1中國計算機的發展

1中國計算機的初創時期

我國計算技術的奠基人和最主要的開拓者之一是華羅庚教授。早在1947?1948年華羅

庚在美國普林斯頓高級研究院任訪問研究員時，就和馮?諾依曼（J.VonNeumann）.哥德斯

坦（lULGoldstion）等人交往甚密。華羅庚在數學上的造詬和成就深受馮?諾依曼等人的贊

賞。當時，馮?諾依曼正在設計世界上第一臺存儲程序的通用電子數字計算機。馮讓華羅庚

參觀實驗室,并常和他討論有關學術問題。這時，華羅庚的心里己經開始勾畫中國電子計算機

事業的藍圖。

華羅庚教授1950年回國，1952年在全國大學院系調整時，他從清華大學電機系物色了

閔乃大、夏培肅和王傳英三位科研人員在他任所長的中國科學院數學所內建立了中國第一個

電子計算機科研小組。1956年籌建中科院計算技術研究所時，華羅庚教授擔任籌備委員會

主任。

1956年3月，由閔乃大教授、胡世華教授、徐獻瑜教授、張效祥教授、吳幾康副研究

員和北大的黨政人員組成的代表團，參加了在莫斯科主辦的“計算技術發展道路”國際會議。

這次參會可以說是到前蘇我“取經”，為我國制定12年規劃的計算機部分作技術準備。隨

后在制定的12年規劃中確定中國要研制計算機，并批準中國科學院成立計算技術、半導體、

電子學及自動化四個研究所。當時的計算技術研究所籌備處由中國科學院、總參三部、國防

五院（七機部）、二機部十局（四機部）四個單位聯合成立，北京大學、清華大學也相應成立了

計算數學專業和計算機專業。為了迅速培養計算機專業人才，舉辦了第一屆計算機和第一屆

計算數學訓練班.計算數學訓練班的學生有幸聽到了剛剛歸國的國際控制論權威錢學森教授

以及在美國有3?4年編程經驗的董鐵寶教授（他當時是國內唯?真正直接接觸過計算機多

年的學者）的講課。

在前蘇聯專家的幫助下，中國科學院計算技術研究所，由七機部張梓昌高級工程師領

銜研制的中國第一臺數字電子計算機103機（定點32二進制位，每秒2500次）在1958年交

付使用，骨干有董占球、王行剛等。隨后，由總參張效祥教授領銜研制的中國第一臺大型數

字電子計算機104機（浮點40二進制位，每秒1萬次）在1959年也交付使用，骨干有金怡源、

蘇東莊、劉錫剛、姚錫珊、周錫令等。其中，磁心存儲器由計算所副研究員范新弼和七機部

黃玉垢高級工程帥領導完成。在104機上建.的，由鐘萃豪、董蘊美領導的中國第一個自行

設計的編譯系統是在1961年試驗成功。

2中國計算機的發展歷程

1、第一代電子管計算機研制（1958—1964年）

我國從1957年在中科院計算所開始研制通用數字電子計算機，1958年8月1日該機可

以表演短程序運行，標志著我國第一臺電子數字計算機誕生。機器在738廠開始少量生產，

命名為103型計算機（即DJS-1型）。1958年5月我國開始了第?臺大型通用電子數字計算

機（104機）研制。在研制104機同時，夏培肅院士領導的科研小組首次自行設計并于1960

年4月研制成功一臺小型通用甩子數字計算機107機。1964年我國第一臺自行設計的大型

通用數字電子管計算機119機研制成功。

2、第二代晶體管計算機研制（1965-1972年）

1965年中科院計算所研制成功了我國第一臺大型晶體管計算機：109乙機；對109乙

機加以改進，兩年后又推出109丙機，在我國兩彈試制中發揮了重要作用，被用戶譽為“功

勛機”。華北計算所先后研制成功108機、108乙機（DJS-6）、121機（DJS-21）和320機（DJS-8）,

并在738廠等五家工廠生產。1965?1975年，738廠共生產320機等第二代產品380余臺。

哈軍工（國防科大前身）于1965年2月成功推出了441B晶體管計算機并小批量生產了-10多

臺。

3、第三代中小規模集成電路的計算機研制（1973Y0年代初）

