x7第七讲现代信息技术课件

公共选修课现代物理概论

公共选修课现代物理概论1

第七讲

现代信息技术介

第七讲

现代信息技术介2x7第七讲现代信息技术课件3现代生活中的主要通信方式邮政：正在萎缩电话：很大发展，形形色色的电话及通信方式网络技术：正在兴起现代社会是信息社会每时每刻有海量的信息需要传递信息具有价值信息学科是现代科学技术的前沿学科信息技术是当今科学技术的先导技术信息产业是优先发展的支柱产业信息行业是就业形势良好，收入较高的行业现代生活中的主要通信方式4从信息技术获益大众传媒广播、电视、报纸、新闻文化娱乐网吧、电视科学技术离不开电子信息技术（含通信技术）工农业生产改造传统产业，建立新型工农业生产体系战争军事空军、海军、导弹、坦克…从信息技术获益大众传媒5从我们的身边看电话的普及程度网络的普及程度电子邮件和手机短信的使用电子商务，需要解决：网络通信技术物流传递技术社会信用保障体系从我们的身边看电话的普及程度6信息定义信息就是信息，它既不是物质也不是能量。——N.Wiener（控制论创始人）事物运动的状态及状态变化的方式。——客观事物立场认识主体所感知或所表述的事物运动及其变化方式的形式、内容和效用。——认识主体立场

信息就是能够使熵减少的东西——仙农（信息论奠基人）信息定义信息就是信息，它既不是物质也不是能量。7信息的特征信息来源物质，它又不是物质。信息也来源精神，它又不限于精神领域。信息与能量息息相关，它又与能量有本质区别。信息具有知识本性，它有比知识内涵更广泛和松弛。信息是具体的，它又可以被感知处理和利用。信息的特征信息来源物质，它又不是物质。信息也来源精神，它又不8信息可被共享。语法信息在传递和处理过程中永不增值。在封闭系统中，语法信息的最大可能值不变。信息可被共享。语法信息在传递和处理过程中永不增值。在封闭系统9信息的性质信息是普遍存在的。信息是无限的。对同一事物,不同的观察者可获得的信息可能不同信息可以在时间和空间中从一点转移到另一点信息可以由不同的载体和方法载荷,不改变信息本身。信息可以用来消除系统的不定性,增加系统的有序性(负熵)。信息的性质信息是普遍存在的。信息是无限的。对同一事物,不同的10通信网与计算机网的互相渗透通信计算机计算机通信通信网与计算机网的互相渗透通信计算机11

1977年1987年1997年机型大型机 个人电脑网络电脑对象专业人员工作人员进入家庭用途科学军事办公管理无所不包信息数字文本多媒体输入打孔纸带键盘鼠标语音扫描存储磁芯磁带IC磁盘 光盘

信息技术发展之快，对人类文明影响之深远，远远超出人们的想象!1977年198712中国互联网络信息中心

(CNNIC)统计1600

800 400 210117.5

62

199719981998199919992000200410.316.3012.316.3012.316.3012.31

上网人数(万人)10000我国的电脑家庭用户中国互联网络信息中心13

50年来，体积、功耗、速度、容量，提高了1亿倍，价格降低了1亿倍。年代存储器典型容量价格1979磁芯256k(105)4元/位1999

半导体128M(108)10-5元64x64=4096

16x4kx2=128k

128kx2=256k0.5元/位十年增长10310550年来，体积、功耗、速度、容量，提年代存储14从计算的机器到无所不能的电脑1.从数值计算到数据库

解决弹道、解码等军事需要开始

图灵理想机:带子、读写头、控制器

冯•诺依曼：二进制、程序存储100:1少数专家的神圣殿堂从计算的机器到无所不能的电脑1.从数值计算到数据库100152.多媒体、网络

多种信息数字化，营造现实之外的世界，通过网络实现信息共享图形界面的操作系统：

鼠标、扫描、采集..….

