2018计算机物理学论文参考

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　　计算机物理学篇一：物理在计算机中的应用
　　安阳工学院
　　《普通物理学》论文
　　物理在计算机中的应用
　　院系： 计算机科学与信息工程学院
　　专业: 计科（嵌入式方向）
　　姓名：杨杰
　　学号：201103010024
　　指导老师：李建新
　　20xx-5-6
　　物理在计算机中的应用
　　计算机正在全面进入生产技术、科学研究和社会生活的各个领域，彻底改变着整个人类文明的进程。近代物理学的发展已有三百多年的时间，计算机的诞生是物理学发展的必然结果, 几十年来，计算机技术的高速发展又为物理学提供了强有力的支持, 计算机技术与物理学相辅相成, 相互促进，相互渗透,两者有高度的交叉性。回顾计算机的发展史, 我们发现每一个阶段都是以物理学的发展变革作为前提的, 再看近代物理学的历史, 计算机扮演着一个不可替代的角色。
　　1.计算机诞生的理论基础
　　物理学作为理论基础: 伟大的物理学家牛顿( 1642- 1727)发明了微积分, 发现了万有引力定律, 创立了经典光学理论,建立了牛顿力学大厦; 数学家布尔( 1815- 1871) 和德莫根发明了数理逻辑中最重要的布尔代数; 法拉弟( 1791- 1867) 、麦克斯韦创立了电磁理论, 赫兹发现了麦克斯韦预言的电磁波; 爱因斯坦、德布罗意、玻尔、海森伯、薛定谔、狄拉克创立了量子力学; 德福雷斯特发明了对电信号有放大作用的电子三极管。
　　自牛顿去世到1943 年, 全世界物理学家经过200 余年的不断努力, 在数理逻辑和物理学的电磁理论、量子力学、半导体理论等方面获得了的巨大成功, 为计算机的诞生在理论和技术上
　　作好了充分的准备。
　　2.物理学是计算机硬件的基础
　　1944 年, 美国国防部门组织了有莫奇利和埃克特领导的200 多位专家研制小组, 经过两年多的艰苦劳动, 于1946年2月15 日, 在美国的宾夕法尼亚大学里研制出了人类的第一台电子管数字积分计算机ENIAC。1947 年, 美国的巴丁等几位科学家研制出了既小又可靠, 并且不会变热, 结构单一的晶体管。1953 年, 德克萨斯仪器公司和仙童公司都宣布研制成第一块集成电路。1954 年, 德克萨斯仪器公司首先宣布建成了世界上第一条集成电路生产线。随后美国贝尔实验室制成第一台晶体管计算机——TRADIC, 使计算机体积大大缩小。
　　早期巨大的电子管
　　1958 年, 美国IBM 公司制成全部使用晶体管的计算机, 第二代计算机诞生了。第二代计算机的运算速度比第一代计算机提高了近百倍。
　　60 年代中期, 随着集成电路的问世, 第三代计算机诞生了, 其标志产品是1964 年由美国IBM 公司生产的IBM360 系列机。早期的INTEL 8080 CPU 的晶体管集成度超过5000 管/片, 1977 年以后在一个硅片上就可容纳数万个管子。80 年左右
　　,
　　IBM 制成了第一代微型计算机8086。PIII 的晶体管集成度有2800 万个。
　　世界上第一个晶体管
　　第四代计算机以大规模集成电路作为逻辑元件和存储器,使计算机向着微型化和巨型化方向发展。计算机的微处理器从早期的8086, 发展到80286, 80386, 80486, 奔腾( Pentium) 、奔腾二代( PentiumⅡ) 、奔腾三代( PentiumⅢ)及奔腾四代( PentiumⅣ)。
　　集成电路
　　下图为大规模集成电路
