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- 中文名
- 未来计算机
- 采用的技术
- 微处理器以及创新水冷系统
- 主要元件
- 碳纳米晶体管
- 运算速度
- 每秒浮点运算次数高达1000万亿次
- 体积大小
- 指甲般大小或更小
- 能源消耗
- 小
- 代表公司
- IBM
采用的技术
播报
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未来计算机
主要元件
播报
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IBM公司在2001年08月27日宣布，他们的科学家已经制造出世界上最小的计算机逻辑电路，也就是一个由单分子碳组成的双
晶体管
元件，这一成果将使未来的
电脑芯片
变得更小、
传输速度
更快、耗电量更少。
未来计算机
计算机晶体管的体积越小，电流传输的路径就越少，
运行速度
就越快。根据
摩尔定律
，每18个月，集成电路中可容纳的晶体管数目会呈
几何级增长
，从而使
计算机芯片
的性能翻倍提高。但是，有人预言在未来的10－15年间，由于硅的物理特性，普遍使用的硅晶体管制造技术将发展到极限，难以继续，对此IBM公司认为，到那时碳纳米管的时代将到来，它将使处理器的体积更小、能集成更多的晶体管，进一步提高计算机的性能。
碳纳米管
是日本
NEC
公司在1991年发现的；1998年，IBM和NEC的科学家联合制造出
纳米晶体管
，完成了制造
碳纳米晶体管
的第一步。如今，IBM制造出了这种由一个正极和一个负极组成的最小双晶体管，最后一步就是将它们嵌入
集成电路
，连接起来，开始处理复杂的运算。
运算速度
播报
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根据美国专家表示,新一代的
超级电脑
很可能问世,其
每秒浮点运算次数
可高达1000万亿次,大约是位于美国
加州
劳伦斯利佛摩
国家实验室
中的“蓝基因/L”电脑的2倍快.这种千兆级超级电脑的超强
运算能力
很可能加速各种
科学研究
的方法,促成科学重大新发现。
根据
华盛顿邮报
3日报导指出,千兆级电脑的运算能力相当于逾一万台桌上型电脑的总和,在普通
个人电脑
上得穷毕生时间才能完成的运算,在现今的超级电脑上大概得花5小时完成,若使用千兆级电脑则仅需2小时.
在新一代的超级电脑中,以美国
IBM
公司与
美国能源部
在洛萨拉摩斯国家实验室所共同打造的“路
跑者
”(Roadrunner )超级电脑最有希望率先完成,这台电脑运算时所耗费的电量也高达400万瓦,足以点亮一万颗灯泡。
体积大小
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这个名为鳍式场效晶体管（FinField-effect transistor）是一种新的互补金属氧化物半导体（
CMOS
）晶体管，其长度小于25毫微米，未来可以进一步缩小到9毫微米。这大约是人类头发宽度的一万分之一。
鳍式场效晶体管源自于传统标准的场效晶体管的一项创新设计。在传统的晶体管结构中，控制电流经过的闸门只能在其一侧，通过它控制电路的接通与开关。在鳍式场效晶体管结构中，闸门设计成
鱼鳍
形状，可让晶体管的两侧控制电路的接通和开关。这种设计大大改善了电路的
可控性
并减少漏电，也可以大幅度缩短晶体管的闸长。
台积电
成功使用现有设备生产出鳍式场效晶体管，这证明传统晶体管在制作过程中，遇到的漏电及过热产生的难题可以得到解决。这预示着金氧半导体制作生产线可以再延续20年以上，它也将为半导体业带来新的前景。
能源消耗
播报
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随着电脑技术的飞速发展，
多核
芯片的迅速普及，电脑的功耗成倍增长，而在有限的能源下如何去降
低功耗
这也成为了越来越多的用户关注的问题，所以新标准要想获得更多用户的认可必须要从低功耗方面发展。全球的PC数量每年都在飞速增长。每年PC的耗电量也是相当惊人的，即使是每台PC减低1W的幅度，其省电量都是非常可观的。
