信息技術(shù)概述市公開課金獎市賽課一等獎?wù)n件

信息就是信息，它既不是物質(zhì)也不是能量?！狽.Wiener（控制論創(chuàng)始人）事物運動狀態(tài)及狀態(tài)改變方式?！陀^事物立場認識主體所感知或所表述事物運動及其改變方式形式、內(nèi)容和效用。——認識主體立場

1.1.1信息與信息處理1.1信息與信息技術(shù)01-Nov-22第1頁人工進行信息處理過程信息施效（效應(yīng)器官）信息獲?。ǜ杏X器官）信息傳遞（神經(jīng)系統(tǒng)）信息加工（大腦）信息傳遞（神經(jīng)系統(tǒng)）事物客體01-Nov-22第2頁與信息處理相關(guān)行為和活動信息搜集——感知、測量、識別、獲取、輸入等信息加工——分類、計算、分析、綜合、轉(zhuǎn)換、檢索、管理等信息存放信息傳遞信息施用——控制、顯示等01-Nov-22第3頁1.1.2信息技術(shù)信息技術(shù)：用來擴展人信息器官功效、幫助人們進行信息處理一類技術(shù)。人信息器官及功效：感覺器官（眼耳鼻舌身）——獲取信息神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)——傳遞信息

思維器官（大腦）——處理信息并再生信息效應(yīng)器官（手腳）——施用信息01-Nov-22第4頁基本信息技術(shù)感知與識別技術(shù)——擴展感覺器官功效,提升人們感知范圍、感知精度和靈敏度通信技術(shù)與存放技術(shù)——擴展神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)功效,消除人們交流信息空間和時間障礙計算處理技術(shù)——擴展思維器官功效,增強人們信息加工處理能力控制與顯示技術(shù)——擴展效應(yīng)器官功效，增強人們信息控制能力01-Nov-22第5頁1.1.3信息處理系統(tǒng)

用于輔助人們進行信息獲取、傳遞、存放、加工處理、控制及顯示綜合使用各種信息技術(shù)系統(tǒng)。信息加工通信/存放控制與顯示通信/存放感知與識別信息處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖01-Nov-22第6頁信息處理系統(tǒng)實例雷達是一個以感知與識別為主要目標系統(tǒng)電視/廣播系統(tǒng)是一個單向、點到多點（面）以信息傳遞為主要目標系統(tǒng)電話是一個雙向、點到點以信息交互為主要目標系統(tǒng)銀行是一個以處理金融業(yè)務(wù)為主系統(tǒng)圖書館是一個以信息收藏和檢索為主系統(tǒng)Internet是一個跨越全球多功效信息處理系統(tǒng)

01-Nov-22第7頁1.2.1微電子技術(shù)與集成電路微電子技術(shù)：

以集成電路為關(guān)鍵電子技術(shù)是在電子電路和系統(tǒng)超小型化和微型化過程中逐步形成和發(fā)展起來。1.2微電子技術(shù)介紹01-Nov-22第8頁電子電路使用基礎(chǔ)元件演變真空電子管

在這個階段產(chǎn)生了廣播、電視、無線電通信、儀器儀表、自動化技術(shù)和第一代電子計算機晶體管

1948年創(chuàng)造，再加上印制電路組裝技術(shù)使用，使電子電路在小型化方面前進了一大步，產(chǎn)生了第二代計算機01-Nov-22第9頁電子線路使用基礎(chǔ)元件演變集成電路(IntegratedCircuit，簡稱IC) 20世紀50年代出現(xiàn)，以半導(dǎo)體單晶片作為材料，經(jīng)平面工藝加工制造，將大量晶體管、電阻等元器件及互連線組成電子線路集成在基片上，組成一個微型化電路或系統(tǒng)。 當代集成電路使用半導(dǎo)體材料通常是硅(Si)，也能夠是化合物半導(dǎo)體如砷化鎵(GaAs)等超大規(guī)模集成電路小規(guī)模集成電路01-Nov-22第10頁集成電路規(guī)模依據(jù)所包含晶體管數(shù)目分為：集成電路規(guī)模集成度（個電子元件）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）＞100萬01-Nov-22第11頁集成電路分類依據(jù)所用晶體管結(jié)構(gòu)、電路和工藝分為：

雙極型（Bipolar）集成電路、

金屬-氧化物-半導(dǎo)體(MOS)集成電路

雙極－金屬-氧化物-半導(dǎo)體集成電路（Bi-MOS）01-Nov-22第12頁集成電路分類依據(jù)集成電路功效分為：

數(shù)字集成電路（如邏輯電路、存放器、微處理器、微控制器、數(shù)字信號處理器等）

模擬集成電路（又稱為線性電路，如信號放大器、功率放大器等）

01-Nov-22第13頁集成電路分類依據(jù)用途分為：

通用集成電路(如:微處理器和存放器芯片)