　　整个计算机的硬件基础就是物理, 记得有一个家长说他的孩子喜欢计算机, 问教授他的孩子应该学什么时, 教授回答:“ 如果他想要搞硬件, 应该学物理, 想要搞软件应该学数学! ”我们应该看出了, 物理在计算机发展中的地位, 整个硬件的基础, 没有硬件的发展, 计算机在一定的程度上想往上提高不可能! 量子计算机已经在实验室研制成功 。
　　3.物理学研究成果在计算机上的应用举例
　　磁芯现代算机内存贮器都是体积小, 速度快的磁芯所组成, 而磁芯的应用, 则是物理学研究成果用于计算机的一个突出例子。1950年王安等人在《应用物理学》杂志上发表了磁性材料的有关论文，一年后, 同一杂志发表了斯莱斯特应用，这种材料于数字记录的文章。两年后, MIT的计算机就采用了这种磁芯作为内在贮器, 从此, 陆续研制出了磁带, 磁鼓，磁盘, 软磁盘等, 四十多年来, 磁性材料一直是计算机的主要或辅助存储设备。
　　下图为磁芯存储器
　　计算机物理学篇二：物理学与计算机的关系
　　物理学与计算机的关系
　　摘要: 近代物理学的发展已有三百多年的时间，计算机的诞生是物理学发展的必然结果, 几十年来，计算机技术的高速发展又为物理学提供了强有力的支持, 计算机技术与物理学相辅相成, 相互促进，相互渗透,两者有高度的交叉性。回顾计算机的发展史, 我们发现每一个阶段都是以物理学的发展变革作为前提的, 再看近代物理学的历史, 计算机扮演着一个不可替代的角色。 关键词：计算机 物理学 磁芯
　　一．计算机的发展历程
　　1946年, 世界上出现第一台计算机“ ENAIC(Electronic
　　Numerical Integrator and Computer)”, 它诞生于美国宾夕法尼亚大学。而物理学对这台计算机的诞生提供了大量的基础知识和物质准备，使用了18000个电子管，70000个电阻器，有五百万个焊接点，耗电160千瓦，其运算速度为每秒5000次。“ENAIC ”机的研制成功, 充分体现了十九世纪, 英国物理学家巴别奇所建立的未来计算机的思想和计算机的原理只因当时的物理学还来不及从器件上为未来的数字式电子计算机作为准备。所以说第一台计算机的发明, 在很大程度上是继承和发展了物理学家的思想和方法。值得庆幸的是第一台计算机的研制者竟是两位物理学家, 莫克莱与埃克特, 前者是研究分子结构, 后者是研究各种测量间题, 他们在研究中需大量的计算和大批数据处理, 两人从共同的物理学计算问题出发进行合作, 终于出现了“ENAIC”机。继他们以后,不少的物理学家投身于
　　计算机改进和更新换代的研制中。他们大部分精力都集中于元件器件的发明和更新。从计算机的发展史看, 大致上从元器件的更新, 标志当代计算机的发展里程碑。第一代为电子管元器件时代；第二代为晶体管器件时代, 第三代为小规模集成电路时代,第四代为大规模, 超大规模集成电路时代在这发展当中, 无不凝聚了他们的心血和汗水。
　　计算机发展阶段划分及特征表
　　二．计算机是物理学发展成熟的必然产物
　　1.计算机诞生的理论基础
　　物理学作为理论基础: 伟大的物理学家牛顿( 1642- 1727)发明了微积分, 发现了万有引力定律, 创立了经典光学理论,建立了牛顿力学大厦; 数学家布尔( 1815- 1871) 和德莫根发明了数理逻辑中最重要的布尔代数; 法拉弟( 1791- 1867) 、麦克斯韦创立了电磁理论, 赫兹发现了麦克斯韦预言的电磁波; 爱因斯坦、德布罗意、玻尔、海森伯、薛定谔、狄拉克创立了量子力学; 德福雷斯特发明了对电信号有放大作用的电子三极管。自牛顿去世到1943 年, 全世界物理学家经过200 余年的不断努力, 在数理逻辑和物理学的电磁理论、量子力学、半导体理论等方面获得了的巨大成功, 为计算机的诞生在理论和 技术上作好了充分的准备。
