信息技術概述.9市公開課金獎市賽課一等獎課件

第1章信息技術概述

1.1信息與信息技術1.2數字技術基礎1.3微電子技術介紹第1頁1.1.1信息與信息處理1.1.2信息技術和信息產業(yè)1.1.3信息化與信息社會1.1信息與信息技術1.1信息與信息技術第2頁信息是什么？信息是指“事物運動狀態(tài)及狀態(tài)改變方式”信息與物質和能量一樣主要，它是人們認識世界、改造世界一個基本資源信息有各種表現形式，語言、文字、聲音、圖片等都是信息表現形式(載體)1.1信息與信息技術第3頁什么是信息處理？信息處理指是與以下內容相關行為和活動：信息搜集(如信息感知、測量、獲取、輸入等)信息加工(如信息分類、計算、分析、轉換等)信息存放(如書寫、攝影、錄音、錄像等)信息傳遞(如郵寄、電報、電話等)信息施用(如控制、顯示等)1.1信息與信息技術第4頁人工進行信息處理過程人工信息處理不足：

算不快記不住傳不遠看（聽）不清信息技術（IT）1.1信息與信息技術信息獲取(感覺器官)信息施用(效應器官)事物客體信息獲取(感覺器官)信息施用(效應器官)信息加工與存放(大腦)信息傳遞(神經系統(tǒng))信息傳遞(神經系統(tǒng))手/腳/身眼/耳/鼻/舌/身第5頁1.1.1信息與信息處理1.1.2信息技術與信息產業(yè)

1.1.3信息化與信息社會1.1信息與信息技術1.1信息與信息技術第6頁信息技術1.1信息與信息技術信息技術（InformationTechnology，或Information&CommunicationTechnology，簡稱IT或ICT）指是用來擴展人們信息器官功效、幫助人們更有效地進行信息處理一門技術。內容包含：擴展感覺器官功效感測(獲取)技術擴展神經系統(tǒng)功效通信技術擴展大腦功效計算與存放技術擴展效應器官功效控制與顯示技術擴展神經系統(tǒng)功效通信技術外部世界事物第7頁信息技術發(fā)展歷史◎語言形成和使用◎文字創(chuàng)造◎造紙技術出現◎印刷技術創(chuàng)造◎電報和電話通信◎廣播、電視

◎雷達、衛(wèi)星

◎計算機◎因特網···

第1次信息技術革命（35000～500之前）第3次信息技術革命第5次信息技術革命（20世紀40～60年代）第4次信息技術革命（19世紀30～20世紀40年代）（10之前）第2次信息技術革命（大約35之前）第8頁當代信息技術主要特征：以數字技術為基礎以計算機及其軟件為關鍵采取電子技術（包含激光技術）內容：通信、廣播、計算機、微電子、遙感遙測、自動控制、機器人等1.1信息與信息技術第9頁信息產業(yè)1.1信息與信息技術信息技術孕育和催生了許多新興產業(yè)，尤其是“信息產業(yè)”（InformationTechnologyIndustry）信息產業(yè)是指生產制造信息設備，以及利用這些設備進行信息采集、儲存、傳遞、處理、制作與服務全部行業(yè)與部門總和信息產業(yè)信息技術產業(yè)信息內容產業(yè)信息服務產業(yè)芯片,計算機,手機,通信設備,數字電視,軟件,電子器件等內容數字化,數字文化,教育科技,知識產業(yè),數字娛樂,電子游戲等信息基礎設施電子政務,商務,金融,物流,教育,醫(yī)療,小區(qū),認證,娛樂,游戲等電信網絡,廣播電視網絡,互聯網絡等第10頁信息技術對社會和經濟影響信息技術不停為傳統(tǒng)產業(yè)升級改造注入新內涵，大大提升了傳統(tǒng)產業(yè)勞動生產率；信息技術孕育和催生了許多新興產業(yè)（包含信息產業(yè)），他們在經濟增加中占顯著地位；信息技術泛在兼容和深度滲透推進了管理扁平化和社會信息化信息技術推進了經濟全球化發(fā)展，深入加緊了世界各國社會經濟發(fā)展！

相關國內外信息產業(yè)發(fā)展情況閱讀材料1.11.1信息與信息技術第11頁1.1.1信息與信息處理1.1.2信息技術與信息產業(yè)

1.1.3信息化與信息社會1.1信息與信息技術1.1信息與信息技術第12頁科技進步對人類社會發(fā)展影響在歷史長河中，一些科學發(fā)覺和技術創(chuàng)造曾經引發(fā)了一個國家或民族跨越式發(fā)展和變革，進而造成了人類生活方式或國家根本性改變蒸汽機創(chuàng)造引發(fā)了第一次工業(yè)革命(從英國開始)蒸汽機創(chuàng)造，在很短時間內，改變了整個世界面貌(馬克思)電動機和發(fā)電機創(chuàng)造引發(fā)了第二次工業(yè)革命電動機和發(fā)電機先后創(chuàng)造使電氣化與工業(yè)化實現了有機結合，以美國為代表工業(yè)化國家利用這一結合取得了快速發(fā)展，實現了百年連續(xù)發(fā)展信息技術引發(fā)了第三次工業(yè)革命20世紀70年代后，美國面臨以日本為代表工業(yè)化國家激烈競爭，甚至出現了短暫被動局面。從20世紀80年代起，美國利用信息技術實現了近30年連續(xù)快速發(fā)展，保持了綜合實力領先地位1.1信息與信息技術第13頁人類正進入信息社會信息社會信息技術革命信息資源信息與知識生產……工業(yè)社會工業(yè)革命資本與技術工業(yè)化生產……農業(yè)社會農業(yè)革命土地農產品種植……產業(yè)革命推進社會變革人類正進入信息社會信息技術不停創(chuàng)新信息產業(yè)連續(xù)發(fā)展信息網絡廣泛普及1.1信息與信息技術第14頁什么是信息化“全球信息社會沖繩憲章”明確提出：

