大一電子導論

1、電子信息類專業(yè)導論,1.電子信息技術概述1.1信息科學技術的含義1.2電子科學技術的發(fā)展1.3電子信息科學技術2.電子信息類科學的學科與專業(yè)2.1 學科與本科專業(yè)2.2 電子信息科學技術的學科分工2.3 北京郵電大學電子工程學院專業(yè)設置3. 北郵電子院”電子信息科學與技術”專業(yè)課程體系,1,1.電子信息技術概述,1.1信息科學技術的含義1.2電子科學技術的發(fā)展1.3電子信息科學技術,2,1.1信息科學技術的含義,信息

2、作為自然語言中的概念是音訊、消息的意思世界是由信息、物質、能源三者構成的信息的歷史,3,1.1信息科學技術的含義,信息概念作為科學術語，學科領域不同含義不同信息系統(tǒng)與信息管理學科中信息是可以通信的數據和知識?？刂普摚绹茖W家維納（Wiener））信息是人們在適應外部世界并且使這種適應反作用于外部世界的過程中，同外部世界進行交換內容的名稱經濟管理領域決策的數據 G.Longo《信息論：新的趨勢與未決問題》反映事物構

3、成、關系和差別的東西,4,1.1信息科學技術的含義,信息：反應客觀世界中各種事物特征和變化的知識是數據加工的結果，是有用的數據,5,數據：描述世界事物特征的?有用的,加工：定義、存儲、處理,6,,,1.1信息科學技術的含義,信息科學是人類了解自然、感知自然，了解社會、溝通情報的一門綜合性科學；由信息論、通信工程、控制論、計算機科學、仿生學、系統(tǒng)工程與人工智能等學科互相滲透、相互結合而形成；如果從技術角度看信息科學：是系

4、統(tǒng)研究信息獲取、傳輸、處理、顯示、存儲、檢索與應用的科學它涉及語言、文字、數據（包含物理參數）、生物信息、圖像等信息形式,7,1.電子信息技術概述,1.1信息科學技術的含義1.2電子科學技術的發(fā)展1.3電子信息科學技術,8,1.2電子科學技術的發(fā)展,電子技術是發(fā)展電子信息科學技術的基礎電子管、半導體、集成電路是電子信息科學技術的物質條件,9,,1.2電子科學技術的發(fā)展,電與電子管公元前，人們就知道磨擦生電的自然現象1819

5、年丹麥科學家奧斯特發(fā)現了電流的磁效應1820 年法國科學家安培對電流和磁場之間的關系作了進一步的研究。1831 年英國科學家法拉第發(fā)現了電磁感應現象，并奠定了發(fā)電機的理論基礎——19 世紀的最重要發(fā)明19 世紀60 年代前后的眾多發(fā)明，如：電燈、電報、電話及多種電動工具等電子技術是從電子管開始的,11,1.2電子科學技術的發(fā)展,電子技術20 世紀初產生電子技術，從電子管開始的。1833 年當愛迪生在尋找電燈泡中燈絲材料時，發(fā)

6、現了受熱燈絲的附近存在熱電子。1885 年英國電氣工程師弗萊明發(fā)現燈泡里的電子可實現單向流動。1904 年弗萊明制成了在燈泡中裝有陰極和屏極的世界上第一只真空二極管。1906 年德.弗雷斯特發(fā)現三極管真空三極管的發(fā)明使信息技術從此跨入了電子時代,11,1.2電子科學技術的發(fā)展,無線電、收音機、電視機的發(fā)明都是基于三極管對信號的放大原理才能制造出來的。在半導體三極管發(fā)明之前，真空二極管、三極管及其改進產品在電子技術領域統(tǒng)治了50

7、 余年,12,1.2電子科學技術的發(fā)展,半導體器件電子管的缺點用電子管器件可以制造出各種類型的電子設備，也可以制造計算機。它的缺點是體積大、功耗大1946 年2月，“世界上第一臺計算機”， 用了18800 個電子管，設備長50 英尺，寬30 英尺，占地1500平方英尺（大約一間半教室大），重約30 噸，每小時耗電20 萬千瓦，運算速度卻只有5000次/秒（加法），共運行了9 年,13,晶體管的發(fā)明半導體晶體管的發(fā)明開創(chuàng)了世界電

8、子科學技術的新時代半導體是一種介于金屬和非金屬之間的材料，以鍺和硅為代表。1947 年，美國貝爾實驗室的三位科學家制造出了世界上第一只點接觸型鍺晶體三極管晶體管體積小、耗電省，此后晶體管迅速取代電子管成為了各類電子設備的主流器件。,14,1.2電子科學技術的發(fā)展,集成電路繼電子管、晶體管之后，電子器件的第三次革命是集成電路1958 年美國德州儀器公司工程師杰克·基爾比在一塊6.45 平方毫米硅片上集成了12個元件，研