因特网、光传输技术：信息的远程交互传输1:1现代人重要的工具2.多媒体、网络图形界面的操作系统：1:1163.家用电器的信息化

无所不在、无所不能像纸张一样便宜的微处理器：

音乐芯片的运算能力超过ENIAC2010年将降至4美分

微处理器、传感器和激光技术

的组合将使人类进入智能化时代1:100人类生活的必须3.家用电器的信息化像纸张一样便宜的微处理器：17105造纸术1050活字印刷1876电话1894无声电影

无线电电报1906收音机广播电台信息技术的演变1936黑白电视1948彩色电视1945电子计算机1950录音机1956录像机1982个人电脑1993信息高速公路105造纸术信息技术的演变1936黑白电视18x7第七讲现代信息技术课件19x7第七讲现代信息技术课件20x7第七讲现代信息技术课件21x7第七讲现代信息技术课件22x7第七讲现代信息技术课件23x7第七讲现代信息技术课件24基本信息技术感知与识别技术——扩展感觉器官功能,提高人们的感知范围、感知精度和灵敏度通信技术与存储技术——扩展神经网络功能,消除人们交流信息的空间和时间障碍计算处理技术——扩展思维器官功能,增强人们的信息加工处理能力控制与显示技术——扩展效应器官功能，增强人们的信息控制能力基本信息技术感知与识别技术——扩展感觉器官功能,提高人们的25信息处理系统实例雷达是一种以感知与识别为主要目的的系统电视/广播系统是一种单向的、点到多点（面）的以信息传递为主要目的的系统电话是一种双向的、点到点的以信息交互为主要目的的系统银行是一种以处理金融业务为主的系统图书馆是一种以信息收藏和检索为主的系统Internet是一种跨越全球的多功能信息处理系统

信息处理系统实例雷达是一种以感知与识别为主要目的的系统26电子线路使用的基础元件的演变真空电子管晶体管中小规模集成电路大规模超大规模集成电路电子线路使用的基础元件的演变27电子线路使用的基础元件的演变真空电子管

在这个阶段产生了广播、电视、无线电通信、仪器仪表、自动化技术和第一代电子计算机晶体管

1948年发明，再加上印制电路组装技术的使用，使电子电路在小型化方面前进了一大步，产生了第二代计算机电子线路使用的基础元件的演变真空电子管28电子线路使用的基础元件的演变集成电路(IntegratedCircuit，简称IC)

20世纪50年代出现，以半导体单晶片作为材料，经平面工艺加工制造，将大量晶体管、电阻等元器件及互连线构成的电子线路集成在基片上，构成一个微型化的电路或系统。 现代集成电路使用的半导体材料通常是硅(Si)，也可以是化合物半导体如砷化镓(GaAs)等小规模集成电路超大规模集成电路电子线路使用的基础元件的演变集成电路(Integrated29集成电路的规模集成电路规模集成度（个电子元件）小规模集成电路（SSI）＜100中规模集成电路（MSI）100~3000大规模集成电路（LSI）3000~10万超大规模集成电路（VLSI）10万~100万极大规模集成电路（ULSI）＞100万根据所包含的晶体管数目分为：集成电路的规模集成电路规模集成度（个电子元件）小规模集成电路30集成电路分类根据集成电路的功能分为：

