第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》第一章电子信息技术概述一、信息科学技术中的几个基本概念二、电子信息科学技术研究的主要技术

问题三、电子信息科学技术各学科之间的关系

和分工四、电子信息产品生产技术的演进五、电子信息科学技术的发展走向浅析小结提纲一、信息科学技术中的几个

基本概念（一）几个基本概念1）信息的含义：信息是人类社会、宇宙和大自然的一切事物运动变化的表征。信息是知识，是资源，也是财富。当代社会将信息、材料和能源并列，被称之为社会的三大支柱。1信息2材料3能源2）关于信息技术：不论何种信息，要描述它都需通过语言、文字（包括定律、数学公式和数据等书面形式）或图像反映出来，因而信息与语言、文字和图像密不可分，在一定程度上可以说：信息技术是关于语言、文字和图像的技术。一、信息科学技术中的几个

基本概念（一）几个基本概念

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进步与世界文明发展密切相关！信息技术与世界文明关系表：创造了语言人类才由动物进化成人类。信息技术进步与世界文明发展密切相关！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、信息科学技术中的几个

基本概念沟通信息，交换情报的社会需求，是人类通信技术进步的源动力！古代峰火边防海军旗语信鸽传书一、信息科学技术中的几个

基本概念3）关于信息科学：信息科学是人类了解自然、感知自然，了解社会、沟通情报的一门综合性科学；信息科学是由信息论、通信工程、控制论、计算机科学、仿生学、系统工程与人工智能等学科互相渗透、相互结合而形成；如果从技术角度看，则可以认为：信息科学是系统研究信息获取、传输、处理、显示、存储、检索与应用的科学，它涉及语言、文字、数据（包含物理参数）、生物信息、图像等信息形式。

“电子信息科学技术”电子信息科学技术是借助电子科学技术手段，实现信息科学技术目标的理论、技术和方法，是信息科学技术中应用最广、影响最深的一个领域。一、信息科学技术中的几个

基本概念（二）信息科学的广泛含义机械信息技术：如留声机（记录声音的振动波形）、手摇计算机等。留声机手摇计算机一、信息科学技术中的几个

基本概念光信息技术：光滤波、光放大、光信息处理等（由全光学器件实现）新闻出版、节目制作、图书资料管理、媒体传播学等都属于信息科学技术范畴。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、信息科学技术中的几个

