大學(xué)計算機(jī)信息技術(shù)教程

《大學(xué)計算機(jī)信息技術(shù)教程》主講：顧大明我的聯(lián)系方式顧大明Email：gdm9418@126.com電話SN：limy_0@163.comQQ：4354170第1章信息技術(shù)概述1.1信息與信息技術(shù)1.2微電子技術(shù)簡介本章學(xué)習(xí)目標(biāo)與要求1.了解什么是信息，什么是信息處理，什么是信息技術(shù)2.了解什么是微電子技術(shù)，它的作用和意義3.描述通信技術(shù)的分類和通信技術(shù)的發(fā)展前景4.描述計算機(jī)信息處理的特點5.解釋什么是信息化，信息化建設(shè)有哪些主要內(nèi)容6.了解信息化指標(biāo)體系的內(nèi)容與意義1.1信息與信息技術(shù)（1）什么是信息（2）信息處理與信息技術(shù)（3）信息處理系統(tǒng)信息是什么？(1)關(guān)于信息（information），至今并沒有統(tǒng)一的定義日常生活中比較籠統(tǒng)和模糊的幾種解釋是：語言、文字、圖畫、照片等表示的內(nèi)容（新聞、消息或知識）讀書、上課、交談等所學(xué)習(xí)和了解的知識、方法、事實和情況為了做判斷、訂計劃或求解問題等所需要的數(shù)據(jù)、資料···信息定義信息就是信息，它既不是物質(zhì)也不是能量。——N.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(rèn)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(nèi)容和效用。——認(rèn)識主體立場

信息是什么？(2)中國大百科全書的解釋：從認(rèn)識論層次來看，信息是指認(rèn)識主體所感知或主體所表述的“事物運動的狀態(tài)及狀態(tài)變化的方式”信息因它所表達(dá)的內(nèi)容而有一定的價值，也因能相互交流而體現(xiàn)其作用信息有多種表現(xiàn)形式，語言、文字、聲音、圖片等都是信息的表現(xiàn)形式(載體)信息與物質(zhì)和能量同樣重要，它是人們認(rèn)識世界、改造世界的一種基本資源什么是信息處理？信息處理指的是與下列內(nèi)容相關(guān)的行為和活動：信息的收集(如信息的感知、測量、獲取、輸入等)信息的加工(如信息的分類、計算、分析、轉(zhuǎn)換等)信息的存儲(如書寫、攝影、錄音、錄像等)信息的傳遞(如郵寄、電報、電話等)信息的施用(如控制、顯示等)人工進(jìn)行信息處理的過程人工信息處理的不足：

算不快記不住傳不遠(yuǎn)

看（聽）不清事物客體信息獲取(感覺器官)信息加工與存儲(大腦)信息傳遞(神經(jīng)系統(tǒng))信息施用(效應(yīng)器官)信息傳遞(神經(jīng)系統(tǒng))信息技術(shù)（IT）手/腳/身眼/耳/鼻/舌/身什么是信息技術(shù)？信息技術(shù)（InformationTechnology，簡稱IT）指的是用來擴(kuò)展人們信息器官功能、協(xié)助人們更有效地進(jìn)行信息處理的一門技術(shù)。信息技術(shù)包括：擴(kuò)展感覺器官功能的感測(獲取)與識別技術(shù)擴(kuò)展神經(jīng)系統(tǒng)功能的通信技術(shù)擴(kuò)展大腦功能的計算(處理)與存儲技術(shù)擴(kuò)展效應(yīng)器官功能的控制與顯示技術(shù)信息技術(shù)的發(fā)展歷史◎語言的形成和使用

◎文字的創(chuàng)造

◎印刷技術(shù)的發(fā)明

◎望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡

◎電報和電話通信

◎廣播、電視

◎雷達(dá)、衛(wèi)星（遙感感測）

◎計算機(jī)、機(jī)器人

◎因特網(wǎng)（Internet）···

現(xiàn)代信息技術(shù)3大特征：采用電子技術(shù)（包括激光技術(shù)）以數(shù)字技術(shù)（計算機(jī)）為基礎(chǔ)以軟件為核心內(nèi)容：計算機(jī)、微電子、通信、廣播、遙感遙測、自動控制、機(jī)器人等什么是信息處理系統(tǒng)？用于輔助人們進(jìn)行信息獲取、傳遞、存儲、加工處理、控制及顯示的綜合使用各種信息技術(shù)的系統(tǒng)，可以通稱為信息處理系統(tǒng)信息處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：通信/存儲信息加工通信/存儲控制與顯示感測與識別信息處理系統(tǒng)舉例雷達(dá)：以感測與識別為主要目的電視/廣播：以單向、點到多點的信息傳遞為主要目的電話：以雙向、點到點的信息交互為主要目的銀行：以處理金融信息為目的圖書館：以信息收藏和檢索為主要目的因特網(wǎng)：跨越全球的多功能信息處理系統(tǒng)1.2微電子技術(shù)簡介（1）微電子技術(shù)與集成電路（2）集成電路的制造（3）集成電路的發(fā)展趨勢（4）IC卡(1)微電子技術(shù)與集成電路微電子技術(shù)是信息技術(shù)領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)，是發(fā)展電子信息產(chǎn)業(yè)和各項高技術(shù)的基礎(chǔ)微電子技術(shù)的核心是集成電路技術(shù)電子電路中元器件的發(fā)展演變晶體管(1948)中/小規(guī)模集成電路(1950’s)微電子技術(shù)是以集成電路為核心的電子技術(shù)，它是在電子元器件小型化、微型化的過程中發(fā)展起來的。大規(guī)模/超大規(guī)模集成電路(1970’s)電子管(1904)什么是集成電路？集成電路

