编前语


伴随着时光的流逝，人类历史上一个重要的世纪——20 世纪，在高科 技文明的掩映下，正悄然地离我们而去，一个希望与挑战并存的 21 世纪则 满怀着强烈的激情向我们走来。
适逢世纪更迭的关键时刻，我们除了重温以往的舒适与优越之外，更 应理智地立足现实，总结过去，展望未来。21 世纪将是科技时代的预言已 成为人们共知的真理，到那时，现今的中小学生无疑将是驾驭科技的主体。 而遍观我国目前的中小学教育，相关的科技内容却十分匮泛，很不利于学 生科技意识和能力的培养。基于此，由国家教委普教处和北京市科协组织 部分专家学者，从现实出发，选取与我们的关系密切的内容为写作对象， 策划编写了《21 世纪科技大趋势》丛书。全书分 14 册，包括气象科学、 医疗技术、计算机技术、海洋工程、机器人技术、生物工程、交通科学、 军事科技、信息技术、环境科学、航空航天工程、材料科学、能源科学等 方面的内容。希望通过这套丛书使同学们从中了解当今科技热点发展的动 态及趋势，提高和培养同学们发明创造的素质与能力。
当然，由于时间等多方面原因所致，不足之处在所难免，还望同行与 读者批评指正。
编者
1996 年 12 月 28 日于北京

1 电于计算机的产生


电子计算机是信息时代的标志，是现代科学技术的一项伟大的成就， 由于能自动、高速、精确地运算，具有存储、记忆信息、判断推理功能， 所以在现代科技、生产、社会和生活中得到广泛应用。它能够代替人的部 分脑力劳动，甚至许多功能比人脑还强，所以又被称为“电脑”。电子计 算机是信息技术的基础设备，信息业之所以有今天这样大的发展局面，在 很大程度上是与计算机的飞速发展密切相关的。它的迅速发展，推动了人 类的智力解放，使科技、生产、社会和人类活动发生了重大变化。
计算机说得简单些，就是用来计算的。在远古，人类的祖先没有计算 工具，只有用石子、绳结来计数。拉丁文中计算这个词的原意，就是计算 用的石子。随着社会的发展，计算的问题越来越多，石子、绳结已不能适 应社会的需要。于是人们发明了计算工具。世界上最早的计算工具是算盘， 出现在中国的春秋时代。到了元代，算盘传遍世界各地，开始普遍使用。 即使到了现在，也还有很多地方使用算盘，如中国的许多小学生们就学习 过珠算的课程，中国许多财会学校，更是将珠算列为正式科目，一些地方 的银行和邮局也都在使用。
近代以来，由于生产和商业的发展，手工计算已不能胜任。当时法国 著名的数学家巴斯卡的父亲是政府的会计人员，每天要做大量的计算工 作，经常加班加点，超时到深夜，时间一长，身体已不堪重负。巴斯卡看 在心里，非常难过，决心要为父亲制造一种计算工具，来减轻父亲工作的 繁重计算负担。1642 年，巴斯卡终于制成了一台机械计算机。它不像算盘 那样靠人手拨动算珠，利用口诀运算，而是用手摇操作机器进行运算。当 时这台机器只能做加法运算，即使这样，它已经有了非凡的历史意义。
1671 年，德国数学家莱布尼茨设计了可以加、减、乘、除的计算机， 使计算机的发展进了一步。
19 世纪初，英国剑桥大学数学教授巴贝奇在前人设计的基础上，制成 了他称为“善分机”的计算机，这种机器已经能够进行开平方运算。接着， 他又设计制造了“分析机”，这次因为当时加工技术还达不到设计要求的 精度，没有成功。但其设计思想却非常接近现代计算机的设计原理，甚至 从结构来看已大致与现代电子计算机相同。以致一百多年以后，当人们重 新发现巴贝奇的天才设计以后，不禁惊呼：“如果巴贝奇现在还活着的话， 我们就要失业了。”
1888 年，美国工程师霍勒瑞斯制造出了电动机械计算机，并在 1924 年创立了国际商业机器公司，这就是世界著名的 IBM 公司。
在这之前的计算机都是机械计算机，用电子元件制造计算机是本世纪 的事情。
当时第二次世界大战正在进行，美国宾夕法尼亚大学英尔学院同阿伯

丁试炮场协作，为陆军计算火力表，可是小小的一张火力表，用当时的计 算机来算，200 人花二、三个月才能完成，结果还不一定可靠。这要放在 打仗的紧要关头，一点实际用处都没有。为了解决计算速度难题，宾夕法 尼亚大学的发明家莫希利接受了研制电子计算机的任务。经过努力，在前 人的设计构想和实践基础上，于 1945 年底制成了世界公认的第一台电子计 算机。它被命名为“电子数值积分计算机”。该机重达 30 吨，占地面积
170 平方米，运算速度比已有的各式机械计算机快一千多倍。它的成功， 为提高计算机速度开辟了广阔的天地，也为现代计算机的发展奠定了基 础，从此开始了现代计算机的新纪元。

2 电子计算机的特点


电子计算机具有非常快的计算速度。现在的电脑运算速度可达每秒上 亿次，这大大提高了人类的工作效率。
在 20 年代，需要 64，000 人日夜不停地用手摇计算机对气象数据进 行计算，才能跟上天气变化，而今天用现代电脑，只需几分钟就可完成。 在战争中，电脑可以高速地处理雷达收集到的信息，以便控制拦截导弹去 截击入侵的飞机和导弹。1991 年的海湾战中，美国的“爱国者”导弹多次 成功地拦截伊拉克发射的“飞毛腿”导弹，其中就有电脑的功劳。卫星、 航天飞机、宇宙飞船，由电脑计算出轨道，才能保证其成功飞行和安全返 回地面。
现在，电脑快速计算与现代通信相结合，使得世界上两地区调拨资金 只需几秒钟时间，每天全世界通过电脑通信网络划拨资金高达数万亿美
元。
电子计算机能“记忆”信息，或者说存储信息。存储在电脑中的信息 可以很容易的拿来使用。
中国古代，民间流传着关于王安石惊人记忆力的佳话。据说，有一回 苏东坡想试一试王安石的记忆力，从他书房里专门挑出一本积满灰尘的 书，并且随手翻了几页。王安石居然当场将所指的内容一个字不差地全部 背诵出来。即便如此，九百多年前的王安石比起今天的电子计算机要逊色 几百倍。现在的电子计算机，能把一套 900 万字的百科全书存入一张激光 磁盘中，把一年的报纸内容存储在直径为 12 厘米的一张激光磁盘中。即使 是一张 5.25 英寸的高密磁盘，也可保存 60 万字的内容。
电脑存储容量大，可以对大企业、银行、巨大的系统工程进行管理。 美国的阿波罗登月计划，动员了 42 万人，两万多家公司和厂家，120 所大 学和实验室，历时 11 年，完成了人类登上月球的伟大使命。只有采用电脑 实现科学管理，才能保证这样大的工程按计划实施。
电子计算机计算精度特别高。电脑是用数字进行计算，其数字位数可 根据实际需要而取舍。电脑在这方面比人脑胜了一筹。
圆周率的计算从古至今，有一千多年的历史了，我国古代数学家祖冲 之只算得π值为小数点后八位，德国人鲁道夫用了一生的精力把π值精确
到 35 位。法国的谢克斯花了 15 年时间，把π值算到了 707 位，此后再没 有人能胜过他了。可第一台电子计算机只用了 70 小时，就把π值精确到
2035 位，并且只用了 40 秒钟就发现了谢克斯计算的π值在第 528 位上出 了错，当然，528 位以后也全都错了。现在，电子计算机已把π值算到 10 亿位以上。有意义的是，π值仍然没有出现循环，若人类以后发现了其中 的奥秘，应该也有电子计算机的一份功劳。
电子计算机有逻辑判断和推理能力。这里主要是指未来的电脑，是现

今电脑的发展方向。 到那时，可以用电脑控制生产过程，驾驶飞机和汽车、辅助学习、诊
治疾病、进行翻译、处理文件、识别图象、控制机器人等。那时的汽车里 将没有司机，而都是乘客，人们只要把要到的目的地传给电脑，就可以放 心大胆地在车里看书、看报。即使汽车时速高达 100 公里，车与车相距很 近，也不用担心，汽车完全可以自动控制。
现在国外利用计算机模拟一些大型实验，使得在自然界有些完成起来 困难大、麻烦多的事情可以在计算机上轻而易举地实现。