数字集成电路（如逻辑电路、存储器、微处理器、微控制器、数字信号处理器等）

模拟集成电路（又称为线性电路，如信号放大器、功率放大器等）集成电路分类根据集成电路的功能分为：31微电子技术与集成电路集成电路芯片是微电子技术的结晶，它们是计算机的核心。 先进的微电子技术→→高集成度芯片→→高性能的计算机→→利用计算机进行集成电路的设计、生产过程控制及自动测试，又能制造出性能高、成本更低的集成电路芯片微电子技术与集成电路集成电路芯片是微电子技术的结晶，它们是计32微电子技术与集成电路集成电路是现代信息产业和信息社会的基础集成电路是改造和提升传统产业的核心技术2000年世界半导体产值达2000亿美元电子信息产品市场总额超过1万亿美元据预测：未来十年内世界半导体的年平均增长率将达15%以上，2010年全世界半导体的年销售额可达到6000~8000亿美元，将支持4~5万亿美元的电子装备市场。微电子技术与集成电路集成电路是现代信息产业和信息社会的基础33集成电路的制造集成电路的制造：400多道工序硅衬底晶圆芯片硅平面工艺剔除、分类集成电路封装成品成品测试集成电路的制造集成电路的制造：400多道工序硅衬底晶圆芯片硅34集成电路的制造集成电路制造厂（晶圆厂）生产的产品包括：晶圆切片（也简称为晶圆）超大规模集成电路芯片（可简称为芯片）晶圆:在每一硅光片可制作出许多独立的集成电路，这种排满了集成电路的硅片称为“晶圆”。芯片：将合格的集成电路分类排列，这种集成电路小片，称为“芯片”。集成电路的制造集成电路制造厂（晶圆厂）生产的产品包括：35集成电路的发展趋势集成电路的工作速度主要取决于组成逻辑门电路的晶体管的尺寸，晶体管的尺寸越小，其极限工作频率越高，门电路的开关速度就越快。芯片上电路元件的线条越细，相同面积的晶片可容纳的晶体管就越多，功能就越强，速度也越快。集成电路的发展趋势集成电路的工作速度36提高集成度，关键在缩小门电路面积集成电路特点：体积小、重量轻、可靠性高Moore定律 单块集成电路的集成度平均每18～24个月翻一番——GordonE.Moore,1965年Intel公司创始人提高集成度，关键在缩小门电路面积37问题与出路线宽进一步缩小、线路间的距离越来越窄以后，干扰将越益严重。为了减少这种干扰，可以采取减小电流，降低电压的方法来解决。但是，当晶体管的基本线条小到纳米级，线路的电流微弱到仅有几十个甚至几个电子流动时，晶体管已逼近其物理极限，它将无法正常工作。在纳米尺寸下，纳米结构会表现出一些新的量子现象和效应，可以利用这些量子效应研制具有新功能的量子器件，从而把芯片的研制推向量子世界的新阶段——纳米芯片技术。同时，人们还在研究将自然界传播速度最快的光作为信息的载体，发展光子学，研制集成光路，或把电子与光子并用，实现光电子集成。问题与出路38通信技术通信三要素：

信源（信息的发送者）

信宿（信息的接收者）

信道（信息的载体与传播媒介）产生和发送信息的一端信源信宿通信线路信道噪声外界的干扰接收信息的一端通信技术通信三要素：产生和发送信息的一端信源信宿通信线路噪39通信系统分类有线载波通信光纤通信微波通信卫星通信移动通信通信系统分类有线载波通信40有线载波通信有线载波通信：主要传输电话，电报、传真、数据也可传输广播、可视电话、电视节目依据所用的传输介质，有线载波通信可分为：

明线载波系统对称电缆载波系统同轴电缆载波系统有线载波通信有线载波通信：主要传输电话，电报、传真、数据41光纤通信传输介质：光纤（光缆）传输的信号：光信号（数字信号，有光脉冲相当于1，无光脉冲相当于0）传输速率：1Gb/s以上包层纤芯光纤的构成光纤通信传输介质：光纤（光缆）包层纤芯光纤的构成42光纤通信光波在纤芯中的传输原理

