x第七講現(xiàn)代信息技術_第1頁
x第七講現(xiàn)代信息技術_第2頁
x第七講現(xiàn)代信息技術_第3頁
x第七講現(xiàn)代信息技術_第4頁
x第七講現(xiàn)代信息技術_第5頁
已閱讀5頁,還剩60頁未讀, 繼續(xù)免費閱讀

下載本文檔

版權說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內容提供方,若內容存在侵權,請進行舉報或認領

文檔簡介

公共選修課現(xiàn)代物理概論

第七講

現(xiàn)代信息技術介

現(xiàn)代生活中的主要通信方式郵政:正在萎縮電話:很大發(fā)展,形形色色的電話及通信方式網(wǎng)絡技術:正在興起現(xiàn)代社會是信息社會每時每刻有海量的信息需要傳遞信息具有價值信息學科是現(xiàn)代科學技術的前沿學科信息技術是當今科學技術的先導技術信息產業(yè)是優(yōu)先發(fā)展的支柱產業(yè)信息行業(yè)是就業(yè)形勢良好,收入較高的行業(yè)從信息技術獲益大眾傳媒廣播、電視、報紙、新聞文化娛樂網(wǎng)吧、電視科學技術離不開電子信息技術(含通信技術)工農業(yè)生產改造傳統(tǒng)產業(yè),建立新型工農業(yè)生產體系戰(zhàn)爭軍事空軍、海軍、導彈、坦克…從我們的身邊看電話的普及程度網(wǎng)絡的普及程度電子郵件和手機短信的使用電子商務,需要解決:網(wǎng)絡通信技術物流傳遞技術社會信用保障體系信息定義信息就是信息,它既不是物質也不是能量?!狽.Wiener(控制論創(chuàng)始人)事物運動的狀態(tài)及狀態(tài)變化的方式。——客觀事物立場認識主體所感知或所表述的事物運動及其變化方式的形式、內容和效用?!J識主體立場

信息就是能夠使熵減少的東西——仙農(信息論奠基人)信息的特征信息來源物質,它又不是物質。信息也來源精神,它又不限于精神領域。信息與能量息息相關,它又與能量有本質區(qū)別。信息具有知識本性,它有比知識內涵更廣泛和松弛。信息是具體的,它又可以被感知處理和利用。信息可被共享。語法信息在傳遞和處理過程中永不增值。在封閉系統(tǒng)中,語法信息的最大可能值不變。信息的性質信息是普遍存在的。信息是無限的。對同一事物,不同的觀察者可獲得的信息可能不同信息可以在時間和空間中從一點轉移到另一點信息可以由不同的載體和方法載荷,不改變信息本身。信息可以用來消除系統(tǒng)的不定性,增加系統(tǒng)的有序性(負熵)。通信網(wǎng)網(wǎng)與計計算機機網(wǎng)的的互相相滲透透通信計算算機計算機機通通信

1977年1987年1997年機型大型機 個人電腦網(wǎng)絡電腦對象專業(yè)人員工作人員進入家庭用途科學軍事辦公管理無所不包信息數(shù)字文本多媒體輸入打孔紙帶鍵盤鼠標語音掃描存儲磁芯磁帶IC磁盤 光盤信息技技術發(fā)發(fā)展之之快,,對人人類文文明影影響之之深遠遠,遠遠遠超超出人人們的的想象象!中國互互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡信信息中中心(CNNIC)統(tǒng)計1600800400210117.562199719981998199919992000200410.316.3012.316.3012.316.3012.31上網(wǎng)網(wǎng)人人數(shù)數(shù)(萬人人)10000我國的的電腦腦家庭庭用戶戶50年來,,體積積、功功耗、、速度度、容容量,,提高了1億倍,,價格格降低低了1億倍。。年代存存儲儲器典典型型容量量價價格1979磁磁芯256k(105)4元/位位1999半導體體128M(108)10-5元64x64=4096

