《信息学科导论》PPT课件.ppt

信息学科导论,主讲人:张祖平 中南大学信息科学与工程学院 ,Introduction of Information Science and Technology,第2章: 微电子与信号处理 Microelectronics and Signal Processing,2.1 微电子 2.2 嵌入式系统 2.3 信号处理 2.4 模式识别,2.1 微电子-概述,微电子(Microelectronics) 集成电路 基本概念； 分类与设计； 战略地位； 微电子的战略地位 微电子的历史回顾 微电子的发展趋势,研究在固体(主要是半导体)材料上构成的微小型化电路、电路及系统的电子学分支。,(1) 作为电子学的分支学科，它主要研究电子或粒子在固体材料中的运动规律及其应用，并利用它实现信号处理功能的科学，以实现电路的系统和集成为目的，实用性强。 (2) 微电子学又是信息领域的重要基础学科，在这一领域上，微电子学是研究并实现信息获取、传输、存储、处理和输出的科学。,2.1 微电子概述,微电子的定义,自然界和人类社会的一切活动都在产生信息。信息是客观事物状态和运动特征的一种普遍形式，是人类社会、经济活动的重要资源。,人类的进化史，同时也是一部人类信息活动的演进史。在人类的整个历史发展史中，归纳起来，共经历了5次巨大的信息变革： （1）语言：标志着人类信息活动的范围和效率的飞跃性提高，人类的信息活动从具体走向抽象。 （2）文字：打破了时间和空间的限制，使信息可以传得更久，传得更远。 （3）印刷术：印刷术的发明使人类信息传递的速度和范围急剧地扩展，人类信息的存储能力进一步加强，并初步实现了广泛的信息共享。 （4）电磁波通讯：电信革命的实现，是人类划时代的进步。 （5）计算机和网络技术：新型计算机与网络技术的出现，以及与通信技术的结合，使信息处理第一次达到了一体化和自动化。,微电子是信息社会发展的基石,2.1 微电子概述,社会的各个部分通过网络系统连接成一个整体，由高速大容量光纤和通讯卫星群以光速和宽频带传送信息，从而使社会信息化、网络化和数字化。 实现社会信息化的网络及其关键部件不论是各种计算机和/或通讯机，它们的基础都是微电子。,微电子是信息社会发展的基石,2.1 微电子概述,信息技术的核心与基础：微电子,微电子是信息社会发展的基石,2.1 微电子概述,定义：集成电路IC（Integrated Circuit）是一种微型电子器件或部件，它是微电子的核心。通过一系列特定的加工工艺，将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容等无源器件，按照一定的电路互连，“集成”在一块半导体单晶片（如硅或砷化镓）上，封装在一个外壳内，执行特定电路或系统功能。,优点：体积小，重量轻；引出线和焊接点少，寿命长；可靠性高，性能好；成本低，便于大规模生产。,2.1 微电子集成电路,集成电路芯片的显微照片,集成电路,2.1 微电子集成电路,（1）按功能结构分类 集成电路按其功能、结构的不同，可以分为模拟集成电路和数字集成电路两大类。 模拟集成电路用来产生、放大和处理各种模拟信号(指幅度随时间边疆变化的信号。例如半导体收音机的音频信号、录放机的磁带信号等)，而数字集成电路用来产生、放大和处理各种数字信号(指在时间上和幅度上离散取值的信号。例如VCD、DVD重放的音频信号和视频信号)。,2.1 微电子集成电路,集成电路的分类,（2）按制作工艺分类 集成电路按制作工艺可分为半导体集成电路和薄膜集成电路。膜集成电路又分为厚膜集成电路和薄膜集成电路。,（3）按集成度高低分类 集成电路按集成度高低的不同可分为小规模集成电路、中规模集成电路、大规模集成电路和超大规模集成电路。,2.1 微电子集成电路,集成电路的分类,（4）按导电类型不同分类 集成电路按导电类型可分为双极型集成电路和单极型集成电路。 双极型集成电路的制作工艺复杂，功耗较大，代表集成电路有TTL、ECL、HTL、LST-TL、STTL等类型。单极型集成电路的制作工艺简单，功耗也较低，易于制成大规模集成电路，代表集成电路有CMOS、NMOS、PMOS等类型。