第二章_信息技術與信息產業(yè)

單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,現代高新技術,及其產業(yè)發(fā)展,第二講,Thursday,October 31,2024,第二章 信,息,息技術與信息,產,產業(yè),計算機技術,現代通信技術,微電子技術,多媒體技術,先進制造與自,動,動化技術,網絡技術,激光技術,信息產業(yè)及其,發(fā),發(fā)展,軟件產業(yè)及其,發(fā),發(fā)展,第一節(jié) 計算,機,機技術,一、電子計算,機,機的發(fā)展階段,1、,計,計算,機,機發(fā),展,展歷,經,經了5個,階,階段,電,子,子管,時,時代,第一,臺,臺電,子,子計,算,算機,是,是1946年,在,在美,國,國研,制,制成,功,功的,，,，名,叫,叫“,電,電子,數,數值,積,積分,計,計算,機,機”,，,，簡,稱,稱“ENIAC”,。,。,晶,體,體管,時,時代,中,小,小規(guī),模,模集,成,成電,路,路時,代,代,大,規(guī),規(guī)模,集,集成,電,電路,時,時代,開始,朝,朝兩,個,個方,向,向發(fā),展,展：,一,一是,發(fā),發(fā)展,微,微型,計,計算,機,機；,二,二是,發(fā),發(fā)展,大,大型,計,計算,機,機。,超,大,大規(guī),模,模集,成,成電,路,路和,2、前四代計算機是按構成計算機的,主要器件,的變革劃分的。第五代計算機可能是光計算機，也可能是人工智能計算機，甚至可能發(fā)展到生物計算機。,第一,臺,臺計,算,算機,二、,計,計算,機,機技,術,術發(fā),展,展的,主,主潮,流,流與,未,未來,趨,趨勢,1、目前,計,計算,機,機的,主,主要,發(fā),發(fā)展,趨,趨勢,1）,巨,巨型,化,化2）,小,小型,化,化和,微,微型,化,化,3）,網,網絡,化,化4）,智,智能,化,化,2、,今,今后,的,的計,算,算機,及,及技,術,術,1）,精,精簡,指,指令,系,系統(tǒng),計,計算,機,機2）,并,并行,處,處理,技,技術,3）,多,多媒,體,體技,術,術4）,光,光計,算,算機,5）,超,超導,計,計算,機,機6）,模,模糊,計,計算,機,機,7）,人,人工,大,大腦8,）,）生,物,物計,算,算機,三、,計,計算,機,機應,用,用的,主,主要,領,領域,計算機的應用領,域,域主要包括：數值計算、過,程,程控制、信息處,理,理、計算機輔助,設,設計與制造、人,工,工智能等。,四、電子計算機,的,的構成,電子計算機由硬,件,件與軟件兩部分,組,組成。,1、硬件,計算機硬件的組,成,成：中央處理器、,存,存貯器、輸入輸,出,出裝置三大部分,。,。,（1）,中,中央處,理,理器：,又稱CPU，,由,由運算,器,器與控,制,制器組,成,成，是,計,計算機,最,最核心,的,的部件,。,。,運算,器,器：是,對,對信息,進,進行加,工,工、運,控制器：是控制程序的執(zhí)行，基本功能是從內存取指令和執(zhí)行指令。,（2）存儲器,作用：用來保存計算機工作所必需的程序和數據。,單位,：,：最小,單,單位是二進制,位,位(bit)，基本,單,單位是字節(jié)（,Byt,e），更大,的,的單位,有,有千字節(jié),（,（KB,）,）、兆字節(jié),（,（MB,）,）和千兆字,節(jié),節(jié)（GB），它們,之,之間的,換,換算關,系,系為：1Byte=8bit、1KB=1024B、1MB=1024KB、1G=1024MB。,分類,：,：主存,儲,儲器(,內,內存),、,、輔助,存,存儲器(外存)、緩,a、主存儲器是計算機直接存取程序和數據的地方，因此，計算機在執(zhí)行程序前必須將程序裝入內存中。,b、外存中的數據必需先送入內存中才能由CPU處理。,常用的外存有：磁盤、光盤和磁帶等。,磁盤分為硬盤和軟盤。硬盤使用要有適宜的溫度和濕度，應防塵、防震，不可隨意拆卸。,光盤主,要,要有三,類,類：只,讀,讀性光,盤,盤、一,次,次寫入,性,性光盤,、,、可擦,寫,寫性光,盤,盤。只,讀,讀性光,盤,盤（CDR,c、緩沖存儲器用在兩個不同工作速度的部件之間，在交換信息過程中起緩沖作用。