　　2.物理学是计算机硬件的基础
　　1944 年, 美国国防部门组织了有莫奇利和埃克特领导的200 多位专家研制小组, 经过两年多的艰苦劳动, 于1946年2月15 日, 在美国的宾夕法尼亚大学里研制出了人类的第一台电子管数字积分计算机ENIAC。1947 年, 美国的巴丁等几位科学家研制出了既小又可靠, 并且不会变热, 结构单一的晶体管。1953 年, 德克萨斯仪器公司和仙童公司都宣布研制成第一块集成电路。1954 年, 德克萨斯仪器公司首先宣布建成了世界上第一条集成电路生产线。随后美国贝尔实验室制成第一台晶体管计算机——TRADIC, 使计算机体积大大缩小。
　　1958 年, 美国IBM 公司制成全部使用晶体管的计算机, 第二代
　　计算机诞生了。第二代计算机的运算速度比第一代计算机提高了近百倍。
　　60 年代中期, 随着集成电路的问世, 第三代计算机诞生了, 其标志产品是1964 年由美国IBM 公司生产的IBM360 系列机。早期的INTEL 8080 CPU 的晶体管集成度超过5000 管/片, 1977 年以后在一个硅片上就可容纳数万个管子。80 年左右, IBM 制成了第一代微型计算机8086。PIII 的晶体管集成度有2800 万个。
　　第四代计算机以大规模集成电路作为逻辑元件和存储器,使计算机向着微型化和巨型化方向发展。计算机的微处理器从早期的8086, 发展到80286, 80386, 80486, 奔腾( Pentium) 、奔腾二代( PentiumⅡ) 、奔腾三代( PentiumⅢ)及奔腾四代( PentiumⅣ)。整个计算机的硬件基础就是物理, 记得有一个家长说他的孩子喜欢计算机, 问教授他的孩子应该学什么时, 教授回答:“ 如果他想要搞硬件, 应该学物理, 想要搞软件应该学数学! ”我们应该看出了, 物理在计算机发展中的地位, 整个硬件的基础, 没有硬件的发展, 计算机在一定的程度上想往上提高不可能! 量子计算机已经在实验室研制成功。
　　3.物理学研究成果在计算机上的应用举例
　　现代算机内存贮器都是体积小, 速度快的磁芯所组成, 而磁芯的应用, 则是物理学研究成果用于计算机的一个突出例子。1950年王安等人在《应用物理学》杂志上发表了磁性材料的有关论文, 一年后, 同一杂志发表了斯莱斯特应用这种材料于数字记录的文章。两年后, MIT的计算机就采用了这种磁芯作为内在贮器, 从此, 陆续研制
　　出了磁带, 磁鼓，磁盘, 软磁盘等, 四十多年来, 磁性材料一直是计算机的主要或辅助存储设备。
　　另一方面, 一旦发现了某种物理效应, 只要条件具备, 就可以产生一种新器件。例如：固体电子学中有场效应, 构成了MOS集成电路量子力学的隧道效应, 发明了隧道二极管；六十年代初发现了约瑟夫逊效应, 今天就已经有了高速度, 低功耗的器件等等。计算机的外设是一个涉及面广的领域, 物理学中的声、光、热等学科, 在它上面得到充分体现, 例如：计算机输出信息, 要靠电话线或专用线传到较远的地方, 这就是把数字信号变成音频信号。另外, 要让计算机懂得人的话语, 这是人工智能的主要研究对象, 其中就有语言声学的研究。计算机的输入设备之一, 大容量存贮装置光盘, 是一种利用激光在某种介质上“ 刻”上信息的只读存贮器, 另一种激光存贮器正在进行研制, 它利用激光全息照相来存储信息而用于计算机。光学纤维可用来作为计算机网络中的数据通道, 以负载音频信号达到远程数据的共享。
　　磁芯大战的故事
　　大约在1959年，磁芯大战在贝尔实验室中诞生。它是三个年