基本概念（三）电子信息科学是最具活力的年轻学科电的通信技术是从发明电报、电话开始的

1837年莫尔斯发明电报1876贝尔发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））电子子信息息科学学是最最具活活力的的年轻轻学科科（续续）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管原理理结构构电子管管实物物照片片1946年年[美美]宾宾州大大学用用18800个个电子子管作作的世世界上上第一一台计计算机机。重重30吨，，占地地约两两间教教室大大，耗耗电174千瓦瓦时，，运算算速度度5000次加加法/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管体积积大，，耗电电多（（一个个普通通电子子管阴阴极灯灯丝耗耗电约约6W））！1947年[美]贝尔实实验室室三位位科学学家巴巴丁、、布拉拉坦和和肖克克利制制造出出了世世界上上第一一只点点接触触型锗锗晶体体三极极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！电子管管体积积大，，耗电电多（（一个个普通通电子子管阴阴极灯灯丝耗耗电约约6W））！世界第第一片片集成成电路路（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]德州仪仪器公公司工工程师师杰克克·基尔比比在一一块6.45平方毫毫米硅硅片上上集成成了12个元件件，研研制出出了一一个RC移相振振荡器器。这这是世世界上上第一一块集集成电电路芯芯片，，它标标志着着电路路制作作上的的一次次革命命性进进展。。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！电子信信息科科学是是最具具活力力的年年轻学学科！！当今集集成电电路的的制造造水平平：线宽45纳纳米，，一片片集成成电路路就是是一个个电子子系统统！386CPU芯片芯片内部布线1906年年第一一只电电真空空三极极管诞诞生至2006年年电子子管发发明100周年年！为纪念念电子子管发发明100周年年制作作的电电子管管、晶晶体管管、集集成电电路混混装PC主主板二、电电子信信息科科学技技术研研究的的主要技技术问问题（一））信息息获取取（二））信息息传输输（三））信息息处理理（四））信息息的存存储（五））信息息利用用45二、电电子信信息科科学技技术研研究的的主要技技术问问题5（一））信息息获取取1）语音是是人类类使用用最频频繁、、使用用最多多的交交流信信息的的工具具。语语音获获取使使用最最多。。语音获获取方方法获取的的语音音波形形4磁体线圈纸盒送话器二、电电子信信息科科学技技术研研究的的主要技技术问问题（一））信息息获取取（续续1）2）图图像信信息获获取方方法：：光电电摄像像、CCD成像像、红红外成成像、、微波波成像像、X光医医学图图像等等。光电摄摄像管管CCD成像器件多光谱地面面成像照片X光医学图图像二、电子信信息科学技技术研究的的主要要技技术术问问题题（一一））信信息息获获取取（（续续2）3））物物理理参参数数：：如温温度度、、压压力力、、张张力力、、变变形形、、流流量量（（液液体体或或气气体体））、、流流速速等等。采用相应的参参数传感器，，广泛用于各各工业、工程程和国防控制制系统中。温度传感器压力传感器流量传感器传感器是将物物理参数变成成电信号。（二）信息传传输通信系统的模模型电话、广播、、电视、互联联网，都是信信息传输系统统。也称通信信系统。消息：指语音、文字、数据或图像非电信号二、电子信息息科学技术研研究的主要技术问题题二、电子信息息科学技术研研究的主要技术问题题5（二）信息传传输（续1）4单工双工通信系统类型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、电电视数字化后后，用户可上上传信息（如如点播节目）），但这是利利用上传通道道（另一通道道）实现的。。这不叫双工工，互联网有有类似情况。。二、电子信息息科学技术研研究的主要技技术问问题（二））信息息传输输（续续2）信息传输的主要理论编码理理论调制理理论检测理理论在大学“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：：信息息传输输的理理论和和技术术在电电子信信息科科学技技术中中占有有很大大比重重，但但有待待优化化。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、电电子信信息科科学技技术研研究的的主要技技术问问题（三））信息息处理理语音信息处理语音数数据压压缩语音识识别语音合合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：数数字图图像处处理技技术己己应用用十分分广泛泛！二、电电子信信息科科学技技术研研究的的主要技技术问问题（三））信息息处理理（续续1）印刷体体汉字字识别别汉字识别联机手手写体体汉字识识别脱机手手写体体汉字识识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。语义识识别（（自然然语言言处理理、自自然语语言理理解））基于推理、人工智能；用作不同语言的翻译机。正迅速发展。二、电电子信信息科科学技技术研研究的的主要技技术问问题（三））信息息处理理（续续2）信息处处理相相关课课程数字图图像处处理数字语语音处处理模式识识别与与人工工智能能自然语语言理理解详见教学计划二、电电子信信息科科学技技术研研究的的主要技技术问问题（四））信息息存储储硬盘光盘闪存/SD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纳米存存储器器容量可达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、电电子信信息科科学技技术研研究的的主要技技术问问题45（五））信息息利用用信息利用能能力：信息无处不不在，它既既存在于网网络，也存存在于人们们的周围。。是否善于利利用外部信信息资源，，对外部信信息的利用用效率与质质量，反映了一个个人的信息息利用能力力，它决定定了一个人人的发展空空间与成就大小小。网络时代：：给信息传播播和人们获获取信息提提供了前所所未有的优优越条件。。网络信息检检索是介绍绍从网络中中获取信息息的方法。。信息利用领领域：电子商务、、网络经济济、远程教教育、远程程医疗、影影视制作、、各类信息服服务业等。。三、电子信信息科学技技术各学科科之间的关系系和分工0812计算机科学学与技术081201计算机系统统结构081202计算机软件件与理论081203计算机应用用技术0809电子科学与与技术080901物理电子学学080902电路与系统统080903微电子与固固体电子学学080904电磁场与微微波技术0810信息与通信信工程081001通信与信息息系统☆081002信号与信息息处理☆0811控制科学与与工程081101控制理论与与控制工程程081102检测技术与与自动化装装置081103系统工程081104模式识别与与智能系统统081105导航、制导导与控制教育部”工学“一、二级学学科目录：：0803光学工程（（不设二二级学科））三、电子信信息科学技技术各学科科之间的关系系和分工各学科之间间关系示意意：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与与技术：承担电子材材料与元器器件的研究究、设计、、制造与应应用。它是是信息科学学技术的基基础。控制科学与与工程：主要是研究究信息综合合应用，分分析、判断断、决策。。信息与通信信工程：从事信息获获取、信息息处理、信信息传输与与通信网络络的理论、、技术与产产品的研究究开发、设设计与制造造。计算机科学学与技术：：计算机系统统结构、软软件工程、、人工智能能、信息存存储、计算算机网络及及计算机外外部设备等等的理论、、技术、设设备的设计计、制造与与研究工作作光电信息技技术：在激光发明之之后产生的的新领域，，它与电子子信息科学学技术的所所有学科都都已结盒，，密不可分分，如光计计算机、光光存储、光光通信、激激光雷达等等。四、电子信信息产品生产技术的的演进（一）生产产技术的进进步早期人工插插装、手工工焊接或波波峰焊接。。插装流水线线工人在流水水线上插元元件四、电子信信息产品生产技术的的演进（续续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技术正在前行行。在纳米级集成成电路加工技技术的支撑下下，集成电路路产品正从特特大规模集成成电路(ULSI，集成度（107～109)阶段向极大规规模集成电路路(GLSI,集成度109以上)阶段迈进。CPU作为最具有代代表性的集成成电路产品目目前已经进入入了多核时代代。(二)软件：软件从单一产产品竞争转向向平台竞争（（软件平台是是把用户所需需的功能模块块整合在一起起，具有独立立性、开放性性、标准化、、集成性、可可扩展性特点点）。软件正正从产品转变变成服务，软软件产业正在在变成服务业业。集成电路专用用设备是实现现产品制造的的必要保障，，其中最具代代表性的光刻刻设备。软件外包是软软件产业发展展最快的领域域之一。据预预测，到2010年，软件外包包总值将达到到8000～10000亿美元。五、电子信息息技术的发展走向浅析析（续1）(三)新型平板显示示：2006年液晶显示约约占平板显示示75%的市场份额，，等离子显示示约占20%。液晶显示面板板面积在加大大：45英寸、52英寸与108英寸等等。我国平板显示示产业面临着着严峻形势，，产业链不完完整，面板材材料、零部件件和专用设备备国产化程度度较低甚至缺缺乏。2007年底全球平板板显示产值突突破1000亿美元。(五)音视频：音视频正向数数字化、高清清化和融合化化发展。数字字电视时代开开始全面到来来。移动电视视发展潜力巨巨大。知识产产权问题显得得尤为突出。。(四)移动电话：智能移动电话话将是发展方方向；移动互互联网将成为为重要应用；；移动电话正正逐步从一个个简单的语音音通信工具，，变成一种普普及型移动信信息收集和处处理平台。移动电话的产产业核心是芯芯片(数字基带芯片片、模拟基带带芯片、应用用