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大学计算机信息技术教程
第1章 信息技术概述
信息与信息技术
电子信息技术简介 信息化与信息社会
2019/3/1
NJNU
2
1.1 信息与信息技术
信息与信息处理
信息技术
信息处理系统
2019/3/1
NJNU
3
信息是什么？
信息是指事物运动的状态及状态变化的方式，是认识主体 所感知或所表述的事物运动及其变化方式的形式、内容和
2019/3/1
NJNU
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集成电路的分类
按功能分
数字集成电路 模拟集成电路
按用途分
通用集成电路 专用集成电路
2019/3/1
NJNU
15
集成电路的发展
在2000年，世界半导体总产值达2000亿美元，以集 成电路为基础的电子产品世界市场总额达一万亿美元， 成为世界第一大产业。
2019/3/1
2019/3/1 NJNU 20
二、通信技术
2、有线载波通信 • 采用频分多路复用技术。 • 明线载波系统：2线制、频带窄、容量小、质量不 稳定（几个）。 • 对称电缆载波系统：4线制、串扰小、话路多（上 千）。 • 同轴电缆载波系统：屏蔽好、容量大（上万）。
2019/3/1
NJNU
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二、通信技术
3、光纤通信 • 利用光纤传导光信号进行通信的一种技术。 • 发端：实现信号的电-光转换；每隔一定距离接入 光中继器；收端：实现信号的光-电转换。 • 光纤通信可靠性好，保密性强。 • 波分复用技术提高传输速度和容量。 • 全光网（AON）不进行光-电、电-光转换，速度 提高，成本降低，它是信息高速公路的基础。
2019/3/1
NJNU
8
信息处理系统示意图
通信/存储
信息加工
通信/存储
感测与识别
控制与显示
2019/3/1
NJNU
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信息处理系统的分类
• • • • •
按自动化程度分：人工的、半自动的、全自动的。 按技术手段分：机械的、电子的和光学的。 按通用性分：专用的和通用的。 按应用领域分：已几乎涉及所有领域，无法细分。 例：图书馆管理系统。
NJNU
16
集成电路的制造
• •
• •
•
将单晶硅经切割、研磨、抛光，制成硅抛光片。 经氧化、光刻、掺杂、互连等工艺，制成含有成 百上千独立集成电路的晶圆。 将晶圆切开，剔除废品，就成了一批芯片。 将芯片安装在陶瓷基座上，将芯片与插脚连线并 加盖封装，就成了集成电路。常见的封装形式有： 单列直插式(SIP)、双列直插式(DIP)和阵列式 (PGA)。 将成品进行测试、分级并打印标签，就可包装出 厂。
扩展感觉器官功能的感测与识别技术 扩展神经网络功能的通信与存储技术 扩展思维器官功能的计算技术 扩展效应器官功能的控制与显示技术
2019/3/1
NJNU
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信息处理系统
1、什么是信息处理系统？ 用于人们进行信息获取、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。
效用
例：人口统计
状态：中国当前人口总数约13亿 状态变化方式：每年以约1%的增长率增加
NJNU 13亿和1%给我们以人口统计的信息。 4
2019/3/1
信息处理做什么？
信息的收集 信息的加工 信息的存储 信息的传递 信息的利用
2019/3/1
NJNU
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信息技术
1、什么是信息技术？ 信息技术是指用来扩展人们信息器官功能、 协助人们进行信息处理的一类技术。
• 微电子技术 • 通信技术 • 计算机技术
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NJNU
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微电子技术
1、微电子技术与集成电路
• 微电子技术以集成电路为核心 • 集成电路的半导体材料通常是硅或砷化镓
2019/3/1
NJNU
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电子管、晶体管与集成电路
电子管
2019/3/1
晶体管
小规模集成 电路
NJNU
超大规模集 成电路
2019/3/1
NJNU
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二、通信技术
1、概述 现代通信指的是使用光波或电波传递信息的技术。 通信的三要素：信源、信宿、信道。 现代通信系统又称电信网，其分类如下：
按业务种类分：电话网、电报网、数据通信网、传真通信网、图 像通信网。 按服务范围分：本地电信网、农村电信网、长途电信网、移动通 信网、国际电信网。 按传输媒介分：电缆通信网、光缆通信网、卫星通信网、用户光 纤网、低轨卫星移动通信网。 按信号形式分：模拟通信网、数字通信网、模拟数字混合网。
