大一電子導(dǎo)論

1、電子信息類專業(yè)導(dǎo)論,1.電子信息技術(shù)概述1.1信息科學(xué)技術(shù)的含義1.2電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展1.3電子信息科學(xué)技術(shù)2.電子信息類科學(xué)的學(xué)科與專業(yè)2.1 學(xué)科與本科專業(yè)2.2 電子信息科學(xué)技術(shù)的學(xué)科分工2.3 北京郵電大學(xué)電子工程學(xué)院專業(yè)設(shè)置3. 北郵電子院”電子信息科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)課程體系,1,1.電子信息技術(shù)概述,1.1信息科學(xué)技術(shù)的含義1.2電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展1.3電子信息科學(xué)技術(shù),2,1.1信息科學(xué)技術(shù)的含義,信息

2、作為自然語言中的概念是音訊、消息的意思世界是由信息、物質(zhì)、能源三者構(gòu)成的信息的歷史,3,1.1信息科學(xué)技術(shù)的含義,信息概念作為科學(xué)術(shù)語，學(xué)科領(lǐng)域不同含義不同信息系統(tǒng)與信息管理學(xué)科中信息是可以通信的數(shù)據(jù)和知識。控制論（美國科學(xué)家維納（Wiener））信息是人們在適應(yīng)外部世界并且使這種適應(yīng)反作用于外部世界的過程中，同外部世界進(jìn)行交換內(nèi)容的名稱經(jīng)濟(jì)管理領(lǐng)域決策的數(shù)據(jù) G.Longo《信息論：新的趨勢與未決問題》反映事物構(gòu)

3、成、關(guān)系和差別的東西,4,1.1信息科學(xué)技術(shù)的含義,信息：反應(yīng)客觀世界中各種事物特征和變化的知識是數(shù)據(jù)加工的結(jié)果，是有用的數(shù)據(jù),5,數(shù)據(jù)：描述世界事物特征的?有用的,加工：定義、存儲、處理,6,,,1.1信息科學(xué)技術(shù)的含義,信息科學(xué)是人類了解自然、感知自然，了解社會、溝通情報的一門綜合性科學(xué)；由信息論、通信工程、控制論、計算機科學(xué)、仿生學(xué)、系統(tǒng)工程與人工智能等學(xué)科互相滲透、相互結(jié)合而形成；如果從技術(shù)角度看信息科學(xué)：是系

4、統(tǒng)研究信息獲取、傳輸、處理、顯示、存儲、檢索與應(yīng)用的科學(xué)它涉及語言、文字、數(shù)據(jù)（包含物理參數(shù)）、生物信息、圖像等信息形式,7,1.電子信息技術(shù)概述,1.1信息科學(xué)技術(shù)的含義1.2電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展1.3電子信息科學(xué)技術(shù),8,1.2電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,電子技術(shù)是發(fā)展電子信息科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)電子管、半導(dǎo)體、集成電路是電子信息科學(xué)技術(shù)的物質(zhì)條件,9,,1.2電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,電與電子管公元前，人們就知道磨擦生電的自然現(xiàn)象1819

5、年丹麥科學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)1820 年法國科學(xué)家安培對電流和磁場之間的關(guān)系作了進(jìn)一步的研究。1831 年英國科學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，并奠定了發(fā)電機的理論基礎(chǔ)——19 世紀(jì)的最重要發(fā)明19 世紀(jì)60 年代前后的眾多發(fā)明，如：電燈、電報、電話及多種電動工具等電子技術(shù)是從電子管開始的,11,1.2電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,電子技術(shù)20 世紀(jì)初產(chǎn)生電子技術(shù)，從電子管開始的。1833 年當(dāng)愛迪生在尋找電燈泡中燈絲材料時，發(fā)

