大学计算机信息技术

蔡正林

2004.9.21

本课程教学说明

? 本课程教学目的

? 广度优先原则,面广量大

? 学会听课,记笔记,记问题 (上课时间地点 )

? 学会实践上机,记问题

(关于上机指导与课程网站 )

? 关于答疑

? 关于考试

第 1章

信息技术概论

1、什么是 信息,信息处理，信息技术。

2、什么是 微电子 技术，它的作用和意义。

3,通信技术 的分类和通信技术的发展前景。

4,计算机 信息处理的特点。

5,数字技术 基础

本章目标和要求 ( P1)

1.1 信息与信息技术

1.1.1 信息与信息处理

？ 什么是信息 (P1)

？ 信息处理的过程 (P2)

？ 信息处理包含哪些行为和活动

1.1.2 信息技术 (P2)

？ 什么是信息技术，信息技术包括哪些内容

1.1.3 信息处理系统 (P3)

？ 什么是信息处理系统

下一节

信息就是信息，它既不是物质也不是能量。

—— 控制论创始人维纳( N.wiener)

站在 客观事物 立场上来看：信息指“事物运

动的状态及状态变化的方式”。

站在 认识主体 立场上来看：信息指“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。”

图 1-1 信息处理过程

事物 客体

信息获取

(感觉器官 )

信息传递

(神经系统 )

信息施效

(效应器官 )

信息加工

(大脑 )

信息传递 (神

经系统 )

举例

信息处理包含的 行为 和 活动

收集, 感知、测量、识别、获取、输入；

加工, 分类、计算、分析、综合、转换、

检索、管理；

存储 ；

传递 ；

施用, 控制、显示。

信息技术 指的是用来 扩展 人们信息器官 功能,

协调 人们进行信息 处理 的一类技术。

人的信息 器官 对应的信息 技术

感觉器官 感测 (获取)与识别技术

神经网络 通信与存储技术

思维器官 计算(处理)技术

效应器官 控制与显示技术

用于 辅助 人们进行信息获取、传递、存储、加

工处理、控制及显示的 综合使用 各种信息技术 的系

统,可以称为 信息处理系统 。

通信 /存储

信息加工

通信 /存储

控制与显示

感测与识别

图 1-2 信息处理系统示意图

1.2 电子信息技术简介

现代信息技术的 主要特征 是,采用电子技

术 (包括激光技术)进行信息的收集、传递、

加工、存储、显示与控制，它包括通信、广播、

计算机、微电子、遥感遥测、自动控制、机器

人等诸多领域。

现代信息技术 三项核心技术 是 微电子、通

信和计算机。

1.2.1 微电子技术 (P3)

？ 什么是微电子技术 集成电路及其分类

？ 集成电路的制造

？ 集成电路的发展趋势如何

1.2.2 通信技术 (P7)

？ 什么是通信

？ 目前的公用电信网络有哪些种类各有什么特点

1.2.3 计算机技术 (P14)

？ 计算机的发展

？ 使用计算机进行信息处理有哪些特点

？计算机的重大作用体现在哪些方面

下一节

微电子技术 是在电子电路和系统的超小型

化及微型化过程中逐渐形成和发展起来的，它

是 以集成电路为 核心 的电子技术。

集成电路 是上世纪 50年代出现的，它 以半

导体单晶片作为材料, 经过平面工艺加工制造,

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。

中文

名称

英文

简称

英文全称 集成度 集成

对象

小规模

集成电路

SSI Small scale

Integration

<100个电子

元件

简单的

门电路

或单级

放大器 中规模 MSI Middle 100-3000个

大规模 LSI Large 3000-10万个 功能部

件和子

系统 超大 (极大 )

规模

VLSI

(ULSI)

Vary large

(Ultra )

10万 -100万个

(>100万)

集成电路按它 所包含的晶体管数目 进行 分类

(c) 小规模

集成电路

(b) 晶体管

(a) 电子管

(d) 超大规模

集成电路

图 1-3 电子管、晶体管与集成电路

其它分类,

1.按所用晶体管结构、电路和工艺,

双极型( bi,bipolar)

金属 -氧化物 -半导体 ( Mos,metal oxide semiconductor)

双极 -金属 -氧化物 -半导体( bi-Mos)

2.按功能,数字、模拟

3.按用途,通用、专用

集成电路的制造

1、制作芯片,硅平面工艺 圆晶 检测

点磁浆 切割圆晶 电磁法 去废品

2、封装,单列直插式( SIP,Single In-line Package),

双列直插式 (DIP,Double),

阵列式 (PGA,Pin Grid Array)

3、成品测试、包装出厂

(a) 晶圆与芯片 (b) 封装后的集成电路 (c) 集成电路成品

单块集成电路的集成度平均以每 18~24个月翻一番。

—— Moore定律

30年来微处理器集成度的发展

1970

1975

1980

1985

1990

1995

2000

1,000

10,000

100,000

1,000,000

10,000,000

100,000,000

4004

8008

8080

8086

80286

80386

80486

Pentium

Pentium II

Pentium III

Pentium 4

晶体管数

集成电路技术的发展趋势

1999 2001 2004 2008 2014

工艺 μm 0.18 0.13 0.09 0.06 0.014

晶体管 M 23.8 47.6 135 539 3500

时钟频率

GHz

1.2 1.6 2.0 2.655 10

面积 mm2 340 340 390 468 901

连线层数 6 7 8 9 10

晶圆直径

mm

300 300 350 400 450

引脚数目 700 957 3350

功耗 w 90 130 183

突破 Moore定律

? 晶体管的物理极限 (纳米现象 )

? 光子计算机

? 生物计算机 (分子计算机 )

生物芯片

? 量子计算机

检索网络上的相关信息 !