例：多媒体技术、网络技术、数据库技术、通信技术、计 算机技术等。事实上，在工业自动化、机器人、航空航天、 生物医疗、地质地理、天文气象、文学艺术，乃至政府管 理、公安法律、商业金融等等，都将本行业的技术或业务， 与信息技术紧密结合，大大提高了质量与效率。
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信息技术
2、基本的信息技术包括：
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集成电路的分类
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
按晶体管数目分
小规模(SSI)：小于100个电子元件 中规模(MSI)：100～3000 大规模(LSI)：3000 ～10万 超大规模(VLSI)：10万～100万 极大规模(ULSI)：大于100万
按结构、工艺分
双极型 MOS型 双极-MOS型
信息的获取：图书登记、人员登记、借书规章等。 信息的存储：主存储硬盘、光盘、后援存储设备等。 信息的加工处理：增加、删除、修改信息等。
信息的使用：查询书目，借书、还书，上网浏览查询等。 内务处理：催还图书、休馆公告、过期罚款等。
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1.2 电子技术信息简介
现代信息技术中的三大核心技术：
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二、通信技术
包层
光线
纤芯
光纤的构成
光波在光纤中 的传播
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二、通信技术
4、微波通信 • 微波是一种具有极高频率的电磁波（介于无线电 波与光波之间,频率300MHz~300GHz,波长 1m~1mm）。 • 微波不能沿地面绕射传播，也不能经电离层反射 传播。 • 远距离微波通信方式：
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集成电路
晶圆与 芯片
封装后的 集成电路
集成电路成品
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集成电路的发展趋势
• • •
•
集成电路的特点是体积小、重量轻、可靠性高。 集成电路的工作速度主要取决于晶体管的尺寸。 单块集成电路的集成度平均每18～24个月翻一番， 这叫做Moore定律。集成度是有极限的，因此， Moore定律不可能永远成立。 集成电路朝着纳米技术、集成光路、光电子集成 方向发展。
第1章 信息技术概述
信息与信息技术
电子信息技术简介 信息化与信息社会
2019/3/1
NJNU
2
1.1 信息与信息技术
信息与信息处理
信息技术
信息处理系统
2019/3/1
NJNU
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信息是什么？
信息是指事物运动的状态及状态变化的方式，是认识主体 所感知或所表述的事物运动及其变化方式的形式、内容和
2019/3/1
NJNU
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集成电路的分类
按功能分
数字集成电路 模拟集成电路
按用途分
通用集成电路 专用集成电路
2019/3/1
NJNU
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集成电路的发展
在2000年，世界半导体总产值达2000亿美元，以集 成电路为基础的电子产品世界市场总额达一万亿美元， 成为世界第一大产业。
2019/3/1
2019/3/1 NJNU 20
二、通信技术
2、有线载波通信 • 采用频分多路复用技术。 • 明线载波系统：2线制、频带窄、容量小、质量不 稳定（几个）。 • 对称电缆载波系统：4线制、串扰小、话路多（上 千）。 • 同轴电缆载波系统：屏蔽好、容量大（上万）。
2019/3/1
NJNU
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二、通信技术
3、光纤通信 • 利用光纤传导光信号进行通信的一种技术。 • 发端：实现信号的电-光转换；每隔一定距离接入 光中继器；收端：实现信号的光-电转换。 • 光纤通信可靠性好，保密性强。 • 波分复用技术提高传输速度和容量。 • 全光网（AON）不进行光-电、电-光转换，速度 提高，成本降低，它是信息高速公路的基础。
2019/3/1
NJNU
8
信息处理系统示意图
通信/存储
信息加工
通信/存储
感测与识别
控制与显示
2019/3/1
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信息处理系统的分类
• • • • •
按自动化程度分：人工的、半自动的、全自动的。 按技术手段分：机械的、电子的和光学的。 按通用性分：专用的和通用的。 按应用领域分：已几乎涉及所有领域，无法细分。 例：图书馆管理系统。
