第十二讲 电子信息工程的发展现状与趋势.ppt

第十四讲 电子信息工程的发展趋势（一）,引子 为有效的实现前瞻性、战略性和宏观性 决策的最好方法就是分析事物的发展趋势。,主要内容,1.前言 2.电子信息工程概述 3.电子信息技术的发展趋势 4.电子信息工程的现代理论 5.电子信息技术的连锁效应,1.前言（一）,1.1学科特点： 电子信息工程是一门应用电路理论和计算机等现代化技术进行电子信息控制和信息处理的学科，主要研究信息的获取与处理，电子设备与信息系统的设计、开发、应用和集成等技术。 1.2主要技术方向： 语音信号处理，图像信号处理和数据信号处理及其控制；网络技术；遥控遥测遥感技术；宇航、宇宙通信、射电天文学；国防电子信息技术、医疗电子技术等等,前言（二）1.3人才培养目标：,掌握现代电子技术理论、熟悉电子系统设计原理与设计方法。 具有较强的电子线路、计算机应用、外语和相应工程技术应用能力。 面向电子技术、自动控制和智能控制、计算机与网络技术等电子、信息、通信领域的宽口径、高素质、德智体全面发展的具有创新能力的高级工程技术人才。,返回,2.电子信息工程概述（一）2.1专业背景与市场预测：,电子信息工程专业是前沿学科，现代社会的各个领域及人们日常生活等都与电子信息技术有着紧密的联系。 全国各地从事电子技术产品的生产、开发、安装调试、运行维护、销售和应用的企事业单位很多，随着社会的发展，这样的企事业和相关企业会越来越多。,2.电子信息工程概述（二）培养要求 ：2.2,学习信号的获取与处理、电子设备与信息系统等方面的基本理论和基本知识，受到电子与信息工程实践（包括生产实习和室内实验）的基本训练。 具备良好的科学素质，具备设计、开发、应用和集成电子设备和信息系统的基本能力，并具有较强的知识更新能力和广泛的科学适应能力。,2、 电子信息工程概述（三） 2.3 就业去向 ：,在电子信息类的相关企业中，从事电子产品的生产、经营与技术管理和开发工作； 面向电子产品与设备的生产企业和经营单位，从事各种电子产品与设备的装配、调试、检测、应用及维修技术工作； 到企事业单位从事机电设备、通信设备及计算机控制等设备的安全运行及维护管理工作； 从事电子设备和信息系统的设计、应用开发以及技术管理等。 比如，做电子工程师，设计开发一些电子、通信器件；做软件工程师，设计开发与硬件相关的各种软件；做项目主管，策划一些大的系统，这对经验、知识要求很高；还可以继续进修成为教师，从事科研工作等。,3.电子信息技术的发展趋势-朝阳产业、八大热点简介,：引言：电子信息产业是一项新兴的高科技产业，被称为朝阳产业。 据信息产业部分析，“十五”期间是我国电子信息产业发展的关键时期，预计电子信息产业仍将以高于经济增速两倍左右的速度快速发展，产业前景十分广阔。 就目前技术发展情况分析，大致由八大热点技术，一下介绍之。 3.1 元器件的发展趋势 3.2 集成电路 3.3 软件 3. 4 新型平板显示 3.5 太阳能光伏 3.6 音视频 技术 3.7 移动通信 3.8 计算机 科学与技术 通信业务如数据通信、多媒体、互联网、电话信息服务、手机短信等业务也将迅速扩展； 值得关注的还有文化科技产业，如网络游戏等。 目前，信息技术支持人才需求中排除技术故障、设备和顾客服务、硬件和软件安装以及配置更新和系统操作、监视与维修等四类人才最为短缺。 此外，电子商务和互动媒体、数据库开发和软件工程方面的需求量也非常大。,返回,3.1 元器件的发展意义和趋势,1）意义：电子元件是信息技术的重要支撑，是电子装备、电子信息系统以及武器装备控制系统的重要基础。 2）元器件的发展趋势： 片 式化、小型化 复合化、集成化 高频化、高性能、高精度,2）元器件的发展趋势：,片 式化、小型化:即各种元器件做成片状或压缩体积，其外形小而薄，片式化已成为衡量电子元件技术发展水平的重要标志之一，也是电子元件发展史上的一个重要里程碑，并由此掀起了组装革命的热潮 。 