1973年，北京大學與北京有線電廠等單位合作研制成功運算速度每秒100萬次的大型

通用計算機，1974年清華大學等單位聯合設計，研制成功DJS-130小型計算機，以后乂推

DJST40小型機，形成了：00系列產品。與此同時，以華北計算所為主要基地，組織全國57

個單位聯合進行DJS-200系列計算機設計，同時也設計開發DJS-180系列超級小型機。70

年代后期，電子部32所和國防科大分別研制成功655機和151機，速度都在百萬次級。進

入80年代，我國高速計算機，特別是向量計算機也有新的發展。

4、第四代超大規模集成電路的計算機研制（1980年代初一今）

和國外一樣，我國第四代計算機研制也是從微機開始的。1980年初我國不少單位也開

始采用Z80、X86和6502芯片研制微機。1983年12月電子部六所研制成功與IBMPC機兼

容的DJS-0520微機。我國微機產業走過了一段不平凡道路，當前，以聯想微機為代表的國

產微機已占領一大半國內市場.

3中國計算機的主要成就

下面，我們列舉?些我國計算機發展過程中所取得的主要成績。

1958年，中科院計算所研制成功我國第一臺小型電子管通用計算機103機（八一型），

標志著我國第一臺電子計算機的誕生。

1965年，中科院計算所研制成功第一臺大型晶體管計算機109乙，之后推出109丙機，

該機為兩彈試驗中發揮了重要作用；

1974年，清華大學等單位聯合設計、研制成功采用集成電路的DJST30小型計算機，

運算速度達每秒100萬次；

1983年，國防科技大學研制成功運算速度每秒上億次的銀河T巨型機，這是我國高速

計算機研制的一個重要里程碑；

1985年，電子工業部計算機管理局研制成功與IBMPC機兼容的長城0520CH微機。

1992年，國防科技大學研究出銀河TI通用并行巨型機，峰值速度達每秒4億次浮點

運算（相當于每秒10億次基本運算操作），為共享主存儲器的四處理機向量機，其向量中央

處理機是采用中小規模集成電路自行設計的，總體上達到80年代中后期國際先進水平。它

主要用于中期天氣預報；

1993年，國家智能計算機研究開發中心（后成立北京市曙光計算機公司）研制成功曙

光?號全對稱共享存儲多處理機，這是國內首次以基于超大規模集成電路的通用微處理器芯

片和標準UNIX操作系統設計開發的并行計算機；

1995年，曙光公司又推出了國內第一臺具有大規模并行處理機（MPP）結構的并行機曙光

1000（含36個處理機），峰值速度每秒25億次浮點運算，實際運算速度上了每秒10億次浮

點運算這一高性能臺階。曙光1000與美國Intel公司1990年推出的大規模并行機體系結構

與實現技術相近，與國外的差距縮小到5年左右。

1997年，國防科大研制成功銀河TII百億次并行巨型計算機系統，采用可擴展分布共

享存儲并行處理體系結構，由130多個處理結點組成，峰值性能為每秒130億次浮點運算,

系統綜合技術達到90年代中期國際先進水平。

1997至1999年，曙光公司先后在市場上推出具有機群結構（Cluster）的曙光1000A,

曙光2000T,曙光2000-11超級服務器，峰值計算速度已突破每秒100（）億次浮點運算，機

器規模已超過160個處理機，

1999年，國家并行計算機工程技術研究中心研制的神威I計算機通過了國家級驗收，

并在國家氣象中心投入運行。系統有384個運算處理單元，峰值運算速度達每秒3840億次

2000年，曙光公司推出每秒3000億次浮點運算的曙光3000超級服務器。

2001年，中科院計算所研制成功我國第一款通用CPU一一“龍芯”芯片

2002年，曙光公司推出完全自主知識產權的“龍騰”服務器，龍騰服務器采用了“龍

芯-1"CPU,采用了曙光公司和中科院計算所聯合研發的服務器專用主板，采用曙光LINUX

操作系統，該服務器是國內第一臺完全實現自有產權的產品，在國防、安全等部門將發揮重

大作用.