NJNU
16
集成电路的制造
• •
• •
•
将单晶硅经切割、研磨、抛光，制成硅抛光片。 经氧化、光刻、掺杂、互连等工艺，制成含有成 百上千独立集成电路的晶圆。 将晶圆切开，剔除废品，就成了一批芯片。 将芯片安装在陶瓷基座上，将芯片与插脚连线并 加盖封装，就成了集成电路。常见的封装形式有： 单列直插式(SIP)、双列直插式(DIP)和阵列式 (PGA)。 将成品进行测试、分级并打印标签，就可包装出 厂。
扩展感觉器官功能的感测与识别技术 扩展神经网络功能的通信与存储技术 扩展思维器官功能的计算技术 扩展效应器官功能的控制与显示技术
2019/3/1
NJNU
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信息处理系统
1、什么是信息处理系统？ 用于人们进行信息获取、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。
效用
例：人口统计
状态：中国当前人口总数约13亿 状态变化方式：每年以约1%的增长率增加
NJNU 13亿和1%给我们以人口统计的信息。 4
2019/3/1
信息处理做什么？
信息的收集 信息的加工 信息的存储 信息的传递 信息的利用
2019/3/1
NJNU
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信息技术
1、什么是信息技术？ 信息技术是指用来扩展人们信息器官功能、 协助人们进行信息处理的一类技术。
• 微电子技术 • 通信技术 • 计算机技术
2019/3/1
NJNU
11
微电子技术
1、微电子技术与集成电路
• 微电子技术以集成电路为核心 • 集成电路的半导体材料通常是硅或砷化镓
2019/3/1
NJNU
12
电子管、晶体管与集成电路
电子管
2019/3/1
晶体管
小规模集成 电路
NJNU
超大规模集 成电路
2019/3/1
NJNU
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二、通信技术
1、概述 现代通信指的是使用光波或电波传递信息的技术。 通信的三要素：信源、信宿、信道。 现代通信系统又称电信网，其分类如下：
按业务种类分：电话网、电报网、数据通信网、传真通信网、图 像通信网。 按服务范围分：本地电信网、农村电信网、长途电信网、移动通 信网、国际电信网。 按传输媒介分：电缆通信网、光缆通信网、卫星通信网、用户光 纤网、低轨卫星移动通信网。 按信号形式分：模拟通信网、数字通信网、模拟数字混合网。
例：多媒体技术、网络技术、数据库技术、通信技术、计 算机技术等。事实上，在工业自动化、机器人、航空航天、 生物医疗、地质地理、天文气象、文学艺术，乃至政府管 理、公安法律、商业金融等等，都将本行业的技术或业务， 与信息技术紧密结合，大大提高了质量与效率。
2019/3/1
NJNU
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信息技术
2、基本的信息技术包括：
13
集成电路的分类
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
按晶体管数目分
小规模(SSI)：小于100个电子元件 中规模(MSI)：100～3000 大规模(LSI)：3000 ～10万 超大规模(VLSI)：10万～100万 极大规模(ULSI)：大于100万
按结构、工艺分
双极型 MOS型 双极-MOS型
信息的获取：图书登记、人员登记、借书规章等。 信息的存储：主存储硬盘、光盘、后援存储设备等。 信息的加工处理：增加、删除、修改信息等。
信息的使用：查询书目，借书、还书，上网浏览查询等。 内务处理：催还图书、休馆公告、过期罚款等。
2019/3/1
NJNU
10
1.2 电子技术信息简介
现代信息技术中的三大核心技术：
2019/3/1 NJNU 22
二、通信技术
包层
光线
纤芯
光纤的构成
光波在光纤中 的传播
2019/3/1
NJNU
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二、通信技术
4、微波通信 • 微波是一种具有极高频率的电磁波（介于无线电 波与光波之间,频率300MHz~300GHz,波长 1m~1mm）。 • 微波不能沿地面绕射传播，也不能经电离层反射 传播。 • 远距离微波通信方式：
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集成电路
晶圆与 芯片
封装后的 集成电路
集成电路成品
2019/3/1
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集成电路的发展趋势
• • •
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集成电路的特点是体积小、重量轻、可靠性高。 集成电路的工作速度主要取决于晶体管的尺寸。 单块集成电路的集成度平均每18～24个月翻一番， 这叫做Moore定律。集成度是有极限的，因此， Moore定律不可能永远成立。 集成电路朝着纳米技术、集成光路、光电子集成 方向发展。