3 电子计算机的结构
3.1 硬件 硬件包括五个部分：运算器、存贮器、控制器、输入装置、输出装置。
运算器、内存贮器、控制器称为主机部分，输入、输出装置、外存贮器称 为外部设备。
输入、输出设备
有人将电子计算机说成“电脑”，不仅仅因为它的功能强大，更因为 它同人脑相比确实有许多相似之处。
我们的大脑能够通过我们的感觉器官，如眼、耳、鼻来感觉外部世界。 当我们置身迷人的大自然，我们的眼睛看到的是美丽的风景，我们的鼻子 闻到了沁人心脾的花香，耳朵听到的是悦耳的鸟鸣声，这时人们不禁要发 出由衷的赞叹；而我们看到令人讨厌的事，闻到有臭味的东西，就会马上 走开，远离它们，在电影院观看恐怖影片时，会吓得失声惊叫。这些不同 的表现，都是由我们的感觉器官将各种感觉传给大脑的结果。
电脑也有这样的“感觉器官”，那就是像打字机那样的键盘、鼠标器、 光笔等。它们能够把计算机所需的各种信息输入计算机。
键盘是常用的输入设备，早期的键盘有八十多个键，现在增加到 101 个键，这些键上标了各种字母、数字、符号，只需按动这些键，就可以向 计算机输入各种命令。
鼠标器是使用非常方便的输入设备。它的外形像一只胖胖的小老鼠， 上面有几个控制键。只需在桌上移动鼠标器，并按动控制键，就能够在屏 幕上发出命令。
光笔的外形像一支普通的圆珠笔。利用光笔可以直接在屏幕上绘画、 写字，如果画得不太好，计算机会帮你修正。
人输出信息的方法很多，主要有说话、唱歌等语言方式，手写或用打 字机打印的文字或图形方式。口、手是人的信息输出器官。电子计算机也 有它的信息输出“器官”，那就是显示器、打印机或绘图机。
显示器像电视机，但比电视机要复杂得多，它能在屏幕上显示图表、 图形或字符。
打印机的外形像一只长方形的箱子，箱子上面有一个开口，像咧着的 嘴，能吐出一条条的纸带，纸带上可以是字符，也可以是图形。
存贮器
1995 年，美国前总统里根突然发表了一封告全美人民书，说是经医生 诊断，他不久将患老年性痴呆症，得了这种病，记忆力会完全丧失，整个 人生活不能自理，将不再有任何思想，为防止那一天到来时无法向美国人 民诉说，特此提前向全美人民告别。读来情真意切，让人无限叹惜。由此

可见人没有记忆功能的可怕。 电子计算机也有记忆功能，它如果失去了记忆功能，就会同人一样，
整个机器形同一堆废物，无法使用。人的记忆是靠大脑，电子计算机的记 忆靠的是存贮器。
存贮器有内存贮器和外存贮器两种，内存贮器是计算机的主要存贮
器。
早期的电子计算机的存贮器由磁芯组成。它是用铁磁材料做成一个圆
环，圆环的中间小孔穿几根导线，这就是磁芯。在磁芯的导线上接通不同 方向的电流，磁芯就能具备记忆功能，成了电子计算机的“大脑”，它能 将外部发来的数据和指令保存住。目前的存贮器主要是半导体存贮器。
电子计算机的记忆能力用“存储容量”来表示，也就是指电子计算机 能记住的数据和指令。存储容量的单位一般用“字节”来表示，一个字节 占据一个存储单元，可以存放一个数据，或者存放一条指令。什么是存储 单元呢？形象地说，存储器是一个大旅馆，有成千上万个房间，一个存储 单元相当于一个房间。在存储单元里既可以存储字节，也可以空着。
存储容量表示存贮器能放的字节数，一般用 KB 和 MB 表示。1MB＝
1024KB，1KB 的容量为 1024 个字节，目前微型计算机存储容量最多可达
1024MB＝1GB 以上。 存贮器的“记忆力”很强，记下几部大百科全书的内容是轻而易举的
事。1992 年初，美国国际通用机器公司推出只有手指甲大小的存储芯片， 它能储存的信息相当于 1600 页英文打字稿存储的内容。随后美国科学家又 成功地在一块方糖大小的存贮器上存放了 1000 亿个数据。
电子计算机外存贮器包括磁盘存贮器、磁带机、磁鼓存贮器。 磁盘存贮器有些像激光唱机，一张磁盘上可以记录许多信息，把它放
在磁盘存贮器内，通过磁头工作，就能“写”能“读”。磁盘的存储容量 是很大的，而且用户之间可以相互交换存储的信息。
磁鼓，外形像个筒，筒的表面是薄薄的磁性材料，就是记录信息的 “纸”。筒的四周有许多排列整齐的磁头，筒在马达的带动下高速旋转， 磁头就像“笔”一样在筒的表面上记录信息。由于磁鼓体积庞大，现在很 少使用它。
内存贮器是衡量电子计算机性能好坏的标准之一。内存贮器容量越 大，解决问题的能力就越强。
运算器
人脑有运算功能。小学生们学算术时，老师经常要求要心算，指的就 是运用这种功能。
计算机，顾名思义，是进行计算的机器。在它的内部，也有一个进行 运算的器件，叫运算器。不过运算器只会做加法运算，对此，你也许会感 到迷惑不解：运算器只做加法运算，那么多复杂的计算，是如何完成的呢？

其实也不难，我们知道，加、减、乘、除都可以转化为加法运算。比如 3 减去 2，可以变成 3＋（－2），3×2 可以变为 3＋3；6÷2 可以变为 6＋（－
3）；其它复杂的计算在电子计算机里也可变成加法运算。而计算机在做加 法运算时的速度奇快无比，有的一秒钟可运算上亿次，比人要快千万倍， 甚至上亿倍。假如一个人用算盘一天可运算 5000 次，那么每秒运算上亿次 的计算机运算一秒，相当于这个人计算 54 年，或者两万人不停地运算一整 天。
不过有的人会提出不同的看法。他们说经常在电视的晚会上看到主持 人要被测试人同电子计算机同算一道算术题，而往往是人先得出答案，而 计算机落在后面，这怎么能说计算机的运算速度比人快呢？其实不然，这 就好比一个人同汽车赛跑，如果全程只有十米，恐怕人已到终点，而汽车 还没有发动起来，不过尚未有人宣称比汽车跑得快，因为距离一长，跑上 个一公里，就会立即分出高下了。同计算机比赛也是这样，如果算 2＋3 等于几，那么只要不是傻子，任何人都会比电子计算机快，但要算从 1 加
到 52，或者算从 1 乘到 77 呢？有谁还会说比计算机算得快呢？ 计算机做加法题的方法与人不同。人通过心算靠记忆直接得出答案，
而计算机则只会一个一个简单机械地相加。
比如算 10＋12，它会先数出 10 个数，再数出 12 个数，然后，把两堆 数合在一起又从头数起，最后得出答案 22。方法笨是笨，可是它数得太快 了，每秒能数两万个数。人算出这个答案要 0.1 秒时，可计算机只要 0.01 秒。计算机就是这样变得“聪明”起来。
计算机的运算精度极高，运算结果很准确，这是一般计算工具无法比 拟的。
控制器
学过生理卫生的人都知道，人类的神经系统由大脑、脊髓及与它相连 的神经组成。其中，大脑是人的司令部，在大脑皮层中，有一百多亿个神 经细胞，这些细胞各有各的专门任务，有的掌管人的运动，有的掌管呼吸， 有的专管记忆等等。
当大脑细胞通过人的外部感觉器官得到信息后，立即发布命令将信息 通过其它神经传给相应的身体部位，比如手脚碰到太烫的东西会急忙缩回 来，胳膊、身体被东西挡住了会挪到别处等等，总之能做出相应的反应和 动作。神经中枢的作用就是对输入的信息进行分析、综合、贮存和处理， 并发出指令对身体各部分适当调控。
电子计算机中这样的“神经中枢”就是控制器，它能使存贮器、运算 器以及输入、输出设备有秩序地工作。
举例来说，当计算机从输入设备接受到“2×10＋12”的运算命令后， 控制器立即命令存贮器将“10”、“2”、“12”三个数据保存起来，然后 从存贮器中取出“2”和“10”，送到运算器中相乘，或者说以极快的速度