6、現(xiàn)了受熱燈絲的附近存在熱電子。1885 年英國電氣工程師弗萊明發(fā)現(xiàn)燈泡里的電子可實現(xiàn)單向流動。1904 年弗萊明制成了在燈泡中裝有陰極和屏極的世界上第一只真空二極管。1906 年德.弗雷斯特發(fā)現(xiàn)三極管真空三極管的發(fā)明使信息技術(shù)從此跨入了電子時代,11,1.2電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,無線電、收音機、電視機的發(fā)明都是基于三極管對信號的放大原理才能制造出來的。在半導(dǎo)體三極管發(fā)明之前，真空二極管、三極管及其改進(jìn)產(chǎn)品在電子技術(shù)領(lǐng)域統(tǒng)治了50

7、 余年,12,1.2電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,半導(dǎo)體器件電子管的缺點用電子管器件可以制造出各種類型的電子設(shè)備，也可以制造計算機。它的缺點是體積大、功耗大1946 年2月，“世界上第一臺計算機”， 用了18800 個電子管，設(shè)備長50 英尺，寬30 英尺，占地1500平方英尺（大約一間半教室大），重約30 噸，每小時耗電20 萬千瓦，運算速度卻只有5000次/秒（加法），共運行了9 年,13,晶體管的發(fā)明半導(dǎo)體晶體管的發(fā)明開創(chuàng)了世界電

8、子科學(xué)技術(shù)的新時代半導(dǎo)體是一種介于金屬和非金屬之間的材料，以鍺和硅為代表。1947 年，美國貝爾實驗室的三位科學(xué)家制造出了世界上第一只點接觸型鍺晶體三極管晶體管體積小、耗電省，此后晶體管迅速取代電子管成為了各類電子設(shè)備的主流器件。,14,1.2電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,集成電路繼電子管、晶體管之后，電子器件的第三次革命是集成電路1958 年美國德州儀器公司工程師杰克·基爾比在一塊6.45 平方毫米硅片上集成了12個元件，研

9、制出了世界上第一塊集成電路芯片，它標(biāo)志著電路制作上的一次革命性進(jìn)展，從此開創(chuàng)了微電子新時代。美國硅谷的仙童半導(dǎo)體公司工程師諾依斯提出了用平面處理技術(shù)來實現(xiàn)集成電路的大批量生產(chǎn)集成電路產(chǎn)品迅速取代晶體管分離元器件，在美國硅谷創(chuàng)辦了巨大的集成電路產(chǎn)業(yè)。隨著集成電路的技術(shù)進(jìn)步，電子線路產(chǎn)品體積越來越小，是今天的個人電腦與移動電話成為了可能,15,1.2電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,集成電路產(chǎn)品品種繁多，典型的集成電路芯片,16,1.2電子

10、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,集成電路以一塊芯片上集成數(shù)字電路中一種最簡單的“門電路”的個數(shù)來區(qū)分集成電路的規(guī)模稱100 個以下的為小規(guī)模100 至1000 個為中規(guī)模1000 至10 萬個為大規(guī)模10 萬以上為超大規(guī)模（VLSI‐‐‐very large scale integration）目前VSLI 芯片的技術(shù)己進(jìn)入SoC（system on a chip，片上系統(tǒng)）時代，即把一個電子系統(tǒng)集成在一塊集成電路芯片上,17,1.2電子科學(xué)

11、技術(shù)的發(fā)展,集成電路內(nèi)部情形,18,從1906 年發(fā)明電子管到2006 年僅僅100 年，回顧這100 年電子技術(shù)發(fā)展，其成就實在令人感嘆。為了紀(jì)念電子管發(fā)明100 周年，有人采用電子管、晶體管和集成電路混合制作成功了一臺PC 機電路主板,19,1.2電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,21 世紀(jì)電子新器件‐‐‐‐納米電子器件納米電子學(xué)和納米器件將是微電子器件的下一次革命，是當(dāng)今世界電子學(xué)發(fā)展的大勢所趨納米電子器件的功能將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出人們的預(yù)期，它將

