電子工程文化

工程文化系列專(zhuān)題電子工程文化主講：江冰教授jiangb·@

電子信息專(zhuān)業(yè)、學(xué)科、產(chǎn)業(yè)的認(rèn)識(shí)電子工程含涵概電子工程文化特征第一節(jié)電子工程文化概述電子工程與信息工程的范疇如何劃分？有學(xué)者認(rèn)為：電子工程：電子設(shè)施、硬件和軟件等。信息工程：傳輸信息的設(shè)施、硬件和軟件等。國(guó)家產(chǎn)業(yè)層面劃分，二者同屬一個(gè)大領(lǐng)域——電子信息領(lǐng)域第一節(jié)電子工程文化概述思考我國(guó)在電子信息領(lǐng)域

專(zhuān)業(yè)劃分？學(xué)科劃分？產(chǎn)業(yè)劃分？第一節(jié)電子工程文化概述思考1-1、本科專(zhuān)業(yè)劃分（2012最新版）（與電子信息密切相關(guān)專(zhuān)業(yè)）08工學(xué)門(mén)類(lèi)

0807電子信息類(lèi)—080701電子信息工程、080702電子科學(xué)與技術(shù)、080703通信工程、微電子科學(xué)與工程、光電信息科學(xué)與工程、信息工程0808自動(dòng)化類(lèi)—

080801自動(dòng)化0809計(jì)算機(jī)類(lèi)—080901計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、080902軟件工程、080903網(wǎng)絡(luò)工程、080904信息安全、080905物聯(lián)網(wǎng)工程、080906數(shù)字媒體技術(shù)第一節(jié)電子工程文化概述0803儀器類(lèi)——測(cè)控技術(shù)與儀器0805能源動(dòng)力類(lèi)——080501能源與動(dòng)力工程0806電氣類(lèi)——電氣工程及其自動(dòng)化0802機(jī)械類(lèi)——080201機(jī)械工程、機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化、材料成型及控制工程、機(jī)械電子工程、080205工業(yè)設(shè)計(jì)、過(guò)程裝備與控制工程、車(chē)輛工程、汽車(chē)服務(wù)工程0804材料類(lèi)——080401材料科學(xué)與工程、080405金屬材料工程。。。第一節(jié)電子工程文化概述02經(jīng)濟(jì)學(xué)門(mén)類(lèi)0204經(jīng)濟(jì)與貿(mào)易類(lèi)—020401國(guó)際經(jīng)濟(jì)與貿(mào)易、020402貿(mào)易經(jīng)濟(jì)12管理學(xué)門(mén)類(lèi)1201管理科學(xué)與工程類(lèi)——110101管理科學(xué)、110102信息管理與信息系統(tǒng)、110103工程管理、110104房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)與管理、110105工程造價(jià)1202工商管理類(lèi)—120201K工商管理、120202市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)、120203K會(huì)計(jì)學(xué)、120204財(cái)務(wù)管理、120205國(guó)際商務(wù)、120206人力資源管理、120207審計(jì)學(xué)、120208資產(chǎn)評(píng)估、120209物業(yè)管理、120210文化產(chǎn)業(yè)管理第一節(jié)電子工程文化概述13藝術(shù)學(xué)門(mén)類(lèi)1305設(shè)計(jì)學(xué)類(lèi)—130501藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)、130502視覺(jué)傳達(dá)學(xué)、130503環(huán)境設(shè)計(jì)、130504產(chǎn)品設(shè)計(jì)130505服裝與服飾設(shè)計(jì)、130506公共藝術(shù)、130507工藝美術(shù)、130508數(shù)字媒體藝術(shù)特設(shè)專(zhuān)業(yè)類(lèi)0807電子信息類(lèi)——080707T廣播電視工程、080708T水聲工程、080709T電子封裝技術(shù)、080710T集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)、080711T醫(yī)學(xué)信息工程、080712T電磁場(chǎng)與無(wú)線技術(shù)、80713T電波傳播與天線、080714T電子信息科學(xué)與技術(shù)、080715T電信工程及管理、080716T應(yīng)用電子技術(shù)教育0808自動(dòng)化類(lèi)——080802T軌道交通信號(hào)與控制0809計(jì)算機(jī)類(lèi)——080907T智能科學(xué)與技術(shù)、080908T空間信息與數(shù)字技術(shù)、080909T電子與計(jì)算機(jī)2-1、學(xué)科劃分（2011版相關(guān)一級(jí)學(xué)科，博士/碩士點(diǎn)）08工學(xué)

0802

機(jī)械工程

0804

儀器科學(xué)與技術(shù)

0808

電氣工程

0809

電子科學(xué)與技術(shù)（可授工學(xué)、理學(xué)學(xué)位）

0810

信息與通信工程

0811

控制科學(xué)與工程

0812

計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)（可授工學(xué)、理學(xué)學(xué)位）

0835

軟件工程

新增第一節(jié)電子工程文化概述

12

管理學(xué)1201

管理科學(xué)與工程（可授管理學(xué)、工學(xué)學(xué)位）

1202

工商管理

1203

農(nóng)林經(jīng)濟(jì)管理

1204

公共管理

第一節(jié)電子工程文化概述二、學(xué)科劃分（2011版相關(guān)一級(jí)學(xué)科，博士/碩士點(diǎn)）3-1、電子信息產(chǎn)業(yè)（來(lái)源：電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報(bào)告（2011版）電子信息產(chǎn)業(yè)是指為了實(shí)現(xiàn)制作、加工、處理、傳播或接收信息等功能或目的，利用電子技術(shù)和信息技術(shù)所從事的與電子信息產(chǎn)品相關(guān)的設(shè)備生產(chǎn)、硬件制造、系統(tǒng)集成、軟件開(kāi)發(fā)以及應(yīng)用服務(wù)等作業(yè)過(guò)程的集合。

第一節(jié)電子工程文化概述電子信息產(chǎn)業(yè)主要包括：——電子信息工業(yè)（計(jì)算機(jī)設(shè)備制造業(yè)、通信域網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造業(yè)、其它信息設(shè)備制造業(yè)）；——信息服務(wù)業(yè)和信息開(kāi)發(fā)業(yè)（軟件產(chǎn)業(yè)、數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)產(chǎn)業(yè)、電子出版業(yè)、其他信息相關(guān)業(yè)）。第一節(jié)電子工程文化概述國(guó)家電子信息行業(yè)分類(lèi)A0000雷達(dá)工業(yè)行業(yè)B0000通信設(shè)備工業(yè)行業(yè)C0000廣播電視設(shè)備工業(yè)行業(yè)D0000電子計(jì)算機(jī)工業(yè)行業(yè)E0000軟件產(chǎn)業(yè)F0000視聽(tīng)設(shè)備工業(yè)行業(yè)G0000電子測(cè)量?jī)x器工業(yè)行業(yè)H0000電子工業(yè)專(zhuān)用設(shè)備工業(yè)行業(yè)I0000電子元件工業(yè)行業(yè)J0000電子器件工業(yè)行業(yè)K0000電子信息機(jī)電產(chǎn)品工業(yè)行業(yè)L0000電子信息專(zhuān)用材料工業(yè)行業(yè)第一節(jié)電子工程文化概述電子信息產(chǎn)業(yè)鏈分類(lèi)

硬件-軟件-服務(wù)業(yè)

芯片及元器件-組件-整機(jī)

研發(fā)-生產(chǎn)-銷(xiāo)售業(yè)第一節(jié)電子工程文化概述電子信息產(chǎn)業(yè)管理機(jī)構(gòu)政府最高管理機(jī)構(gòu)——中華人民共和國(guó)工業(yè)和信息化部（2008年公布）第一節(jié)電子工程文化概述信息產(chǎn)業(yè)部、國(guó)務(wù)院信息化辦公室、國(guó)際科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會(huì)（除核電）、國(guó)家發(fā)改委（工業(yè)行業(yè)管理與信息化）——工信部