相加，得出结果 20 后，将其仍放在运算器中，再从存贮器提取“12”，送 往运算器，与积“20”相加，得出答案“32”，又返回存贮器保存起来， 最后控制器命令输出设备将结果输出，再执行下一个指令。
控制器完全像人类的神经系统，对每一条信息进行分析、判断，然后 发出各种控制信号，协调计算机各个部件的工作。没有控制器，计算机就 无法正常工作。
我们一般将内存贮器、运算器和控制器合称中央处理机，常用 CPU 表
示。


　　　　　　　　　　　　　　　　　　　3．2 软件


电脑的软件和语言
计算机是用来处理信息，用来计算的，但如何处理，如何计算却是软 件的事。我们操作计算机，为使硬件有条不紊地工作，必须给计算机发指 令，安排合理的工作顺序，这个指令就叫程序。而电子计算机的整个程序 系统就叫软件。
电子计算机的程序有两大类，一种是应用程序，另一种是系统程序。 我们也可把它们叫做应用软件或系统软件。按照使用者所给出的一串串指 令和数据进行工作，指令串就构成了应用程序；供用户使用的、常与电脑 硬件直接联系的软件叫系统软件。它一方面负责人与电脑之间交换信息， 另一方面负责组织、协调电脑各部分的工作。
软件的种类很多。仅电脑游戏就至少有一两千种软件，汉字输入软件 也有四五百种，还有数不清的工具软件、编辑软件等等。
软件可以扩大电脑的功能，所以世界各国对软件的研究开发都非常重
视。
不过我们通过程序给计算机发指令时用的不是人类语言。如果你对计
算机说：“请计算这道难题吧。”它绝对是置之不理，无动于衷，因为它 听不懂。要计算机能执行人发出的命令，必须找到一种人和机器都能接受 的语言，人用这种语言发出指令，计算机就会在人的指挥下完成各项任务。
计算机的这种语言叫机器语言，是用二进制表示的。 什么叫“二进制”呢？这也是计数的一种方法。平时，我们用十进制
计数，逢十进一。在日常生活中，除了十进制外，还有种各样的计数制， 比如一年 12 个月，是十二进制，逢十二进一。二进制只有两个数“0”和 “1”，是逢二进一。
计算机采用二进制计数，使得它的计算和存储都很方便。因为二进制 数的运算规律最简单，比如 O＋0＝0；1＋0＝1；0＋1＝1；1＋l＝10，这 样计算机内部的操作也简单。我们知道，电灯有两种状态，按上电键就亮， 关上电键就灭，如果我们把“亮”当“1”，把“灭”当“0”，这样就起

到计数的作用。电子计算机里的电子元件绝大部分是开关器件，有“开”、 “关”两种状态，正好可利用这两种状态来表示数码“0”和“1”。用二 进制可以和十进制、十六进制等不同的计数制进行互换，如对十进制来说，
2 可换成 10，3 换成 11，4 换成 100，5 换成 101??，这样，在计算机里 只要有足够的“开关器件”排列起来，就能表示任意大的一个数。
我国两千多年前的《周易》中就有八卦图，它用“—”和“——”来 表示，是采用二进制记数的典型图形。
让计算机采用二进制计数，主要是美国科学家冯·诺依曼的功劳。他 对电子计算机的发展有两项重大贡献，其一是使计算机实行存贮程序运 行，即事先把编好的程序存贮在机器中，而机器能自动地按照程序执行一 条条指令；其二就是采用了二进制，这样才能充分发挥电子元件的高速特 性。我们今天的计算机，又称之为冯·诺依曼型机。
计算机只懂机器语言，但这种语言太难学，太难记了。人们又创造出 自己使用时易学易懂的语言：汇编语言、高级语言。其中汇编语言是用助 记符表示的语言，是低级语言；高级语言，接近于人的习惯用语。用这些 语言编制程序较简单、容易；使用时，只要通过电脑的翻译程序，把高级 语言翻译成电脑懂得的机器语言就可以了。一般使用电脑的人只学习高级 语言。
现在全世界流行的计算机高级语言有上百种，各有各的特点，最常见 的有：用于科学计算方面的 BASIC 语言，FORTRAN 语言、C 语言等；用于数 据处理方面的 COBOL 语言；实现机器人控制的 VAL 语言等等。
计算机病毒
1980 年 6 月的一天，美国内布拉斯加州的美国战略空 军司令部指挥中心，计算机终端突然发出了前苏联洲际导弹和核潜艇
开始袭击美国的信号。值班军官立即发出战时警报，并报告了美国总统。 顿时 100 架载有核武器的 B—52 战略轰炸机立即准备升空；153 个战略导 弹发射分队在发射台待命；1054 枚民兵式和“大力神”式洲际弹道导弹准 备就绪；24 艘装有氢弹头的核动力潜艇也进入了战斗状态；总统的坐机“空 军一号”作好升空准备；美国国家空中指挥所 E—4 型飞机已经起飞，以便 在地面指挥系统被摧毁后，接替指挥。
正当人们惶恐不安地等待总统最后下达核反击命令时，核袭击的警报 却出人意料地解除了。战略司令部和北美防空司令部都发现前苏联并没有 对美国发起核攻击，而是防御系统的神经中枢——电脑，跟人们开了一个 不小的玩笑，电脑感染了病毒，发出了错误的信息。
电脑是机器，怎么会感染病毒呢？原来这里的“病毒”不是指医学上 的病毒，而是指能起破坏作用的计算机程序或指令，也就是说计算机“病 毒”是一种程序，或者叫一种软件。不过它与医学上的病毒有很多相似的 地方，在医学中，病毒是一种能传染疾病的小东西，大约两万个病毒聚在

一起才有一个细菌大，只有靠电子显微镜才能看清它的真面目。病毒进入 细胞后依附在细胞上，当细胞繁殖时，病毒也得到了繁殖，制造出更多的 病毒。在某种特定的情况下，病毒会被激发，产生作用，毁坏感染有机体， 比如我们人常患病毒性感冒、小儿麻痹症等，就是病毒搞的“破坏”。
计算机的病毒“感染”计算机时，也不易被发现，有很强的隐蔽性； 进入计算机后也不立即“发作”，而是有一定的潜伏期，当满足了一定的 条件后，计算机“病毒”就会被“激活”，按照设计者的要求“大发作”， 使计算机内存储的命令或数据遭到破坏，从而使计算机“患病”病倒，甚 至“胡言乱语”。计算机病毒还有传染性，它能不断地进行自我复制，将 “毒性”传播到计算机的每个角落，并通过其它途径向其它计算机传播， 危害十分巨大。因此人们将计算机病毒定义为能够自我复制的恶意软件。 著名的计算机病毒如“黑色星期五”，潜入计算机后，平时与计算机 相安无事，老老实实，一旦有一天是 13 号，而且是星期五，病毒立即“死
灰复燃”，开始破坏计算机的正常工作。 计算机病毒的程序内容少，小巧玲珑，“感染”计算机非常容易，让
人着实烦恼。人们不禁要问：在这个毫无生机、“呆头呆脑”的机器世界 里，怎么会产生这样的“病毒”呢？说起来，罪魁祸首还是人类自己。最 早是由谁制造出世界上第一个计算机病毒，现已无从查起，不过计算机病 毒的发源地在美国却是不容置疑的。
据说，当时美国一些计算机实验室的工作人员，在工作之余，利用电 脑玩一种“战斗”游戏，他们各自编制“炸弹”程序想方设法进入对方的 计算机，然后“引爆”“炸弹”，使对方失去抵抗能力，迫使“缴械投降”， 以此来显示自己的高明，从中寻求乐趣。这种程序就是最早的计算机病毒。 没过多久，通过人们在言谈当中不断涉及电脑病毒的秘密，计算机病 毒很快传播开去，这就像打开了“潘多拉魔盒”，计算机世界里从此没有
了宁静。
1988 年 11 月，美国发生了轰动世界的病毒侵害事件。事件是由 23 岁的美国青年罗伯特·莫里斯出于恶作剧制造的“蠕虫”病毒引起。这种 病毒会使计算机工作起来像蠕虫爬行那样缓慢，最后不堪重负而瘫痪。这 次事件使六千多台计算机被感染，导致拥有五个计算机中心，二十多万台 计算机的美国最大的计算机网络瘫痪 24 小时。据估计，直接经济损失就达
9600 万美元。电脑病毒的危害由此可见一斑。 现在计算机病毒的种类、数量不断地增加、翻新，大有愈演愈烈之势。 有一种“雨滴”病毒，又叫“落花”病毒。当计算机染上后，原来显
示屏幕上好端端的字符，就会莫名其妙地、像下雨般地一个接一个往下掉， 直到把整个屏幕堆满。
星期天病毒在电脑认定的星期天发作，屏幕上显示出“今天是星期 日，何必这么辛苦？”之后，将你的计算机贮存的内容全部洗掉。