12、給人類信息科學(xué)技術(shù)的發(fā)展帶來新的變革。隨著固體器件尺寸變小，達(dá)到納米（10‐9 米=1nm）級尺寸，其中受限電子會呈現(xiàn)量子力學(xué)波動效應(yīng)和現(xiàn)象，使器件出現(xiàn)用經(jīng)典力學(xué)無法解釋的特性，而眾多特性在信息電子學(xué)看來是十分有用的，從而可以提供人們研究與制造新的電子器件，如納米集成電路、納米顯示器等。,20,1.電子信息技術(shù)概述,1.1信息科學(xué)技術(shù)的含義1.2電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展1.3電子信息科學(xué)技術(shù),21,1.3電子信息科學(xué)技術(shù),電子信息科學(xué)技

13、術(shù)信息科學(xué)與電子技術(shù)、通信技術(shù)、計算機科學(xué)技術(shù)相結(jié)合，形成了“電子信息科學(xué)與技術(shù)”這個專門領(lǐng)域主要是采用電子學(xué)的方法與手段來研究信息科學(xué)與技術(shù)研究：信息獲取、傳輸、處理、存儲與利用等典型體現(xiàn)在信息應(yīng)用系統(tǒng)中,22,1.3電子信息科學(xué)技術(shù),信息應(yīng)用信息是有用的數(shù)據(jù)信息在信息應(yīng)用系統(tǒng)中，實現(xiàn)效用與價值系統(tǒng)內(nèi)部互相依賴的各個部分，按照某種規(guī)則，為實現(xiàn)某一特定目標(biāo)而聯(lián)系在一起的合理的、有序的組合信息應(yīng)用系統(tǒng)為一個特定目標(biāo)，組

14、織、定義、描述、傳遞、使用信息的一個整體機制其根本目的是描述信息、處理信息、控制信息流向，實現(xiàn)信息的效用與價值,23,人體消化系統(tǒng),財務(wù)管理系統(tǒng),1.3電子信息科學(xué)技術(shù),信息應(yīng)用系統(tǒng)由兩部分組成：信息處理系統(tǒng)：信息處理系統(tǒng)對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲得新的數(shù)據(jù)（信息）信息傳輸系統(tǒng)負(fù)責(zé)信息的傳遞，它不改變信息本身的內(nèi)容，作用是把信息從一處傳到另一處,24,1.3電子信息科學(xué)技術(shù),25,圖1?1信息應(yīng)用系統(tǒng)組成,,輸入部分負(fù)責(zé)原始信息

15、的采集、定義和描述,,處理機制負(fù)責(zé)信息使用規(guī)則的定義和描述，并根據(jù)信息應(yīng)用領(lǐng)域定義的規(guī)則對輸入信息進(jìn)行加工、處理，獲得新的信息,,輸出部分是經(jīng)過處理的特定需求或特定領(lǐng)域的有用信息,,負(fù)責(zé)信息的傳遞，它不改變信息本身的內(nèi)容，作用是把信息從一處傳到另一處,1.3電子信息科學(xué)技術(shù),信息傳遞，是信息應(yīng)用系統(tǒng)的重要組成部分,26,,,1.3電子信息科學(xué)技術(shù),現(xiàn)代信息傳輸(遞)系統(tǒng)，包括：算機硬件、傳輸網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等,27,通信系統(tǒng),電

16、話系統(tǒng),電視網(wǎng)絡(luò),計算機網(wǎng)絡(luò),擬人的信息系統(tǒng)的一般構(gòu)成,,系統(tǒng),環(huán)境,,,傳感器（輸入）,,,控制器（輸出）,,,,,運算器和記憶器（處理和存儲）,,通信網(wǎng)絡(luò)（傳輸）,,,,,現(xiàn)代信息系統(tǒng)很大程度上是擬人的，也是為人服務(wù)的（補償人的認(rèn)知系統(tǒng)之不足，替代人去完成很多任務(wù)）,思考（處理、控制）,,28,智能交通信息系統(tǒng),車輛前向防撞系統(tǒng),,,,,,29,電子信息類專業(yè)導(dǎo)論,1.電子信息技術(shù)概述1.1信息科學(xué)技術(shù)的含義1.2電子