1）辦公廳；2）政策法規(guī)司；3）規(guī)劃司；4）財(cái)務(wù)司；5）產(chǎn)業(yè)政策司

6）科技司；7）運(yùn)行監(jiān)測(cè)協(xié)調(diào)局；8）中小企業(yè)司；9）節(jié)能與綜合利用司；10）安全生產(chǎn)司；11）原材料工業(yè)司（國(guó)家履行《禁止化學(xué)武器公約》工作辦公室）；12）裝備工業(yè)司；13）消費(fèi)品工業(yè)司；14）軍民結(jié)合推進(jìn)司；15電子信息司；16）軟件服務(wù)業(yè)司；17）通信發(fā)展司；18）電信管理局；19）通信保障局；20）無(wú)線電管理局（國(guó)家無(wú)線電辦公室）；21）信息化推進(jìn)司；22）信息安全協(xié)調(diào)司；23）國(guó)際合作司（港澳臺(tái)辦公室）；24）人事教育司。

工業(yè)和信息化部下設(shè)：第一節(jié)電子工程文化概述典型司級(jí)機(jī)關(guān)職責(zé)電子信息司——產(chǎn)品制造的行業(yè)管理工作；協(xié)調(diào)重大系統(tǒng)裝備、微電子等基礎(chǔ)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)，協(xié)調(diào)國(guó)家有關(guān)重大工程項(xiàng)目所需配套裝備、元器件、儀器和材料的國(guó)產(chǎn)化；促進(jìn)技術(shù)推廣應(yīng)用。通信發(fā)展司——協(xié)調(diào)公用通信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、專(zhuān)用通信網(wǎng)的建設(shè)，促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)資源共享；擬訂網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展政策；重要通信設(shè)施建設(shè)管理；監(jiān)督管理通信建設(shè)市場(chǎng)；擬訂電信業(yè)務(wù)資費(fèi)政策和標(biāo)準(zhǔn)并監(jiān)督實(shí)施。通信保障局——組織研究國(guó)家通信網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)信息安全問(wèn)題并提出政策措施；協(xié)調(diào)管理電信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)信息安全平臺(tái)；組織開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和信息治理，配合處理網(wǎng)上有害信息；擬訂電信網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)政策并組織實(shí)施；負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)安全應(yīng)急管理和處置；負(fù)責(zé)特殊通信管理，擬訂通信管制和網(wǎng)絡(luò)管制政策措施；管理黨政專(zhuān)用通信工作。

第一節(jié)電子工程文化概述省設(shè)置：經(jīng)濟(jì)和信息化委員會(huì)（省經(jīng)信委）市設(shè)置：經(jīng)濟(jì)和信息化委員會(huì)（市經(jīng)信委）第一節(jié)電子工程文化概述四、電子工程有學(xué)者概括：電子工程是利用電子活動(dòng)和效應(yīng)的科學(xué)知識(shí)來(lái)設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)以及測(cè)試設(shè)備、系統(tǒng)或裝備的一門(mén)工程學(xué)科。電子工程表示一個(gè)廣泛的工程領(lǐng)域，覆蓋了很多子領(lǐng)域，包括儀器儀表、通信、半導(dǎo)體電路設(shè)計(jì)、電路與系統(tǒng)、電磁場(chǎng)與微波技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理等。第一節(jié)電子工程文化概述五、電子工程文化在電子工程研究、建設(shè)和應(yīng)用活動(dòng)中所形成、反映、傳播的文化現(xiàn)象是工程與文化的結(jié)合，是人類(lèi)社會(huì)生存、生活、發(fā)展過(guò)程中在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)和消費(fèi)活動(dòng)中形成的物質(zhì)和精神成果的總和（精神產(chǎn)品）在不同的建設(shè)階段，體現(xiàn)：不同的民族性、地域性、擴(kuò)張性、滲透性、融合性。第一節(jié)電子工程文化概述六、電子工程文化特征

競(jìng)爭(zhēng)性人本性創(chuàng)新性高效性協(xié)同性第一節(jié)電子工程文化概述六、電子工程文化特征朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)投資風(fēng)險(xiǎn)性?xún)r(jià)比陣營(yíng)&領(lǐng)域技術(shù)、性能、質(zhì)量、服務(wù)、價(jià)格用戶(hù)和市場(chǎng)份額發(fā)布規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)生存與發(fā)展空間利潤(rùn)增長(zhǎng)競(jìng)爭(zhēng)性第一節(jié)電子工程文化概述六、電子工程文化特征

高的技術(shù)含量人本性第一節(jié)電子工程文化概述應(yīng)用要求操控的便利性體感的舒適性產(chǎn)品設(shè)計(jì)人性化理念消費(fèi)者的功能訴求心理生理需求精神追求產(chǎn)品與人、環(huán)境、自然、文化傳統(tǒng)和和諧六、電子工程文化特征

研發(fā)投資研發(fā)銷(xiāo)售比創(chuàng)新性第一節(jié)電子工程文化概述創(chuàng)新思維發(fā)明創(chuàng)造電子科技理論、原理、方法創(chuàng)新電子材料、工藝、器件創(chuàng)新電子設(shè)備、裝備設(shè)計(jì)及制造創(chuàng)新電子工程應(yīng)用、服務(wù)創(chuàng)新創(chuàng)新技法專(zhuān)利知識(shí)產(chǎn)權(quán)六、電子工程文化特征

第一節(jié)電子工程文化概述

摩爾定律：IC晶體管數(shù)量每2年/18個(gè)月增加一倍，性能提升一倍硅基IC工藝的極限4-6nm會(huì)很快到來(lái)，光電子、納米材料器件方向。高效性高效率：基于時(shí)間或投入產(chǎn)出高效用：基于需求滿足，偏重于經(jīng)濟(jì)學(xué)角度高效能：基于功能、功用范圍、大小功能強(qiáng)、能耗低、費(fèi)用小研究開(kāi)發(fā)密集型知識(shí)密集型產(chǎn)業(yè)跨學(xué)科、跨行業(yè)的系統(tǒng)工程支撐其他行業(yè)的信息服務(wù)第一節(jié)電子工程文化概述協(xié)同性大型復(fù)雜電子工程的系統(tǒng)集成、協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)集成協(xié)同創(chuàng)作、協(xié)作辦公、協(xié)作生產(chǎn)、資源協(xié)作、技術(shù)協(xié)作、信息協(xié)作

電子技術(shù)發(fā)展電子計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展第二節(jié)電子工程典型領(lǐng)域發(fā)展史2-1微電子技術(shù)發(fā)展史

第二節(jié)電子工程典型領(lǐng)域發(fā)展史電子器件的兩個(gè)發(fā)展階段分立元件階段（1905～1959）真空電子管、半導(dǎo)體晶體管集成電路階段（1959～）SSI、MSI、LSI、VLSI、ULSI標(biāo)志成果：（1）第一只半導(dǎo)體三極管（2）第一塊集成電路第二節(jié)電子工程典型領(lǐng)域發(fā)展史2-1-1分立元件階段1904年弗萊明發(fā)明真空二極管1906年德福雷斯特發(fā)明真空三極管以來(lái)1912年阿諾德和蘭米爾——高真空電子管1917年坎貝爾研制成濾波器1922年弗里斯——超外差無(wú)線電收音機(jī)1934年勞倫斯——回旋加速器1940年帕全森和洛弗爾——電子模擬計(jì)算機(jī)1947年肖克萊、巴丁和布拉頓發(fā)明晶體管；香農(nóng)奠定信息論的基礎(chǔ)電子管時(shí)代（1905～1948）第二節(jié)電子工程典型領(lǐng)域發(fā)展史電子管收音機(jī)、電視機(jī)、計(jì)算機(jī)照片第二節(jié)電子工程典型領(lǐng)域發(fā)展史電子管的缺點(diǎn)

