科學(xué)技術(shù)史-6.2信息技術(shù)的率先發(fā)展

Word文檔科學(xué)技術(shù)史-6.2信息技術(shù)的率先發(fā)展其次節(jié)信息技術(shù)的領(lǐng)先進(jìn)展

2.1電子計算機(jī)技術(shù)

電子計算機(jī)是人類在20世紀(jì)制造出來的最宏大的工具，它的消失對生產(chǎn)制造、經(jīng)濟(jì)、軍事、社會文化以及人類生活各方面產(chǎn)生了巨大的影響。在當(dāng)今的信息社會，人們對計算機(jī)的依靠程度越來越高，計算機(jī)已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁恍腥鄙俚囊徊糠帧?/p>

一、計算機(jī)的誕生

微電子技術(shù)最重要的應(yīng)用領(lǐng)域是計算機(jī)領(lǐng)域。近幾十年電子計算機(jī)不斷地升級換代主要得益于微電子技術(shù)的進(jìn)展，但人類制造計算工具和進(jìn)展計算技術(shù)卻有著悠久的歷史。在古代，中國就有了用于計算的算籌、算盤。17世紀(jì)，由于鐘表制造技術(shù)和計算工具的結(jié)合，在歐洲消失了最早的機(jī)械計算器。1642年，法國數(shù)學(xué)家帕斯卡造出了手動加法器。1671年，德國數(shù)學(xué)家萊布尼茲創(chuàng)造了可以進(jìn)行四則運(yùn)算的計算器。1822年，英國數(shù)學(xué)家巴貝奇(C.Babbage，1792—1871)制造了第一臺差分機(jī)模型，它不但能完成算術(shù)運(yùn)算，而且還可以自動完成系列運(yùn)算，包含著程序設(shè)計的萌芽。1834年，他借助機(jī)械中的自動掌握功能，設(shè)計出一臺分析機(jī)的模型，這是歷史上第一個具有運(yùn)算器、儲存器、輸入輸出等設(shè)備的通用計算機(jī)，可完成全部的算術(shù)運(yùn)算，是現(xiàn)代計算機(jī)的雛形。巴貝奇制造的差分機(jī)和分析機(jī)是早期計算機(jī)最杰出的成果。

19世紀(jì)末20世紀(jì)初，隨著電動技術(shù)的進(jìn)展，計算機(jī)的動力方式也得以改進(jìn)，計算機(jī)由機(jī)械時代進(jìn)入機(jī)電時代。1941年，德國工程師楚澤(K．Zuse，1910一)創(chuàng)造了第一臺程序掌握通用機(jī)電式計算機(jī)。該機(jī)全部由電磁繼電器制成，采納了浮點計數(shù)、二進(jìn)制運(yùn)算、帶數(shù)字存儲地址的指令形式。美國科學(xué)家艾肯(H.Aiken，1900—1973)也于1944年和1946年制造出兩臺全繼電器操作的汁算機(jī)(Markl和Mark2)，加法運(yùn)算僅需0.3秒，而乘法則需6秒。

機(jī)電計算機(jī)雖然比機(jī)械計算機(jī)有了長足的進(jìn)步，但其速度慢、精確?????性差的弱點限制了它的進(jìn)一步進(jìn)展。20世紀(jì)30年月以來，電子管的創(chuàng)造和電子技術(shù)的進(jìn)步，為制造速度更快，性能更優(yōu)越的電子計算機(jī)奠定了基礎(chǔ)。第一臺電子計算機(jī)是由美國賓夕法尼亞高校的莫克萊(J．W．Mauchly，1907—1980)負(fù)責(zé)研制勝利的。其次次世界大戰(zhàn)期間，他受命為美國的阿伯丁試炮場制定火力表。這種表每張要計算幾百條彈道，為此而提出了高速計算的要求。1942年8月，為滿意速度上的需要，莫克萊提出研制電子計算機(jī)的方案，得到美國陸軍的支持，組成了研制小組。經(jīng)過3年的努力，花費(fèi)了48萬美元，最終在1945年底制成了第一臺電子計算機(jī)，簡稱ENIAC(ElectronicNumericalIntegratorandComputer，即電子數(shù)值積分計算機(jī))。這臺計算機(jī)共用了1.8萬個電子管，重30多噸，占地170平方米，運(yùn)算速度為每秒5000次，比機(jī)電計算機(jī)提高了1000多倍。電子計算機(jī)已經(jīng)顯示出了它在速度上的巨大優(yōu)越性，開拓了人類計算歷史的新紀(jì)元。