（G-8:“OkinawaCharteronGlobalInformationSociety”）信息化本質是利用信息技術幫助社會個人和群體有效利用知識和新思想，從而能建成充分發(fā)揮人潛力，實現其理想信息社會。信息化---由信息技術驅動經濟和社會變革信息技術是影響二十一世紀發(fā)展最強勁驅動力量1.1信息與信息技術第15頁我國信息化建設歷程1956～1966“艱辛創(chuàng)業(yè)”階段1958年研制成第1臺電子計算機，1964年人造地球衛(wèi)星上天，1965年第1塊集成電路問世1966～1978“波折發(fā)展”階段研制成集成電路計算機，彩色電視機，通信衛(wèi)星 1978～1999“改革開放開創(chuàng)新局”階段研制成巨型計算機，推廣漢字信息處理應用，建設“金橋”、“金卡”、“金關”等重大信息系統(tǒng) 起“全方位高效益推進”階段信息化建設進入全方位、高效益、深層次發(fā)展新時代，年公布“國家信息化發(fā)展戰(zhàn)略”1.1信息與信息技術第16頁信息化發(fā)展總目標：綜合信息基礎設施基本普及信息技術自主創(chuàng)新能力顯著增強，信息產業(yè)結構全方面優(yōu)化國民經濟和社會信息化取得顯著成效，新型工業(yè)化發(fā)展模式初步確立國家信息化發(fā)展制度環(huán)境和政策體系基本完善，國民信息能力顯著提升為邁向信息社會奠定堅實基礎！國家信息化發(fā)展戰(zhàn)略總目標習題選講1.1信息與信息技術第17頁讓科技引領中國可連續(xù)發(fā)展

——溫家寶11月3日早晨

我國發(fā)展新興戰(zhàn)略性產業(yè)，具備一定比較優(yōu)勢和遼闊發(fā)展空間，完全能夠有所作為。一要高度重視新能源產業(yè)發(fā)展，創(chuàng)新發(fā)展可再生能源技術、節(jié)能減排技術、清潔煤技術及核能技術，大力推進節(jié)能環(huán)境保護和資源循環(huán)利用，加緊構建以低碳排放為特征工業(yè)、建筑、交通體系。要努力走在全球新能源汽車發(fā)展前列，盡快確定新能源汽車技術路線和市場推進辦法，推進中國汽車工業(yè)跨越發(fā)展。二要著力突破傳感網、物聯網關鍵技術，及早布署后ＩＰ時代相關技術研發(fā)，使信息網絡產業(yè)成為推進產業(yè)升級、邁向信息社會“發(fā)動機”。三要加緊微電子和光電子材料和器件、新型功效材料、高性能結構材料、納米技術和材料等領域科技攻關，盡快形成含有世界先進水平新材料與智能綠色制造體系。四要利用生命科學推進農業(yè)和醫(yī)藥產業(yè)發(fā)展。主動發(fā)展轉基因育種技術，努力提升農產品產量和質量。突破創(chuàng)新藥品和基本醫(yī)療器械關鍵關鍵技術，形成以創(chuàng)新藥品研發(fā)和先進醫(yī)療設備制造為龍頭醫(yī)藥研發(fā)產業(yè)鏈條。五要大膽探索空間、海洋和地球深部，實施好載人航天計劃和嫦娥計劃，有效進入并和平利用空間，切實加強海岸帶可連續(xù)發(fā)展研究，促進海洋資源合理開發(fā)和海洋產業(yè)發(fā)展，努力提升地球深部資源探測水平，充分挖掘和利用好各種資源。

移動互聯網、傳感網、物聯網、RFID云計算、虛擬化、綠色數據中心智慧地球、智能電網、數字醫(yī)療……第18頁1.2.1信息基本單位—比特1.2.2比特與二進制數1.2.3信息在計算機中表示1.2.4比特運算1.2.5小結1.2數字技術基礎

