通信与计算机的恩怨情仇
0赞通信是一门古老的学科,其历史几乎和人类社会一样长。而计算机是一个新兴的学科,虽然有人把算盘算成计算机的雏形。只要我们分析一下计算机三个字,就可以得出算盘和计算机根本就是不相干的东西。计算机,顾名思义就是用于计算的机器。把算盘叫做机器,无论如何也是很牵强的事情。真正的计算机从理论构想算起也不过是1930年代图灵提出的,而真正变成现实则由1940年代末期冯.诺依曼完成的。
从学科的成型来看,通信系统中中的三大要素:信源、信道、信宿从使用旌旗和锣鼓通信的时代就已经具备。而计算机的五大标准构件:运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备则是在冯诺依曼的时代才正式成型的。由此可以看出通信学科确实很古老而计算机确实很新兴……
通信学科的发展从其采用的通信手段来说可以大致分为原始通信时代、电气通信时代和计算机通信时代。原始通信时代所采用的通信手段主要是烽火狼烟、旌旗锣鼓,在实时性要求不高的场合主要依靠书信。这一时代通信要么传输的速率相当的满——800里加急能跑多快,要么能传递信息量极其有限。烽火狼烟也就能传1个比特,旌旗锣鼓估计也传不了几个比特。但原始通信中所用的多种方法,几千年来在通信行业仍然被使用着。无论是差错控制、交换、路由,还是信源编码、加密,电的发现和使用的意义不但在于人类从此拥有了一种传输便利,使用方便的能源;也在于人类拥有了一种高速传输信息的媒介。因此电除了被用于给各大工厂的机器提供能量之外,也承担起了传递信息的角色。时至今日,我国本科专业名录中通信工程专业的分类仍然被划分在电气信息类学科而非电子科学类或者计算机科学类,就是这个道理。这一时期的通信利用的是基本的电磁学原理,利用基本的电气元器件如电阻、电容、电感、变压器、导线、天线等来实现信息的编码与传递(电报以及原始的电话)。电的这两种用途都涉及到了电的传输,所不同的是一个是追求的是大功率,一个追求的是高速度。经过100多年的不断演变和发展,电的这两种用途分化出了两个截然不同的学科。当电力传输还在100多年前的老路上徘徊时,电信号的传输却早已发生了翻天覆地的变化。计算机通信时代是指计算机技术大量的被用于通信的时代,如果仅从传输方式来说,在电气通信时代之后仿佛应该是光通信时代。应该说这也不能算错的。但恰恰由于光纤这一传输介质的诞生让通信的信道容量有了明显的提升,所以导致通信行业的关注热点逐渐由如何让信息传得更快更多转变为如何提供不同种类的信息传送服务。而这一时期计算机在通信中的大量应用,恰好的满足了这一要求。
计算机的诞生对于世界的改变时巨大的,很多人丛不同的方面对计算机给世界带来的影响进行了阐述。但我认为计算机给世界带来的最大改变时解放了人类的创造力。在计算机诞生之前,人类完成某一项设计、实现某一项工程,在很大限度上是受制于物理世界的各种定律,受制于现实中的各种物理化学特性。尤其是进行信息处理的时候,通常要利用现实世界中物质的基本特性来完成。例如早期的机器的控制就是依靠齿轮和皮带,这就使得控制信息的处理受制于齿轮和皮带的物理、化学性质,到后期电气元件的采用使得控制系统从机械的物理定律中解脱出来却又受到了电气物理定律的限制。直到计算机的出现,这一全新的信息处理模式让人们对信息的处理大大的摆脱了现实世界的束缚。计算机作为一种可以自动完成计算的工具,是依靠数学运算来完成对输入信息的处理的。从此后数学就以计算机系统为载体,以软件程序为实现手段,以一种标准化的方法直接应用于工程实践当中。从此对于机器的控制不再是通过调整皮带或者是电容的大小来完成,也不用担心由于控制方法过于复杂而在物理世界中找不到这样的物质来实现这样的方法。计算机总是忠实的一步步按照加减乘除数学运算的法则,根据软件编制者设计好的计算方法完成对机器的控制。这就使得控制方法的设计者不用再费心的去寻找那些符合要求的皮带和齿轮,只需要将自己的想法通过合理的方法转化为计算机软件,那就一定能够确保他的想法能够被实现。如果采用理论上的计算机来完成这样的算法,自然不会有什么问题。但在现实中计算机却面临着两大现实:容量和速度。容量太小不能容纳很大很复杂的软件,速度太低处理信息的速度不能满足要求。好在计算机行业发展的同时另外一项技术也在蓬勃发展,那就是微电子技术。微电子技术最终为理论上的计算机在现实世界中找到了归宿。
由于计算机技术极大的解放人类的创造力,因此各行业的创意也就不断得通过计算机这个载体被体现出来。同样的,通信行业也由于计算机的发展而发生了天翻地覆的变化。计算机技术对于通信行业的渗透主要从两个方面进行:一是在通信设备和通信系统中采用了计算机技术,其实这就是近些年来不断被热炒的嵌入式系统;二是计算机被直接应用于通信,这就是今天已经被大家熟知网络通信技术。这两点看似一样,其实有着根本的区别。第一点在于通信行业引进了计算机这样一个技术,来实现对自身产业的升级和改造,这一点不但通信行业有,其它各行各业都有。而第二点却在于计算机行业自身的扩张,带有那么一丝“入侵”的味道。计算机发明的初衷是设计一种先进的机器进行信息和数据处理,事实上计算机技术在各行业中主要也是完成的这种功能,比如超市的收银机,主要完成的是计算应该收多少钱的问题。而将计算机用于通信却是后来才逐渐发展起来的新功能:CPU和内存作为信息处理的单元是从计算机一诞生可就有了,而作为通信接口的网卡早些年可一直是一个接口板哦,更不用说更早的时代还要依靠外接的一个设备——调制解调器来实现通信。因此,计算机和通信之间不再是一个传统行业引进新技术改造自身的关系,而是双方都在相互融合的关系,这也就是造成今天计算机和通信的关系如此的纠结,也是我接下来的文章所一直想要厘清的事情。
通信由于引入了计算机得信息处理能力而获得了巨大的发展,计算机由于被用于通信而获得了更加庞大的数据来源。但从此这两个专业之间就有纠缠不清的演变史。但计算机和通信毕竟是两个行业,引进了计算机的通信和加上了通信功能的计算机终于在1990年代中期迎头装上了,这就是历史上著名的ATM和IP之争。这一竞争的详细经过和其对通信行业的影响,我将在以后的文章中详细的加以介绍。这一竞争的结果是我们都知道的:IP大获全胜而ATM被打的丢盔弃甲。从此,通信几乎彻底的变成了计算机的裙下之臣,通信业真正有电气时代过渡到了计算机时代,一个非常明显的标志就是现在有很多大学把通信专业划归计算机学院而非之前的电气或者电子信息工程学院。另一个明显的标志就是通信专业的计算机类课程越来越多,很多时候几乎与计算机专业无异。