,2.1 微电子集成电路,集成电路的分类,（5）按用途分类 集成电路按用途可分为电视机用集成电路、音响用集成电路、影碟机用集成电路、录像机用集成电路、电脑(微机)用集成电路、电子琴用集成电路、通信用集成电路、照相机用集成电路、遥控集成电路、语言集成电路、报警器用集成电路及各种专用集成电路。,2.1 微电子集成电路,集成电路的分类,集成电路 的设计过程： 设计创意 + 仿真验证,集成电路芯片设计过程框架,集成电路的设计,2.1 微电子集成电路,小型化 价格急剧下降 功耗降低 故障率降低,集成电路的战略地位,集成电路的作用,2.1 微电子集成电路,集成电路的战略地位首先表现在当代国民经济的“食物链”关系。,进入信息化社会的判据：半导体产值占工农业总产值的0.5%。,集成电路的战略地位,2.1 微电子集成电路,据美国半导体协会（SIA）预测,2012年,集成电路的战略地位,2.1 微电子集成电路,1985-1990年间世界半导体商品市场份额,80年代后期-90年代初美国采取了一系列增强微电子技术创新和集成电路产业发展的措施，重新夺回领先地位。90年代以来美国经济保持持续高速增长主要得益于信息产业的发展，而其基础是集成电路产业与技术创新。,两个例子,集成电路的战略地位,2.1 微电子集成电路,我国IT企业与Intel公司利润的比较,同样，TI公司的技术创新，数字信号处理器（DSP）使它的利润率比诺基亚高出10个百分点。,集成电路的战略地位,2.1 微电子集成电路,如果我们不发展集成电路产业,IT行业停留在装配业水平上，挣的“辛苦钱”。,在国际分工中我们将只能处于低附加值的低端上。,所以有人戏称说：“你们说中关村是硅谷，但是一个无“芯”的硅谷，产品不可能有竞争力。”在没有自己集成电路产业的情况下，我们的高新技术的发展命脉掌握在他人手中。,当前，微电子产业的发展规模和科学技术水平已成为衡量一个国家综合实力的重要标志。,What will happen?,集成电路的战略地位,2.1 微电子集成电路,几乎所有的传统产业与微电子技术结合，用集成电路芯片进行智能改造，都可以使传统产业重新焕发青春。 全国各行业的风机、水泵的总耗电量约占了全国发电量的30%，仅仅对风机、水泵采用变频调速等电子技术进行改造，每年即可节电500亿度以上，相当于三个葛洲坝电站的发电量(157亿度/年)。 对白炽灯进行高效节能改造，并假设推广应用30%，所节省的电能相当于三座大亚弯核电站的发电量(139亿度/年)。,微电子对传统产业的渗透与带动作用,集成电路的战略地位,2.1 微电子集成电路,电子装备更新换代都基于微电子技术的进步，其灵巧（Smart）的程度都依赖于集成电路芯片的“智慧”程度和使用程度。,微电子对传统产业的渗透与带动作用,集成电路的战略地位,2.1 微电子集成电路,武器装备水平与社会生产力、经济基础有密切关系： 在农业社会：大刀长矛等冷兵器； 在工业化社会：枪、炮等热兵器； 信息化社会： IC成为武器的一个组成元，电子战、信息战。,微电子对国家安全与国防建设的作用,2.1 微电子集成电路,INTERNET基础设施 各种各样的网络：电缆、光纤(光电子)、无线 . 路由和交换技术：路由器、交换机、防火墙、网关 . 终端设备：PC、NetPC、WebTV . 网络基础软件：TCP/IP、DNS、LDAP、DCE . INTERNET服务 信息服务: 极其大量的各种信息 交易服务: 高可靠、高保密 . 计算服务: “网络就是计算机 !”, “计算机成了网络的外部设备 !”,微电子对国家安全与国防建设的作用,2.1 微电子集成电路,1947年12月23日：贝尔实验室肖克莱等人发明了晶体管，这是微电子技术发展中第一个里程碑；,微电子技术的历史回顾,2.1 微电子集成电路,1950年：结型晶体管诞生； 1950年： R Ohl和肖特莱发明了离子注入工艺； 1951年：场效应晶体管发明； 1956年：C S Fuller发明了扩散工艺； 1958年：仙童公司Robert Noyce与德仪公司基尔比间隔数月分别发明了集成电路，开创了世界微电子学的历史；,微电子技术的历史回顾,2.1 微电子集成电路,1. 1962年Wanlass、C. T. SahCMOS技术 现在集成电路产业中占95%以上。 2. 1967年Kahng、S. Sze 非挥发存储器。 3. 1968年Dennard单晶体管DRAM。 4. 1971年Intel公司微处理器计算机的心脏。 