1章电子信息技术概述

第一章电子信息技术概述《电子信息技术导论》第一章电电子子信息技技术概述述一、信息息科学技技术中的的几个基基本概念念二、电子子信息科科学技术术研究的的主要技技术问题三、电子子信息科科学技术术各学科科之间的的关系和分工四、电子子信息产产品生产产技术的的演进五、电子子信息科科学技术术的发展展走向浅浅析小结提纲一、信息息科学技技术中的的几个基本概念念（一）几几个基基本概念念1）信息的含含义：信息是是人类社社会、宇宇宙和大大自然的的一切事事物运动动变化的的表征。信息是知知识，是是资源，，也是财财富。当当代社会会将信息息、材料料和能源源并列，，被称之之为社会会的三大大支柱。。1信息2材料3能源2）关于信息息技术：：不论何种种信息，，要描述述它都需需通过语语言、文文字（包包括定律律、数学学公式和和数据等等书面形形式）或或图像反反映出来来，因而而信息与与语言、、文字和和图像密密不可分分，在一一定程度度上可以以说：信息技术术是关于于语言、、文字和和图像的的技术。一、信息息科学技技术中的的几个基本概念念（一）几几个基基本概念念

信息技术世界文明发展

语言

人类文明开始文字

文化印刷

文艺复兴邮政

第一次工业革命电报和电话

第二次工业革命广播和电视

第三次工业革命

信息网络技术知识经济时代信息技术术进步与世界文文明发展展密切相相关！信息技术术与世界界文明关关系表：：创造了语言人类才由动物进化成人类。信息技术术进步与世界文文明发展展密切相相关！有了语言才能交流，才能组织社会。文字是书面语言（信息存储的一种形式）。甲骨文像形文字一、信息息科学技技术中的的几个基本概念念沟通信息息，交换换情报的的社会需需求，是是人类通通信技术术进步的的源动力力！古代峰火边防海军旗语信鸽传书一、信息息科学技技术中的的几个基本概念念3）关于信息息科学：：信息科学学是人类类了解自自然、感感知自然然，了解解社会、、沟通情情报的一一门综合合性科学学；信息息科学是是由信息息论、通通信工程程、控制制论、计计算机科科学、仿仿生学、、系统工工程与人人工智能能等学科科互相渗渗透、相相互结合合而形成成；如果从技技术角度度看，则则可以认认为：信息科学学是系统统研究信信息获取取、传输输、处理理、显示示、存储储、检索索与应用用的科学学，它涉涉及语言言、文字字、数据据（包含含物理参参数）、、生物信信息、图图像等信信息形式式。“电子信息息科学技技术”电子信息息科学技技术是借借助电子子科学技技术手段段，实现现信息科科学技术术目标的的理论、、技术和和方法，，是信息息科学技技术中应应用最广广、影响响最深的的一个领领域。一、信息息科学技技术中的的几个基本概念念（二）信信息科科学的广广泛含义义机械信息息技术：：如留声机机（记录录声音的的振动波波形）、、手摇计计算机等等。留声机手摇计算机一、信息息科学技技术中的的几个基本概念念光信息技技术：光滤波、、光放大大、光信信息处理理等（由由全光学学器件实实现）新闻出版版、节目目制作、、图书资资料管理理、媒体体传播学学等都属属于信息息科学技技术范畴畴。频谱面放置滤波器物平面细丝网格状物（正交光栅）像面观察到各种不同的像改变物的频谱结构例：光学频谱分析系统和空间滤波相干单色平行光照明一、信息息科学技技术中的的几个基本概念念（三）电电子信息息科学是是最具活活力的年年轻学科科电的通信信技术是是从发明明电报、、电话开开始的1837年莫尔斯斯发明电电报1876贝尔发明明电话贝尔电话构思模型最早期打电话情形，图中为贝尔传送第一句语音的液体话筒最早使用的听筒从此世界进入电子时代!弗莱明（三）电电子信息息科学是是最具活活力的年年轻学科科（续））1904年弗莱明发明的电真空二极管在电灯炮中加一金属板1906年弗雷斯特发明的电真空三极管在二极管中加一金属网电子管原原理结构构电子管实实物照片片1946年[美美]宾州州大学用用18800个个电子管管作的世世界上第第一台计计算机。。重30吨，占占地约两两间教室室大，耗耗电174千瓦瓦时，运运算速度度5000次加加法/秒秒。第一只晶体管技术进步晶体管发明者：巴丁、布拉坦和肖克利电子管体体积大，，耗电多多（一个个普通电电子管阴阴极灯丝丝耗电约约6W）！！1947年[美]贝尔实验验室三位位科学家家巴丁、、布拉坦坦和肖克克利制造造出了世世界上第第一只点点接触型型锗晶体体三极管管晶体管实物晶体管内部原理结构晶体管相对于电子管体积小、重量轻、耗电省，

