一我国信息技术产业成就辉煌
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26
3)全光网组网极具灵活性,在任 何节点可以抽出或加入某个波长. 4)由于沿途没有变换和存储,网 中许多光器件都是无源的,因而 可靠性高.
27
全光网的关键单元: 1) 光分插复用器(OADM): 可通过网管系统在光传输的中间局 站上、下一个或几个波长的光信号.
WDM光信号 WDM光信号
分出某个λ
34
3)TCP的作用: * 在发方将（高层应用）数据分成 一个个的分组,对每个分组加上序号、 接收方地址(即用户B的地址),以及 差错控制信息. * 在收方对分组是否出错进行检查, 发现出错时要求重发该分组,并按序 号恢复原始数据.
35
4)IP的作用:
对每一个分组选择合适的路由, 将它们送至收方. 路由器是实现IP协议,为数据 分组选择路由的关键部件,它相 当于交换网中的交换节点.
40
6)IP技术的新进展(1): * 路由器的处理速率大大提高, Tb/s级的路由器即将商用.
41
PC机
Internet
router 网关A
router
PC机
网关B
PSTN
电话
PSTN PC机
42
IP技术的新进展(2): *流媒体技术:流式传输把声音、音像或 动画等信息由音视频服务器同用户计算 机连接、实时传送,用户只需经过几秒或 几十秒的启动延时即可观看,这不仅使启 动延时大大缩短,而且还不需要太大的缓 存容量.在Internet/Intranet中使用流 式传输技术的连续时基媒体就称为流媒 体. 流媒体技术改变了过去必须先下载、 再播放所需长时间、大存储的要求.
51
3G应能从第二代系统平稳过渡. 3G应能与发展的固定网业务同 步发展,完全互通. 当前,移动通信业界的共识是:未 来的移动通信网络将向IP化方向 演进,未来的移动通信网络将是一 个全IP的分组网络.
52
3)由2G向3G的过渡: 3G的标准正在制定之中,涉及地面技术 的标准有10种,包括我国提出的TD-SCDMA 技术.众多的标准使之难以大规模发展. 同时,“杀手应用”也是制约瓶颈之一. 3G何时能得到大规模的市场认同, 众说 纷纭,其关键是是否有“杀手应用”.但 一致的看法是应加速应用GPRS技术.GPRS 被称为2.5G移动通信系统.
3
2.我国电话用户总数达到
1.79亿门,我国交换网已成 为世界第二大网. 长途电信网已完成由五级 向两级的历史性跨越.
4
3.数字移动通信(GSM)系统正在高
速发展,我国的GSM网络已成为世 界上最大的数字移动通信网 络.CDMA系统也在我国迅速发展. 移动用户已达1.45亿户.“无 线风光”已成为当今社会的一道 特有的风景. (--history)
15
3) 去年1月,我国报道了中科院物
理所在超高密度存储技术上取得突 破,将现有光盘信息容量提高了100倍. 他们研制出世界上存储密度最高 的有机材料,将信息存储点的直径减 少到0.6纳米,并可进行信息点的擦除. 一张这样的光盘可存储一个国家图 书馆的全部信息.这体现了纳米技术 的一项成果.
16
芯片或微电子技术的进步， 肯定将使计算机的存储成为“海 量”，也肯定将极大地提高信息 处理的速度。这也将对信息高速 交换、宽带传输提出了新的要求。
30
3.IP技术和ATM技术
通信的两个要素:传输与交换. 交换的实质是信息流的转移.这里所 说的信息流,包括数据、话音、视频 等.这些业务的数据被综合到一起,通 过光纤传输到节点,经节点转移到另 一光纤上传输,这就是交换.交换的模 式有两种,即IP与ATM技术.
31
关于IP技术:
1) 协议的概念. 协议即规矩,或通信双方事 先商量好的约定.
45
关于ATM技术:
1)ATM传送的分组长度固定,由5字 节的信头和48字节的信息共53字节 组成,称为信元. 2)ATM交换机利用用户信令控制来 建立连接.当输入呼叫量超过网络资 源时,交换机不予受理.对于已接受 的呼叫,能很好地保证服务质量.因 此它非常类似于电路交换机.
