大一电子导论

1、电子信息类专业导论1.电子信息技术概述1.1信息科学技术的含义1.2电子科学技术的发展1.3电子信息科学技术2.电子信息类科学的学科与专业2.1 学科与本科专业2.2 电子信息科学技术的学科分工2.3 北京邮电大学电子工程学院专业设置3. 北邮电子院”电子信息科学与技术”专业课程体系11.电子信息技术概述1.1信息科学技术的含义1.2电子科学技术的发展1.3电子信息科学技术21.1信息科学技术的含义n信息n作为自然语言中的概念是音讯、消息的意思n世界是由信息、物质、能源三者构成的n信息的历史31.1信息科学技术的含义信息概念作为科学术语，学科领域不同含义不同n信息系统与信息管理学科中n信息是可

2、以通信的数据和知识。n控制论（美国科学家维纳（Wiener）n信息是人们在适应外部世界并且使这种适应反作用于外部世界的过程中，同外部世界进行交换内容的名称n经济管理领域n决策的数据 nG.Longo信息论：新的趋势与未决问题n反映事物构成、关系和差别的东西 41.1信息科学技术的含义n信息：信息：n反应客观世界中各种事物特征和变化的知识n是数据加工数据加工的结果，是有用的数据5数据：描述世界事物特征的有用的加工：定义、存储、处理61.1信息科学技术的含义n信息科学n是人类了解自然、感知自然，了解社会、沟通情报的一门综合性科学；n由信息论、通信工程、控制论、计算机科学、仿生学、系统工程与人工智能

3、等学科互相渗透、相互结合而形成；n如果从技术角度看信息科学：n是系统研究信息获取、传输、处理、显示、存储、检索与应用的科学n它涉及语言、文字、数据（包含物理参数）、生物信息、图像等信息形式71.电子信息技术概述1.1信息科学技术的含义1.2电子科学技术的发展1.3电子信息科学技术81.2电子科学技术的发展n电子技术是发展电子信息科学技术的基础n电子管、半导体、集成电路是电子信息科学技术的物质条件9电子管半导体器件集成电路纳米电子器件1.2电子科学技术的发展n电与电子管n公元前，人们就知道磨擦生电的自然现象n1819 年丹麦科学家奥斯特发现了电流的磁效应n1820 年法国科学家安培对电流和磁场之

4、间的关系作了进一步的研究。n1831 年英国科学家法拉第发现了电磁感应现象，并奠定了发电机的理论基础19 世纪的最重要发明n19 世纪60 年代前后的众多发明，如：电灯、电报、电话及多种电动工具等n电子技术是从电子管开始的111.2电子科学技术的发展n电子技术n20 世纪初产生电子技术，从电子管开始的。n1833 年当爱迪生在寻找电灯泡中灯丝材料时，发现了受热灯丝的附近存在热电子。n1885 年英国电气工程师弗莱明发现灯泡里的电子可实现单向流动。n1904 年弗莱明制成了在灯泡中装有阴极和屏极的世界上第一只真空二极管。n1906 年德.弗雷斯特发现三极管n真空三极管的发明使信息技术从此跨入了电

5、子时代111.2电子科学技术的发展n无线电、收音机、电视机的发明都是基于三极管对信号的放大原理才能制造出来的。n在半导体三极管发明之前，真空二极管、三极管及其改进产品在电子技术领域统治了50 余年121.2电子科学技术的发展n半导体器件n电子管的缺点n用电子管器件可以制造出各种类型的电子设备，也可以制造计算机。n它的缺点是体积大、功耗大n1946 年2月，“世界上第一台计算机”， 用了18800 个电子管，设备长50 英尺，宽30 英尺，占地1500平方英尺（大约一间半教室大），重约30 吨，每小时耗电20 万千瓦，运算速度却只有5000次/秒（加法），共运行了9 年13n晶体管的发明n半导体

