网络信息及其计算机的发展

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1.计算机

从1946年世界上第一部数字电子计算机诞生至今，已过去了半个世纪。50年间，计算机已经历了四代。其发展方向主要是：

（1）提高速率、增大容量；

（2）减小体积、降低能耗；

（3）从语言到软件系统的高级化；

（4）从单机到多机联网；

（5）从增加功能到智能化。

四代计算机基本上是按其基础元件作为主要标志划分的，即电子管、晶体管、集成电路、大规模集成电路。随着元件的革命性进步，上述各项发展方向得到了各自的体现。但下一代计算机究竟是什么，目前仍有不同看法，有人认为是光计算机（仍以器件为标志）；有人认为是智能计算机（以功能为标志）。

到今天，计算机的单处理器运算速度已达到10亿次/秒，内存容量已达到几百兆字节。而体积则为早期机器的千百分之一。曾占用大房子的庞然大物其功能已被今天掌上计算机所超过。

计算机从第一代以后就逐渐分为大型机，中型机和小型机，随着技术和应用的进步又逐渐产生了微型机。嗣后，计算机就向两极发展，一方面大型机向超大容量超高速的巨型机发展，另一方面微型机向进入办公室、家庭发展。前者追求速度快，存储容量大，可以解决过去人类难以设想的计算课题。例如：天气预报、地质勘探中的极复杂问题，上万个联立方程的题。当然其体积和能耗也在不断缩小，否则就不可设想。而微型机发展则追求小巧方便、从桌面型到笔记本型，当然其速度、容量和功能也在不断发展，而介乎两者之间的中小型机则在不断提升其功能。其划分标志也在不断变化。今天的小型机其功能已远远超过初期的大型机了。

计算机的用途除了开始时的数值计算功能越来越强外，还逐渐发展了数据处理和控制管理。现在后两点的使用范围已经丝毫不亚于计算功能。例如文字处理、报表处理已广泛在办公自动化中应用。而控制功能则广泛应用于生产自动化中，并且已经渗透到各种机械装置和家用设备中。现代汽车、机床、音响设备、家电等等都已大量采用微处理器控制（这还未包括在上述各类计算机中）。信息技术也就是这样才渗透到各行各业中，到社会的各个角落。

当前计算机发展方向大体如下：

（1）大型机的发展已从单纯靠元器件提高速度缩小体积，发展到同时改变设计思路、方法，改变机器内部结构。现在一致公认，多处理器并行处理是大型机的发展方向。这样对单个处理器的速度要求可以不再提高。当然并行处理有复杂的结构和连接接口问题并会有一定损耗，要从设计技术上来解决。目前已做出有上千个处理器并行工作的计算机，其速度达到数千亿次/秒。近年内预期可研制出万亿次/秒MPP机。

（2）微机在发达国家中已大量进入家庭。如美国100户家庭中已有微机30—40台，但离完全普及还有距离。其它国家、发展中国家当然还会有相当时日。微机的发展也有两种趋向，一是充分发挥技术优势增强微机功能使其用途更为广泛。另一种认为家庭中使用的微机不能太复杂、应简化其功能，降低价格，以较快的速度广泛进入家庭。看来两种意见各有道理，可能会同时发展。近年有些公司提出网络计算机的设想，即把微机本身大大简化，大量的功能通过网络来提供，这样可降低本身造价，这与前述趋向有所不同，至今也还有争议。

（3）随着计算机数量越来越大，及微机广泛应用，网络化是个大趋势。一种是专业管理网络。国家的管理部门或者大企业集团有大量的机构要连成一体。如美国的NASA有上万台计算机联成网络。当然一个单位一幢大楼内的局域网就更多了。另一种是社会公用网络把各个计算机或计算机网连接起来达到资源共享。（包括存储的信息资源和计算机的运算功能资源、软件资源），这方面最典型的就是Internet网，目前已有几万个网、几千万用户与之相连接。

（4）软件早已成为一个独立的产业。其产值已超过硬件。首先是语言从最初枯燥无味的机器语言发展为高级语言并且越来越向人类自然语言靠近。软件系统中由于联网兼容的需要基础软件越来越标准化。目前微软公司的视窗软件（Windows）系列的地位愈显突出。至于应用软件则随着应用领域的不断扩展。呈现琳琅满目，一派繁荣景象。从事开发的人员、机构越来越多。例如各行各业的CAD软件就非常繁多、数量难以说清。

（5）人机界面越来越友好。所谓友好，就是使用越来越方便。相当时期内计算机由于使用的复杂性只能由专业人员来操作，这就大大影响了其普及程度。随着办公自动化的发展一般白领人员都要直接操作，因此使用方便是个关键问题。目前从键盘输入到鼠标到触摸式、书写式的发展，从依次查询到菜单式到多层菜单的查询都已大大简化了使用程序。对于家用计算机，这一点尤为重要。