46
3)因此,ATM既能很好地支持实时业务, 如电话、视频、多媒体业务等,又能 支持各种速率的数据业务,因而人们 称之为面向连接的交换. ATM是支撑B-ISDN的最重要的技术, 我国ATM通信网络已初具规模.
47
结论: ATM 和IP技术都可能支撑未来 的宽带多媒体传输和交换网络, 两者都在迅速发展,鹿死谁手尚 难预测.人们普遍对IP技术看好, 认为它是未来的发展方向.
48
4.第三代移动通信系统将获 得广泛应用
49
1)第二代移动通信(2G): 2G面临的主要课题:提供全球化 漫游和多媒体业务. 目前第二代移动电话的体系有两 种：CDMA网络和GSM网络，但这两个 网络之间难以实现漫游，不能满足 全球通信的需求;同时，数据通信技 术的进步特别是因特网的普及，使 多媒体通信成为大众渴望享受的服 务，并成为现代通信发展的主要目 标之一。
32
2)在Internet中,采用TCP/IP协议组. TCP:Transmission Control Protocol (传输控制协议) IP:Interconnecting Protocol (互联协议)
33
TCP/IP示意图 出版社 (高层应用)
打包(TCP协议组) 分检选路(IP协议组) 不同路由 （低层协议）
50
2)ITU提出的第三代移动通信系统IMT2000的主要特征: 3G应是一个全球化系统,应具有 世界统一的频段,应能达到全球的 漫游. 3G应能提供宽带的多媒体业务, 包括视频的2Mb业务. (IMT:Internet Mobile/Multimedia Telecommunications)
插入某个λ
28
2)光交叉连接设备(ODXC):
利用软件可将任一输入光纤上的任 一波长转换为任一输出光纤的任一 波长上,从而达到对各路光信号的交 叉连接.去年已有256×256的报道.
输入光纤 输出光纤
29
3)光放大器: 在传输过程中放大WDM光信号,以实现 长距离的传送.现已有1550波长范围 的光放大器. 由WDM、OADM和ODXC构成的全光网络 是传输交换网络发展的方向.
19
衰减
单个光源谱宽
1260
1360
1480
1580
1200
1300
1400
1500
1600
波长
20
3)波分复用的基本思想: 将不同波长的多个光源发 出的光信号在一根光纤上传 送,在接收端再将这些波长分 离,从而提高了光纤带宽资源 的利用率.
21
信道1 光源1 信道2 光源2
单根光纤 合波器
5
4.数据业务在我国迅速崛起:
1993年9月第一个公用数据通信 网---CHINAPAC正式开通业务. 1994年9月---CHINADDN 1994年开始了中国互联网的建设.
6
数据的比较:
1994年,CHINANET的情况: 带宽: 128Kbps, “网民”: 1万人. WWW: Whole World Waiting 2001年底,我国互联网的情况: 出口带宽:约10Gbps 网民: 4000万
1,N
1 信道1 检测器 信道2 检测器
分波器
N 检测器
信道N 光源N
信道N
22
4)波分复用的主要特点: * 可以大大提高传输容量. * 可以节省大量光纤和再生器. * 可以利用不同波长传送不同的 电信业务. * 便于扩容,便于引入宽带新业务.
23
5)波分复用的当前进展:
2000年4月,朗讯公司推出了 WaveStar OLS 800G系统,可在一根光纤 上传输320个2.5G波长或80个10G波长. 在此基础上若增加“太比特速率” 的合波分波器就可平滑过渡到1.6T系统. 最新报道:朗讯的LambdaXtreme Transport 光网络系统已具有超长距离 (4000km) 、超大容量(2.56Tb/s)特征,它 是一个DWDM系统.
7
互联网技术对当代社会影响深远. 一则小幽默: BEG BEG.COM eBEG.COM
8
总之,我国信息技术产业发展 迅猛、成就辉煌. 我在几年前的三个预言已经或 正在实现.
9
二.新世纪初IT业 的发展展望
10
尽管通信和信息产业已有了如 此迅猛的发展,但是绝不会就此 止步.在未来的十年里,IT技术还 将有若干重大突破.我认为起码 包括如下五个方面:
17
2.密集式波分复用和全光网络 技术
关于波分复用技术: 1)光通信的基本原理和传输速率 目前，单波长光纤通信系统速率 已达10Gbps，不过其潜力已尽,而 此时所利用的光纤容量仅占其有效 带宽极小的一部分.