苹果病毒在汉字系统中的表现是，每隔半小时左右，在屏幕上出现“我 要吃苹果”，只有用户输入“苹果请”三个汉字，系统才能恢复正常。
小球病毒在计算机工作恰逢整点时开始发作，这时屏幕上出现小圆 点，作有规则的或无规则的运动，当小圆点碰上汉字，就会把汉字削去一 半或全部，使屏幕显示内容无法辨认，而且电脑运行速度大大减慢。
比较恶性的病毒如“磁盘杀手”病毒，它的来源不明，但从屏幕显示 看，这种病毒是 1989 年 4 月 1 日愚人节所设计或传出的。这种病毒的传染 范围较广,当病毒发作时，屏幕上会显示：“当磁盘杀手工作时，请不要关 机或拿开磁盘。”几秒钟后，病毒将磁盘上的信息全部删除，这时屏幕显 示：“现在可以关机了，祝你好运。”
还有些病毒，如果你无意键入了里根、撒切尔等人的名字后，屏幕上 就会出现令人讨厌的注解。
病毒的种类太多了，而且危害又是多种多样的。但主要可归纳为：电 脑的屏幕上出现异常，破坏存储数据；改变磁盘中的存储内容和数据；干 扰正常操作，使运行速度下降，直至最后停止工作；显示屏幕上出现蹦跳 的小球，干扰用户工作。
如果说最初的病毒，是在开“科学玩笑”或为了保护自身软件不被非 法复制而采取的报复措施，那么以后的病毒就大多是恶意的了。
计算机病毒虽然可怕，但人们对它并不是束手无策，毫无办法。因为 我们知道，电脑病毒的巨大危害，主要在于它有传染性，所以，防治计算 机病毒，第一条，加强管理，严禁在科研、办公用电脑上私自拷贝和进行 任何游戏，软件不能随意外借；第二条，必须严格检查、监视软、硬件和 通讯，凡外来软件必须经过病毒检查才能使用，新购入微机、软件及联网 等均要进行病毒检查才能投入运行；第三条，建立电脑病毒防疫系统。就 像医生给人体接种疫苗预防病毒一样，计算机学家给计算机也“接种”了 疫苗程序，预防计算机病毒感染。这个程序驻留在计算机内部，如果有病 毒入侵，疫苗程序就会让计算机发出警报，告之病毒的存在，使人们能及 时的处理，有效地阻止病毒的入侵。一旦计算机感染上病毒也不用害怕， 人们已经研制出很多检测和杀毒软件，专门对付这些病毒。比如 1992 年美 国第五代系统公司发明的防电脑病毒“不可接触者”软件，它可以在病毒 造成危害之前就把它查出来。找出病毒后可用杀毒软件将其杀灭，比如我 们现在常用的 Kill 软件，就是一种有效的杀毒软件。
为了防止病毒造成严重损失，除上述措施外，还必须加强法制，打击、 制裁制造病毒的罪魁祸首；并且将重要的存储内容进行复制以防被破坏； 加强保密措施等。
计算机病毒已经成为一种公害，不过要在近期内完全清除、消灭计算 机病毒也是不大可能的，和计算机病毒的斗争，是一个长期、艰巨的过程。

4 电子计算机的发展


电子计算机从问世到现在已近 50 年，大约每隔 8～10 年就更新换代 一次，运算速度提高 10 倍，可靠性提高 10 倍，价格降为原来的十分之一。 电子计算机从产生到今天历经了五个阶段：电子管时代、晶体管时 代、中小规模集成电路时代、大规模集成电路时代、超大规模集成电路和
人工智能计算机时代。
　　　　　　　　　　4.1 电子管时代 最早的计算机是美国宾夕法尼亚州大学莫尔学院的莫希利负责研制
的。这台机器的名字叫“电子数值积分计算机”，取它们每个英文单词的 第一个字母就是“ENIAC”，简称为“埃尼爱克”。这台机器看上去像个庞 然大物，机内使用了一万多个电子管，七万个电阻、一万个电容以及 600 个开关，整个机器长 30 米，高三米，宽一米，占地面积约一百七十多平方 米，相当于上课教室的四倍，整个机器重三十多吨，相当于 7～8 辆解放牌 大卡车的载重量。
这种计算机的运算速度比机械式计算机快得多，一般每秒几千至几万 次。由于“埃尼爱克”是利用电子管制造的，所以，也称为电子管计算机。
从 1946 年到 1957 年生产的电子管计算机，是世界上公认的第一代电子计 算机。
什么是电子管？电子二极管是由一位名叫费莱明的英国工程师在
1904 年发明的。电子二极管一端是灯丝，另一端是金属片做成的电极。当 金属片带正电时，电流才能通过。因此，在电子二极管中，电流只能朝一 个方向流动，它可以用来检测无线电波。电子二极管的发明，是电子技术 的一个重大突破。
与此同时，世界上第一支电子三极管也诞生了。这是由杰出的英国科 学家德福雷斯发明的。它是 20 世纪最伟大的发明之一。电子三极管有放大 微弱信号的功能。后来，人们又制造出四极管、五极管等等。
电子管计算机虽然较以前的各种计算机有了很大改进，但它体积太 大，笨重、造价高、可靠性差、操作困难、维修复杂、耗电量高，不能进 行批量生产，无法得到普及，没过多少年，它就被晶体管计算机所取代。

　　　　　　　　　　4.2 晶体管时代 早在古代，人们就发现了物体带电现象，当时的书籍记载说用毛皮摩
擦琥珀可以吸引小纸片、毛发等轻微物体。又经过了很长时间，到 18 世纪，
人们发现在自然界，有些材料允许电流通过，比如：金、银、铜等金属，

人们把这些材料叫导体；有些材料不允许电流通过，如玻璃、橡皮等，人 们把这些材料叫绝缘体。后来，人们又发现，在自然界中还有一些材料， 它们既不是导体，也不是绝缘体，它们允许电流通过的程度，介于导体和 绝缘体之间，比如锗硅的氧化物，人们把这些材料叫半导体。
半导体有一个显著的特点：一旦它们受到光照或在它们中掺入极少量 的杂质后，它们允许电流通过的能力会成百上千倍地提高。因此，科学家 用半导体制成许多电子元件和器件。
1947 年，世界著名的贝尔电话实验室研制出了第一个半导体三极管， 也就是晶体管。
晶体管有三个电极，通过三根导线引出管外。三个电极中有一个电极 能起控制作用，如果给这一个电极通上电流，晶体管内部的电子开关就接 通，另外两个电极就会有电流通过；如果不给这个电极电流，开关就断开， 另外两个电极也就没有电流，这是晶体管的基本功能。晶体管还有放大功 能，在它的一个电极上，给以一个微弱的信号，在另外两个电极上就能得 到较大的信号。
晶体管既能代替电子管工作，又能消除电子管的所有缺点，它没有玻 璃管壳，不需要真空，体积很小，生产成本很低，它的寿命比电子管长得 多。因此，晶体管问世后，立即得到了迅速发展并且代替了电子管的位置。 现在，我们日常生活中已经到处可见它的踪影。
1956 年，美国首先研制成军用小型晶体管计算机，1958 年底到 1959 年初，第一批批量生产的民用晶体管计算机投入运行，这就是 IBM1403 机。 它们标志着晶体管计算机时代的到来。人们又称晶体管计算机为第二代电 子计算机。
晶体管计算机重量轻、体积小、耗电量小、成本低，因而在军事、工 业、农业、商业、科研等各行业逐步得到应用。
4.3 中小规模集成电路时代 我们知道，在电子计算机里有许许多多电路，这些电路像一个个小型
的交通控制系统，控制电流的往来。电流流通的路线由电路的形式决定。
在电子管计算机中，电路是由单个电子管、电阻、电容等元件，经过焊接 组装成的；在晶体管计算机中，电路是由单个晶体管、电阻、电容等元件， 经过焊接组装成的。当科学家们采用先进的工艺技术，把微型化的晶体管、 电阻、电容等元件集中组成电路，再把许许多多这样的电路集中在一块相 当小的半导体硅片上，这就是集成电路。集成电路块只有大拇指那么大。 是在 1969 年由美国英特尔公司年轻的工程师霍夫研制成功的。
所谓中小规模集成电路是相对后来的“大规模”集成电路而言的。1960 年诞生的第一块集成电路，是小规模集成电路，在一平方毫米的硅片上形