当光线的入射角足够大时，就 会出现全反射，重复此过程， 光就沿着光纤传播下去光纤种类

多模：纤芯直径为50或62.5μm，可以存在许多条入射角不同的光线，各自以不同的反射角全反射传播下去（即：每一个光线有一个不同的模式）。

单模：纤芯直径为8—10μm（一个光波波长），光线不出现反射，直接向前传输

。衰耗小，在2.5Gb/s

的高速率下传输数十公里而不必采用中继器。光纤通信光波在纤芯中的传输原理43光纤通信系统调制器发信电路激励电路信息解调器收信电路放大电路信息光缆中继器发信设备收信设备光纤通信系统调制器发信电路激励电路信息解调器收信电路放大电路44光纤通信优点传输频带非常宽，通信容量大抗雷电和电磁干扰、抗辐射能力强无串音干扰，保密性强，不易被窃听或截取数据传输损耗小，通讯距离长 数据速率为420Mbps、距离为119km、无中继器时，误码率为10-8重量轻，便于运输和铺设光纤通信缺点精确连接两根光纤比较困难光纤通信优点45光纤通信技术 光纤通信系统技术更新换代80年代末：PDH（PlesiochronousDigitalHierarchy准同步数字系列）系统90年代中期：SDH（SynchronousDigitalHierarchy同步数字系列）系统现在：WDM（WavelengthDivisionMultiplexing波分复用）系统 波分复用技术能在单一光纤内同步传输多个不同波长的光波，让数据传输速度和容量获得倍增光纤通信技术46光纤通信的发展前景光纤通信的瓶颈之一是光信号的传输距离。焦点在“信号放大”。 普通光纤网络中的信息在传输时每隔200km～500km间需加入电放大器，将光信号还原成电信号进行放大，然后再转换成光信号继续传输。这不仅增加成本，还使进一步提高带宽变得越来越困难，超高速传输所带来的经济效益将被昂贵的光/电和电/光转换所抵消。全光网（AllOpticalNetwork）：光信息流在通信网络中的传输及交换时始终以光的形式存在，不需要经过光/电、电/光转换。

全光网技术是光纤通讯领域的前沿技术，是21世纪真正的高速公路。光纤通信的发展前景光纤通信的瓶颈之一是光信号的传输距离。焦点47微波通信微波：一种具有较高频率(300MHz～300GHz)的电磁波。 波长很短，通常为1米至1毫米。 微波通信是众多无线通信形式中的一种。有人认为未来只有两种通信手段：光纤：用于所有固定设备（电话、传真机、计算机）通信无线通信：用于所有移动通信。微波通信微波：一种具有较高频率(300MHz～300GHz)48卫星通信利用人造地球卫星作为中继站转发无线电信号，实现两或多个地球站之间的通信。 是微波接力通信技术与空间技术相结合的产物。卫星通信利用人造地球卫星作为中继站转发无线电信号，实现两49卫星通信通信卫星工作原理

从地面站1发出的无线电信号，被卫星通信天线接收后，首先在通信转发器中进行放大、变频和功率放大，然后由卫星的通信天线把放大后的信号重新发向地面站2，从而实现两个地面站或多个地面站的远距离通信。通信卫星地面站1地面站2地球卫星通信通信卫星工作原理通信卫星地面站1地面站2地球50信息通信技术辉煌依旧（1）NetworkandOpticalFiberCommunications(网络与光纤通信技术)无线通信的历史：1901年12月12日，意大利工程师马可尼首次实现跨越大西洋的无线电通信。容量：几bit/s（bps）。100年后的今天，骨干光纤传输的容量：10Gbps。网络通信的广泛应用：电子商务，电子政务，网上医疗，网上教学，…。网络成为现代生活的重要媒体。全世界有4.14亿人经常上网。技术发展：窄带宽带；有线无线；固定移动最后1km和接入问题：ISDN，ADSL，CableModem，光纤瓶颈：光电转换。最终有可能导致光学信息处理技术代替电子信息处理技术信息通信技术辉煌依旧（1）NetworkandOpt51MobileCommunications第一代模拟的第二代数字的第三代无线与互联网等多媒体通信相结合第四代100MB，动画、音乐等第五代多媒体，3D会议，3D游戏MobileCommunications第一代5210problemsfacedbytheinternet身份识别保护知识产权;保护个人隐私;新一代网络通信协议;新一代互联网技术;无线上网技术;传统电话线路与网络融合技术;更有效的网络视频传输技术;垃圾邮件的过滤技术;网络安全技术10problemsfacedbytheinter53网络交换系统和CDMA系统示意图