半导体
市场调查机构
iSuppli
也曾预测
DDR3内存
将会在2008年替代
DDR2
成为市场上的主流产品，iSuppli认为在那个时候
DDR3
的
市场份额
将达到55%。不过，就具体的设计来看，DDR3与DDR2的基础架构并没有本质的不同。从某种角度讲，DDR3是为了解决DDR2发展所面临的限制而催生的产物。
从规格来看，DDR3仍将沿用
FBGA
封装方式，故在生产上与
DDR2
内存区别不大。但是由设计的角度上来看，因DDR3的起跳
工作频率
在1066MHz，这在电路布局上将是一大挑战，特别是
电磁干扰
，因此也将反映到PCB上增加模块的成本。
降低功耗为业界造福
DDR3内存
在达到高带宽的同时，其功耗反而可以降低，其核心
工作电压
从DDR2的1.8V降至1.5V，相关数据预测DDR3将比现时DDR2节省30%的功耗，当然
发热量
我们也不需要担心。就带宽和功耗之间作个平衡，对比现有的DDR2-800产品，DDR3-800、1066及1333的功耗比分别为0.72X、0.83X及0.95X，不但
内存带宽
大幅提升，功耗比表现也比上代更好。
如今，DDR已经成为历史被全面淘汰，DDR2也将成为强弩之末，从DDR2内存的价格就可以看出，DDR2内存已经走向没落，不过在短时间内，DDR2内存是不会消失在大家视野的。但是，无论是Intel还是
AMD
都已经暗示着
DDR3内存
的时代即将到来，尤其是Intel已经推出了多款支持DDR3的
芯片组
。作为最新的内存规格，DDR3把电压降低到了1.5v，预读取设计位数从4bit提升至8bit，在提高
电气性能
的同时有效解决了
内存带宽
的瓶颈，除此之外，DDR3内存在制作工艺上得到了改进，并新增了重置（Reset）功能和ZQ校准功能，为节能以及高频率下稳定工作奠定了基础，可以看到DDR3内存是下一代
CPU
的完美搭档。
第五代计算机
播报
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第五代计算机
指具有人工智能的新一代计算机，它具有推理、联想、判断、决策、学习等功能。计算机的发展将在什么时候进入第五代?什么是第五代计算机?对于这样的问题，并没有一个明确统一的说法。日本在1981年宣布要在10年内研制“能听会说、能识字、会思考”的第五代计算机，投资千亿日元并组织了一大批科技精英进行会战。这一宏伟计划曾经引起世界瞩目，并让一些美国人恐慌了好一阵子，有人甚至惊呼这是“科技战场上的珍珠港事件”。回头看，日本原来的
研究计划
只能说是部分地实现了。还没有哪一台计算机被宣称是第五代计算机。
但有一点可以肯定，在未来社会中，计算机、网络、
通信技术
将会三位一体化。新世纪的计算机将把人从重复、枯燥的信息处理中解脱出来，从而改变我们的工作、生活和
学习方式
，给人类和社会拓展了更大的生存和发展空间。当历史的车轮驶入二十一世纪时，我们会面对各种各样的未来计算机。
未来的计算机将在
模式识别
、语言处理、句式分析和
语义分析
的综合处理能力上获得重大突破。它可以识别孤立单词、连续单词、连续语言和特定
或非
特定对象的自然语言(包括口语)。今后，人类将越来越多地同机器对话。他们将向
个人计算机
“
口授
”信件，同洗衣机“讨论”保护衣物的程序，或者用语言“制服”不听话的
录音机
。键盘和鼠标的时代将渐渐结束。
高速
超导计算机
与电子计算机相似之处是，激光计算机也靠一系列
逻辑操作
来处理和解决问题。光束在
一般条件
下的互不干扰的特性，使得激光计算机能够在极小的空间内开辟很多平行的
信息通道
，密度大得惊人。一块截面等于5分硬币大小的棱镜，其
通过能力
超过全球现有全部电缆的许多倍。
分子计算机
正在酝酿。美国
惠普
公司和
加州大学
，1999年7月16日宣布，已成功地研制出分子计算机中的
逻辑门电路
，其
线宽
只有几个原子直径之和，分子计算机的
运算速度
是计算机的1000亿倍，最终将取代硅芯片计算机。
量子力学
证明，个体光子通常不相互作用，但是当它们与光学谐腔内的原子聚在一起时，它们相互之间会产生强烈影响。光子的这种特性可用来发展量子力学效应的信息处理器件——光学
