第二章信息技術(shù)與信息產(chǎn)業(yè)2023/12/6第二章信息技術(shù)與信息產(chǎn)業(yè)第二章信息技術(shù)與信息產(chǎn)業(yè)計算機(jī)技術(shù)現(xiàn)代通信技術(shù)微電子技術(shù)多媒體技術(shù)先進(jìn)制造與自動化技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)激光技術(shù)信息產(chǎn)業(yè)及其發(fā)展軟件產(chǎn)業(yè)及其發(fā)展第二章信息技術(shù)與信息產(chǎn)業(yè)第一節(jié)計算機(jī)技術(shù)一、電子計算機(jī)的發(fā)展階段1、計算機(jī)發(fā)展歷經(jīng)了5個階段①電子管時代第一臺電子計算機(jī)是1946年在美國研制成功的，名叫“電子數(shù)值積分計算機(jī)”，簡稱“ENIAC”。②晶體管時代③中小規(guī)模集成電路時代④大規(guī)模集成電路時代開始朝兩個方向發(fā)展：一是發(fā)展微型計算機(jī)；二是發(fā)展大型計算機(jī)。⑤超大規(guī)模集成電路和人工智能計算機(jī)時代。2、前四代計算機(jī)是按構(gòu)成計算機(jī)的主要器件的變革劃分的。第五代計算機(jī)可能是光計算機(jī)，也可能是人工智能計算機(jī)，甚至可能發(fā)展到生物計算機(jī)。第一臺計算機(jī)第二章信息技術(shù)與信息產(chǎn)業(yè)第二章信息技術(shù)與信息產(chǎn)業(yè)二、計算機(jī)技術(shù)發(fā)展的主潮流與未來趨勢1、目前計算機(jī)的主要發(fā)展趨勢1）巨型化2）小型化和微型化3）網(wǎng)絡(luò)化4）智能化2、今后的計算機(jī)及技術(shù)1）精簡指令系統(tǒng)計算機(jī)2）并行處理技術(shù)3）多媒體技術(shù)4）光計算機(jī)5）超導(dǎo)計算機(jī)6）模糊計算機(jī)7）人工大腦8）生物計算機(jī)

三、計算機(jī)應(yīng)用的主要領(lǐng)域

計算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域主要包括：數(shù)值計算、過程控制、信息處理、計算機(jī)輔助設(shè)計與制造、人工智能等。第二章信息技術(shù)與信息產(chǎn)業(yè)四、電子計算機(jī)的構(gòu)成電子計算機(jī)由硬件與軟件兩部分組成。1、硬件計算機(jī)硬件的組成：中央處理器、存貯器、輸入輸出裝置三大部分。（1）中央處理器：又稱CPU，由運(yùn)算器與控制器組成，是計算機(jī)最核心的部件。①運(yùn)算器：是對信息進(jìn)行加工、運(yùn)算的部件，主要功能是對二進(jìn)制編碼進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。②控制器：是控制程序的執(zhí)行，基本功能是從內(nèi)存取指令和執(zhí)行指令。（2）存儲器①作用：用來保存計算機(jī)工作所必需的程序和數(shù)據(jù)。第二章信息技術(shù)與信息產(chǎn)業(yè)②單位：最小單位是二進(jìn)制位(bit)，基本單位是字節(jié)（Byte），更大的單位有千字節(jié)（KB）、兆字節(jié)（MB）和千兆字節(jié)（GB），它們之間的換算關(guān)系為：1Byte=8bit、1KB=1024B、1MB=1024KB、1G=1024MB。③分類：主存儲器(內(nèi)存)、輔助存儲器(外存)、緩沖存儲器(Cache)。a、主存儲器是計算機(jī)直接存取程序和數(shù)據(jù)的地方，因此，計算機(jī)在執(zhí)行程序前必須將程序裝入內(nèi)存中。b、外存中的數(shù)據(jù)必需先送入內(nèi)存中才能由CPU處理。常用的外存有：磁盤、光盤和磁帶等。磁盤分為硬盤和軟盤。硬盤使用要有適宜的溫度和濕度，應(yīng)防塵、防震，不可隨意拆卸。第二章信息技術(shù)與信息產(chǎn)業(yè)光盤主要有三類：只讀性光盤、一次寫入性光盤、可擦寫性光盤。只讀性光盤（CD—ROM)只能讀出信息而不能寫入信息，它的存儲量約為650MB左右。