5G时代:经济增长新引擎,孙松林,电子书,mobi,pdf,txt,epub,kindle,百度云全文阅读获得

原创 qiangshuai521  2019-12-23 16:00  阅读 548 views 次
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在电子信息产业中有著名的摩尔定律:当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目,每隔18~24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。换言之,每1美元所能买到的电脑性能,将每隔18~24个月翻一倍以上。摩尔定律的最早版本是美国人戈登·摩尔(Gordon Moore)于1965年4月在《电子学杂志》(Electronics Magazine)上发表的,他当时是美国仙童半导体公司的研究开发实验室主任,文中预言半导体芯片上集成的晶体管和电阻数量将每年增加一倍。1975年,摩尔在IEEE国际电子组件大会上提交了一篇论文,根据当时的实际情况对摩尔定律进行了修正,把“每年增加一倍”改为“每两年增加一倍”。
在电子计算机被发明后,飞速发展的半导体产业使得强大的计算能力可以赋能于各行各业。摩尔在1968年离开了仙童公司,与罗伯特·诺伊斯(Robert Noyce)和安迪·葛洛夫(Andy Grove)在硅谷共同创立了著名的英特尔公司。该公司于1971年推出了第一个微处理器4004;随后在1972—1978年分别推出了经典的8008、8080、8086–8088处理器。这一系列八位处理器不但成就了个人计算机时代的传奇,根据它们编写的教材也成为计算机学科的经典。世界上的第一台个人计算机Altair采用了8080处理器,而8088处理器成为IBM新型主打产品IBM PC的主芯片,从此改写了个人计算机的硬件规则,开启了IBM兼容机时代。随后,微软的DOS(磁盘操作系统)成为标准的预装操作系统,雄踞个人计算机市场之首。286处理器电脑上市后,虽然IBM还有很强的影响力,但已经禁不住百花齐放了,康柏、虹志等品牌迅速崛起。这时微软成功开发了Windows图形界面操作系统,增强了用户交互性,并再次与英特尔联手,开启了个人计算机的“Wintel”时代,改写了整个个人计算机行业的规则。
1989年,英特尔推出了486处理器,在其中首次增加了一个内置的数字协处理器,将复杂的大量计算功能从中央处理器中分离出来,从而大幅度提高了计算速度。海量计算时代即将到来,计算与处理的分离不可避免;而这也让计算本身可以更加专注于将各种可能的应用以计算的形式呈现出来。1993年,奔腾(Pentium)处理器的推出更有着划时代的意义,它增加了MMX指令集,全面支持多媒体应用。1995年,配合32位的高能奔腾(Pentium Pro)处理器的发布,微软发布了经典的Windows 95,将个人计算机带到了一个令人振奋的时代。
在传统个人计算机突飞猛进的时候,英特尔没有放松超级计算、小型化和移动计算的努力。2010年3月30日,英特尔公司推出英特尔至强处理器7500系列,该系列处理器可用于构建从双路到最高256路的服务器系统;随后的至强二代处理器更是广泛应用于超级计算中。2015年1月8日,英特尔发布世界上最小的Windows计算机Compute Stick,大小仅如一枚U盘,连接任何电视机或显示器即可组成一台完整的个人计算机。
1997年,在个人计算机领域占据统治性份额后,英特尔把目光放到了移动端。英特尔收购了StongARM,推出了基于ARM技术的StongARM系列处理器,但这一产品没有产生太大影响。2012年,英特尔进行了第二次尝试,推出了基于X86架构的处理器ATOM,同时采用高额补贴的策略,但效果同样不理想。到2013年,英特尔移动芯片部门亏损达到30亿美元。
值得一提的是,2003年英特尔正式宣布推出无线移动计算技术品牌:迅驰移动计算技术(Intel Centrino Mobile Technology),这是一种计算功能强、电池寿命长,具有移动性、无线连接上网等功能的CPU、芯片组、无线网卡的结合。适于移动计算的处理器将计算与网络完美地结合在一起。
