信息技术信息技术温正方温正方 第一代以使用电子管为特点的第一代电子计算机在第一代以使用电子管为特点的第一代电子计算机在2020世纪世纪4040年末和年末和5050年代初年代初获得重大发展获得重大发展 第一代从第一代从19461946年年19571957年，计算机的逻辑元件采用电子管，通常称为电子管年，计算机的逻辑元件采用电子管，通常称为电子管计算。它的内存容量仅有几千个字节，不仅运算速度低，且成本很高。计算。它的内存容量仅有几千个字节，不仅运算速度低，且成本很高。 在这个时期，没有系统软件，用机器语言和汇编语言编程。计算机只能在少在这个时期，没有系统软件，用机器语言和汇编语言编程。计算机只能在少数尖端领域中得到应用，一般用于科学、军事和财务等方面的计算。尽管存在数尖端领域中得到应用，一般用于科学、军事和财务等方面的计算。尽管存在这些局限性，但它却奠定了计算机发展的基础。这些局限性，但它却奠定了计算机发展的基础。（图（图1 1）这是在第一代电子计算机中使用的磁鼓。磁鼓被用来作为电子计算机中）这是在第一代电子计算机中使用的磁鼓。磁鼓被用来作为电子计算机中数据与指令的存储器，它的使用是计算机发展史上重大的技术进步。（图数据与指令的存储器，它的使用是计算机发展史上重大的技术进步。（图2 2）英）英国剑桥大学国剑桥大学19491949年研制的电子数据存储计算机年研制的电子数据存储计算机“埃迪萨克埃迪萨克”（EDSACEDSAC）（）（左图）左图）美国于美国于20 20 世纪世纪5050年代生产的年代生产的IBM 704IBM 704型采用电子管的第一代电子计算机。型采用电子管的第一代电子计算机。图1图2图3现代信息技术现代信息技术 第二代电子计算机于第二代电子计算机于2020世纪世纪5050年代中斯问世年代中斯问世, ,以晶体管代替电以晶体管代替电子管子管, ,并增加浮点运算并增加浮点运算 第二代从第二代从19581958年年19641964年，与第一代相比有很大改进，计算机年，与第一代相比有很大改进，计算机的逻辑元件采用晶体管，即晶体管计算机。存储器采用磁芯和磁鼓，的逻辑元件采用晶体管，即晶体管计算机。存储器采用磁芯和磁鼓，内存容量扩大到几十内存容量扩大到几十K K字节。晶体管比电子管平均寿命提高字节。晶体管比电子管平均寿命提高10010010001000倍，耗电却只有电子管的十分之一，体积比电子管小一个数量倍，耗电却只有电子管的十分之一，体积比电子管小一个数量级级, ,运算速度明显地提高，每秒可以执行几万次到几十万次的加法运算速度明显地提高，每秒可以执行几万次到几十万次的加法运算运算, ,机械强度较高。由于具备这些优点，所以很快地取代了电子机械强度较高。由于具备这些优点，所以很快地取代了电子管计算机管计算机, ,并开始成批生产。在这个时期，系统软件出现了监控程并开始成批生产。在这个时期，系统软件出现了监控程序，提出了操作系统概念，出现了高级语言，如序，提出了操作系统概念，出现了高级语言，如FORTRANFORTRAN、ALGOL ALGOL 6060等。（图等。（图1 1）美国）美国IBMIBM公司于公司于19591959年生产的年生产的IBM 7090IBM 7090型采用晶体管型采用晶体管的第二代电子计算机。它的体积减小了，运算速度却更快。的第二代电子计算机。它的体积减小了，运算速度却更快。图4现代信息技术现代信息技术 19641964年年4 4月月IBM360IBM360系统问世。成为使用集成电路的第三代电子计算机的著系统问世。