18
2)现用波长和可用波长的比较:大 量带宽资源有待于开发利用.
单模光纤的适用工作区主要有两 个:1310nm窗口和1550nm窗口。实 际上，1310nm窗口的低衰耗区约有 100nm；1550nm窗口的低衰耗区大 约也有 100nm。因而两个工作区共 约 200nm 的低衰耗区可用，这相当 于30000GHz的频带宽度。这一巨大 的带宽资源现仅利用了约0.01%.
43
流媒体涉及的关键技术: 采用高效的压缩算法,以便降低数据传输 速率. 采用缓存技术,以便弥补延时和抖动,保证 数据包顺序组装和连续播出. 采用合适的传输协议,包括实时传输协议 RTP、实时传输控制协议RTCP、实时流 协议RTSP和资源预留协议RSVP等.
44
由于上述技术和协议的飞速进步, 从而使IP网可用于IP电话、IP视频 和远程教育、远程医疗等.IP网络有 可能“包打天下”.
13
百度文库
当前,世界最高水平的单片集成 电路芯片上所容纳的元器件数量 已达80多亿个,美国先进的集成 电路生产线已经采用了12英寸硅 片、0.18微米的工艺技术,典型产 品为256MB DRAM存储器.
14
2)全新的计算机有可能出现并投 入商用。例如: 利用分子键存储数据的“生物芯 片”. 利用量子理论来存储数据的量子 计算机. 利用光子而非电子处理信息的光 子计算机。
一.我国信息技术 产业成就辉煌
1
通信信息业发展的速度:
人类社会借助于纸、笔和文字进 行通信大约持续了1800年. 模拟通信持续了大约180年. 大规模采用数字通信大约18年. 在这18年中,我们又经历了翻 天覆地的变化.
2
1. 建成了以光缆为主体的大容量
数字干线传输网,已形成了全国 “八横八纵”的格状光缆骨干 网. 传输速率: 10 Gb/s. 相当于每秒钟传送800卷邓选.
38
* 当资源不足时就丢掉来不及处理的 IP包.在IP的目的地,终端的TCP层会 检验出IP包的丢失,从而要求源端重 发.这也表现为时延. * 路由器对输入的IP包不纠错,接收 端的TCP层发现错误后也要求源端重 发该IP分组,这同样表现为时延.
39
由此可见,路由器越多,时延越大, 抖动越多. 因此,人们称之为“尽力而为”的 服务方式,它不能保证QOS.它可以传 送数据业务,但不宜传送实时的话音、 视频和多媒体业务.
36
Internet
router router
局域网1
局域网
用户A
用户B
37
5)IP网络中数据传输具有特点: * 路由器根据IP分组中的目的地址 来选择路由,各个分组长度可以不同, 同一用户信息的各分组又可以选取 不同的路由传送. * 路由器对输入的分组不进行流量 控制,仅按先到先服务的原则使后到 的分组排队等候,因而路由器转发分 组的时延将随业务量而变.
24
关于全光网络技术: 所谓全光网,是指从网络核心一直 到终端用户节点之间的信号通道都 保持着光的形式,采用端到端的完全 的光路,中间没有电信号的介入.也 就是说,在整个长途传输和交换网络 中都是光信号而非电信号在起作用.
25
全光网的主要优点是: 1)全光网中光信号的流动不再有光 电转换的障碍,克服了途中由于电子 器件处理信号速率难以提高的困难. 省掉了大量电子器件,大大提高了传 输速率. 2)全光网采用波分复用技术,以波长 选择路由,可方便地提供多种协议的 业务.
11
1.芯片集成和计算机技术
芯片技术,微电子技术是现代通信,计算 机和信息业的基础,人们所说的奔腾Ⅱ等, 都主要是指计算机CPU的芯片. 1) 摩尔定律:每18个月,芯片集成度提 高一倍,价格减少一半.对计算机的运算速 率和功能也是如此.
12
实际上，目前每一年左右芯片 的集成度和运算速率就提高一倍。 到2000年底，每个芯片上可包含 上亿个元件；而到2010年，每个 芯片上将包含100亿个元件。个 人电脑每秒可执行1000亿条指令， 是现在的250倍。
3)全光网组网极具灵活性,在任 何节点可以抽出或加入某个波长. 4)由于沿途没有变换和存储,网 中许多光器件都是无源的,因而 可靠性高.