目前全世界微机总量约6亿台，在美国每年由计算机完成的工作量超过4000亿人年工作量。美国欧特泰克公司认为：微处理器、宽频道连接和智能软件将是21世纪改变人类社会和经济的三大技术创新。,微电子发展史上的几个里程碑,2.1 微电子集成电路,第一个CPU：4004,微电子发展史上的几个里程碑,2.1 微电子集成电路,基于市场竞争，不断提高产品的性能价格比是微电子技术发展的动力。在新技术的推动下，集成电路自发明以来四十年，集成电路芯片的集成度每三年提高4倍，而加工特征尺寸缩小 倍。这就是由Intel公司创始人之一Gordon E. Moore博士1965年总结的规律，被称为摩尔定律。,集成电路技术是近50年来发展最快的技术。,微电子发展规律,2.1 微电子集成电路,(1) 特征尺寸继续等比例缩小：微细加工 目前0.25m和0.18 m已开始进入大生产；0.15 m和0.13 m大生产技术也已经完成开发，具备大生产的条件；在0.13-0.07um阶段，最关键的加工工艺光刻技术尚未解决。,(2) 集成电路(IC)将发展成为系统芯片(SOC) IC：受PCB板中的连线延时、噪声、可靠性以及重量等因素的限制。 SOC：将整个系统集成在一个微电子芯片上；嵌入式模拟电路的Core可以抑制噪声问题；嵌入式CPU Core可以使设计者有更大的自由度,降低功耗，不需要大量的输出缓冲器,使DRAM和CPU之间的速度接近。,微电子技术的三个主要发展方向,2.1 微电子集成电路,(3) 微电子技术与其它领域相结合将产生新的产业和新的学科，例如MEMS、DNA芯片等。 MEMS是微电子技术与机械、光学等领域结合,指集微型传感器、微型执行器、信号处理和控制电路、接口电路、通信系统以及电源于一体的微型机电系统。 微电子与生物技术紧密结合的以DNA(脱氧核糖核酸)芯片等为代表的生物工程芯片将是21世纪微电子领域的另一个热点和新的经济增长点。它是以生物科学为基础，利用生物体、生物组织或细胞等的特点和功能，设计构建具有预期性状的新物种或新品系，并与工程技术相结合进行加工生产，它是生命科学与技术科学相结合的产物，具有附加值高、资源占用少等一系列特点，正日益受到广泛关注。目前最有代表性的生物芯片是DNA芯片。,微电子技术的三个主要发展方向,返回,2.1 微电子集成电路,2.2 嵌入式系统-概述,嵌入式系统(Embedded System) 定义 实例 嵌入式系统的发展历史 嵌入式系统的基本组成 嵌入式系统的特征与分类 嵌入式处理器特征与分类 实时操作系统(RTOS) 软件工程方法在嵌入式系统中的应用 嵌入式系统的发展趋势和特点,国内一般定义 嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。 一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户应用程序等四个部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。,2.2 嵌入式系统-概述,定义(1),嵌入式系统几乎包括了生活中和工业上的所有电器设备，如掌上PDA、移动计算设备、电视机顶盒、手机上网、数字电视、多媒体、汽车、微波炉、数字相机、家庭自动化系统、电梯、空调、安全系统、自动售货机、蜂窝式电话、消费电子设备、工业自动化仪表与医疗仪器等。 因此嵌入式系统开发技术成为电子信息工程专业学生必须掌握的知识。,生活中的实例(1),2.2 嵌入式系统-概述,彼此互连,生活中的实例(2),2.2 嵌入式系统-概述,中国微机学会的定义： 嵌入式系统是以嵌入式应用为目的的计算机 系统，可以分为片级、板级、系统级。 芯片级嵌入 含程序或算法的处理器 模块级嵌入 系统中的某个核心模块板 系统级嵌入 主计算机系统,定义(2),2.2 嵌入式系统-概述,1971年代单片微处理器问世，它标志着嵌入式系统的开端。 