e3 Kenneth Laudon 管理信息系統 v11
5.1 信息技術基礎設施
在第1章中，我們將信息技術基礎設施定義為：“為企業特定的信息系統應用提供平臺的共享技術資源。”信息技術基礎設施包括在硬件、軟件、服務（如諮詢、教育和培訓）等方面的投資，這些資源在整個企業或企業中的業務單位內實現共享。企業的信息技術基礎設施提供了客戶服務、供應商聯繫以及內部業務過程管理的基礎（見圖5-2）。
圖5-2 企業、IT基礎設施和商業能力
5.1.1 信息技術基礎設施定義
信息技術基礎設施是運營整個企業所必需的硬件設施和應用軟件的組合，但信息技術基礎設施也是整個企業範圍內由管理層所決定的包括人和技術能力的服務組合。這些服務包括：
·提供將員工、客戶和供應商連接在一致的數字環境下的計算服務的計算平臺，包括大型主機、臺式電腦、便攜式電腦、個人數字助理和互聯網設備。
·提供員工、客戶和供應商之間的數據、音頻、視頻連接的通信服務。
·存儲、管理和分析企業數據的數據管理服務。
·提供企業內各業務單位共享的企業資源規劃、客戶關係管理、供應鏈管理、知識管理等系統的應用軟件服務。
·運算、通信和數據管理等所需的硬件設施的管理服務。規劃、開發信息技術基礎設施的管理服務，包括與業務單位的協調、預算管理、項目管理等。
·建立相應的標準和政策，決定在何時如何使用怎樣的信息技術。
·提供培訓員工如何使用系統，以及管理者如何規劃和管理IT投資的培訓服務。
·提供IT研究與開發服務，研究未來可能幫助企業建立競爭優勢的IT項目和投資。
從這種“服務平臺”的角度來看信息技術基礎設施，可以更容易地理解對信息技術基礎設施的投資所帶來的商業價值。例如，一臺市場價格為1000美元的、滿負荷3000兆赫茲運轉的電腦或高速互聯網連接，其實際的商業價值很難評估，因為不知道誰會使用它，會怎樣使用它。當我們考慮這些工具所提供的服務，它的價值就變得顯而易見了：這臺新式電腦使一個年薪十萬美元的高薪員工可以訪問公司的主要系統和公用互聯網，高速互聯網連接服務每天為該員工節省大約一個小時的等待時間去獲得互聯網信息，如果沒有這臺電腦，該員工貢獻給公司的價值可能會減少一半。
5.1.2 信息技術基礎設施的發展
信息技術基礎設施是過去50餘年來相關計算機技術發展的結果。我們把信息技術基礎設施發展史分為五個階段，每個階段分別代表不同的計算能力配置和構成（見圖5-3）。這五個階段分別為：通用主機和微機、個人計算機、客戶機/服務器、企業互聯網計算、雲計算。
圖5-3 信息技術基礎設施發展史
需要指出的是，一個階段的特性可能為了其他的目的而應用於另一個階段。例如，一些公司仍然使用傳統的主機和微機系統。現今的主機電腦作為大型服務器支持大型網站或企業應用程序。
1.通用主機和微機階段（1959~）
1959年，IBM 1401和7090晶體管計算機的出現，使得主機進入大規模商用階段。1965年，IBM推出了IBM 360系列，代表了通用商業主機的正式誕生。IBM 360是第一款擁有強大的操作系統的商用計算機，可以提供分時、多任務、虛擬內存等多種高級功能。IBM在主機計算領域處於領導地位。
主機逐漸發展為可以支持多個遠程終端的中央主機系統，它通過專用的通信協議和專用的數據線將多個遠程終端連接在一起。第一個航空訂票系統出現在1959年，成為在線實時交互的大型計算機系統的初始原型。
