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第7章 人类已进入了知识经济的信息时代(5)

1951年6月14日,第一台计算机作为商品交付使用,从此计算机从实验室走向了社会,标志着人类真正进入了计算机时代。

1967年大规模集成电路的问世,又开创了计算机微型机的时代。

从计算机使用的器件分类以及硬件技术的发展,可将其划分为四代。

第一代计算机(1946—1958年)电子管计算机。特点是逻辑元件采用电子管,功耗大,体积大,重量大,使用寿命短,主存储器使用永延迟线或静电存储器、容量小;外存储器使用磁鼓、磁芯;输入/输出装置主要采用穿孔机,软件使用机器语言。其主要特征是以电子管作为逻辑开关元件,存储器容量很小。软件没有操作系统,只认机器语言编写的程序。主要用于科学计算。

第二代计算机(1958—1964年)晶体管计算机。特点是采用晶体管取代电子管做逻辑元件开关,与电子管相比体积小,重量轻,速度快,功能强,耗能量省,寿命长,价格低。主存储器采用磁芯:外存储器已经开始使用磁盘和磁带,使存储容量有较大的提高;体系结构上使用了变码寄存器,浮点数,间接寻址,中断处理,I/O处理等。软件开始出现监控程序,提出了操作系统的概念,语言出现了汇编语言。开始使用(FORTRAN,COBOL,ALGOL等)高级程序设计语言实施过程控制和数据处理。

第三代计算机(1965—1971年)是集成电路计算机。主要特点是用集成电路IC取代晶体管,由于使用了集成电路,尤其是后期大规模集成电路的出现和利用,使计算机体积更小,耗电量下降,功能更强,速度更快,寿命加长。主存储器以磁芯为主,使用了半导体存储器使容量大幅度增加,稳定性加强。操作系统亦有很快发展。分时系统也已使用,结构化、规模化的程序设计方法已出现;系统软件与应用软件成为研究开发的重点,且不断出现、更新。开始在数据处理中逐步与文献资料标引结合。

第四代计算机(1972年一)是超大规模集成电路计算机。主要特点是采用大规模和超大规模集成电路,淘汰了磁芯存储器,采用半导体存储器,存储容量急剧扩大。外存储器除使用磁盘,磁鼓外,开始使用光盘。磁盘技术发展迅速,软件及硬盘的存储量不断增加;输入设备出现了光学符阅读器,条形码输入设备,鼠标器;输出设备则出现了激光打印机等,出现了新型的计算机和新的外部设备。操作系统更加完善,各种类型的操作系统(OS,如WINDOWS。UNIX.LINU)相继问世.视窗操作系统的出现和开放式操作系统的蓬勃发展,在改变人机界面和互变方式中,更加体现了计算机的方便灵活性。

这一时期中,微型计算机的出现更具有着特别重要的意义,计算机技术迅速普及,使计算机能迅速延伸和渗透到人类社会的各个领域。这一时代的计算机的发展趋势是使过去由一台大型计算机带若干个终端的集中化使用模式向小型化、集成化、独立使用的分散化模式转化,导致了计算机应用的社会化和家庭化。

超第四代计算机(1980一)“智能计算机。”20世纪80年代后期,一些计算机技术领先发展的国家和地区开始研究第五代“智能”计算机和第六代“神经网络”计算机。1981年10月,日本首次向世界披露了第五代“智能”计算机的研究计划。这种计算机开发是对第四代计算机的一次深刻的革命;一是要赋予计算机具有人类的某些智能和灵性,要解决机械到生物的复杂过程;二是涉及的科学面很广,以计算机科学为指导,涉及到信息学、电子学、系统学、控制学、机械学、数学、生物学、心理学、逻辑学、神经学、语言学、哲学等多学科领域,是一种学科交叉、融合的综合知识创新结晶;三是提高计算机的理解和处理涉及外部环境的能力。具有识别图像,听懂人的语言,能用自然语言与人交谈,提出概念,建立方法,进行演绎、归纳、推理、决策、解决问题,自学、自适应等人的智能范围内的行为方式的计算机。

日本研究及制作的第五代“智能”计算机,日本称之为“知识信息处理系统”,它综合和集中了第一代电子管、第二代晶体管、第三代集成电路、第四代大规模集成电路的全部优点,其突出的优势表现为:一是有助于开发日本拥有的丰富信息资源;二是有助于节省能源和资源,充分发挥和开掘“第三资源”——信息;三是有助于日本在国际市场上的竞争及领先于世界水平的“第二次电脑革命”,可以使日本在世界信息竞争和利益重置中扩展竞争力,占有优势的国际市场份额,保持立于世界“数字鸿沟”谷峰的优势地位;四是在第五代电脑成为提高生产力的重要手段中,提高综合国力。

