《電子信息技術(shù)概述》PPT課件.ppt

1、第一章 電子信息技術(shù)概述,電子信息技術(shù)導(dǎo)論,夏文芳,第一章 電子信息技術(shù)概述,一、信息科學(xué)技術(shù)中的幾個基本概念 二、電子信息科學(xué)技術(shù)研究的主要技術(shù) 問題 三、電子信息科學(xué)技術(shù)各學(xué)科之間的關(guān)系 和分工 四、電子信息產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)的演進(jìn) 五、電子信息科學(xué)技術(shù)的發(fā)展走向淺析 小結(jié),提綱,一、信息科學(xué)技術(shù)中的幾個 基本概念,一） 幾個基本概念,1）信息的含義：信息是人類社會、宇宙和大自然的一切事物運(yùn)動變化的表征。信息是知識，是資源，也是財富。當(dāng)代社會將信息、材料和能源并列，被稱之為社會的三大支柱,2）關(guān)于信息技術(shù)：不論何種信息，要描述它都需通過語言、文字（包括定律、數(shù)學(xué)公式和數(shù)據(jù)等書面形式）或圖像反映出

2、來，因而信息與語言、文字和圖像密不可分，在一定程度上可以說：信息技術(shù)是關(guān)于語言、文字和圖像的技術(shù),一、信息科學(xué)技術(shù)中的幾個 基本概念,一） 幾個基本概念,信息技術(shù)進(jìn)步 與世界文明發(fā)展密切相關(guān),信息技術(shù)與世界文明關(guān)系表,創(chuàng)造了語言人類才由動物進(jìn)化成人類,信息技術(shù)進(jìn)步與世界文明發(fā)展密切相關(guān),一、信息科學(xué)技術(shù)中的幾個 基本概念,溝通信息，交換情報的社會需求，是人類通信技術(shù)進(jìn)步的源動力,古代峰火邊防,海軍旗語,信鴿傳書,一、信息科學(xué)技術(shù)中的幾個 基本概念,3）關(guān)于信息科學(xué)：信息科學(xué)是人類了解自然、感知自然，了解社會、溝通情報的一門綜合性科學(xué)；信息科學(xué)是由信息論、通信工程、控制論、計算機(jī)科學(xué)、仿生學(xué)、系

3、統(tǒng)工程與人工智能等學(xué)科互相滲透、相互結(jié)合而形成； 如果從技術(shù)角度看，則可以認(rèn)為：信息科學(xué)是系統(tǒng)研究信息獲取、傳輸、處理、顯示、存儲、檢索與應(yīng)用的科學(xué)，它涉及語言、文字、數(shù)據(jù)（包含物理參數(shù)）、生物信息、圖像等信息形式,一、信息科學(xué)技術(shù)中的幾個 基本概念,二） 信息科學(xué)的廣泛含義,機(jī)械信息技術(shù)：如留聲機(jī)（記錄聲音的振動波形）、手搖計算機(jī)等,留聲機(jī),手搖計算機(jī),一、信息科學(xué)技術(shù)中的幾個 基本概念,光信息技術(shù)：光濾波、光放大、光信息處理等（由全光學(xué)器件實(shí)現(xiàn),新聞出版、節(jié)目制作、圖書資料管理、媒體傳播學(xué)等都屬于信息科學(xué)技術(shù)范疇,一、信息科學(xué)技術(shù)中的幾個 基本概念,三）電子信息科學(xué)是最具活力的年輕學(xué)科,電