c、緩沖存儲器用在兩個不同工作速度的部件之間，在交換信息過程中起緩沖作用。（3）輸入和輸出設(shè)備①輸入設(shè)備：用來接受用戶輸入的原始數(shù)據(jù)和程序，并將它們變?yōu)橛嬎銠C(jī)能識別的形式存放到內(nèi)存中。主要包括鍵盤、鼠標(biāo)、光筆、掃描儀、攝像機(jī)、語音與文字輸入系統(tǒng)等。②輸出設(shè)備：用于將存放在內(nèi)存中由計算機(jī)處理的結(jié)果轉(zhuǎn)變?yōu)槿藗兯芙邮艿男问?。常用的輸出設(shè)備有顯示設(shè)備、打印機(jī)、音箱、繪圖儀等。第二章信息技術(shù)與信息產(chǎn)業(yè)計算機(jī)硬件中央處理器（CPU）存儲器輸入輸出設(shè)備運(yùn)算器控制器內(nèi)存儲器外存儲器高速緩沖存儲器(Cache)隨機(jī)存取存儲器（RAM）只讀存儲器（ROM）磁盤（硬盤、軟盤）、磁帶優(yōu)盤主機(jī)光盤只讀光盤（CD—ROM）一次性寫入光盤（CD—R)可擦寫光盤輸入設(shè)備輸出設(shè)備外設(shè)第二章信息技術(shù)與信息產(chǎn)業(yè)2、軟件①計算機(jī)軟件是一系列按照特定順序組織的計算機(jī)數(shù)據(jù)和指令的集合。②軟件被劃分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。系統(tǒng)軟件為計算機(jī)使用提供最基本的功能。不同應(yīng)用軟件根據(jù)用戶和所服務(wù)的領(lǐng)域提供不同的功能。3、現(xiàn)代計算機(jī)系統(tǒng)通常被描述為四個層次：計算機(jī)硬件、操作系統(tǒng)、其他的系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件。五、計算機(jī)安全問題1、計算機(jī)安全是指計算機(jī)系統(tǒng)的硬件、軟件和數(shù)據(jù)受到保護(hù)，不因自然的和人為的原因而遭到破壞、更改和顯露，計算機(jī)系統(tǒng)能連續(xù)正常運(yùn)行。2、計算機(jī)安全是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，要從計算機(jī)安全技術(shù)、安全管理、安全立法三個方面入手，綜合治理。第二章信息技術(shù)與信息產(chǎn)業(yè)第二節(jié)微電子技術(shù)微電子技術(shù)是指微小型電子元器件和電路的研制、生產(chǎn)以及用它們來實(shí)現(xiàn)電子系統(tǒng)功能的技術(shù)領(lǐng)域，最主要的是集成電路技術(shù)。一、微電子技術(shù)的發(fā)展1、集成電路是指以半導(dǎo)體晶體材料為基片，采用專門的工藝技術(shù)將組成電路的元器件和互連線集成在基片內(nèi)部、表面或基片之上的微小型電路或系統(tǒng)。集成度是體現(xiàn)集成電路水平的重要標(biāo)志。2、1958年，美國試制成功世界上第一塊集成電路。20世紀(jì)60年代中期，中規(guī)模集成電路。20世紀(jì)70年代，大規(guī)模集成電路。20世紀(jì)80年代，超大規(guī)模集成電路。目前，集成度達(dá)到1000萬晶體管以上。第二章信息技術(shù)與信息產(chǎn)業(yè)二、SOC技術(shù)對集成電路產(chǎn)業(yè)的影響1、SOC：將一個完整的電子系統(tǒng)在單個的芯片上來實(shí)現(xiàn)，這就是系統(tǒng)芯片（SOC）。2、SOC技術(shù)主要包含3個關(guān)鍵的支持技術(shù)：軟硬件的協(xié)同設(shè)計技術(shù)，IP核生成及復(fù)用技術(shù)和超深亞微米集成電路技術(shù)。3、SOC技術(shù)對集成電路產(chǎn)業(yè)的影響。①SOC技術(shù)對設(shè)計者知識結(jié)構(gòu)的要求促使集成電路整機(jī)企業(yè)與集成電路設(shè)計企業(yè)更緊密的結(jié)合。②SOC技術(shù)的出現(xiàn)促使集成電路設(shè)計業(yè)進(jìn)一步分工，微電子產(chǎn)業(yè)進(jìn)入智力競爭和知識產(chǎn)權(quán)競爭的高級階段。