网络交换系统和CDMA系统示意图54信息通信技术辉煌依旧（2）计算机技术2001年出现了分子电路由晶体管、开关、导线等构成分子电路，可以进行计算；《科学》杂志将其列为年度十大科技进展的榜首；意义：最终将导致运算速度最快的计算机的诞生（目前的运算速度：12万亿次/秒，国产的4千亿次/秒）。2001年出现了生物计算机由DNA分子（软件）和酶分子（硬件）构成尺寸：1万亿个这样的生物计算机只有一滴水那么大运算能力惊人信息通信技术辉煌依旧（2）计算机技术55计算机芯片2002年计算机芯片的最新进展2002年1月，P4，f=4GHz；2002年4月，Motorola,Philips,STMicro-electronics组建战略联盟；2002年8月，IBM，SONY，TOSHIBA联合研制新型计算机芯片；2002年9月，SAMSUN推出512M，1G动态RAM，突破纳米级（100nm）；2002年6月，贝尔推出1-2nm的晶体管计算机芯片2002年计算机芯片的最新进展56超级计算机2002年超级计算机最新进展2002年4月，NEC采用5120个处理器，峰值计算能力40万亿次浮点运算；2002年8月，PRIMPOWER16384个处理器，85.1万亿次浮点运算；2002年8月，加拿大阿尔伯特大学，1200台计算机连接，超级虚拟计算机；2002年11月，IBM公司投资2.9亿美元运算速度100万亿次（用于大规模核试验）；运算速度367万亿次（研究全球气候变化和环境污染）超级计算机2002年超级计算机最新进展57生物计算机图示生物计算机图示58银河计算机图示银河计算机图示59信息通信技术辉煌依旧（3）集成电路技术第一片IC芯片诞生于1958年40多年来经历了几个阶段：小规模、中规模：对应于老式的大型计算机；大规模：对应于PC机；超大规模：对应于超级计算机、网络计算机；特大规模：每个芯片上刻1亿个逻辑单元高智能机器人美国加州大学发明机器苍蝇，与苍蝇尺寸相似，重100mg，长3cm,可用于战场侦察、大气测量等信息通信技术辉煌依旧（3）集成电路技术60机器苍蝇图示机器苍蝇图示61机器人举例机器人举例62信息技术的明天计算机大众化出现电视计算机，电话计算机，计算机更易使用。包括可以用自然语言对话、手写输入、傻瓜化，而且更符合人的习惯。计算机与无线通信广泛结合笔记本计算机可以随时随地与办公室或数据库相联系，计算机可与各种家电互联，计算机成为家庭信息中心和控制中心。计算机作为个人助理计算机作为个人秘书与助手，管理个人帐目、安排日程等，把个人从各种事务中解放出来

信息技术的明天计算机大众化63谢谢大家！

谢谢大家！64公共选修课现代物理概论

公共选修课现代物理概论65

第七讲

现代信息技术介

第七讲

现代信息技术介66x7第七讲现代信息技术课件67现代生活中的主要通信方式邮政：正在萎缩电话：很大发展，形形色色的电话及通信方式网络技术：正在兴起现代社会是信息社会每时每刻有海量的信息需要传递信息具有价值信息学科是现代科学技术的前沿学科信息技术是当今科学技术的先导技术信息产业是优先发展的支柱产业信息行业是就业形势良好，收入较高的行业现代生活中的主要通信方式68从信息技术获益大众传媒广播、电视、报纸、新闻文化娱乐网吧、电视科学技术离不开电子信息技术（含通信技术）工农业生产改造传统产业，建立新型工农业生产体系战争军事空军、海军、导弹、坦克…从信息技术获益大众传媒69从我们的身边看电话的普及程度网络的普及程度电子邮件和手机短信的使用电子商务，需要解决：网络通信技术物流传递技术社会信用保障体系从我们的身边看电话的普及程度70信息定义信息就是信息，它既不是物质也不是能量。——N.Wiener（控制论创始人）事物运动的状态及状态变化的方式。——客观事物立场认识主体所感知或所表述的事物运动及其变化方式的形式、内容和效用。——认识主体立场

信息就是能够使熵减少的东西——仙农（信息论奠基人）信息定义信息就是信息，它既不是物质也不是能量。71信息的特征信息来源物质，它又不是物质。信息也来源精神，它又不限于精神领域。信息与能量息息相关，它又与能量有本质区别。信息具有知识本性，它有比知识内涵更广泛和松弛。信息是具体的，它又可以被感知处理和利用。信息的特征信息来源物质，它又不是物质。信息也来源精神，它又不72信息可被共享。语法信息在传递和处理过程中永不增值。在封闭系统中，语法信息的最大可能值不变。信息可被共享。语法信息在传递和处理过程中永不增值。在封闭系统73信息的性质信息是普遍存在的。信息是无限的。对同一事物,不同的观察者可获得的信息可能不同信息可以在时间和空间中从一点转移到另一点信息可以由不同的载体和方法载荷,不改变信息本身。信息可以用来消除系统的不定性,增加系统的有序性(负熵)。信息的性质信息是普遍存在的。信息是无限的。对同一事物,不同的74通信网与计算机网的互相渗透通信计算机计算机通信通信网与计算机网的互相渗透通信计算机75