笨重，能耗大、壽命短、噪聲大，制造工藝復(fù)雜

第二節(jié)電子工程典型領(lǐng)域發(fā)展史晶體管時(shí)代（1948～1959）

——電子技術(shù)發(fā)展重要里程碑

1947年美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的巴丁、布拉頓和肖克利研制成第一個(gè)點(diǎn)接觸型晶體管1948年貝爾實(shí)驗(yàn)室的香農(nóng)發(fā)表信息論的論文英國(guó)EDSAC計(jì)算機(jī)，這是最早的一種存儲(chǔ)程序數(shù)字計(jì)算機(jī)1949年諾伊曼提出自動(dòng)傳輸機(jī)的概念1950年麻省理工學(xué)院的福雷斯特研制成磁心存儲(chǔ)器1952年美國(guó)爆炸第一顆氫彈1954年貝爾實(shí)驗(yàn)室研制太陽(yáng)能電池和單晶硅1957年蘇聯(lián)發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星1958年美國(guó)得克薩斯儀器公司和仙童公司宣布研制成第一個(gè)集成電路第二節(jié)電子工程典型領(lǐng)域發(fā)展史EDSAC計(jì)算機(jī)內(nèi)存槽5英尺長(zhǎng)同電子管相比，晶體管具有諸多優(yōu)越性：

②晶體管省電，僅為電子管的十分之一或幾十分之一。

③晶體管不需預(yù)熱，一開(kāi)機(jī)就工作

④晶體管結(jié)實(shí)可靠，比電子管可靠100倍，耐沖擊、耐振動(dòng)，這都是電子管所無(wú)法比擬的。

①晶體管的壽命一般比電子管長(zhǎng)100到1000倍,第二節(jié)電子工程典型領(lǐng)域發(fā)展史——1945年美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室成立７人固體物理研究組，組長(zhǎng)：肖克利;設(shè)想其結(jié)構(gòu)像“三明治”夾心面包那樣，把N型半導(dǎo)體夾在兩層P型半導(dǎo)體之間?！?947.12.16肖克利,巴丁,布拉坦為代表,發(fā)明第一只晶體管(點(diǎn)接觸型);——1947.12.23使用這種晶體管做了語(yǔ)音放大器實(shí)驗(yàn)成功，(稱(chēng)“獻(xiàn)給圣誕的禮物”，晶體管發(fā)明日）——1948年美國(guó)專(zhuān)利局批準(zhǔn)晶體管發(fā)明專(zhuān)利

肖克利,巴丁,布拉坦一個(gè)有趣的故事晶體管的問(wèn)世第二節(jié)電子工程典型領(lǐng)域發(fā)展史1951年研制成功結(jié)型晶體管貝爾實(shí)驗(yàn)室最初研究晶體管目的是為了改進(jìn)電話繼電器，后來(lái)在1953年采用晶體管的助聽(tīng)器問(wèn)世，1954年第一臺(tái)晶體管收音機(jī)投入市場(chǎng)。1955年第一臺(tái)全晶體管（800只）計(jì)算機(jī)研制成功。晶體管的問(wèn)世為集成電路發(fā)展奠定基礎(chǔ)。1956年肖克利,巴丁,布拉坦三人獲諾貝爾物理獎(jiǎng)。三條腿的魔術(shù)師第二節(jié)電子工程典型領(lǐng)域發(fā)展史

肖克利的另一個(gè)偉大成就在于在硅谷創(chuàng)辦了肖克利半導(dǎo)體實(shí)驗(yàn)室，為硅谷吸引了大量的人才和關(guān)注，被譽(yù)為“硅谷的摩西”。吸引八大天才科學(xué)家走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室?！鞍藗€(gè)天才的叛逆”故事羅伯特·諾依斯（RobertNoyce）戈登·摩爾（GordonMoore）朱利亞斯·布蘭克（JuliusBlank）尤金·克萊爾（EugeneKleiner）金·赫爾尼（JeanHoerni）杰·拉斯特（JayLast）謝爾頓·羅伯茨（SheldonRoberts）維克多·格里尼克（VictorGrinich）

1910-1989第二節(jié)電子工程典型領(lǐng)域發(fā)展史然而，由于不善經(jīng)營(yíng)管理和難以與人相處，這個(gè)科學(xué)天才的八位杰出弟子最終棄他而去，成為硅谷歷史上著名的“八叛逆”(TraitorousEight)。第二節(jié)電子工程典型領(lǐng)域發(fā)展史如果說(shuō)斯坦福大學(xué)是硅谷的“黃埔軍?！保敲?957年創(chuàng)辦的仙童(Fairchild)公司就是孵化硅谷企業(yè)的溫床。從仙童公司后來(lái)分出了上百家公司，包括Intel、AMD和硅谷最為顯赫的風(fēng)險(xiǎn)投資公司KPCB，以致有人改叫它“Fairchildren”。它的子孫后代實(shí)在太多了。第二節(jié)電子工程典型領(lǐng)域發(fā)展史集成電路的概念（IC——integratecircuit）

2-1-2集成電路階段——1958年第一個(gè)集成電路問(wèn)世（杰克.基爾比、羅伯特.諾伊斯）——采用一定的工藝，所需的晶體管、二極管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起，制作在一小塊或幾小塊半導(dǎo)體晶片或介質(zhì)基片上，然后封裝在一個(gè)管殼內(nèi)，成為具有所需電路功能的微型結(jié)構(gòu)；——其優(yōu)點(diǎn)是具有體積小，重量輕，引出線和焊接點(diǎn)少，壽命長(zhǎng)，可靠性高，性能好等，同時(shí)成本低，便于大規(guī)模生產(chǎn)。

第二節(jié)電子工程典型領(lǐng)域發(fā)展史杰克.基爾比（1924-2005）美國(guó)人“集成電路第一發(fā)明人”諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主。羅伯特.諾伊斯（1927-1990）美國(guó)人“集成電路共同發(fā)明人”集成電路之父他們是硅谷的開(kāi)創(chuàng)者，他們改變了我們的世界！第二節(jié)電子工程典型領(lǐng)域發(fā)展史基爾比性格溫和、謙虛和寡言，淡看名利，保持技術(shù)本色，遵守科學(xué)原理．歹人待彬有禮，贏得人們的尊敬。在德州儀器曾擔(dān)任管理職務(wù)，除了集成電路，他還在其它兩項(xiàng)發(fā)明中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，一個(gè)是手持電子計(jì)算器，另一個(gè)是熱敏打印機(jī)?；鶢柋纫簧钟?0項(xiàng)電子發(fā)明專(zhuān)利。戈登·摩爾評(píng)價(jià)說(shuō)：“杰克·基爾比一貫是工程師中的工程師”

憑借集成電路方面所取得的成就，他于2000年獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。第二節(jié)電子工程典型領(lǐng)域發(fā)展史