量子逻辑门
，进而制造量子计算机。量子计算机利用原子的多重自旋进行。量子计算机可以在
量子位
上计算，可以在0和1之间计算。在理论方面，量子计算机的性能能够超过任何可以想象的标准计算机。
科学家研究发现，
脱氧核糖核酸
(DNA)有一种特性，能够携带生物体的大量基因物质。数学家、生物学家、化学家以及计算机专家从中得到启迪，正在合作研究制造未来的液体
DNA电脑
。这种DNA电脑的工作原理是以瞬间发生的
化学反应
为基础，通过和酶的相互作用，将发生过程进行分子编码，把
二进制数
翻译成
遗传密码
的片段，每一个片段就是著名的双螺旋的一个链，然后对问题以新的DNA编码形式加以解答。
第六代计算机
播报
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神经元计算机
人类神经网络的强大与神奇是人所共知的。将来，人们将制造能够完成类似人脑功能的计算机系统，即
人造神经元
网络。
神经元计算机
最有前途的
应用领域
是国防：它可以识别物体和目标，处理复杂的
雷达信号
，决定要击毁的目标。神经元计算机的联想式
信息存储
、对学习的
自然适应性
、数据处理中的平行重复现象等性能都将异常有效。
生物计算机
生物计算机
主要是以生物电子元件构建的计算机。它利用
蛋白质
有开关特性，用蛋白质分子作元件从而制成的
生物芯片
。其性能是由元件与元件之间电流启闭的开关速度来决定的。用蛋白质制成的计算机芯片，它的一个
存储点
只有—个
分子大小
，所以它的
存储容量
可以达到普通计算机的十亿倍。由蛋白质构成的集成电路，其大小只相当于硅片集成电路的十万分之一。而且运行速度更快，只有10的-11次方秒，大大超过人脑的
思维速度
。
未来趋势
播报
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芯片级
节能技术
CPU加工工艺的不断提升，
多核
及CPU中集成
内存控制器
，在提高性能的同时，降低了
主板芯片组
的功耗。另一方面，通过降低电压和频率也可以降低CPU的
动态功耗
，在CPU功耗控制方面，如Intel推出的动态功耗节点管理器（DynamicNodeManagement）是一个内嵌于
英特尔
服务器芯片组
的带外(OOB)功率
管理策略
引擎。它与BIOS和
操作系统
功耗管理(OSPM)协作，动态地调整平台功耗，从而实现服务器）性能/功耗的最大化。在专用低功耗部件研究方面，包括上海澜起公司研发的高级内存缓存
AMB芯片
、SSD固态
电子硬盘
等技术与产品。
基础架构级节能技术
高效能散热冷却技术包括研究效率更高的散热方式和性能更好的冷却设备，如
HP
PARSEC
体系结构
(ParallelRedundantScalableEnterpriseCooling)、IBM的机房
冷却系统
等。存储制冷（StoredCooling）指预先基于
制冷设备
存储部分
制冷能力
，在需要时再有效释放，类似电池的储电功能，如IBM基于存储冷却技术的机房冷却方案。液冷技术包括水冷及
液态金属
制冷，由于其导热能力强并且热容更大，能够更快的缓解负载突变造成的散热压力并吸收更多的热量，在当前
大型计算机
中使用越来越普遍，如IBMCoolBlue机柜系统。
系统级
节能技术
在解决功耗方面，除采用上述CPU功耗控制、CPU
工作频率
调整、
液体冷却
、低功耗专用芯片、芯片级冷却等技术以外，学术界和
企业界
也在研究系统级节能技术和产品，包括：基于负载情况动态调整
系统状态
、实施部分节点或部件的休眠；根据各进程能耗的不同对CPU任务队列进行调整，如将一些产生较多热量的任务从温度较高的CPU上迁移到温度较低的CPU上从而实现能耗的均衡。如
国家高性能计算机工程技术研究中心
开发的自适应功耗
管理系统
，可实现基于能效的作业调度策略，IBMPowerExecutive允许用户"计量"任何单一
物理系统
或一组物理系统的实际电力使用数据和趋势数据，并可对实际
用电量
进行监视，并在系统、机箱或机架层次上对数据中心中的
电耗
和热耗进行有效分配...