从4个方面了解嵌入式系统历史 硬件 软件 代表产品 系统结构,2.2 嵌入式系统-发展历史,1971年Intel 4004, 4位微处理器 TI, TMS1000, 4位微控制器 ROM, RAM, CPU + I/O port 1980年Intel MCS-51, 8位微控制器 16位, 32位微处理器 1990s, DSP TMS320C30,嵌入式硬件的历史,2.2 嵌入式系统-发展历史,监控程序 操作系统 1981, 嵌入式实时内核 VTRX32 1990s, QNX-4 pSOS, VxWorks, Palm OS, WinCE, Embedded Linux, LynxOS, uCOS, Nucleus,嵌入式软件的历史,2.2 嵌入式系统-发展历史,硬件系统 4位单片机 8位单片机/ 16位单片机 32位专用微处理器 32位DSP微处理器 SoC SoPC,软件系统 实时监控程序 专用系统 通用系统,2.2 嵌入式系统-发展历史,嵌入式系统结构演变,2.2 嵌入式系统-基本组成,硬件 嵌入式处理器 各种类型存储器 模拟电路及电源 接口控制器及接插件,软件 实时操作系统（RTOS） 板级支持包（BSP） 设备驱动（Device Driver） 协议栈（Protocol Stack） 应用程序（Application）,2.2 嵌入式系统-软件硬件基本要素,(1)系统内核小 由于嵌入式系统一般是应用于小型电子装置的，系统资源相对有限，所以内核较之传统的操作系统要小得多。 (2)专用性强 嵌入式系统的个性化很强，其中的软件系统和硬件的结合非常紧密，一般要针对硬件进行系统的移植。即使在同一品牌、同一系列的产品中也需要根据系统硬件的变化和增减不断进行修改。 (3)系统精简 嵌入式系统一般没有系统软件和应用软件的明显区分，不要求其功能设计及实现上过于复杂，这样一方面利于控制系统成本，同时也利于实现系统安全。 (4)高实时性OS 这是嵌入式软件的基本要求，而且软件要求固化存储，以提高速度。软件代码要求高质量和高可靠性、实时性。,2.2 嵌入式系统-重要特征,以信息家电、移动终端、汽车电子、网络设备等为代表的互联网时代的嵌入式系统，不仅为嵌入式市场展现了美好前景，注入了新的生命，同时也对嵌入式系统技术，提出新的挑战： 支持日趋增长的功能密度 灵活的网络联接 轻便的移动应用 多媒体的信息处理、低功耗、人机界面友好互动 支持二次开发和动态升级等,2.2 嵌入式系统-发展趋势,形成行业的标准：行业性嵌入式软硬件平台 嵌入式系统是以应用为中心的系统，不会象PC一样只有一种平台。 吸取PC的成功经验，形成不同行业的标准。 统一的行业标准具有开放、设计技术共享、软硬件重用、构件兼容、维护方便和合作生产的特点，是增强行业性产品竞争能力的有效手段。 如欧共体汽车产业联盟规定以OSEK标准作为开发汽车嵌入式系统的公用平台和应用编程接口,2.2 嵌入式系统-发展趋势,嵌入式系统的发展趋势,软件设计比重日益突出；组件设计技术；SOC；硬件软件化。 经济性(POS开发失败，几十万、几万、5千、5百)：计算机要很便宜，让更多的人能买得起；计算机小型化(笔记本、PDA)让人们携带方便； 可靠性(汽车VCD，挑动问题)：能够在一般环境条件下或者是苛刻的环境条件下运行； 高速度(飞机刹车系统)：能够迅速地完成数据计算或数据传输； 智能性(知识推理、模糊查询、识别、感知运动)：使人们用起来更习惯，对人们更有使价值。,嵌入式系统的发展特点,返回,2.2 嵌入式系统-发展特点,信号处理( Signal Processing) 信号的定义和参数 信号的分类和关系 信号处理的概念 数字信号处理（DSP: Digital Signal Processing ） DSP的基本概念 DSP的学科概貌 DSP系统和优缺点 随机信号 DSP的研究内容和应用 DSP系统的实现 DSP发展特点,2.3 信号处理概述,人类对自然界的认识和改造过程都离不开对自然界中的信息的获取。所谓信息，是指存在于客观世界的一种事物形象，是关于事物运动规律的知识。一般泛指消息、情报、指令、数据、信号等有关周围环境的知识。 任何承载信息的事物都可以看作一个信号，信号是信息的物理表现。,信号的定义,2.3 信号处理概述,3-30kHz:Very low frequency VLF(潜水艇导航) 30-300kHz:Low frequency LF(潜水艇通信) 3003000kHz:Medium frequency(调幅广播) 3-30MHz:High frequency(HF)(无线电爱好者，国际广播，军事通信 无绳电话，电报，传真) 30-300MHz:Very High frequency(VHF)(调频FM，VHF电视) 0.33GHz:Ultra high frequency(UHF)(UHF电视，蜂窝电话，雷达，微波，个人通信) 频率低20Hz范围，称为次声波，它不能被听到，当强度足够大，能被感觉到。