1.2數字技術基礎第19頁信息基本單位—比特什么是比特：數字技術處理對象，其英文為“bit”，是binarydigit縮寫，漢字意譯為“二進位數字”或“二進位”，可簡稱為“位”。它只有兩種狀態(tài)（取值）：或者是數字0，或者是數字1比特是計算機和其它數字系統(tǒng)處理、存放和傳遞信息最小單位，普通用小寫“b”表示。另一個稍大些數字信息計量單位是“字節(jié)”（byte,binary

term縮寫），普通用大寫字母“B”表示。一個字節(jié)包含8個比特：b5b4b7b6b1b0b3b21.2數字技術基礎第20頁比特存放在計算機等數字系統(tǒng)中，比特存放經常使用一個稱為觸發(fā)器雙穩(wěn)態(tài)電路來完成一個觸發(fā)器能夠存放1個比特，一組（比如8個或16個）觸發(fā)器能夠存放1組比特，它們稱為“存放器”，計算機中央處理器中就有幾十個甚至上百個存放器存放比特方法還有很多。如電容器、磁盤和光盤（第2章介紹）存放器和半導體存放器在電源切斷以后所存放信息將會改變它們稱為易失性存放器，而磁盤和光盤屬于非易失性存放器1.2數字技術基礎第21頁存放容量計量單位計算機內存放器容量計量單位：KB:1KB=210字節(jié)=1024B（千字節(jié)）MB:1MB=220字節(jié)=1024KB（兆字節(jié)）GB:1GB=230字節(jié)=1024MB（吉字節(jié)、千兆字節(jié)）TB:1TB=240字節(jié)=1024GB（太字節(jié)、兆兆字節(jié)）外存放器容量經常使用10冪次來計算：1MB＝103KB

＝1000KB1GB＝106KB

＝1000000KB1TB＝109KB=1000000000KB計算機內存外存容量度量單位差異閱讀材料1.21.2數字技術基礎第22頁比特傳輸在數據通信和計算機網絡中，傳輸速率表示每秒鐘可傳輸二進位數目，也使用10冪次進行計算，慣用單位是：“比特／秒”(b/s)，也稱“bps”。如：9600bps(9600b/s)“千比特／秒”(kb/s)，1kb/s=103比特／秒=1000b/s“兆比特／秒”(Mb/s)，1Mb/s=106比特／秒=1000Kb/s“吉比特／秒”(Gb/s)，1Gb/s=109比特／秒=1000Mb/s“太比特／秒”(Tb/s)，1Tb/s=1012比特／秒=1000Gb/s1.2數字技術基礎第23頁1.2.1信息基本單位—比特1.2.2比特與二進制數1.2.3信息在計算機中表示1.2.4比特運算1.2.5小結1.2數字技術基礎

1.2數字技術基礎第24頁比特與二進制數（R）進制數十進制數與二進制數(八進制與十六進制)進制數運算——算術進制之間相互轉換1.2數字技術基礎第25頁任意（R）進制數R進制數三要素：基數——每種進位制都有數符個數,R規(guī)則——逢R進一,按基數進位或借位位權——基數若干次冪,Ri任一R進制數: （KnKn－1...K1K0．K－1K－2...K－m）R ＝Kn×Rn＋Kn－1×Rn－1＋...＋K1×R1＋K0×R0 ＋K－1×R－1＋K－2×R－2+…＋K－m×R－m二、八、十、十六進制(分別用字母B、Q、D、H表示)1.2數字技術基礎第26頁十進制數十進制（Decimal）基數是“10”，使用0、1、2、3、4、5、6、7、8、9這十個數字符號，逢十進一，10i203.49＝2×102＋0×101＋3×100＋4×10－1＋9×10－2普通地說，一個十進制數：S＝KnKn－1

...K1K0.K－1K－2...K－m所代表實際數值是：S＝Kn×10n＋Kn－1×10n－1＋...＋K1×101＋K0×100＋K－1×10－1＋K－2×10－2+…＋K－m×10－m1.2數字技術基礎第27頁二進制數使用比特來表示數稱為二進制數（Binary）

。二進制基數是“2”，使用0和1兩個不一樣數字符號，逢二進一，2i

(101.01)2＝1×22＋0×21＋1×20＋0×2－1＋1×2－2＝(5.25)10普通地說，一個二進制數S＝KnKn－1...K1K0.K－1K－2...K－m所代表實際數值是：S=Kn×2n

＋Kn－1×2n－1＋…＋K1×21＋K0×20

＋K－1×2－1＋K－2×2－2＋…＋K－m×2－m1.2數字技術基礎第28頁計算機中只使用二進位制一個計數制，并不使用其它計數制（注意!）使用八進制和十六進制原因二進制數太長，書寫、閱讀、記憶均不便八進制、十六進制像十進制數一樣簡練、易寫易記為了開發(fā)程序、閱讀機器內部代碼和數據時方便使用不一樣進制原因1.2數字技術基礎第29頁八進制數和十六進制數八進制數（Octonary）使用0、1、2、3、4、5、6、7八個符號，逢八進一，8i(365.2)8=3×82＋6×81＋5×80＋2×8－1=(245.25)10十六進制數（Hexadecimal）使用0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F十六個符號，其中A、B、C、D、E、F分別代表十進制10、11、12、13、14、15。逢十六進一，16i(F5.4)16=15×161＋5×160＋4×16－1=(245.25)101.2數字技術基礎第30頁二進制數運算1位二進制數加、減法運算規(guī)則：被加數加數和進位0000011010101101（a）加法規(guī)則被減數減數差借位0000011110101100（b）減法規(guī)則2個多位二進制數加、減法運算舉例：01011001+0100－010010010101由低位到高位逐位進行！有進位和借位1.2數字技術基礎八和十六進制數運算一樣第31頁十進制數與二進制數轉換（1）十進制整數<==>二進制整數：=>除以２取余法(推廣:十進制整數=>R進制整數)<=位權相加法，計算按權展開式和（2）十進制小數<==>二進制小數：=>乘以２取整法<=位權相加法，計算按權展開式和轉換舉例：11101.1011B<==>29.6875例題1.2數字技術基礎第32頁十進制數二進制數轉換方法：

