電子計算機(jī),是于本世紀(jì)40年代出生的。此后不久,科學(xué)家們便開始研制光計算機(jī)。電子計算機(jī)是以電子輸送信息,而光計算機(jī)是以光子輸送信息。
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l 計算機(jī)問世后,科學(xué)家們自然而然地想到使用光元素器件來制造光計算機(jī)。可是,設(shè)計和進(jìn)展緩慢,一直沒有結(jié)果。于是,當(dāng)時世界上的
光學(xué)權(quán)威,美國斯坦福大學(xué)的卓澤夫.古德曼教授認(rèn)為,以最樂觀的估計,光計算機(jī)的誕生也要遲至21世紀(jì)。
*Bgk3(n) eZ^-gk? 1986年,美國有名的貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了用砷化鎵制成的光學(xué)開關(guān)。當(dāng)然,這種開關(guān)不是我們?nèi)粘J褂玫臋C(jī)械式扳動開關(guān)或撳鈕式開關(guān),這種開關(guān)實(shí)質(zhì)上是用光脈沖來控制儀器工作或休息的裝置。
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|xDh 1990年1月底,貝爾實(shí)驗(yàn)室向大家展示了一臺用光脈沖來計算的實(shí)驗(yàn)裝置。盡管這臺裝置跟普電子計算機(jī)中的簡單程序處理器一樣,但它的問世畢竟說明光計算機(jī)的研究,已向前邁進(jìn)了一大步。
4x'N#m{p 1|c\^;cTkt 電子計算機(jī)自誕生后,發(fā)展速度是非常快的。由于結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜化和高度集成化,于是出現(xiàn)了一系列難以克服的問題。
~A5MzrvIO2 'kz[Gh*8 第一個問題是,盡管在電子元器件中傳輸?shù)氖呛苋醯碾娏鳎S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。
`T]1u4^E !h "6h 第二個問題是,電子計算機(jī)的元器件中,電子的運(yùn)動速度約為每秒60千米。即便是在砷化鎵器件中,電子的運(yùn)動速度也不會超過每秒500千米。也就是說,電子在導(dǎo)體中最快的運(yùn)動速度也不及光子流運(yùn)動速度的10%,這就大大限制了運(yùn)算速度的提高。而且,當(dāng)電子計算機(jī)的工作頻率超過100兆赫,或每秒轉(zhuǎn)換(運(yùn)算)1億次時,還會出現(xiàn)一些不正常的情況。
8"\g?/ [e:mRMi 第三個問題是,由于計算機(jī)的結(jié)構(gòu)和功能日趨復(fù)雜化,組成運(yùn)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。
7fg +WZ ;P{HePs=) 隨著巨型計算機(jī)的出現(xiàn),這些問題會日益嚴(yán)重。而要解決這些問題,只有將綜合功能性的計算機(jī)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(fù)雜化。
.Y"H{|]Mnh x3JX}yCX 如果用
激光計算機(jī),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(yùn)動速度相當(dāng)于光速度(每秒30萬千米),要比電子運(yùn)動速度快得多。而且,光子攜帶和傳遞信息的能力也遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于電子。
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