　　轻人在工余时的产物。他们是麦耀莱、维索斯基以及莫里斯。其中莫里斯就是后来制造了“莫里斯蠕虫”的罗特·莫里斯的父亲。当时三人年纪都只有二十多岁。 磁芯大战的玩法是游戏双方各写一套程序，输入同一部电脑中，这两套程序在电脑的存储系统内互相追杀。因为它们都在电脑的存储磁芯中运行，因此得到了磁芯
　　计算机物理学篇三：计算机发展历程中物理学的作用
　　计算机发展历程中物理学的作用
　　作者：单位：北京工业大学
　　继电器
　　中文摘要：
　　自计算机发明以来，就与物理学接下了不解之缘，两门学科相互影
　　响，相互依存，共同发展。物理学的进步使计算机硬件得以发展，计算
　　机的升级也帮助物理学前进。
　　但是如果没有物理学在近代史上的飞速发展，就不会有近代电子数
　　字计算机（ENIAC）的诞生。
　　电子管的发明是革命性的，在此之前想要制造出电子数字计算机可
　　以说是不可能的，这项发明为电子计算机的发展奠定了基础。在此之后
　　“真空管”发明了“继电器（二进制）”与“电容（起滤波作用）”等物理元件的使用也更加推进了电子计算机的进步。
　　真空管时代的计算机尽管已经步入了现代计算机的范畴，但其体积之大、能耗之高、故障之多、价格之贵大大制约了它的普及应用。直到另一种革命性物理元件的发明“晶体管”，它的发明使计算机的发展进入了快车道。在ENIAC发明之后的时间里，计算机的发展是飞速的，这个飞速的发展历程到了今天依然在延续。这个历程中物理学的影响成为本文探讨的主要问题，本文会按照历史的发展历程来探讨。
　　关键词：物理学，计算机发展，晶体管，集成电路
　　正文：
　　在1900年之前的计算机，都是基于机械运行方式，尽管有个别产品开始引入一些电学内容，却都是从属与机械的，还没有进入计算机的灵活：逻辑运算领域。而在这之后，随着电子技术的飞速发展，计算机就开始了由机械向电子时代的过渡，电子越来越成为计算机的主体，机械越来越成为从属，二者的地位发生了变化，计算机也开始了质的转变。
　　1906: 美国的Lee De Forest发明了“电子管”。电子管，是一种最早期电信号放大器件，被封闭在玻璃容器，基本原理是借助电场的大小变化，来控制真空管内自由电子的运动。电子管计算机也称第一代计算机，它的特点是操作指令是为特定任务而编制的，每种机器有各自不同的机器语言，功能受到限制，速度也慢。另一个明显特征是使用真空电子管和磁鼓储存数据。
　　确立了模拟量可变换成数字量进行计算；形成了数字计 算机的基本结构，确定了程序设计的基本方法；首创使用阴极射线管作为字符显示器。
　　由于电子管的种种缺陷（体积大、功耗大、发热厉害、寿命短、电源利用效率低、结构脆弱而且需要高电压源等缺点），第一代计算机很快就被新一代的计算机所取代，而这种替代正是由于物理技术的革新！“晶体管”
　　晶体管是一种固体半导体器件，可以用于检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制和许多其它功能。晶体管作为一种可变开关，基于输入的电压，控制流出的电流，因此晶体管可做为电流的开关，和一般机械开关（如Relay、switch）不
　　同处在于晶体管是利用电讯号来控制，而且开关速度可以非常之快，在实验室中的切换速度可达100GHz以上。
　　1954年，美国贝尔实验室研制成功第一台使用晶体管线路的计算机，取名“催迪克”（TRADIC），装有800个晶体管。
　　第一代计算机（电子管计算机）使用的是“定点运算制”，参与运算数的绝对值必须小于1；而第二代计算机（晶体管计算机）增加了浮点运算，使数据的绝对值可达2的几十次方或几百次方，计算机的计算能力实现了一次飞跃。同时，用晶体管取代电子管，使得第二代计算机体积大大减小，寿命延长，价格降低，为计算机的广泛应用创造了条件。