27
全光网的关键单元: 1) 光分插复用器(OADM): 可通过网管系统在光传输的中间局 站上、下一个或几个波长的光信号.
WDM光信号 WDM光信号
分出某个λ
34
3)TCP的作用: * 在发方将（高层应用）数据分成 一个个的分组,对每个分组加上序号、 接收方地址(即用户B的地址),以及 差错控制信息. * 在收方对分组是否出错进行检查, 发现出错时要求重发该分组,并按序 号恢复原始数据.
35
4)IP的作用:
对每一个分组选择合适的路由, 将它们送至收方. 路由器是实现IP协议,为数据 分组选择路由的关键部件,它相 当于交换网中的交换节点.
40
6)IP技术的新进展(1): * 路由器的处理速率大大提高, Tb/s级的路由器即将商用.
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PC机
Internet
router 网关A
router
PC机
网关B
PSTN
电话
PSTN PC机
42
IP技术的新进展(2): *流媒体技术:流式传输把声音、音像或 动画等信息由音视频服务器同用户计算 机连接、实时传送,用户只需经过几秒或 几十秒的启动延时即可观看,这不仅使启 动延时大大缩短,而且还不需要太大的缓 存容量.在Internet/Intranet中使用流 式传输技术的连续时基媒体就称为流媒 体. 流媒体技术改变了过去必须先下载、 再播放所需长时间、大存储的要求.
51
3G应能从第二代系统平稳过渡. 3G应能与发展的固定网业务同 步发展,完全互通. 当前,移动通信业界的共识是:未 来的移动通信网络将向IP化方向 演进,未来的移动通信网络将是一 个全IP的分组网络.
52
3)由2G向3G的过渡: 3G的标准正在制定之中,涉及地面技术 的标准有10种,包括我国提出的TD-SCDMA 技术.众多的标准使之难以大规模发展. 同时,“杀手应用”也是制约瓶颈之一. 3G何时能得到大规模的市场认同, 众说 纷纭,其关键是是否有“杀手应用”.但 一致的看法是应加速应用GPRS技术.GPRS 被称为2.5G移动通信系统.
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2.我国电话用户总数达到
1.79亿门,我国交换网已成 为世界第二大网. 长途电信网已完成由五级 向两级的历史性跨越.
4
3.数字移动通信(GSM)系统正在高
速发展,我国的GSM网络已成为世 界上最大的数字移动通信网 络.CDMA系统也在我国迅速发展. 移动用户已达1.45亿户.“无 线风光”已成为当今社会的一道 特有的风景. (--history)
15
3) 去年1月,我国报道了中科院物
理所在超高密度存储技术上取得突 破,将现有光盘信息容量提高了100倍. 他们研制出世界上存储密度最高 的有机材料,将信息存储点的直径减 少到0.6纳米,并可进行信息点的擦除. 一张这样的光盘可存储一个国家图 书馆的全部信息.这体现了纳米技术 的一项成果.
16
芯片或微电子技术的进步， 肯定将使计算机的存储成为“海 量”，也肯定将极大地提高信息 处理的速度。这也将对信息高速 交换、宽带传输提出了新的要求。
30
3.IP技术和ATM技术
通信的两个要素:传输与交换. 交换的实质是信息流的转移.这里所 说的信息流,包括数据、话音、视频 等.这些业务的数据被综合到一起,通 过光纤传输到节点,经节点转移到另 一光纤上传输,这就是交换.交换的模 式有两种,即IP与ATM技术.
31
关于IP技术:
1) 协议的概念. 协议即规矩,或通信双方事 先商量好的约定.
45
关于ATM技术:
1)ATM传送的分组长度固定,由5字 节的信头和48字节的信息共53字节 组成,称为信元. 2)ATM交换机利用用户信令控制来 建立连接.当输入呼叫量超过网络资 源时,交换机不予受理.对于已接受 的呼叫,能很好地保证服务质量.因 此它非常类似于电路交换机.