2003年，百萬億次數據處理超級服務器曙光4000L通過國家驗收，再?次刷新國產超

級服務器的歷史紀錄，使得國產高性能產業再上新臺階。

2003年4月9日由蘇州國芯、南京熊貓、中芯國際、上海宏力、上海貝嶺、杭州士蘭、

北京國家集成電路產業化基地、北京大學、清華大學等61家集成電路企業機構組成的

“C*Core（中國芯）產業聯盟”在南京宣告成立，謀求合力打造中國集成電路完整產業鏈。

2003年12月9日聯想承擔的國家網格主節點“深腌6800”超級計算機正式研制成功，

其實際運算速度達到每秒4.183萬億次，全球排名第14位，運行效率78.5%。

2003年12月28日“中國芯工程”成果匯報會在人民人會堂舉行，我國“星光中國芯

工程開發設計出5代數字多媒體芯片，在國際市場上以超過40%的市場份額占領了計算機圖

像輸入芯片世界第一的位置。

2004年3月24日在國務院常務會議上，《中華人民共和國電子簽名法（草案）》獲得原

則通過，這標志著我國電子業務漸入法制軌道。

2004年6月21H美國能源部勞倫斯伯克利國家實驗室公布了最新的全球計算機500

強名單，曙光計算機公司研制的超級計算機“曙光4000A”排名第十，運算速度達8.061萬

億次。

2005年4月1日電子簽名法正式實施?！吨腥A人民共和國電子簽名法》正式實施。電子

簽名自此與傳統的手寫簽名和蓋章具有同等的法律效力，將促進和規范中國電子交易的發展。

2005年4月18日、“龍芯二號”正式亮相。由中國科學研究院計算技術研究所研制的

中國首個擁有自主知識產權的通用高性能CPU“龍芯二號”正式亮相.