成为使用集成电路的第三代电子计算机的著名代表名代表 第三代从第三代从19651965年年19701970年，计算机的逻辑元件采用集成电路。这种器年，计算机的逻辑元件采用集成电路。这种器件把几十个或几百个分立的电子元件集中做在一块几平方毫米的硅片上件把几十个或几百个分立的电子元件集中做在一块几平方毫米的硅片上( (称为集成电路芯片称为集成电路芯片) )，使计算机的体积和耗电大大减小，运算速度却大大，使计算机的体积和耗电大大减小，运算速度却大大提高，每秒钟可以执行几十万次到一百万次的加法运算，性能和稳定性进提高，每秒钟可以执行几十万次到一百万次的加法运算，性能和稳定性进一步提高。一步提高。 在这个时期，系统软件有了很大发展，出现了分时操作系统和会话式在这个时期，系统软件有了很大发展，出现了分时操作系统和会话式语言，采用结构化程序设计方法，为研制复杂的软件提供了技术上的保证。语言，采用结构化程序设计方法，为研制复杂的软件提供了技术上的保证。（图（图1 1）著名的）著名的IBM360IBM360型电子计算机系统带有一个中央存储器和几个外围型电子计算机系统带有一个中央存储器和几个外围存储器存储器（图（图2 2）IBM 370IBM 370计算机系统中的终端设备计算机系统中的终端设备 ( (图图3 3）这是）这是IBM 360IBM 360系统的中央控制部分系统的中央控制部分图1图2图3现代信息技术现代信息技术 使用超大规模集成电路的第四代计算机使用超大规模集成电路的第四代计算机 第四代从第四代从19701970年以后，计算机的逻辑元件采用大规模集成电路年以后，计算机的逻辑元件采用大规模集成电路( (LSI)LSI)。在一个在一个4 4mm2 mm2 的的硅片上，至少可以容纳相当于硅片上，至少可以容纳相当于20002000个晶体管的电子元件。金属氧化物半导体电路个晶体管的电子元件。金属氧化物半导体电路( (MOSMOS：Metal Oxide Silicon)Metal Oxide Silicon)也在这一时期出现。这两种电路的出现，进一步降低了计算机的成也在这一时期出现。这两种电路的出现，进一步降低了计算机的成本，体积也进一步缩小，存储装置进一步改善，功能和可靠性却进一步得到提高。同时计本，体积也进一步缩小，存储装置进一步改善，功能和可靠性却进一步得到提高。同时计算机内部的结构也有很大的改进，采取了算机内部的结构也有很大的改进，采取了“模块化模块化”的设计思想，即按执行的功能划分成的设计思想，即按执行的功能划分成比较小的处理部件，更加便于维护。比较小的处理部件，更加便于维护。 从从7070年代末期开始出现超大规模集成电路年代末期开始出现超大规模集成电路( (VLSI)VLSI)，在一个小硅片上容纳相当于几万个在一个小硅片上容纳相当于几万个到几十万个晶体管的电子元件。这些以超大规模集成电路构成的计算机日益小型化和微型到几十万个晶体管的电子元件。这些以超大规模集成电路构成的计算机日益小型化和微型化，应用和发展的更新速度更加迅猛，产品覆盖巨型机、大化，应用和发展的更新速度更加迅猛，产品覆盖巨型机、大/ /中型机、小型机、工作站和中型机、小型机、工作站和微型计算机等各种类型。微型计算机等各种类型。 在这个时期，操作系统不断完善，应用软件已成为现代工业的一部分，计算机的发展在这个时期，操作系统不断完善，应用软件已成为现代工业的一部分，计算机的发展进入了以计算机网络为特征的时代。进入了以计算机网络为特征的时代。 目前使用的计算机都属于第四代计算机。从目前使用的计算机都属于第四代计算机。