種理念，其在不單單美觀，同時(shí)可以結(jié)合用戶的生活、操作習(xí)慣，使用戶的功能訴求得以滿意，而且也可以使用戶的心理需求得以滿足。此外，對(duì)于計(jì)算機(jī)來說，其是今后人類工具以及家中的控制核心，其與使用者間的交流會(huì)越來越多，從而能夠更好為用戶提供服務(wù)，這使得計(jì)算機(jī)與人間的交流必須人性化，從而能夠使用戶愿意將計(jì)算機(jī)進(jìn)行應(yīng)用。此外，計(jì)算機(jī)硬件開始向思維控制方向發(fā)展，人們只用大腦進(jìn)行思考，計(jì)算機(jī)就可以結(jié)合其想到的內(nèi)容運(yùn)作，這一技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，一方面能夠使平時(shí)的時(shí)間得以有效節(jié)約，使準(zhǔn)確性大大提升，那么我們的工作效率就會(huì)大大提升，使得游戲娛樂也十分的順暢。

4結(jié)論

總而言之，對(duì)于計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)來說，其是計(jì)算機(jī)運(yùn)作的前提，其計(jì)算機(jī)速度與狀態(tài)，都是十分關(guān)鍵的。當(dāng)前我國(guó)計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)已經(jīng)有了很大提升，結(jié)合這些計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的介紹，使我們對(duì)計(jì)算機(jī)硬件的構(gòu)成有所了解，對(duì)計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)有了深人認(rèn)識(shí)。對(duì)于計(jì)算機(jī)硬件在未來的發(fā)展，相信由于科技的不斷進(jìn)步，計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)會(huì)越來越高，同時(shí)其必然會(huì)向微型化、智能化、人性化方向發(fā)展，這對(duì)于人們的生活、工作、學(xué)習(xí)等幫助將是十分顯著的。