2.通信技术

1837年莫尔斯发明电报标志着现代电信的开始，一个半世纪以来，电信有了极大的发展。到本世纪80年代世界自动电话网形成，标志着发达国家中基础电信的大体完成，其发展方向主要是：

（1）从单向延迟的文字传递的电报到双向实时语言交流的电话。1876年贝尔发明电话后电话很快占了优势，相当一段时间内电话与电报并存，直到本世纪下半期，电报逐渐消亡。

（2）本世纪上半期，在发达国家电话逐渐普及，目前美国和北欧国家电话机普及率已接近百分之百，主线普及率也达60％-70％以上，一个家庭一部以上电话机已很普遍。

（3）本世纪上半期，本地电话逐渐由人工变为自动，下半期长途电话逐渐转向自动，到70年代末80年代初，形成了全球自动电话网。

（4）随着电话容量的增长。传输技术不断发展，传输媒介由架空明线、对称电缆、同轴电缆发展到光纤光缆，一对线上传输容量已从明线的几个、十几个话路发展到上万路（同轴电缆、光纤）以至十万个话路（光纤）。同时无线传输由短波发展到超短波到微波。微波通信方式有地面微波接力和卫星通信两种方式，一个波道容量也已达几千路。但是我们接到用户话机的用户线却一直是对称铜线，尽管线型有些变化，绝缘材料由纸变成塑料，曾用过加感，后又去感等变化，但对称铜线的本质却没有变。

（5）电话一发展就需要交换，交换技术从人工磁石式到人工共电式。本世纪初出现了机电式自动交换机，漫长几十年中，纵横制交换机已发展到完善。随着计算机的出现，用程序控制的纵横制交换机在60-70年代曾在一些国家得到较大量使用。纵横制交换机的容量也从几千门、上万门，直到几万门。现在不少发达国家仍使用着部分纵横交换机。到70年代出现了数字式程控交换机、体现了速度快、容量大、功能强、体积小的优越性。近20年中数字程控机已占了绝对优势。

（6）电话发展的同时，电报、传真、数据等通信手段也在同时发展，电报由单向公众电报发展为交互式拨号交换的用户电报。目前发达国家已经没有公众电报业务，用户电报也逐渐被数据通信替代，规模不断下降。传真也从公众传真向用户传真发展。数据通信主要是计算机之间的通信，其速率在不断提高，方式在不断更新。经历了从电话网上拨号，专用数据线到公用分组交换再到帧中继交换的过程。目前根据数据量和速率的要求各种方式均有应用范围。传送活动图像的可视电话、电视会议也有了一定的发展。到目前，这些通信的物理传输网基本上是与电话网共用的。

（7）广播技术的发展一是频段扩展，声音广播。由短波向超短波立体声发展，电视由VHF向UHF发展，以扩大容量、提高质量；二是增大发射功率、提高接收机灵敏度以扩展播送范围，三是采用卫星已从根本上解决覆盖面的问题。至于台站之间的中继则是采用常规通信手段，如微波、光纤，以至卫星通信。

截至1996年5月，全世界电话主线约7亿线，电话机约有10亿部，移动电话机超过1亿部，这些通信设施中大部分集中在发达国家，广大发展中国家只占了很小的比例，全世界有一半以上的人还从来没有用过电话，最不发达国家中有些电话普及率低于0.1％，呈现出极大的不均衡性。

当前通信技术仍在快速发展，其主要趋势如下：

1）传输在向高速大容量长距离发展，光纤传输速率越来越高，波长从1.3μm发展到1.55μm并已大量采用。一个波长段上用多个信道的波分复用技术已进入实用阶段；光放大器代替光电转换中继器已经实用；相干光通信，光孤子通信已取得重大进展。这将使无中继距离延长到几百甚至几千公里。无线传输包括微波接力和卫星通信已由4/6GHz的C频段发展到11/14GHz的Ku频段，并且向20/30GHz的Ka频段甚至更高发展，不但扩充了可用频段，并且大大增加了容量。传输复用采用同步数字系列SDH使各国复用系列得到统一，上下电路更为灵活，同时采用数字交叉连接设备DXC使传输网上具有电路群交换功能，大大便利了组网，并提高了网的效率和可靠性。

2）交换技术发展趋势：一个是增大单个交换机的容量，目前技术上已可达到几十万线；二是实行分散化和采用模块技术，使之更接近用户以缩短用户线。模块的功能也在不断提高。从技术上来看更多采用计算机技术，如总线技术、并行技术等，使交换机结构上更为合理。另一个趋势是为了适应传递宽带信号的要求发展宽带交换。目前以快速分组交换为原理的异步转移模式ATM作为宽带交换技术基础已成为定论。

3）数据网的速率越来越高，数字数据专线DDN已可达140Mb/S，同时随着传输质量的提高、误码率的减少、分组网的规程可以简化，出现了帧中继方式。另外随着美国的Internet计算机通讯网向国际发展，TCP/IP协议的应用范围越来越广，各种服务器、路由器也层出不穷，得到大量应用。

