第二讲 信息科学及技术概论

第二讲陕西理工学院物理与电信工程学院黄朝军信息科学技术概论内容目录电子信息技术与生活发展历程应用领域电子信息产业的主要领域及与学科之间的关系电子信息科学与技术体系结构关于电子信息电子信息技术与工业信息化关于大学教育信息技术与生活个人与家庭市场与营销学校与教育金融与理财政府与管理固定电话网移动电话网互联网IPTVHDTV医疗卫生电子信息科学与技术体系结果信息来源信息传输信源信息获取数字化信息传递与分配信息检测与存储信息利用(控制)语言、文字、图像、音乐遥测、遥感、医疗、军事生产控制社会管理存储信息产业传感设备、雷达、摄影器材广播器材、电视设备计算机设备、网络设备集成电路电话、通信系统软件系统信息理论通信理论与技术（编码理论、调制理论、检测理论）计算机科学与技术、人工智能、模式识别信息分析与处理网络理论、信息安全与控制信号处理论与技术（语音、图像、数据）信息科学与技术是科学技术现代化的支柱之一；学好此专业就是获取了打开这一科学殿堂大门的钥匙！发展历程以元器件为特征划分1、电子管阶段时间：早期阶段（1905～1948）；特点：基本电子元器件是真空电子管；应用：此阶段的电子系统比较笨重，消耗的功率比较大，应用受限。事件：1905年爱因斯坦阐述相对论——E＝mc21906年亚历山德森研制成高频交流发电机德福雷斯特在弗菜明二极管上加栅极，制成第一只三极管1912年阿诺德和兰米尔研制出高真空电子管1917年坎贝尔研制成滤波器1922年弗里斯研制成第一台超外差无线电收音机1934年劳伦斯研制成回旋加速器1940年帕全森和洛弗尔研制成电子模拟计算机1947年肖克莱、巴丁和布拉顿发明晶体管；香农奠定信息论的基础2、晶体管阶段时间：1948～1959

；特点：基本电子元器件是晶体管；应用：由于电子系统体积大为缩小，功率降低，在不同的工程领域得到了广泛应用。（特别是在宇航和军事设备中）事件：1947年贝尔实验室的巴丁、布拉顿和肖克莱研制成第一个点接触型晶体管1948年贝尔实验室的香农发表信息论的论文英国采用EDSAG计算机，这是最早的一种存储程序数字计算机1949年诺伊曼提出自动传输机的概念1950年麻省理工学院的福雷斯特研制成磁心存储器1952年美国爆炸第一颗氢弹1954年贝尔实验室研制太阳能电池和单晶硅1957年苏联发射第一颗人造地球卫星1958年美国得克萨斯仪器公司和仙童公司宣布研制成第一个集成电路时期规模集成度（元件数）50年代末小规模集成电路（SSI）10060年代中规模集成电路（MSI）100070年代大规模集成电路（LSI）>100070年代末超大规模集成电路（VLSI）1000080年代特大规模集成电路（ULSI）>100000自1958年第一块集成元件问世以来，集成电路已经跨越了小、中、大、超大、特大、巨大规模几个台阶，集成度平均每2年提高近3倍。随着集成度的提高，器件尺寸不断减小。3、集成电路阶段1985年，1兆位ULSI的集成度达到200万个元件，器件条宽仅为1微米；1992年，16兆位的芯片集成度达到了3200万个元件，条宽减到0.5微米，而后的64兆位芯片，其条宽仅为0.3微米。2009年，最先进的集成电路工艺，条宽仅为30纳米。历程历程历程3、集成电路阶段集成电路制造技术的发展日新月异，其中最具有代表性的集成电路芯片主要包括以下几类，它们构成了现代数字系统的基石可编程逻辑器件（PLD）微控制芯片（MCU）数字信号处理器（DSP）大规模存储芯片（RAM/ROM）4、纳米电路阶段时间：2000~

；特点：一个完整的电子系统集成在一个芯片中，构成了片上系统（SystemonaChip，SoC）说明：从微电子技术到纳米电子器件将是电子器件发展的第二次变革，与从真空管到晶体管的第一次变革相比，它含有更深刻的理论意义和丰富的科技内容。在这次变革中，传统理论将不再适用，需要发展新的理论，并探索出相应的材料和技术。