(IntegratedCircuit，簡稱IC)： 以半導(dǎo)體單晶片作為基片,采用平面工藝，將晶體管、電阻、電容等元器件及其連線所構(gòu)成的電路制作在基片上所構(gòu)成的一個微型化的電路或系統(tǒng)集成電路的優(yōu)點：體積小、重量輕功耗小、成本低速度快、可靠性高超大規(guī)模集成電路小規(guī)模集成電路集成電路的分類按用途分：通用集成電路專用集成電路（ASIC）按電路的功能分：數(shù)字集成電路模擬集成電路按晶體管結(jié)構(gòu)、電路和工藝分：雙極型（Bipolar）電路金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)電路······按集成度(芯片中包含的元器件數(shù)目)分：集成電路規(guī)模元器件數(shù)目小規(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）＞100萬附：常見集成電路產(chǎn)品的類型(2)集成電路的制造(選學(xué))集成電路的制造工序繁多，從原料熔煉開始到最終產(chǎn)品包裝大約需要400多道工序，工藝復(fù)雜且技術(shù)難度非常高，有一系列的關(guān)鍵技術(shù)。許多工序必須在恒溫、恒濕、超潔凈的無塵廠房內(nèi)完成。目前興建一個有兩條生產(chǎn)線能加工8英寸晶圓的集成電路工廠需投資人民幣10億元以上。集成電路的制造流程硅拋光片單晶硅錠單晶硅錠經(jīng)切割、研磨和拋光后制成鏡面一樣光滑的圓形薄片，稱為“硅拋光片”晶圓硅平面工藝硅平面工藝包括氧化、光刻、摻雜和互連等工序，最終在硅片上制成包含多層電路及電子元件的集成電路。通常每一硅拋光片上可制作成百上千個獨立的集成電路，這種整整齊齊排滿了集成電路的硅片稱作“晶圓”芯片檢測、分類集成電路封裝對晶圓上的每個電路進(jìn)行檢測，然后將晶圓切開成小片，把合格的電路分類，再封裝成一個個獨立的集成電路成品測試成品進(jìn)行成品測試，按其性能參數(shù)分為不同等級，貼上規(guī)格型號及出廠日期等標(biāo)簽，成品即可出廠集成電路的封裝

集成電路封裝目的：電功能、散熱功能、機(jī)械與化學(xué)保護(hù)功能常見的封裝方式：單列直插式（SIP）雙列直插式（DIP）陣列式（PGA）塑料有引線芯片載體（PLCC）扁平貼片式(PQFP)球柵陣列封裝(BGA)小外形封裝（SOP）

FC-PGA2封裝方式（Pentium4處理器）集成電路插座集成電路的封裝形式(3)集成電路的發(fā)展趨勢集成電路的工作速度主要取決于晶體管的尺寸。晶體管的尺寸越小，其極限工作頻率越高，門電路的開關(guān)速度就越快，相同面積的晶片可容納的晶體管數(shù)目就越多。所以從集成電路問世以來，人們就一直在縮小晶體管、電阻、電容、連接線的尺寸上下功夫。IC集成度提高的規(guī)律Moore定律：單塊集成電路的集成度平均每18個月翻一番(GordonE.Moore,1965年)19701975198019851990199520001,00010,000100,0001,000,00010,000,000100,000,0004004800880808086802868038680486PentiumPentiumIIPentiumIIIPentium4晶體管數(shù)例：Intel微處理器集成度的發(fā)展安騰Itanium2（2002） 221M晶體管安騰雙核Itanium2Dual-Core（2006） 1.7B晶體管集成電路技術(shù)的發(fā)展趨勢19992001200420082014工藝(μm)0.180.130.090.060.014晶體管(M)23.847.61355393500時鐘頻率(GHz)1.21.62.02.65510面積(mm2)340340390468901連線層數(shù)678910晶圓直徑(英寸)1212141618引腳數(shù)目7009573350功耗（w）90130183進(jìn)一步提高集成度的問題與出路問題：線寬進(jìn)一步縮小后，晶體管線條小到納米級時，其電流微弱到僅有幾十個甚至幾個電子流動，晶體管將逼近其物理極限而無法正常工作出路：在納米尺寸下