46
3)因此,ATM既能很好地支持实时业务, 如电话、视频、多媒体业务等,又能 支持各种速率的数据业务,因而人们 称之为面向连接的交换. ATM是支撑B-ISDN的最重要的技术, 我国ATM通信网络已初具规模.
47
结论: ATM 和IP技术都可能支撑未来 的宽带多媒体传输和交换网络, 两者都在迅速发展,鹿死谁手尚 难预测.人们普遍对IP技术看好, 认为它是未来的发展方向.
48
4.第三代移动通信系统将获 得广泛应用
49
1)第二代移动通信(2G): 2G面临的主要课题:提供全球化 漫游和多媒体业务. 目前第二代移动电话的体系有两 种：CDMA网络和GSM网络，但这两个 网络之间难以实现漫游，不能满足 全球通信的需求;同时，数据通信技 术的进步特别是因特网的普及，使 多媒体通信成为大众渴望享受的服 务，并成为现代通信发展的主要目 标之一。
32
2)在Internet中,采用TCP/IP协议组. TCP:Transmission Control Protocol (传输控制协议) IP:Interconnecting Protocol (互联协议)
33
TCP/IP示意图 出版社 (高层应用)
打包(TCP协议组) 分检选路(IP协议组) 不同路由 （低层协议）
50
2)ITU提出的第三代移动通信系统IMT2000的主要特征: 3G应是一个全球化系统,应具有 世界统一的频段,应能达到全球的 漫游. 3G应能提供宽带的多媒体业务, 包括视频的2Mb业务. (IMT:Internet Mobile/Multimedia Telecommunications)
插入某个λ
28
2)光交叉连接设备(ODXC):
利用软件可将任一输入光纤上的任 一波长转换为任一输出光纤的任一 波长上,从而达到对各路光信号的交 叉连接.去年已有256×256的报道.
输入光纤 输出光纤
29
3)光放大器: 在传输过程中放大WDM光信号,以实现 长距离的传送.现已有1550波长范围 的光放大器. 由WDM、OADM和ODXC构成的全光网络 是传输交换网络发展的方向.
19
衰减
单个光源谱宽
1260
1360
1480
1580
1200
1300
1400
1500
1600
波长
20
3)波分复用的基本思想: 将不同波长的多个光源发 出的光信号在一根光纤上传 送,在接收端再将这些波长分 离,从而提高了光纤带宽资源 的利用率.
21
信道1 光源1 信道2 光源2
单根光纤 合波器
5
4.数据业务在我国迅速崛起:
1993年9月第一个公用数据通信 网---CHINAPAC正式开通业务. 1994年9月---CHINADDN 1994年开始了中国互联网的建设.
6
数据的比较:
1994年,CHINANET的情况: 带宽: 128Kbps, “网民”: 1万人. WWW: Whole World Waiting 2001年底,我国互联网的情况: 出口带宽:约10Gbps 网民: 4000万
1,N
1 信道1 检测器 信道2 检测器
分波器
N 检测器
信道N 光源N
信道N
22
4)波分复用的主要特点: * 可以大大提高传输容量. * 可以节省大量光纤和再生器. * 可以利用不同波长传送不同的 电信业务. * 便于扩容,便于引入宽带新业务.
23
5)波分复用的当前进展:
2000年4月,朗讯公司推出了 WaveStar OLS 800G系统,可在一根光纤 上传输320个2.5G波长或80个10G波长. 在此基础上若增加“太比特速率” 的合波分波器就可平滑过渡到1.6T系统. 最新报道:朗讯的LambdaXtreme Transport 光网络系统已具有超长距离 (4000km) 、超大容量(2.56Tb/s)特征,它 是一个DWDM系统.
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互联网技术对当代社会影响深远. 一则小幽默: BEG BEG.COM eBEG.COM
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总之,我国信息技术产业发展 迅猛、成就辉煌. 我在几年前的三个预言已经或 正在实现.
9
二.新世纪初IT业 的发展展望
10
尽管通信和信息产业已有了如 此迅猛的发展,但是绝不会就此 止步.在未来的十年里,IT技术还 将有若干重大突破.我认为起码 包括如下五个方面:
17
2.密集式波分复用和全光网络 技术
关于波分复用技术: 1)光通信的基本原理和传输速率 目前，单波长光纤通信系统速率 已达10Gbps，不过其潜力已尽,而 此时所利用的光纤容量仅占其有效 带宽极小的一部分.