是电子技术划时代的发明！电子管体体积大，，耗电多多（一个个普通电电子管阴阴极灯丝丝耗电约约6W）！！世界第一一片集成成电路（（1958）1971年世界上第一个商用微处理器：英特尔4004，晶体管数目：2300，速度：108kHz基尔比1958年设计集成电路草稿1958年[美]德州仪器器公司工工程师杰杰克·基尔比在在一块6.45平方毫米米硅片上上集成了了12个元件，，研制出出了一个个RC移相振荡荡器。这这是世界界上第一一块集成成电路芯芯片，它它标志着着电路制制作上的的一次革革命性进进展。1961年仙童公司集成电路从此开创创了微电电子新时时代！晶体管体体积仍较较大！一块芯片片内可集集成10万以以上的元元器件，，从此电电子信息息技术跨跨入了飞飞速发展展的新时时代！电子管发发明至今今只约100年年，集成成电路发发明不过过50年年！电子信息息科学是是最具活活力的年年轻学科科！当今集成成电路的的制造水水平：线宽45纳米米，一片片集成电电路就是是一个电电子系统统！386CPU芯片芯片内部布线1906年第一一只电真真空三极极管诞生生至2006年电子子管发明明100周年！！为纪念电电子管发发明100周周年制作作的电子子管、晶晶体管、、集成电电路混装装PC主主板二、电子子信息科科学技术术研究的的主要技术术问题（一）信信息获取取（二）信信息传输输（三）信信息处理理（四）信信息的存存储（五）信信息利用用45二、电子子信息科科学技术术研究的的主要技术术问题5（一）信信息获取取1）语音是人人类使用用最频繁繁、使用用最多的的交流信信息的工工具。语语音获取取使用最最多。语音获取取方法获取的语语音波形形4磁体线圈纸盒送话器二、电子子信息科科学技术术研究的的主要技术术问题（一）信信息获取取（续1）2）图像像信息获获取方法法：光电电摄像、、CCD成像、、红外成成像、微微波成像像、X光医学学图像等等。光电摄像像管CCD成像器件多光谱地地面成像照片片X光医学学图像二、电子子信息科科学技术术研究的的主要技术术问题（一）信信息获取取（续2）3）物理理参数：：如温度、、压力、、张力、、变形、、流量（（液体或或气体））、流速速等。采用相应应的参数数传感器器，广泛泛用于各各工业、、工程和和国防控控制系统统中。温度传感器压力传感器流量传感器传感器是是将物理理参数变变成电信信号。（二）信信息传输输通信系统统的模型型电话、广广播、电电视、互互联网，，都是信信息传输输系统。。也称通通信系统统。消息：指语音、文字、数据或图像非电信号二、电子子信息科科学技术术研究的的主要技术术问题二、电子子信息科科学技术术研究的的主要技术术问题5（二）信信息传输输（续1）4单工双工通信系统统类型半双工无线集群通信固定电话移动电话广播电视注：广播播、电视视数字化化后，用用户可上上传信息息（如点点播节目目），但但这是利利用上传传通道（（另一通通道）实实现的。。这不叫叫双工，，互联网网有类似似情况。。二、电子子信息科科学技术术研究的的主要技术术问题（二）信信息传输输（续2）信息传输的主要理论编码理论论调制理论论检测理论论在大学“通信原理”课程中讲授信息传输的其他课程详见教学计划提示：信信息传输输的理论论和技术术在电子子信息科科学技术术中占有有很大比比重，但但有待优优化。移动通信锁相技术程控交换通信系统通信网微波技术及天线通信软件数字视频技术通信系统仿真（等）电视原理二、电子子信息科科学技术术研究的的主要技术术问题（三）信信息处理理语音信息处理语音数据据压缩语音识别别语音合成成主要用于智能机器人、翻译机和智能玩具等从64千比/秒（固定电话）己降至1.2kbit/s（CDMA移动电话）数字图像处理图像数据压缩图像增强图像复原图像重建图像分割主要用于机器视觉、工业生产监控、公安交通、医疗卫生、资源勘探、武器制导、农业估产、灾害评估等等。（详见第十二章）评：数字字图像处处理技术术己应用用十分广广泛！二、电子子信息科科学技术术研究的的主要技术术问题（三）信信息处理理（续1）印刷体汉汉字识别别汉字识别联机手写写体汉字识别别脱机手写写体汉字识别别手写体汉字识别尚在发展中。用于手机、计算机汉字输入。已较成熟。语义识别别（自然然语言处处理、自自然语言言理解））基于推理、人工智能；用作不同语言的翻译机。