片 式化元器件范围：包括无源元件、机电元件、音响元件和复合元件，如片式的电阻器、电容器、电位器、电感器、连接器、继电器、开关、蜂鸣器、扬声器、滤波器、振荡器、延迟线、变压器、传感器等。,片式化、小型化举例,片式钽电容器和片式塑料膜电容器最小尺寸均已达1.60.8mm2，且已商品化 ； 片式陶瓷电容器、片式负温度系数热敏电阻器（NTC）已开始批量生产0603型（0.60.3mm2）微小型产品 ； 2mm见方的片式微调电位器也已商品化； 压控振荡器现已降到0.05cm3（4.85.51.9mm2）； 0.02cm3的温度补偿晶体振荡器（TCXO）已开始批量生产； 0.012cm3（42.51.2mm2）的温度补偿晶体振荡器（TCXO）已开发成功； 2003年日本已开始批量生产体积仅0.0045cm3（2.52.00.9mm2）的石英晶体滤波器； 在继电器产品方面，日本欧姆龙（Omron）公司已开发了目前世界上尺寸最小的继电器G6J系列，其尺寸仅为0.445cm3（4.810.39mm），同时该公司还开发了当今尺寸最小的片式继电器G6K系列，其体积仅0.325cm3。,主要国家电子元件的发展概况（一）,美国：是传统电子元件强国，上世纪90年代中期，为促进电子元件发展，美国政府就曾拨款7000万美元，实施了一项旨在开发无源集成和多芯片组装技术的三年计划。 2000年，美国商务部、国家标准与计划研究所和一些大型企业联合发起了一个规模更大的“先进嵌入式无源元件联合研究计划”，这为期四年的计划，通过建立一个国家制造科学中心，推动了新一代元件的研发。 在美国国防部2004财政年度计划中，“先进元件开发与产品”被列为7个重大计划之一，其预算经费高达132亿美元。,主要国家电子元件的发展概况（二）,俄罗斯 ：2007年末，俄罗斯联邦政府批准了“20082015年发展电子元器件和无线电联邦专项计划”，旨在帮助解决电子元件在内的电子领域技术工艺落后问题。俄联邦拔给该计划的预算资金为1100亿卢布，此外还有预算外资金770亿卢布。该计划如能顺利实施，到2015年，俄罗斯国产元件预计将会占据国内市场的一半份额。,世界主要国家电子元件的发展（三）,日本：长期以来，日本的电子元件发展都具有扎实的基础，这主要归功于日本电子元件工业界对元件基础研究的重视，并着眼于中长期的研究和开发。 日本的电子元件厂商普遍与企业结成联盟并制订了510年基础研究的技术路线图，对包括材料技术、纳米级加工技术和其他加工技术在内的技术领域进行深入研究。 2007年，各电子元件企业把研发目标指向技术与产业的融合，将研发经费积极投向强化核心技术和新技术发明，致力于向高性能化、复合化、多样化发展。据统计，日本十大电子元件主流厂商2007年度研发经费的投入总金额达到2352亿日元。,2）元器件的发展趋势（2）复合化、集成化,在传感器方面，美国摩托罗位公司已将化学传感器、加速度和压力传感器相集成，Burr-Brown公司已提供集成有红外LED/放大器的气体传感器，从而提高了性能，降低了成本，缩小了体积。 在微电机方面，德国Faulhaber电机公司开发了集成有磁性敏感元件的脉冲传感器和专用集成电路的微电机。 电阻网络已成为日本片式电阻网络的主流产品 ； 连接器与其他部件或电路的复合化产品也在不断发展，日本厂商已开发了具有良好电磁干扰（EMI）屏蔽特性的嵌入滤波器的D连接器，并已用于笔记本计算机 ；,2）元器件的发展趋势（3)高频化,要求：拟制电容的串联电阻（ESR）和等效电感（ESL）； 在片式多层陶瓷电容器（MLCC）领域，美国ATC、AVX和英国Morgan公司在RF/微波高功率和微波高Q、微波低等效串联电感技术方面已居世界领先地位。 