4、的通信技術(shù)是從發(fā)明電報、電話開始的 1837年莫爾斯發(fā)明電報 1876貝爾發(fā)明電話,貝爾電話構(gòu)思模型,最早期打電話情形，圖中為貝爾,傳送第一句語音的液體話筒,最早使用的聽筒,弗萊明,三）電子信息科學(xué)是最具活力的年輕學(xué)科（續(xù),電子管原理結(jié)構(gòu),電子管實(shí)物照片,1946年美賓州大學(xué)用18800個電子管作的世界上第一臺計算機(jī)。重30噸，占地約兩間教室大，耗電174千瓦時，運(yùn)算速度5000次加法/秒,第一只晶體管,技術(shù)進(jìn)步,晶體管發(fā)明者： 巴丁、布拉坦和肖克利,電子管體積大，耗電多（一個普通電子管陰極燈絲耗電約6W）,1947年美貝爾實(shí)驗(yàn)室三位科學(xué)家巴丁、布拉坦和肖克利制造出了世界上第一只點(diǎn)接觸型鍺晶體

5、三極管,晶體管實(shí)物,晶體管內(nèi)部原理結(jié)構(gòu),電子管體積大，耗電多（一個普通電子管陰極燈絲耗電約6W）,世界第一片集成電路（1958,1971年世 界 上 第 一 個 商 用 微 處 理 器：英特爾4004，晶 體 管 數(shù) 目 ： 2300 ，速 度 ： 108kHz,基爾比1958年設(shè)計集成電路草稿,1958年美德州儀器公司工程師杰克基爾比在一塊6.45平方毫米硅片上集成了12個元件，研制出了一個RC移相振蕩器。這是世界上第一塊集成電路芯片，它標(biāo)志著電路制作上的一次革命性進(jìn)展,1961年仙童公司集成電路,從此開創(chuàng)了微電子新時代,晶體管體積仍較大,一塊芯片內(nèi)可集成10萬以上的元器件，從此電子信息技術(shù)

6、跨入了飛速發(fā)展的新時代,電子管發(fā)明至今只約100年，集成電路發(fā)明不過50年,電子信息科學(xué)是最具活力的年輕學(xué)科,當(dāng)今集成電路的制造水平：線寬45納米，一片集成電路就是一個電子系統(tǒng),386CPU芯片,芯片內(nèi)部布線,1906年第一只電真空三極管誕生 至 2006年電子管發(fā)明100周年,為紀(jì)念電子管發(fā)明100周年制作的電子管、晶體管、集成電路混裝PC主板,二、電子信息科學(xué)技術(shù)研究的 主要技術(shù)問題,一）信息獲取 （二）信息傳輸 （三）信息處理 （四）信息的存儲 （五）信息利用,4,5,隨著時間的推移，時代將賦予信息新的含義，是一個動態(tài)的概念。 現(xiàn)代“信息”的概念，已經(jīng)與半導(dǎo)體技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)

7、、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、信息服務(wù)業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)、信息經(jīng)濟(jì)、信息化社會、信息管理、信息論等含義緊密地聯(lián)系在一起,0) 什么是信息,0) 什么是信息,信息：Information,現(xiàn)代信息的概念,信息的本質(zhì)是什么,與多種技術(shù)和學(xué)科緊密地結(jié)合在一起,一般意義上的信息： 消息，情報，知識，見聞， 通知，報告，事實(shí)，數(shù)據(jù)，等等,哈特萊（Ralph V.L. Hartley） （信息傳輸1928） 信息概念：在通信符號表中選擇符號的具體方式。 信息度量：利用所選擇的自由度來度量信息。 一個例子（語言符號表,0） 什么是信息,I am well,0） 什么是信息,香農(nóng)(CEShannon)1948信

8、息論 信息定義：隨機(jī)事件不確定性的減少。 為通信理論中的信息給出了定量的定義,維納(Nobert wiener)1948，控制論 信息是人們在適應(yīng)外部世界并將這種適應(yīng)反作用于世界的過程中，同外部世界進(jìn)行交換的內(nèi)容的名稱。 接收信息和使用信息的過程，就是我們適應(yīng)外部世界偶然性的過程,0) 什么是信息,信息論之父香農(nóng)（1916-2001） 美國數(shù)學(xué)家香農(nóng)（C. Shannon），1916年出生在美國密執(zhí)安州，從小熱愛機(jī)械和電器，表現(xiàn)出很強(qiáng)的動手能 1936年畢業(yè)于密執(zhí)安大學(xué)工程與數(shù)學(xué)系，工程與數(shù)學(xué)成為他一生的興趣所在。 香農(nóng)在麻省理工大學(xué)攻讀碩士，選修了布爾代數(shù)，并且幸運(yùn)地得到微分分析儀研制者布什