通信,各种信息的传递 。

现代通信,指的是使用电波或光波传递信息的技术,

通常称为电信 ( telecommunication)。

通信的 任务 是 传递信息, 通信至少需由 三个要素 组成,

信源 ( 信息的发送者 ), 信道 ( 信息的载体与传播媒

介 ), 信宿 ( 信息的接收者 ), 这就是最简单的通信

系统 。

通信系统模型

信道 信源 ( 宿 ) 信宿 ( 源 )

编码器

( 解 码器 )

编码器

( 解 码器 )

复用

(分路)

分路

(复用)

有线载波通信,使用明线, 对称电缆或同轴电缆实现 。

光纤通信, (P9)利用光纤传导光信号 。

微波通信, (P10)地面微波接力通信, 卫星通信 。

卫星通信, (P11)利用人造卫星 。

移动通信, (P13)蜂窝移动, 集群调度, 无绳电话,

寻呼系统和卫星系统 。

各自的特点?应用范围?

几种公用电信网络及特点,

纤芯

包层

光线

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

(电光变换器) (光电变换器)

A

C

D E

F B

通信卫星

对流层

不均匀体

Y

X

G

H

地 球

通信卫星

地面站 1

地面站 2 卫星

卫星

卫星

地球

35800公里

移动通信

? 三个发展阶段 ;发展目标

? 移动通信系统的组成,

移动台,基地,移动交换中心

移动

电话

交换

中心

固定

电话

交换

局

移动台

基站 1

基站 2

移动电话网

移动台

代

别

年 代 使用的主要

元器件

使用的软件 主要应用

第

1

代

20 世纪 40 年

代中期～ 50

年代末期

CPU,电子管

内存,磁鼓

使用机器语言和汇编

语言编写程序

科学和工程计算

第

2

代

50 年代中、

后期～ 60 年

代中期

CPU,晶体管

内存,磁芯

使用 F OR TRAN 等高

级程序设计语言

开始广泛应用于数

据处理领域

第

3

代

60 年代中

期～ 70 年代

初期

CPU, SSI, MSI

内存,SSI, M SI 的

半导体存储器

操作系统、数据库管

理系统等开始使用

在科学计算、数据

处理、工业控制等

领域得到广泛应用

第

4

代

20 世纪 70 年

代中期以来

CPU, LSI, VLS I

内存,L SI, VLS I

的半导体存储器

软件工程、分布式计

算、网络软件等开始

广泛使用

深入到各行各业，

家庭和个人开始使

用计算机

计算机的发展

计算机信息处理的特点 (P15)

1、通用性强、速度高

2、提供友善的使用方式和多种多样的信息输出方式

3、具有庞大的信息存储能力和极快的信息存取速度

4、计算机网络使得距离已不再是限制信息传播与交

流的障碍

5、计算机在辅助开发新的信息处理应用方面能提供

有力的支持。

计算机的巨大作用 (P16)

1.3 信息化与信息化社会

1.3.1 什么是信息化 (P19)

？ 什么是信息化

？我国的发展战略是怎样的

1.3.2 信息化建设的内容 (P20)

？ 信息化建设有哪些主要内容

1.3.3 信息化推动工业化 (P22)

？信息化与工业化有什么关系

1.3.4 信息化指标体系 (P23)

？一个国家或地区的信息化水平如何衡量

？信息化指标体系包含哪些内容

现代科技与生产力发展的 基本特征,

利用信息资源 ---制造智能工具 --扩展智能功能

----促进信息时代生产力 --把工业 (农业 )时代推

向信息时代

信息化 就是工业社会向信息社会前进的 过程,

亦即加快信息高科技发展及其产业化，提高信

息技术在经济和社会各领域的推广应用水平并

推动经济和社会发展的 过程 。

信息化建设的主要内容包含三个层面、六个要素,

三个层面,

1、基础 ——

信息基础设施与信息资源的开发、建设；

2、核心和关键 ——

信息技术与信息资源的应用；

3、重要支撑 ——

信息产品制造业的不断发展。

六个要素,

1、信息基础设施

NII, The National Information Infrastructure

数字地球 Digital Earth

数字图书馆 Digital Library

电子政务 e-govement

电子商务 e-business e-commerce

2、信息资源

3、信息技术与应用

4、信息产业

5、信息化法规

6、信息科技人才

小结与习题

? 信息与信息技术

? 三大电子信息技术简介

– 微电子技术

– 通信技术

– 计算机技术

? 信息化与信息社会

习题讨论,

P3;P18;P24