4）为了克服每种业务（电报、电话、数据、图像）建单独网的缺陷，更好地满足用户多种业务的需要，通信网在向综合业务网发展。目前以两个话路带宽加一个信令通道（2B＋D，144Kb/S带宽）为单元的窄带综合业务网已在使用，在发达国家已达到电话用户的1％-5％。宽带综合网正在大力开发中。

5）随着通信接续的自动化，原来由话务员、报务员操作的功能都由用户自己来操作。同时通信的使用越来越复杂，随着技术的发展通信网可提供更多的功能。因此把由用户来判断、操作的相当部分功能交还给网络来进行，使通信网具有人工智能就是一个方向。目前已有一批智能业务，使用最广泛的如被叫集中付费、转移呼叫、电话卡、语音信箱等业务，目前主要解决用户付费方便和被叫用户选择接收时间、地点等问题。随着需求和技术的发展，还将有更多的智能业务被开发。

6）随着人的流动性增加，移动通信使用越来越广泛，技术发展也非常快。从无绳电话、寻呼到蜂窝式移动电话。现在蜂窝式移动电话正在实现从模拟向数字的发展。下一步发展目标是实现个人化，即一个人在任何地方均可以用同一号码实现主叫和被叫通信，这样号码就不是分配给固定地点的固定终端，而是分配给特定的人。为了实现更大覆盖，除了地面手段外，卫星移动通信正在取得进展。在业务上除了电话外、移动数据也在发展。

7）由于综合业务尤其是宽带业务的发展，用户接入就成为突出的问题，概念上已从用户线发展为接入网。目前已有采用原电话对称铜线提高使用频率，原电缆电视的同轴与光纤混合，使用全光纤、无线接入等多种方式。这是一个正在蓬勃发展的领域。

3.信息采集技术和终端

1）各种测量技术正在现代化。测量的领域非常广，上至天文、气象，下至地质勘探，中间地面上各种地形地物定位、各种信号测定等本质上都是获取、采集信息。测量方法除了直接机械测量外，基本上是声（机械波）、电（电磁波）、光信号，随着技术发展，直接采样的传感器、仪器灵敏度、精确度越来越高，抗干扰能力越来越强，测到的范围越来越宽。从电磁波来说，使用频带也越来越宽。

2）、在通信业务综合化和计算机图像快速发展的同时，信息终端在向多媒体终端发展。多媒体是个含义很广的概念，但体现在终端上就是多媒体终端，在一个终端上可同时完成话音、数据、图形和图像。

3）、终端的另一个趋势是小型化，直至微型化，计算机终端已有手掌型的。计算器已有手表、钢笔型的。至于传感器等则有更小的。目前纳米技术和纳米装置已在逐步走向实用。

4.基础元器件

1）集成电路的集成度越来越高，其发展速度大体上是三年增加四倍。随之其加工的线越来越细。目前0.3—0.5微米的线条的电路已大量采用。一块电路上可有上亿个晶体管的0.1-0.2微米线条电路正在开发中。

2）随着密度增大，对集成电路的速度要求越来越高，硅电路已不能完全满足要求，新材料如砷化钾集成电路在大力开发并已得到使用。

3）在通用集成电路发展的同时，面向各种不同用途的专用集成电路也在大量发展，由于集成电路设计的高度计算机化（自动化），即使批量较小，但能达到使用性能的专用集成电路已成为经济上可行，ASIC技术得到很快发展。

4）随着光通信大量采用，光电器件有了很快的发展，固体激光器、发光二极管、雪崩二极管等器件性能有了很大提高，随着计算机的研究开发，光电集成以至光集成电路将会很快发展。随着卫星等无线技术发展，固体微波器件也有很大提高。

5.总体发展趋势

从以上各个方面综合来看，信息技术有一些共同的发展趋势。

1）高速大容量。速度和容量是紧密联系的，随着要传递和处理的信息量越来越大，高速大容量是必然趋势。因此从器件到系统，从处理、存储到传递，从传输到交换无不向高速大容量的要求发展。

2）综合集成。社会对信息的多方面需求，要求信息业提供更丰富的产品和服务。因此采集、处理、存储与传递的结合，信息生产与信息使用的结合，各种媒体的结合，各种业务的综合都体现了综合集成的要求。

3）网络化。通信本身就是网络，其广度和深度在不断发展，计算机也越来越网络化。各个使用终端或使用者都被组织到统一的网络中，国际电联的口号“一个世界，一个网络”。虽然绝对了一些，但其方向是正确的。

4）智能化。信息技术本来就是减轻或替代人脑的劳动的，随着社会进步，已从替代人脑的简单劳动（如四则运算）逐渐向复杂劳动（分析、判断、处理等）发展，技术上说无论是计算机还是通信都在逐渐智能化。

5）上述各种技术趋势发展必须要有经济上、管理上的相应变化。因此各国在信息政策、法规等方面都在作出各种变化，例如引入竞争、取消限制等。但同时又在加强立法、严格管理，防止信息犯罪、信息渗透和信息腐蚀等负面作用。