17、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展1.3電子信息科學(xué)技術(shù)2.電子信息類科學(xué)的學(xué)科與專業(yè)2.1 學(xué)科與本科專業(yè)2.2電子信息科學(xué)技術(shù)的學(xué)科分工2.3北京郵電大學(xué)電子工程學(xué)院專業(yè)設(shè)置3. 北郵電子院”電子信息科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)課程體系,30,2.電子信息類科學(xué)的學(xué)科與專業(yè),2.1 學(xué)科與本科專業(yè)2.2電子信息科學(xué)技術(shù)的學(xué)科分工2.3北京郵電大學(xué)電子工程學(xué)院專業(yè)設(shè)置,31,2.1學(xué)科與本科專業(yè),學(xué)科培養(yǎng)研究生（包括碩士、博士）劃分的科學(xué)領(lǐng)域?qū)W科

18、劃分遵循知識體系自身的邏輯關(guān)系目的是推動科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新和進(jìn)步本科專業(yè)以學(xué)科分類為背景、按照學(xué)科分類和社會對不同業(yè)務(wù)領(lǐng)域和崗位的人才需要而設(shè)置的培養(yǎng)人才的目錄目的是規(guī)范和指導(dǎo)高等學(xué)校分類培養(yǎng)人才,32,2.1學(xué)科與本科專業(yè),教育部“工學(xué)”一級、二級學(xué)科目錄學(xué)科的劃分是隨著科學(xué)技術(shù)的不同發(fā)展階段而變化的我國將研究生培養(yǎng)劃分為12 個門類（工學(xué)、理學(xué)、農(nóng)學(xué)、醫(yī)學(xué)、文學(xué)、歷史學(xué)、法學(xué)、哲學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、教育學(xué)、軍事學(xué)、管理學(xué)）各門類下

19、又劃分出了若干一級學(xué)科，在部分一級學(xué)科下面又劃分出了二級學(xué)科各高校按學(xué)科招收研究生，按學(xué)科授予學(xué)位（碩士、博士）,33,教育部在“工學(xué)”下劃分了12 個一級學(xué)科，部分一級學(xué)科下又劃分了若干二級學(xué)科,34,電子信息科學(xué)與技術(shù)核心領(lǐng)域：,35,,2.信息科學(xué)的學(xué)科與專業(yè),2.1 學(xué)科與本科專業(yè)2.2電子信息科學(xué)技術(shù)的學(xué)科分工2.3北京郵電大學(xué)電子工程學(xué)院專業(yè)設(shè)置,36,2.2電子信息科學(xué)技術(shù)的學(xué)科分工,37,“電子科學(xué)與技術(shù)”底層

20、，它是信息科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)，是電子信息技術(shù)進(jìn)步的源動力。主要承擔(dān)電子材料與元器件的研究、設(shè)計、制造與應(yīng)用。新型材料和新型電子元器件的發(fā)明往往會開辟電子信息技術(shù)一個新的時代如電子管、晶體管和集成電路決定了電子信息技術(shù)的三個時代，納米器件將是即將到來的新時代；液晶顯示器,38,2.2電子信息科學(xué)技術(shù)的學(xué)科分工,,2.2電子信息科學(xué)技術(shù)的學(xué)科分工,“控制科學(xué)與工程”最上層，它主要是研究信息綜合應(yīng)用的學(xué)科：獲取外部信息，綜合分析、判斷、