整數和小數分開轉換整數部分：除以2逆序取余小數部分：乘以2次序取整比如：29.6875

11101.1011B

注意：十進制小數（如0.63）在轉換時會出現二進制無窮小數，這時只能取近似值129371421222200111余數低位高位整數部分小數部分0.6875×21.37500.75001.50001.0000×2×2×2高位低位1.2數字技術基礎第33頁二進制數十進制數轉換方法：二進制數每一位乘以其對應權值，然后累加即可得到它十進制數值例：11101.1011B

=1×24＋1×23＋1×22＋0×21＋1×20＋1×2－1＋0×2－2＋1×2－3＋1×2－4

=29.6875

1.2數字技術基礎第34頁轉換方法：以小數點為界，3位一換，不足補0轉換表八進制數二進制數八進制數二進制數00004100100151012010611030117111二進制數轉換為八進制數舉例：

001101001110.110100B

→1516.64Q八進制數轉換為二進制數舉例：2467.32Q

→010100110111.011010B

八進制數與二進制數轉換1.2數字技術基礎第35頁十六進制數與二進制數轉換轉換方法：以小數點為界，4位一換，不足補0十六進制數二進制數十六進制數二進制數

0000081000

1000191001

20010A1010

30011B1011

40100C1100 50101D1101 60110E1110 70111F1111二進制數轉換為十六進制數舉例：

001101001110.11001100B

→34E.CCH十六進制數轉換為二進制數舉例：35A2.CFH

→0011010110100010.11001111B1.2數字技術基礎第36頁1.2.1信息基本單位—比特1.2.2比特與二進制數1.2.3信息在計算機中表示1.2.4比特運算1.2.5小結1.2數字技術基礎

1.2數字技術基礎第37頁信息在計算機中表示1.2數字技術基礎帶符號整數表示浮點數(實數)表示無符號整數表示（1）數值表示（2）(西文)字符表示（3）(黑白)圖像表示第38頁無符號整數表示采取“自然碼”表示：取值范圍由位數決定：8位：

可表示0～255(28-1)范圍內全部正整數16位：

可表示0～65535(216-1)范圍內全部正整數n位：

可表示0～2n-1范圍內全部正整數。十進制數

8位無符號整數

00000000010000000120000001030000001140000010050000010125211111100253111111012541111111025511111111······1.2數字技術基礎第39頁帶符號整數表示（1）表示方法：用一位表示符號，其余用來表示數值部分符號用最高位表示：“0”表示正號(+),“1”表示負號(-)(1)原碼表示法：

數值以二進制碼表示(2)補碼表示法： 負數使用補碼表示，符號位也是“1”，

數值是原碼每一位取反后再在末位加“1”···符號位數值部分最低位最高位原碼表示舉例：

[+43]8位原碼為：00101011[-43]8位原碼為：101010111.2數字技術基礎第40頁

帶符號整數表示（2）例1:[-43]用8位補碼表示所以：[-43]8位補碼為：11010101例2：[-64]用8位補碼表示所以：[-64]8位補碼為：1100000043=>0101011取反：1010100加1：101010164=>1000000取反：0111111加1：10000001.2數字技術基礎第41頁為何要引入補碼？補碼計算規(guī)則：[X±Y]原碼=[[X]補碼＋[±Y]補碼]補碼補碼計算舉例：

5-2=32–

5=-3[5]補碼

=00000101[2]補碼=00000010+[-2]補碼=11111110[-5]補碼=11111011[3]補碼=00000011[-3]補碼=11111101補碼表示法中“－0”與“＋0”無區(qū)分，都表示為全“0”。相同位數二進制補碼，可表示數(個數)范圍比原碼多一個數，即最小負數（－128）。1.2數字技術基礎減法用加法完成乘法能夠用加法完成除法能夠用減法完成全部算術運算都能夠經過加法完成例題第42頁帶符號整數表示（3）原碼可表示整數范圍8位原碼：-(27-1)～27-1（-127～127）16位原碼：-(215-1)～215-1（-32767～32767）n位原碼：-(2n-1-1)～2n-1-1補碼可表示整數范圍

8位補碼：-27～27-1（-128～127)