③SOC技術(shù)的出現(xiàn)直接導(dǎo)致IP核的商業(yè)化，從而對集成電路知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)提出了更高的要求。第二章信息技術(shù)與信息產(chǎn)業(yè)三、集成電路工藝裝備的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢1、集成電路核心裝備目前只有少數(shù)發(fā)達(dá)國家能夠提供。實(shí)現(xiàn)超微圖形成像的光刻技術(shù)一直是推動集成電路工藝技術(shù)水平發(fā)展的核心驅(qū)動力。2、目前：248nmKrF、193nmArF、157nmF2準(zhǔn)分子激光器光刻機(jī)及分辨率增強(qiáng)技術(shù)（RET）。3、今后：下一代光刻機(jī)（NGL）。四、我國集成電路技術(shù)進(jìn)步態(tài)勢1、在深亞微米集成電路基礎(chǔ)技術(shù)和工藝技術(shù)研究方面，研究成果已經(jīng)達(dá)到0.25μm工藝水平，并對0.18μm、0.13μm工藝技術(shù)進(jìn)行跟蹤研究。2、在芯片設(shè)計領(lǐng)域，我國取得了一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)與產(chǎn)品開發(fā)成果，如中科院牽頭開發(fā)的“龍芯”通用CPU系列，由海歸學(xué)者創(chuàng)辦的科技公司開發(fā)的“方舟”系列和“星光”系列等。第二章信息技術(shù)與信息產(chǎn)業(yè)第三節(jié)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)一、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及其類別1、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：是指按照約定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，將若干臺計算機(jī)通過通信設(shè)備和線路連接起來，形成彼此能夠相互通信的一組相關(guān)的或獨(dú)立的計算機(jī)系統(tǒng)。2、網(wǎng)絡(luò)的作用：主要是為了實(shí)現(xiàn)資源共享，包括信息資源、硬件資源、軟件資源以及通信資源的共享。3、網(wǎng)絡(luò)的分類：按照規(guī)模和地域，網(wǎng)絡(luò)可分為局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。①局域網(wǎng)：是由一組相互連接的、具有通信能力的微機(jī)和其他設(shè)備所組成的，用于有限距離（如幾十米到幾千米）內(nèi)的計算機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息傳遞的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。②廣域網(wǎng)：是利用已有的電話線路、微波通信線路進(jìn)行遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸和資源共享的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系。最大特點(diǎn)是覆蓋的地理面積較為廣泛。第二章信息技術(shù)與信息產(chǎn)業(yè)二、國際互聯(lián)網(wǎng)及其發(fā)展1、國際互聯(lián)網(wǎng)(Internet)，也稱為因特網(wǎng)，是利用通信設(shè)備和線路將全世界不同地理位置的功能相對獨(dú)立的數(shù)以千萬計的計算機(jī)系統(tǒng)互聯(lián)起來，以功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件（網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)等）實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享和信息交換的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)。