在這個階段，計算機系統都是由專業的程序員和系統操作員高度集中控制的，其包括軟硬件在內的各個組成部分幾乎都由同一家生產商提供。這種模式直到1965年數據設備公司（DEC）推出了小型計算機 （minicomputer）才得以改變。DEC生產的小型計算機（PDP-11以及後來的VAX）功能強大，但價格遠遠低於IBM的主機，這使得非集中式計算成為可能，不必共享一臺大型主機，滿足了獨立部門或者業務單位的定製需求。
2.個人計算機階段（1981~）
儘管第一批真正的個人計算機（PC）出現在20世紀70年代，（例如Xerox公司的Alto，麻省理工的Altair，蘋果公司的Apple Ⅰ和Ⅱ等），但這些個人計算機還沒有得到普遍的應用。通常認為，1981年IBM PC的出現標誌著個人計算機時代的開始，這是因為IBM PC在美國的商業機構中第一次得到了普遍應用。應用基於文本命令的DOS操作系統，以及後來發展成為應用Windows操作系統的Wintel PC（使用Windows操作系統以及Intel微處理器的個人計算機），已經成為標準的臺式個人計算機。今天，全球大約10億臺計算機中，有95%是Wintel PC。
伴隨著20世紀80年代和20世紀90年代初期個人計算機的普及浪潮，出現了大量的軟件工具，如文字處理軟件、電子表格軟件、電子簡報軟件、小型數據管理軟件等，這些軟件在家用和商用計算機中都得到了廣泛的應用。此時的個人計算機都還是獨立的系統，直到20世紀90年代進一步發展的個人計算機操作系統具備了將孤立的個人計算機連接成網絡的能力。
3.客戶機/服務器階段（1983~）
在客戶機/服務器計算 （client/sever computing）中，被稱為客戶機 （client）的臺式計算機或便攜式電腦通過網絡與服務器連接在一起，服務器向客戶機提供各種所需的服務。計算機處理過程被分配在這兩種設備上。客戶機主要作為輸入的用戶終端，服務器提供客戶機之間的通信、數據處理、存儲共享數據、支持網頁、管理網絡活動等服務。“服務器”這個術語具有兩方面的含義：一方面指軟件應用，另一方面指網絡軟件運行於其上的計算機。服務器可以是一臺主機，但今天大多數服務器都是功能更強大的個人計算機，使用較便宜的Intel芯片，通常在一臺計算機中使用多個處理器。
最簡單的客戶機/服務器網絡是由一臺客戶機與一臺服務器連接而成的，兩臺計算機具有不同的分工，這被稱為兩層客戶機/服務器架構。雖然在很多小型企業中可以見到一些簡單的兩層客戶機/服務器網絡，但大多數企業採用的是更為複雜的多層 （multitiered，通常稱為N層）客戶機/服務器架構 （client/server architecture）。在多層客戶機/服務器架構中，整個網絡的工作負荷根據所需的服務類型分佈在多層不同的服務器中（見圖5-4）。
圖5-4 多層客戶機/服務器網絡
例如，在第一層，Web服務器 （Web server）負責響應需求向客戶機提供Web頁面。Web服務器軟件對存儲的Web頁面進行定位和管理。如果一個客戶機要求進入一個系統（如查詢產品清單或價格），這個要求會被引導到應用服務器 （application server）。應用服務器軟件處理在用戶和企業後臺商業系統之間的所有應用操作。應用服務器可以放在與Web服務器同一臺計算機上，也可以位於一臺獨立的計算機上。第6章和第7章將進一步介紹應用於電子商務和電子業務的多層客戶機/服務器架構的其他軟件。
客戶機/服務器架構使得企業可以將計算任務分散到一些較小的、較便宜的計算機上，比採用小型計算機或主機系統成本大大降低。客戶機/服務器架構的出現使得企業的計算能力迅速增加，相應的計算機應用也得到了飛速發展。