在这一路的高歌猛进中,英特尔作为半导体、处理器公司,相继超越了仙童、摩托罗拉等巨无霸,成长为处理器行业独一无二的霸主,能与之抗衡的只有AMD、NVIDIA等少数公司。英特尔在2015年12月斥资167亿美元收购了阿尔特拉公司(Altera),这家公司发明了世界上第一个可编程逻辑器件,同时也是当时世界上第二大FPGA(现场可编程逻辑门阵列)生产商。
英特尔强大的计算能力,在其他市场上也跃跃欲试,尤其是在移动通信市场。
2010年,英特尔以14亿美元现金的价格,收购了英飞凌的无线解决方案事业部,高调进军移动通信基带业务。当时,英飞凌是iPhone基带的主要供应商,前三代iPhone采用的基带都来自英飞凌。2013年,4G浪潮袭来,英特尔发布了收购英飞凌后的首款4G基带芯片XMM 7160,因为技术工艺远远落后于高通,因此苹果从iPhone 4s开始,在其手机的基带芯片上转而与高通合作。
2016年,为了避免供应链风险,苹果iPhone 7系列同时采用了高通和英特尔的基带芯片。这让高通非常恼火,在全球起诉苹果,令苹果付出了惨重代价。2018年,苹果在iPhone XS/XR/XS Max系列上全部采用英特尔的基带芯片。但因为5G模块的缺失,使得苹果在2019年公布的iPhone 11手机上无法支持5G。2019年7月25日,苹果公司和英特尔达成协议,苹果以10亿美元收购英特尔智能手机基带业务的绝大部分,终于痛下决心开始自研核心芯片。
互联网的发展

互联网、因特网、万维网三者经常会被提到,平时我们提到的Internet,是指互联网。因特网的重要特征就是使用了TCP/IP协议以及拥有一个公网地址。万维网是基于TCP/IP协议中HTTP协议的因特网。这三者之间的关系是这样的:互联网包含因特网,因特网包含万维网,凡是能彼此通信的设备组成的网络就叫互联网。
今天的互联网,其原始框架来自阿帕网(Advanced Research Projects Agency Network,ARPANET),但包括电信网络在内的所有网络拓扑都离不开图论和拓扑学,这是由“数学之神”瑞士数学家莱昂哈德·欧拉(Leonhard Euler,1707—1783)开创的一个数学分支。
1736年,29岁的欧拉向圣彼得堡科学院递交了题为《哥尼斯堡的七座桥》的论文,这篇论文把一个实际问题抽象成合适的“数学模型”。在论文中,欧拉将七桥问题抽象出来,把每一块陆地考虑成一个点,连接两块陆地的桥以线表示,由此得到了一个几何图形(见图2–11)。这样,著名的“七桥问题”便转化为是否能够一笔不重复地画过这七条线的问题。

图2–11 哥尼斯堡七桥问题示意图
这个数学模型今天被广泛地应用到各种网络中,将交换机/路由器看作点,将线路看作线,以线的粗细代表话务量/流量的多少,也可以用数值量化。以此将电信/计算机通信网以简单的图表示出来,再用图论和拓扑学中的基本理论加以计算和分析。
1852年,弗朗西斯·古德里(Francis Guthrie)提出著名的“四色猜想”:在一个平面或球面上的任何地图能够只用四种颜色来着色,使得没有两个相邻的国家有相同的颜色。
1859年,英国数学家汉密尔顿(William Rowan Hamilton)提出了“汉密尔顿回路问题”:基于一个规则的实心十二面体,找到一条沿着各边通过所有20个顶点刚好一次的闭回路。
这些问题的提出,对现代网络的研究起到了至关重要的作用。
1993年,以太网发明者、3Com公司的创始人罗伯特·梅特卡夫(Robert Metcalfe)提出了著名的梅特卡夫定律:一个网络的价值等于该网络内的节点数的平方,而且该网络的价值与联网的用户数的平方成正比。该定律指出,一个网络的用户数目越多,那么整个网络和该网络内的每台计算机的价值也就越大。这可以解释为什么互联网/移动互联网公司在初创期都疯狂地扩展自己的网络用户,也可以预见到,拥有世界最大网络规模的中国必将拥有价值最高的网络。
值得一提的是,1976年,阿佩尔(Appel)和哈肯(Haken)借助计算机给出了四色猜想的一个证明,利用美国伊利诺斯大学两台不同的电子计算机运行了1200个小时,做了100亿个判断,验证了它们可以用四种颜色染色。四色定理是第一个主要由计算机证明的理论,这一证明并不被所有的数学家接受,因为采用的方法不能由人工直接验证。这说明人们还是没有对计算机编译的正确性以及运行这一程序的硬件设备有充分的信任。
这种情况非常像今天科学界对深度学习的态度。虽然用计算机的大量计算可以求解某个具体问题,但如果人类无法从数学和逻辑上对这个具体问题进行建模并求解的话,是无法被科学界认可的。