日本Murata采用铜内电极已获得了极低等效串联电阻产品； 在低等效串联电感方面，美国JohansonTechnology公司100pF电容器的等效串联电感仅0.2nH； TDK的3216型104pF电容器的等效串联电感仅为0.28nH，等效串联电阻仅为14m，分别为传统3216型产品的44%和70%；而3216型2200pf的三端电容器其等效串联电感为0.03nH，等效串联电阻为32m，仅分别为常规产品的1/25和1/8。,2）元器件的发展趋势（4） 高性能、高精度化,在晶体振荡器方面，日本精工爱普生公司2003年已设计出EG-2000声表面波振荡器，其周期抖动T值仅3.0ps，峰峰抖动最大周期T值为25ps，工作频率最高可达400MHz，频率漂移为10010-6； 在光纤光缆方面，日本住友电工和日本北海道大学已合作研制成一种低损耗多孔光纤，其在1550nm波长处的损耗低至创记录的0.82dB/km，较以前的多孔光纤降低了99.67%； 温度传感器现一般测温范围可达-100+350，重复性误差0.1%。半导体气敏元件的重复误差小于2%，响应时间小于5秒。,第十五讲 电子信息工程的发展趋势（二）,主要内容 1.前言（已讲） 2.电子信息工程概述（已讲） 3.电子信息技术的发展趋势（续） 4.电子信息工程的现代理论 5.电子信息技术的连锁效应,. 3.电子信息技术的发展趋势 3.2集成电路,1）概况世界集成电路市场近年来保持稳步增长，据世界半导体贸易统计组织(WSTS)的数据，2007年市场销售值为2194亿美元，比2006年增长4.7%，预计未来几年仍保持一位数的增长态势。集成电路市场具有明显的区域性，亚太地区尤其是日本一直是市场增长的重点区域，目前占世界整体市场份额的最大部分，但其增长速度已经趋缓；欧洲保持稳步增长；美国市场疲软，呈现下降的态势。从企业角度上看，世界主要市场被业内巨头所瓜分，60%以上的市场份额来自于20强企业，其中世界集成电路两大巨头英特尔与三星所占据的市场份额高达20%。,3.2集成电路,2）技术水平： （1） 线宽： 集成电路技术的发展主线一直体现在设计线宽的不断缩小上。2005年，90nm设计线宽的集成电路产品开始上市，基于90nm/12英寸的生产线正式开始进入批量产阶段，集成电路技术的总体水平自此跨入了全新的纳米时代。2006年，在90nm产品逐渐增多的同时，基于65nm技术的集成电路产品相继出现。2007年，各类60nm65nm水平的DRAM、FLASH、ASIC、FPGA等电路产品已经大批量生产，45nm工艺技术的成熟程度也在不断提高，多类产品开发成功，商品化产品开始进入市场。作为45nm之后的32nm技术，近期也取得了进展。集成电路专用设备是实现产品制造的必要保障，其中最具代表性的光刻设备，近年取得了突破性进展。总之，当前集成电路总体技术水平表现为：65nm技术已成熟，45nm技术基本完备，32nm技术继续前行。,3.2集成电路,（2） 集成度： 在纳米级集成电路加工技术的支撑下，集成电路产品正从特大规模集成电路(ULSI，集成度107109)阶段向极大规模集成电路(GLSI,集成度109以上)阶段迈进。CPU作为最具有代表性的集成电路产品目前已经进入了多核时代；FLASH是半导体存储器中发展最快的一个品种，主流产品为8Gb16Gb，研发水平达到64Gb；DRAM主流产品为1Gb，研发水平达到4Gb；ASIC产品发展速度趋于平缓；可编程器件正在兴起；SoC（系统级芯片）产品发展迅速。,3.2集成电路,3）集成电路产业链概况： 全球集成电路设计业和封装测试业发展态势良好。在芯片制造领域，全球12英寸生产线不断增加。据不完全统计，截至2006年底，全球12英寸生产线约30条，其中我国台湾共10条，美国约7条，韩国3条，新加坡、日本和欧洲等共计约10条。,3.2集成电路4)我国概况,（1）生产线：我国大陆已投产的12英寸生产线共3条(包括2007年12月新投产的中芯国际上海生产线)，另有2条正在建设中。 （2）技术水平： 已初步形成了设计、芯片制造和封装测试三业并举、较为协调的发展格局，设计业和芯片制造业在产业中的比重显著提高，2006年三业产值所占比例为18.5%32.2%49.3%。 