1977年1987年1997年机型大型机 个人电脑网络电脑对象专业人员工作人员进入家庭用途科学军事办公管理无所不包信息数字文本多媒体输入打孔纸带键盘鼠标语音扫描存储磁芯磁带IC磁盘 光盘

信息技术发展之快，对人类文明影响之深远，远远超出人们的想象!1977年198776中国互联网络信息中心

(CNNIC)统计1600

800 400 210117.5

62

199719981998199919992000200410.316.3012.316.3012.316.3012.31

上网人数(万人)10000我国的电脑家庭用户中国互联网络信息中心77

50年来，体积、功耗、速度、容量，提高了1亿倍，价格降低了1亿倍。年代存储器典型容量价格1979磁芯256k(105)4元/位1999

半导体128M(108)10-5元64x64=4096

16x4kx2=128k

128kx2=256k0.5元/位十年增长10310550年来，体积、功耗、速度、容量，提年代存储78从计算的机器到无所不能的电脑1.从数值计算到数据库

解决弹道、解码等军事需要开始

图灵理想机:带子、读写头、控制器

冯•诺依曼：二进制、程序存储100:1少数专家的神圣殿堂从计算的机器到无所不能的电脑1.从数值计算到数据库100792.多媒体、网络

多种信息数字化，营造现实之外的世界，通过网络实现信息共享图形界面的操作系统：

鼠标、扫描、采集..….

因特网、光传输技术：信息的远程交互传输1:1现代人重要的工具2.多媒体、网络图形界面的操作系统：1:1803.家用电器的信息化

无所不在、无所不能像纸张一样便宜的微处理器：

音乐芯片的运算能力超过ENIAC2010年将降至4美分

微处理器、传感器和激光技术

的组合将使人类进入智能化时代1:100人类生活的必须3.家用电器的信息化像纸张一样便宜的微处理器：81105造纸术1050活字印刷1876电话1894无声电影

无线电电报1906收音机广播电台信息技术的演变1936黑白电视1948彩色电视1945电子计算机1950录音机1956录像机1982个人电脑1993信息高速公路105造纸术信息技术的演变1936黑白电视82x7第七讲现代信息技术课件83x7第七讲现代信息技术课件84x7第七讲现代信息技术课件85x7第七讲现代信息技术课件86x7第七讲现代信息技术课件87x7第七讲现代信息技术课件88基本信息技术感知与识别技术——扩展感觉器官功能,提高人们的感知范围、感知精度和灵敏度通信技术与存储技术——扩展神经网络功能,消除人们交流信息的空间和时间障碍计算处理技术——扩展思维器官功能,增强人们的信息加工处理能力控制与显示技术——扩展效应器官功能，增强人们的信息控制能力基本信息技术感知与识别技术——扩展感觉器官功能,提高人们的89信息处理系统实例雷达是一种以感知与识别为主要目的的系统电视/广播系统是一种单向的、点到多点（面）的以信息传递为主要目的的系统电话是一种双向的、点到点的以信息交互为主要目的的系统银行是一种以处理金融业务为主的系统图书馆是一种以信息收藏和检索为主的系统Internet是一种跨越全球的多功能信息处理系统

信息处理系统实例雷达是一种以感知与识别为主要目的的系统90电子线路使用的基础元件的演变真空电子管晶体管中小规模集成电路大规模超大规模集成电路电子线路使用的基础元件的演变91电子线路使用的基础元件的演变真空电子管

在这个阶段产生了广播、电视、无线电通信、仪器仪表、自动化技术和第一代电子计算机晶体管

1948年发明，再加上印制电路组装技术的使用，使电子电路在小型化方面前进了一大步，产生了第二代计算机电子线路使用的基础元件的演变真空电子管92电子线路使用的基础元件的演变集成电路(IntegratedCircuit，简称IC)