6、晶体管的发明开创了世界电子科学技术的新时代n半导体是一种介于金属和非金属之间的材料，以锗和硅为代表。n1947 年，美国贝尔实验室的三位科学家制造出了世界上第一只点接触型锗晶体三极管n晶体管体积小、耗电省，此后晶体管迅速取代电子管成为了各类电子设备的主流器件。141.2电子科学技术的发展n集成电路n继电子管、晶体管之后，电子器件的第三次革命是集成电路n1958 年美国德州仪器公司工程师杰克基尔比在一块6.45 平方毫米硅片上集成了12个元件，研制出了世界上第一块集成电路芯片，它标志着电路制作上的一次革命性进展，从此开创了微电子新时代。n美国硅谷的仙童半导体公司工程师诺依斯提出了用平面处理技术来

7、实现集成电路的大批量生产n集成电路产品迅速取代晶体管分离元器件，在美国硅谷创办了巨大的集成电路产业。n随着集成电路的技术进步，电子线路产品体积越来越小，是今天的个人电脑与移动电话成为了可能151.2电子科学技术的发展n集成电路产品品种繁多，典型的集成电路芯片161.2电子科学技术的发展n集成电路以一块芯片上集成数字电路中一种最简单的“门电路”的个数来区分集成电路的规模n称100 个以下的为小规模n100 至1000 个为中规模n1000 至10 万个为大规模n10 万以上为超大规模（VLSI very large scale integration）n目前VSLI 芯片的技术己进入SoC（sy

8、stem on a chip，片上系统）时代，即把一个电子系统集成在一块集成电路芯片上171.2电子科学技术的发展n集成电路内部情形18n从1906 年发明电子管到2006 年仅仅100 年，回顾这100 年电子技术发展，其成就实在令人感叹。n为了纪念电子管发明100 周年，有人采用电子管、晶体管和集成电路混合制作成功了一台PC 机电路主板191.2电子科学技术的发展n21 世纪电子新器件世纪电子新器件 纳米电子器件纳米电子器件n纳米电子学和纳米器件将是微电子器件的下一次革命，是当今世界电子学发展的大势所趋n纳米电子器件的功能将远远超出人们的预期，它将给人类信息科学技术的发展带来新的变革。n随

9、着固体器件尺寸变小，达到纳米（10 9 米=1nm）级尺寸，其中受限电子会呈现量子力学波动效应和现象，使器件出现用经典力学无法解释的特性，而众多特性在信息电子学看来是十分有用的，从而可以提供人们研究与制造新的电子器件，如纳米集成电路、纳米显示器等。201.电子信息技术概述1.1信息科学技术的含义1.2电子科学技术的发展1.3电子信息科学技术211.3电子信息科学技术n电子信息科学技术n信息科学与电子技术、通信技术、计算机科学技术相结合，形成了“电子信息科学与技术”这个专门领域n主要是采用电子学的方法与手段来研究信息科学与技术n研究：信息获取、传输、处理、存储与利用等n典型体现在信息应用系统中2

10、21.3电子信息科学技术n信息应用n信息是有用的数据n信息在信息应用系统中，实现效用与价值n系统n内部互相依赖的各个部分，按照某种规则，为实现某一特定目标而联系在一起的合理的、有序的组合信息应用系统n为一个特定目标，组织、定义、描述、传递、使用信息的一个整体机制n其根本目的是描述信息、处理信息、控制信息流向，实现信息的效用与价值 23人体消化系统财务管理系统1.3电子信息科学技术n信息应用系统由两部分组成：n信息处理系统：n信息处理系统对输入数据进行处理，获得新的数据（信息）n信息传输系统n负责信息的传递，它不改变信息本身的内容，作用是把信息从一处传到另一处241.3电子信息科学技术25信息传

11、输系统输入部分处理机制输出部分原始信息目的信息信息处理系统信息提供者信息使用者图1 1信息应用系统组成输入部分输入部分负责原始信息的采集、定义和描述处理机制负责处理机制负责信息使用规则的定义和描述，并根据信息应用领域定义的规则对输入信息进行加工、处理，获得新的信息输出部分输出部分是经过处理的特定需求或特定领域的有用信息负责信息的传递，它不改变信息本身的内容，作用是把信息从一处传到另一处1.3电子信息科学技术n信息传递，是信息应用系统的重要组成部分261.3电子信息科学技术n现代信息传输(递)系统，包括：算机硬件、传输网络、网络结构、网络协议等27通信系统电话系统电视网络计算机网络拟人的信息系统

