第1章 信息技术概述

1、,第1章 信息技术概述,1.1 信息与信息技术 1.2 数字技术基础 1.3 微电子技术简介,教学目的与要求,了解什么是信息，什么是信息处理，什么是信息技术 理解什么是比特，掌握比特的运算和二进制数的运算，掌握二进制、八进制、十进制、十六进制的关系和转换 掌握整数在计算机内的表示，了解用浮点数表示实数 掌握ASCII字符集的内容及其在计算机内的表示，熟悉文字的编码表示概念，了解图像的编码表示思路 了解什么是微电子技术 掌握集成电路的定义、分类、发展趋势及应用,1.1 信息与信息技术,（1）信息与信息处理 （2）信息技术和信息产业 （3）信息化与信息社会,1.1.1 信息与信息处理,信息定义（什

2、么是信息） 关于信息（information），至今并没有统一的定义 信息就是信息，它既不是物质也不是能量 N.Wiener（控制论创始人） 事物运动的状态及状态变化的方式 客观事物立场 认识主体所感知或所表述的事物运动及其变化方式的形式、内容和效用 认识主体立场,日常生活中比较笼统和模糊的几种解释： 语言、文字、图画、照片等表示的内容（新闻、消息或知识） 读书、上课、交谈等所学习和了解的知识、方法、事实和情况 为了做判断、订计划或求解问题等所需要的数据、资料 ,什么是信息？,什么是信息？,中国大百科全书的解释：从认识论层次来看，信息是指认识主体所感知或主体所表述的 “事物运动的状态及状态变化

3、的方式” 信息因它所表达的内容而有一定的价值，也因能相互交流而体现其作用 信息有多种表现形式，语言、文字、声音、图片等都是信息的表现形式(载体) 信息与物质和能量同样重要，它是人们认识世界、改造世界的一种基本资源,美国哈佛大学的研究小组提出了著名的资源三角形：没有物质，什么也不存在；没有能量，什么也不会发生；没有信息，任何事物都没有意义。,信息有哪些性质？,普遍性：凡有事物的地方，就必然存在信息，信息广泛存在 动态性：事物是在不断运动变化之中的，信息也必然随时间而改变 时效性：由于信息的动态性，信息的使用价值会随着时间而衰减 多样性：语言、文字、声音、图片等都是信息的表现形式(也称为信息的载体

4、或媒体) 可传递性：信息可通过媒介在人-人，人-物，物-物之间传递，信息传递才能发挥信息的作用 可共享性：信息与物质，能量显著不同的是，同一信息在同一时间可被多个主体共有，信息能无限地进行复制和传递，不因使用而有损耗 快速增长性：随着社会的发展，信息在快速增长！(信息爆炸),信息是一种 。,A物质 B能量 C资源 D知识,题解,什么是信息处理？,信息处理指的是与下列内容相关的行为和活动： 信息的收集(如信息的感知、测量、获取、输入等) 信息的加工(如信息的分类、计算、分析、转换等) 信息的存储(如书写、摄影、录音、录像等) 信息的传递(如邮寄、电报、电话等 ) 信息的施用(如控制、显示等),人

5、工进行信息处理的过程,人工信息处理的不足： 算不快 记不住 传不远 看（听）不清,1.1.2 信息技术和信息产业,信息技术（Information Technology，简称IT，或 Information & Communication Technology，简称ICT ）指的是用来扩展人们信息器官功能、协助人们更有效地进行信息处理的一门技术。内容包括：,信息技术中不包括_。,A、收集与检索 B、感测与识别技术 C、计算与存储技术 D、控制与显示技术,题解,通信技术主要用于扩展人的_功能。,A、感觉器官 B、大脑 C、神经系统 D、效应器官,信息技术的发展历史,语言的形成和使用 文字的创造

6、造纸技术的出现 印刷技术的发明 电报和电话通信 广播、电视 雷达、卫星 计算机 因特网 ,第1次信息技术革命（3500050000年之前）,（20世纪4060年代）,（1000年之前）,第2次信息技术革命（大约3500年之前）,现代信息技术,3大特征： 采用电子技术（包括激光技术） 以数字技术为基础 以计算机及其软件为核心 内容： 计算机、微电子、通信、广播、遥感遥测、自动控制、机器人等,什么是信息产业？,信息产业(也称为“电子信息产业”)是指信息设备生产制造，以及利用这些设备进行信息采集、储存、传递、处理、制作与服务的所有行业与部门的总和,影视制作,动漫与游戏制作，数字文化(音乐/美术/广告