16x4kx2=128k

128kx2=256k0.5元/位十年增增長103105從計算算的機機器到到無所所不能能的電電腦1.從數(shù)值值計算算到數(shù)數(shù)據(jù)庫庫解決彈彈道、、解碼碼等軍軍事需需要開開始圖靈理理想機機:帶子、、讀寫寫頭、、控制制器馮??諾諾依曼曼:二進制制、程程序存存儲100:1少數(shù)專專家的的神圣圣殿堂堂2.多媒體體、網(wǎng)網(wǎng)絡多種信信息數(shù)數(shù)字化化,營營造現(xiàn)現(xiàn)實之之外的的世界,,通過過網(wǎng)絡絡實現(xiàn)現(xiàn)信息息共享享圖形界界面的的操作作系統(tǒng)統(tǒng):鼠標、、掃描描、采采集..…….因特網(wǎng)網(wǎng)、光光傳輸輸技術術:信息的的遠程程交互互傳輸輸1:1現(xiàn)代人人重要要的工工具3.家用電電器的的信息息化無所不不在、、無所所不能能像紙張張一樣樣便宜宜的微微處理理器::音樂芯芯片的的運算算能力力超過ENIAC2010年年將降降至4美美分微處理理器、、傳感感器和和激光光技術術的組合合將使使人類類進入入智能能化時時代1:100人類生生活的的必須須105造造紙術術1050活活字字印刷刷1876電電話話1894無無聲聲電影影無線電電電報報1906收收音音機廣播電電臺信息技技術的的演變變1936黑白電電視1948彩彩色電電視1945電子計計算機機1950錄錄音音機1956錄錄像像機1982個人電電腦1993信息高高速公公路基本信信息技技術感知與與識別別技術術——擴擴展感感覺器器官功功能,提提高人人們的的感知知范圍圍、感感知精精度和和靈敏敏度通信技技術與與存儲儲技術術——擴擴展神神經(jīng)網(wǎng)網(wǎng)絡功功能,消消除人人們交交流信信息的的空間間和時時間障障礙計算處處理技技術——擴擴展思思維器器官功功能,增增強人人們的的信息息加工工處理理能力力控制與與顯示示技術術——擴擴展效效應器器官功功能,,增強人人們的的信息息控制制能力力信息處處理系系統(tǒng)實實例雷達是一種種以感感知與與識別別為主主要目目的的的系統(tǒng)統(tǒng)電視/廣播播系統(tǒng)是是一種種單向向的、、點到到多點點(面面)的的以信信息傳傳遞為為主要要目的的的系系統(tǒng)電話是一種種雙向向的、、點到到點的的以信信息交交互為為主要要目的的的系系統(tǒng)銀行是一種種以處處理金金融業(yè)業(yè)務為為主的的系統(tǒng)統(tǒng)圖書館館是一種種以信信息收收藏和和檢索索為主主的系系統(tǒng)Internet是一種種跨越越全球球的多多功能能信息息處理理系統(tǒng)統(tǒng)電子線線路使使用的的基礎礎元件件的演演變真空電電子管管晶晶體管管中中小規(guī)規(guī)模集集成電電路大大規(guī)規(guī)模超超大規(guī)規(guī)模集集成電電路電子線線路使使用的的基礎礎元件件的演演變真空電電子管管在這個個階段段產生生了廣廣播、、電視視、無無線電電通信信、儀儀器儀儀表、、自動動化技技術和和第一一代電電子計計算機機晶體管管1948年發(fā)明明,再再加上上印制制電路路組裝裝技術術的使使用,,使電電子電電路在在小型型化方方面前前進了了一大大步,,產生生了第第二代代計算算機電子線線路使使用的的基礎礎元件件的演演變集成電電路(IntegratedCircuit,簡簡稱IC)20世世紀50年年代出出現(xiàn),,以半半導體體單晶晶片作作為材材料,,經(jīng)平平面工工藝加加工制制造,,將大大量晶晶體管管、電電阻等等元器器件及及互連連線構構成的的電子子線路路集成成在基基片上上,構構成一一個微微型化化的電電路或或系統(tǒng)統(tǒng)?,F(xiàn)代集集成電電路使使用的的半導導體材材料通通常是是硅(Si),,也可可以是是化合合物半半導體體如砷砷化鎵鎵(GaAs)等小規(guī)模模集成成電路路超大規(guī)規(guī)模集集成電電路集成電電路的