从8080年代开始，发达国家开始研制第五代计年代开始，发达国家开始研制第五代计算机，研究的目标是能够打破以往计算机固有的体系结构，使计算机能够具有像人一样的算机，研究的目标是能够打破以往计算机固有的体系结构，使计算机能够具有像人一样的思维、推理和判断能力，向智能化发展，实现接近人的思考方式思维、推理和判断能力，向智能化发展，实现接近人的思考方式（图）在英国国家航空管理局的控制中心，空中交通管制用（图）在英国国家航空管理局的控制中心，空中交通管制用IBMIBM计算机进行控制计算机进行控制现代信息技术现代信息技术 第五代电子计算机被称为第五代电子计算机被称为“智能计算机智能计算机” 第五代电子计算机是智能电子计算机，它是一种有知识，会学习，能推理的第五代电子计算机是智能电子计算机，它是一种有知识，会学习，能推理的计算机，具有能理解自然语言，声音，文字和图像的能力，并且具有说话的能力，计算机，具有能理解自然语言，声音，文字和图像的能力，并且具有说话的能力，使人机能够用自然语言直接对话，它可以利用已有的和不断学习到的知识，进行使人机能够用自然语言直接对话，它可以利用已有的和不断学习到的知识，进行思维，联想，推理，并得出结论，能解决复杂问题，具有汇集，记忆，检索有关思维，联想，推理，并得出结论，能解决复杂问题，具有汇集，记忆，检索有关知识的能力。智能计算机突破了传统的诺伊曼式机器的概念，舍弃了二进制结构，知识的能力。智能计算机突破了传统的诺伊曼式机器的概念，舍弃了二进制结构，把许多处理机并联起来，并行处理信息，速度大大提高。它的智能化人机接口使把许多处理机并联起来，并行处理信息，速度大大提高。它的智能化人机接口使人们不必编写程序，只需发出命令或提出要求，电脑就会完成推理和判断，并且人们不必编写程序，只需发出命令或提出要求，电脑就会完成推理和判断，并且给出解释。给出解释。19881988年，世界上召开了第五代电脑国际会议。年，世界上召开了第五代电脑国际会议。19911991年，美国加州理工年，美国加州理工学院推出了一种大容量并行处理系统，用学院推出了一种大容量并行处理系统，用528528台处理器并行进行工作，其运算速台处理器并行进行工作，其运算速度可达到每秒度可达到每秒320320亿次浮点运算。亿次浮点运算。（图）这是（图）这是IBMIBM公司制造的一种并行计算机试验床，可模拟各种并行计算机结构公司制造的一种并行计算机试验床，可模拟各种并行计算机结构现代信息技术现代信息技术 第一次信息技术革命是语言的使用，是从猿进化到人第一次信息技术革命是语言的使用，是从猿进化到人的重要标志。的重要标志。 第二次信息技术革命是文字的创造，使信息的存储和第二次信息技术革命是文字的创造，使信息的存储和传递首次超越了时间和地域的局限。传递首次超越了时间和地域的局限。 第三次信息技术革命是印刷术的发明，为知识的积累第三次信息技术革命是印刷术的发明，为知识的积累和传播提供了更为可靠的保证。和传播提供了更为可靠的保证。 第四次信息技术革命是电报、电话、广播、电视的发第四次信息技术革命是电报、电话、广播、电视的发明和普及，进一步突破了时间和空间的限制。明和普及，进一步突破了时间和空间的限制。 第五次信息技术革命是计算机技术与现代通信技术的第五次信息技术革命是计算机技术与现代通信技术的普及及应用，将人类社会推到了数字化的信息时代。普及及应用，将人类社会推到了数字化的信息时代。信息技术的五次革命：信息技术的五次革命： 石黑浩教授制造的“ReplieeR1”模拟自己女儿的机器人，当时的技术不成熟，被他自己称为是“会动的僵尸”。儿童对于这个机器小姑娘的反应有些紧张。 