n位補碼：-2n-1～2n-1-1-128表示為10000000+127表示為011111111.2數字技術基礎第43頁浮點數(實數)表示方法現有整數部分又有小數部分，小數點位置不定任何一個實數總能夠表示成一個乘冪和一個純小數之積比如：56.725=0.56725×102－0.0034756=-0.34756×10－2實數表示方法（記階法）：用3個部分表示乘冪中指數：表示實數中小數點位置純小數部分(尾數)：表示實數中有效數字部分數正負(符號)比如：+1001.011=+2100×(0.1001011)－0.0010101=－2－10×(0.10101)第44頁文字符號在計算機中表示日常使用書面文字由一系列稱為“字符”(character)書寫符號所組成計算機中慣用字符集合叫做“字符集”西文字符集漢字(漢字)字符集（參見第5章）最慣用西文字符集是ASCII(AmericanStandardCodeforInformationInterchange)字符集，共有128個字符包含96個可打印字符和32個控制字符每個字符采取7個二進位進行編碼計算機中使用1個字節(jié)存放1個ASCII字符1.2數字技術基礎第45頁圖像在計算機中怎樣表示？把圖像離散成為M列、N行，這個過程稱為圖像取樣經過取樣之后，圖像就分解成為M×N個取樣點，每個取樣點稱為圖像一個“像素”假如是黑白圖像，每個像素只有2個值：黑(0)/白(1)，所以每個像素用一個二進位表示所以，一幅黑白圖像可使用一個矩陣表示灰度圖像和彩色圖像表示比較復雜些(參見第5章)1.2數字技術基礎第46頁關于信息表示小結計算機（包含其它數字設備）中全部信息都使用比特（二進位）表示比如數值、文字符號、圖像、聲音、動畫、溫度、壓力、運動等，包含指揮計算機工作軟件（程序），也是用二進位表示只有使用比特表示信息計算機才能進行處理、存放和傳輸！1.2數字技術基礎第47頁1.2.1信息基本單位—比特1.2.2比特與二進制數1.2.3信息在計算機中表示1.2.4比特運算1.2.5小結1.2數字技術基礎

1.2數字技術基礎第48頁比特三種基本邏輯運算比特運算使用邏輯代數，它有3種基本邏輯運算：邏輯加（也稱“或”運算，用符號“OR”、“∨”或“＋”表示）邏輯乘（也稱“與”運算，用符號“AND”、“∧”或“·”表示，也可省略）取反（也稱“非”運算，用符號“NOT”或上橫杠“ˉ”表示）1.2數字技術基礎第49頁邏輯運算規(guī)則邏輯加：F=A∨

BA: 0 0 1 1B:∨0

∨1

∨0

∨1F: 0 1 1 1邏輯乘：F=A·BA: 0 0 1 1B:∧0

∧1

∧0

∧1F: 0 0 0 1取反：F=NOTAA:NOT 0

NOT 1

F: 1 0兩個多位二進制信息進行邏輯運算時，

按位獨立進行：例1: A: 0110 B:∨1010

F: 1110例2: A: 0110 B:∧1010

F: 00101.2數字技術基礎第50頁邏輯加：

F=A∨

B邏輯乘：

F=A·B取反：

F=NOTA

EFABEFABAEFR邏輯運算能夠用開關電路實現邏輯運算能夠用開關電路實現！1.2數字技術基礎第51頁晶體管是一個電子開關使用機械開關實現邏輯操作速度太慢，工作也不可靠！晶體管好像是一個電子開關,它能夠工作在兩種狀態(tài)：導通狀態(tài)/絕緣狀態(tài)，效果相當于A和B之間接通或斷開用幾個晶體管相互連接起來能夠實現各種基本邏輯運算，這么電路稱為“門電路”。相關門電路介紹開關斷開AB開關接通ABABG晶體管兩種狀態(tài)由控制端G電壓決定閱讀材料1.41.2數字技術基礎第52頁1.2.1信息基本單位—比特1.2.2比特與二進制數1.2.3信息在計算機中表示1.2.4比特運算1.2.5小結1.2數字技術基礎

1.2數字技術基礎第53頁小結：用比特表示信息優(yōu)點比特只有0和1兩個符號，制造雙穩(wěn)態(tài)電路要比制造有多個穩(wěn)定狀態(tài)電路輕易得多，而且很輕易實現高速處理二進位運算規(guī)則簡單使用二進位不但能表示數值信息，而且能表示文字、符號、圖像、聲音等各種不一樣形式信息信息使用比特表示后，能夠經過各種方法進行“數據壓縮”，從而能夠大大降低信息傳輸和存放成本使用比特表示信息之后，只要再附加一些額外比特，就能夠發(fā)覺甚至糾正信息傳輸和存放過程中所產生錯誤，大大提升了信息系統(tǒng)可靠性作業(yè)1.2數字技術基礎第54頁1.3.1微電子技術與集成電路1.3.2集成電路制造1.3.3集成電路發(fā)展趨勢1.3.4IC卡1.3微電子技術介紹1.3微電子技術介紹第55頁微電子技術與集成電路微電子技術是信息技術領域中關鍵技術，是發(fā)展電子信息產業(yè)和各項高技術基礎微電子技術是實現電子電路和電子系統(tǒng)超小型化及微型化技術，它以集成電路為關鍵1.3微電子技術介紹第56頁電子電路中元器件發(fā)展演變當代集成電路使用半導體材料主要是硅，也能夠是化合物半導體如砷化鎵等晶體管(1948)電子管(1904)1.3微電子技術介紹大規(guī)模/超大規(guī)模集成電路(1970’s)中/小規(guī)模集成電路(1950’s)第57頁什么是集成電路集成電路

