第1章电子信息技术概述

人类文明开始 文化
文艺复兴 第一次工业革命 第二次工业革命 第三次工业革命
知识经济时代
第1章电子信息技术概述
信息技术进步与世界文明发展密 切相关！
创造了语言人 类才由动物进 化成人类。
有了语言才能
交流，才能组
甲 骨
织社会。
文
文字是书面语
像 言（信息存储
形 文 字
的一种形式）。
第1章电子信息技术概述
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
•信
军
鸽
旗
传
语
书
第1章电子信息技术概述
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。
0809 电子科学与技术
080901 物理电子学 080902 电路与系统 080903 微电子与固体电子学 080904电磁场与微波技术
0810 信息与通信工程 081001通信与信息系统☆ 081002信号与信息处理☆
0811 控制科学与工程
081101 控制理论与控制工程 081102 检测技术与自动化装置 081103 系统工程 081104模式识别与智能系统 081105 导航、制导与控制
第1章电子信息技术概述
电子管体积大，耗电多（一个普 通电子管阴极灯丝耗电约6W）！
1947年[美]贝尔实验室三位科学家巴丁、布拉坦和肖克利制造出了世界上第一 只点接触型锗晶体三极管
第 一 只 晶 体 管
晶体管发明者： 巴丁、布拉坦和肖克利
技 术 进 步
第1章电子信息技术概述
电子管体积大，耗电多（一个普 通电子管阴极灯丝耗电约6W）！
•语音数据压缩 •语音识别 •语音合成
•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
从64千比/秒（固定电话）己降至1.2kbit/s （CDMA移动电话）
主要用于智能机器人、翻译机和智能 玩具等
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）
•从此开创了微电子新时代！
1961
基尔比1958年设 计集成电路草稿
集 成 电年 路仙
童 公 司
世界第一片集成电路（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
第1章电子信息技术概述
电子管发明至今只约100年，集 成电路发明不过50年！
•当今集成电路的制造水平：线宽45纳米，一片集成电路就是一个电子系统！
386CPU芯片
芯片内部布线
一块芯片内 可集成10万 以上的元器 件，从此电 子信息技术 跨入了飞速 发展的新时 代！
电子信息科学是最具活力的年轻学科！
第1章电子信息技术概述
1906年 第一只 电真空 三极管 诞生
至
2006年 电子管 发明 100周 年！
•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。
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：
信息技术
世界文明发展
语言 文字 印刷 邮政 电报和电话 广播和电视 信息网络技术
21世纪新的存储器件（正大力研究）
5 SD
USB闪存、SD卡
硬盘
光盘
第1章电子信息技术概述
二、电子信息科学技术研究的 主要技术问题
（五）信息利用
网络时代：给信息传播和人们获取信息提供了前所未有的优越条件。
网络信息检索是介绍从网络中获取信息的方法。
信息利用能力：信息无处不在，它既存在于网络，也存在于人们的周围。
送话器
4
纸盒
语音获取5方法
磁体 线圈
获取的语音波形
第1章电子信息技术概述
二、电子信息科学技术研究的 主要技术问题
（一）信息获取（续1）
2）图像信息获取方法：光电摄像、CCD成像、红外成像、微波成像、
X光医学图像等。
光电摄像管
成多 像光 照谱 片地
面
CCD成像器件 光 医 学 图 像
第1章电子信息技术概述
留声机
手摇计算机
第1章电子信息技术概述
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）
例：光学频谱分析系统和空间滤波
行相 光干 照单 明色
平
物平面
细丝网格状物
（正交光栅）
频谱面 放置滤波器
改变物的 频谱结构
像面 观察到各种 不同的像
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。
评：数字图像处理技术己应用 十分广泛！
第1章电子信息技术概述
二、电子信息科学技术研究的 主要பைடு நூலகம்术问题
（三）信息处理（续1）
•汉字识别
•印刷体汉字识别 •手写体汉字识别
•联机手写体 •汉字识别
•脱机手写体 •汉字识别
用于手机、计 算机汉字输入。 已较成熟。
尚在发展中。
•语义识别（自然语言 处理、自然语言理解）
X
二、电子信息科学技术研究的 主要技术问题
（一）信息获取（续2）
3）物理参数：如温度、压力、张力、变形、流量（液体或气体）、
流速等。
采用相应的参数传感器，广泛用于各工业、工程和国防控制系统中。
流量传感器
温度传感器
压力传感器
传感器是将物理参数变成电信号。
第1章电子信息技术概述
二、电子信息科学技术研究的 主要技术问题
信
注：广播、电视数字化后，用户可上传信息（如点播节目），但这是利
用上传通道5（另一通道）实现的。这不叫双工，互联网有类似情况。
第1章电子信息技术概述
二、电子信息科学技术研究的 主要技术问题
（二）信息传输（续2）
•信息传输的主要理论
•编码理论 •调制理论 •检测理论
•在大学“通 信原理”课程
中讲授
•信息传输的其他课程
• “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。