9、博士的親自指導(dǎo)。 1938年，年僅22歲的香農(nóng)在碩士論文的基礎(chǔ)上，寫就了一篇著名的論文繼電器和開關(guān)電路的分析，被認(rèn)為是通訊歷史上最杰出的理論之一。 1940年取得了博士學(xué)位，香農(nóng)在AT&T貝爾實(shí)驗(yàn)室里度過了碩果累累的15年。 1948年，香農(nóng)又發(fā)表了另一篇至今還在閃爍光芒的論文通信的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，從而給自己贏來“信息論之父”的桂冠,信息的解釋還有很多種，但歸納起來有兩類,0） 什么是信息,從客體出發(fā)給出的定義： 將信息定義為客觀事物的運(yùn)動方式和存在方式,從主體的認(rèn)識角度出發(fā)給出的定義： 將信息定義為關(guān)于事物的運(yùn)動方式和存在方式的廣義知識,二、電子信息科學(xué)技術(shù)研究的 主要技術(shù)問題,5,一）信息獲取,

10、1）語音是人類使用最頻繁、使用最多的交流信息的工具。語音獲取使用最多,語音獲取方法-拾音器原理示意圖,獲取的語音波形,二、電子信息科學(xué)技術(shù)研究的 主要技術(shù)問題,一）信息獲?。ɡm(xù)1,2）圖像信息獲取方法：光電攝像、CCD成像、紅外成像、微波成像、 X光醫(yī)學(xué)圖像等,光電攝像管,CCD成像器件,多光譜地面 成像照片,X光醫(yī)學(xué)圖像,二、電子信息科學(xué)技術(shù)研究的 主要技術(shù)問題,一）信息獲?。ɡm(xù)2,3）物理參數(shù)：如溫度、壓力、張力、變形、流量（液體或氣體）、流速等,采用相應(yīng)的參數(shù)傳感器，廣泛用于各工業(yè)、工程和國防控制系統(tǒng)中,溫度傳感器,壓力傳感器,流量傳感器,傳感器是將物理參數(shù)變成電信號,二）信息傳輸通信,

11、通信系統(tǒng)的模型,電話、廣播、電視、互聯(lián)網(wǎng)，都是信息傳輸系統(tǒng)。也稱通信系統(tǒng),消息：指語音、文字、數(shù)據(jù)或圖像非電信號,二、電子信息科學(xué)技術(shù)研究的 主要技術(shù)問題,編碼（符號化,消息,信息,二、電子信息科學(xué)技術(shù)研究的 主要技術(shù)問題,5,二）信息傳輸（續(xù)1,4,通信系統(tǒng)類型,注：廣播、電視數(shù)字化后，用戶可上傳信息（如點(diǎn)播節(jié)目），但這是利用上傳通道（另一通道）實(shí)現(xiàn)的。這不叫雙工，互聯(lián)網(wǎng)有類似情況,二、電子信息科學(xué)技術(shù)研究的 主要技術(shù)問題,二）信息傳輸（續(xù)2,編碼理論,調(diào)制理論,檢測理論,提示：信息傳輸?shù)睦碚摵图夹g(shù)在電子信息科學(xué)技術(shù)中占有很大比重，但有待優(yōu)化,二、電子信息科學(xué)技術(shù)研究的 主要技術(shù)問題,三）信