7、等),电子出版,通信与广播，电子政务/商务/金融, 网络教育,电子医疗,电子娱乐/游戏,信息服务业,信息内容产业,芯片,计算机,手机,通信设备,数字电视,软件,电子器件等,信息基础设施,电信网络,广播电视网络,互联网络等的建设、维护、经营和管理,信息设备制造业,电子信息产业是第一大产业,2007年：世界总产值达54.39万亿美元, 电子信息产业产值达4.65万亿美元, 占世界总产值的8.5 2008年：世界总产值达60.69万亿美元，电子信息产业产值达4.96万亿美元，占世界总产值的8.2 2009年：世界总产值达57.94万亿美元, 电子信息产业产值达5.15万亿美元，占世界总产值的8.9

8、2010年：世界总产值达61.96万亿美元，电子信息产业产值达 5.57万亿美元，占世界总产值的 9 左右,（据国际货币基金组织IMF公布的数据，按国际汇率计算）,2010年底 全球IT企业市值前10名,2011年1月英国金融时报公布的全球500强企业中，IT企业前10名：,世界知名IT企业,中国知名IT企业,1.1.3 信息化与信息社会,什么是信息化？ 我国的信息化发展战略,人类正进入信息社会,信息技术不断创新,信息产业持续发展,信息网络广泛普及,什么是信息化?,什么是信息化? 是工业社会向信息社会前进的过程,亦即加快信息高科技发展及其产业化,提高信息技术在经济和社会各领域的推广应用水平并推

9、动经济和社会发展的过程. 信息化建设的主要目标 是在经济和社会活动中,通过普遍采用现代信息技术和有效地开展和利用信息资源,推动经济发展和社会进步,逐步使信息产业以及由于利用了信息技术和信息资源而创造的劳动价值在国民生产总值中的比重不断上升直至占主导地位.,国家信息化发展战略,指一个国家对其国内信息产业等所做的发展规划。 全球信息化正在引发当今世界的深刻变革，重塑世界政治、经济、社会、文化和军事发展的新格局。加快信息化发展，已经成为世界各国的共同选择。 发达国家正出现向信息社会转型的趋向。 中国信息化发展战略概括为：以信息化促进工业化，以工业化带动信息化，走出中国特色的信息化道路。国家信息化发展

10、战略（20062020）中对此有详细说明。,国家信息化发展战略（20062020）,文中明确指出: 信息化是当今世界发展的大趋势，是推动经济社会变革的重要力量。大力推进信息化 ，是覆盖我国现代化建设全局的战略举措，是贯彻落实科学发展观、全面建设小康社会、构建社会主义和谐社会和建设创新型国家的迫切需要和必然选择。,2020年我国信息化发展的总目标,综合信息基础设施基本普及； 信息技术自主创新能力显著增强，信息产业结构全面优化； 国家信息安全保障水平大幅提高； 国民经济和社会信息化取得明显成效，新型工业化发展模式初步确立； 国家信息化发展的制度环境和政策体系基本完善，国民信息技术应用能力显著提高。

11、,1.2 数字技术基础,1.2.1 信息的基本单位比特 1.2.2 比特与二进制数 1.2.3 信息在计算机中的表示 1.2.4 比特的运算 1.2.5 小结,1.2.1 信息的基本单位 比特(bit),（1）什么是比特 （2）比特的存储 （3）比特的传输,什么是比特？,比特（bit，binary digit的缩写）中文翻译为“二进位数字”、“二进位” 或简称为 “位” 比特只有 2 种取值：0，1 如同DNA是人体组织的最小单位、原子是物质的最小组成单位一样，比特是组成数字信息的最小单位 数值、文字、符号、图像、声音、命令都可以使用比特来表示，其具体的表示方法就称为“编码”或“代码”,例 用