20世纪50年代出现，以半导体单晶片作为材料，经平面工艺加工制造，将大量晶体管、电阻等元器件及互连线构成的电子线路集成在基片上，构成一个微型化的电路或系统。 现代集成电路使用的半导体材料通常是硅(Si)，也可以是化合物半导体如砷化镓(GaAs)等小规模集成电路超大规模集成电路电子线路使用的基础元件的演变集成电路(Integrated93集成电路的规模集成电路规模集成度（个电子元件）小规模集成电路（SSI）＜100中规模集成电路（MSI）100~3000大规模集成电路（LSI）3000~10万超大规模集成电路（VLSI）10万~100万极大规模集成电路（ULSI）＞100万根据所包含的晶体管数目分为：集成电路的规模集成电路规模集成度（个电子元件）小规模集成电路94集成电路分类根据集成电路的功能分为：

数字集成电路（如逻辑电路、存储器、微处理器、微控制器、数字信号处理器等）

模拟集成电路（又称为线性电路，如信号放大器、功率放大器等）集成电路分类根据集成电路的功能分为：95微电子技术与集成电路集成电路芯片是微电子技术的结晶，它们是计算机的核心。 先进的微电子技术→→高集成度芯片→→高性能的计算机→→利用计算机进行集成电路的设计、生产过程控制及自动测试，又能制造出性能高、成本更低的集成电路芯片微电子技术与集成电路集成电路芯片是微电子技术的结晶，它们是计96微电子技术与集成电路集成电路是现代信息产业和信息社会的基础集成电路是改造和提升传统产业的核心技术2000年世界半导体产值达2000亿美元电子信息产品市场总额超过1万亿美元据预测：未来十年内世界半导体的年平均增长率将达15%以上，2010年全世界半导体的年销售额可达到6000~8000亿美元，将支持4~5万亿美元的电子装备市场。微电子技术与集成电路集成电路是现代信息产业和信息社会的基础97集成电路的制造集成电路的制造：400多道工序硅衬底晶圆芯片硅平面工艺剔除、分类集成电路封装成品成品测试集成电路的制造集成电路的制造：400多道工序硅衬底晶圆芯片硅98集成电路的制造集成电路制造厂（晶圆厂）生产的产品包括：晶圆切片（也简称为晶圆）超大规模集成电路芯片（可简称为芯片）晶圆:在每一硅光片可制作出许多独立的集成电路，这种排满了集成电路的硅片称为“晶圆”。芯片：将合格的集成电路分类排列，这种集成电路小片，称为“芯片”。集成电路的制造集成电路制造厂（晶圆厂）生产的产品包括：99集成电路的发展趋势集成电路的工作速度主要取决于组成逻辑门电路的晶体管的尺寸，晶体管的尺寸越小，其极限工作频率越高，门电路的开关速度就越快。芯片上电路元件的线条越细，相同面积的晶片可容纳的晶体管就越多，功能就越强，速度也越快。集成电路的发展趋势集成电路的工作速度100提高集成度，关键在缩小门电路面积集成电路特点：体积小、重量轻、可靠性高Moore定律 单块集成电路的集成度平均每18～24个月翻一番——GordonE.Moore,1965年Intel公司创始人提高集成度，关键在缩小门电路面积101问题与出路线宽进一步缩小、线路间的距离越来越窄以后，干扰将越益严重。为了减少这种干扰，可以采取减小电流，降低电压的方法来解决。但是，当晶体管的基本线条小到纳米级，线路的电流微弱到仅有几十个甚至几个电子流动时，晶体管已逼近其物理极限，它将无法正常工作。在纳米尺寸下，纳米结构会表现出一些新的量子现象和效应，可以利用这些量子效应研制具有新功能的量子器件，从而把芯片的研制推向量子世界的新阶段——纳米芯片技术。同时，人们还在研究将自然界传播速度最快的光作为信息的载体，发展光子学，研制集成光路，或把电子与光子并用，实现光电子集成。问题与出路102通信技术通信三要素：