羅伯特·諾伊斯，美國(guó)人，1949年獲格林尼學(xué)院文學(xué)學(xué)士學(xué)位，1953年又獲麻省理工學(xué)院博士學(xué)位。諾伊斯曾在肖克萊半導(dǎo)體研究所工作過(guò)，在半導(dǎo)體器件物理學(xué)方面獲16項(xiàng)專(zhuān)利。1958年諾伊斯成功制成第一塊集成電路，并在1959年7月申請(qǐng)了專(zhuān)利。與基爾比相比，諾伊斯的獨(dú)到之處是創(chuàng)造性地在氧化膜上制作出鋁條連線，使元件和導(dǎo)線合成一體，從而為半導(dǎo)體集成電路的平面制作工藝、為工業(yè)大批量生產(chǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。諾伊斯被視為芯片的共同發(fā)明人。英特爾公司創(chuàng)始人之一，1990年去世，否則會(huì)與基爾比共享諾貝爾獎(jiǎng)。第二節(jié)電子工程典型領(lǐng)域發(fā)展史時(shí)期規(guī)模集成度（元件數(shù)）50年代末小規(guī)模集成電路（SSI）10060年代中規(guī)模集成電路（MSI）100070年代大規(guī)模集成電路（LSI）>100070年代末超大規(guī)模集成電路（VLSI）1萬(wàn)80年代特大規(guī)模集成電路（ULSI）>10萬(wàn)1985年，1兆位ULSI集成度達(dá)到200萬(wàn)個(gè)元件，器件條寬僅為1微米；1992年，16兆位的芯片集成度達(dá)到了3200萬(wàn)個(gè)元件，條寬減到0.5微米，而后的64兆位芯片，其條寬僅為0.3微米。自1958年第一塊集成元件問(wèn)世，集成度平均每2年提高近3倍第二節(jié)電子工程典型領(lǐng)域發(fā)展史集成電路，現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)的基石可編程邏輯器件（PLD）微控制芯片（MCU）數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）大規(guī)模存儲(chǔ)芯片（RAM/ROM）第二節(jié)電子工程典型領(lǐng)域發(fā)展史世界各地區(qū)的集成電路生產(chǎn)份額美國(guó)(29%)歐洲(14%)日本(27%)臺(tái)灣(11%)韓(8%)中國(guó)大陸(2%)其他(9%)第二節(jié)電子工程典型領(lǐng)域發(fā)展史國(guó)際中國(guó)30.090.065年份199520002005中國(guó)集成電路最小線條寬度(微米）：挑戰(zhàn)與機(jī)遇from：美國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備及材料國(guó)際協(xié)會(huì)（SEMI）第二節(jié)電子工程典型領(lǐng)域發(fā)展史3、微電子技術(shù)發(fā)展方向特征尺寸繼續(xù)等比例縮小集成電路(IC)將發(fā)展成為系統(tǒng)芯片(SOC)微電子技術(shù)與其它領(lǐng)域相結(jié)合將產(chǎn)生新的產(chǎn)業(yè)和新的學(xué)科，例如：微機(jī)電系統(tǒng)MEMS、生物DNA芯片等第二節(jié)電子工程典型領(lǐng)域發(fā)展史第一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)層次：微細(xì)加工目前0.18m已開(kāi)始進(jìn)入大生產(chǎn)0.13m和0.11m具備大生產(chǎn)的條件0.11-0.07um階段，光刻技術(shù)是尚未解決方向１：特征尺寸縮小第二個(gè)關(guān)鍵技術(shù)：互連技術(shù)銅互連已在0.25/0.18um技術(shù)代中使用；可靠性問(wèn)題還有待研究開(kāi)發(fā)第三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)新型器件結(jié)構(gòu)新型材料體系第二節(jié)電子工程典型領(lǐng)域發(fā)展史SOC的三大支持技術(shù)——軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)：Co-Design——IP技術(shù)——界面綜合(InterfaceSynthesis)技術(shù)SOC技術(shù)難題——規(guī)模大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。數(shù)百萬(wàn)門(mén)，包括MPU、SRAM、DRAM、EPROM、閃速存貯器、ADC、DAC及其它模擬和射頻電路。必須進(jìn)行可測(cè)性設(shè)計(jì)?！俣雀摺r(shí)序關(guān)系嚴(yán)密?！到y(tǒng)級(jí)芯片多采用深亞微米工藝加工技術(shù)．方向2：SOCMEMS(微機(jī)電系統(tǒng))：微電子技術(shù)與機(jī)械、光學(xué)等領(lǐng)域結(jié)合。DNA生物芯片：微電子技術(shù)與生物工程技術(shù)結(jié)合方向3：MEMS&DNA2-2電子計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展史第二節(jié)電子工程典型領(lǐng)域發(fā)展史計(jì)算機(jī)的史前時(shí)代機(jī)械式計(jì)算機(jī)從機(jī)械到電子的進(jìn)程電子計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史奠定計(jì)算機(jī)理論基礎(chǔ)的重要人物和思想計(jì)算機(jī)在中國(guó)計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)內(nèi)容提要55561、

從石頭計(jì)算到算盤(pán)公元前3000年的古埃及人用結(jié)繩來(lái)記錄土地面積和收獲的谷物公元前2000年的美索不達(dá)米亞人用泥板計(jì)數(shù)，這塊泥板上的契形文字代表25。我國(guó)古代數(shù)學(xué)家祖沖之就是用算籌計(jì)算出圓周率值介于3.1415926和3.1415927之間。2-2-1計(jì)算機(jī)的史前時(shí)代571、從石頭計(jì)算到算盤(pán)珠算被稱(chēng)為我國(guó)“第五大發(fā)明”，最早記錄于漢朝人徐岳撰寫(xiě)的《數(shù)術(shù)記遺》一書(shū)里。算圣劉洪及其發(fā)明的珠算盤(pán)。2-2-1計(jì)算機(jī)的史前時(shí)代582、計(jì)算尺和計(jì)算器Johnapier(1550-1617)約翰·納皮爾納皮爾算籌(Napier’sbones)1612年發(fā)明2-2-1計(jì)算機(jī)的史前時(shí)代592、計(jì)算尺和計(jì)算器威廉·奧卻德(WilliamOughtred)及其發(fā)明的圓形計(jì)算尺風(fēng)靡18－19世紀(jì)的計(jì)算尺——計(jì)算尺2-2-1計(jì)算機(jī)的史前時(shí)代602、計(jì)算尺和計(jì)算器Casio14-A史上第一臺(tái)商用小型電子計(jì)算器1957年發(fā)明一款普通的袖珍電子計(jì)算器——計(jì)算器2-2-1計(jì)算機(jī)的史前時(shí)代612-2-2機(jī)械式計(jì)算機(jī)1、

契克卡德計(jì)算機(jī)威廉·契克卡德德國(guó)圖賓根大學(xué)教授，于1623年制造了第一臺(tái)計(jì)算機(jī)。1960年，契克卡德家鄉(xiāng)人根據(jù)示意圖重新制作的契克卡德計(jì)算機(jī)：能做6位數(shù)加減法，設(shè)置了某種“溢出”響鈴裝置；機(jī)器上部附加一套圓柱型“納皮爾算籌”，因此也能進(jìn)行乘除運(yùn)算。WilhelmSchickard(1592-1635)622、帕斯卡加法機(jī)BlaisePascal(1623–1662)保存在巴黎國(guó)立工藝博物館的帕斯卡加法機(jī)，1642年發(fā)明：機(jī)器由系列齒輪組成的裝置，外殼用黃銅材料制作，是一個(gè)長(zhǎng)20英寸、寬4英寸、高3英寸的長(zhǎng)方盒子，面板上有一列顯示數(shù)字的小窗口，旋緊發(fā)條后才能轉(zhuǎn)動(dòng)，用專(zhuān)用的鐵筆來(lái)?yè)軇?dòng)轉(zhuǎn)輪以輸入數(shù)字。布萊斯·帕斯卡

法國(guó)數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、思想家2-2-2機(jī)械式計(jì)算機(jī)633、萊布尼茲乘法機(jī)GottfriedLeibniz(1646–1716)1674年，萊布尼茨發(fā)明乘法機(jī)。這是第一臺(tái)可以運(yùn)行完整四則運(yùn)算的計(jì)算機(jī)，長(zhǎng)100厘米、寬30厘米、高25厘米，主要由不動(dòng)的計(jì)數(shù)器和可動(dòng)的定位機(jī)構(gòu)兩部分組成，整個(gè)機(jī)器由一套齒輪系統(tǒng)傳動(dòng)?！竟?700年左右，萊布尼茨從一位友人送給他的中國(guó)“易圖”（八卦）里受到啟發(fā)，悟出了二進(jìn)制數(shù)之真諦，率先提出了二進(jìn)制的運(yùn)算法則?！扛晏刭M(fèi)里德·萊布尼茲