Novell Netware公司是客戶機/服務器架構剛出現時的市場領導者，但現在微軟公司通過它的Windows操作系統領導著市場（Windows Server，Windows Vista，Windows XP）。
4.企業互聯網計算階段（1992~）
20世紀90年代初期，企業開始應用一些網絡標準和軟件工具把分散的網絡和應用進行整合，形成一個覆蓋整個企業的基礎設施。1995年以後，當互聯網發展成熟之後，企業開始應用傳輸控制協議/互聯網協議（TCP/IP）作為連接分散的局域網的網絡標準。在第7章中我們會進一步深入討論TCP/IP協議。
隨之形成的信息技術基礎設施把不同類型、不同品牌的計算機硬件連接成一個覆蓋整個企業的網絡，使得信息可以在組織內部以及不同組織之間自由流動。主機、服務器、個人計算機、移動電話以及其他手持電子設備，都可以連接在企業網絡上，還可以進一步與公共基礎設施，如公用電話網、互聯網等相連。企業基礎設施同樣需要軟件程序的支持，使數據自由地在企業內的各個部分傳輸，例如企業應用（參見第2章及第9章）和Web服務（參見第5.4節）。
5.雲計算階段（2000~）
互聯網帶寬的上升推動了客戶機/服務器模式更進一步，稱為“雲計算模式”。雲計算 （cloud computing）指公司和個人不額外購買硬件和軟件而通過互聯網獲得運算和軟件支持。現今，雲計算的發展最為迅速，預計2009年達到80億美元的市場份額，2012年達到1600億美元。
IBM、惠普和戴爾等硬件生產商都建立了龐大的運算中心，用以向那些需要依靠網絡商業應用程序運作的公司提供運算、數據儲存和高速互聯網連接服務。軟件生產商如Google、微軟、SAP、甲骨文和Salesforce.com提供互聯網應用程序。例如，5萬多家公司使用Google Apps——一套基於互聯網的包括文字處理、報表和日程表的桌面軟件。2009年，超過4.3萬家公司使用Salesforce.com公司的客戶關係管理軟件，有些在iPhone上運行。
5.1.3 信息技術基礎設施發展的技術驅動力
上文所描述的信息技術基礎設施的發展過程，源自計算機處理能力、存儲芯片、存儲設備、通信和網絡軟硬件、軟件設計等方面的巨大發展，使得計算機的計算能力指數上升，而成本卻指數下降。
1.摩爾定律和微處理能力
1965年，戈登·摩爾在《電子學》雜誌上發表了一篇文章，指出自從1959年微處理器芯片誕生以來，每個芯片中集成的元器件（晶體管）數量在最小批量生產成本下每年翻一番，這個論斷隨後成為著名的摩爾定律 （Moore’s Law）。在2002年，摩爾把摩爾定律修訂為每兩年翻一番。
摩爾定律提出來後，被人們從不同的角度加以解讀：①微處理器的處理能力每18個月翻一番，②計算機的計算能力每18個月翻一番，③計算成本每18個月下降一半。
圖5-5列舉了微處理器上晶體管數量和以每秒百萬指令度量的處理器能力之間的關係。圖5-6展示了價格下降的同時，運算能力上升。
微處理器中集成的晶體管數量成指數上升，計算能力也隨之成指數上升，但單位計算成本卻成指數下降，我們有理由相信這個趨勢在未來能繼續得以延續。芯片製造商正在不斷使得晶體管的尺寸越來越小。今天晶體管的大小已不能和頭髮相比，它更接近於最小的有機體細菌。
圖5-5 摩爾定律和微處理器性能
利用納米技術，芯片生產商甚至可以將晶體管的大小縮小到幾個原子的大小。納米技術使用比現在所使用的技術小几千倍的原子和分子製造芯片和其他裝置。芯片生產商正在開發能夠比較經濟地使用納米管生產處理器的技術（見圖5-7）。IBM已開始在它的微處理器產品中使用這項技術。
圖5-6 芯片的成本下降
圖 5-7