成一个电路。 采用中小规模集成电路制成的电子计算机，是第三代电子计算机。比
如 1964 年生产的 IBM360 机。因采用了集成电路，大大缩短了信息传输的 时间，降低了电路的故障，因而使计算机可靠性显著提高，运算速度大增， 已达到每秒几百万次，重量、体积、功耗、成本也大大减少。
我们知道，电子和光的速度是每秒 30 万千米。电子计算机的线路越 短，电子走过的路程就越短，所花的时间也越少。我们以万分之一秒计算， 第一代电子计算机中电子线路的累计总长度是 30 千米左右，第二代缩短到
3000 米，第三代只有 30 厘米左右了。 集成电路促进了电子计算机的小型化。1965 年美国数字设备公司制成
12 位小型机后，各种小型机纷纷出现，迅速发展。


4.4 大规模集成电路时代


1970 年出现了能装 1000 个电路的大规模集成电路，它们的大小只有 我们平时吃的方块糖那样大。采用大规模集成电路制造的计算机，是第四 代计算机，比如 1972 年美国 IBM 公司生产的 IBM370 系列机。目前世界上 使用的电子计算机大多数是第四代电子计算机。
如果现在我们拿第四代电子计算机同第一代电子计算机“埃尼爱克” 相比，我们会发现，它们的功能一样，但
第四代电子计算机的体积却只有“埃尼爱克”的 30 万分之一，重量 是它的六万分之一，耗电量是它的五万分之一，可靠性却提高了一万倍。 创造这个奇迹的是看起来平淡无奇的小硅片——集成电路。在显微镜 下观察这些硅片，如同从空中看到一座现代化城市。由它组成的各种类型
和用途的电脑，正对人类社会产生着巨大而深刻的影响。 电子计算机进入第四代的时候，开始朝两个方向发展：一是发展微型
电子计算机；二是发展大型电子计算机。
微型电子计算机
现今社会，在大街小巷经常见到“电脑培训”、“电脑打字”的招生 广告，这里说的电脑就是指微型电子计算机。
微型电子计算机是由小型计算机演变而来的，它比小型机体积小，重 量轻，用起来方便灵活，可靠性高，比小型机更适应信息时代的要求，更 有发展前途，一般人们叫它“微机”，也称“微电脑”。
第一代微机是 1970 年 4 月由美国英特尔公司首先研制成功的。它比 小型机的体积要小，但该机工作速度较慢，不适应信息时代的快节奏。
于是英特尔公司动员人力、物力、运用新工艺、新技术对第一代微机 做了改进，很快研制出了第二代微型计算机。第二代微机比第一代性能大 幅度提高，运算速度大大加快，具有抗干扰和抗辐射能力，同时降低了耗

电量。
1974 年，后来居上的摩托罗拉公司研制成了第三代微型计算机
8080A，性能超过了英特尔公司的产品，它比第二代微型计算机运算速度更 快，体积进一步缩小。之后，微型计算机迅猛发展，1978 年出现了 8086 型微机，指令执行时间比 8080A 快 7 倍，完全可以和小型计算机相媲美了。
1981 年又研制出了功能能和 70 年代中期的大中型计算机相比的微型计算 机。
1979 年世界微机有 5000 台，1985 年超过一亿台，现在发展更是迅猛。
8086 型微处理机已经发展到了 80286、80386、80486 以及奔腾（80586） 机，功能一代比一代强，不仅可做文字处理，还能进行绘图、设计，加上 多媒体功能，就可以听音乐、看光盘、打电话、看电视、玩游戏等等。
微型计算机有许多突出的特点和优点：第一是新。技术新、工艺新、 产品新。它运用最新科学技术，产品花样翻新，层出不穷，成为计算机系 统的佼佼者。
第二是快。革新快、换代快、生命力强。微型计算机的更新换代速度 惊人。1969 年 8 月设计、1970 年 4 月第一代微型计算机问世，1973 年第 二代微型计算机问世，1975 年第三代微型计算机问世。之后，其性能、质 量迅速提高，微型计算机产业猛烈扩张，竞争对手云涌。美国加州甚至出 现了以计算机为主导的电子产业基地“硅谷”，它的发展速度，远远超过 了美国当年的汽车工业。
第三是多。品种多、产量多。人 1970 年到 1985 年，产量增加了 30 倍。到现在不仅有普通微机，还出现了笔记本、膝上机等。第四是便宜。 体积小，用材少，价格低，平均每两年降价一半。第五是广。涉及面广， 用途广。现在，微型计算机在科研、生产、社会和生活中得到了广泛应用， 可以说已渗透到社会生活的各个方面。
我们平时喜欢用“傻瓜”照相机照相，因为它不需人工调节，能自动 对光圈定速度、测距离，就是因为在照相机里安装了微型计算机；电视广 告上经常说的全自动洗衣机，不需人工操作就完成洗衣工作，也是微机的 功劳。微型计算机用于交通可进行自动信号控制、节约燃料、减少污染、 自动刹车；用于商业可自动售货、自动结算、自动加油；用于教育，出现 了电脑教师。
今天电脑已广泛进入家庭，微型计算机已迈向一人一机的个人电脑时 代。据美国一家电台报道，美国个人电脑 1991 年拥有量为 5500 万台。日 本电子工业振兴协会对日本个人电脑市场调查预测，个人电脑已进入一人 一机的时代。
美国一家市场调查公司的调查表明，1991 年，在二千八百多万个家庭 中，有 3000 万台个人电脑，研究预测指出，到 1999 年每个美国家庭平均 将有 2.2 台个人电脑，比每个家庭的子女平均数量还多，并预测到 1999

年，在美国的学校中使用手提式个人电脑，就像现在使用小型计算器那样 普遍。
个人电脑已经从业余爱好者手中的玩艺儿变成了一种非常普及的工 具。在千百万人的办公桌上，已具有了 50 年代中央处理机那样计算能力的 个人电脑。在家庭中，个人电脑是自从有电视机之后作用最大的消费品， 比电话普及速度还快。美国的少年儿童中有 46％在家里或在学校中使用电 脑。美国人用个人电脑可以干许多工作，比如把电脑与电话线连接，直接 传送信件、文件和其他信息。利用“电子邮局”，只要按下电脑的按键， 几秒钟就能把过去几天才能寄到的信件内容同时送到若干处。还可以用个 人电脑构成印刷系统，出版自己写的新闻稿。最广泛的应用是把电脑当成 最完善的打字机，62％的电脑拥有者常常用电脑写信或书写其他文字材 料。用电脑玩游戏也很普遍。
个人电脑发展十分快。第一代个人电脑很粗糙，用户要经常自己编写 程序。1981 年个人电脑发展揭开了新的篇章，IBM 公司的个人电脑在佛罗 里达州博卡拉顿的产品开发实验室问世，IBM 个人电脑很快就把很大一部 分市场掌握在手中。1982 年末各大公司激烈争夺市场，相继大幅度削价， 几个月时间价格从 1000 美元跌到 199 美元。到该年年底，个人电脑摆满了 商店的玩具部。第二代个人电脑，包括 IBMPC 机及其兼容机，就是我们常 说“攒”的微机，现已显得陈旧了。目前，第三代个人电脑包含有强大的 微处理机芯片、存贮器、外部存贮器（如磁盘）、键盘、光笔、鼠标器、 显示器、打印机，还有能将信号作转换的调制——解调器。当然，除硬件 之外，还要有软件，有成套的指令，即编好的程序，个人电脑才能完成各 项工作。
个人电脑的兴起是信息技术革命中的一个伟大事件。个人电脑现在国 外和洗衣粉、饮料一样充斥市场，就像罐头一样随时可以买到。个人电脑 正朝着小型化、轻量化、高性能和直观化方向发展。发展的核心是力求电 脑的操作更简单，就像使用洗衣机、录象机一样方便。到那时，对于用户 来说，个人电脑就更“可亲”了。为了使用方便，声控电脑也是一个发展 方向。
1992 年 2 月 25 日，苹果计算机公司宣布，该公司已制出一种话控电 脑，它不但能识别口头命令，有时还能“回答”，当它完成任务后，可以 报告它已完成了任务，并问使用者还有什么事情要做。
1992 年在澳大利亚悉尼举办的个人电脑展上，夏普公司推出了只有手 掌般大小的超小型电脑，重量只有 500 克，成了名符其实的“掌上电脑” 了。
现在，个人电脑是整个电子计算机家庭中数量最多的成员。
大型电子计算机
1990 年 8 月 2 日，伊拉克入侵科威特，触犯了美国及其它西方国家的