,（3）輸入和輸出設備,輸入設備：用來接受用戶輸入的原始數據和程序，并將它們變?yōu)橛嬎銠C能識別的形式存放到內存中。,主要包括鍵盤、鼠標、光筆、掃描儀、攝像機、語音與文字輸入系統(tǒng)等。,輸出設備：用于將存放在內存中由計算機處理的結果轉變?yōu)槿藗兯芙邮艿男问健?常用的輸出設備有顯示設備、打印機、音箱、繪圖儀等。,計算機,硬,硬件,中央處,理,理器（CPU,）,）,存儲器,輸入輸,出,出設備,運算器,控制器,內存儲,器,器,外存儲,器,器,高速緩,沖,沖存儲,器,器(Cache),隨機存,取,取存儲,器,器（RAM）,只讀存,儲,儲器（ROM,）,）,磁盤（,硬,硬盤、,軟,軟盤）,、,、磁帶,優(yōu)盤,主機,光盤,只讀光,盤,盤（CDROM）,一次性,寫,寫入光,盤,盤（CDR),可擦寫,光,光盤,輸入設,備,備,輸出設,備,備,外設,2、軟,件,件,計算機,軟,軟件是一系,列,列按照,特,特定順,序,序組織,的,的計算,機,機數據,和,和指令,的,的集合,。,。,軟件被,劃,劃分為系統(tǒng)軟,件,件和應,用,用軟件,。,。系統(tǒng),軟,軟件為,計,計算機,使,使用提,供,供最基,本,本的功,能,能。不,同,同應用,軟,軟件根,據,據用戶,和,和所服,務,務的領,域,域提供,不,不同的,功,功能。,3、現,代,代計算,機,機系統(tǒng),通,通常被,描,描述為,四,四個層,次,次：計,算,算機硬,件,件、操,作,作系統(tǒng),、,、其他,的,的系統(tǒng),軟,軟件、,應,應用軟,件,件。,五、計,算,算機安,全,全問題,1、計算機,安,安全是指計,算,算機系,統(tǒng),統(tǒng)的硬,件,件、軟,件,件和數,據,據受到,保,保護，,不,不因自,然,然的和,人,人為的,原,原因而,遭,遭到破,壞,壞、更,改,改和顯,露,露，計,算,算機系,統(tǒng),統(tǒng)能連,續(xù),續(xù)正常,運,運行。,2、計,算,算機安,全,全是一,項,項復雜,的,的系統(tǒng),工,工程，,要,要從計算機,安,安全技,術,術、安,全,全管理,、,、安全,立,立法三,個,個方面,入,入手，綜合治理。,微電子技術是指微小型電,子,子元器件和電,路,路的研制、生,產,產以及用它們,來,來實現電子系,統(tǒng),統(tǒng)功能的技術,領,領域，最主要,的,的是集成電路,技,技術。,一、微電子技,術,術的發(fā)展,1、集成電路是指以半導體,晶,晶體材料為基,片,片，采用專門,的,的工藝技術將,組,組成電路的元,器,器件和互連線,集,集成在基片內,部,部、表面或基,片,片之上的微小,型,型電路或系統(tǒng),。,。集成度是體現集成電,路,路水平的重要,標,標志。,2、1958,年,年，美國試制,成,成功世界上第,一,一塊集成電路,。,。20世紀60年代中期，,中,中規(guī)模集成電,路,路。20世紀70年代，大,規(guī),規(guī)模集成電路,。,。20世紀80年代，超,大,大規(guī)模集成電,路,路。目前，集,成,成度達到1000萬晶體管,以,以上。,二、SOC技,術,術對集成電路,產,產業(yè)的影響,1、SOC：,將,將一個完整的,電,電子系統(tǒng)在單,個,個的芯片上來,實,實現，這就是系統(tǒng)芯片（SOC）。,2、SOC技,術,術主要包含3個關鍵的支,持,持技術：軟硬件的協,同,同設計技術，IP核生成及,復,復用技術和超,深,深亞微米集成,電,電路技術。,3、SOC技,術,術對集成電路產,業(yè),業(yè)的影響。,SOC技,術,術對設計者知,識,識結構的要求,促,促使集成電路,整,整機企業(yè)與集,成,成電路設計企,業(yè),業(yè)更緊密的結,合,合。,SOC技,術,術的出現促使,集,集成電路設計,業(yè),業(yè)進一步分工,，,，微電子產業(yè),進,進入智力競爭,和,和知識產權競,爭,爭的高級階段,。,。,SOC技,術,術的出現直接,導,導致IP核的,商,商業(yè)化，從而,對,對集成電路知,識,識產權保護提,出,出了更高的要,求,求。,三、集成電路,工,工藝裝備的研,究,究現狀和發(fā)展,趨,趨勢,1、集成電路,核,核心裝備目前,只,只有少數發(fā)達,國,國家能夠提供,。,。