纳米电子学主要在纳米尺度空间内研究电子、原子和分子运动规律和特性；研究基于量子特性的纳米电子器件的电子学功能、特性以及加工组装技术。其新原理主要基于电子的波动性、电子的量子隧道效应、电子能级的不连续性、量子尺寸效应和统计涨落特性等。1、通信系统通信系统是现代社会的基础，而现代通信系统的基础之一就是电子技术，这是因为现代通信系统本身就是一个复杂的电子信息处理系统，所有的通信设备无一例外都是电子产品，如电话机、电视机、BP机、移动电话等。特别是HDTV、3G、4G通信系统，完全是一个电子技术支撑下的信息系统。应用领域2、控制系统现代控制系统的基本实现技术之一就是现代电子系统。利用集成电路设计和制造技术，可以把一个控制系统集成在一个单片的集成电路中，实现信息对系统设备运行的智能控制。例如：对各种机床的控制、对环境温度和湿度的控制；特别是在智能控制领域，更是不可缺少，如机器人、自动驾驶系统等。3、测试系统由于电子技术的信号处理能力十分强大，特别是电子系统的计算功能，使得电子技术在测试系统中占有十分重要的地位。从传感器到各种测试仪器，几乎所有的测量系统都离不开电子技术。实际上已成为现代信息系统的重要信息来源以及现代工业系统的基础。数字式局部放电检测系统4、计算机计算机是现代信息社会的基础设施。计算机由硬件和软件组成，实际上就是一个软件控制下的复杂电子系统。同时，随着电子信息科学与技术的发展，分布式、嵌入式计算系统硬件成为现代各种信息网络的核心设备。品牌电脑5、绿色能源中的电子系统绿色能源是人类社会持续发展的基础。包括各种低碳能源、无碳的太阳能及风能与水电。利用的核心就是要根据能源提供与应用之间的关系实现最佳的能源配置与利用。要实现这一点，电子系统的设计非常关键。“智能电网”是当前热点！太阳能发电站新疆风力发电场6、智能家居中的电子技术智能家居是近10年发展起来的电子技术应用领域。实际上就是一个智能网络，该网络可以完成对家居环境的监控，是一个十分复杂的电子系统。智能家居7、物联网系统中的电子技术物联网是一个新的信息技术应用概念。所谓物联，就是把物质世界中人类所关心的物质或物体，通过信息网络连接起来。这种新的网络技术上是信息网络和物流网络的合二为一。从电子信息技术的角度看，物联网的数据源来自由各种传感器构成的传感网络，而网络的作用，则是通过智能处理达到满足人们各种需要的目的。物联网示意图计算机硬件曙光超级计算机笔记本电脑微电子产业半导体材料集成电路集成电路生产装备固定通信移动通信软件产业通用软件专业软件互联网产品数字家电产业光电子产业电视机摄相机DVD播放机光网络光纤光缆光设备光存储介质激光照明路由器交换机网卡调制解调器集线器信息服务业通信产业卫星通信微波通信信息检索、电子商务和娱乐等产业分类电子信息产业的主要领域及与学科之间的关系产业与学科的对应关系微电子产业通信产业（含专业软件）计算机硬件产业软件产业数字家电产业互联网产品光电子产业信息服务业电子科学与技术信息与通信工程计算机科学与技术光学工程数字媒体技术（新专业）电子信息科学与技术学科产业对应相关知识结构通信技术与通信网集成电路控制科学与工程电子信息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互联网电磁波与无线电微波技术与微波集成电路数字媒体技术图像信息处理与应用信息安全网络信息检索信息服务业关于电子信息