战略利益，海湾上空战云密布。8 月 4 日美国制定了代号为“沙漠盾牌” 的军事行动计划，应沙特国王的请求，向海湾地区增派大量军队。1991 年
1 月 17 日，海湾战争终于爆发。 当天夜晚，一片漆黑，几百架多国部队飞机对伊拉克首都巴格达进行
了轮番轰炸，据美国一位退役的将军说：“仅这一夜向伊拉克和科威特泻 下的炸弹，就相当于一个半投在广岛的原子弹。”然而让美国指挥部的军 官们真正感到惊奇的，是这次轰炸几乎都命中预定的目标，参谋部的军官 甚至认为这是一个奇迹。
人们不禁会问：多国部队的夜间轰炸，为什么“几乎都命中预定的目 标”？
原来，早在战争爆发前几个月，美国就专门发射了几颗军事卫星上 天，全天 24 小时不间断地监视着伊拉克、科威特地区的动静，包括伊军通 讯波段、电台位置、雷达频率、部队调动、武器位置等，然后将收集到的 大量情报传到指挥中心，在这里由大型计算机迅速加以处理，仅仅几分钟， 一张张清晰的照片就送到指挥官面前。照片上及时显示出伊拉克导弹的位 置、停在跑道上和隐蔽在机库里的各种飞机、以及伊拉克的化学工厂、核 研究中心、通信中心等要害部门，甚至连伊拉克总统萨达姆所处的位置， 都在这些照片中标明了。于是多国部队根据情报制出一套作战地图，极其 精确地标出了攻击目标。战争前夕，又把截获的数百万条信息输入电脑处 理分析，极其精确地制定了进攻计划；最后对所有情报进行详细筛选，编 入计算机程序，制成数据图象，输入各类作战飞机的电脑。战斗中，大型 电子计算机及时处理前线发回的信息，能在几秒至十秒钟之内，将信息和 指令发回前线，供指挥官选择有利时机发起攻击。可以说整个轰炸行动得 以准确、利索的完成，完全得益于计算机。
海湾战争中还进行了导弹战，最著名的就是“爱国者”大战“飞毛腿”。 “飞毛腿”导弹是苏联制造的，它的飞行速度相当快，因此得名“飞毛腿”。 “爱国者”导弹是美国制造的反弹道导弹。
伊拉克在遭到多国部队的沉重打击后，使用“飞毛腿”予以反击。美 国则派出了“爱国者”导弹进行拦截。短短十多天，伊拉克先后发射了 25 枚“飞毛腿”导弹，其中 20 枚被“爱国者”导弹拦截并摧毁。其后向以色 列发射了十多枚，也大都被“爱国者”导弹拦截。整个战事“爱国者”导 弹的拦截率达到了 95％，因此荣获了“飞毛腿导弹克星”的光荣称号。
在这场反导弹的战事中，计算机起了决定性的作用。“飞毛腿”导弹 的射程有 600 千米，“爱国者”导弹的射程只有 150 千米，在“飞毛腿” 导弹发射后四分之三的飞行路程中，不能发射“爱国者”导弹。这样，从 发射“爱国者”导弹到击落“飞毛腿”导弹之间，仅有一分钟时间。在短 短的一分钟时间内，全靠计算机计算出“飞毛腿”导弹的飞行轨迹和控制 “爱国者”导弹，在“飞毛腿”导弹逼到非常接近的时刻，才发出发射指

令。在“爱国者”导弹发射后 10 秒的飞行中，导弹和目标的相对位置还要 由计算机作出精确的确定，以保证拦截成功。
能在这短短的时间内，完成这么多的工作，靠的完全是有高度的可靠 性、能高速运算的大型计算机。
所谓大型计算机不是指体积和质量很大，而是运算速度快、存储量 大、功能强、可靠性好。实际上这种计算机已经微型化。比如装在“爱国 者”导弹头部的计算机就是大型机的一种。
大型电子计算机又称巨型电脑，或超级电脑，是计算机家族中运算速 度最快的一种，每秒可运算亿次以上。比如我国生产的“银河”亿次计算 机。日本生产的巨型计算机每秒运算 160 亿次，更是快得吓人。最近德国 也宣布研制成功了一种每秒运算为 400 亿次的超级电脑，它采用 16，384 个最新一代处理芯片，并且用新的方法把它们联接起来。
美国前总统布什 1991 年向国会提出的 22 项对美国至关重要的技术 中，有一项就是高性能电脑，其中包括巨型电脑。美国的巨型机厂家已分 别着手进行新的开发。其中克雷公司宣布将把巨型机运算速度再提高四 倍，即达每秒二千多亿次。
巨型电子计算机主要用于空间技术、天气预报、宇宙空间研究、航空 动力学分析计算、尖端工程的设计、国防等。
如果用过去的手摇计算机来运算今天的气象预报数据，那么几千人挥 汗如雨地干几天也干不完，根本起不到对天气的预报作用。这些工作让今 天的大型电子计算机来做，仅仅是几分钟的事，而且又准确，又可靠。
现代重大的科研项目，特别是航天技术方面，离了它更是不行。比如 航天飞机的主要控制部件就是计算机。美国航天专家说：“没有计算机， 航天飞机的上天是不可想象的。”
因此，大型电子计算机是当代一个国家科学技术和工业发展水平的重 要标志，体现了一个国家的实力。
现今在计算机大家庭中以大型机、中小型机、微机为主，将来的发展 将倾向于微机和大型机。
计算机网络
1992 年，美国总统克林顿在竞选时提出了“发展信息高速公路，振兴 美国经济，恢复企业竞争活力”的竞选纲领。此后，副总统戈尔言必称信 息高速公路。由此可见信息高速公路对美国国家建设的重要性。
那么，什么是信息高速公路呢？简单的说就是通信网络与计算机网络 的结合。
当今，通信非常发达，当你拿起电话，可以拨通世界各地；当你投寄 书信，可以到达天涯海角，这一切当归功于通信网络。同样，计算机的能 耐很大，但拥有一台计算机的用户，只能使用它存取情报、数据和信息， 而不能使用其他计算机用户存取的情报、数据、信息。同时，一台计算机

不能存取大量的情报、数据和信息，不能做较大的事情，更不能利用大型 计算机存储的资料。如果把不同地点、不同用途的计算机连接起来，形成 网络系统，这样，就可以使参加网络的用户，共同享用整个网络中的情报、 数据、信息，计算机的用途就大大扩大了。这就像一句老话说的那样：团 结就是力量。
现在，计算机网络一般是把各地的计算机和终端设备，利用现有通信 线联接起来，将来可以通过通信卫星联结起来，远距离传输情报、数据和 信息。终端设备通常是一个键盘和一台显示器，你只需操纵键盘，将问题 “告诉”计算机网络，答案会自动显示在屏幕上。
1993 年 10 月，中国计算机专家访问美国，在东部城市波士顿，他们 想了解一份会谈资料，可是波士顿没有这份材料，这些材料只有美国西部 斯坦福大学保存着。求助于计算机网络，把终端与网络接通，用键盘打入 命令调阅这份会谈资料，三分钟后，电传打字机上印出此次会谈目录，并 询问要第几条，回答后，又过了三分钟，谈话记录全部打印出来。计算机 网络的神速，由此可见一斑。
过去，高速公路系统和电力网为工业经济提供了发展基础，而现今的 信息网络将是新经济的高速公路。如果整个国家没有先进的电子基础设 施，社会就不可能取得进步。未来的计算机业、电信业和各种信息业正在 殊途同归，比方说，不久之后，电话、电视机和计算机将是同一设备。
目前，大的计算机网络像巨大的蜘蛛网，跨越国界。它把世界所有的 计算机连接起来组成一个巨大的计算机。计算机网络的建立，可以使拥有 小型电脑的部门，通过网络来查找大型电脑的信息，不仅为使用者提供了 经济的手段，而且使电脑的应用能跨越地理位置所造成的障碍。更有意思 的是，还可以利用由于地理位置不同所造成的时差。例如，在一般情况下， 在白天工作时间里，电脑是处于忙碌状态的，机器时间比较紧张。相比之 下，在夜间电脑较为空闲。正是利用这样一点，欧洲一些国家在白天通过 计算机网络，可以利用正处夜间的美国电脑。
计算机网络的建立，大大促进了电脑应用的社会化。
据国外报道，1994 年英国有几百万个家庭加入计算机情报系统，这个 系统保存的消息比一个星期出版的全部报刊还要全面。每个使用者只要打 一个电话，就可以把相当于 7000 页原文的资料从电脑存贮器中提取出来， 呈现在家用电视机屏幕上，供人选择和查阅。
通过计算机网络还可以查询电话号码、旅行时刻表、天气预报、订购 火车、轮船和飞机票等等。那时一位在巴黎的旅客，就可以在他的旅馆里 通过电脑订购下一周从英国伦敦飞往美国纽约的飞机票。前后只需一两分 钟的时间，就可以知道他所预订的机票的班次和座位的号码。
计算机网络应用于商业更是前景无限光明。 以制鞋工业为例，有可能使制鞋厂在大量生产的情况下使每件产品都