12、比特表示图像,比特在计算机中如何表示？,在计算机中表示二进位的方法： 电路的高电平状态或低电平状态(CPU) 电容的充电状态或放电状态(RAM) 两种不同的磁化状态(磁盘) 光盘面上的凹凸状态(光盘) ,例1：CPU内部二进位信息的表示,CPU内部通常使用高电平表示1，低电平表示0,磁盘表面微小区域中，磁性材料粒子的两种不同的磁化状态分别表示0和1,例2：磁盘存储器中比特的表示,例3：CD/DVD盘片上比特的表示,光盘表面的凹、凸状态用于表示和存储二进位信息,CD光盘表面 DVD光盘表面,比特的存储（1）,存储(记忆)1个比特需要使用具有两种稳定状态的元器件，例如：开关、灯泡等。,在计算机的C

13、PU中，比特使用一种称为“触发器”的双稳态电路来存储 触发器有两个状态，可分别用来记忆0和1，1个触发器可存储1个比特 一组（例如8个或16个）触发器可以存储1组比特，称为“寄存器” CPU中有几十个甚至上百个寄存器,断电后信息不再保持！,比特的存储（2）,计算机存储器中用电容器存储二进位信息：当电容的两极被加上电压，它就被充电，电压去掉后，充电状态仍可保持一段时间，因而1个电容可用来存储1个比特,信息存储原理 电容C处于充电状态时，表示1 电容C处于放电状态时，表示0,集成电路技术可以在半导体芯片上制作出以亿计的微型电容器，从而构成了可存储大量二进位信息的半导体存储器芯片,断电后信息不再保持

14、！,比特的存储（3）,磁盘：利用磁介质表面区域的磁化状态来存储二进位信息,光盘：通过“刻”在光盘片表面上的微小凹坑来记录二进位信息,断电后信息可以保持！,存储容量的计量单位,8个比特1个字节（byte，用大写B表示） 计算机内存储器容量的计量单位： KB: 1 KB=210字节=1024 B （千字节） MB: 1 MB=220字节=1024 KB（兆字节） GB: 1 GB=230字节=1024 MB（吉字节、千兆字节） TB: 1 TB=240字节=1024 GB（太字节、兆兆字节） 外存储器容量经常使用10的幂次来计算： 1MB103 KB 1 000 KB 1GB106 KB 1 00

15、0 000 KB 1TB 109 KB = 1 000 000 000 KB,现 象,160GB 的移动硬盘,为什么160GB的硬盘显示出来的容量只有149.05GB？8GB的U盘显示出来的容量只有7.46GB？,原 因:,相同的符号，有两种不同的含义！,厂商标注的容量使用十进制前缀,操作系统显示的容量使用二进制前缀,不同进位制前缀的使用场合,内存、cache、半导体存储器芯片的容量均使用二进制前缀： 512MB的内存条（其中 1M220 ） 256KB 的cache（其中 1K 210 ） 文件和文件夹的大小使用二进制前缀 频率、传输速率等使用十进制前缀： 主频 1GHz（1G109） 传输

16、速率 100Mbps（其中 1M106） 外存储器（硬盘、DVD光盘、U盘、存储卡等）容量： 厂商标注的容量使用十进制前缀 操作系统显示的容量使用二进制前缀,解决方案：使用两种不同的前缀符号,已经采用IEC建议符号的有： Mozilla Firefox，BitTornado，Linux，以及其他一些GNU自由软件 尚未采用IEC建议符号的有：微软公司等,比特的传输,数字通信技术中，信息的传输是通过比特的传输实现的 常用的传输速率单位： b/s:也称bps。 Kb/s: 1 Kb/s =1000 b/s Mb/s: 1 Mb/s= 1000 Kb/s Gb/s: 1 Gb/s =1000 Mb/

17、s Tb/s: 1 Tb/s =1000 Gb/s,1.2.2 比特与二进制数,（1）不同进位制数的表示和含义 （2）不同进位制数的相互转换 （3）二进制数的算术运算,不同进位制数的表示和含义,“数”是一种信息，它有大小（数值），可以进行四则运算 “数”有不同的表示方法。日常生活中人们使用的是十进制数，但计算机使用的是二进制数，程序员还使用八进制和十六进制数，它们怎样表示？其数值如何计算？,进位计数制,数制是用一组固定的数字符号和一套统一的计数规则表示数值的方法。 按进位的原则进行计数，称为进位计数制。常见的有二进制、八进制、十进制和十六进制。,进位的原则：N进制一定采用“逢N进1”,数制,对