其归属：技术科学和应用科学。

电子信息技术是研究开发、设计、生产、维护和管理电子信息产品和系统的理论与技术；也是工业实现信息化的技术。电子信息技术的定义：

电子信息技术属于“技术科学”和“应用科学”范畴，它是“工学”大类各学科中涵盖面最广、渗透力最强的学科。它和强电结合，产生了“电力电子”，它同机械结合，产生了“机械电子”。什么是电子信息技术从技术角度信息获取信息传输信息服务存储智能软件工程传感信息处理信息获取信息传输信息处理信息存储信息利用语音获取图像获取物理参数获取遥感技术雷达GPS定位等编码、调制、检测固定通信移动通信光纤传输电波天线微波中继等语音处理图像处理文字处理信号处理信息处理神经网络模式识别等磁存储光存储半导体存储网络存储纳米存储等控制显示信息服务网络信息检索等内容什么是电子信息技术从行业角度微电子通信计算机家电互联网企业学校运营维护什么是电子信息技术电子信息技术的发展历程没有电子信息技术，人类只能停留在工业化时期。1906年电子管发明开启电子时代无线广播、无线通信诞生1947年晶体三极管发明开启固体电子学时代雷达、电视诞生1958年集成电路诞生开启了微电子时代移动通信、彩色电视、大发展1964年激光发明开启光电子时代大规模集成电路、卫星、个人电脑、互联网、进入知识经济时代科学技术是第一生产力！电子信息技术的发展历程大量使用电子管的持续期，只有约50~70年大量使用晶体管的持续期，只有约20~30年80、90年代大量使用的软盘己被闪存取代。磁带录音机、磁带录像机己被MP3、MP4、VCD、DVD取代。固定电话作为主要通话工具将让位给移动电话、网络电话；电灯泡将被半导体照明取代……新的技术取代老的技术，意味着原有的生产线得关闭，知识陈旧的技术人员将失业。只有与时俱进，不断学习，才能跟上技术发展的步伐，企业才能生存发展！曾流行一时的产品国务院调整和振兴电子信息产业规划简介电子信息技术与工业信息化2009年2月18日国务院常务会议，审议并原则通过了《电子信息产业调整振兴规划》。会议确定了今后若干年电子信息产业的三大重点任务：1完善产业体系，确保计算机、电子元器件、视听产品等骨干产业稳定增长。加快电子元器件产品升级，推进视听产业数字化转型。2突破集成电路、新型显示器件、软件等核心产业的关键技术。建立集成电路产业体系，提高软件产业自主发展能力。3以应用带发展，在通信设备、信息服务、信息技术应用等领域培育新的增长点。强化信息技术在经济社会各领域的运用。国务院调整和振兴电子信息产业规划简介“以信息技术为代表的高新技术突飞猛进，以信息产业发展水平为主要特征的综合国力竞争日趋激烈，信息技术和信息网络的结合与应用，孕育了大量的新兴产业，并为传统产业注入新的活力。软件产业和集成电路产业作为信息产业的核心和国民经济信息化的基础，越来越受到世界各国的高度重视。我国拥有发展软件产业和集成电路产业最重要的人力、智力资源，在面对加入世界贸易组织的形势下，通过制定鼓励政策，加快软件产业和集成电路产业发展，是一项紧迫而长期的任务，意义十分重大。”2009年3月5日“国务院关于印发鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策的通知”（摘录）电子信息技术与工业信息化