由于ENIAC的計算程序是外插型的，在解題之前，必需先將全部程序預(yù)備好，這樣便大大影響了運(yùn)算速度。1946年，美國數(shù)學(xué)家馮諾依曼(J．ronNeumanm，1903～1957)提出—個新的改進(jìn)方案，被稱為EDVAC(ElectronicDiscreclVariableAutomaticComputer，即離散變量自動汁算機(jī))。新機(jī)型用二進(jìn)制數(shù)代替十進(jìn)制數(shù)，進(jìn)一步發(fā)揮了電子元件的速度潛力，并將程序外插改為程序內(nèi)存，使計算機(jī)可以從一個程序指令自動進(jìn)入下一個程序指令，全部運(yùn)算成為真正的自動過程。EDVAC也稱馮諾依曼機(jī)，是現(xiàn)代電子汁算機(jī)的基礎(chǔ)，馮諾依曼也被稱為現(xiàn)代計算機(jī)的奠基人。

二、計算機(jī)的進(jìn)展及趨勢

馮諾依曼機(jī)的設(shè)計方案揭開了現(xiàn)代計算機(jī)的歷史新篇章。依據(jù)電子器件的不同，計算機(jī)的進(jìn)展大致可以分為以下幾個時代：

第—代計算機(jī)——電子管計算機(jī)(1946一1956)。

這—代的計算機(jī)基本上采納電子管作為電子元件，機(jī)器結(jié)構(gòu)是程序內(nèi)存式，運(yùn)行速度一般是每秒幾千到幾萬次，計算全部實現(xiàn)自動化。和后來的計算機(jī)相比，它有運(yùn)行速度不高、牢靠性差、體積大、修理簡單等缺點。當(dāng)時它的應(yīng)用范圍還很小，主要局限于導(dǎo)彈、原子彈等國防尖端科技部門。

其次代計算機(jī)——晶體管計算機(jī)(1956—1962)。

這一代計算機(jī)的規(guī)律元件和規(guī)律線路均采納分立的晶體管元件。1959年菲爾克公司研制的第一臺大型通用晶體管計算機(jī)問世，標(biāo)志汁算機(jī)已進(jìn)人其次代。機(jī)器的運(yùn)算速度從每秒幾千次提高到幾十萬次，主存容量從幾千字節(jié)上升到10萬字節(jié)。1964年，已經(jīng)能制造每秒運(yùn)算300萬次的晶體管計算機(jī)，計算機(jī)的應(yīng)用范圍也擴(kuò)展到商業(yè)和管理等更多的領(lǐng)域。

第三代汁算機(jī)—一集成電路計算機(jī)(1962—1970)。

60年月中期，隨著微電子技術(shù)的進(jìn)展，集成電路成為計算機(jī)新的規(guī)律元件。計算機(jī)的體積、重量、能耗大幅度降低，性能大幅度提高。1964年美國IBM公司生產(chǎn)的IBM—360系列問世，標(biāo)志計算機(jī)進(jìn)入了第三代。由于第三代計算機(jī)具有通用化、系列化和標(biāo)準(zhǔn)化的特點，大大減輕了人們購機(jī)的費(fèi)用和編制程序的負(fù)擔(dān)，并有利于程序的積累，促進(jìn)了計算機(jī)的普及與推廣。

第四代計算機(jī)—大規(guī)模集成電路計算機(jī)(1970一)。

這一代計算機(jī)以大規(guī)模集成電路作為規(guī)律元件和存儲器，使計算機(jī)向著微型化方向進(jìn)展。1971年，英特爾公司把2021多個晶體管集中在一塊10平方毫米的芯片上，制成世界上第一臺微型機(jī)“M—CS—4”，其功能包含了1945年ENIAC機(jī)的全部功能。80年月的集成電路的加工尺寸已經(jīng)達(dá)到1微米級，為微型機(jī)的制造制造了條件。此后，計算機(jī)開頭大規(guī)模向辦公室和家庭滲透，到1983年，全世界擁有的微機(jī)超過2億臺，90年月末期，發(fā)達(dá)國家的微型電腦已經(jīng)像彩電一樣普及了。正是由于微型機(jī)的普及，使得原本只有少數(shù)人才能把握的電腦走進(jìn)尋常百姓家，成為人們生活的必需工具。計算機(jī)開頭真正滲透到人類生活的各個領(lǐng)域，預(yù)示著信息化社會的到來。