2009年10月29日，作為第一臺國產千兆次超級計算機“天河一號”在湖南長沙亮相，

見圖1.8?！疤旌右惶枴背売嬎銠C由中國國防科學技術大學研制，部署在天津的國家超級

計算機中心，其測試運算速度可以達到每秒2570兆次。2010年11月14日，國際T0P500

組織在網站上公布了最新全球超級計算機前500強排行榜，中國首臺千萬億次超級計算機系

統“天河一號，，雄居第一。隨后國防科學技術大學研制的“天河二號”以峰值計算速度每秒

5.49京次、持續計算速度每秒3.39京次雙精度浮點運算的優異性能位居榜首，成為2013

年全球最快超級計算機。新一代百億億次超級計算機“天河三號”也在2020年10月26日

對外展示，“天河三號”的運算能力是“天河一號”的200倍，存儲規模是“天河一號”的

100倍。

圖1天河1號

2015年12月21日，“神威太湖之光”(見圖1.9)完成整機系統性能測試，2016年6

月20日，在法蘭克福世界超算大會上，國際T0P500組織發布的榜單顯示，“神威?太湖之

光”超級計算機系統登頂榜單之首，不僅速度比第二名“天河二號”快出近兩倍，其效率也

提高3倍?！吧裢狻边B續四次占據全球超算排行榜的最高席位。202()年6月，全球

超級計算機Top500榜單公布，神威?太湖之光排名第四。

圖2神威太湖之光

2漢字在計算機中的表示和存儲

我國南唐詩人李中《暮春懷古人》的詩中“夢斷美人沉信息，目穿長路倚樓臺”就有

“信息”一詞,這里指的是音信、消息。“信息”的英文是“information”，日本把它稱為

“情報”，我國臺灣則稱為“資訊”。

我國學者鐘義信指出：信息是事物存在的方式或運動的狀態，以及這種方式或狀態的

直接或間接的表述。信息的概念是有層次的：從本體論層次上來考察，信息是一種客觀存在

的現象，是事物的運動狀態及其變化。從認識論層次上定義，信息是主體所感知或所表述的

事物運動狀態及其變化方式，是反映出來的客觀事物的屬性。

數據是載荷或記錄信息的按照一定規則排列組合的物理符號。它可以是數字、文字、圖

像，也可以是聲音或計算機代碼。

維克托?邁爾-舍恩伯格（ViklorMayer-Sch6nberger）曾經說過，世界的本質是數據。計算

機中的數據包括文字、數字、圖形、圖像、聲音、視頻等多種形式。計算機中的數據表示是

指處理機硬件能夠辨認并進行存儲、傳送和處理的數據表示方法。

早期的機械式和繼電式計算機都用具有10個穩定狀態的基本元件來表示數據。但是，

要求處理機的基本電子元件具有10個穩定狀態比較困難，而旦十進制運算器邏輯線路也比

較復雜。當前，計算機普遍采用二進制表示和存儲這些信息。這是因為，相比較而言，電子

元器件具有兩個穩定狀態，且二進制運算比較簡單，二進制與處理機邏輯運算能協調一致,

便于用邏輯代數簡化處理機邏輯設計。

漢字是世界上使用最多的文字，是聯合國的工作語言之漢字處理的研究對計算機在

我國的推廣應用和加強國際交流都是卜分重要的。但漢字屬于圖形符號，結構復雜，多音字

和多義字比例較大，數量太多（字形各異的漢字據統計有50000個左右，常用的也在7000

個左右）。這些導致漢字編碼處理和西文有很大的區別，在鍵盤上難廣表現，輸入和處理都

難得多。依據漢字處理階段的不同，漢字編碼可分為輸入碼、機內碼和顯示字形碼。

1.輸入碼

輸入碼也稱外碼，是指為了將漢字輸入計算機而設計的代碼，包括音碼、形碼和音形碼

等。在鍵盤輸入漢字用到的漢字輸入碼現在己經有數百種，商品化的也有數十種，廣泛應用

的有五筆字型碼、全/雙擰音碼、自然碼等。

（1）數字碼以區位碼、電報碼為代表，一般用4位十進制數表示一個漢字，每個漢字

編碼唯一，記憶困難。

（2）拼音碼又分全拼和雙拼，基本上無須記憶，但直音字太多。為此又提出雙拼雙音、

智能拼音和聯想等方案，推進了拼音漢字編碼的普及使用。

（3）字形碼以五筆字形為代表，優點是重碼率低，適用于專業打字人員應用，缺點是

記憶量大。

（4）自然碼則將漢字的音、形、義都反映在其編碼中，是混合編碼的代表。

2.機內碼

同一個漢字以不同輸入方式進入計算機時，編碼長度以及0、1組合順序差別很大，使

漢字信息進一步存取、使用、交流十分不方便，必須轉換成長度?致，且與漢字唯?對應的

能在各種計算機系統內通用的編碼，滿足這種規則的編碼叫漢字內碼。漢字內碼是用于漢字

信息的存儲、交換、檢索等操作的機內代碼，?般采用兩個字節表示。英文字符的機內代碼

是7位的ASCII碼，當用一個字節表示時，最高位為“0”。為了能夠與英文字符區別，漢

字機內代碼中兩個字節的最高位均規定為“1”。

3.字形碼

要在屏幕或在打印機上輸出漢字，就需要用到漢字的字形信息。目前表示漢字字形常用