的規(guī)模模集成電路規(guī)模集成度(個電子元件)小規(guī)模集成電路(SSI)<100中規(guī)模集成電路(MSI)100~3000大規(guī)模集成電路(LSI)3000~10萬超大規(guī)模集成電路(VLSI)10萬~100萬極大規(guī)模集成電路(ULSI)>100萬根據(jù)所所包含含的晶晶體管管數(shù)目目分為為:集成電電路分分類根據(jù)集集成電電路的的功能能分為為:數(shù)字集集成電電路(如邏邏輯電電路、、存儲儲器、、微處處理器器、微微控制制器、、數(shù)字字信號號處理理器等等)模擬集集成電電路(又稱稱為線線性電電路,,如信信號放放大器器、功功率放放大器器等)微電子子技術術與集集成電電路集成電電路芯芯片是是微電電子技技術的的結晶晶,它它們是是計算算機的的核心心。先進的的微電電子技技術→→→高高集成成度芯芯片→→→高高性能能的計計算機機→→→利用用計算算機進進行集集成電電路的的設計計、生生產過過程控控制及及自動動測試試,又又能制制造出出性能能高、、成本本更低低的集集成電電路芯芯片微電子子技術術與集集成電電路集成電電路是是現(xiàn)代代信息息產業(yè)業(yè)和信信息社社會的的基礎礎集成電電路是是改造造和提提升傳傳統(tǒng)產產業(yè)的的核心心技術術2000年世界界半導導體產產值達達2000億美元元電子信信息產產品市市場總總額超超過1萬億美美元據(jù)預測測:未未來十十年內內世界界半導導體的的年平平均增增長率率將達達15%以上,,2010年全世世界半半導體體的年年銷售售額可可達到到6000~8000億美元元,將將支持持4~5萬億美美元的的電子子裝備備市場場。集成電電路的的制造造集成電電路的的制造造:400多道道工序序硅襯底晶圓芯片硅平面工藝剔除、分類集成電路封裝成品成品測試集成電電路的的制造造集成電電路制制造廠廠(晶晶圓廠廠)生生產的的產品品包括括:晶圓切切片((也簡簡稱為為晶圓圓)超大規(guī)規(guī)模集集成電電路芯芯片((可簡簡稱為為芯片片)晶圓:在每每一硅硅光片片可制制作出出許多多獨立立的集集成電電路,,這種種排排滿了了集成成電路路的硅硅片稱稱為““晶圓圓”。。芯片:將將合格的的集成電電路分類類排列,,這種集集成電路路小片,,稱為““芯片””。集成電路路的發(fā)展展趨勢集成電路路的工作作速度主要取決決于組成成邏輯門門電路的的晶體管管的尺寸寸,晶體體管的尺尺寸越小小,其極極限工作作頻率越越高,門門電路的的開關速速度就越越快。芯芯片上電電路元件件的線條條越細,,相同面面積的晶晶片可容容納的晶晶體管就就越多,,功能就就越強,,速度也也越快。。提高集成成度,關關鍵在縮縮小門電電路面積積集成電路路特點::體積小小、重量量輕、可可靠性高高Moore定律單塊集成成電路的的集成度度平均每每18~24個月翻一一番——GordonE.Moore,1965年年Intel公司司創(chuàng)始人人問題與出出路線寬進一一步縮小小、線路路間的距距離越來來越窄以以后,干干擾將越越益嚴重重。為了減少少這種干干擾,可可以采取取減小電電流,降降低電壓壓的方法法來解決決。但是,當當晶體管管的基本本線條小小到納米米級,線線路的電電流微弱弱到僅有有幾十個個甚至幾幾個電子子流動時時,晶體體管已逼逼近其物物理極限限,它將將無法正正常工作作。在納米尺寸寸下,納米米結構會會表現(xiàn)出出一些新新的量子現(xiàn)象象和效應應,可以利利用這些些量子效效應研制制具有新新功能的的量子器器件,從從而把芯芯片的研研制推向向量子世世界的新新階段——納米芯片片技術。同時,人人們還在在研究將將自然界界傳播速速度最快快的光作作為信息息的載體體,發(fā)展展光子學學,研制制集成光光路,或或把電子子與光子子并用,,實現(xiàn)光電子集集成。