电子信息工程导论电子信息技术概述课件.ppt
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- 电子信息工程 导论 电子信息技术 概述 课件
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1、第1章 电子信息技术概述电子信息技术导论电子信息技术导论 周美娟周美娟第一章第一章 电子信息技术概述电子信息技术概述一、信息科学技术中的几个基本概念一、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二、电子信息科学技术研究的主要技术 问题问题三、电子信息科学技术各学科之间的关系三、电子信息科学技术各学科之间的关系 和分工和分工四、电子信息产品生产技术的演进四、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五、电子信息科学技术的发展走向浅析 小小 结结提提 纲纲一、信息科学技术中的几个一、信息科学技术中的几个 基本概念基本概念(一)(一)几个基本概念几个基本概念1)
2、信息的含义信息的含义:信息是人类社会、宇宙和大自然的一切事物运动变化的: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,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。被称之为社会的三大支柱。1信息信息2材料材料3能源能源2)关于信息技术: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、文字信息技术是关于语言、文字和图像的技术和图像的技术。一、信息科学
3、技术中的几个一、信息科学技术中的几个 基本概念基本概念 信息技术信息技术 世界文明发展世界文明发展 语言语言 人类文明开始人类文明开始 文字文字 文化文化 印刷印刷 文艺复兴文艺复兴 邮政邮政 第一次工业革命第一次工业革命 电报和电话电报和电话 第二次工业革命第二次工业革命 广播和电视广播和电视 第三次工业革命第三次工业革命 信息信息网网络络技术技术 知识经济时代知识经济时代 信息技术进步信息技术进步 与世界文明发展密切相关与世界文明发展密切相关!信息技术与世界文明关系表:信息技术与世界文明关系表:创造了语言人创造了语言人类才由动物进类才由动物进化成人类。化成人类。信息技术进步信息技术进步与世
4、界文明发展密切相关与世界文明发展密切相关!有了语言才能有了语言才能交流,才能组交流,才能组织社会。织社会。文字是书面语文字是书面语言(信息存储言(信息存储的一种式)。的一种式)。甲骨文甲骨文像形文字像形文字一、信息科学技术中的几个一、信息科学技术中的几个 基本概念基本概念沟通信息,交换情报的社会需求,是人类通信沟通信息,交换情报的社会需求,是人类通信技术进步的源动力!技术进步的源动力!古古代代峰峰火火边边防防海海军军旗旗语语信信鸽鸽传传书书一、信息科学技术中的几个一、信息科学技术中的几个 基本概念基本概念3)关于信息科学: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、信息科学是人类
5、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、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、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。含物理参数)、生物信息、图像等信息形式。“
6、电子信息科学技术电子信息科学技术”电子信息科学技术是借助电子科学技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、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、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。影响最深的一个领域。一、信息科学技术中的几个一、信息科学技术中的几个 基本概念基本概念(二)(二)信息科学的广泛含义信息科学的广泛含义机械信息技术: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。如留声机(记录声音的振动波形)、手摇计算机等。留声机留声机手摇计算机手摇计算机一、信息科学技术中的几个一、信息科学技术中的几个
7、 基本概念基本概念光信息技术: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。术范畴。频谱面频谱面放置滤波器放置滤波器物平面物平面细丝网格状细丝网格状物物(正交光栅)(正交光栅)像面像面观察到各种观察到各种不同的像不同的像改变物的改变物的频谱结构频谱结构例:光学频谱分析系统和空间滤波例:光学频谱分析系统和空间滤波相干单色平相干单色平行光照明行光照明一、信息科学技术中的几个一、信息科学技术中的几个 基本概念基本概念(三)电子信息科学是最具活力的年轻学科(
8、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贝尔电话构思模型最早期打电话情形,图中为贝尔最早期打电话情形,图中为贝尔传送第一句语传送第一句语音的液体话筒音的液体话筒最早使用的听筒最早使用的听筒从此世界进入电子时代从此世界进入电子时代!弗莱明弗莱明(三)电子信息科学是最具活力的年轻学科(续)(三)电子信息科学是最具活力的年轻学科(续)1904年弗莱明年弗莱明(英)英)发明发明的电真空二极的电真空二极管管 在电灯炮中加一金属板1906年弗雷斯特年弗雷斯特(美(美.物)物)
9、发明发明的电真空三极管的电真空三极管 在二极管中加一金属网电子管原理结构电子管原理结构电子管实物照片电子管实物照片1946年年美美宾州大学用宾州大学用18800个电子管作的世界上第一个电子管作的世界上第一台计算机。重台计算机。重30吨,占地约两间教室大,耗电吨,占地约两间教室大,耗电174千瓦千瓦时,运算速度时,运算速度5000次加法次加法/秒。秒。第一只晶体管第一只晶体管技术进步技术进步晶体管发明者:晶体管发明者:巴丁、布拉坦和肖克利巴丁、布拉坦和肖克利电子管体积大,耗电多(一个普电子管体积大,耗电多(一个普通电子管阴极灯丝耗电约通电子管阴极灯丝耗电约6W)!)!1947年年美美贝尔实验室三