德國(guó)數(shù)學(xué)家、微積分獨(dú)立發(fā)明人2-2-2機(jī)械式計(jì)算機(jī)644、“編織”的程序明代宋應(yīng)星所著《天工開(kāi)物》《天工開(kāi)物》中記載的小花樓提花機(jī)2-2-2機(jī)械式計(jì)算機(jī)654、“編織”的程序（續(xù)）英國(guó)曼徹斯特“科學(xué)與工業(yè)博物館”中的杰卡德編織機(jī)(1805年發(fā)明)布喬的穿孔卡片思想在杰卡德的自動(dòng)編織機(jī)上實(shí)現(xiàn)——程序控制思想的萌芽正面?zhèn)让?-2-2機(jī)械式計(jì)算機(jī)665、差分機(jī)和分析機(jī)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)奠基人——英國(guó)劍橋大學(xué)教授查爾斯·巴貝奇1822年，差分機(jī)——倫敦科學(xué)博物館的復(fù)制品CharlesBabbage(1791-

1871)2-2-2機(jī)械式計(jì)算機(jī)675、差分機(jī)和分析機(jī)（續(xù)）世界上第一位程序員——奧古斯塔·艾達(dá)·拜倫后人根據(jù)巴貝奇圖紙制造的“分析機(jī)”AugustaAdaByron(1815-1852)1834年，巴貝奇提出通用計(jì)算機(jī)“分析機(jī)”構(gòu)想，直至他去世也未制成。2-2-2機(jī)械式計(jì)算機(jī)685、差分機(jī)和分析機(jī)（續(xù)）設(shè)計(jì)圖紙之一——差分機(jī)和分析機(jī)存儲(chǔ)器框架2-2-2機(jī)械式計(jì)算機(jī)696、手搖計(jì)算機(jī)鮑德溫發(fā)明的手搖計(jì)算機(jī)，1873年弗蘭克·鮑德溫(FrankBaldwin)2-2-2機(jī)械式計(jì)算機(jī)702-3從機(jī)械到電子的進(jìn)程1、

穿孔制表機(jī)HermanHollerith(1860-1929)美國(guó)著名統(tǒng)計(jì)專(zhuān)家——赫爾曼·霍列瑞斯霍列瑞斯發(fā)明的自動(dòng)制表機(jī)712、電子文明的曙光——電子二極管、三極管JohnFleming(1848-1945)1904年，英國(guó)青年工程師約翰·弗萊明發(fā)明真空二極管LeeDeForest(1873-1961)1906年，美國(guó)人李·德·福雷斯特發(fā)明能起放大作用的真空三極管。2-3從機(jī)械到電子的進(jìn)程72KonradZuse(1910-1995)數(shù)字計(jì)算機(jī)之父——克蘭德·楚澤德國(guó)博物館中存放的Z4計(jì)算機(jī)2-3從機(jī)械到電子的進(jìn)程3、Z系列計(jì)算機(jī)73HowardAiken(1900-1973)MARK系列計(jì)算機(jī)發(fā)明人——霍華德·艾肯哈佛大學(xué)的MARK-I2-3從機(jī)械到電子的進(jìn)程4、MARK系列計(jì)算機(jī)74——GraceHopper(1906-1992)(a)一本介紹霍波博士的書(shū)(b)海軍軍官霍波——攝于1984年保存在霍波筆記本中的第一個(gè)“bug”2-3從機(jī)械到電子的進(jìn)程5、計(jì)算機(jī)軟件之母752-4電子計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator）：1946年2月14日，誕生在美國(guó)馬里蘭州阿貝丁陸軍試炮場(chǎng)1、電子管計(jì)算機(jī)誕生761.4.1電子管計(jì)算機(jī)1.第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)的誕生ENIAC的指標(biāo)：

每秒5000次加法

17468個(gè)電子管7200個(gè)二極管、70000個(gè)電阻器、10000個(gè)電容器、6000個(gè)繼電器

占地170平方米

總重量30噸

耗電174KWENIAC兩位設(shè)計(jì)者

——莫契利和?？颂谽NIAC博物館中的部分器件2-4電子計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史電子管計(jì)算機(jī)77

電子管計(jì)算機(jī)時(shí)代：1946年～20世紀(jì)50年代后期(1)主要特點(diǎn)

邏輯元件——電子管

主

存——磁鼓

輔

存——磁帶

軟

件——機(jī)器語(yǔ)言、符號(hào)語(yǔ)言

應(yīng)

用——科學(xué)計(jì)算(2)主要成就

①數(shù)字電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，揭開(kāi)了人類(lèi)歷史新篇章。②1946年6月，美國(guó)數(shù)學(xué)家、普林斯頓大學(xué)教授約翰·馮·諾依曼（JohnVonNeumann）提出了“存儲(chǔ)程序”的概念以及計(jì)算機(jī)組成和框架，奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)組成與工作原理基礎(chǔ)。2-4電子計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史782、晶體管計(jì)算機(jī)誕生1947年，晶體管誕生。歸功于晶體管的三位發(fā)明人——因這項(xiàng)偉大發(fā)明，三人獲得1956年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)威廉·肖克利約翰·巴丁沃爾特·布拉坦2-4電子計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史792、晶體管計(jì)算機(jī)1955年，貝爾實(shí)驗(yàn)室使用800只晶體管組裝了世界上第一臺(tái)晶體管計(jì)算機(jī)TRADIC。(TransistorDigitalComputer)2-4電子計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史802、晶體管計(jì)算機(jī)20世紀(jì)50年代中期～20世紀(jì)60年代中期(1)主要特點(diǎn)邏輯元件——晶體管主

存——磁芯輔

存——磁盤(pán)軟

件——高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言、操作系統(tǒng)應(yīng)

用——除科學(xué)計(jì)算外，已應(yīng)用于數(shù)據(jù)處理、過(guò)程控制

(2)主要成就

①首次將晶體管用于計(jì)算機(jī)，使計(jì)算機(jī)縮小了體積，減低了功耗，提高了速度和可靠性。②發(fā)明了高級(jí)語(yǔ)言。

③首次提出了計(jì)算機(jī)的兼容問(wèn)題，包括硬件兼容和軟件兼容。2-4電子計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史81歸功于1959年，集成電路誕生，兩位發(fā)明者。杰克·基爾比羅伯特·諾伊斯2-4電子計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史3、集成電路計(jì)算機(jī)誕生集成電路實(shí)物823、集成電路計(jì)算機(jī)1964年4月7日，在IBM公司成立50周年之際，由年僅40歲的吉恩·阿姆達(dá)爾(Gene

Amdahl)擔(dān)任主設(shè)計(jì)師，歷時(shí)四年研發(fā)的IBM360計(jì)算機(jī)問(wèn)世，標(biāo)志著第三代計(jì)算機(jī)的全面登場(chǎng)，這也是IBM歷史上最為成功的機(jī)型之一。2-4電子計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史833、集成電路計(jì)算機(jī)20世紀(jì)60年代中～20世紀(jì)70年代初(1)主要特點(diǎn)

邏輯元件——集成電路主

存——半導(dǎo)體輔

存——磁盤(pán)軟

件——高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言、操作系統(tǒng)應(yīng)

用——科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、過(guò)程控制

(2)主要成就

①I(mǎi)BM公司首次提出了系列機(jī)的概念，圓滿地解決了計(jì)算機(jī)兼容的問(wèn)題，典型代表是IBM360系列機(jī)。②控制器設(shè)計(jì)使用微程序控制技術(shù)，使控制器的設(shè)計(jì)規(guī)整化。③結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)思想成熟，軟硬件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化。2-4電子計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史844、大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)

——微處理器芯片1971年，Intel公司宣稱(chēng)，他們首創(chuàng)了一種“開(kāi)啟集成電路新紀(jì)元”的半導(dǎo)體芯片，即第一塊微處理器芯片4004。

所謂微處理器芯片是將CPU（CentralProcessingUnit，中央處理器）集成在一塊芯片上。第一塊微處理器芯片Intel4004及其發(fā)明人特德·霍夫2-4電子計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史854、大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)——第一臺(tái)微型機(jī)：Altair88001975年4月，微型儀器與自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)公司（MITS）推出了首臺(tái)通用型Altair8800，售價(jià)375美元，帶有1KB存儲(chǔ)器，這是世界上第一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)。——PC機(jī)：PersonalComputer1981年8月12日，IBM公司正式推出了全球第一臺(tái)個(gè)人計(jì)算機(jī)——IBMPC。該機(jī)采用主頻4.77MHz的Intel8088微處理器，運(yùn)行Microsoft公司專(zhuān)門(mén)為IBMPC開(kāi)發(fā)的MS-DOS操作系統(tǒng)。第一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)——Altair8800第一臺(tái)個(gè)人計(jì)算機(jī)——IBMPC2-4電子計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史864、大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)——微型計(jì)算機(jī)