18、于任意R进制计数制有基数R、权R和按权展开表示式 基数 计数制中所用到的数字符号的个数， 用字母R表示。,位权 是指一个以基数为底的指数，用R 表示，其中幂指数i是数位的序号。一般规定整数部分个位的序号为0，十位序号为1，依此增1；小数点后面的十分位的序号为-1，百分位的序号为-2，依次减1。,数制,十进制数,每一位可使用十个不同数字表示（0、1、2、3、4、5、6、7、8、9） 低位与高位的关系是：逢10进1 各位的权值是10的整数次幂（基数是10 ） 标志： 尾部加“D”或缺省 例： 204.96=21020101410091016102,二进制数,每一位使用两个不同数字表示（0、1），即

19、每一位使用 1 个“比特”表示 低位与高位的关系是：逢2进1 各位的权值是 2 的整数次幂（基数是2 ） 标志： 尾部加B 例： 101.01 B =122021120 021122 5.25,二进制数的算术运算,1位二进制数的加、减法运算规则：,2个多位二进制数的加、减法运算举例：,八进制数,每一位使用八个不同数字表示（0、1、2、3、4、5、6、7） 低位与高位的关系是：逢8进1 各位的权值是8的整数次幂（基数是8 ） 标志：尾部加Q 例： 365.2Q = 382+ 681+ 580 + 281 = 245.25,十六进制数,每一位使用十六个数字和符号表示（0、1、2、3、4、5、6、7

20、、8、9、A、B、C、D、E、F ） 逢16进1, 基数为16 各位的权值是16的整数次幂（基数是16 ） 标志：尾部加H 例： F5.4H=15161 + 5160 + 4161 = 245.25,不同进位制数的比较,不同进制数的相互转换,熟练掌握不同进制数相互之间的转换，在编写程序和设计数字逻辑电路时很有用 只要学会二进制数与十进制数之间的转换，与八进制、十六进制数的转换就不在话下了,十进制数 二进制数,转换方法： 整数和小数分开转换 整数部分：除以2逆序取余 小数部分：乘以2顺序取整 例如：29.6875 11101.1011 B 注意：十进制小数（如0.63）在转换时会出现二进制无穷小

21、数，这时只能取近似值,二进制数 十进制数,转换方法： 二进制数的每一位乘以其相应的权值，然后累加即可得到它的十进制数值 例： 11101.1011B = 124123122021120 121022123124 = 29.6875,记住2n的值很有用！,21=2 22=4 23=8 24=16 25=32 26=64 27=128 28=256 29=512 210=1024,211=2048 212=4096 213=8192 214=16384 215=32768 216=65536 220=1M 230=1G 240=1T,记住常用二进制小数的值！,八进制数与二进制数的互换,八进制二进制

22、：把每个八进制数字改写成等值的3位二进制数，且保持高低位的次序不变 例： 2467.32Q 010 100 110 111 . 011 010 B 二进制八进制：整数部分从低位向高位每3位用一个等值的八进制数来替换，不足3位时在高位补0凑满3位；小数部分从高位向低位每3位用一个等值八进制数来替换，不足3位时在低位补0凑满三位 例： 1 101 001 110.110 01 B 001 101 001 110.110 010 B 1516.62 Q,1位八进制数与3位二进制数的对应关系：,十六进制数与二进制数的互换,转换方法：与八、二进制互换的方法类似 例1：35A2.CFH 11 0101 1

23、010 0010.1100 1111B 例2：11 0100 1110.1100 11B 34E.CCH,1位十六进制数与4位二进制数的对应关系：,进制数互换练习,39.4375 B 3572. 24Q B 10 011 111 100.101 11 B Q 97C3.DEH B 101 0110 1011.1101 011B H,1.2.3 信息在计算机中的表示,（1）计算机中数的类型 （2）无符号整数的表示 （3）带符号整数的表示 （4）文字符号的表示 （5）图像等其他信息的表示,PC机中数的主要类型,都采用二进制表示，有不同类型和不同长度 不同类型和不同长度的数各有不同的用途,计算机中的