　　由此可见晶体管的出现又是一个帮助计算机出现重大革新的发明！
　　晶体管的发明
　　晶体管的发明，最早可以追溯到1929年，当时工程师利莲费尔德就已经取得一种晶体管的专利。但是，限于当时的技术水平，制造这种器件的材料达不到足够的纯度，而使这种晶体管无法制造出来。
　　由于电子管处理高频信号的效果不理想，人们就设法改进矿石收音机中所用的矿石触须式检波器。在这种检波器里，有一根与矿石（半导体）表面相接触的金属丝（像头发一样细且能形成检波接点），它既能让信号电流沿一个方向流动，又能阻止信号电流朝相反方向流动。在第二次世界大战爆发前夕，贝尔实验室在寻找比早期使用的方铅矿晶体性能更好的检波材料时，发现掺有某种极微量杂质的锗晶体的性能不仅优于矿石晶体，而且在某些方面比电子管整流器还要好。 在第二次世界大战期间，不少实验室在有关硅和锗材料的制造和理论研究方面，也取得了不少成绩，这就为晶体管的发明奠定了基础。 为了克服电子管的局限性，第二次世界大战结束后，贝尔实验室加紧了对固体电子器件的基础研究。肖克莱等人决定集中研究硅、锗等半导体材料，探讨用半导体材料制作放大器件的可能性。
　　1945年秋天，贝尔实验室成立了以肖克莱为首的半导体研究小组，成员有布拉顿、巴丁等人。布拉顿早在1929年就开始在这个实验室工作，长期从事半导体的研究，积累了丰富的经验。他们经过一系列的实验和观察，逐步认识到半导体中电流放大效应产生的原因。布拉顿发现，在锗片的底面接上电极，在另一面插上细针并通上电流，然后让另一根细针尽量靠近它，并通上微弱的电流，这样就会使原来的电流产生很大的变化。微弱电流少量的变化，会对另外的电流产生很大的影响，这就是“放大”作用。
　　布拉顿等人，还想出有效的办法，来实现这种放大效应。他们在发射极和基极之间输入一个弱信号，在集电极和基极之间的输出端，就放大为一个强信号了。在现代电子产品中，上述晶体三极管的放大效应得到广泛的应用。
　　巴丁和布拉顿最初制成的固体器件的放大倍数为50左右。不久之后，他们利用两个靠得很近(相距0.05毫米)的触须接点，来代替金箔接点，制造了“点接触型晶体管”。1947年12月，这个世界上最早的实用半导体器件终于问世了，在首次试验时，它能把音频信号放大100倍，它的外形比火柴棍短，但要粗一些。
　　在为这种器件命名时，布拉顿想到它的电阻变换特性，即它是靠一种从“低电阻输入”到“高电阻输出”的转移电流来工作的，于是取名为trans-resister(转换电阻)，后来缩写为transister，中文译名就是晶体管。
　　由于点接触型晶体管制造工艺复杂，致使许多产品出现故障，它还存在噪声大、在功率大时难于控制、适用范围窄等缺点。为了克服这些缺点，肖克莱提出了用一种“整流结”来代替金属半导体接点的大胆设想。半导体研究小组又提出了这种半导体器件的工作原理。1950年，第一只“面结型晶体管”问世了，它的性能与肖克莱原来设想的完全一致。今天的晶体管，大部分仍是这种面结型晶体管。
　　计算机的又一次革新！集成电路出现了！！集成电路（integrated circuit）是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体，使电子元件向着微小型化、低功耗和高可靠性方面迈进了一大步。它在电路中用字母“IC”表示。集成电路发明者为杰克·基尔比（基于硅的集成电路）和罗伯特·诺伊思（基于锗的集成电路）。当今半导体工业大多数应用的是基于硅的集成电路。集成电路具有体积小，重量轻，引出线和焊接点少，寿命长，可靠性高，性能好等优点，同时成本低，便于大规模生产。它不仅在工、民用电子设备如收录机、电视机、计算机等方面得到广泛的应用，同时在军事、通讯、遥控等方面也得到广泛的应用。用集成电路来装配电子设备，其装配密度比晶体管可提高几十倍至几千倍，设备的稳定工作时间也可大大提高。