(IntegratedCircuit，簡稱IC)： 以半導體單晶片作為基片,采取平面工藝，將晶體管、電阻、電容等元器件及其連線所組成電路制作在基片上所組成一個微型化電路或系統(tǒng)集成電路優(yōu)點：體積小、重量輕功耗小、成本低速度快、可靠性高小規(guī)模集成電路超大規(guī)模集成電路1.3微電子技術介紹第58頁集成電路分類按用途分：通用集成電路專用集成電路（ASIC）按電路功效分：數字集成電路模擬集成電路按晶體管結構、電路和工藝分：雙極型（Bipolar）電路金屬氧化物半導體(MOS)電路······按集成度(芯片中包含元器件數目)分：集成電路規(guī)模元器件數目小規(guī)模集成電路（SSI）＜100中規(guī)模集成電路（MSI）100~3000大規(guī)模集成電路（LSI）3000~10萬超大規(guī)模集成電路（VLSI）10萬~100萬極大規(guī)模集成電路（ULSI）＞100萬1.3微電子技術介紹第59頁IC是全部電子產品關鍵1.3微電子技術介紹第60頁1.3.1微電子技術與集成電路1.3.2集成電路制造

1.3.3集成電路發(fā)展趨勢1.3.4IC卡1.3微電子技術介紹1.3微電子技術介紹第61頁集成電路制造集成電路制造：400多道工序,工藝復雜且技術難度非常高，有一系列關鍵技術生產、控制及測試設備也異常昂貴

集成電路制造過程閱讀材料1.51.3微電子技術介紹第62頁1.3.1微電子技術與集成電路1.3.2集成電路制造1.3.3集成電路發(fā)展趨勢1.3.4IC卡1.3微電子技術介紹1.3微電子技術介紹第63頁集成電路發(fā)展趨勢1.3微電子技術介紹集成電路工作速度集成電路工作速度主要取決于晶體管尺寸。晶體管尺寸越小，其極限工作頻率越高，門電路開關速度就越快，相同面積晶片可容納晶體管數目就越多。所以從集成電路問世以來，人們就一直在縮小晶體管、電阻、電容、連接線尺寸上下功夫第64頁集成電路發(fā)展趨勢Moore定律單塊集成電路集成度平均每18～24個月翻一番——GordonE.Moore,1965年，Intel企業(yè)創(chuàng)始人之一1.3微電子技術介紹第65頁集成電路發(fā)展趨勢1.3微電子技術介紹當前，世界上集成電路大生產主流技術已經到達12～14英寸晶圓、45或32nm（納米）工藝水平。如Intel企業(yè)微處理器最新產品（COREi7）采取32nm工藝，晶體管超出10億。10001970197519801985199019951000010000010610x106100x10640048008808080868028680386PentiumPentiumIIPentiumIIIPentium4晶體管數804861000x106CORE2DuoCORE2QuadCOREi7圖1-8Intel企業(yè)微處理器集成度發(fā)展第66頁集成電路發(fā)展趨勢當前集成電路生產主流技術：

已經到達12~14英寸晶圓、45或32nm（納米）工藝水平1（μm微米）＝10-6（米）1（nm納米）＝10-9（米）在未來十年時間里，集成電路技術還將繼續(xù)遵照Moore定律得到深入發(fā)展閱讀材料1.51.3微電子技術介紹第67頁1.3.1微電子技術與集成電路1.3.2集成電路制造1.3.3集成電路發(fā)展趨勢1.3.4IC卡1.3微電子技術介紹1.3微電子技術介紹第68頁IC卡IC卡(chipcard、smartcard)，又稱為集成電路卡，它是把集成電路芯片密封在塑料卡基片內，使其成為能存放信息、處理和傳遞數據載體特點：存放信息量大保密性能強能夠預防偽造和竊用抗干擾能力強可靠性高應用舉例：作為電子證件，統(tǒng)計持卡人信息，用作身份識別（如身份證、考勤卡、醫(yī)療卡、住房卡等）作為電子錢包（如電話卡、公交卡、加油卡等）1.3微電子技術介紹第69頁IC卡分類按卡中所鑲嵌集成電路芯片可分為兩大類存放器卡：主要用于安全性要求不高場所，如電話卡、水電費卡、公交卡、醫(yī)療卡等。帶加密邏輯存放器卡：除了存放器外，還專設有加密電路，慣用于安全性要求高場所CPU卡：也叫智能卡?？ㄉ霞闪酥醒胩幚砥?、程序存放器和數據存放器，還配有操作系統(tǒng)。這種卡處理能力強，保密性更加好，慣用于作為證件和信用卡使用主要場所。如手機中使用用戶識別卡（SIM）1.3微電子技術介紹第70頁IC卡分類按使用方式可分為兩種接觸式IC卡：（如電話IC卡），多用于存放信息量大、讀寫操作比較復雜場所。易磨損、怕油污，壽命不長

非接觸式IC卡：又叫射頻卡、感應卡，采取電磁感應方式無線傳輸數據，操作方便，快捷。統(tǒng)計信息簡單，讀寫要求不高，慣用于身份驗證等場所。使用壽命很長非接觸式IC卡原理及其在我國第二代居民身份證中應用(a)接觸式IC卡(b)接觸式IC卡結構(c)非接觸式IC卡閱讀材料1.6習題選講1.3微電子技術介紹第一章結束第71頁1.1習題選講11.以下關于信息敘述錯誤是________。A.

信息是指事物運動狀態(tài)及狀態(tài)改變方式B.

信息是指認識主體所感知或所表述事物運動及其改變方式形式、內容和效用C.

信息是對人有用數據，這些數據將可能影響到人們行為與決議

D.信息是數據符號化表示第72頁1.1習題選講22.與信息技術中感測、存放、通信等技術相比，計算技術主要用于擴展人________器官功效。A.感覺B.

神經網絡C.