2、國際互聯(lián)網(wǎng)起源于美國ARPANET（阿帕網(wǎng)），TCP/IP協(xié)議的誕生，標(biāo)志著因特網(wǎng)的形成。3、因特網(wǎng)的發(fā)展趨勢：運(yùn)營產(chǎn)業(yè)化、應(yīng)用商業(yè)化、互聯(lián)全球化、互聯(lián)寬帶化、多業(yè)務(wù)綜合平臺化、智能化4、下一代互聯(lián)網(wǎng)特點(diǎn)：采用IPV6，能提供更大地址空間；數(shù)據(jù)傳輸速度更快；更安全可靠；支持大規(guī)模實(shí)時交互式的網(wǎng)絡(luò)視頻通信；支持大規(guī)模移動和漫游服務(wù)；更易于管理。第二章信息技術(shù)與信息產(chǎn)業(yè)三、信息高速公路1、信息高速公路描述的是現(xiàn)代國家信息基礎(chǔ)設(shè)施，就是以最新的數(shù)字化光纖傳輸、智能化計算機(jī)處理和多媒體終端服務(wù)技術(shù)裝備的地區(qū)、國家或國際規(guī)模的多用戶、大容量和高速度的交互式綜合信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)里要達(dá)到“四化”：傳輸高通量化、網(wǎng)絡(luò)普及化、服務(wù)綜合化、系統(tǒng)智能化。2、信息高速公路以光纖為“路”，以電話、電視、傳真等多媒體終端為“車”，既能傳輸語言和文字，又能傳輸數(shù)據(jù)和圖像，使信息的高速傳遞、共享和增值成為可能。3、我國造出世界上最寬的信息高速公路：“40G速率SDH光傳輸系統(tǒng)”。第二章信息技術(shù)與信息產(chǎn)業(yè)第四節(jié)現(xiàn)代通信技術(shù)一、無線電通信技術(shù)及其應(yīng)用無線電報、無線電話、廣播、電視、雷達(dá)等。二、數(shù)字程控交換技術(shù)1、交換機(jī)：電話線路的交換與接續(xù)設(shè)備。2、程控交換機(jī)：用計算機(jī)控制的電話交換機(jī)。它利用預(yù)先編制好的程序來控制電話的交換與持續(xù)，這種控制方式稱為“存儲程序控制”，簡稱程控。3、數(shù)字程控交換機(jī)：是一種傳輸離散數(shù)字信號的交換機(jī)。常用的數(shù)字程控交換機(jī)有專用的自動小交換機(jī)的用戶交換機(jī)二種。第二章信息技術(shù)與信息產(chǎn)業(yè)三、光纖通信1、光纖通信是利用激光在玻璃纖維中傳輸信息。2、激光的特點(diǎn)：方向性強(qiáng)、頻率高、頻帶寬。3、光纖通信的優(yōu)點(diǎn)：傳輸?shù)男畔⒘看?，傳送距離遠(yuǎn)，體積小、重量輕、絕緣性能好、機(jī)械強(qiáng)度高、保密性強(qiáng)、成本低。不受無線電頻率的干擾，它可以在同一條通路上進(jìn)行雙向傳輸。四、衛(wèi)星通信1、衛(wèi)星通信是用對地同步軌道上的衛(wèi)星進(jìn)行的通信。2、組成：通信衛(wèi)星與地球站。通信衛(wèi)星由星體、天線、轉(zhuǎn)發(fā)器、遙測—指令系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和電源部分構(gòu)成。地球站由天線、上行線設(shè)備、下行線設(shè)備等組成。3、優(yōu)點(diǎn)：不受地理?xiàng)l件限制；組網(wǎng)靈活、迅速；通信容量大、費(fèi)用省，3顆通信衛(wèi)星就能覆蓋全球，實(shí)現(xiàn)全球通信。第二章信息技術(shù)與信息產(chǎn)業(yè)五、移動通信1、1946年，美國首先開通了公眾移動通信電話系統(tǒng)，人工移動通信開始發(fā)展起來。1963年，美國研制的自動移動通信系統(tǒng)取得成功并投入使用。1978年，美國、日本和瑞典等國家開發(fā)出蜂窩移動電話系統(tǒng)。2、我國擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的第三代移動通信技術(shù)TD—SCDMA標(biāo)準(zhǔn)，為國際3G標(biāo)準(zhǔn)之一。