隨著處理器速度的提升，風扇已不能有效散熱。消費者對於功耗、電池使用壽命、電腦重量和便攜性提出更高的要求。基於這些原因，英特爾和其他公司正在設計下一代具有低功耗和低重量的芯片。其他方面還包括將多個處理器嵌入同一個芯片中。
2.大規模數據存儲定律
信息技術基礎設施發展的第二個驅動力是大規模數據存儲定律。目前每年全世界產生的新信息大約有5×1018字節，並且數字化的信息差不多每年翻一番。幾乎所有的信息增量都以數字化形式存儲，只有約0.003%的信息增量以書面打印文件的方式保存下來。
幸運的是，存儲數字化信息的成本以指數形式不斷下降。圖5-8顯示，早期個人計算機的硬盤存儲量（以1980年Seagate 506為代表，存儲量為5兆字節）以年均25%的速度遞增，在1990年以後，更是以年均超過60%的速度遞增。今天的個人計算機硬盤存儲密度已經超過了每英寸1G字節，總存儲量也超過了600G字節。
圖5-8 硬盤存儲量遞增（1998~2008）
資料來源：Kurzweil 2003 updated by authors.
圖5-9顯示，1950~2000年，每一美元的磁盤能存儲的千字節數，大約每15個月翻一番。
圖5-9 1950~2010，每一美元的磁盤能存儲的千字節數
資料來源：Kurzweil 2003 and authors.
3.Metcalfe定律和網絡經濟學
摩爾定律和大規模存儲定律說明了為什麼今天的計算資源如此充足。可是，為什麼人們還需要更多的計算資源和存儲空間呢？網絡經濟學和互聯網的發展也許給出了一些答案。
以太網技術的發明者Robert Metcalfe在1970年指出，網絡的價值或網絡的能力隨著網絡中成員數的增加而按指數形式增長。Metcalfe等人指出，當越來越多的人加入到網絡中來，會出現規模報酬遞增（increasing returns to scale）。如果網絡成員線性增加，整個網絡的價值將按指數形式增長，並且在理論上可以隨著網絡成員數的增加而持續增長。數字網絡使得網絡成員之間的實際鏈接數與潛在鏈接數成倍增加，其社會價值與商業價值驅動了人們對信息技術的需求不斷增加。
4.通信成本遞減與互聯網
推動信息技術基礎設施不斷髮展的第四個驅動力是通信成本的迅速降低以及互聯網規模的迅速擴大。據估計，全球範圍內大約有15億互聯網用戶。圖5-10顯示了通過互聯網和電話網的通信成本如何成指數形式下降。當通信成本降到非常低的水平甚至接近於零的時候，對於通信設備和計算設備的使用自然就急速增加了。
圖5-10 互聯網通信成本指數式下降
為了充分利用互聯網帶來的商業價值，企業必須擴展與互聯網的連接（包括無線連接），以及增強內部客戶機/服務器網絡、臺式電腦、移動計算設備等的能力。我們有充分的理由相信，上述發展趨勢將依然持續。
5.標準和互聯網的影響
無論是現在還是將來，若沒有一個被生產商和客戶廣泛接受的技術標準，企業基礎設施和互聯網計算就不會得到發展。技術標準規範了相關產品的兼容性和在網絡中的信息傳輸。
技術標準擴大了規模經濟，使生產廠商在同一個產品標準下降低產品價格。如果沒有規模經濟的作用，多樣化的計算會造成遠大於現在的成本。
自1990年以來，逐步形成標準化的計算和交流平臺。Wintel PC配合Windows操作系統和微軟Office桌面軟件成為桌面軟件標準和客戶機運算平臺。Unix作為企業服務器操作系統使替換專有和昂貴的主機成為可能。在通信方面，藍牙標準使PC連接到小型局域網（LANs，參見第7章），TCP/IP協議使這些局域網連接至公司網絡，進而連接至互聯網。