12、的一般构成系统系统环境环境传感器传感器（输入）（输入）控制器控制器（输出）（输出）运算器和记忆器运算器和记忆器（处理和存储）（处理和存储）通信网络通信网络（传输）（传输）现代信息系统很大程度上是拟人的，也是为人服务的现代信息系统很大程度上是拟人的，也是为人服务的（补偿人的认知系统之不足，替代人去完成很多任务）（补偿人的认知系统之不足，替代人去完成很多任务）思考（处理、控制）思考（处理、控制）28智能交通信息系统车辆前向防撞系统车辆前向防撞系统 29电子信息类专业导论1.电子信息技术概述1.1信息科学技术的含义1.2电子科学技术的发展1.3电子信息科学技术2.电子信息类科学的学科与专业2.1 学

13、科与本科专业2.2电子信息科学技术的学科分工2.3北京邮电大学电子工程学院专业设置3. 北邮电子院”电子信息科学与技术”专业课程体系302.电子信息类科学的学科与专业2.1 学科与本科专业2.2电子信息科学技术的学科分工2.3北京邮电大学电子工程学院专业设置312.1学科与本科专业n学科n培养研究生（包括硕士、博士）划分的科学领域n学科划分遵循知识体系自身的逻辑关系n目的是推动科学技术的创新和进步n本科专业n以学科分类为背景、按照学科分类和社会对不同业务领域和岗位的人才需要而设置的培养人才的目录n目的是规范和指导高等学校分类培养人才322.1学科与本科专业n教育部“工学”一级、二级学科目录n学

14、科的划分是随着科学技术的不同发展阶段而变化的n我国将研究生培养划分为12 个门类（工学、理学、农学、医学、文学、历史学、法学、哲学、经济学、教育学、军事学、管理学）n各门类下又划分出了若干一级学科，在部分一级学科下面又划分出了二级学科n各高校按学科招收研究生，按学科授予学位（硕士、博士）33教育部在“工学”下划分了12 个一级学科，部分一级学科下又划分了若干二级学科34电子信息科学与技术核心领域：352.信息科学的学科与专业2.1 学科与本科专业2.2电子信息科学技术的学科分工2.3北京邮电大学电子工程学院专业设置362.2电子信息科学技术的学科分工37控制科学与工程光电信息技术n“电子科学与

15、技术”n底层，它是信息科学技术的基础，是电子信息技术进步的源动力。n主要承担电子材料与元器件的研究、设计、制造与应用。n新型材料和新型电子元器件的发明往往会开辟电子信息技术一个新的时代n如电子管、晶体管和集成电路决定了电子信息技术的三个时代，纳米器件将是即将到来的新时代；液晶显示器38控制科学与工程光电信息技术2.2电子信息科学技术的学科分工2.2电子信息科学技术的学科分工n“控制科学与工程”n最上层，它主要是研究信息综合应用的学科：n获取外部信息，综合分析、判断、决策，实施对系统的控制，使系统适应环境要求，完成人类赋予的工作。n机器人是该学科研究的工程对象和专业领域的典型代表。n控制科学与工

16、程学科的最高目标是制造出能代替人的机器 智能机器人39控制科学与工程光电信息技术2.2电子信息科学技术的学科分工n信息与通信工程”和“计算机科学与技术”n这两个学科的作用类似于“血液循环系统”和人的“手”和“脚”。n电子科学与技术为它们提供工具、武器，使它们能更好地从事信息科学与技术基本原理、技术、方法、应用与产品开发的研究等工作。n这两个学科的研究成果又为“控制科学与工程”学科提供了武器、方法与技能。40控制科学与工程光电信息技术2.2电子信息科学技术的学科分工n“信息与通信工程”n主要从事信息获取、信号处理、信息处理、信息传输与通信网络的理论、技术与产品的研究开发、设计与制造方面的工程技术

17、工作n通信涉及社会化生产、人民生活、国防安全等众多领域，因而该学科已形成了巨大的产业群体，需要众多的工程技术人员和高科技人员。412.2电子信息科学技术的学科分工n“计算机科学与技术”n承担着信息处理与识别、计算机系统结构、软件工程、人工智能、信息存储、计算机网络及计算机外部设备等的理论、技术、设备的设计、制造与研究工作。n计算机技术与方法已应用到了国民经济的各行各业，包括行政管理与办公自动化等。计算机科学技术的进步已对社会发展产生了巨大推动作用。422.2电子信息科学技术的学科分工n学科融合n学科的分化、交叉与融合是科技发展的必然n电子信息学科之间的融合n信息系统设备：一般是多个学科核心技术