比爾·蓋茨（BillGates）在哈佛大學(xué)學(xué)習(xí)期間就為第一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)Altair8800開(kāi)發(fā)了BASIC編程語(yǔ)言的一個(gè)版本。1975年，年僅20的蓋茨與好友保羅·艾倫(PaulAllen)共同創(chuàng)建了Microsoft公司。1981年誕生的IBMPC機(jī)選用Microsoft公司的MS-DOS作為操作系統(tǒng)，隨著PC機(jī)的風(fēng)行，Microsoft公司逐漸成為世界第一大微機(jī)軟件開(kāi)發(fā)商。比爾·蓋茨保羅·艾倫2-4電子計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史874、大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)20世紀(jì)70年代初期～至今(1)主要特點(diǎn)

邏輯元件——大規(guī)模/超大規(guī)模集成電路（LSI/VLSI）主

存——LSI/VLSI半導(dǎo)體芯片輔

存——磁盤(pán)、光盤(pán)軟

件——高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言、操作系統(tǒng)應(yīng)

用——科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、過(guò)程控制，并進(jìn)入以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為特征的應(yīng)用時(shí)代2-4電子計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史884、大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)20世紀(jì)70年代初期～至今(2)主要成就

①1971年Intel公司成功地研制出了4004微處理器芯片。從此，隨著LSI/VLSI技術(shù)的發(fā)展，微處理器每隔兩三年就有一個(gè)新的產(chǎn)品問(wèn)世，至今已發(fā)展到486、586、Itanium、IntelCore2。②微型計(jì)算機(jī)出現(xiàn)，典型代表是IBMPC。③面向?qū)ο?、可視化程序設(shè)計(jì)概念出現(xiàn)；軟件產(chǎn)業(yè)高度發(fā)達(dá)，各種實(shí)用軟件層出不窮，極大地方便了用戶(hù)。④計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)把世界緊密地聯(lián)系在一起。⑤多媒體技術(shù)崛起，計(jì)算機(jī)集圖像、圖形、聲音、文字處理于一體，在信息處理領(lǐng)域掀起了一場(chǎng)革命，與之對(duì)應(yīng)的信息高速公路正在緊鑼密鼓地籌劃實(shí)施當(dāng)中。2-4電子計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史895、未來(lái)第五代計(jì)算機(jī)從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，日本、美國(guó)、歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家都宣布開(kāi)始新一代計(jì)算機(jī)的研究。人們普遍認(rèn)為新一代計(jì)算機(jī)應(yīng)該是智能型的，它能模擬人的智能行為，理解人類(lèi)自然語(yǔ)言，并繼續(xù)向著微型化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。綜合起來(lái)大概有以下幾個(gè)研究方向。人工智能計(jì)算機(jī)巨型計(jì)算機(jī)多處理機(jī)激光計(jì)算機(jī)超導(dǎo)計(jì)算機(jī)生物晶體計(jì)算機(jī)（DNA計(jì)算機(jī)）量子計(jì)算2-4電子計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史906、總結(jié)起止年代主要元件主要元件圖例速度（次/秒）特點(diǎn)與應(yīng)用領(lǐng)域第一代1946年～20世紀(jì)50年代末電子管5千～1萬(wàn)次體積巨大，運(yùn)算速度較低，耗電量大，存儲(chǔ)容量小；主要用來(lái)進(jìn)行科學(xué)計(jì)算第二代20世紀(jì)50年代中～20世紀(jì)60年代中晶體管幾萬(wàn)～幾十萬(wàn)次體積減少，耗電較少，運(yùn)算速度較高，價(jià)格下降；不僅用于科學(xué)計(jì)算，還用于數(shù)據(jù)處理和事務(wù)管理，并逐漸用于工業(yè)控制第三代20世紀(jì)60年代中～20世紀(jì)70年代初中、小規(guī)模集成電路幾十萬(wàn)～幾百萬(wàn)次體積、功耗進(jìn)一步減少，可靠性和速度進(jìn)一步提高；應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步拓展到文字處理、企業(yè)管理、自動(dòng)控制、城市交通管理等方面第四代20世紀(jì)70年代初～至今大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路幾千萬(wàn)～幾百萬(wàn)億次性能大幅度提高，價(jià)格大幅度下降，廣泛應(yīng)用于社會(huì)生活的各個(gè)方面，進(jìn)入辦公室和家庭；在辦公室自動(dòng)化、電子編輯排版、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、圖像識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別、專(zhuān)家系統(tǒng)等領(lǐng)域中大顯身手2-4電子計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史912-5奠定現(xiàn)代計(jì)算機(jī)理論基礎(chǔ)的重要人物和思想邏輯代數(shù)創(chuàng)始人，英國(guó)數(shù)學(xué)家——喬治·布爾(GeorgeBoole，1815-1864)1、布爾代數(shù)92信息論創(chuàng)始人，美國(guó)科學(xué)家——

克勞德·香農(nóng)(ClaudeShannon，1916-2001)2-5奠定現(xiàn)代計(jì)算機(jī)理論基礎(chǔ)的重要人物和思想2、香農(nóng)與信息論933、圖靈、圖靈機(jī)及圖靈測(cè)試

圖靈是計(jì)算機(jī)邏輯的奠基者，許多人工智能的重要方法也源自這位偉大的科學(xué)家：24歲，提出圖靈機(jī)理論；31歲，參與Colossus（二戰(zhàn)時(shí)英國(guó)破解德國(guó)通信密碼的計(jì)算機(jī)）的研制；33歲，構(gòu)思了仿真系統(tǒng)；35歲，提出自動(dòng)程序設(shè)計(jì)概念；38歲，設(shè)計(jì)了“圖靈測(cè)試”；

在后來(lái)還創(chuàng)造了一門(mén)新學(xué)科——非線性力學(xué)；……計(jì)算機(jī)與人工智能之父，英國(guó)數(shù)學(xué)家、邏輯學(xué)家——阿蘭·圖靈（AlanTuring，1912-1954）2-5奠定現(xiàn)代計(jì)算機(jī)理論基礎(chǔ)的重要人物和思想943、圖靈、圖靈機(jī)及圖靈測(cè)試——圖靈機(jī)1936年5月28日，圖靈向倫敦權(quán)威的數(shù)學(xué)雜志投了一篇論文，題為“論可計(jì)算數(shù)及其在判定問(wèn)題上的應(yīng)用”(OnComputableNumbers,withanApplicationtotheEntscheidungsproblem)。在這篇開(kāi)創(chuàng)性的論文中，圖靈給“可計(jì)算性”下了一個(gè)嚴(yán)格的數(shù)學(xué)定義，并提出著名的“圖靈機(jī)(TuringMachine)”的設(shè)想。圖靈機(jī)模型示意圖2-5奠定現(xiàn)代計(jì)算機(jī)理論基礎(chǔ)的重要人物和思想953、圖靈、圖靈機(jī)及圖靈測(cè)試——圖靈測(cè)試1950年10月，圖靈發(fā)表一篇題為“計(jì)算機(jī)器與智能”(Computingmachineryandintelligence)的論文，成為劃時(shí)代之作。在這篇論文里，圖靈第一次提出“機(jī)器思維”的概念。他還對(duì)智能問(wèn)題從行為主義的角度給出了定義，由此提出一假想：一個(gè)人在不接觸對(duì)方的情況下，通過(guò)一種特殊的方式，和對(duì)方進(jìn)行一系列的問(wèn)答，如果在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，他無(wú)法根據(jù)這些問(wèn)題判斷對(duì)方是人還是計(jì)算機(jī)，那么，就可以認(rèn)為這個(gè)計(jì)算機(jī)具有同人相當(dāng)?shù)闹橇Γ催@臺(tái)計(jì)算機(jī)是能思維的。這就是著名的“圖靈測(cè)試”（TuringTesting）。2-5奠定現(xiàn)代計(jì)算機(jī)理論基礎(chǔ)的重要人物和思想963、圖靈、圖靈機(jī)及圖靈測(cè)試——圖靈獎(jiǎng)為紀(jì)念圖靈對(duì)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域做出的巨大貢獻(xiàn)，國(guó)際計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)(AssociationforComputingMachinery，ACM)于1966年開(kāi)始設(shè)立圖靈獎(jiǎng)(TuringAward)，這是計(jì)算機(jī)界最負(fù)盛名的獎(jiǎng)項(xiàng)，有“計(jì)算機(jī)界諾貝爾獎(jiǎng)”之稱(chēng)。首位華人獲獎(jiǎng)?wù)摺?000年圖靈獎(jiǎng)得主，姚期智首位女性獲獎(jiǎng)?wù)摺?006年圖靈獎(jiǎng)得主，法蘭西斯·艾倫姚期智法蘭西斯·艾倫(FrancesAllen)2-5奠定現(xiàn)代計(jì)算機(jī)理論基礎(chǔ)的重要人物和思想97被“遺忘”的電子計(jì)算機(jī)之父