點陣字形法和矢量法。

（1）點陣字形是將漢字寫在一個方格紙上，用一位二進制數表示一個方格的狀態，有

筆畫經過記為“1”，否則記為“0”，并稱其為點陣。把點陣上的狀態代碼記錄下來就得到一

個漢字的字形碼。顯然，同一漢字用不同的字體或不同大小的點陣將得到不同的字形碼。由

于漢字筆畫多，至少要用16X16的點陣（簡稱16點陣）才能描述一個漢字，這就需要256

個二進制位，即要用32字節的存儲空間來存放它。若要更精密地描述一個漢字就需要更大

的點陣，比如24X24點陣（簡稱24點陣）或更大。將字形信息有組織地存放起來就形成漢

字字形庫。一般16點陣字形用于顯示，相應的字形庫也稱為顯示字庫。

（2）矢量字形則是通過抽取并存放漢字中每個筆畫的特征坐標值，即漢字的字形矢量

信息，在輸出時依據這些信息經過運算恢復原來的字形。所以矢量字形信息可適應顯示和打

印各種字號的漢字。其缺點是每個漢字需存儲的字形矢量信息量有較大的差異，存儲長度不

一樣，查找較難，在輸出時需要占用較多的運算時間。

有了字形庫，要快速地讀到要找的信息，必須知道其存放單元的地址。當輸入一個漢字

并要把他顯示出來，就要將其輸入碼轉換成為能表示其字形碼存儲地址的機內碼。根據字庫

的選擇和字庫存放位置的不同，同一漢字在同一計算機內的內碼也將是不同的。

3中國數據庫的發展

作為基礎軟件三駕馬車之一的數據庫DB(Database),是一種應用非常廣泛的數據管

理技術，它是研究如何高效地組織和存儲數據、如何高效地檢索和獲取數據的科學理論和技

術方法，是各種計算機系統和應用系統最為核心的基礎功能。

縱觀計算機和信息技術的發展歷史，數據庫技術是計算機科學乃至整個信息技術中發

展最快的一個分支，得到了最為廣泛的應用，其應用范圍非常廣闊。在使用各類計算機進行

數據處理的領域里，包括政府、企事業單位、國防、日常生活、科學研究等，數據庫都起著

關鍵的角色。在現代社會里，數據庫和數據庫系統(DatabaseSystem)與人們的生產生活密

不可分，人們無時無刻地不在與數據庫和數據庫系統發生著各種各樣的聯系。例如存錢或取

錢，預定旅店或機票，使用搜索引擎查詢資料，網上購物等，所有這些行為都涉及到對數據

庫中數據的查詢和更新等，

在我國，數據庫的教學和研究可以追溯到1978年，當時中國人民大學薩師炬第一次將

“數據庫''引入課堂。與國外相比，此時國外的數據庫技術基本完成了從實驗室理論和原型到

商用產品的市場化歷程，數據庫技術經歷了從層次型、網絡型到關系型的發展，以甲骨文、

微軟、IBM為首的一大批數據庫公司崛起，推出了Oracle、DB2、Informix等主流數據庫產

品。與此同時，以甲骨文、微軟、IBM為代表的國外數據庫公司憑借著雄厚的資金和技術

力量，也在中國市場上劃分著各自的勢力范闈。我國數據庫研究和教學的先驅者們，囿于條

件，多是依托各大高校，培養了一批批數據庫人才。早在1983年，薩師娟與王珊合作出版

了《數據庫系統概論》教材。1984年，王珊建議中國人民大學成立數據與知識工程研究所，

“開發真正能與國外競爭的數據庫系統、應用生成系統產品?！迸c國外數據庫公司學研產分

離不同，早期的國產數據庫公司幾乎都是從大學的科研實驗室孵化出來，再到市場進行打磨。

典型代表是國產數據庫的''四朵金花1999年，王珊領頭成立了國內第一家數據庫公司人

大金倉，其企業級通用數據庫KingbascES入選國家自主創新產品目錄；2000年，原華中

理工大學(現華中科技大學)馮玉才成立了武漢達夢，其數據庫產品主要應用于我國國防軍

事、公安、電力、電信、交通、電子政務、稅務、國土資源等多個行業；神舟通用是國家“核

高基”重大科技項目之數據庫產品的核心研制單位；南大通用成立于2004年，是南開大學卜

屬天津南開創元信息技術有限公司的控股子公司。以上這四家公司也并稱為國產數據庫的

“四小龍”，屬于國產數據庫領域的“國家隊

進入新千年以來，以網上交易和支付為代表的互聯網公司崛起，為了擺脫國外數據庫

的高額收費，以及傳統數據庫產品在支持數據訪問高并發和管理大規模數據等方面的先天不

足問題，各互聯網公司紛紛提出了自己的數據管理解決方案。比如，2010年，阿里開始了

雄心勃勃地去IOE(IBM-Oracle-EMC)計劃。阿里根據開源MySQL搭建了AliSQL,用了兩

年時間將淘寶及天貓的所有數據庫從Oracle遷移到了AliSQL,但天有不測風云，此時開

源的MySQL又被Oracle收購，轉型成了半商用數據庫。但幸運的是，此時國際上的云計

算巨頭公司打算在云上發起一次數據庫領域的新革命。在這一趨勢下，2015年阿里云決定

研發自己的數據庫，放棄去模仿Oracle的傳統思路，而是直接研發基于云的數據庫產品。