正迅速发展。二、电子子信息科科学技术术研究的的主要技术术问题（三）信信息处理理（续2）信息处理理相关课课程数字图像像处理数字语音音处理模式识别别与人工工智能自然语言言理解详见教学计划二、电子子信息科科学技术术研究的的主要技术术问题（四）信信息存储储硬盘光盘闪存/SD卡卡1.5英寸——摄像机中使用。2.5英寸——笔记本电脑使用。3.5英寸——台式机使用。主流硬盘容量为120～500GB，已有1000GB产品。DVD容量：4.7~8.3GB纳米存储储器容量可达16GB（USB移动存储器）、SD卡容量更大。21世纪新的存储器件（正大力研究）信息存储器件硬盘光盘USB闪存、SD卡45SD二、电子子信息科科学技术术研究的的主要技术术问题45（五）信信息利用用信息利用用能力：：信息无处处不在，，它既存存在于网网络，也也存在于于人们的的周围。。是否善于于利用外外部信息息资源，，对外部部信息的的利用效效率与质质量，反映了一一个人的的信息利利用能力力，它决决定了一一个人的的发展空空间与成就大大小。网络时代代：给信息传传播和人人们获取取信息提提供了前前所未有有的优越越条件。。网络信息息检索是是介绍从从网络中中获取信信息的方方法。信息利用用领域：：电子商务务、网络络经济、、远程教教育、远远程医疗疗、影视视制作、、各类信息息服务业业等。三、电子子信息科科学技术术各学科科之间的关关系和分分工0812计算机科科学与技技术081201计算机系系统结构构081202计算机软软件与理理论081203计算机应应用技术术0809电子科学学与技术术080901物理电子子学080902电路与系系统080903微电子与与固体电电子学080904电磁场与与微波技技术0810信息与通通信工程程081001通信与信信息系统统☆081002信号与信信息处理理☆0811控制科学学与工程程081101控制理论论与控制制工程081102检测技术术与自动动化装置置081103系统工程程081104模式识别别与智能能系统081105导航、制制导与控控制教育部”工学“一、二级级学科目目录：0803光学工程程（不不设二级级学科））三、电子子信息科科学技术术各学科科之间的关关系和分分工各学科之之间关系系示意：：控制科学与工程电子科学与技术信息与通信工程计算机科学与技术光电信息技术电子科学学与技术术：承担电子子材料与与元器件件的研究究、设计计、制造造与应用用。它是是信息科科学技术术的基础础。控制科学学与工程程：主要是研研究信息息综合应应用，分分析、判判断、决决策。信息与通通信工程程：从事信息息获取、、信息处处理、信信息传输输与通信信网络的的理论、、技术与与产品的的研究开开发、设设计与制制造。计算机科科学与技技术：计算机系系统结构构、软件件工程、、人工智智能、信信息存储储、计算算机网络络及计算算机外部部设备等等的理论论、技术术、设备备的设计计、制造造与研究究工作光电信息息技术：：在激光发明明之后产产生的新新领域，，它与电电子信息息科学技技术的所所有学科科都已结结盒，密密不可分分，如光光计算机机、光存存储、光光通信、、激光雷雷达等。。四、电子子信息产产品生产技术术的演进进（一）生生产技术术的进步步早期人工工插装、、手工焊焊接或波波峰焊接接。插装流水水线工人在流流水线上上插元件件四、电子子信息产产品生产技术术的演进进（续1）通孔PCB自自动插装、暖暖风回流流焊接。。通孔PCB板板暖风使锡锡熔化实实现焊接接注：当前前在电力力电子设设备大功功率PCB板板生产中中仍采用用。四、电子子信息产产品生产技术术的演进进（续2）贴片机生生产技术术贴片机贴片机四、电子子信息产产品生产技术术的演进进（续3）贴片机生生产技术术（续1）某手机贴片机产品电路板的截图,原板尺寸：40毫米×37毫米四、电子子信息产产品生产技术术的演进进（续4）贴片机生生产技术术（续2）我国中兴兴通讯公公司的一一个贴片片电路板板生产车车间四、电子子信息产产品生产技术术的演进进（续5）（二）电电子信息息技术产产品生产产的专业业化分工工PCB电路板生产专业厂：提供电路布线图，为用户生产通孔PCB板、贴片机贴片用PCB电路板。电路板贴片安装生产专业厂：根据用户选用的元、器件，为用户完成贴片、元器件安装焊接。机箱、机壳生产专业厂：