思維D.效應第73頁1.1習題選講3

3.當代信息技術關鍵技術主要是________。①微電子技術②機械技術③通信技術④計算機技術A.

①②③B.

①③④C.

②③④D.

①②④第74頁1.1習題選講44.信息處理過程可分若干個階段，其第一階段活動主要是________。信息搜集信息加工信息存放信息傳遞返回第75頁1.2習題選講1

進制及其相互轉換：

1.以下數中最小數是______?A.

十進制數96B.

八進制數140C.

十六進制數5F.68D.

二進制數1011111.0011返回第76頁1.2習題選講22.已知X補碼為10011000，則它原碼是______。A.01101000B.01100111C.10011000D.111010003.Pentium處理器中一個16位帶符號整數，假如它十六進制表示是(FFF0)16，那么它實際數值是______。（十進制表示）返回第77頁1.3習題選講

1.30年來，集成電路技術發(fā)展，大致遵照著單塊集成電路集成度平均每18~24個月翻一番規(guī)律，未來十多年還將繼續(xù)遵照這個規(guī)律，這就是著名Moore定律。2.集成電路按用途能夠分為通用型與專用型，存放器芯片屬于專用集成電路。3.非接觸式IC卡中自帶電池供電，以實現數據讀寫。

4.集成電路是20世紀重大創(chuàng)造之一，在此基礎上出現了世界上第一臺計算機ENIAC。

返回第78頁1.2作業(yè)1.把以下二進制數分別轉化成十進制數、八進制數和十六進制數：10111111.0011，11001111，0.11101，10000002.把以下十進制數轉化成二進制數和十六進制數：128，0.675，1024，655353.在一個字長為8位機器中，采取補碼表示，符號位占一位，請寫出以下十進制數在機器中二進制表示：＋78,+3,-5,-128,+127返回第79頁1.1信息產業(yè)及其發(fā)展概況第一章閱讀材料第80頁信息產業(yè)已是全球第一大產業(yè)

（數據起源：.1.28《中國電源博覽》第107期：世界總產值達49.88萬億美元,同比增加3.6％；電子信息產業(yè)總產值達4.65萬億美元,同比增加9.5％,占世界總產值9.3％,居各產業(yè)之首；年：世界總產值達51.73萬億美元，同比增加3.7％；電子信息產業(yè)總產值達4.96萬億美元，同比增加6.6％,占世界總產值9.6％,預計20：世界總產值達52.86萬億美元,同比增加2.2％，電子信息產業(yè)達5.15萬億美元，同比增加3.8％,占世界總產值9.7％第81頁我國信息產業(yè)情況怎樣？（數據來源：2010.2.3工信部公布）規(guī)模以上電子信息產業(yè)主要指標情況：第82頁我國電子信息產品數據（數據來源：2010.2.3工信部公布）第83頁我國IT產業(yè)在國民經濟中地位我國ICT產業(yè)占GDP百分比：GDP總值中6.52%來自信息產業(yè)；GDP增速中8.92%（即0.8個百分點）來自信息產業(yè)ICT產業(yè)對GDP增加率貢獻電子信息產業(yè)收入占全部工業(yè)收入10.0%，利潤占全部工業(yè)6.0%，稅金占全部工業(yè)8.4%，從業(yè)人員占全部工業(yè)9.0%(755萬)，進出口占全國外貿比重35.0%第84頁我國電子信息產業(yè)規(guī)模居世界信息產業(yè)規(guī)模前二位從全球范圍來看，自開始，中國電子信息產業(yè)規(guī)模已超出日本，僅次于美國連續(xù)5年位列世界第二，20起躍居世界首位。年：中國境內生產顯示器、手機、彩電、激光視盤機、筆記本電腦分別占全球總產量50%、31%、43%、80%和40%20：手機、微型計算機、彩電、數碼相機、激光視盤機產量分別占全球49.9%、60.9%、48.3%、80%、85%，電子信息產品貿易額占全球15%以上第85頁“大”≠“強”第86頁富士康企業(yè)故事富士康企業(yè)(FOXCONN)全球3C電子(計算機、通訊、消費性電子)代工領域中規(guī)模最大國際集團，專注于電子代工服務(總裁郭臺銘)出口總額556億美元，占中國大陸出口總額3.9％，連續(xù)7年雄居大陸出口榜首；《財富》年全球企業(yè)500強第109位。擁有60余萬員工，全球最大電子產品專業(yè)制造商：遍布亞、美、歐三大洲專業(yè)研發(fā)網絡，在精密模具、關鍵零組件、機電整合模組、納米科技、精密光學、平面顯示、工業(yè)量測等領域取得累累碩果。，實現專利申請13200項，美國財富雜志評鑒入選為全球最正確聲望標竿電子企業(yè)15強。全球最大手機和相機模塊代工廠；iPod、iPhone和各種品牌筆記本電腦代工在珠三角、長三角、環(huán)渤海地域、中西部地域都有布點深圳市企業(yè)營業(yè)收入前十強和納稅前十強，每年為深圳稅收貢獻超百億元第87頁我國信息產業(yè)存在哪些問題？(1)關鍵技術、關鍵設備和元器件受制于人（高端芯片、關鍵軟件、關鍵元器件、高端設備以及專用設備等）(2)產業(yè)結構亟需優(yōu)化（信息產業(yè)位于國際產業(yè)分工價值鏈低端，加工組裝比重高，經濟效益低，主要依靠降價銷售參加市場競爭）(3)信息技術應用水平不高(4)體制機制有待完善第88頁世界IT產業(yè)競爭力排名我國IT產業(yè)競爭力有顯著進步,排名39位，上升11位（數據起源：11月商業(yè)軟件聯盟(BSA)公布）第89頁已經并將采取哪些對策？（-）電子信息產業(yè)調整和振興規(guī)劃四項目標：實現產業(yè)穩(wěn)定增加，未來三年繼續(xù)保持二倍于GDP增速增加速度，力爭準期完成“十一五”規(guī)劃產業(yè)規(guī)模發(fā)展目標；結構優(yōu)化取得成效，軟件和信息服務比重提升到15%，加工貿易在出口總額中比重降至75%，初步贏得關鍵產業(yè)發(fā)展主動權；不停增強創(chuàng)新能力；產業(yè)本身發(fā)展對GDP增速貢獻不低于0.7％，保持外貿出口穩(wěn)定，占全國外貿出口百分比保持在1/3以上第90頁已經并將采取哪些對策（2）