随着信息交换需求的不断增长,1969年美军在美国国防部高级研究计划局组建的阿帕网制定的协议下,在军事连接的基础上,将美国西南部的加利福尼亚大学洛杉矶分校、斯坦福大学研究学院、加利福尼亚大学和犹他州大学的四台主要的计算机连接起来。当时还没有使用TCP/IP,使用的是网络控制协议(Network Control Protocol,NCP)。虽然只是计算机之间的简单连接,但这种连接开启了伟大的互联网时代。
1978年,贝尔实验室提出了UUCP(UNIX和UNIX拷贝协议),并很快发展出了新闻组网络系统,成为全世界范围内交换信息的一种新方法。虽然新闻组连接着遍布世界的UNIX系统,但它不是互联网的一部分,也不使用TCP/IP协议。
1983年,TCP/IP协议正式取代NCP协议成为因特网的网络规则并延续至今。其发明者斯坦福大学的温顿·瑟夫(Vint Cerf)和美国国防部高级研究计划局(DARPA)的罗伯特·埃利奥特·卡恩(Robert Elliot Kahn)因此在1997年获得美国国家技术奖章,2004年获得图灵奖,2005年获得美国总统自由勋章;2013年,温顿·瑟夫当选美国计算机学会(ACM)主席。
1986年,美国国家科学基金会资助建设的NSF网络也加入了进来,它当时连接了全美的5个超级计算机中心,供100多所美国大学共享资源。
1990年蒂姆·伯纳斯–李(Tim Berners-Lee)发明了著名的WWW(World Wide Web)协议。这是一个基于超文本协议HTTP的系统,可以方便地将互联网上的资源进行标记与整合,不但降低了网络使用的门槛,任何人都可以非常简单地访问互联网资源,而且为后面浏览器和搜索引擎的大发展奠定了基础。蒂姆于1994年创办了著名的万维网联盟(W3C),这是Web技术领域最具权威和影响力的国际中立性技术标准机构。到目前为止,W3C已发布了200多项影响深远的Web技术标准及实施指南,包括HTML、XML等语言。
1993年,美国伊利诺伊大学国家超级计算机应用中心(National Center for Supercomputing Applications,简称NCSA)发布了一个浏览器,命名为“Mosaic”,为人们开启了互联网的探索之旅。
1994年4月4日,开发Mosaic的核心人物马克·安德森和视算科技公司(Silicon Graphic Inc.)的创始人吉姆·克拉克在美国加州设立了Mosaic通信公司(Mosaic Communication Corp)。由于Mosaic浏览器的商标权为伊利诺伊大学NCSA所有,其技术已被转让给望远镜娱乐公司(Spyglass Entertainment),所以,Mosaic通信公司开始彻底重新撰写浏览器代码。
1994年11月14日,为了避免和NCSA产生商标拥有权问题,Mosaic通信公司更名为网景通信公司(Netscape Communications Corporation)。同年12月15日,网景浏览器1.0正式版发布,并被命名为网景导航者(Netscape Navigator),迅速登上浏览器市场占有率的首位。
1995年8月9日,网景公司在纳斯达克上市,成为全球第一个上市的网络公司,同时也创造了一个奇迹:每股定价28美元,开盘两个小时内,500万股被抢购一空,一度冲高至74.75美元,最终收盘价58.25美元。网景的一夜成名,昭示着互联网时代的到来。
网景公司上市15天后,微软公布了备受期待的Windows 95操作系统,在其中预装了自己的网络浏览器——IE浏览器1.0,而IE也是在安德森开发的Mosaic代码的基础上发展而来。网景公司的Netscape Navigator与微软公司的IE之间的竞争,后来被称为“浏览器大战”。
1995年,亚马逊开业,开启电子商务新纪元。1998年,谷歌公司成立,并迅速取得了网络的垄断地位。1999年,Napster出现,严重冲击唱片业;这一年全球网民达到了2.5亿,超过了大多数国家的人口。2000年,DoS(拒绝服务)攻击出现,互联网泡沫破灭。
但这都没有阻止网民数量的增长,到2002年,全球网民达到了5亿。
2003年,网景分支火狐(Firefo

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