六、數(shù)據(jù)通信1、數(shù)據(jù)通信是把數(shù)據(jù)的處理和傳輸合為一體，以實(shí)現(xiàn)數(shù)字形式信息的接收、存貯、處理和傳輸，并對信息流加以控制、核驗(yàn)和管理的一種通信形式。2、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的組成：由數(shù)據(jù)站和數(shù)據(jù)傳輸線路兩部分組成。3、數(shù)據(jù)交換有三種形式：電路交換、電文交換和分組交換。4、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)可分為專用數(shù)據(jù)網(wǎng)和多用數(shù)據(jù)網(wǎng)。第二章信息技術(shù)與信息產(chǎn)業(yè)第五節(jié)多媒體技術(shù)一、多媒體技術(shù)的發(fā)展1、多媒體是“多種信息媒體”的意思，如語言、聲音、文字、圖像、動畫等。2、多媒體技術(shù)：將文字、聲音、影像等多種信息媒體進(jìn)行綜合處理的技術(shù)。3、多媒體技術(shù)的兩個發(fā)展方向：一是網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展趨勢；二是多媒體終端的部件化、智能化和嵌入化。二、多媒體技術(shù)的特點(diǎn)1、集成性2、協(xié)同性3、交互性4、實(shí)時性三、多媒體技術(shù)的應(yīng)用1、分布式多媒體系統(tǒng)2、電子出版物3、多媒體家電4、多媒體數(shù)據(jù)庫第二章信息技術(shù)與信息產(chǎn)業(yè)一、我國激光技術(shù)的發(fā)展1、激光是由于微粒受激輻射發(fā)出的，它具單色性、方向強(qiáng)、亮度極高、相干性等特點(diǎn)。2、1961年我國第一臺紅寶石激光器研制成功。此后我國激光技術(shù)發(fā)展迅速，產(chǎn)生了一批先進(jìn)成果。1）測衛(wèi)和測距2）“神光”系列激光系統(tǒng)3）新型激光器4）中國牌新晶體二、激光的應(yīng)用1、激光通信2、激光在信息技術(shù)中的應(yīng)用3、激光全息攝影4、激光在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的運(yùn)用5、激光醫(yī)療6、激光武器第六節(jié)激光技術(shù)第二章信息技術(shù)與信息產(chǎn)業(yè)第七節(jié)先進(jìn)制造與自動化技術(shù)一、自動控制技術(shù)1、自動控制技術(shù)是控制論的技術(shù)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，是通過具有一定控制功能的自動控制系統(tǒng)，來完成某種控制任務(wù)，保證某個過程按照預(yù)想進(jìn)行，或者實(shí)現(xiàn)某個預(yù)設(shè)的目標(biāo)。2、自動控制系統(tǒng)有閉環(huán)和開環(huán)兩種。二、先進(jìn)制造與自動化技術(shù)的重大發(fā)展方向當(dāng)前先進(jìn)制造與自動化技術(shù)發(fā)展的主要特點(diǎn)是：產(chǎn)品設(shè)計制造和企業(yè)管理信息化、生產(chǎn)過程控制智能化、生產(chǎn)裝備數(shù)字化和機(jī)器人與人和諧化。第二章信息技術(shù)與信息產(chǎn)業(yè)三、我國“十一五”期間自動化技術(shù)發(fā)展的機(jī)遇1、儀器儀表將向“高檔、節(jié)約、環(huán)保、安全”的理念方向發(fā)展。2、以工業(yè)PC為基礎(chǔ)的低成本工業(yè)控制自動化仍將成主流。3、DCS系統(tǒng)將朝面向測-控-管一體化設(shè)計方向發(fā)展。4、PLC向微型化、網(wǎng)絡(luò)化、PC化和開放性方向發(fā)展5、向智能化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化、開放性發(fā)展的數(shù)控技術(shù)。6、工業(yè)以太網(wǎng)將與現(xiàn)場總線相結(jié)合共同發(fā)展。