　　集成电路计算机
　　60年代初期，美国的基尔比和诺伊斯发明了集成电路，引发了电路设计革命。随后，集成电路的集成度以每3-4年提高一个数量级的速度增长。集成电路（Integrated Circuit，简称r）是做在晶片上的一个完整的电子电路，这个晶片比手指甲还小，却包含了几千个晶体管元件。1962年1月，IBM公司采用双极型集成电路，生产了IBM360系列计算机。一些小型计算机在程序设计技术方面形成了三个独立的系统：操作系统、编译系统和应用程序，总称为软件。值得一提的是，操作系统中多道程序和分时系统等概念的提出，结合计算机终端设备的广泛使用，使得用户可以在自己的办公室或家中使用远程计算机。第三代计算机的特点是体积更小、价格更低、可靠性更高、计算速度更快。
　　集成电路的出现时革命性的
　　集成电路，现代计算机插上腾飞的翅膀，尽管晶体管的采用大大缩小了计算机的体积、降低了其价格，减少了故障。但离人们的要求仍差很远，而且各行业对计算机也产生了较大的需求，生产更能更强、更轻便、更便宜的机器成了当务之急，而集成电路的发明正如“及时雨”，当春乃发生。其高度的集成性，不仅仅使体积得以减小，更使速度加快，故障减少。人们开始制造革命性的微处理器。计算机技术经过多年的积累，终于驶上了用硅铺就的高速公路。
　　计算机未来的发展
　　未来的计算机技术将向超高速、超小型、平行处理、智能化的方向发展。尽管受到物理极限的约束，采用硅芯片的计算机的核心部件CPU的性能还会持续增长。作为Moore定律驱动下成功企业的典范Inter预计2001年推出1亿个晶体管的微处理器，并预计在2010年推出集成10亿个晶体管的微处理器，其性能为10万MIPS（1000亿条指令／秒）。而每秒100万亿次的超级计算机将出现在本世纪初出现。超高速计算机将采用平行处理技术，使计算机系统同时执行多条指令或同时对多个数据进行处理，这是改进计算机结构、提高计算机运行速度的关键技术。
　　同时计算机将具备更多的智能成分，它将具有多种感知能力、一定的思考与判断能力及一定的自然语言能力。除了提供自然的输入手段（如语音输入、手写输入）外，让人能产生身临其境感觉的各种交互设备已经出现，虚拟现实技术是这一领域发展的集中体现。
　　传统的磁存储、光盘存储容量继续攀升，新的海量存储技术趋于成熟，新型的存储器每立方厘米存储容量可达10TB（以一本书30万字计，它可存储约1500万本书）。信息的永久存储也将成为现实，千年存储器正在研制中，这样的存储器可以抗干扰、抗高温、防震、防水、防腐蚀。如是，今日的大量文献可以原汁原味保存、并流芳百世。
　　新型计算机系统不断涌现
　　硅芯片技术的高速发展同时也意味着硅技术越来越近其物理极限，为此，世界各国的研究人员正在加紧研究开发新型计算机，计算机从体系结构的变革到器件与技术革命都要产生一次量的乃至质的飞跃。新型的量子计算机、光子计算机、生物计算机、纳米计算机等将会在21世纪走进我们的生活，遍布各个领域。
　　量子计算机
　　量子计算机是基于量子效应基础上开发的，它利用一种链状分子聚合物的特性来表示开与关的状态，利用激光脉冲来改变分子的状态，使信息沿着聚合物移动，从而进行运算。量子计算机中数据用量子位存储。由于量子叠加效应，一个量子位可以是0或1，也可以既存储0又存储1。因此一个量子位可以存储2个数据，同样数量的存储位，量子计算机的存储量比通常计算机大许多。同时量子计算机能够实行量子并行计算，其运算速度可能比目前个人计算机的PentiumⅢ晶片快10亿倍。目前正在开发中的量子计算机有3种类型：核磁共振(NMR)量子计算机、硅基半导体量子计算机、离子阱量子计算机。预计2030年将普及量子计算机。