六大重點工程：集成電路產業(yè)技術水平和產能提升平板產業(yè)升級和彩電工業(yè)轉型新一代移動通信（TD-SCDMA）產業(yè)完善數字電視推廣應用和產業(yè)鏈建設計算機和下一代互聯網應用軟件及信息服務培育返回第91頁1.2計算機存放容量度量單位第一章閱讀材料第92頁現象160GB移動硬盤實際容量＝160,041,885,696字節(jié)為何？1.2數字技術基礎第93頁原因:前綴名稱前綴符號十進制前綴二進制前綴比值kilok/K103210=1,0240.976megaM106220=1,048,5760.954gigaG109230=1,073,741,8240.931teraT1012240=1,099,511,627,7760.909petaP1015250=1,125,899,906,842,6240.888exaE1018260=1,152,921,504,606,846,9760.867zettaZ1021270=1,180,591,620,717,411,303,4240.847yottaY1024280=

1,208,925,819,614,629,174,706,1760.827相同符號，有兩種不一樣含義！1.2數字技術基礎第94頁不一樣進位制前綴使用場所內存、cache、半導體存放器芯片容量均使用二進制前綴：512MB內存條（1M＝220）256KBcache（1K＝210）文件和文件夾大小使用二進制前綴頻率、傳輸速率等使用十進制前綴：主頻1GHz（1G＝109）傳輸速率100Mbps（1M＝106）外存放器（硬盤、DVD光盤、U盤、存放卡等）容量：廠商標注容量使用十進制前綴操作系統(tǒng)顯示容量使用二進制前綴1.2數字技術基礎第95頁處理方案：使用兩種不一樣前綴符號已經采取IEC提議符號有：MozillaFirefox，BitTornado，Linux，以及其它一些GNU自由軟件還未采取IEC提議符號有：微軟企業(yè)前綴名稱前綴符號十進制值二進制值比值IEC提議二進制前綴符號kilok/K103210=1,0240.976kibi-KimegaM106220=1,048,5760.954mebi-MigigaG109230=1,073,741,8240.931gibi-GiteraT1012240=1,099,511,627,7760.909tebi-TipetaP1015250=1,125,899,906,842,6240.888pebi-PiexaE1018260=0.867exbi-EizettaZ1021270=0.847zebi-ZiyottaY1024280=

0.827yobi-Yi1.2數字技術基礎返回第96頁1.4門電路及其應用第一章閱讀材料第97頁

幾個晶體管組合可完成邏輯運算ABC＝A+B“或”門C＝A·BAB“與”門2.9v0vOutInPN“非”門AA門電路：第98頁邏輯運算是用“門”電路實現名稱運算符號定義ABF門電路符號(國家標準)門電路符號(國外)與AB，A?BA∧B

000010100111或A+B,A∨B

000011101111非0110與非

001011101110或非

001010100110異或

0000111011101&≥1&≥1=1AA?BA+BA?B+A?B

第99頁兩個1位二進制數加法實現設被加數A，加數B，用半加器完成加法，產生和數S，進位CABSC0000011010101101

C=ABS=AB+AB=AB?半加器邏輯公式為：則半加器規(guī)則是：半加器邏輯結構為：（和數）（進位）返回第100頁1.5.1集成電路制造過程第一章閱讀材料第101頁集成電路制造硅襯底晶圓芯片硅平面工藝剔除、分類集成電路封裝成品成品測試集成電路制造：400多道工序第102頁集成電路制造集成電路制造廠（晶圓廠）生產產品包含：晶圓切片（也簡稱為晶圓）超大規(guī)模集成電路芯片（可簡稱為芯片）晶圓芯片第103頁晶圓厚度：不足1mm直徑：6、8、12英寸晶棒單晶硅錠晶圓生產過程:晶棒制造，晶片制造

集成電路制造第104頁集成電路制造芯片制造過程：晶圓處理、晶圓針測、 封裝、成品測試等。

晶圓處理：

在晶圓上制作電路及電子元件，晶圓上就形成了一個個小格，即晶粒。 晶圓針測：

對每個晶粒檢測其電氣特征，并將不合格晶粒標上記號后，將晶圓切開