在當今的云計算時代，國內廠商已經擁有了不亞于海外公司的豐富生態，僅阿里生態內，就

有了PolarDB.OceanBase.ADB、NoSQL、圖數據庫、時序時空數據庫等產品。2018年,

在全球權威的Gartner數據庫魔力象限評選中，阿里云成為國內首個入選的科技公司，這是

中國數據庫公司第一次跟國外科技巨頭同上競技。2019年，阿里云再次以唯一中國廠商的

身份入選這個權威評選。

據中國信息通信研究院發布的《數據庫發展研究報告(2021年)》顯示，2020年全球數

據庫市場規模為671億美元，其中中國數據庫市場規模為35億美元，占全球5.2%。預

計到2025年，全球數據庫市場規模達到798億美元，中國的IT總支出將占全球12.3%。

中國數據庫市場在全球占比將在2025年接近中國IT總指出在全球的占比，中國數據庫巾

場總規模將達到688億元。

國產數據庫的四十年歷史倏忽而過，在這一時期，有成功也有失敗。華東師范大學周

傲英教授在談及中國數據庫發展時，曾經這樣說道：數據庫一直都是中國的切膚之痛，從六

五(第六個五年計劃)開始，我們就在立項，我們要做自己的數據庫，但我們一直沒有弄明

白，為什么我們做不出來自己的數據庫，后來到了互聯網時代，我們一下子醒悟過來了，就

是生態。這之中既包含用戶生態，更包含技術生態，前者是我們要將國內數據庫市場空間做

大，后者是我們要形成合力，因為數據庫要解決的問題是綜合性的，只有一起才能將這個事

情做好。回顧數據庫的這一發展歷史，總的看來，國內數據庫發展有以下幾種形式：

(I)以傳統開源軟件為基礎，依賴強大社區構建數據庫。例如瀚高和北京海量數據公司

基于Postgres,通過優化開發的數據庫可以和Oracle等商業數據庫比肩；阿里巴巴和騰訊

基于MySQL開源生態，分別構建了PolarDB云原生數據庫和TDSQL(TencentDistributed

MySQL),其中PolarDB實現了“去IOE”，形成了以開源生態為基礎的自主可控數據庫體系，

而TDSQL承擔了公司計費平臺的數據存儲，是騰訊金融云的數據庫解決方案。

(2)基于商業數據庫源碼進行開發數據庫。例如南大通用公司采購IBMInformix知識產

權，抓住大數據時代客戶對大規模分析型數據庫的需求，在金融、電信等行梯滿足客戶朕機

分析處理(OLAP)的需求。

(3)能準新技術，采用開源和自主研發相結合的路線研發數據庫。如偶數科技公司抓住

傳統數據庫架構與云計算場景無法很好地相適應的機遇，自主研發新一代云數據庫

OushuDB；而騰訊TGDB(TencentGraphDatabase)采用了非關系型模型，使用了不依賴于

任何第三方數據存儲平臺的自主研發的原生圖存儲，系統采用了去中心化的純分布式架構和

高效的圖切割和分布式算法。自2000年以來，華為公司開始自研數據庫openGauss,結合

企業級場景需求，在企業核心交易系統和海量事務型場景上提供了靈活高效的解決方案。據

墨天輪2021年10月國產數據庫排行榜顯示，opcnGauss位列Top3,有70多家企業簽署

企業貢獻者協議(CLA),加入openGauss社區，12家企業基于openGauss發布商業發行

版，openGauss在政府、金融、運營商、電力、安平等國計民生行業逐漸落地商用。在性能

上，openGauss比MySQL和PostgreSQL均大幅領先，約有高于1倍多的性能優勢，是

國內首個使用木蘭寬松許可證v2的數據庫，將內核能力全開放給開發者。目前openGauss

已走進72所高校，未來三年openGauss將擴大到全國500所高校，通過開課、聯合科研

創新等形式，積極為產業界培養10萬高質量DBA,50萬專業數據庫人才。

(4)完全自主研發數據庫。如百度自主研發的云原生數據庫產品GaiaDB(蓋亞)，涵蓋

云原生數據庫GaiaDB-S、圖數據庫GaiaDB-G、分布式數據庫GaiaDB-X,擁有自研高性能

內核、軟硬一體內核和架構等多項專利技術；阿里巴巴的OceanBase數據庫，完成了螞蟻金

服的去“IOE”，成為全球首個通過TPC-C（世界權威的聯機事務處理系統的測試基準）測試

的分布式數據庫。

當前，美國對中國施展了一系列科技遏制手段，且有升級的趨勢。在這一特殊的歷史時

期，我國打造自主可控、安全可靠的數據庫系統的重要性和緊迫性進?步提升。以OceanBase

和openGauss等為代表的國產數據庫在自主和安全可控研發方面做出了很好的示范，如郵儲

銀行2021年全新升級的新核心系統，便是使用openGauss數據庫做基礎支撐。我們相信，

國產數據庫在進口替代和有望進口替代的領域將擁有更大的市場空間和發展機遇，在未來的