——約翰·阿塔納索夫（JohnAtanasoff，1903-1995）存放在衣阿華州立大學(xué)的ABC計(jì)算機(jī)(Atanasoff-BerryComputer)2-5奠定現(xiàn)代計(jì)算機(jī)理論基礎(chǔ)的重要人物和思想4、阿塔納索夫計(jì)算機(jī)985、維納及計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)五原則維納提出的現(xiàn)代計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)五原則：

不是模擬式，而是數(shù)字式；

由電子元件構(gòu)成，盡量減少機(jī)械部件；

采用二進(jìn)制，而不是十進(jìn)制；

內(nèi)部存放計(jì)算表；

在計(jì)算機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)數(shù)據(jù)?！揪S納1943年在所發(fā)表的論文“行為、目的和目的論”（Behavior,purpose,andteleology.Phil.Sci.10(1943).）中，首次提出了“控制論”這個(gè)概念。1948年維納在麻省理工學(xué)院出版社（MITPress）出版了里程碑式的著作《控制論——?jiǎng)游锖蜋C(jī)器中的通信與控制問(wèn)題》（Cybernetics:OrtheControlandCommunicationintheAnimalandtheMachine.Cambridge），為控制論奠定了理論基礎(chǔ)，標(biāo)志著它的正式誕生?！靠刂普搫?chuàng)始人——諾伯特·維納（NorbertWiener，1894-1964）2-5奠定現(xiàn)代計(jì)算機(jī)理論基礎(chǔ)的重要人物和思想996、馮·諾伊曼及馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)1945年6月30日，馮·諾依曼發(fā)表“101頁(yè)報(bào)告”——FirstDraftofaReportontheEDVAC；1946年7、8月間，馮·諾依曼又提出了一個(gè)更加完善的設(shè)計(jì)報(bào)告“電子計(jì)算機(jī)邏輯設(shè)計(jì)初探”（Preliminarydiscussionofthethelogicaldesignofanelectroniccomputinginstrument）?，F(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)之父——馮·諾伊曼這兩篇報(bào)告的綜合設(shè)計(jì)思想，便是著名的“馮·諾依曼結(jié)構(gòu)（vonNeumannArchitecture）”。報(bào)告明確指出：

采用二進(jìn)制，不但數(shù)據(jù)采用二進(jìn)制，指令也采用二進(jìn)制；

計(jì)算機(jī)由5部分構(gòu)成：運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入和輸出裝置；

程序由指令組成并和數(shù)據(jù)一起存放在存儲(chǔ)器中，機(jī)器按程序指定的邏輯順序，把指令從存儲(chǔ)器中讀出來(lái)并逐條執(zhí)行，從而自動(dòng)完成程序描述的處理工作。(即，“存儲(chǔ)程序”思想)2-5奠定現(xiàn)代計(jì)算機(jī)理論基礎(chǔ)的重要人物和思想1006、馮·諾伊曼及馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)注意：ENIAC并不是基于“存儲(chǔ)程序”工作的計(jì)算機(jī)！第一臺(tái)“存儲(chǔ)程序”電子計(jì)算機(jī)——EDSAC，英國(guó)劍橋大學(xué)教授威爾克斯主持。下面機(jī)器是較早實(shí)現(xiàn)“馮·諾依曼結(jié)構(gòu)”、按照“存儲(chǔ)程序＋程序控制”工作的計(jì)算機(jī)：IAS——馮·諾依曼主持EDVAC——馮·諾依曼主持EDSAC——莫里斯·威爾克斯主持馮·諾伊曼及IAS機(jī)EDVAC2-5奠定現(xiàn)代計(jì)算機(jī)理論基礎(chǔ)的重要人物和思想1012-6計(jì)算機(jī)在中國(guó)

中國(guó)的計(jì)算機(jī)事業(yè)開(kāi)始的標(biāo)志是1956年6月14日，毛澤東主席等中央領(lǐng)導(dǎo)同志在懷仁堂草坪接見(jiàn)了參加規(guī)劃的幾百位專(zhuān)家，批準(zhǔn)了我國(guó)著名的12年科技規(guī)劃，選定了“計(jì)算機(jī)、電子學(xué)、半導(dǎo)體、自動(dòng)化”作為發(fā)展規(guī)劃的四項(xiàng)緊急措施，批準(zhǔn)中國(guó)科學(xué)院成立計(jì)算技術(shù)、半導(dǎo)體、電子學(xué)及自動(dòng)化四個(gè)研究所。1956年8月25日，中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所籌備委員會(huì)成立，著名數(shù)學(xué)家華羅庚任主任，我國(guó)計(jì)算機(jī)事業(yè)由此起步。圖2.1浮點(diǎn)數(shù)據(jù)格式圖2.1浮點(diǎn)數(shù)據(jù)格式1022-6計(jì)算機(jī)在中國(guó)

——中國(guó)第一臺(tái)“銀河”億次巨型電子計(jì)算機(jī)1983年在國(guó)防科技大學(xué)誕生。。。。——2009年10月29日，中國(guó)首臺(tái)千萬(wàn)億次超級(jí)計(jì)算機(jī)“天河一號(hào)”誕生。每秒1206萬(wàn)億次的峰值速度，使中國(guó)成為世界上第二個(gè)能夠研制千萬(wàn)億次超級(jí)計(jì)算機(jī)的國(guó)家。——2010年5月31日，曙光公司和中科院共同研制的曙光“星云”以Linpack值1271萬(wàn)億次，在第35屆全球超級(jí)計(jì)算機(jī)五百?gòu)?qiáng)排名中，列第二位。——2010年11月15日，經(jīng)過(guò)一年時(shí)間全面的系統(tǒng)升級(jí)后，“天河一號(hào)”在第36屆全球超級(jí)計(jì)算機(jī)五百?gòu)?qiáng)排名中奪魁。升級(jí)后的“天河一號(hào)”實(shí)測(cè)運(yùn)算速度可達(dá)每秒2570萬(wàn)億次。圖2.1浮點(diǎn)數(shù)據(jù)格式圖2.1浮點(diǎn)數(shù)據(jù)格式1032-7計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)1041、高性能計(jì)算高性能計(jì)算（HighPerformanceComputing，HPC）銀河-Ⅱ十億次巨型計(jì)算機(jī)曙光4000A超級(jí)計(jì)算機(jī)北京氣象局所用的長(zhǎng)城至翔刀片式服務(wù)器2-7計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)1052-7計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)2、普適計(jì)算1062-7計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)普適計(jì)算的特征（1）user-centeric：以人為中心的計(jì)算。（2）invisibility：不可見(jiàn)的計(jì)算。（3）accessanythingbyanybodyviaanydevices,anywhereanytime：在任何時(shí)間和地點(diǎn)，人們通過(guò)任何設(shè)備，訪問(wèn)任何信息。（4）hundredsofhandheldandwearablecomputers：許多手持式和可穿戴式計(jì)算機(jī)。（5）hundredsofwirelesscomputingdevicesperpersonperoffice,ofallscales：大量遍布在每個(gè)辦公室、每個(gè)人的，各種規(guī)格的無(wú)線計(jì)算設(shè)備。（6）hundredsofdevicestosenseandcontrolappliances：許多傳感設(shè)備和控制設(shè)備。