21、決策，實施對系統(tǒng)的控制，使系統(tǒng)適應(yīng)環(huán)境要求，完成人類賦予的工作。機器人是該學(xué)科研究的工程對象和專業(yè)領(lǐng)域的典型代表?？刂瓶茖W(xué)與工程學(xué)科的最高目標(biāo)是制造出能代替人的機器‐‐‐‐智能機器人,39,,2.2電子信息科學(xué)技術(shù)的學(xué)科分工,信息與通信工程”和“計算機科學(xué)與技術(shù)”這兩個學(xué)科的作用類似于“血液循環(huán)系統(tǒng)”和人的“手”和“腳”。電子科學(xué)與技術(shù)為它們提供工具、武器，使它們能更好地從事信息科學(xué)與技術(shù)基本原理、技術(shù)、方法、應(yīng)用與產(chǎn)品開發(fā)的

22、研究等工作。這兩個學(xué)科的研究成果又為“控制科學(xué)與工程”學(xué)科提供了武器、方法與技能。,40,,2.2電子信息科學(xué)技術(shù)的學(xué)科分工,“信息與通信工程”主要從事信息獲取、信號處理、信息處理、信息傳輸與通信網(wǎng)絡(luò)的理論、技術(shù)與產(chǎn)品的研究開發(fā)、設(shè)計與制造方面的工程技術(shù)工作通信涉及社會化生產(chǎn)、人民生活、國防安全等眾多領(lǐng)域，因而該學(xué)科已形成了巨大的產(chǎn)業(yè)群體，需要眾多的工程技術(shù)人員和高科技人員。,41,2.2電子信息科學(xué)技術(shù)的學(xué)科分工,“計算機科學(xué)與

23、技術(shù)”承擔(dān)著信息處理與識別、計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、軟件工程、人工智能、信息存儲、計算機網(wǎng)絡(luò)及計算機外部設(shè)備等的理論、技術(shù)、設(shè)備的設(shè)計、制造與研究工作。計算機技術(shù)與方法已應(yīng)用到了國民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)，包括行政管理與辦公自動化等。計算機科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步已對社會發(fā)展產(chǎn)生了巨大推動作用。,42,2.2電子信息科學(xué)技術(shù)的學(xué)科分工,學(xué)科融合學(xué)科的分化、交叉與融合是科技發(fā)展的必然電子信息學(xué)科之間的融合信息系統(tǒng)設(shè)備：一般是多個學(xué)科核心技術(shù)的集成大型工

24、程項目：通信、信息處理、計算機、自動控制等多學(xué)科綜合光電信息技術(shù)與傳統(tǒng)電子信息技術(shù)密不可分一塊集成電路就是一個電子系統(tǒng),43,2.信息科學(xué)的學(xué)科與專業(yè),2.1 學(xué)科與本科專業(yè)2.2電子信息科學(xué)技術(shù)的學(xué)科分工2.3北京郵電大學(xué)電子工程學(xué)院專業(yè)設(shè)置,44,2.3北京郵電大學(xué)電子工程學(xué)院專業(yè)設(shè)置,電子工程學(xué)院三個本科專業(yè)電子信息科學(xué)與技術(shù)電子科學(xué)與技術(shù)光信息科學(xué)與技術(shù)研究生招生080900：電子科學(xué)與技術(shù)080300：光學(xué)

25、工程生物醫(yī)學(xué)工程電子與通信工程（專碩）,45,2.3北京郵電大學(xué)電子工程學(xué)院專業(yè)設(shè)置,電子工程學(xué)院電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)核心課程電磁場與電磁波信息網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ)數(shù)字信號處理微波工程基礎(chǔ)高頻電子線路通信原理電子信息類專業(yè)導(dǎo)論軟件無線電天線理論,46,專業(yè)核心: 以電子技術(shù)、電磁場與微波技術(shù)、信息處理技術(shù)為基礎(chǔ)，以計算機科學(xué)技術(shù)為工具，側(cè)重工程與實際應(yīng)用的寬口徑專業(yè),1.1 北郵電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè),電子工程