24、数,小数点固定隐含在个位数右面,小数点不固定,无符号整数的表示,采用“自然码”表示： 取值范围由位数决定： 8位： 可表示0255 (28-1)范围内的所有正整数 16位： 可表示065535(216-1)范围内的所有正整数 n位： 可表示 02n-1范围内的所有正整数。,带符号整数的表示（1）,表示方法：用1位表示符号，其余用来表示数值部分,符号如何表示？ 用最高位表示，“0”表示正号(+),“1”表示负号(-) 数值部分如何表示？ (1) 原码表示： 整数的绝对值以二进制自然码表示 (2) 补码表示： 正整数：绝对值以二进制自然码表示 负整数：绝对值使用补码表示,举例： +43的8位原码为

25、： 00101011 - 43的8位原码为： 10101011,带符号整数的编码表示（2）,负数的绝对值如何用补码表示？ 先表示为自然码 将自然码的每一位取反码 在最低位加“1” 例1: - 43用8位补码表示 所以： - 43 的8位补码为：11010101 例2： - 64用8位补码表示 所以： - 64 的8位补码为：11000000,43 = 0101011 取反： 1010100 加1： 1010101,64 = 1000000 取反： 0111111 加1： 1000000,带符号整数的编码表示（3）,优缺点分析： 原码表示法 优点：与日常使用的十进制表示方法一致，简单直观 缺点：

26、加法与减法运算规则不统一，增加了成本；整数0 有“00000000”和“10000000”两种表示形式，不方便 补码表示法 优点：加法与减法运算规则统一， 没有“-0”,可表示的数比原码多一个 缺点：不直观，人使用不方便 结论：带符号整数在计算机内不采用“原码”而采用“补码”的形式表示！,带符号整数的编码表示（4）,原码可表示的整数范围 8位原码： - 27+127- 1（- 127127） 16位原码： - 215+1215- 1（- 3276732767） n 位原码： - 2n-1+12n-1- 1 补码可表示的整数范围 8位补码：- 2727- 1 （- 128127 ) n位补码：-

27、 2n-12n-1- 1,- 128表示为 10000000 +127 表示为 01111111,小结：3种整数的比较,计算机中整数有多种，同一个二进制代码表示不同类型的整数时，其含义（数值）可能不同 一个代码它到底代表哪种整数（或其它东西），是由指令决定的,实数(浮点数)的表示,（选讲）,实数的特点与表示方法,特点： 既有整数部分又有小数部分，小数点位置不固定 整数和纯小数是实数的特例 任何一个实数总可以表达成一个乘幂和一个纯小数之积 例如： 56.725 = 0.56725102 0.0034756 = -0.34756102 实数的表示方法（记阶法）：用3个部分表示 乘幂中的指数：表示实

28、数中小数点的位置 纯小数部分(尾数)：表示实数中的有效数字部分 数的正负(符号),二进制实数的浮点表示,与十进制实数一样，二进制实数也可以用记阶法表示 例如： +1001.011B = + 0.1001011B2 100 0.0010101B = 0.10101B210 可见，任一个二进制实数 N 均可表示为： N=S2P （其中， 是该数的符号； S是N 的尾数；P是N的阶码） 因此，32位的单精度浮点数在计算机中可表示为：,文字符号的表示,文字符号由字符构成。 字符的集合叫字符集。 由于使用计算机的国家、地区差异，字符集在不同的国家和地区是不同的。 目前最常用的西文字符集是ASCII字符集

29、，其编码是ASCII码。 中文字符集将在第五章介绍。,目前计算机中用得最广泛的字符集及其编码，是由美国国家标准局(ANSI)制定的ASCII码（American Standard Code for Information Interchange，美国标准信息交换码），它已被国际标准化组织（ISO）定为国际标准，称为ISO 646标准。适用于所有拉丁文字字母。,西文字符的编码ASCII码,西文字符的编码ASCII码,西文是表音文字(拼音文字)，它由拉丁字母、数字、标点符号以及一些特殊符号所组成 美国标准信息交换码(American Standard Code for Information In