9、制出了世界上第一塊集成電路芯片，它標志著電路制作上的一次革命性進展，從此開創(chuàng)了微電子新時代。美國硅谷的仙童半導體公司工程師諾依斯提出了用平面處理技術來實現集成電路的大批量生產集成電路產品迅速取代晶體管分離元器件，在美國硅谷創(chuàng)辦了巨大的集成電路產業(yè)。隨著集成電路的技術進步，電子線路產品體積越來越小，是今天的個人電腦與移動電話成為了可能,15,1.2電子科學技術的發(fā)展,集成電路產品品種繁多，典型的集成電路芯片,16,1.2電子

10、科學技術的發(fā)展,集成電路以一塊芯片上集成數字電路中一種最簡單的“門電路”的個數來區(qū)分集成電路的規(guī)模稱100 個以下的為小規(guī)模100 至1000 個為中規(guī)模1000 至10 萬個為大規(guī)模10 萬以上為超大規(guī)模（VLSI‐‐‐very large scale integration）目前VSLI 芯片的技術己進入SoC（system on a chip，片上系統(tǒng)）時代，即把一個電子系統(tǒng)集成在一塊集成電路芯片上,17,1.2電子科學

11、技術的發(fā)展,集成電路內部情形,18,從1906 年發(fā)明電子管到2006 年僅僅100 年，回顧這100 年電子技術發(fā)展，其成就實在令人感嘆。為了紀念電子管發(fā)明100 周年，有人采用電子管、晶體管和集成電路混合制作成功了一臺PC 機電路主板,19,1.2電子科學技術的發(fā)展,21 世紀電子新器件‐‐‐‐納米電子器件納米電子學和納米器件將是微電子器件的下一次革命，是當今世界電子學發(fā)展的大勢所趨納米電子器件的功能將遠遠超出人們的預期，它將

12、給人類信息科學技術的發(fā)展帶來新的變革。隨著固體器件尺寸變小，達到納米（10‐9 米=1nm）級尺寸，其中受限電子會呈現量子力學波動效應和現象，使器件出現用經典力學無法解釋的特性，而眾多特性在信息電子學看來是十分有用的，從而可以提供人們研究與制造新的電子器件，如納米集成電路、納米顯示器等。,20,1.電子信息技術概述,1.1信息科學技術的含義1.2電子科學技術的發(fā)展1.3電子信息科學技術,21,1.3電子信息科學技術,電子信息科學技

13、術信息科學與電子技術、通信技術、計算機科學技術相結合，形成了“電子信息科學與技術”這個專門領域主要是采用電子學的方法與手段來研究信息科學與技術研究：信息獲取、傳輸、處理、存儲與利用等典型體現在信息應用系統(tǒng)中,22,1.3電子信息科學技術,信息應用信息是有用的數據信息在信息應用系統(tǒng)中，實現效用與價值系統(tǒng)內部互相依賴的各個部分，按照某種規(guī)則，為實現某一特定目標而聯系在一起的合理的、有序的組合信息應用系統(tǒng)為一個特定目標，組

14、織、定義、描述、傳遞、使用信息的一個整體機制其根本目的是描述信息、處理信息、控制信息流向，實現信息的效用與價值,23,人體消化系統(tǒng),財務管理系統(tǒng),1.3電子信息科學技術,信息應用系統(tǒng)由兩部分組成：信息處理系統(tǒng)：信息處理系統(tǒng)對輸入數據進行處理，獲得新的數據（信息）信息傳輸系統(tǒng)負責信息的傳遞，它不改變信息本身的內容，作用是把信息從一處傳到另一處,24,1.3電子信息科學技術,25,圖1?1信息應用系統(tǒng)組成,,輸入部分負責原始信息

15、的采集、定義和描述,,處理機制負責信息使用規(guī)則的定義和描述，并根據信息應用領域定義的規(guī)則對輸入信息進行加工、處理，獲得新的信息,,輸出部分是經過處理的特定需求或特定領域的有用信息,,負責信息的傳遞，它不改變信息本身的內容，作用是把信息從一處傳到另一處,1.3電子信息科學技術,信息傳遞，是信息應用系統(tǒng)的重要組成部分,26,,,1.3電子信息科學技術,現代信息傳輸(遞)系統(tǒng)，包括：算機硬件、傳輸網絡、網絡結構、網絡協議等,27,通信系統(tǒng),電