將來計算機(jī)的進(jìn)展趨勢——光學(xué)計算機(jī)和生物計算機(jī)。

進(jìn)入90年月，光電子集成電路的問世，揭開了光學(xué)計算機(jī)的序幕。光學(xué)計算機(jī)是用光脈沖而不是電流進(jìn)行信息處理，其開關(guān)是用砷化鎵光學(xué)開關(guān)，速度為每秒1000億次，比目前的計算機(jī)快1000多倍。它能描繪出人的遺傳結(jié)構(gòu)、仿照人腦的構(gòu)造和人的神經(jīng)系統(tǒng)、進(jìn)行多種語言翻譯等等。

生物計算機(jī)將比智能計算機(jī)和光學(xué)計算機(jī)具有更優(yōu)異的性能，它是以人的血紅蛋白作規(guī)律電路，用脫氧核糖核酸作存儲器的。試驗結(jié)果表明，生物計算機(jī)的元件密度比人腦神經(jīng)元密度高100萬倍，傳遞信息速度比人腦思維速度快100萬倍，而生物芯片的大小只相當(dāng)于電子芯片的十萬分之一。它能夠與人的大腦和神經(jīng)系統(tǒng)有機(jī)地相連，使人機(jī)接口自然吻合，免除了煩瑣的人機(jī)對話，真正成為人腦的外延。而且，它還能從人體的細(xì)胞中吸取養(yǎng)分來補(bǔ)充能量，不需要任何外界的能源。生物計算機(jī)將為計算機(jī)的進(jìn)展開拓一條布滿盼望的新路。

2.2信息技術(shù)的社會文化影響

20世紀(jì)末，以電子、計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)為基礎(chǔ)的信息技術(shù)初步確立，它以強(qiáng)大的信息存儲和傳遞功能快速席卷了世界每一個角落，深刻地影響著人們的生活，它已超越了純技術(shù)的界域，不斷的沖擊著人們的價值取向、思維方式和文化傳統(tǒng)，在世界范圍內(nèi)，尤其是在發(fā)達(dá)國家中已經(jīng)成為一種文化現(xiàn)象。

第一，信息技術(shù)大大加速了信息的傳播速度。信息傳播速度的加快，其社會文化的意義是什么呢？信息速度加快，意味著人們不僅擁有的信息量在短時間內(nèi)可以快速增加，而且更新的頻率加快，能極大地刺激人們的創(chuàng)新意識，強(qiáng)化和優(yōu)化人的智力。究竟停滯導(dǎo)致陳舊、封閉，它和愚昧、退化相聯(lián)系；運(yùn)動則帶來創(chuàng)新、開放，它和文明、進(jìn)步相聯(lián)系，這是人類進(jìn)化的規(guī)律。

其次，信息技術(shù)優(yōu)化了社會生產(chǎn)要素。信息技術(shù)與勞動者、勞動工具和勞動對象結(jié)合在一起構(gòu)成現(xiàn)代生產(chǎn)的基礎(chǔ)。在信息時代，勞動者是把握豐富信息資源的人，所使用的重要工具是由計算機(jī)掌握的智能化及其體系，勞動的主要對象是人們開發(fā)制造的、取之不盡的信息資源。大量社會信息的開發(fā)和利用在肯定程度上漸漸優(yōu)化了傳統(tǒng)觀念中社會的基本資源——人力、資金、物質(zhì)，大大節(jié)省了這些字眼尤其是自然資源的使用與消耗，成為推動社會經(jīng)濟(jì)進(jìn)展的主導(dǎo)力氣。

第三，信息技術(shù)同化著世界各地區(qū)的民族意識和生產(chǎn)方式。社會借助信