通信技術術通信三要要素:信源(信息的的發(fā)送者者)信宿(信息的的接收者者)信道(信息的的載體與與傳播媒媒介)產生和發(fā)送信息的一端信源信宿通信線路信道噪聲外界的干擾接收信息的一端通信系統(tǒng)統(tǒng)分類有線載波波通信光纖通信信微波通信信衛(wèi)星通信信移動通信信有線載波波通信有線載波波通信::主要傳輸輸電話,,電報、、傳真、、數(shù)據(jù)也可傳輸輸廣播、、可視電電話、電電視節(jié)目目依據(jù)所用的傳傳輸介質質,有線載載波通信信可分為為:明線載波系統(tǒng)統(tǒng)對稱電纜纜載波系統(tǒng)統(tǒng)同軸電纜纜載波系統(tǒng)統(tǒng)光纖通信信傳輸介質質:光纖纖(光纜纜)傳輸?shù)男判盘枺汗夤庑盘枺ǎ〝?shù)字信信號,有有光脈沖沖相當于于1,無無光脈沖沖相當于于0)傳輸速率率:1Gb/s以上包層纖芯光纖的構成光纖通信信光波在纖纖芯中的的傳輸原原理當光線的的入射角角足夠大大時,就就會出現(xiàn)全全反射,,重復此此過程,,光就沿著著光纖傳傳播下去去光纖種類類多模:纖芯直直徑為50或62.5μm,可以存存在許多多條入射射角不同同的光線線,各自自以不同同的反射射角全反反射傳播播下去((即:每每一個光光線有一一個不同同的模式式)。單模:纖芯直直徑為8—10μm(一個光光波波長長),光光線不出出現(xiàn)反射射,直接接向前傳傳輸。衰耗耗小,在在2.5Gb/s的高速率率下傳輸輸數(shù)十公公里而不不必采用用中繼器器。光纖通信信系統(tǒng)調制器發(fā)信電路激勵電路信息解調器收信電路放大電路信息光纜中繼器發(fā)信設備收信設備光纖通信信優(yōu)點傳輸頻帶帶非常寬寬,通信信容量大大抗雷電和和電磁干干擾、抗抗輻射能能力強無串音干干擾,保保密性強強,不易易被竊聽聽或截取取數(shù)據(jù)傳輸損耗耗小,通通訊距離離長數(shù)據(jù)速率率為420Mbps、距離為119km、無中繼器器時,誤誤碼率為為10-8重量輕,,便于運運輸和鋪鋪設光纖通信信缺點精確連接接兩根光光纖比較較困難光纖通信信技術光纖通信信系統(tǒng)技技術更新新?lián)Q代80年代代末:PDH((PlesiochronousDigitalHierarchy準準同步數(shù)數(shù)字系列列)系統(tǒng)統(tǒng)90年代代中期::SDH(SynchronousDigitalHierarchy同步步數(shù)字系系列)系系統(tǒng)現(xiàn)在:WDM((WavelengthDivisionMultiplexing波波分復復用)系系統(tǒng)波分復用用技術能能在單一一光纖內內同步傳傳輸多個個不同波波長的光光波,讓讓數(shù)據(jù)傳傳輸速度度和容量量獲得倍倍增光纖通信信的發(fā)展展前景光纖通信信的瓶頸頸之一是是光信號號的傳輸輸距離。焦點在““信號放放大”。。普通光纖纖網(wǎng)絡中中的信息息在傳輸輸時每隔隔200km~500km間需加入入電放大大器,將將光信號號還原成成電信號號進行放放大,然然后再轉轉換成光光信號繼繼續(xù)傳輸輸。這不不僅增加加成本,,還使進一步提提高帶寬寬變得越越來越困困難,超超高速傳傳輸所帶帶來的經(jīng)經(jīng)濟效益益將被昂昂貴的光光/電和和電/光光轉換所所抵消。。全光網(wǎng)((AllOpticalNetwork):光信息流流在通信信網(wǎng)絡中中的傳輸輸及交換換時始終終以光的的形式存存在,不不需要經(jīng)經(jīng)過光/電、電/光轉換。。全光網(wǎng)技技術是光光纖通訊訊領域的的前沿技技術,是是21世世紀真正正的高速速公路。。微波通信信微波:一一種具有有較高頻頻率(300MHz~300GHz)的電磁磁波。波長很短短,通常常為1米米至1毫毫米。微波通信信是眾多多無線通通信形式式中的一一種。有人認為為未來只只有兩種種通信手手段:光纖:用用于所有有固定設設備(電電話、傳傳真機、、計算機機)通信信無線通信信:用于于所有移移動通信信。衛(wèi)星通信信利用人造造地球衛(wèi)衛(wèi)星作為為中繼站站轉發(fā)無無線電信信號,實實現(xiàn)兩或或多個地地球站之之間的通通信。