与发达国家相比，我国集成电路缺乏核心技术，总体技术水平与国外还有很大的差距，产业形态以代工为主，缺乏自主品牌，产业规模小，产品结构滞后于市场需求，集成电路专用设备及材料自给率低，集成电路产业链尚未形成。提高自主创新能力，推进产业链各环节协调发展是我国集成电路产业的发展方向。,3.电子信息技术的发展趋势3)软件,（1）概况 2001年以来，世界软件产业的年均增长率一直保持在6%左右，呈现平稳发展态势。据EITO（欧洲信息技术观察协会）统计，2006年，世界软件产业规模达7486亿美元，比2005年增长6.6%。估计2007年全球软件产业规模达7946亿美元，比2006年增长6.1%。其中，美国、欧洲、日本的软件产业规模分别为3301亿美元、2831亿美元、936亿美元，占全球软件产业规模的41.5%、35.6%和11.8% 。占全球软件总产值的88.9%,3)软件,（2）特点:独立性、开放性、标准化、集成性、可扩展性、服务性和模块化等特点。软件从单一产品竞争转向平台竞争，各类软件平台成为竞争的焦点 （3）分类 微软公司从桌面开始构建Windows平台 ：正在逐步跨越服务器、嵌入式领域，并以其桌面环境为基础，吸引众多的独立软件开发商、开发人员、硬件供应商、系统集成商开发Windows平台上的应用软件，来满足社会各领域、各层次的用户需求。 一方面，软件的服务模式发生根本性的变化，企业将基于互联网向人们提供软件升级、应用等服务，近几年流行的软件即服务(SaaS)便是软件服务化的生动体现；另一方面，软件的商业模式会因此而发生重大变化，目前软件产品销售的方式将逐渐被软件服务方式所取代。未来，软件服务将逐步成为市场竞争的核心。,（3）软件分类,Linux为代表的开源软件发展极为迅速、技术不断成熟，市场逐步扩大。开源软件产品已涉及操作系统、数据库、中间软件以及各类应用软件等诸领域，在应用中与各类商业软件融合。开源软件应用也正从网络边缘应用向核心商用迈进，充分显示开源软件正在逐步成熟，发展前景十分乐观。 特点:运算功能强大，使用于大型运算；融合了DOS系统的优点；权限等级划分层次严格；病毒 少，安全性能好； 软件外包是软件产业发展最快的领域之一 ：即软件设计承包给外单位或个人。 外包业务范围从客户服务中心、数据处理、远程技术维护等企业非核心业务逐渐向高端的业务流程外包(BPO)、商业系统咨询、结构设计及商务运营等领域拓展，外包服务模式也向在岸开发、离岸开发模式和在岸、离岸结合等多样化发展。据预测，到2010年，软件外包总值将达到8000亿美元10000亿美元。,3.电子信息技术的发展趋势5）新型平板显示,（1）概况 新型平板显示市场正处于高速发展时期，年增长速度保持20%以上，据市场调研公司DisplaySreach预测，到2007年底全球平板显示产值将突破1000亿美元。薄膜式液晶显示(TFT-LCD)和等离子显示已成为目前平板显示主流产品，2006年TFT-LCD约占平板显示75%的市场份额，等离子显示约占20%，预计今后几年两者仍将占据平板显示市场绝大部分份额。 纵观世界平板显示产业格局，TFT-LCD产业主要集中在日本、韩国和我国的台湾地区，等离子显示屏的生产线主要集中于日本和韩国。，台湾已经成为世界上液晶面板产能最大的地区,4）新型平板显示,（2）我国概况：我国平板显示产业面临着严峻形势，主要基地在福建省 2008年福建平板显示产业产值超过600亿元，已经成为中国重要的平板显示产业基地。近年来，在全球平板显示产业大发展的浪潮中，福建光电显示企业加快产品结构调整步伐，顺利完成了由CRT向LCD转型，目前全省共有平板显示企业及关联企业100多家。福建省已初步形成平板显示产业链条。据介绍，福建平板显示产业下游集聚了一批国际知名的终端厂商，包括冠捷(捷联)、日立数字映像、厦华等。