工业信息化电子信息技术工业信息化是国家的产业政策促进作用：电子信息技术是振兴我国经济的倍增器道路：信息化与工业化融合是我国的新型工业化道路目标：改进传统的管理流程，提高传统行业的生产效率和管理水平。作用、道路和目标电子信息技术与工业信息化信息化重点行业数控机床大大提高机床的效能，加工结构复杂、精度要求高的零件。汽车电子每台汽车电子产品占汽车成本的比例：高档轿车将达到50%。含硬件、嵌入式软件平台等。石油化工智能仪表、化工测量分析软件、生产执行动态信息网络等有机组合，构成智能化生产整体。电力行业在线检测仪表、人工智能、机器人、综合管理控制进一步实现全工序无人化自动化生产。电子信息技术电子信息技术与工业信息化冶金工业在线检测仪表、人工智能、机器人、综合管理控制等，进一步实现全工序无人化自动化生产。煤炭行业网络通信和传感器和检测技术实现瓦斯监控、顶板压力监测、井下煤炭运输系统监控、温度监控、有害气体监控等。纺织行业应用电子信息技术，使生产自动化、智能化和提高生产装备的可靠性装备制造业计算机辅助设计和辅助制造技术向网络化制造发展。建模与仿真的虚拟设计制造实现大型铸、锻、焊及热处理模拟仿真，加快制造进程，提高产品质量。信息化重点行业电子信息技术大学的教学特点必修选修多为基础理论课或核心课程，不能自由选择。一般是介绍专业领域中某一方面技术，与工程实际联系较紧密，内容更新快，学生选择的自由度较大。a，按专业教学计划组织教学；课程分级b，有三种不同类型的课程理论、技术基础课实验技能课工厂、企业实习研究、设计、实践课毕业论文/设计课程综合实践自主实践关于大学教育大学的教学特点c，重视培养学生的能力，要求德、智、体全面发展主要措施：重视基础理论教学，重视人文环境建设，重视实践性教学环节。充分发挥学生的学习自主性。学校只是提供环境、条件。教师对学生更多的是起引导作用，学生的自主性对大学四年的成长起着决定性的作用；越到高年级，在选修课程、课外活动等方面需要学生自主决策的内容会越多。培养能力——是大学教育和学生个人学习的中心目标。与实习基地对话：学习能力；团队合作；创新思考；（组织、策划、协调）领导能力与企业对话：项目管理能力；主动精神大学生应有的能力结构大学生能力组成业务能力综合能力大学生应有的能力结构业务能力硬件设计能力软件设计能力理论分析能力实践动手能力开拓创新能力整体思维能力业务能力组成示意图大学生应有的能力结构综合能力语言表达能力外语表达能力文字写作能力脚踏实地持之以恒能力合作共事能力求知欲望、获取新知识能力综合能力组成示意图大学生应有的能力结构b，“业务能力”和“综合能力”哪一个更重要？答：都重要。但如果硬要二中选一，那么应该是“综合能力”更重要。为什么？a，大学生一般重视业务能力的培养，而忽视综合能力培养。a)综合能力有严重缺失的人，不可能成就大事业。反之，凡有成就的人，必在综合能力的某些方面有过人之处。b)综合能力需要长期修养，甚至是一辈子的努力和磨练。而业务能力可能经过几门课程的学习或者几个科研项目的锻练就可能具备。c)综合能力较具”哲理性”，业务能力较具”实践性”。一般综合能力强的人，业务能力也差不到哪儿去。希望同学们加强自己的综合能力培养和锻练，为今后成就一番事业作准备。大学生应有的能力结构努力实现自我能力培养和学习的预定目标学习、增长知识、增长才干是青年时代的快乐所在！调查研究了解社会关心技术走向获取新知识明确学习目标不断调整学习计划密切同学间的交往,相互促进积极参加社会活动大学生应有的能力结构如何度过大学四年？是虚度年华，还是努力学习，使自己成为德、智、体全面发展的人才？关键取决于你自己。培养能力—是大学教育和学生个人学习的中心目标。业务能力、综合能力是在德、智、体全面发展原则指导下的能力结构的具体化表述。正确认识能力培养中的学校因素和个人因素，它关系到学生、教师、院（系）和学校。但学生个人是最重要的因素。大学学习方法好的学习方法可以使学习轻松、愉快，而且效力倍增。对于大学不同的课程，学习方法应有不同。不同的人可以有不同的学习方法。不同的课程应该采用不同的学习方法。数学学习方法外语学习方法选修课学习方法必修课学习方法实验课学习方法软件课学习方法硬件课学习方法基础课学习方法专业课学习方法不同课程类别大学学习方法学习方法一般性表述示意培养业务能力认真听课及时复习消化教材归纳总结Text自我学习修养和磨练了解社会融入集体培养综合能力通过基础、理论课程学习和教学计划中相应环节通过人文课程学习和学校人文环境、集体环境、社会环境目标途径方法大学学习方法、目标、途径描述大学学习方法学习方法属“方法论”的哲理问题，需要正确处理好主、客观等各种因素之间的关系；应该存在通用的指导性原则，但没有通用的学习方法。此外还有身体因素，例如：“不会休息的人，就不会工作”等。学习也一样，不能打疲劳仗。大学的学习方法与中学的学习方法有很大不同。越到高年级，差别越大。主要区别是：大学是学生自己“走”，中学是老师抱着“走”。注意学习方法、摸索学习方法、寻找适合自己的学习方法是进入大学阶段学习的每一个学生都应该注意的重要课题。学习是脚踏实地，老老实实的劳动。一分耕耘，一分收获。如何规划大学四年的学习生活“工科”大学教育阶段、目标本科掌握某一专业领域的基础理论和技术的专门人才。培养目标：硕士研究生具有从事某一技术理论或工程技术项目研究开发能力的专门人才。培养目标：博士研究生具有理论、技术或工程项目研究开发创新能力的人才。培养目标：“博士后”不属大学教育的一个阶段。它是“工作站”，是帮助博士生转化创新成果的“孵化基地”。如何规划大学四年的学习生活（1）你对什么感兴趣？硬件？软件？通信？网络？市场？企业管理（2）你的特长是什么？数