Не Фон Неймановские компьютеры

 
 
 
 
 
 
 
 
 

Не  Фон Неймановские компьютеры 

Выполнил: Студент группы РПИС-11

Коновалов Игорь

Проверил: Ст.пр Сирант Ольга Васильевна  
 
 
 
 
 
 
 

Содержание:

1. Основные функции  компьютера

2.Принципы  не Фон Неймановских  компьютеров

  А) Квантовый компьютер

  B) Молекулярный компьютер

  C) Биокомпьютер

  D) Оптический компьютер

3. Информационные ресурсы

4. Вывод

  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                               Основные функции компьютера

Компьютер выполняет  три  основные функции:

• Хранение информации
• Обработка информации
• Передача информации

 
 

Принципы  не Фон Неймановских компьютеров 

Квантовый компьютер

Квантовый компьютер  будет состоять из компонентов субатомного  размера и работать по принципам квантовой механики. Квантовый мир - очень странное место, в котором объекты могут занимать два разных положения одновременно. Но именно эта странность и открывает новые возможности.

Например, один квантовый бит может принимать  несколько значений одновременно, то есть находиться сразу в состояниях "включено", "выключено" и  в переходном состоянии. 32 таких  бита, называемых q-битами, могут образовать свыше 4 млрд комбинаций - вот истинный пример массово-паралельного компьютера. Однако, чтобы q-биты работали в квантовом устройстве, они должны взаимодействовать между собой. Пока ученым удалось связать друг с другом только три электрона. Используя законы квантовой механики, можно создать принципиально новый тип вычислительных машин, которые позволят решать некоторые задачи, недоступные даже самым мощным современным суперкомпьютерам. Резко возрастет скорость многих сложных вычислений; сообщения, посланные по линиям квантовой связи, невозможно будет ни перехватить, ни скопировать.  
 
 
 
 

Что такое молекулярный компьютер?

Это устройство, в котором вместо кремниевых чипов, применяемых в современных компьютерах, работают молекулы и молекулярные ансамбли. В основе новой технологической эры лежат так называемые „интеллектуальные молекулы“. Такие молекулы (или молекулярные ансамбли) могут существовать в двух термодинамических устойчивых состояниях, каждое из которых имеет свои физические и химические свойства. Переводить молекулу из одного состояния в другое (переключать) можно с помощью света, тепла, химических агентов, электрического и магнитного поля и т.д. Фактически такие переключаемые бистабильные молекулы — это наноразмерная двухбитовая система, воспроизводящая на молекулярном уровне функцию классического транзистора.

Биокомпьютер.

Одним интересным направлением является создание клеточных  компьютеров. Для этой цели идеально подошли бы бактерии, если бы в их геном удалось включить некую  логическую схему, которая могла  бы активизироваться в присутствии  определенного вещества. Такие компьютеры очень дешевы в производстве. Им не нужна столь стерильная атмосфера, как при производстве полупроводников. И единожды запрограммировав клетку, можно легко и быстро вырастить  тысячи клеток с такой же программой. По сравнению с обычными вычислительными  устройствами они имеют ряд уникальных особенностей. Во-первых, они используют не бинарный, а тернарный код (так  как информация в них кодируется тройками нуклеотидов). Во-вторых, поскольку  вычисления производятся путем одновременного вступления в реакцию триллионов молекул ДНК, они могут выполнять  до 1014 операций в секунду (правда, извлечение результатов вычислений предусматривает  несколько этапов очень тщательного  биохимического анализа и осуществляется гораздо медленнее). В-третьих, вычислительные устройства на основе ДНК хранят данные с плотностью, в триллионы раз  превышающей показатели оптических дисков. И наконец, ДНК-компьютеры имеют  исключительно низкое энергопотребление. 
 
 
 

Оптический  компьютер.

В существующих сетях и компьютерах сигналы  могут быть преобразовываться из оптических в электрические и обратно. Устройства, использующие только оптические сигналы могли бы быть намного быстрее и более эффективными, но осуществить это можно только получив возможность останавливать или замедлять свет на время достаточное, чтобы выполнять необходимые вычисления или операции. Свет замедляли и даже останавливали внутри специально сконструированных фотонных кристаллов. Однако эти кристаллы действуют лишь для очень узкого диапазона частот, а для любого практического устройства потребуется работа при комнатной температуре и в широком диапазоне частот. 
 

Вывод

     Пройдет не мало времени пока человечество начнет использовать компьютеры основанные на архитектуре отличной от фон Неймановской, потому что на данный момент несмотря на свои недостатки, данная архитектура является самой приемлемой.

     Сейчас  многие  ученые работают над созданием  компьютеров принципы которых будут существенно отличаться от работы нынешних компьютеров.

     Так биокомпьютеры и молекулярные компьютеры основываются на принципа использования бактерий и клеток в качестве вычислительной среды, что позволяет существенно ускорить процессы вычисления, а так же хранить большие объемы информации.

     Квантовые и оптические компьютеры позволяют  так же существенно ускорить как и вычисления так и передачу данных, к тому же данные переданные по квантовым каналам связи невозможно будет перехватить.

     Но к сожалению развитие современной науки и техники пока не позволяет осуществлять массовое производство таких компьютеров, к тому же многие из них являются лишь прототипами. Поэтому фон Неймановская архитектура компьютера еще не скоро уйдет в прошлое.

       
 
 

Информационные  ресурсы