信源（信息的发送者）

信宿（信息的接收者）

信道（信息的载体与传播媒介）产生和发送信息的一端信源信宿通信线路信道噪声外界的干扰接收信息的一端通信技术通信三要素：产生和发送信息的一端信源信宿通信线路噪103通信系统分类有线载波通信光纤通信微波通信卫星通信移动通信通信系统分类有线载波通信104有线载波通信有线载波通信：主要传输电话，电报、传真、数据也可传输广播、可视电话、电视节目依据所用的传输介质，有线载波通信可分为：

明线载波系统对称电缆载波系统同轴电缆载波系统有线载波通信有线载波通信：主要传输电话，电报、传真、数据105光纤通信传输介质：光纤（光缆）传输的信号：光信号（数字信号，有光脉冲相当于1，无光脉冲相当于0）传输速率：1Gb/s以上包层纤芯光纤的构成光纤通信传输介质：光纤（光缆）包层纤芯光纤的构成106光纤通信光波在纤芯中的传输原理

当光线的入射角足够大时，就 会出现全反射，重复此过程， 光就沿着光纤传播下去光纤种类

多模：纤芯直径为50或62.5μm，可以存在许多条入射角不同的光线，各自以不同的反射角全反射传播下去（即：每一个光线有一个不同的模式）。

单模：纤芯直径为8—10μm（一个光波波长），光线不出现反射，直接向前传输

。衰耗小，在2.5Gb/s

的高速率下传输数十公里而不必采用中继器。光纤通信光波在纤芯中的传输原理107光纤通信系统调制器发信电路激励电路信息解调器收信电路放大电路信息光缆中继器发信设备收信设备光纤通信系统调制器发信电路激励电路信息解调器收信电路放大电路108光纤通信优点传输频带非常宽，通信容量大抗雷电和电磁干扰、抗辐射能力强无串音干扰，保密性强，不易被窃听或截取数据传输损耗小，通讯距离长 数据速率为420Mbps、距离为119km、无中继器时，误码率为10-8重量轻，便于运输和铺设光纤通信缺点精确连接两根光纤比较困难光纤通信优点109光纤通信技术 光纤通信系统技术更新换代80年代末：PDH（PlesiochronousDigitalHierarchy准同步数字系列）系统90年代中期：SDH（SynchronousDigitalHierarchy同步数字系列）系统现在：WDM（WavelengthDivisionMultiplexing波分复用）系统 波分复用技术能在单一光纤内同步传输多个不同波长的光波，让数据传输速度和容量获得倍增光纤通信技术110光纤通信的发展前景光纤通信的瓶颈之一是光信号的传输距离。焦点在“信号放大”。 普通光纤网络中的信息在传输时每隔200km～500km间需加入电放大器，将光信号还原成电信号进行放大，然后再转换成光信号继续传输。这不仅增加成本，还使进一步提高带宽变得越来越困难，超高速传输所带来的经济效益将被昂贵的光/电和电/光转换所抵消。全光网（AllOpticalNetwork）：光信息流在通信网络中的传输及交换时始终以光的形式存在，不需要经过光/电、电/光转换。

全光网技术是光纤通讯领域的前沿技术，是21世纪真正的高速公路。光纤通信的发展前景光纤通信的瓶颈之一是光信号的传输距离。焦点111微波通信微波：一种具有较高频率(300MHz～300GHz)的电磁波。 波长很短，通常为1米至1毫米。 微波通信是众多无线通信形式中的一种。有人认为未来只有两种通信手段：光纤：用于所有固定设备（电话、传真机、计算机）通信无线通信：用于所有移动通信。微波通信微波：一种具有较高频率(300MHz～300GHz)112卫星通信利用人造地球卫星作为中继站转发无线电信号，实现两或多个地球站之间的通信。 是微波接力通信技术与空间技术相结合的产物。卫星通信利用人造地球卫星作为中继站转发无线电信号，实现两113卫星通信通信卫星工作原理

从地面站1发出的无线电信号，被卫星通信天线接收后，首先在通信转发器中进行放大、变频和功率放大，然后由卫星的通信天线把放大后的信号重新发向地面站2，从而实现两个地面站或多个地面站的远距离通信。通信卫星地面站1地面站2地球卫星通信通信卫星工作原理通信卫星地面站1地面站2地球114信息通信技术辉煌依旧（1）NetworkandOpticalFiberCommunica