日本第五代计算机主要是由专家系统和人工神经网络系统组成的新型的、智能的结构系统。日本第五代计算机结构示意图

第五代计算机的开发和研制目前已成为世界各国科学家及计算机工业家不懈追求和奋斗的目标。

3.计算机发展中的性能比。一台微型计算机与世界第一台大型计算机ENIAC相比,体积仅为三十万分之一,重量仅为六万分之一,速度近千倍,功能更是无以比对。尤其是在不到30年的时间里,计算机随着新型材料和集成电路的科技含量和技术含量的迅进,逐步实现了高速化、微型化、廉价化、普及化。计算机的运算能力,已经达到每秒十几亿次,存储容量为一百多万亿比特信息。计算机的发展出现了两个方向的突出发展:一方面是生物工程技术的突破和创新,出现了基因拼法生产出氧核糖核酸,用无性杂交、基因移植培育出了“克隆”动物品种。新的生物技术科技也为生物工程与微电子工程联合,研制和创造了“生物芯片”。目前,世界第一台生物电脑计算机已经面世,并且有着环保、生态平衡等的光辉而鲜亮的前景。另一方面是随着新型材料的不断创新,新材料取得了极大的成就,它已经成为决定和支持其他新技术发展的重要支柱,继新的合成材料和替代材料之后,研制出“纳米”新型材料。”纳米”巨磁阻材料的出现,一经应用于微电脑的CPU系统,便使存储容度大幅度提高到20Gbite。并且新型材料的不断被开发,又将会给微电子技术、生物技术、重电子技术、新能源开发和利用创造出无限的空间系领域。美国著名的信息产业报发布:蓝色巨人IBM目前在美国表示,将推出世界运算速度最快的“Linux”超级计算机,可以应用于目前某些尖端领域的研究和运算,如爱因斯坦曾经提出过的“重力波动现象”。

计算机技术的革命,拉动了整个人类的政治、经济、文化的发展和跃变,加速了人类社会信息化的时代步伐及历史进程。

二、网络技术的发展

20世纪90年代,“信息高速公路”的浪潮席卷全球。信息高速公路是20世纪90年代出现的传递信息系统的全新网络技术,是借用美国20世纪50年代开始兴建的美国洲际高速公路的美名而来。

信息高速公路的出现有着雄厚的电脑网络技术基础和人文基础。

(一)网络技术的产生

网络技术的始作俑者,可以追溯到20世纪40年代。1948年美国宾夕法尼亚州的迈哈尼城的一个矿区,首次为了解决高山对信息信号接受的影响,而建设了一个“局域网”。这一举措引发了美国军用网络的设计和发展,美国军事机构使用光缆把计算机链接起来,形成了强大的通信网络ARPA网。ARPA网使用运行后,将计算机网络定义为:以相互共享资源,经过硬盘、软件和数据方式连接起来,且各自具备独立功能的计算机系统之集合。1964年,美国兰德公司提出了“分组交换机”的概念,建立了没有中央转换系统控制机构的计算机通信网络。1977年,日本电器公司董事长小林宏治在研究中,注意到交换网的通信中心问题,提出了“电脑与通信相结合”的概念。至此,将“网络”由仅仅实现信息资源共享的宗旨,推向了研究和揭示网络的物理结构及通信原则的更高层次。也为实现“资源共享”提出了理论设想和构架。1980年,ARPA网络为满足民用的需求,在增设中将网分为军用部分和民用部分,并将二部分网络互联,自此出现了“互联网”的实质性进展。

互联网的创立,逐步使网络技术形成了一个完事的网络系统,并为实现国际互联网奠定了技术和理论的基础。一是确立了计算机网络的实质;二是将分散、独立的计算机通过物理上的相互链接,并按照网络协议相互通信,以实现硬件、软件和数据等信息资源共享共宗旨的计算机系统的集合。三是从理论到实践确立了计算机网络系统的组成部分:网络通信系统、网络操作系统、网络应用系统。

(二)“国际互联网”的创立

国际互联网(Intemet)。Internet中文名为国际互联网、互联网或因特网。使用共同的协议TCP/IP,借用电话线、光纤或微波把全球的电脑连接起来。

1.互联网主要用途。一是用于发送电子邮件,召开电子会议;二是发布电子新闻,或进行学术交流,以及图书文化资料的交流,或联机聊天;三是用于检索信息;四是可以进行远程登录;五是提供商业信息,进行商务活动。互联网是人类文明的转折点。人类正通过它进行着跨国界、跨地域的交流,演变和进化。

2.一个由用户自行管理的特殊网络。没有任何机构和个人对它进行管理和协调,它倡导着以人为本、人人平等自由的精神;它是自人脑出现以来,最复杂而多元、最广泛而迅捷的信息实体。

(1)因特网的形成和发展,为世界范围的信息公路的构架和实施起到了奠基的作用,也给世界各国向信息化时代迈进树立了样板,在因特网的启示下,各种计算机通信网络迅速在世界各地构建起来。仅1994年,在全世界据通信网就建立了250多万个。20世纪90年代中期,因特网已拥有上万个数据库,覆盖150多个国家,连接了15000多个网络,设立了220万台主机,拥有3200多万个用户,其中96个国家已实现了与因特网的全连接;90年代末期,全世界上网用户已接近1亿。进入21世纪,全世界上网用户已突破1亿户,仅美国已达到9000万户。

(2)中国的网络发展速度也是惊人的。1994年4月便与因特网全连接,截至1998年6月30日,上网计算机总数已达到54-2万户,其中直接上网计算机为8.2万台,拨号上网46万台;而到2003年底,从我国计算机上网及上网用户发展情况,可以明显地看到,用户上网人数以平均1140万人的速度递增着。

尤其是1999年和2002年分别比前一年增加了1360万人及2540万人。进入21世纪后,中国宽带上网技术发展速度是举世共睹的,2002年当宽带上网技术一经产生,便达到了660万人。

(3)宽带技术的发明。宽带技术是利用同轴电缆或光纤作为传输载体,能以高于1Mbps(比特/每秒)的速度传输信息网络;它克服了基带传输信息流量的局限性,一次信息只占用极少量的带宽。深圳市投资6000万元进行宽带工程建设,这一工程拥有800万签约用户,工程建成后,深圳科技工业园将变成“数码科技园”。目前,世界信息化发展领先的国家和地区,已经采用了宽带综合业务数字网BISDN (Broad bandIntegrated SeITices Digital Network)。BISDN是以光纤和无线介质为传输方式的宽带综合数字传输服务体系,已经达到支持至少2Mbps以上的信息传输速率。

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