(处于VLF Very low frequency) 频率20Hz20KHz称为声波，Low frequency (处于LF) 频率20KHz称为超声波 ，具有方向性，可以成束(处于LF),信号的最基本的参数-频率和幅度,2.3 信号处理概述,物理分类,信号,非电信号,电信号,（传感器）,模拟信号,离散信号,（采样）,抽样信号,数字信号,（量化）,数学分类,确定信号与随机信号,线性信号与非线性信号,信号,信号的分类及关系,2.3 信号处理概述,连续信号和离散信号,连续信号：指随时间变化而连续变化的信号。 离散信号：只有在离散的时间点有确定的值。它通常都是通过对连续信号采样而得到的。,信号的分类及关系,2.3 信号处理概述,模拟信号：指幅度连续的信号，通常指 时间和幅度上都是连续的信号。 数字信号：时间和幅度上都是离散的信号。,采样,模数,保持,转换,模拟信号和数字信号,信号的分类及关系,2.3 信号处理概述,确定性信号：它的每一个值可以用有限个参量来唯一地加以描述。 例：直流信号：仅用一个参量可以描述。 阶跃信号：可用幅度和时间两个参量描述。 正弦波信号：可用幅度、频率和相位三个参量来描述。 随机信号：不能用有限的参量加以描述。也无法对它的未来值确定地参预测。它只能通过统计学的方法来描述(概率密度函数来描述)。 例：许多自然现象所发生的信号、语音信号、图象信号、噪声都是随机信号。它们具有幅度(能量)随机性、或具有发生时间上的随机性或二都兼有之。,确定性信号和随机信号,信号的分类及关系,2.3 信号处理概述,在我们的周围存在着为数众多的“信号”。 如：从茫茫宇宙中的天体发出的微弱电波信号，移动电话发出的数字信号等，这些都属于我们直接感觉不到的信号，还有诸如交通噪音、人们说话声以及电视图象等人们能感觉到的各种各样的信号。 这些众多的信号中，有的是含有有用信息的信号，有的只是应当除掉的噪音。,信号处理,2.3 信号处理概述,信号处理的主要对象是物理信号，诸如电信号、光信号、声信号及震动信号等等。这些信号表现为一个或多个物理量，它们随着另外一些变量(诸如时间、空间位置或频率等)的变化而变化。对含有信息的信号进行处理，以提取人们所希望得到的信息。,所谓“信号处理“，就是要把记录在某种媒体上的信号进行处理，以便抽取出有用信息的过程，它是对信号进行提取、变换、分析、综合等处理过程的统称。,信号处理,2.3 信号处理概述,定义：凡是利用数字计算机或专用数字硬件、对数字信号所进行的一切变换或按预定规则所进行的一切加工处理运算。 例如：滤波、检测、参数提取、频谱分析等。 对于DSP:狭义理解可为Digital Signal Processor 数字信号处理器。广义理解可为Digital Signal Processing 译为数字信号处理技术。在此我们讨论的DSP的概念是指广义的理解。,DSP的基本概念,2.3 信号处理DSP,下图所示的是模拟信号的数字信号处理系统.,2.3 信号处理DSP系统的基本组成,信号的采集:实现信号的数字化，包括取样、量化。 信号的分析:信号描述与运算，各种变换，时、频域分析。 系统分析:线性与非线性系统，时变与非时变系统，线性时(移)不 变系统，因果系统与非因果系统，线性时(移)不变因果系统。 快速算法:FFT, WFT(窗式傅里叶变换 ),快速卷积、相关算法。 数字滤波技术:IIR数字滤波器的分析与设计；FIR数字滤波器的分析与设计。 信号的频谱分析与估值:确定信号：谱分析；随机信号：相关计算、谱估计。 特殊算法:反卷积，信号重构。 数字信号处理的实现:在通用微机上，用软件实现；用单片机实现；专用数字信号处理芯片DSP。,2.3 信号处理DSP的研究内容,通信- GSM/蜂窝电话，CDMA； 电子学/IT(信息技术) - 许多基于DSP的应用； 娱乐- 音乐，音频，多媒体，DVD，DV； 语音分析 声控设备、语音合成； 成像、图像处理； 工业控制/科学研究 X射线测谱学, 化学分析(FT谱测定), 偏微分方程求解； 医学- 正电子X射线层析, 核磁共振； 军事- 雷达设计、侦察卫星。