1072-7計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)普適計(jì)算普適計(jì)算示意圖2普適計(jì)算示意圖12-7計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)

普適計(jì)算典型項(xiàng)目（1）麻省理工學(xué)院的Oxygen項(xiàng)目（2）Microsoft公司的EasyLiving項(xiàng)目（3）AT&T實(shí)驗(yàn)室和英國(guó)劍橋大學(xué)合作的研究項(xiàng)目SentientComputing（4）卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的Aura項(xiàng)目（5）喬治亞理工學(xué)院的TheAwareHouse項(xiàng)目喬治亞理工學(xué)院的TheAwareHouse2-7計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)3、下一代計(jì)算機(jī)三、移動(dòng)通訊技術(shù)發(fā)展史移動(dòng)通信技術(shù)概述3G發(fā)展概述2G時(shí)代移動(dòng)通信技術(shù)未來(lái)趨勢(shì)3-1移動(dòng)通信技術(shù)概述三、移動(dòng)通訊技術(shù)發(fā)展史傳統(tǒng)有線通信網(wǎng)“公用交換電話網(wǎng)”P(pán)STN（PublicSwitchedTelephoneNetwork）。自90年代中期，國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)Internet興起，使傳統(tǒng)通信網(wǎng)受到前所未有的巨大沖擊。通信用戶(hù)開(kāi)始普遍裝用計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)通信的業(yè)務(wù)量每年急劇上漲，增長(zhǎng)率遠(yuǎn)超傳統(tǒng)電話增長(zhǎng)率。以數(shù)據(jù)信息為重點(diǎn)的分組交換網(wǎng)（PacketSwitching）成為焦點(diǎn)。數(shù)據(jù)通信——包含音頻、視頻信息配合的多媒體通信。通信方式——大容量有線固定通信網(wǎng)、無(wú)線移動(dòng)通信

第一代模擬系統(tǒng)（1G)時(shí)間：20世紀(jì)80年代-90年代初功能：僅提供語(yǔ)音服務(wù)技術(shù)：模擬語(yǔ)音調(diào)制技術(shù)和頻分多址（FDMA)技術(shù)。頻段：800MHz關(guān)鍵詞：蜂窩結(jié)構(gòu)組網(wǎng)不足：業(yè)務(wù)量小、質(zhì)量差、交全性差、沒(méi)有加密和速度低（2．4kbit／s）。并網(wǎng)制式多，互不兼容，不能提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。三、移動(dòng)通訊技術(shù)發(fā)展史第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G/2.5G)時(shí)間：90年代初-至今功能：滿足語(yǔ)音業(yè)務(wù)和初步的多媒體業(yè)務(wù)能力技術(shù)：采用數(shù)字的時(shí)分多址技術(shù)（TDMA）和碼分多址技術(shù)（CDMA)頻段：800MHz、1900MHz關(guān)鍵詞：GSM/GPRS/EDGE/CDMA2000不足：隨著用戶(hù)規(guī)模和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，頻率資源已接近枯竭，語(yǔ)音質(zhì)量不夠高，數(shù)據(jù)通信速率低（115／384kbit／s）三、移動(dòng)通訊技術(shù)發(fā)展史第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)（3G)功能：支持語(yǔ)音和多媒體數(shù)據(jù)通信，引入大量增值業(yè)務(wù)（手機(jī)上網(wǎng)、可視電話、視頻共享、流媒體、POC對(duì)講專(zhuān)網(wǎng)、短信交流和同化交流）技術(shù)：智能信號(hào)處理技術(shù)，主流技術(shù)CDMA頻段：2GHz關(guān)鍵詞：WCDMACDMA2000TD-SCDMA不足：3G缺乏全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，3G的頻譜資源利用率還比較低，3G支持的速率還不夠高。三、移動(dòng)通訊技術(shù)發(fā)展史第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)（4G)功能：支持高速率和高可靠的語(yǔ)音到多媒體多種綜合業(yè)務(wù)。集3G與WLAN于一體技術(shù)產(chǎn)品。技術(shù)：以正交頻分復(fù)用（OFDM）為技術(shù)核心。關(guān)鍵詞：OFDM、LTE關(guān)鍵技術(shù)：信道傳輸；抗干擾性強(qiáng)的高速接入技術(shù)、調(diào)制和信息傳輸技術(shù)；高性能、小型化和低成本的自適應(yīng)陣列智能天線；大容量、低成本的無(wú)線接口和光接口；系統(tǒng)管理資源；軟件無(wú)線電、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)協(xié)議等。三、移動(dòng)通訊技術(shù)發(fā)展史模擬數(shù)字單一業(yè)務(wù)多種業(yè)務(wù)單一媒體多種媒體人與人之間人與機(jī)器之間1G2G3G4G三、移動(dòng)通訊技術(shù)發(fā)展史3-22G時(shí)代三、移動(dòng)通訊技術(shù)發(fā)展史1、GSM（2G）——GSM全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GlobalSystemforMobileCommunication，GSM)，俗稱(chēng)“全球通”?！?992年在歐洲鋪設(shè)，隨后全球擴(kuò)張，1993年中國(guó)開(kāi)通（電信、聯(lián)通）。——全球通用移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，讓用戶(hù)使用一部手機(jī)就能行遍全球，具有廣闊的發(fā)展前景?！饕獦I(yè)務(wù)：語(yǔ)音通話，短信發(fā)送——傳輸速率：9.6kbit/s——GSM系統(tǒng)頻譜：包括GSM900（900MHz）、GSM1800及GSM1900等幾個(gè)頻段。

三、移動(dòng)通訊技術(shù)發(fā)展史2、GPRS（2.5G）——通用分組無(wú)線服務(wù)技術(shù)（GeneralPacketRadioService)

——是GSM移動(dòng)電話用戶(hù)可用移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（GSM延續(xù)）?！苑獍≒acket）式傳輸，按流量計(jì)費(fèi)?！獋鬏斔俾剩豪碚?6-115Kbps?！饕獦I(yè)務(wù)表現(xiàn)：移動(dòng)辦公、移動(dòng)商務(wù)、移動(dòng)信息服務(wù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、多媒體業(yè)務(wù)等。三、移動(dòng)通訊技術(shù)發(fā)展史GPRS通信3、EDGE（2.75G）——EDGE（EnhancedDataRateforGSMEvolution）增強(qiáng)型數(shù)據(jù)速率GSM演進(jìn)技術(shù)，愛(ài)立信公司于1997年向歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)ETSI提出，被接受?！?003年成為移動(dòng)通信市場(chǎng)亮點(diǎn)，美國(guó)的CingularWireless公司和AT&T無(wú)線公司、智利TelefonicaMoviles、香港特區(qū)CSL和泰國(guó)AIS開(kāi)通EDGE服務(wù)。07年中國(guó)大陸關(guān)注，幾個(gè)城市測(cè)試，E標(biāo)志，中國(guó)聯(lián)通在江蘇、廣東有該網(wǎng)絡(luò)。

——傳輸速率是GPRS的三倍傳輸速率，最高可達(dá)384kbit/s，無(wú)線多媒體帶寬需求。

——采用最先進(jìn)的多時(shí)隙操作和8PSK調(diào)制技術(shù)三、移動(dòng)通訊技術(shù)發(fā)展史4、CDMA開(kāi)發(fā)組——CDG（CDMADevelopmentGroup）——1992年美國(guó)提出了C