能适合消费者的需要。现在通常流行的作法是，人们选购几种少数型号和 尺码的鞋子，而穿起来并不完全合适，这也是产生脚病的原因之一。但是， 如果将来制鞋机是用电脑控制的，制造出来的鞋子就能按人的脚形千变万 化。当人们利用微型电脑详细地测出每个人的脚形，然后把这些信息输送 给制鞋厂，即可按大量生产的成基，制造出每个人所需要的、并且穿起来 舒适的鞋子。
顾客可以通过商业情报网把自己的需要告诉商店，并且可以在指定的 地点提取所需要的货物。商业情报网的建立，可以使产销部门建立起崭新 的关系，根据顾客的客观需要来组织货源和制定生产计划，从而大大避免 和减少了产品的脱销或大量积压。同时也加快了货币的回笼和周转，活跃 了商品市场。
现在很多人通过计算机网络打广告、设立电子商店、全面介绍自己的 产品，并询问各地的物价、物资供应情况，适时调整经营的对策。
一个美国小孩可以在十几秒内得到地中海的气象图，然后又迅速转到 几千英里之外的伦敦图书馆、法国巴黎的博物院溜一圈，这就是应用计算 机网络的神奇结果。
计算机网络是计算机今后的发展方向。


4.5 人工智能时代


1983 年世界上出现了集成两万个电路的超大规模集成电路。从此科研 人员开始将目光放在了第五代计算机——人工智能计算机的研制开发上。 第五代电子计算机比前四代都要优越，因为它采用并行式工作方法，
而第一至第四代计算机是采用串行式工作方法。 什么是串行式和并行式呢？举个例子来说，如果有许多人要通过某一
地段，是排成一路纵队“串行”通过快呢，还是排成一排，一路横队“并 行”通过快呢？答案当然是后者。这种排成一路横队的方式叫并行式，而 排成一路纵队，一个个走的叫串行式。
由于第五代电子计算机采用并行式的工作方法，它接受任务后，把任 务分解成几个部分，同时对这几部分进行处理。因此，第五代电子计算机 的处理速度要比前四代电子计算机快得多，每秒钟可运行 1000 亿次，比目 前的高速计算机高 1000～2000 倍，所以，它比前四代电子计算机更先进。
第一代电子计算机到第四代电子计算机的工作原理是由美籍匈牙利 人、大数学家冯·诺伊曼提出并创立的。诺伊曼工作原理是把事先编好的 程序和数据存储在计算机中，然后计算机能自动地按照程序执行一条条指 令。这样的工作只能完全禁锢在人的思想范围之内，如果程序不正确，不 周全，计算机也就跟着犯错，难怪人们有时候把计算机称为“伟大的傻瓜”。 这在很大程度上限制了计算机作为人的助手的作用。

第五代电子计算机改变了这样的工作模式，它不仅存储人们编制的程 序，而且能在一定程度上给自己编制程序。到那时，人只要发出指令，或 写出方程式，或提出要求，计算机就能自动完成所需程序，给人提供结果。 也就是说，只要按人的需要，在计算机的功能范围内向计算机提出“做什 么”，无需告诉它“怎样做”，它就可以给出人所需要的结果。所以，第 五代电子计算机是有知识、会学习、能进行推理的计算机，是一种更接近 于人脑的计算机。它具有能够很好地理解自然语言、声音、文字、图象的 能力，并且具有说话的能力，以达到人机直接用自然语言对话的水平；它 具有利用已有的知识和不断学习到的知识，进行思维、联想、推理，以达 到解决复杂问题、得出结论的能力；它具有汇集、记忆、检索有关知识的 能力。
1958 年，科学家预先把下棋的规律编成程序存在计算机中，设计成功 了世界第一台能下棋的电子计算机。但是，它下棋的水平平平，跟普通业 余爱好者不相上下，别人的棋艺通过不断学习有了提高，可是它却不能， 而且经常下出莫名其妙的臭棋来。
一次计算机棋手锦标赛中，两台电脑狭路相逢，激烈厮杀，走了一二 十个回合，其中一台电脑不知何故，突然走出了一步人们意想不到的误着， 也就是一招大臭棋。可是对方电脑却搞不清了：这一招似乎棋谱上没见过 呀？不知如何应对。“想”了一会儿，干脆一不做二不休，一个“杀”招 使出：遗憾地是杀向自己——走了一步自杀棋。它的对手长时间的思考， 一两分钟都没有动静。走自杀棋的电脑的程序员已经惭愧地低下了脑袋， 因为他的电脑丧失了大好形势，对方电脑只要不出太大的漏洞，已经稳操 胜券了。这时候还在“思考”，说不定是在想如何痛快地向自己的电脑“开 刀”呢。可是观众却突然哄堂大笑：原来这台电脑在“痛苦”地思考了五 分钟后，做出了决定——投降！
第五代电子计算机“棋手”已经不会再出现这种笑话了，它会向对方 棋手学习，把别人的长处记下来，不断提高自己的下棋水平。
1988 年，美国卡内基——梅隆大学的四位研究生研制出专用的下棋 机，称为 D·T。在 1990 年 2 月，这台专用电脑与 1990 年世界冠军的挑战 者、前世界冠军卡尔波夫进行比赛，在开始 50 招内电脑棋手一度占上风。 后来，卡尔波夫放出诱招，D·T 贪吃，遭致失败。D·T 电脑每秒运算达
200 万次，并且考虑棋步已不是采用“蛮干”算法了，而是采用一种优化 分析法。所谓“蛮干”是指对所有各种走棋法都加以考虑，从中选出最优 走法。国际象棋有可能出现 10120 种走法，用目前的电脑是无法一一加以分 析比较的。但有的专家还是预测说，2000 年之前肯定有人能编制出更高级 的下棋程序，使电脑战胜人。国际象棋第一高手、世界冠军卡斯帕罗夫却 不以为然，他傲气地指出，在 2000 年前电脑绝不会战胜特级象棋大师，如 果谁在与电脑对弈中遇到麻烦，他可以帮忙出主意。话音没落多久，1995

年电脑主动找上了卡斯帕罗夫，一场人机七局大较量开始了。整整七场比 赛，我们从电视直播中看出卡斯帕罗夫下得并不轻松，每一场都是双手抱 头，眼睛直视，面部表情严肃沉重。虽然卡斯帕罗夫获得了最后总比分的 胜利。但首场比赛就被电脑棋手杀得大败，也让人们知道了电脑的利害。 不知有点自顾不暇的卡斯帕罗夫现在还有没有胆量再出来替人打抱不平 了。毕竟电脑还可以再作大幅度的改进啊。
第五代电子计算机总的说来有三大特点：一是超人的记忆力，能存储 上万条常用知识和经验；二是会思考，能根据输入的问题，通过记忆和积 累的知识，进行推理，最后作出判断；三是能理解我们日常说话的语言， 甚至能听懂人们说话的声音，自己也能输出声音“说话”，这样人与计算 机可以有真正的对话了。
日本是最早开始研制第五代电脑的国家，为了推动电脑的研制，组织 了富士通、三菱电机、日本电气、日立、东芝、松下电器、夏普等八大公 司共同进行开发。共筹资 1000 亿日元，制定了 10 年的研究计划，在 80 年代末期取得了可喜的进展。1988 年 11 月，在召开的第五代电脑第三次 国际会议上，用所研究的第五代电脑作了表演，对日本小学教科书中一篇 课文作了处理，很好地回答了代表们提出的问题。
但是，人工智能问题确实是非常复杂，不易解决的，第五代电脑研制 目前处于停滞不前的状态。日本在 1992 年也正式宣布，终止第五代电脑的 研制。日本著名的专家承认，在 10 年内完成这样的高智能系统是不可能 的。现在功能最强的电脑“智力”仅相当于三、四岁的幼儿。
如果第五代电子计算机诞生，将会在社会生活各个方面引起深刻变 化，将创造无法预料的技术奇迹。