專用集成電路（ASIC）01-Nov-22第14頁微電子技術(shù)與集成電路集電路芯片是微電子技術(shù)結(jié)晶，它是計算機和通信設(shè)備關(guān)鍵先進微電子技術(shù)→→高集成度芯片→→高性能計算機→→利用計算機進行集成電路設(shè)計、生產(chǎn)過程控制及自動測試→→制造出性能高、成本更低集成電路芯片01-Nov-22第15頁集成電路特點：體積小、重量輕、可靠性高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1.2.3集成電路發(fā)展趨勢01-Nov-22第16頁

Intel企業(yè)微處理器集成度發(fā)展1970197519801985199019951,00010,000100,0001,000,00010,000,000100,000,0004004800880808086802868038680486PentiumPentiumIIPentiumIIIPentium4晶體管數(shù)1.2.3集成電路發(fā)展趨勢01-Nov-22第17頁1999工藝(μm)0.180.130.090.060.014晶體管(M)23.847.61355393500時鐘頻率(GHz)1.21.62.02.65510面積(mm2)340340390468901連線層數(shù)678910晶圓直徑（mm）300300350400450引腳數(shù)目7009573350功耗（w）901301831.2.3集成電路發(fā)展趨勢01-Nov-22第18頁當前集成電路生產(chǎn)主流技術(shù)：12吋晶圓、0.18微米工藝，并正在向14吋晶圓、0.09微米工藝過渡 Intel:P4：已采取0.13μm工藝制造生產(chǎn)AMD:有采取0.13μm工藝制造生產(chǎn)CPU美國半導(dǎo)體協(xié)會(SIA)預(yù)測，到將能到達18吋晶圓和0.07～0.05微米工藝。在未來十年時間里，集成電路技術(shù)還將繼續(xù)遵照Moore定律得到深入發(fā)展.1.2.3集成電路發(fā)展趨勢01-Nov-22第19頁全稱為”集成電路卡”英文名:chipcard或smartcard按卡中所鑲嵌集成電路芯片可類:

1.存放器卡容量:幾KB到幾十KB主要應(yīng)用場所:電話卡,水電費卡,公交卡,醫(yī)療卡

2.CPU卡(智能卡)

主要應(yīng)用場所:工作證件,信用卡(如SIM卡)1.2.4IC卡01-Nov-22第20頁通信：各種信息傳遞當代通信：使用電波或光波雙向傳遞信息技術(shù)（通常稱為電信telecommunication）1.3通信技術(shù)入門01-Nov-22第21頁1.3.1概述通信三要素：

信源（信息發(fā)送者）

信宿（信息接收者）

信道（信息載體與傳輸媒介）通信系統(tǒng)模型：信源（宿）編碼器（解碼器）復(fù)用（分路）信道復(fù)用（分路）編碼器（解碼器）信源（宿）01-Nov-22第22頁1.3.4傳輸介質(zhì)金屬導(dǎo)體:

雙絞線和同軸電纜光導(dǎo)纖維:

簡稱光纖

無線電波:

中波,短波,超短波和微波01-Nov-22第23頁有屏蔽雙絞線（STP）無屏蔽雙絞線（UTP）種類與傳輸速率

三類線：10Mb/s

五類線：100Mb/s

六類線：200Mb/s常見應(yīng)用

電話系統(tǒng)（模擬信號） 局域網(wǎng)（數(shù)字信號）RJ45接頭雙絞線01-Nov-22第24頁同軸電纜含有良好傳輸特征和屏蔽特征能夠組成大容量載波通信系統(tǒng)一對小同軸管可提供數(shù)千個話路一對中同軸管可提供上萬個話路多管同軸電纜電路則能提供相當大傳輸容量用于主要傳輸干線同軸電纜種類：

1.基帶同軸電纜（阻抗50Ω）：(傳輸數(shù)字信號,主要應(yīng)用在局域網(wǎng)中) 2.寬帶同軸電纜（阻抗75Ω）：(傳輸模擬信號,主要應(yīng)用在有線電視電纜中)01-Nov-22第25頁2.光導(dǎo)纖維傳輸介質(zhì)：光纖（光纜）傳輸信號：光信號（數(shù)字信號，有光脈沖相當于1，無光脈沖相當于0）傳輸速率：1Gb/s以上包層纖芯光纖組成01-Nov-22第26頁光纜示意圖2.光導(dǎo)纖維01-Nov-22第27頁光波在纖芯中傳輸原理

當光線入射角足夠大時，就會出現(xiàn)全反射，重復(fù)此過程， 光就沿著光纖傳輸下去.光纖種類

多模：纖芯直徑為50或62.5μm，能夠存在許多條入射角不一樣光線，各自以不一樣反射角全反射傳輸下去（即：每一個光線有一個不一樣模式）。

單模：只有一根光纖,纖芯直徑為8—10μm（一個光波波長），光線不出現(xiàn)反射，直接向前傳輸

。衰耗小，在2.5Gb/s

高速率下傳輸數(shù)十公里而無須采取中繼器。光線光波在光纖中傳輸2.光導(dǎo)纖維01-Nov-22第28頁光纖通信系統(tǒng)