數據庫研發和應用示范領域，中國科學家和中國公司將發揮越來越重要的影響。

4華為鴻蒙系統系統

隨著美國政府將華為列入實體名單，谷歌宣布中止華為更新安卓系統。2019年8月9

日，華為在東莞舉行華為開發者大會，正式發布鴻蒙操作系統(HarmonyOS)。2020年9

月10日，華為鴻蒙系統升級至華為鴻蒙系統2.0版本。

華為對于鴻蒙系統的定位完全不同于安卓系統，它不僅是一個手機或某一設備的單一

系統，而是一個可將所有設備串聯在一起的通用系統，多個不同設備比如手機、智慧屏、平

板電腦、車載電腦等，都可使用鴻蒙系統。

鴻蒙微內核是基于微內核的全場景分布式操作系統，可按需擴展，實現更廣泛的系統

安全，特點是低時延，甚至可到亳秒級乃至亞亳秒級。鴻蒙操作系統實現模塊化耦合，對應

不同設備可彈性部署，鴻蒙操作系統有三層架構，第一層是內核，第二層是基礎服務，第三

層是程序框架。

HarmonyOS具備分右式軟總線、分布式數據管理和分布式安全三大核心能力。分布式

軟總線讓多設備融合為“一個設備”，帶來設備內和設備間高吞吐、低時延、高可靠的流暢連

接體瞼。分布式數據管理讓跨設備數據訪問如同訪問本地，大大提升跨設備數據遠程讀寫和

檢索性能等。分布式安全確保正確的人、用正確的設備,正確地使用數據。

操作系統(OperatingSystem,OS)是整個計算機系統的管理與指揮機構，管理著“算機

的所有資源，是用戶與計算機之間的接口。操作系統已成為現代計算機系統、多處理機系統、

計算機網絡、多媒體系統以及嵌入式系統中都必須配置的、最重要的系統軟件。

操作系統是最重要的系統軟件。其它的諸如匯編程序、編譯程序、數據庫管理系統等

系統軟件、以及大量的應用軟件，都將依賴于操作系統的支持，取得它的服務。因此，要熟

練使用計算機操作系統，首先要了解一些操作系統的基本知識。

操作系統的形成迄今已有幾十年的時間。在上世紀50年代中期出現了單道批處理操作

系統，60年代中期產生了多道程序批處理系統，不久又出現了基于多道程序的分時系統，

與此同時也誕生了用于工業控制和武器控制的實時操作系統。20世紀80年代開始至21世

紀初，是微型機、多處理機和計算機網絡高速發展的年代，同時也是微機操作系統、多處理

機操作系統和網絡操作系統以及分布式操作系統的形成和大發展的年代。

5“安康碼”和計算機網絡

自新冠疫情爆發以來，各地都上線了各種各樣的手機應用，以幫助人們在線防疫。比如，

安徽省疫情防控指揮部及時在綜合網上政務辦公平臺“皖事通”上啟用了安徽健康碼，即“安

康碼”。人們在進出小區、商場購物、旅行出行等時，需要證明自己的個人身體健康時，均

可方便地使用智能手機，出示安康碼提供的個人健康信息，在極大地提高了人們生活和工作

的方便程度的同時，有效地加強了疫情的防控。安康碼是根據手機的GPS定位，監測手機

持有人的行程軌跡，如是否到過疫情區，是否和病患有過接觸等。因此，安康碼的應用，極

大地依賴計算機網絡，特別是移動互聯網的技術和普及程度。由此可見，計算機網絡和人們

的生活和工作密不可分，計算機網絡無時無刻不在陪伴著我們。

計算機網絡是把分布在不同地點，且具有獨立功能的多臺計算機，通過通信設備和通信

線路連接起來，在功能完善的網絡軟件運行環境下，以實現系統中資源共享為目標的系統。

計算機網絡出現的歷史不長，但發展速度很快。在50多年的時間里，它經歷了一個從

簡單到復雜、從單機到多機的演變過程。

1.具有通信功能的單機系統

該系統又稱終端一計算機網絡，是早期計算機網絡的主要形式。它是由一臺中央主計算

機連接大量的在地理位置上分散的終端。20世紀50年代初，美國建立的半自動地面防空系

統SAGE就是將遠距離的雷達和其他測量控制設備的信息，通過通信線路匯集到一臺中心計

算機進行集中處理，從而首次實現了計算機技術與通信技術的結合。

2.具有通信功能的多機系統

在單機通信系統中，中央計算機負擔較重，既要進行數據處理，又要承擔通信控制，實

際工作效率低下；而且主機與每一臺遠程終端都用一條專用通信線路連接，線路的利用率較

低。為了克服以上問題，出現了數據處理和數據通信的分工，即在主機前增設一個前端處理

機負責通信工作，并在終端比較集中的地區設置集中器.集中器通常由微型機或小型機實現，

它首先通過低速通信線路將附近各遠程終端連接起來，然后通過高速通信線路與主機的前端

處理機相連。這種具有通信功能的多機系統，構成了計算機網絡的雛形，如圖7.1所示。20

世紀60年代初，這咱類型的網絡在軍事、銀行、鐵路、民航、教育等部門都有應用。

3.多計算機互連的計算機網絡

20世紀60年代中期，出現了由若干個計算機互連的系統，開創了“計算機一計算機”