16、話系統(tǒng),電視網絡,計算機網絡,擬人的信息系統(tǒng)的一般構成,,系統(tǒng),環(huán)境,,,傳感器（輸入）,,,控制器（輸出）,,,,,運算器和記憶器（處理和存儲）,,通信網絡（傳輸）,,,,,現代信息系統(tǒng)很大程度上是擬人的，也是為人服務的（補償人的認知系統(tǒng)之不足，替代人去完成很多任務）,思考（處理、控制）,,28,智能交通信息系統(tǒng),車輛前向防撞系統(tǒng),,,,,,29,電子信息類專業(yè)導論,1.電子信息技術概述1.1信息科學技術的含義1.2電子

17、科學技術的發(fā)展1.3電子信息科學技術2.電子信息類科學的學科與專業(yè)2.1 學科與本科專業(yè)2.2電子信息科學技術的學科分工2.3北京郵電大學電子工程學院專業(yè)設置3. 北郵電子院”電子信息科學與技術”專業(yè)課程體系,30,2.電子信息類科學的學科與專業(yè),2.1 學科與本科專業(yè)2.2電子信息科學技術的學科分工2.3北京郵電大學電子工程學院專業(yè)設置,31,2.1學科與本科專業(yè),學科培養(yǎng)研究生（包括碩士、博士）劃分的科學領域學科

18、劃分遵循知識體系自身的邏輯關系目的是推動科學技術的創(chuàng)新和進步本科專業(yè)以學科分類為背景、按照學科分類和社會對不同業(yè)務領域和崗位的人才需要而設置的培養(yǎng)人才的目錄目的是規(guī)范和指導高等學校分類培養(yǎng)人才,32,2.1學科與本科專業(yè),教育部“工學”一級、二級學科目錄學科的劃分是隨著科學技術的不同發(fā)展階段而變化的我國將研究生培養(yǎng)劃分為12 個門類（工學、理學、農學、醫(yī)學、文學、歷史學、法學、哲學、經濟學、教育學、軍事學、管理學）各門類下

19、又劃分出了若干一級學科，在部分一級學科下面又劃分出了二級學科各高校按學科招收研究生，按學科授予學位（碩士、博士）,33,教育部在“工學”下劃分了12 個一級學科，部分一級學科下又劃分了若干二級學科,34,電子信息科學與技術核心領域：,35,,2.信息科學的學科與專業(yè),2.1 學科與本科專業(yè)2.2電子信息科學技術的學科分工2.3北京郵電大學電子工程學院專業(yè)設置,36,2.2電子信息科學技術的學科分工,37,“電子科學與技術”底層

20、，它是信息科學技術的基礎，是電子信息技術進步的源動力。主要承擔電子材料與元器件的研究、設計、制造與應用。新型材料和新型電子元器件的發(fā)明往往會開辟電子信息技術一個新的時代如電子管、晶體管和集成電路決定了電子信息技術的三個時代，納米器件將是即將到來的新時代；液晶顯示器,38,2.2電子信息科學技術的學科分工,,2.2電子信息科學技術的學科分工,“控制科學與工程”最上層，它主要是研究信息綜合應用的學科：獲取外部信息，綜合分析、判斷、

21、決策，實施對系統(tǒng)的控制，使系統(tǒng)適應環(huán)境要求，完成人類賦予的工作。機器人是該學科研究的工程對象和專業(yè)領域的典型代表?？刂瓶茖W與工程學科的最高目標是制造出能代替人的機器‐‐‐‐智能機器人,39,,2.2電子信息科學技術的學科分工,信息與通信工程”和“計算機科學與技術”這兩個學科的作用類似于“血液循環(huán)系統(tǒng)”和人的“手”和“腳”。電子科學與技術為它們提供工具、武器，使它們能更好地從事信息科學與技術基本原理、技術、方法、應用與產品開發(fā)的

22、研究等工作。這兩個學科的研究成果又為“控制科學與工程”學科提供了武器、方法與技能。,40,,2.2電子信息科學技術的學科分工,“信息與通信工程”主要從事信息獲取、信號處理、信息處理、信息傳輸與通信網絡的理論、技術與產品的研究開發(fā)、設計與制造方面的工程技術工作通信涉及社會化生產、人民生活、國防安全等眾多領域，因而該學科已形成了巨大的產業(yè)群體，需要眾多的工程技術人員和高科技人員。,41,2.2電子信息科學技術的學科分工,“計算機科學與

23、技術”承擔著信息處理與識別、計算機系統(tǒng)結構、軟件工程、人工智能、信息存儲、計算機網絡及計算機外部設備等的理論、技術、設備的設計、制造與研究工作。計算機技術與方法已應用到了國民經濟的各行各業(yè)，包括行政管理與辦公自動化等。計算機科學技術的進步已對社會發(fā)展產生了巨大推動作用。,42,2.2電子信息科學技術的學科分工,學科融合學科的分化、交叉與融合是科技發(fā)展的必然電子信息學科之間的融合信息系統(tǒng)設備：一般是多個學科核心技術的集成大型工