,2.3 信号处理DSP的应用,软件实现 硬件实现 片上系统（SOC, System on a Chip）,2.3 信号处理DSP系统的实现,2.4 模式识别概述,模式识别（Pattern Recognition） 基本概念 发展史 研究内容和应用 生物特征识别技术 引言 研究现状 前景展望,2.4 模式识别基本概念,模式(pattern) - 存在于时间，空间中可观察的事物，具有时间或空间分布的信息。 模式识别(Pattern Recognition) -用计算机实现人对各种事物或现象的分析，描述，判断，识别。 模式识别是模拟人的某些功能； 模拟人的视觉：计算机+光学系统； 模拟人的听觉：计算机+声音传感器； 模拟人的嗅觉和触觉：计算机+传感器；,模式识别的基本流程,2.4 模式识别一般的模式识别系统框图,信息的获取：是通过传感器，将光或声音等信息转化为电信息。信息可以是二维的图像如文字，图像等；可以是一维的波形如声波，心电图，脑电图；也可以是物理量与逻辑值。 预处理：包括AD,二值化，图像的平滑，变换，增强，恢复，滤波等, 主要指图像处理。 特征抽取和选择：在模式识别中，需要进行特征的抽取和选择，例如，一幅64x64的图像可以得到4096个数据，这种在测量空间的原始数据通过变换获得在特征空间最能反映分类本质的特征。这就是特征提取和选择的过程。 分类器设计：分类器设计的主要功能是通过训练确定判决规则，使按此类判决规则分类时，错误率最低。把这些判决规则建成标准库。 分类决策：在特征空间中对被识别对象进行分类。,2.4 模式识别一般的模式识别系统各模块说明,2.4 模式识别应用,字符识别：包括印刷体字符的识别；手写体字符的识别(脱机)，各种OCR设备例如信函分拣、文件处理、卡片输入、支票查对、自动排板、期刊阅读、稿件输入；在线手写字符的识别(联机)，各种书写输入板。 医疗诊断：心电图，脑电图，染色体，癌细胞识别，疾病诊断，例如关幼波肝炎专家系统。 遥感：资源卫星照片，气象卫星照片处理，数字化地球，图像分辨率可以达到1米。 指纹识别，脸形识别。 检测污染分析，大气，水源，环境监测。 自动检测：产品质量自动检测 语声识别，机器翻译，电话号码自动查询，侦听，机器故障判断。 军事应用。,2.4 模式识别各种生物特征识别技术的比较,从上表中可以看出各种生物特征识别技术都有自己的优势和不足，没有一种技术能在所有方面胜过其他技术，所以在具体的应用中应该结合实际情况进行选择。例如指纹和虹膜识别在准确性和速度上都优于声纹识别，但在电话银行中，声纹识别却是一个好的选择，因为它能很好的集成到现有的电话系统之中。,本章小结(1),本章从四个方面介绍了微电子与信号处理的学科内容与发展方向： 微电子部分阐述了微电子学的定义、研究内容、发展历程和重要的战略地位，并对作为其核心的集成电路进行了重点的介绍，将集成电路的分类、关键技术及设计流程与方法进行了详细的说明，最后对微电子的发展趋势进行了分析与预测。,嵌入式系统部分先从定义出发，阐述了嵌入式系统的主要特点和发展历程。嵌入式系统由软件和硬件协同构造，其狠心是嵌入式处理器和嵌入式操作系统。本节对嵌入式处理器的特征和分类进行了介绍，之后介绍了实时操作系统的 3个示例，帮助理解嵌入式操作系统的特点和应用。最后，结合软件工程方法在嵌入式系统中的应用情况，对嵌入式系统发展的趋势进行了深入探讨。,本章小结(2),信号处理部分从信号的定义出发，介绍了模拟信号与数字信号的区别和联系、连续信号与离散信号的概念以及信号处理的对象、主要的处理方法和得到的处理结果；接着重点介绍了数字信号处理(DSP)的学科概貌、历史、优缺点和发展方向，给出了DSP系统的一般框架，并对目前热点研究的随机信号的定义、算法理论发展历程和实际应用，依次做了详细的介绍；最后分别从软件、硬件和片上系统SOC3个方面对DSP系统的实现进行了阐述，归纳分析了DSP技术的发展特点与趋势。,本章小结(3),模式识别部分首先明确模式的定义，指出模式识别(Pattern Recognition) 的目标是利用计算机实现人对各种事物或现象的分析，描述，判断与识别；接着给出了一般模式识别系统的框图，并针对每个功能模块进行了详细的说明；在简