12、息處理,語音數(shù)據(jù)壓縮,語音識別,語音合成,評：數(shù)字圖像處理技術(shù)己應(yīng)用十分廣泛,二、電子信息科學(xué)技術(shù)研究的 主要技術(shù)問題,三）信息處理（續(xù)1,印刷體漢字識別,聯(lián)機(jī)手寫體 漢字識別,脫機(jī)手寫體 漢字識別,語義識別（自然語言處理、自然語言理解,二、電子信息科學(xué)技術(shù)研究的 主要技術(shù)問題,三）信息處理（續(xù)2,信息處理相關(guān)課程,數(shù)字圖像處理,數(shù)字語音處理,模式識別與人工智能,自然語言理解,二、電子信息科學(xué)技術(shù)研究的 主要技術(shù)問題,四）信息存儲,硬盤,光盤,閃存/SD卡,納米存儲器,硬盤,光盤,二、電子信息科學(xué)技術(shù)研究的 主要技術(shù)問題,4,5,五）信息利用,信息利用能力：信息無處不在，它既存在于網(wǎng)絡(luò)，也存在

13、于人們的周圍。 是否善于利用外部信息資源，對外部信息的利用效率與質(zhì)量， 反映了一個人的信息利用能力，它決定了一個人的發(fā)展空間 與成就大小,網(wǎng)絡(luò)時代：給信息傳播和人們獲取信息提供了前所未有的優(yōu)越條件。 網(wǎng)絡(luò)信息檢索是介紹從網(wǎng)絡(luò)中獲取信息的方法,信息利用領(lǐng)域：電子商務(wù)、網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)、遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療、影視制作、 各類信息服務(wù)業(yè)等,三、電子信息科學(xué)技術(shù)各學(xué)科 之間的關(guān)系和分工,0812 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 081201 計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 081202 計算機(jī)軟件與理論 081203 計算機(jī)應(yīng)用技術(shù),0809 電子科學(xué)與技術(shù) 080901 物理電子學(xué) 080902 電路與系統(tǒng) 080903 微電子與固體電子

14、學(xué) 080904電磁場與微波技術(shù),0810 信息與通信工程 081001通信與信息系統(tǒng) 081002信號與信息處理,0811 控制科學(xué)與工程 081101 控制理論與控制工程 081102 檢測技術(shù)與自動化裝置 081103 系統(tǒng)工程 081104模式識別與智能系統(tǒng) 081105 導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制,教育部”工學(xué)“一、二級學(xué)科目錄,0803 光學(xué)工程 （不設(shè)二級學(xué)科,三、電子信息科學(xué)技術(shù)各學(xué)科 之間的關(guān)系和分工,各學(xué)科之間關(guān)系示意,電子科學(xué)與技術(shù)：承擔(dān)電子材料與元器件的研究、設(shè)計、制造與應(yīng)用。它是信息科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ),控制科學(xué)與工程：主要是研究信息綜合應(yīng)用，分析、判斷、決策,信息與通信工程：從事信

15、息獲取、信息處理、信息傳輸與通信網(wǎng)絡(luò)的理論、技術(shù)與產(chǎn)品的研究開發(fā)、設(shè)計與制造,計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)：計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、軟件工程、人工智能、信息存儲、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及計算機(jī)外部設(shè)備等的理論、技術(shù)、設(shè)備的設(shè)計、制造與研究工作,光電信息技術(shù)：在激光發(fā)明之后產(chǎn)生的新領(lǐng)域，它與電子信息科學(xué)技術(shù)的所有學(xué)科都已結(jié)合，密不可分，如光計算機(jī)、光存儲、光通信、激光雷達(dá)等,四、電子信息產(chǎn)品 生產(chǎn)技術(shù)的演進(jìn),一）生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步,早期人工插裝、手工焊接或波峰焊接,插裝流水線,工人在流水線上插元件,四、電子信息產(chǎn)品 生產(chǎn)技術(shù)的演進(jìn)（續(xù)1,通孔PCB自動插裝、暖風(fēng)回流焊接,通孔PCB板,暖風(fēng)使錫熔化實(shí)現(xiàn)焊接,注：當(dāng)前在電力電子設(shè)備大