　　光子计算机
　　光子计算机即全光数字计算机，以光子代替电子，光互连代替导线互连，光硬件代替计算机中的电子硬件，光运算代替电运算。
　　与电子计算机相比，光计算机的“无导线计算机”信息传递平行通道密度极大。一枚直径5分硬币大小的棱镜，它的通过能力超过全世界现有电话电缆的许多倍。光的并行、高速，天然地决定了光计算机的并行处理能力很强，具有超高速运算速度。超高速电子计算机只能在低温下工作，而光计算机在室温下即可开展工作。光计算机还具有与人脑相似的容错性。系统中某一元件损坏或出错时，并不影响最终的计算结果。
　　目前，世界上第一台光计算机已由欧共体的英国、法国、比利时、德国、意大利的70多名科学家研制成功，其运算速度比电子计算机快1000倍。科学家们预计，光计算机的进一步研制将成为21世纪高科技课题之一。
　　生物计算机（分子计算机）
　　生物计算机的运算过程就是蛋白质分子与周围物理化学介质的相互作用过程。计算机的转换开关由酶来充当，而程序则在酶合成系统本身和蛋白质的结构中极其明显地表示出来。20世纪70年代，人们发现脱氧核糖核酸(DNA)处于不同状态时可以代表信息的有或无。DNA分子中的遗传密码相当于存储的数据，DNA分子间通过生化反应，从一种基因代玛转变为另一种基因代码。反应前的基因代码相当于输入数据，反应后的基因代码相当于输出数据。如果能控制这一反应过程，那么就可以制作成功DNA计算机。
　　蛋白质分子比硅晶片上电子元件要小得多，彼此相距甚近，生物计算机完成一项运算，所需的时间仅为10微微秒，比人的思维速度快100万倍。DNA分子计算机具有惊人的存贮容量，1立方米的DNA溶液，可存储1万亿亿的二进制数据。DNA计算机消耗的能量非常小，只有电子计算机的十亿分之一。由于生物芯片的原材料是蛋白质分子，所以生物计算机既有自我修复的功能，又可直接与生物活体相联。预计10～20年后，DNA计算机将进入实用阶段。
　　纳米计算机
　　“纳米”是一个计量单位，一个纳米等于10[-9]米，大约是氢原子直径的10倍。纳米技术是从80年代初迅速发展起来的新的前沿科研领域，最终目标是人类按照自己的意志直接操纵单个原子，制造出具有特定功能的产品。
　　现在纳米技术正从MEMS（微电子机械系统）起步，把传感器、电动机和各种处理器都放在一个硅芯片上而构成一个系统。应用纳米技术研制的计算机内存芯片，其体积不过数百个原子大小，相当于人的头发丝直径的千分之一。纳米计算机不仅几乎不需要耗费任何能源，而且其性能要比今天的计算机强大许多倍。
　　目前，纳米计算机的成功研制已有一些鼓舞人心的消息，惠普实验室的科研人员已开始应用纳米技术研制芯片，一旦他们的研究获得成功，将为其他缩微计算机元件的研制和生产铺平道路。
　　互联网络继续蔓延与提升
　　今天人们谈到计算机必然地和网络联系起来，一方面孤立的未加入网络的计算机越来越难以见到，另一方面计算机的概念也被网络所扩展。二十世纪九十年代兴起的Internet在过去如火如荼地发展，其影响之广、普及之快是前所未有的。从没有一种技术能像Internet一样，剧烈地改变着我们的学习、生活和习惯方式。全世界几乎所有国家都有计算机网络直接或间接地与Internet相连，使之成为一个全球范围的计算机互联网络。人们可以通过Internet与世界各地的其它用户自由地进行通信，可从Internet中获得各种信息。
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