5 电子计算机的应用及预测
　　　　　　　　　5.1 现代管理电脑化 在现代管理工作中应用电脑可以极大地提高管理工作的效率，扩大管
理的覆盖面，提高管理工作的精确度，加快信息交流的速度。今天，电脑 在管理中得到了极广泛的应用。
日本最大的旅行社从 1991 年 12 月中旬开始使用新的电脑系统进行人 事管理，用以实现“内部创业”的制度。在电脑中存储旅行社 1.2 万员工 的个人特殊技能（如外语、体育、演唱卡拉 OK、驾驶技术、打字等），在 公司发展新业务或开办新旅游线时，就可以由电脑存储的资料中找到合适 的人选，职员也有了发展自己特长的机会。
日本最大的化妆品制造厂资生堂，早在 1987 年就利用电脑存储了
7000 名雇员的证书和技能资料。从 1991 年 7 月开始，邀请员工参加“内 部创业”活动，凡提出创造性意见并被采纳者，便可由公司提供一亿日元 资金去实施自己的计划。首钢总公司在公司内部也实施了类似的制度。
电脑管理也走向了医院。英国一家公司设计了一种软件系统，可使用 个人电脑管理医院，也可以把软件系统连成网，适应大小医院不同的需要。 还可以按照要求进行扩展，使医生、护士和管理人员使用同一个信息库的 资料，并且能够用鼠标器控制图象信息。
现代交通管理更是离不开计算机。
自从 1980 年以来，著名的卡迪拉克车就已装入了微型计算机。操纵 盘显示使司机知道一加伦汽油行驶的公里数，在长途旅行中，它告诉司机 已经行驶了多少公里，还有多远就到达目的地。
德国试验了一种新的计算机系统，这种系统可使司机得到更多信息， 为了使用这种系统，德国的六条主要交通干线上都埋设了专用线。这种专 用线能感受到道路上的交通量，总办公室的计算机接收来自线上的信息， 然后它就告诉人们道路上哪里交通畅通，哪里交通阻塞。旅行开始，司机 接通汽车的计算机终端，因为汽车通过地下线上方的路，所以汽车能够发 出信号。在返回途中，地下线以最快方式送回指令，在汽车的荧光屏上就 指示出简单路线交通图。
美国大约有 300 个城市用计算机管理交通信号灯，计算机化的交通控 制使交通得以很快运转。它既节省了时间、燃料又可以减少交通事故；它 既减少了车辆的阻塞又减少了汽车造成的污染。
日本东京是世界上交通事故最多的地区。从凌晨 3 点 30 分，到下午 7 点，是最繁忙的时间。为使问题得以尽快解决，东京首都警察采用了最先 进的计算机化的交通控制系统。
32 部微型电话挂在市内主要街道上，它们是那个系统的电子“耳”，

接收来自其值勤范围的小汽车的声波，并把信息送给计算机。计算机算出 每条路上应行驶的车辆数，以便自动调节信号灯，控制交通量。
有 20 台电视摄象机观察最繁忙的道路交叉口，它们和计算机连接， 是这种系统的“眼睛”，用以提供给合理的交通管理更多的信息。
在交通控制中心，计算机操作员可看到来自电视摄象机的 12 个接收 图象。他们寻找可能出现的事故的苗头，并迅速采取应急措施，帮助排除 交通故障。如果必要，他们就操作计算机改变信号灯，使不正常的交通秩 序得以纠正。
在东京，计算机系统不仅控制着 3000 个信号灯，而且使沿路的电子 标志牌上闪烁信号。它们向过往司机通报交通情况，在必要情况下它可以 给汽车提示另外的行车路线。
除此之外，计算机在发电厂、钢铁厂等一些工业部门也大显身手。它 们能自动停开发电机，保证机组安全运行；控制和调节电站、电厂的锅炉、 变压器等设备。在核电站，监测和控制反应堆。
计算机进入管理部门，大大帮助了工矿企业和交通运输企业从事计划 生产、调度、材料、设备管理、销售业务和财务等工作。这是信息化社会 的一个重要特征。


5.2 计算机辅助设计


1992 年外刊报道，美国俄亥俄大学的丹尼斯·达米杰教授研制出话声 计算机辅助设计系统。用户把这一系统软件输入计算机中，发出声音指令， 计算机屏幕上就会出现产品的草图。当用户回答完有关产品体积、材料、 形状等问题后，计算机会分析用户要求，提供几个方案，在用户选定方案 之后，还可进一步修改，并完成图纸设计。
前不久，日本的日立公司推出 US486 微处理器作为中央处理机的最高 档个人计算机辅助设计系统，该系统强化了图的比较功能、叠置检查功能、 尺寸自动记录功能和版面的管理功能。该系统的制图效率提高了，工作速 度、计算速度、图的配置速度均比原来的系统提高了许多。
这里所说的计算机辅助设计，就是由计算机来完成产品设计工作中的 计算、分析、模拟、制图等工作。采用计算机辅助设计可以减轻设计人员 的劳动强度、缩短产品的设计周期，提高设计质量。
计算机辅助设计系统主要由计算机、输入装置、显示器、快速绘图机、 数据库以及程序软件组成。设计时，人们先用键盘、光笔等输入装置，把 设计方案输入到计算机中，在显示器的荧光屏上立即就可以看到设计的产 品图样，显示的图样是立体的，很清晰。图样可以按照设计人员的需要进 行放大、缩小、平移、旋转，以便于从各个角度观察所设计出的产品，并 进行修改，直到满意为止。在设计过程中，由于预先有一套程序输入到计

算机中，所以它会自动地进行大量的计算，通过分析选出最好的方案。绘 图机能够很快地画出产品的零件图、部件图，并且图形、符号、文字、数 字均很准确、整齐、符合要求。计算机辅助设计的应用是十分广泛的，可 以设计飞机、汽车、印刷电路板彩电、服装、甚至人的发型等。
美国波音 727 型飞机由于采用了计算机辅助设计，使得该飞机几乎同 时与比它早两年开始设计的英国三叉戟飞机在蓝天上飞翔，并获得了“第 二代亚音速喷气式大型客机代表”的美名。
用计算机辅助设计系统进行印刷电路的自动布线，可以比过去由人工 布线提高效率几十倍。现在国外先进的飞机制造没有不依靠计算机辅助设 计的。
现在还有发型计算机辅助设计系统，把各种发型输入计算机，并在荧 光屏上显示出来，让顾客结合自己的意愿，
设计出自己满意的发型。计算机辅助制造是指用计算机进行生产设备 的管理、控制和操作的过程。计算机把加工产品的指令传送给数控机床、 机器人以及其他自动化设备，由这些设备完成加工制造。
计算机辅助设计在今天得到了更广泛的应用，并显示出巨大的威力， 现在正迈向更高更新的阶段。
　　　　　　　　　　5.3 家庭电脑化 电脑进入家庭，对内可以帮助家庭做各种决策；对外可利用通讯手段
与外界交换信息。
生活用电脑
当你确定某日要到世界上某个大城市时，可以把自己的要求告诉家用 电脑。该电脑首先规划你在那几天的日程，并通知可能与你联系的有关人 员的行踪，然后利用通讯系统取得该地区的天气情况，并通过银行的信用 识别系统为此次行程准备资金，通过国际旅行信息网络查找旅行所需路程 及中转方式，然后用银行资金直接预订各种旅行票证，通过国际住宿系统 查找当地能满足条件的饭店，并预订下来，然后再从当地换取本地信用证 明，从当地预订自己驾驶的汽车。所有这一切都由家用电脑系统与各种通 讯手段自动替你完成。任何一步有问题时都会自动选择后备方案或及时通 知你本人。一旦所有事情办妥，就替你打印出旅行日程表。
电脑的家庭使用会使人们的生活方式发生重大的变化。 通过电脑控制的环境系统会根据房间内温度、湿度、氧气含量、日照
度、噪声强弱来对空调、加湿机、除温器、换气机或臭气生成器、天窗或 百叶窗系统、各种消音系统加以调节，使家庭中保持最适合于人类生存的 环境，使各种电器得到足够的能量保障。另一方面运用智能化运筹技术可 保证各种耗能设备总耗电量最小，或使能量消耗比较均匀，另外还将自动