16、功率PCB板生產(chǎn)中仍采用,四、電子信息產(chǎn)品 生產(chǎn)技術(shù)的演進(jìn)（續(xù)2,貼片機(jī)生產(chǎn)技術(shù),貼片機(jī),貼片機(jī),四、電子信息產(chǎn)品 生產(chǎn)技術(shù)的演進(jìn)（續(xù)3,貼片機(jī)生產(chǎn)技術(shù)（續(xù)1,某手機(jī)貼片機(jī)產(chǎn)品,電路板的截圖, 原板尺寸： 40毫米 37毫米,四、電子信息產(chǎn)品 生產(chǎn)技術(shù)的演進(jìn)（續(xù)4,貼片機(jī)生產(chǎn)技術(shù)（續(xù)2,我國中興通訊公司的一個貼片電路板生產(chǎn)車間,四、電子信息產(chǎn)品 生產(chǎn)技術(shù)的演進(jìn)（續(xù)5,二）電子信息技術(shù)產(chǎn)品生產(chǎn)的專業(yè)化分工,PCB電路板生產(chǎn)專業(yè)廠：提供電路布線圖，為用戶生產(chǎn)通孔PCB板、貼片機(jī)貼片用PCB電路板,電路板貼片安裝生產(chǎn)專業(yè)廠：根據(jù)用戶選用的元、器件，為用戶完成貼片、元器件安裝焊接,機(jī)箱、機(jī)殼生產(chǎn)專業(yè)廠

17、： 為用戶設(shè)計機(jī)箱、機(jī)殼，并加工生產(chǎn),四、電子信息產(chǎn)品 生產(chǎn)技術(shù)的演進(jìn)（續(xù)6,述評： 電子信息產(chǎn)品生產(chǎn)的專業(yè)化分工，有利于新產(chǎn)品研究開發(fā)，并迅速形成生產(chǎn)能力，有利于研究型企業(yè)的成長。使人數(shù)不多的創(chuàng)新團(tuán)隊利用專業(yè)廠就可能形成大產(chǎn)業(yè)。這是電子信息產(chǎn)業(yè)的自主創(chuàng)業(yè)的獨(dú)特優(yōu)勢,五、電子信息技術(shù)的 發(fā)展走向淺析,一）集成電路： 當(dāng)前集成電路總體技術(shù)水平表現(xiàn)為：65nm技術(shù)已成熟，45nm技術(shù)基本完備，32nm技術(shù)正在前行。 在納米級集成電路加工技術(shù)的支撐下，集成電路產(chǎn)品正從特大規(guī)模集成電路(ULSI，集成度（107109 )階段向極大規(guī)模集成電路(GLSI,集成度109 以上)階段邁進(jìn)。CPU作為最具有代

18、表性的集成電路產(chǎn)品目前已經(jīng)進(jìn)入了多核時代,二)軟件： 軟件從單一產(chǎn)品競爭轉(zhuǎn)向平臺競爭（軟件平臺是把用戶所需的功能模塊整合在一起，具有獨(dú)立性、開放性、標(biāo)準(zhǔn)化、集成性、可擴(kuò)展性特點(diǎn)）。軟件正從產(chǎn)品轉(zhuǎn)變成服務(wù)，軟件產(chǎn)業(yè)正在變成服務(wù)業(yè),集成電路專用設(shè)備是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品制造的必要保障，其中最具代表性的光刻設(shè)備,軟件外包是軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展最快的領(lǐng)域之一。據(jù)預(yù)測，到2010年，軟件外包總值將達(dá)到800010000億美元,五、電子信息技術(shù)的 發(fā)展走向淺析（續(xù)1,三)新型平板顯示：2006年液晶顯示約占平板顯示75%的市場份額，等離子顯示約占20%。 液晶顯示面板面積在加大：45英寸、52英寸與108英寸等。我國平板顯示產(chǎn)業(yè)面臨著嚴(yán)峻形勢，產(chǎn)業(yè)鏈不完整，面板材料、零部件和專用設(shè)備國產(chǎn)化程度較低甚至缺乏。 2007年底全球平板顯示產(chǎn)值突破1000億美元,五)音視頻：音視頻正向數(shù)字化、高清化和融合化發(fā)展。數(shù)字電視時代