第1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） 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。
第1章电子信息技术概述
2020/11/25
第1章电子信息技术概述
第一章 电子信息技术概述
提纲
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
第1章电子信息技术概述
早期人工插装、手工焊接或波峰焊接。
插装流水线
•工人在流水线上插元件
第1章电子信息技术概述
四、电子信息产品 生产技术的演进（续1）
通孔PCB自动插装、暖风回流焊接。
通孔PCB板
暖风使锡熔化实现焊接
注：当前在电力电子设备大功率PCB板生产中仍采用。
第1章电子信息技术概述
四、电子信息产品 生产技术的演进（续2）
提示：信息传输的理论和技 术在电子信息科学技术中占 有很大比重，但有待优化。
•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
•详
技术
见
教
•电视原理
学
计
•通信系统
划
仿真（等）
第1章电子信息技术概述
二、电子信息科学技术研究的 主要技术问题
（三）信息处理
•语音信息处 理
0812 计算机科学与技术 081201 计算机系统结构 081202 计算机软件与理论 081203 计算机应用技术
0803 光学工程 （不设二级学科）
第1章电子信息技术概述
三、电子信息科学技术各学科 之间的关系和分工
各学科之间关系示意：
控制科学与工程：主要是研究信息综合 应用，分析、判断、决策。
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！
第1章电子信息技术概述
晶体管体积仍较大！
1958年[美]德州仪器公司工程师杰克·基尔比在一块6.45平方毫米硅片上集成了12
个元件，研制出了一个RC移相振荡器。这是世界上第一块集成电路芯片，它标志
着电路制作上的一次革命性进展。
•控制科学与工程
•信息 •与 •通信 •工程
•计算 机
•科学 •与 •技术
•电子科学与技术
信息与通信工程：从事信息获取、信息
•光 电
处理、信息传输与通信网络的理论、技 术与产品的研究开发、设计与制造。
信 计算机科学与技术：计算机系统结构、
息 软件工程、人工智能、信息存储、计算 技 机网络及计算机外部设备等的理论、技 术 术、设备的设计、制造与研究工作
（二）信息传输 电话、广播、电视、互联网，都是信息传输系统。也称 通信系统。
通信系统的模型
消息：指语音、文字、数据或图像非电信号
第1章电子信息技术概述
二、电子信息科学技术研究的 主要技术问题
（二）信息传输（续1）
•通信系统类型
•单工
•半双 工
•双工
•广 •电
播
视
4
•无 线 集 群 通
•固 •移 定动 电电 话话
基于推理、人工智能；用作不同语言的翻译机。 正迅速发展。
第1章电子信息技术概述
二、电子信息科学技术研究的 主要技术问题
（三）信息处理（续2）
•数字图像处理
详
见
•信息处理相关课程
•数字语音处理
•模式识别与人工智 能
教 学 计 划
•自然语言理解
第1章电子信息技术概述
二、电子信息科学技术研究的 主要技术问题
•在电灯炮 中加一金属 板
1904年弗莱明发明 的电真空二极管
•在二极管 中加一金属 网
1906年弗雷斯特发明 的电真空三极管
•弗莱明 从此世界进入电子时代!
第1章电子信息技术概述
电子管原理结构
电子管实物照片
1946年[美]宾州大学用18800个电子管作的世界上第一台 计算机。重30吨，占地约两间教室大，耗电174千瓦时， 运算速度5000次加法/秒。
是否善于利用外部信息资源，对外部信息的利用效率与质量， 反映了一个人的信息利用能力，它决定了一个人的发展空间 与成就大小。 信息利用领域：电子商务、网络经济、远程教育、远程医疗、影视制作、
各类信息服务业等。
4
5
第1章电子信息技术概述
三、电子信息科学技术各学科 之间的关系和分工
教育部”工学“一、二级学科目录：
第1章电子信息技术概述
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
音传 的送 液第 体一 话句 筒语
最早使用的听筒
最早期打电话情形，图中为贝尔
第1章电子信息技术概述
（三）电子信息科学是最具活力的年轻学科（续）
（四）信息存储
•信息存储器件
•硬盘 •光盘
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
•闪存/SD卡
容量可达16GB（USB移动存储器）、 SD卡容量更大。
4
•纳米存储器
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
第1章电子信息技术概述
一、信息科学技术中的几个 基本概念
（一） 几个基本概念
电子科学与技术：承担电子材料与元器 件的研究、设计、制造与应用。它是信 息科学技术的基础。
光电信息技术：在激光发明之后产生的新领域，它与电子信息科学技术的所有学 科都已结盒，密不可分，如光计算机、光存储、光通信、激光雷达等。
第1章电子信息技术概述
四、电子信息产品 生产技术的演进
（一）生产技术的进步
为纪念电子管发明100周年制作的电子管、晶体管、集成电路混装PC主板
第1章电子信息技术概述
二、电子信息科学技术研究的 主要技术问题
（一）信息获取 （二）信息传输 （三）信息处理 （四）信息的存储 （五）信息利用
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第1章电子信息技术概述
二、电子信息科学技术研究的 主要技术问题
（一）信息获取
1）语音是人类使用最频繁、使用最多的交流信息的工具。语音获取使用最多。