从这张图片中，从这张图片中，很难分辨出很难分辨出“她她”是真人还是假人。是真人还是假人。（右下角为机器美（右下角为机器美女的制造者日本大女的制造者日本大阪大学教授石黑浩）阪大学教授石黑浩） 机器美女“ReplieeQ2”在实验室总的情景，左侧图片显示出“她”的内部构造。 即便近距离观察即便近距离观察这个机器美女，还是这个机器美女，还是难以看出难以看出“她她”与真与真人的区别。人的区别。日本可可洛公司和先进传媒公司制造的另一个机器美女“Actroid”。 世界首富比尔世界首富比尔盖茨在西雅图华盛顿湖附近的豪宅造价盖茨在西雅图华盛顿湖附近的豪宅造价7500万美元万美元,占地大约占地大约6.6万平方英尺。万平方英尺。 是智能化的典范，随处可见高科技的影子。整个建筑根据不同是智能化的典范，随处可见高科技的影子。整个建筑根据不同的功能分为的功能分为12个区，通道出口处都装有机关：来访者通过出口，就会产生其个人个区，通道出口处都装有机关：来访者通过出口，就会产生其个人信息，包括他的指纹等，这些信息会被作为来访资料储存到电脑中。信息，包括他的指纹等，这些信息会被作为来访资料储存到电脑中。 每个来宾必须佩戴专门的胸针，别小看它，如果没了它，访客就会被系统确每个来宾必须佩戴专门的胸针，别小看它，如果没了它，访客就会被系统确认为入侵者，电脑就会通过网络报警。所以，聪明的小偷绝不会光顾这个代表顶认为入侵者，电脑就会通过网络报警。所以，聪明的小偷绝不会光顾这个代表顶尖科技的房屋。尖科技的房屋。 如此强大的功能，但你却看不见屋内有任何电缆，因为长达如此强大的功能，但你却看不见屋内有任何电缆，因为长达53公里长的电缆公里长的电缆全部被埋在地板下方。而地板也不仅是起全部被埋在地板下方。而地板也不仅是起装饰装饰作用，它是一个巨大的传感器：当作用，它是一个巨大的传感器：当有人走进房间时，地板会根据阳光的强度，来调节房间内的灯光亮度以及空气温有人走进房间时，地板会根据阳光的强度，来调节房间内的灯光亮度以及空气温度、湿度。度、湿度。 盖茨的豪宅智能化程度最高的部分首推会议室，这个房间可随时高速接入互盖茨的豪宅智能化程度最高的部分首推会议室，这个房间可随时高速接入互联网，联网，24小时为盖茨提供一切他需要的信息。盖茨可以随时召开网络视频会议，小时为盖茨提供一切他需要的信息。盖茨可以随时召开网络视频会议，与幕僚商议微软大事。同时，这个房间内的计算机还可以通过遍布整个建筑物内与幕僚商议微软大事。同时，这个房间内的计算机还可以通过遍布整个建筑物内的传感器，自动记录整座住宅的动静。的传感器，自动记录整座住宅的动静。 进入会客大厅，最醒目的是墙壁上进入会客大厅，最醒目的是墙壁上40平方英寸的背股式电视，这里大到足够平方英寸的背股式电视，这里大到足够举行一场举行一场150人的鸡尾酒会。盖茨的商业级厨房可为人的鸡尾酒会。盖茨的商业级厨房可为100多人提供饮食服务。当然，多人提供饮食服务。当然，也有一个可容纳也有一个可容纳24人的专用餐厅来享受壁炉晚餐。盖茨在回家的途中，就可以通人的专用餐厅来享受壁炉晚餐。盖茨在回家的途中，就可以通过智能住宅系统遥探家中的一切，包括让浴池的水自动调温、嘱咐厨房的工作人过智能住宅系统遥探家中的一切，包括让浴池的水自动调温、嘱咐厨房的工作人员准备晚饭等等。智能豪宅里惟一带有传统意味的事物是一棵百年老树，住宅里员准备晚饭等等。智能豪宅里惟一带有传统意味的事物是一棵百年老树，住宅里的传感器竟然能根据老树的需水情况，实现及时、全自动浇灌！的传感器竟然能根据老树的需水情况，实现及时、全自动浇灌！