其中冠捷(捷联)显示器产品市场占有率位居全球第一，日立的等离子电视在中国等离子电视销售市场排名第一。此外，还集聚了台湾友达、华冠科技等一批液晶模组企业、辅讯光电等 我国平板显示企业还有京东方、上广电、江苏龙腾以及在2007年4月28日开始动工兴建等离子屏生产线的四川长虹。 市场对平板显示产品的需求持续增长，据国务院发展研究中心统计，2007年前3季度，已经实现平板电视销售542万台(其中液晶电视492万台，等离子电视50万台)，全年消费需求有望接近800万台。到2007年底，中国城市居民家庭平板电视保有量有望达到1500万台，从而实现10%的城镇居民家庭拥有率，中国平板电视将步入普及消费阶段。,3.电子信息技术的发展趋势5）太阳能光伏,（1）定义：光伏发电是利用太阳能级半导体电子器件有效地吸收太阳光辐射能，并使之转变成电能的直接发电方式，是当今主流的太阳能发电方式。 （2）概况：最近10年太阳能光伏产业仍保持了25%40%的高速年均增长率。2005年以前，世界光伏发电主要集中在发达国家，特别是日本、德国(占欧盟总量八成)和美国3个经济强国，约占世界光伏发电市场的80%。 自2005年以来，中国的光伏发电市场迅速增长，2006年光伏电池产能达到1200MW，产量达450MW，比2005年增长280%；光伏组件产量达到800MW，产能则达到2000MW。目前，中国已成为仅次于日本和德国的第三大光伏电池生产国。2006年，世界太阳能电池产量为1818MW，而排名前10位的厂商产量为1667MW。前10大厂商除一家英国厂商外，全部是日、德、中三国厂商，其中日本夏普2006年光伏电池产量达434MW，已经连续7年位居第1位。我国的尚德电力已从2005年的第6跃居到第4位，预计到2007年将上升到第2位，尚德电力已成为世界知名的光伏品牌。,5）太阳能光伏,（3）技术难点： 效率低。 单晶硅太阳能电池的实验室效率已经提高至24.7%，多晶硅电池的实验室效率也达到了20.3%，非晶硅薄膜电池实验室效率达到了13%。其他新型电池，如多晶硅薄膜电池、染料敏化电池、有机电池等不断取得进展。先进技术不断向产业注入，使商业化电池技术不断得到提升。目前市场上商业化电池份额为晶体硅电池占90%以上，非晶硅电池占9%，其他类型电池占1%。商业化晶体硅电池的效率达到14%20%(其中单晶硅电池为16%20%，多晶硅电池为14%16%)。 生产规模小：太阳能电池单厂生产规模已经从20世纪90年代的5MWp30MWp/年，增长到现在的50MWp500MWp/年。生产工艺不断简化，自动化程度不断提高，出现了多家年产量超过100MW的大型企业。,5）太阳能光伏,（4）我国概况 我国在产业链的前端与国外先进水平相比仍差距较大，晶体硅的生产仅处于百吨级水平，离最小经济规模 千吨级水平尚有较大差距；国内生产线工艺设备落后，物料和电力消耗过大，与国际水平相比，能耗高出一倍以上，缺乏竞争力；硅片制造所需的加工设备也主要依赖进口。这导致我国太阳能光伏产业是典型的两头在外的产业，即技术和原材料、销售和市场在国外，加工制造在国内。要实现我国光伏产业由大到强的转变，必须加强产业链前端部分，突破材料制造和加工设备这两大制约我国光伏产业发展的瓶颈。,3.电子信息技术的发展趋势6）音视频 技术,（1）含义：声音和图像信号的产生、处理和播放等方面的技术； （2）概况：音视频领域是信息产业最为活跃的领域之一 。世界电子数据年鉴2007数据显示，预计2007年消费电子产品年销售额为1488亿美元，同比增长3.1%，美国、日本和中国是世界前三大电子消费品市场。从产业发展整体情况来看，平板电视、便携式播放器和DVD播放器等产品仍是音视频产业发展的主要驱动力，其增长速度高于其他门类。从产业竞争格局来看，日本保持着音视频产业的领先地位；美国在新型数字音视频产品领域的地位强劲；中国依然是世界最大的消费电子产品生产国，对产业格局发展起着越来越重要的作用。