18、的集成n大型工程项目：通信、信息处理、计算机、自动控制等多学科综合n光电信息技术与传统电子信息技术密不可分n一块集成电路就是一个电子系统432.信息科学的学科与专业2.1 学科与本科专业2.2电子信息科学技术的学科分工2.3北京邮电大学电子工程学院专业设置442.3北京邮电大学电子工程学院专业设置电子工程学院三个本科专业电子信息科学与技术电子科学与技术光信息科学与技术研究生招生080900：电子科学与技术080300：光学工程生物医学工程电子与通信工程（专硕）452.3北京邮电大学电子工程学院专业设置电子工程学院电子信息科学与技术专业核心课程核心课程电磁场与电磁波信息网络应用基础数字信号处理微

19、波工程基础高频电子线路通信原理电子信息类专业导论软件无线电天线理论46专业核心专业核心: 以电子技术、电磁场与微波技术、信息处理技术为基础，以计算机科学技术为工具，侧重工程与实际应用的宽口径专业1.1 北邮电子科学与技术专业电子工程学院电子科学与技术专业核心课程核心课程量子力学与统计物理固体物理微电子器件基础VLSI原理与EDA技术ASIC设计原理及应用传感技术与应用嵌入式系统设计集成电路制造技术电子科学与技术专业实验471.1 北邮电子科学与技术专业电子工程学院光信息科学与技术专业核心课程核心课程量子力学与统计物理电磁场与电磁波高频电子电路固态电子学激光原理与技术光电子学光信息处理光纤通信系

20、统光电检测与传感技术光信息科学与技术专业实验48电子信息类专业导论1.电子信息技术概述1.1信息科学技术的含义1.2电子科学技术的发展1.3电子信息科学技术2.信息科学的学科与专业2.1 学科与本科专业2.2电子信息科学技术的学科分工2.3北京邮电大学电子工程学院专业设置3. 北邮电子院”电子信息科学与技术”专业课程体系493.北邮电子院”电子信息科学与技术”专业课程体系n专业特色：专业特色：n本专业是属于电子信息在信息领域的科学研究和技术应用的前沿学科，是以电子技术、电磁场与微波技术、信息处理技术为基础，以计算机科学技术为工具，侧重工程与实际应用的宽口径专业n其培养方向是能够利用先进的计算机

21、技术、电子技术实现对信息的管理等，注重培养学生扎实的科学理论基础和较强的实践应用能力。50本科四年课程基本框架3.北邮电子院”电子信息科学与技术”专业课程体系n专业课程设置：n电子学相关（电子与电路）n电磁学相关n通信与信息系统n计算机技术及电子信息处理52专业特色及课程定位电路分析基础电子电路基础信号与系统数字电路与逻辑设计高频电子线路数字信号处理。 。电磁场与电磁波微波工程基础天线理论智能天线技术天线测量。 。电子学相关：电磁学相关：53专业特色及课程定位数据结构微机原理及接口技术计算机网络信息网络应用基础传感技术与应用智能卡系统物联网中微纳传感器。 。电子信息系统导论通信原理微波单片集成

22、电路软件无线电信息论与编码。 。通信与信息系统：计算机技术及电子信息处理：54电子信息科学与技术专业课关系图电路辅助设计与仿真(二)电子信息类专业导论电子信息类专业导论(一一)C语言程序设计(一)电路分析基础(二)信号与系统(三)电子电路基础(三)数字信号处理数字信号处理(五五)高频电高频电子线路子线路(四四)模拟集成电子线路设计(四)数字电路与逻辑设计(四)通信原理通信原理(五五)微电子学基础(五)微机原理及接口技术(六)数据结构(二)数据库技术与应用(五)计算机网络(六)信息网络应用信息网络应用基础基础(五五)嵌入式系统(六)智能卡系统(六)传感技术与应用(六)信息电子技术(六)ASIC设计原理及应用(六)虚拟现实技术基础(七)VLSI原理与EDA技术(七)物联网与纳米传感器基础(七通信原理(续)(六)信息论