電子計算機,是于本世紀40年代出生的。此后不久,科學家們便開始研制光計算機。電子計算機是以電子輸送信息,而光計算機是以光子輸送信息。
U{|WN7Q:A ["}Yp 計算機問世后,科學家們自然而然地想到使用光元素器件來制造光計算機?墒牵O計和進展緩慢,一直沒有結(jié)果。于是,當時世界上的
光學權威,美國斯坦福大學的卓澤夫.古德曼教授認為,以最樂觀的估計,光計算機的誕生也要遲至21世紀。
3 6-Sw wzNGL{3 1986年,美國有名的貝爾實驗室發(fā)明了用砷化鎵制成的光學開關。當然,這種開關不是我們?nèi)粘J褂玫臋C械式扳動開關或撳鈕式開關,這種開關實質(zhì)上是用光脈沖來控制儀器工作或休息的裝置。
Pp~:e} 4O1[D?)`x 1990年1月底,貝爾實驗室向大家展示了一臺用光脈沖來計算的實驗裝置。盡管這臺裝置跟普電子計算機中的簡單程序處理器一樣,但它的問世畢竟說明光計算機的研究,已向前邁進了一大步。
Puodsd x17K8De 電子計算機自誕生后,發(fā)展速度是非?斓。由于結(jié)構日趨復雜化和高度集成化,于是出現(xiàn)了一系列難以克服的問題。
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4e`-7 第一個問題是,盡管在電子元器件中傳輸?shù)氖呛苋醯碾娏,但隨著元器件的高度密集,不僅工作時產(chǎn)生的熱量會急劇增加,而且相鄰的元件也會彼此干擾。
TD6MP9L {6Qd,CX 第二個問題是,電子計算機的元器件中,電子的運動速度約為每秒60千米。即便是在砷化鎵器件中,電子的運動速度也不會超過每秒500千米。也就是說,電子在導體中最快的運動速度也不及光子流運動速度的10%,這就大大限制了運算速度的提高。而且,當電子計算機的工作頻率超過100兆赫,或每秒轉(zhuǎn)換(運算)1億次時,還會出現(xiàn)一些不正常的情況。
JV_V2L1Ut c@<vFoq 第三個問題是,由于計算機的結(jié)構和功能日趨復雜化,組成運算電路的電子元件也日益增多。為了在有限的面積上容納下更多的元件,人們早就將許許多多元件密集起來,做成一個個小方塊。這類方塊就叫集成塊,或叫集成電路。每個集成塊是通過身上的插腳,固定在位置上,并與整個電路相連的。超大規(guī)模集成塊的插腳數(shù)目是很多的,而且越來越多,目前最多的已有300只插腳。若于年后,也許會出現(xiàn)有上千個插腳的集成塊,它們會占據(jù)很大的地盤,以致騰不出足夠的宅基來安排它們。
:o=a@Rqx HCOE'24I 隨著巨型計算機的出現(xiàn),這些問題會日益嚴重。而要解決這些問題,只有將綜合功能性的計算機裝置逐一分解成許多功能單一的裝置,然后再用專門的聯(lián)接裝置將它們一個個地連接起來,但這樣一來,計算裝置就會變得更加復雜化。
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\a81 如果用
激光計算機,就不存在這些棘手的問題了。在光腦中,輸送信息的是光子,運動速度相當于光速度(每秒30萬千米),要比電子運動速度快得多。而且,光子攜帶和傳遞信息的能力也遠遠強于電子。
qdY*y&}"J A{,ZfX;SPO 目前,美國、日本的不少公司都在不惜巨資研制激光計算機。預計在最近10年內(nèi),將開發(fā)出超級光計算機,運算速度至少比現(xiàn)有的光計算機快1000倍。
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X>Z 以激光為基礎的計算機能廣泛地用來執(zhí)行一些新任務,例如預測天氣、氣候等一些復雜而多變的過程。再如,還可以應用在電話的傳輸上。因為電話信號正在逐步由光導纖維中的
激光束來傳送,如果用光計算機來處理這些信號,就不必再像現(xiàn)在這樣,需要在電話局內(nèi)將攜帶聲音的光脈沖轉(zhuǎn)變成電脈沖,經(jīng)電子計算機處理后再轉(zhuǎn)換成光脈沖發(fā)送出去。即可以省掉光—電—光的轉(zhuǎn)換過程,直接將攜帶聲音信號的光脈沖加以處理后發(fā)送出去,這樣,便大大提高了傳送效率。
9f7T.}HM _+NM<o#A 由于激光計算機善于進行大量的運算,所以能高效地直接處理視覺形式、聲波形式,以及其他任何自然形式的信息。此外,它還是識別和合成語言、圖畫和手勢的理想工具。這樣,光計算機就能以最自然的形式進行人機對話和人機交流。