24、程項目：通信、信息處理、計算機、自動控制等多學科綜合光電信息技術與傳統(tǒng)電子信息技術密不可分一塊集成電路就是一個電子系統(tǒng),43,2.信息科學的學科與專業(yè),2.1 學科與本科專業(yè)2.2電子信息科學技術的學科分工2.3北京郵電大學電子工程學院專業(yè)設置,44,2.3北京郵電大學電子工程學院專業(yè)設置,電子工程學院三個本科專業(yè)電子信息科學與技術電子科學與技術光信息科學與技術研究生招生080900：電子科學與技術080300：光學

25、工程生物醫(yī)學工程電子與通信工程（專碩）,45,2.3北京郵電大學電子工程學院專業(yè)設置,電子工程學院電子信息科學與技術專業(yè)核心課程電磁場與電磁波信息網絡應用基礎數字信號處理微波工程基礎高頻電子線路通信原理電子信息類專業(yè)導論軟件無線電天線理論,46,專業(yè)核心: 以電子技術、電磁場與微波技術、信息處理技術為基礎，以計算機科學技術為工具，側重工程與實際應用的寬口徑專業(yè),1.1 北郵電子科學與技術專業(yè),電子工程

26、學院電子科學與技術專業(yè)核心課程量子力學與統(tǒng)計物理固體物理微電子器件基礎VLSI原理與EDA技術ASIC設計原理及應用傳感技術與應用嵌入式系統(tǒng)設計集成電路制造技術電子科學與技術專業(yè)實驗,47,1.1 北郵電子科學與技術專業(yè),電子工程學院光信息科學與技術專業(yè)核心課程量子力學與統(tǒng)計物理電磁場與電磁波高頻電子電路固態(tài)電子學激光原理與技術光電子學光信息處理光纖通信系統(tǒng)光電檢測與傳感技術光信息科學與技術專業(yè)

27、實驗,48,電子信息類專業(yè)導論,1.電子信息技術概述1.1信息科學技術的含義1.2電子科學技術的發(fā)展1.3電子信息科學技術2.信息科學的學科與專業(yè)2.1 學科與本科專業(yè)2.2電子信息科學技術的學科分工2.3北京郵電大學電子工程學院專業(yè)設置3. 北郵電子院”電子信息科學與技術”專業(yè)課程體系,49,3.北郵電子院”電子信息科學與技術”專業(yè)課程體系,專業(yè)特色：本專業(yè)是屬于電子信息在信息領域的科學研究和技術應用的前沿學科，是以

28、電子技術、電磁場與微波技術、信息處理技術為基礎，以計算機科學技術為工具，側重工程與實際應用的寬口徑專業(yè)其培養(yǎng)方向是能夠利用先進的計算機技術、電子技術實現對信息的管理等，注重培養(yǎng)學生扎實的科學理論基礎和較強的實踐應用能力。,50,,,,,本科四年課程基本框架,,3.北郵電子院”電子信息科學與技術”專業(yè)課程體系,專業(yè)課程設置：電子學相關（電子與電路）電磁學相關通信與信息系統(tǒng)計算機技術及電子信息處理,52,專業(yè)特色及課程定位,電子學

29、相關：,電磁學相關：,53,專業(yè)特色及課程定位,通信與信息系統(tǒng)：,計算機技術及電子信息處理：,54,電子信息科學與技術專業(yè)課關系圖,,,,,,,,學習建議,1.了解專業(yè)教學計劃：“法規(guī)性”文件課程類別：基礎課（1-2學期）學科基礎課（2、3、4學期）專業(yè)基礎課（4、5、6學期）專業(yè)課（6、7）學期課程性質必修只選選修,56,學習建議,2.做好大學四年的學習規(guī)劃1）了解自己對什么感興趣：軟件？硬件？市場？通信？計

30、算機？網絡？集成電路？特長：數學？理論分析？動手能力？喜歡的職業(yè)：工程師？教師？產品研發(fā)？市場營銷？2）了解社會的人才需求3）適時調整規(guī)劃,57,學習建議,3.注意培養(yǎng)能力能力培養(yǎng)因素：學校因素：好的教學計劃、好的學風、教風、好的行政管理個人因素：學習是快樂的事情投入各個教學環(huán)節(jié)、投入精力和時間,58,學習建議,大學生個人能力組成業(yè)務能力理論分析能力、軟硬件設計能力、實踐動手能力、整體思維能力等綜合能力文