30、terchange, 简称ASCII码)： ASCII字符集包含96个可打印字符和32个控制字符 采用7个二进位进行编码 计算机中使用1个字节存储1个ASCII 字符 存在问题： 7位代码空间太小（解决方案：8位的扩充ASCII码） 不同国家和地区使用不同的字符集及其编码，互不兼容 东亚地区使用的大字符集无法编码,标准ASCII字符集及其码表,“B”的ASCII码是十进制数66,则“a”的ASCII码是十进制数 ,ASCII码中字符的ASCII码值递变规律： 大写英文字母的ASCII码值依次递增， 小写英文字母的ASCII码值也依次递增； 小写字母=大写字母+20H，小写字母=大写字母+32D

31、。,图象等其他信息的表示,图像：取样后分解为若干像素，像素最终也是由比特表示。 声音、动画等：使用比特表示。 计算机中处理和存储的信息，都必须用比特表示，都是二进位信息。,1.2.4 比特的运算,基本逻辑运算 逻辑运算的实现,比特的三种基本逻辑运算,比特的取值“0”和“l” 可表示两种不同的状态（例如电位的高或低、命题的真或假） 比特的运算使用逻辑代数，它有3种基本逻辑运算： 逻辑加（也称“或”运算，用符号“OR”、“”或“”表示） 逻辑乘（也称“与”运算，用符号“AND”、 “”或“ ”表示，也可省略） 取反（也称“非”运算，用符号“NOT”或上横杠“”表示）,逻辑运算的规则,逻辑加： F

32、= A B A: 0 0 1 1 B: 0 1 0 1 F: 0 1 1 1 逻辑乘： F = A B A: 0 0 1 1 B: 0 1 0 1 F: 0 0 0 1 取反： F = NOT A A: NOT 0 NOT 1 F: 1 0,两个多位的二进制信息进行逻辑运算时，按位独立进行，即每一位都不受其它位的影响： 例1 A: 0110 B: 1010 F: 1110 例2 A: 0110 B: 1010 F: 0010,逻辑运算是用门电路实现的,1.2.5 小 结用比特表示信息的优点,比特只有0和1两个符号，具有2个状态的器件和装置就能表示和存储比特，而制造两个稳定状态的电路又很容易 比

33、特的运算规则很简单，使用门电路就能高速度地实现二进制数的算术和逻辑运算 比特不仅能表示“数”，而且能表示文字、符号、图像、声音，可以毫不费力地相互组合，开发“多媒体”应用 信息使用比特表示以后，可以通过多种方法进行“数据压缩”，从而大大降低信息传输和存储的成本。 使用比特表示信息后，只要再附加一些额外的比特，就能发现甚至纠正信息传输和存储过程中的错误，大大提高了信息系统的可靠性,小结：数字技术的基础二进制,二进制数的运算有2类： 逻辑运算：，NOT. 按位进行，不考虑进位 算术运算: +, - , x , / . 从低位到高位逐位进行，需考虑低位的进位(借位) 逻辑运算可以用门电路（与门、或门

34、、非门等）实现 算术运算可以表达为逻辑运算，因此二进制数的四则运算同样也可以使用门电路来实现 成千上万个门电路可以制作在集成电路上，工作速度极快，因而能高速度地完成二进制数的各种运算,题解,与十六进制数AB等值的八进制数是_。 A. 253 B.254 C.171 4.172 最大的10位无符号二进制整数转换成八进制数 是_。 A.1023 B.1777 C.1000 D.1024 二进制数10111000和11001010进行逻辑”与”运 算，结果再与10100110进行逻辑”或”运算最终结 果的16进制形式为_。 A.A2 B.DE C.AE D.95,在下列有关数字技术的一些叙述中，错误

35、的是 _。 A数字技术是采用有限个状态(例如0和1)来表示、处理、存储和传输信息的 B在逻辑代数中，1与1进行逻辑加(V)和逻辑乘()的结果相同 C任何一个十进制数，均可以精确地转换成等值的二进制数 D在PC机中，通常用原码表示正整数、用补码表示负整数,题解,1.3 微电子技术简介,（1）微电子技术与集成电路 （2）集成电路的制造（选学） （3）集成电路的发展趋势 （4）IC卡,(1)微电子技术与集成电路,微电子技术是信息技术领域中的关键技术，是发展电子信息产业和各项高技术的基础 微电子技术的核心是集成电路技术,电子电路中元器件的发展演变,微电子技术是以集成电路为核心的电子技术，它是在电子元器