7、網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的興起。8、工業(yè)控制軟件正向先進(jìn)控制方向發(fā)展。第二章信息技術(shù)與信息產(chǎn)業(yè)第八節(jié)信息產(chǎn)業(yè)及其發(fā)展一、信息產(chǎn)業(yè)及其分類1、信息產(chǎn)業(yè)又稱第四產(chǎn)業(yè),是一種知識和智力密集型產(chǎn)業(yè),它在微觀上表現(xiàn)為單位產(chǎn)品價值構(gòu)成中物資、能源消耗的比重減少，而信息產(chǎn)品與信息服務(wù)消耗的比重增加；在宏觀上表現(xiàn)為在國民生產(chǎn)總值中信息產(chǎn)業(yè)所占的比重和全社會勞動就業(yè)中從事信息工作的勞動者所占比重迅速提高。2、信息產(chǎn)業(yè)分成兩類：第一類，信息工業(yè)，包括計算機(jī)制造業(yè)、通信制造業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)。第二類為信息服務(wù)業(yè)，包括以計算機(jī)服務(wù)業(yè)為標(biāo)志的信息服務(wù)業(yè)，以及各類傳統(tǒng)的信息服務(wù)業(yè)。二、信息產(chǎn)業(yè)逐步成為世界經(jīng)濟(jì)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)第二章信息技術(shù)與信息產(chǎn)業(yè)三、信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢1、信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展成多極化與國際化趨勢。2、信息產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)走向高級化。3、信息產(chǎn)業(yè)國際競爭形式的新特點(diǎn)。四、我國信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展1、我國信息產(chǎn)業(yè)取得的進(jìn)步：1）產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大；2）行業(yè)競爭力顯著提高；3）對經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的貢獻(xiàn)日益突出；4）對就業(yè)的貢獻(xiàn)不斷提高。2、我國信息產(chǎn)業(yè)與發(fā)達(dá)國家的差距：1）我國企業(yè)主要處于信息產(chǎn)業(yè)的末端，獲取的利潤少，產(chǎn)業(yè)升級基礎(chǔ)薄弱；2）技術(shù)積累不足；3）人才儲備不足。第二章信息技術(shù)與信息產(chǎn)業(yè)五、《信息產(chǎn)業(yè)科技發(fā)展“十一五”規(guī)劃和2020年中長期規(guī)劃綱要》綱要指出，中國將在13個信息產(chǎn)業(yè)重大項(xiàng)目上集中攻關(guān)。這13個項(xiàng)目是：集成電路、軟件、新型元器件、高清晰數(shù)字電視、寬帶無線移動通信、下一代網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)和信息安全、家庭網(wǎng)絡(luò)及智能終端、汽車計算平臺工程、農(nóng)業(yè)信息化平臺、智能交通系統(tǒng)、信息產(chǎn)業(yè)和信息化技術(shù)服務(wù)平臺、科研成果轉(zhuǎn)化平臺及服務(wù)體系。第二章信息技術(shù)與信息產(chǎn)業(yè)第九節(jié)軟件產(chǎn)業(yè)及其發(fā)展1、全球信息技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢：一是軟件技術(shù)正在向網(wǎng)絡(luò)化、構(gòu)件化、平臺化方向發(fā)展；二是信息產(chǎn)業(yè)全面進(jìn)入結(jié)構(gòu)性調(diào)整時期，加速了從