是微波接接力通信信技術與與空間技技術相結結合的產產物。衛(wèi)星通信信通信衛(wèi)星星工作原原理從地面站站1發(fā)出的無無線電信信號,被被衛(wèi)星通通信天線線接收后后,首先先在通信信轉發(fā)器器中進行行放大、變頻和功率放放大,然然后由衛(wèi)衛(wèi)星的通通信天線線把放大大后的信信號重新新發(fā)向地地面站2,從而實實現(xiàn)兩個個地面站站或多個個地面站站的遠距距離通信信。通信衛(wèi)星地面站1地面站2地球信息通信信技術輝輝煌煌依舊((1)NetworkandOpticalFiberCommunications(網(wǎng)網(wǎng)絡與光光纖通信信技術)無線通信信的歷史史:1901年年12月月12日日,意大大利工程程師馬可可尼首次次實現(xiàn)跨跨越大西西洋的無無線電通通信。容容量:幾幾bit/s((bps)。100年年后的今今天,骨骨干光纖纖傳輸?shù)牡娜萘浚海?0Gbps。網(wǎng)絡通信信的廣泛泛應用::電子商務務,電子子政務,,網(wǎng)上醫(yī)醫(yī)療,網(wǎng)網(wǎng)上教學學,…。。網(wǎng)絡成為為現(xiàn)代生生活的重重要媒體體。全世界有有4.14億人人經(jīng)常上上網(wǎng)。技術發(fā)展展:窄帶帶寬帶;有有線無線;;固定移動最后1km和接接入問題題:ISDN,,ADSL,CableModem,光光纖瓶頸:光光電轉換換。最終終有可能能導致光光學信息息處理技技術代替替電子信信息處理理技術MobileCommunications第一代模擬的第二代數(shù)字的第三代無線與互互聯(lián)網(wǎng)等等多媒體體通信相相結合第四代100MB,動動畫、音音樂等第五代多媒體,,3D會會議,3D游戲戲10problemsfacedbytheinternet身份識別別保護知識識產權;保護個人人隱私;新一代網(wǎng)網(wǎng)絡通信信協(xié)議;新一代互互聯(lián)網(wǎng)技技術;無線上網(wǎng)網(wǎng)技術;傳統(tǒng)電話話線路與與網(wǎng)絡融融合技術術;更有效的的網(wǎng)絡視視頻傳輸輸技術;垃圾郵件件的過濾濾技術;網(wǎng)絡安全全技術網(wǎng)絡交換換系統(tǒng)和和CDMA系統(tǒng)統(tǒng)示意圖圖信息通信信技術輝輝煌煌依舊((2)計算機技技術2001年出現(xiàn)現(xiàn)了分子子電路由晶體管管、開關關、導線線等構成成分子電電路,可可以進行行計算;;《科學》》雜志將將其列為為年度十十大科技技進展的的榜首;;意義:最最終將導導致運算算速度最最快的計計算機的的誕生((目前的的運算速速度:12萬億億次/秒秒,國產產的4千千億次/秒)。。2001年出現(xiàn)現(xiàn)了生物物計算機機由DNA分子((軟件))和酶分分子(硬硬件)構構成尺寸:1萬億個個這樣的的生物計計算機只只有一滴滴水那么么大運算能力力驚人計算機芯芯片2002年計算算機芯片片的最新新進展2002年1月月,P4,f=4GHz;2002年4月月,Motorola,Philips,STMicro-electronics組建建戰(zhàn)略聯(lián)聯(lián)盟;2002年8月月,IBM,SONY,TOSHIBA聯(lián)合合研制新新型計算算機芯片片;2002年9月月,SAMSUN推推出512M,,1G動動態(tài)RAM,突突破納米米級(100nm);;

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權益所有人同意不得將文件中的內容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內容負責。
  • 6. 下載文件中如有侵權或不適當內容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論