36、件小型化、微型化的过程中发展起来的。,电子管 (1904),什么是集成电路？,集成电路 (Integrated Circuit，简称IC)： 以半导体单晶片作为基片,采用平面工艺，将晶体管、电阻、电容等元器件及其连线所构成的电路制作在基片上所构成的一个微型化的电路或系统 集成电路的优点： 体积小、重量轻 功耗小、成本低 速度快、可靠性高,超大规模集成电路,小规模集成电路,集成电路的分类,按用途分： 通用集成电路 专用集成电路（ASIC） 按电路的功能分： 数字集成电路 模拟集成电路 按晶体管结构、电路和工艺分： 双极型（Bipolar）电路 金属氧化物半导体(MOS)电路 按集成度(芯片中包含

37、的元器件数目)分：,附：常见集成电路产品的类型,(2)集成电路的制造(选学),集成电路的制造工序繁多，从原料熔炼开始到最终产品包装大约需要400多道工序，工艺复杂且技术难度非常高，有一系列的关键技术。许多工序必须在恒温、恒湿、超洁净的无尘厂房内完成。 目前兴建一个有两条生产线能加工8英寸晶圆的集成电路工厂需投资人民币10亿元以上。,集成电路的制造流程,集成电路的封装,集成电路封装目的： 电功能、散热功能、机械与化学保护功能 常见的封装方式： 单列直插式（SIP） 双列直插式 （DIP） 阵列式（PGA） 塑料有引线芯片载体（PLCC） 扁平贴片式(PQFP) 球栅阵列封装(BGA) 小外形封装

38、（SOP）,集成电路的封装形式,(3)集成电路的发展趋势,集成电路的工作速度主要取决于晶体管的尺寸。晶体管的尺寸越小，其极限工作频率越高，门电路的开关速度就越快，相同面积的晶片可容纳的晶体管数目就越多。 所以从集成电路问世以来，人们就一直在缩小晶体管、电阻、电容、连接线的尺寸上下功夫。,IC集成度提高的规律,Moore定律：单块集成电路的集成度平均每1824个月翻一番 (Gordon E.Moore,1965年),安腾 Itanium 2（2002） 221M晶体管 安腾双核 Itanium 2 Dual-Core（2006）1.7B 晶体管,集成电路技术的发展趋势,进一步提高集成度的问题与出

39、路,问题： 线宽进一步缩小后，晶体管线条小到纳米级时，其电流微弱到仅有几十个甚至几个电子流动，晶体管将逼近其物理极限而无法正常工作 出路： 在纳米尺寸下，纳米结构会表现出一些新的量子现象和效应，人们正在利用这些量子效应研制具有全新功能的量子器件，使能开发出新的纳米芯片和量子计算机 同时，正在研究将光作为信息的载体，发展光子学，研制集成光路，或把电子与光子并用，实现光电子集成,(4) IC卡简介,几乎每个人每天都与IC卡打交道，例如我们的身份证、手机SIM卡、交通卡、饭卡等等，什么是IC卡？它有哪些类型和用途？工作原理大致是怎样的？下面是简单介绍。,什么是 IC卡？,IC卡(chip card、

40、smart card)，又称为集成电路卡，它是把集成电路芯片密封在塑料卡基片内，使其成为能存储信息、处理和传递数据的载体 特点： 存储信息量大 保密性能强 可以防止伪造和窃用 抗干扰能力强 可靠性高 应用举例： 作为电子证件，记录持卡人的信息，用作身份识别（如身份证、考勤卡、医疗卡、住房卡等） 作为电子钱包（如电话卡、公交卡、加油卡等）,IC卡的类型(按芯片分类),存储器卡：封装的集成电路为存储器，信息可长期保存，也可通过读卡器改写。结构简单，使用方便。用于安全性要求不高的场合，如电话卡、水电费卡、公交卡、医疗卡等 （带加密逻辑的存储器卡增加了加密电路） CPU卡：封装的集成电路为中央处理器（CPU）和存储器，还配有操作系统(Chip O