通信的時代，并呈現出多處理中心的特點，即利用通信線路將多臺計算機連接，實現了計算

機之間的通信。

4.局域網的興起和分布式計算的發展

自20世紀70年代開始，隨著大規模集成電路技術和計算機技術的飛速發展，硬件價格

急劇下降，微機廣泛應用，局域網技術得到迅速發展。早期的計算機網絡是以主計算機為中

心的，計算機網絡控制和管理功能都是集中式的，但隨著個人計算機PC(PersonalComputer)

功能的增強，PC方式呈現出的計算能力已逐步發展成為獨立的平臺，這就導致了一種新的計

算結構——分布式計算模式的誕生。

目前，計算機網絡的發展正處于第4階段。這一階段計算機網絡發展的特點是互連、高

速、智能與更為廣泛的應用。

5.移動互聯網

移動互聯網(MobileInternet)是將移動通信和G聯網二者結合起來的一種新型網絡，是

互聯網的技術、平臺、商業模式和應用與移動通信技術融合而形成的產物。移動互聯網綜合

了移動通信隨時、隨地、隨身的特性和互聯網開放、共享、互動的優勢，是一個全國性的、

以寬帶IP為技術核心的，可同時提供話音、傳真、數據、圖像、多媒體等高品質電信服務

的新一代開放的電信基礎網絡，由運營商提供無線接入,互聯網企業提供各種成熟的應用。

6.物聯網

物聯網的概念在1991年被首次提出。物聯網(Internetofthings,loT)是通過射頻識別、

紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳輸設各，按約定的協議，把物品與互聯網

連接起來，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。

簡單來說，物聯網就是物物相連的互聯網。物聯網的核心和基礎仍然是互聯網，是在互聯網

基礎上的延伸和發展。

自物聯網的概念提出以來，各國政府和業界都非常重視。如美國已將物聯網上升為國家創新

戰略的重點之一，歐盟制定了促進物聯網發展的14點行動計戈IJ,日本在U-Japan計劃將物

聯網作為4項重點戰略領域之一，韓國制定了物聯網基礎設施的構建基本規劃。我國在2010

年把包含物聯網在內的新一代信息技術正式列入國家重點培育和發展的戰略性新興產業之

一，2011年公布的《物聯網“十二五”發展規劃》明確指出物聯網發展的九大領域，2013

年國家發展改革委員會等多部委員聯合印發的《物聯網發展專項行動計劃(2013-2015)》包

含了10個專項行動計劃，2016年工業與信息化部公布的《信息通信行業發展規劃物聯網分

冊(2016-2020)》年把智能制造、智慧農業、智慧醫療與健康養老、智慧節能環保等列入重

點領域應用示范工程。

縱觀計算機和信息技術的發展歷史，計算機網絡技術的發展日新月異，已廣泛應用到人

們工作和生活的各個領域。計算機網絡作為計算機技術和通信技術相結合的產物，讓我們的

工作和生活變得更加快捷和高效，人們無時無刻地不在使用計算機網絡，如安康碼、網絡影

視、網絡通信、網絡購物、在線會議等。

因特網是從最初的實驗性網絡ARPAnet發展演化而來的，己從最初的主要面向教育科

研的一種網絡發展成為主要的商業網絡，目前已經是全球最大的一種計算機互聯網絡。其上

承載的萬維網(WorldWideWeb)是其最主要和最典型的應用。

6程序和算法的重要性

2010年5月6日是華爾街股市令人沮喪的“黑色星期四〃，也就是所謂的閃電崩盤(Flash

Crash)o周四晚間，美股經歷了一場驚濤駭浪，全球股市燈塔一一道瓊斯工業指數盤中竟瘋

狂跳水近1000點，幅度之大前所未有，其殺傷力之大，堪比9級地震。但在這之前