18
2)现用波长和可用波长的比较:大 量带宽资源有待于开发利用.
单模光纤的适用工作区主要有两 个:1310nm窗口和1550nm窗口。实 际上，1310nm窗口的低衰耗区约有 100nm；1550nm窗口的低衰耗区大 约也有 100nm。因而两个工作区共 约 200nm 的低衰耗区可用，这相当 于30000GHz的频带宽度。这一巨大 的带宽资源现仅利用了约0.01%.
43
流媒体涉及的关键技术: 采用高效的压缩算法,以便降低数据传输 速率. 采用缓存技术,以便弥补延时和抖动,保证 数据包顺序组装和连续播出. 采用合适的传输协议,包括实时传输协议 RTP、实时传输控制协议RTCP、实时流 协议RTSP和资源预留协议RSVP等.
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由于上述技术和协议的飞速进步, 从而使IP网可用于IP电话、IP视频 和远程教育、远程医疗等.IP网络有 可能“包打天下”.
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百度文库
当前,世界最高水平的单片集成 电路芯片上所容纳的元器件数量 已达80多亿个,美国先进的集成 电路生产线已经采用了12英寸硅 片、0.18微米的工艺技术,典型产 品为256MB DRAM存储器.
14
2)全新的计算机有可能出现并投 入商用。例如: 利用分子键存储数据的“生物芯 片”. 利用量子理论来存储数据的量子 计算机. 利用光子而非电子处理信息的光 子计算机。
一.我国信息技术 产业成就辉煌
1
通信信息业发展的速度:
人类社会借助于纸、笔和文字进 行通信大约持续了1800年. 模拟通信持续了大约180年. 大规模采用数字通信大约18年. 在这18年中,我们又经历了翻 天覆地的变化.
2
1. 建成了以光缆为主体的大容量
数字干线传输网,已形成了全国 “八横八纵”的格状光缆骨干 网. 传输速率: 10 Gb/s. 相当于每秒钟传送800卷邓选.
38
* 当资源不足时就丢掉来不及处理的 IP包.在IP的目的地,终端的TCP层会 检验出IP包的丢失,从而要求源端重 发.这也表现为时延. * 路由器对输入的IP包不纠错,接收 端的TCP层发现错误后也要求源端重 发该IP分组,这同样表现为时延.
39
由此可见,路由器越多,时延越大, 抖动越多. 因此,人们称之为“尽力而为”的 服务方式,它不能保证QOS.它可以传 送数据业务,但不宜传送实时的话音、 视频和多媒体业务.
36
Internet
router router
局域网1
局域网
用户A
用户B
37
5)IP网络中数据传输具有特点: * 路由器根据IP分组中的目的地址 来选择路由,各个分组长度可以不同, 同一用户信息的各分组又可以选取 不同的路由传送. * 路由器对输入的分组不进行流量 控制,仅按先到先服务的原则使后到 的分组排队等候,因而路由器转发分 组的时延将随业务量而变.
24
关于全光网络技术: 所谓全光网,是指从网络核心一直 到终端用户节点之间的信号通道都 保持着光的形式,采用端到端的完全 的光路,中间没有电信号的介入.也 就是说,在整个长途传输和交换网络 中都是光信号而非电信号在起作用.
25
全光网的主要优点是: 1)全光网中光信号的流动不再有光 电转换的障碍,克服了途中由于电子 器件处理信号速率难以提高的困难. 省掉了大量电子器件,大大提高了传 输速率. 2)全光网采用波分复用技术,以波长 选择路由,可方便地提供多种协议的 业务.
11
1.芯片集成和计算机技术
芯片技术,微电子技术是现代通信,计算 机和信息业的基础,人们所说的奔腾Ⅱ等, 都主要是指计算机CPU的芯片. 1) 摩尔定律:每18个月,芯片集成度提 高一倍,价格减少一半.对计算机的运算速 率和功能也是如此.
12
实际上，目前每一年左右芯片 的集成度和运算速率就提高一倍。 到2000年底，每个芯片上可包含 上亿个元件；而到2010年，每个 芯片上将包含100亿个元件。个 人电脑每秒可执行1000亿条指令， 是现在的250倍。