實現超微圖,形,形成像的光刻,技,技術一直是推,動,動集成電路工,藝,藝技術水平發(fā),展,展的核心驅動,力,力。,2、目前：248nmKrF、193nmArF、157nmF2,準,準分子激光器,光,光刻機及分辨,率,率增強技術（RET）。,3、今后：下,一,一代光刻機（NGL）。,四、我國集成,電,電路技術進步,態(tài),態(tài)勢,1、在深亞微,米,米集成電路基,礎,礎技術和工藝,技,技術研究方面,，,，研究成果已,經,經達到0.25,m工藝水平,，,，并對0.18m、0.13m工藝,技,技術進行跟蹤,研,研究。,2、在芯片設,計,計領域，我國,取,取得了一批具,有,有自主知識產,權,權的技術與產,品,品開發(fā)成果，,如,如中科院牽頭,開,開發(fā)的“龍芯,”,”通用CPU,系,系列，由海歸,學,學者創(chuàng)辦的科,技,技公司開發(fā)的,“,“方舟”系列,和,和“星光”系,列,列等。,第三節(jié) 網,絡,絡技術,一、計算機網,絡,絡及其類別,1、計算機網絡：是指按照約,定,定的網絡協議,，,，將若干臺計,算,算機通過通信,設,設備和線路連,接,接起來，形成,彼,彼此能夠相互,通,通信的一組相,關,關的或獨立的,計,計算機系統(tǒng)。,2、網絡的作用：主要是為了,實,實現資源共享，包括信息資,源,源、硬件資源,、,、軟件資源以,及,及通信資源的,共,共享。,3、網絡的分類：按照規(guī)模和,地,地域，網絡可,分,分為局域網和,廣,廣域網。,局域網：是由,一,一組相互連接,的,的、具有通信,能,能力的微機和,其,其他設備所組,成,成的，用于有,限,限距離（如幾,十,十米到幾千米,）,）內的計算機,之,之間進行數據,和,和信息傳遞的,計,計算機網絡。,廣域網：是,利,利用已有的電,話,話線路、微波,通,通信線路進行,遠,遠距離數據傳,輸,輸和資源共享,的,的計算機網絡,體,體系。最大特,點,點是覆蓋的地,理,理面積較為廣,泛,泛。,二、國際互聯,網,網及其發(fā)展,1、國際互聯網(Internet)，也,稱,稱為因特網，,是,是利用通信設,備,備和線路將全,世,世界不同地理,位,位置的功能相,對,對獨立的數以,千,千萬計的計算,機,機系統(tǒng)互聯起,來,來，以功能完,善,善的網絡軟件,（,（網絡通信協,議,議、網絡操作,系,系統(tǒng)等）實現,網,網絡資源共享,和,和信息交換的,數,數據通信網。,2、國際互聯,網,網起源于美國ARPANET（阿帕網），TCP/IP,協,協議的誕生，標志,著,著因特網的形,成,成。,3、因特網的發(fā)展,趨,趨勢：運營產業(yè)化,、,、應用商業(yè)化,、,、互聯全球化,、,、互聯寬帶化,、,、多業(yè)務綜合,平,平臺化、智能,化,化,4、下一代互聯網,特,特點：采用IPV6，能提供更,大,大地址空間；,數,數據傳輸速度,更,更快；更安全,可,可靠；支持大,規(guī),規(guī)模實時交互,式,式的網絡視頻,通,通信；支持大,規(guī),規(guī)模移動和漫,游,游服務；更易,于,于管理。,三、信息高速,公,公路,1、信息高速公路描述的是現代,國,國家信息基礎,設,設施，就是以,最,最新的數字化,光,光纖傳輸、智,能,能化計算機處,理,理和多媒體終,端,端服務技術裝,備,備的地區(qū)、國,家,家或國際規(guī)模,的,的多用戶、大,容,容量和高速度,的,的交互式綜合,信,信息網絡系統(tǒng),。,。在這個系統(tǒng),里,里要達到“四化”：傳輸高通量,化,化、網絡普及,化,化、服務綜合,化,化、系統(tǒng)智能,化,化。,2、信息高速,公,公路以光纖為,“,“路”，以電話、,電,電視、傳真等,多,多媒體終端為,“,“車”，既能傳輸,語,語言和文字，,又,又能傳輸數據,和,和圖像，使信,息,息的高速傳遞,、,、共享和增值,成,成為可能。,3、我國造出,世,世界上最寬的,信,信息高速公路,：,：“40G速率SDH光傳輸系,統(tǒng),統(tǒng)”。,第四節(jié) 現代,通,通信技術,一、無線電通,信,信技術及其應,用,用,無線電報、無,線,線電話、廣播,、,、電視、雷達,等,等。,二、數字程控,交,交換技術,1、交換機：,電,電話線路的交,換,換與接續(xù)設備,。