10、位科学家巴丁、布拉坦和肖克利(贝尔实验室三位科学家巴丁、布拉坦和肖克利(美国物理学家)美国物理学家)制制造出了世界上第一只点接触型锗晶体三极管造出了世界上第一只点接触型锗晶体三极管晶体管实物晶体管实物晶体管内部原理结构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,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!是电子技术划时代的发明!电子管体积大,耗电多(一个普电子管体积大,耗电多(一个普通电子管阴极灯丝耗电约通电子管阴极灯丝耗电约6W)!)!世界第一片集成电路(世界第一片集成电路(1958)1971年年世世 界界 上上 第第 一一 个个 商商 用用 微微 处
11、处 理理 器:英特尔器:英特尔4004,晶晶 体体 管管 数数 目目:2300,速速 度度:108kHz 基尔比基尔比1958年设年设计集成电路草稿计集成电路草稿1958年年美美德州仪器公司工程师杰克德州仪器公司工程师杰克基尔比在一块基尔比在一块6.45平方毫米硅片上集成了平方毫米硅片上集成了12个元件,研制出了一个个元件,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。着电路制作上的一次革命性进展。1961年仙童公司年仙童公司集成电路集成电路从此开创了微电子新时代!从此开创了微电子新时代!晶体管体积
12、仍较大!晶体管体积仍较大!一块芯片内一块芯片内可集成可集成10万万以上的元器以上的元器件,从此电件,从此电子信息技术子信息技术跨入了飞速跨入了飞速发展的新时发展的新时代代!电子管发明至今只约电子管发明至今只约100年,集年,集成电路发明不过成电路发明不过50年!年!电子信息科学是最具活力的年轻学科!电子信息科学是最具活力的年轻学科!当今集成电路的制造水平:当今集成电路的制造水平:线宽线宽45纳米,一片集成电路就是一个电子系统纳米,一片集成电路就是一个电子系统!386CPU芯片芯片芯片内部布线芯片内部布线1906年年第一只第一只电真空电真空三极管三极管诞生诞生 至至2006年年电子管电子管发明发
13、明100周周年!年!为纪念电子管发明为纪念电子管发明100周年制作的电子管、晶体管、集成电路混装周年制作的电子管、晶体管、集成电路混装PC主板主板二、电子信息科学技术研究的二、电子信息科学技术研究的 主要技术问题主要技术问题 信息获取信息获取5信息传输信息传输信息处理信息处理信息存储信息存储信息检索信息检索二、电子信息科学技术研究的二、电子信息科学技术研究的 主要技术问题主要技术问题5(一)信息获取(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。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。语音获取方法语音获取方法获取的语音波形获取的语音
14、波形4磁体磁体线圈线圈纸盒纸盒送话器送话器二、电子信息科学技术研究的二、电子信息科学技术研究的 主要技术问题主要技术问题(一)信息获取(续(一)信息获取(续1)2)图像信息获取方法:光电摄像、)图像信息获取方法:光电摄像、CCD成像、红外成像、微波成像、成像、红外成像、微波成像、X光医学图像等光医学图像等。光电摄像管光电摄像管CCD成成像像器件器件多光谱地面多光谱地面成像照片成像照片X光医学图像光医学图像 光电转换、电荷转移、电荷检测读出,就是CCD 工作,过程的三个主要阶段,上述的数学模型为建模的依据。二、电子信息科学技术研究的二、电子信息科学技术研究的 主要技术问题主要技术问题(一)信息获
15、取(续(一)信息获取(续2)3)物理参数:)物理参数:如温度、压力、张力、变形、流量(液体或气体)、如温度、压力、张力、变形、流量(液体或气体)、流速等流速等。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。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。温度传感器温度传感器压力传感器压力传感器流量传感器流量传感器传感器是将物理参数变成电信号。传感器是将物理参数变成电信号。(二)信息传输(二)信息传输通信系统的模型通信系统的模型电话、广播、电视、互联网,都是信息传输系统。也称电话、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。消息:指语音、文字、数据或图
16、像非电信消息:指语音、文字、数据或图像非电信号号二、电子信息科学技术研究的二、电子信息科学技术研究的 主要技术问题主要技术问题二、电子信息科学技术研究的二、电子信息科学技术研究的 主要技术问题主要技术问题5(二)信息传输(续(二)信息传输(续1)4单工单工双工双工通信系统类型通信系统类型半双工半双工无线集群通信固定电话移动电话广播电视注:广播、电视数字化后,用户可上传信息(如点播节目),但这是利注: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(另一通道)实现的。这不叫双工,互联网有类似情况。用上传通道(另一通道)实现的。这不叫双工,互联网有类似情况。二、电子信息科学技术
17、研究的二、电子信息科学技术研究的 主要技术问题主要技术问题(二)信息传输(续(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在大学“通信通信原理原理”课程中课程中讲授讲授信息传输的其他课程详详见见教教学学计计划划提示:信息传输的理论和技提示:信息传输的理论和技术在电子信息科学技术中占术在电子信息科学技术中占有很大比重,但有待优化。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技术通信系统仿真(等)电视原理二、电子信息科学技术研究的二、电子信息科学技术研究的 主要技术问题主要技术问题(三)信息处理(三)信息处理语音信息处理语音信
18、息处理语音数据压缩语音数据压缩语音识别语音识别语音合成语音合成主要用于智能机器人、翻译机和智能主要用于智能机器人、翻译机和智能玩具等玩具等从从64千比千比/秒(固定电话)己降至秒(固定电话)己降至1.2kbit/s(CDMA移动电话)移动电话)数字图像处理数字图像处理图像数据压缩图像数据压缩图像增强图像增强图像复原图像复原图像重建图像重建图像分割图像分割主要用于机器视觉、工业生产监主要用于机器视觉、工业生产监控、公安交通、医疗卫生、资源控、公安交通、医疗卫生、资源勘探、武器制导、农业估产、灾勘探、武器制导、农业估产、灾害评估等等。(详见第十二章)害评估等等。(详见第十二章)评:数字图像处理技术
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