26、學(xué)院電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)核心課程量子力學(xué)與統(tǒng)計物理固體物理微電子器件基礎(chǔ)VLSI原理與EDA技術(shù)ASIC設(shè)計原理及應(yīng)用傳感技術(shù)與應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)設(shè)計集成電路制造技術(shù)電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)實驗,47,1.1 北郵電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè),電子工程學(xué)院光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)核心課程量子力學(xué)與統(tǒng)計物理電磁場與電磁波高頻電子電路固態(tài)電子學(xué)激光原理與技術(shù)光電子學(xué)光信息處理光纖通信系統(tǒng)光電檢測與傳感技術(shù)光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)

27、實驗,48,電子信息類專業(yè)導(dǎo)論,1.電子信息技術(shù)概述1.1信息科學(xué)技術(shù)的含義1.2電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展1.3電子信息科學(xué)技術(shù)2.信息科學(xué)的學(xué)科與專業(yè)2.1 學(xué)科與本科專業(yè)2.2電子信息科學(xué)技術(shù)的學(xué)科分工2.3北京郵電大學(xué)電子工程學(xué)院專業(yè)設(shè)置3. 北郵電子院”電子信息科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)課程體系,49,3.北郵電子院”電子信息科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)課程體系,專業(yè)特色：本專業(yè)是屬于電子信息在信息領(lǐng)域的科學(xué)研究和技術(shù)應(yīng)用的前沿學(xué)科，是以

28、電子技術(shù)、電磁場與微波技術(shù)、信息處理技術(shù)為基礎(chǔ)，以計算機科學(xué)技術(shù)為工具，側(cè)重工程與實際應(yīng)用的寬口徑專業(yè)其培養(yǎng)方向是能夠利用先進(jìn)的計算機技術(shù)、電子技術(shù)實現(xiàn)對信息的管理等，注重培養(yǎng)學(xué)生扎實的科學(xué)理論基礎(chǔ)和較強的實踐應(yīng)用能力。,50,,,,,本科四年課程基本框架,,3.北郵電子院”電子信息科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)課程體系,專業(yè)課程設(shè)置：電子學(xué)相關(guān)（電子與電路）電磁學(xué)相關(guān)通信與信息系統(tǒng)計算機技術(shù)及電子信息處理,52,專業(yè)特色及課程定位,電子學(xué)

29、相關(guān)：,電磁學(xué)相關(guān)：,53,專業(yè)特色及課程定位,通信與信息系統(tǒng)：,計算機技術(shù)及電子信息處理：,54,電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課關(guān)系圖,,,,,,,,學(xué)習(xí)建議,1.了解專業(yè)教學(xué)計劃：“法規(guī)性”文件課程類別：基礎(chǔ)課（1-2學(xué)期）學(xué)科基礎(chǔ)課（2、3、4學(xué)期）專業(yè)基礎(chǔ)課（4、5、6學(xué)期）專業(yè)課（6、7）學(xué)期課程性質(zhì)必修只選選修,56,學(xué)習(xí)建議,2.做好大學(xué)四年的學(xué)習(xí)規(guī)劃1）了解自己對什么感興趣：軟件？硬件？市場？通信？計

30、算機？網(wǎng)絡(luò)？集成電路？特長：數(shù)學(xué)？理論分析？動手能力？喜歡的職業(yè)：工程師？教師？產(chǎn)品研發(fā)？市場營銷？2）了解社會的人才需求3）適時調(diào)整規(guī)劃,57,學(xué)習(xí)建議,3.注意培養(yǎng)能力能力培養(yǎng)因素：學(xué)校因素：好的教學(xué)計劃、好的學(xué)風(fēng)、教風(fēng)、好的行政管理個人因素：學(xué)習(xí)是快樂的事情投入各個教學(xué)環(huán)節(jié)、投入精力和時間,58,學(xué)習(xí)建議,大學(xué)生個人能力組成業(yè)務(wù)能力理論分析能力、軟硬件設(shè)計能力、實踐動手能力、整體思維能力等綜合能力文