調(diào)制器發(fā)信電路激勵電路信息解調(diào)器收信電路放大電路信息光纜中繼器發(fā)信設(shè)備收信設(shè)備電光變換器光電變換器2.光導(dǎo)纖維01-Nov-22第29頁光纖通信優(yōu)點傳輸頻帶非常寬，通信容量大抗雷電和電磁干擾、抗輻射能力強無串音干擾，保密性強，不易被竊聽或截取數(shù)據(jù)重量輕，便于運輸和鋪設(shè)光纖通信缺點準確連接兩根光纖比較困難2.光導(dǎo)纖維01-Nov-22第30頁2.光纖通信光纖通信瓶頸之一是光信號傳輸距離。 普通光纖網(wǎng)絡(luò)中信息在傳輸時每隔200km～500km間需加入電放大器，將光信號還原成電信號進行放大，然后再轉(zhuǎn)換成光信號繼續(xù)傳輸。這不但增加成本，還使深入提升帶寬變得越來越困難，超高速傳輸所帶來經(jīng)濟效益將被昂貴光/電和電/光轉(zhuǎn)換所抵消。全光網(wǎng)（AllOpticalNetwork）：光信息流在通信網(wǎng)絡(luò)中傳輸及交換時一直以光形式存在，不需要經(jīng)過光/電、電/光轉(zhuǎn)換。

全光網(wǎng)技術(shù)是光纖通訊領(lǐng)域前沿技術(shù)。01-Nov-22第31頁1.微波微波：一個含有較高頻率(300MHz～300GHz)電磁波。波長很短，通常為1米至1毫米。微波通信:是眾多無線通信形式中一個。

3.無線電波(中波,短波,超短波和微波)01-Nov-22第32頁通信衛(wèi)星對流層不均勻體微波通信微波遠距離通信方式：地面微波接力通信如終端站A，經(jīng)過地面中繼站C，D，E,F，...，與另一終端站H進行通信。中繼站之間距離大致與塔高平方成正比。普通為50公里左右。

衛(wèi)星通信地球站A經(jīng)通信衛(wèi)星（空中微波中繼站）與另一地球站H進行通信。是微波接力通信向太空延伸。對流層散射通信終端站X發(fā)出微波信號經(jīng)對流層散射傳到另一終端站Y進行通信。01-Nov-22第33頁微波通信微波通信優(yōu)點：

容量大可靠性高建設(shè)費用低抗災(zāi)能力強01-Nov-22第34頁2.衛(wèi)星通信 利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)無線電信號，實現(xiàn)兩或多個地球站之間通信。 是微波接力通信技術(shù)與空間技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)物。01-Nov-22第35頁2.衛(wèi)星通信通信衛(wèi)星工作原理

從地面站1發(fā)出無線電信號，被衛(wèi)星通信天線接收后，首先在通信轉(zhuǎn)發(fā)器中進行放大、變頻和功率放大，然后由衛(wèi)星通信天線把放大后信號重新發(fā)向地面站2，從而實現(xiàn)兩個地面站或多個地面站遠距離通信。

通信衛(wèi)星地面站1地面站2地球01-Nov-22第36頁衛(wèi)星衛(wèi)星衛(wèi)星地球35800公里2.衛(wèi)星通信同時軌道衛(wèi)星(地球同時衛(wèi)星)赤道上方高度為36000公里地方，衛(wèi)星運行周期與地球自轉(zhuǎn)一圈周期相同，所以在地面上看這種衛(wèi)星好似靜止不動。三顆同時定點軌道

衛(wèi)星就能夠覆蓋地球幾乎全部面積，能夠進行二十四小時全天候通信。天空中最多只能有180顆地球同時通信衛(wèi)星。01-Nov-22第37頁2.衛(wèi)星通信

衛(wèi)星通信特點：優(yōu)點：通信距離遠、頻帶寬、容量大、抗干擾強、通信穩(wěn)定缺點：造價高（衛(wèi)星本身，發(fā)射衛(wèi)星火箭）、技術(shù)復(fù)雜、通信天線口徑大、有較大延時、同時軌道衛(wèi)星數(shù)目有限01-Nov-22第38頁1.3.5移動通信移動通信

處于移動狀態(tài)對象之間通信，包含尋呼系統(tǒng)，蜂窩移動電話（俗稱手機），集群調(diào)度，無繩電話和衛(wèi)星系統(tǒng)。

01-Nov-22第39頁蜂窩移動通信系統(tǒng)組成移動臺、基站、移動電話交換中心移動電話網(wǎng)基站有效區(qū)域1.3.5移動通信01-Nov-22第40頁移動臺：是移動通信終端，它是接收無線信號接收機，包含手機，呼機，無