为用户设计机箱、机壳，并加工生产。集成电路生产专业厂：用户提供集成电路板图，为用户生产专用集成电路。光刻机四、电子子信息产产品生产技术术的演进进（续6）述评：电子信息息产品生生产的专专业化分分工，有有利于新新产品研研究开发发，并迅迅速形成成生产能能力，有有利于研研究型企企业的成成长。使使人数不不多的创创新团队队利用专专业厂就就可能形形成大产产业。这这是电子子信息产产业的自自主创业业的独特特优势。。五、电子子信息技技术的发展走向向浅析（一）集集成电路路：当前集成成电路总总体技术术水平表表现为：：65nm技术已成成熟，45nm技术基本本完备，，32nm技术正在在前行。。在纳米级级集成电电路加工工技术的的支撑下下，集成成电路产产品正从从特大规规模集成成电路(ULSI，集成度度（107～109)阶段向极极大规模模集成电电路(GLSI,集成度109以上)阶段迈进进。CPU作为最具具有代表表性的集集成电路路产品目目前已经经进入了了多核时时代。(二)软件：软件从单单一产品品竞争转转向平台台竞争（（软件平平台是把把用户所所需的功功能模块块整合在在一起，，具有独独立性、、开放性性、标准准化、集集成性、、可扩展展性特点点）。软软件正从从产品转转变成服服务，软软件产业业正在变变成服务务业。集成电路路专用设设备是实实现产品品制造的的必要保保障，其其中最具具代表性性的光刻刻设备。。软件外包包是软件件产业发发展最快快的领域域之一。。据预测测，到2010年，软件件外包总总值将达达到8000～10000亿美元。。五、电子子信息技技术的发展走向向浅析（（续1）(三)新型平板板显示：：2006年液晶显显示约占占平板显显示75%的市场份份额，等等离子显显示约占占20%。液晶显示示面板面面积在加加大：45英寸、52英寸与108英英寸等。。我国平板板显示产产业面临临着严峻峻形势，，产业链链不完整整，面板板材料、、零部件件和专用用设备国国产化程程度较低低甚至缺缺乏。2007年底全球球平板显显示产值值突破1000亿美元。。(五)音视频：：音视频正正向数字字化、高高清化和和融合化化发展。。数字电电视时代代开始全全面到来来。移动动电视发发展潜力力巨大。。知识产产权问题题显得尤尤为突出出。(四)移动电话话：智能移动动电话将将是发展展方向；；移动互互联网将将成为重重要应用用；移动动电话正正逐步从从一个简简单的语语音通信信工具，，变成一一种普及及型移动动信息收收集和处处理平台台。移动电话话的产业业核心是是芯片(数字基带带芯片、、模拟基基带芯片片、应用用处理器器、射频频芯片、、