,6）音视频 技术,（3）技术发展趋势：向数字化、高清化和融合化发展，并且标准与专利竞争非常激烈。 世界部分国家已经停播模拟电视，数字电视时代开始全面到来。高清化是音视频领域不断追求的目标，目前，世界许多国家已经开展了高清广播，高清电视机、高清DVD等终端产品发展非常迅速。美、日、欧等国家和地区都积极发展移动电视（手机接受），如美国加快移动电视标准化进程，2007年宣布开发新的移动电视标准ATSC-M/H技术规格。,3.电子信息技术的发展趋势7）移动电话,（1）概况：随着移动通信的快速发展，移动电话已发展成为一个年产值超过1000亿美元的重点电子产品。市场调研机构IDC的调查显示，2007年，全球移动电话销售11亿部，比2006年的10.19亿部增长7.95%。预计20072010年，年均增长速度为6.25%，印度、中国等发展中国家将是主要增长区域，智能移动电话将是市场竞争的焦点，移动互联网将成为重要应用，移动电话正逐步从一个简单的语音通信工具，变成一种普及的移动信息收集和处理平台。,7）移动电话,（2）技术概况： 如同PC中的中心处理器(CPU)和操作系统(OS)一样，移动电话中的芯片(数字基带芯片、模拟基带芯片、应用处理器、射频芯片、电源管理芯片等)和软件(系统控制软件、操作系统、应用软件等)是其核心价值所在。 系统级芯片(System-on-a-chip，SoC)具有集成度高、系统性能优异、价格低及功耗小等优点，已成为芯片的重要趋势。目前部分厂商已经能把数字基带、模拟、多媒体应用硬件加速器(音/视频的录/播)和高性能应用处理器设计成一个SoC。使用SoC芯片，制造一部移动电话所需的元器件从原来的150到200个左右减少到50个左右。价格便宜、外形尺寸小的单芯片移动电话已经上市。 2G移动电话芯片技术基本成熟，市场上有多种成熟的系统方案可供选择 。 3G移动电话芯片技术趋于成熟,7）移动电话（3）智能移动电话,已初步形成Symbian、WindowsMobile、Linux“三足鼎立”的局面。未来智能移动电话操作系统将如今天的Windows在PC中的地位一样重要。智能移动电话操作系统与开发、管理工具及各种应用软件等形成平台。平台厂商将采取开放的策略，降低授权费用，甚至开源来吸引软硬件厂商加入。 移动电话的终端-手机，是典型的嵌入式技术应用实例 。目前移动电话的应用重心仍然在语音通信，尽管可以使用互联网，但费用高昂。随着3G进程加快、更低成本无线宽带接入的成熟，移动电话即将成为移动应用平台，有望成为与PC、互联网同等效应的里程碑式应用。 。,3.电子信息技术的发展趋势8）计算机技术及应用,（1）概况：近年来，世界计算机产业进入平稳增长期，产业规模稳步扩大，市场逐渐成熟。据IDC统计，2006年世界主要计算机产品(包括台式机、笔记本、X86服务器)的销量为2.354亿台(同比增长10.1%)，预计2007年为2.698亿台(同比增长14.6%)。世界计算机产业在未来5年中将延续平稳增长的态势，年复合增长率将维持在10%左右。 在产品结构方面：在整机产品中，笔记本市场规模扩大的速度要远远高于其他主要的计算机产品。生产规模的扩大和零部件的降价，无线网络技术的发展以及移动平台技术对笔记本的性能、重量、外观的改善，使得全球笔记本销量在过去的5年内保持了30%以上的高复合增长率。在外设产品中，PC类产品和DVR、STB等消费电子产品销量增长对硬盘产品产生了强劲需求。据iSuppli预测，2007年各种类型硬盘总销量预计达5.1亿台，同比增长18%。,DVR 和STB说明,（1）DVR：即是Digital Video Recorder(也叫: Personal video recorder 即PVR)数字视频录像机或数字硬盘录像机,我们习惯上称为硬盘录像机。 它是一套进行图像存储处理的计算机系统,具有对图像/语音进行长时间录像。 (2) STB( Set Top Box ) 机顶盒 STB(英文名全称是Set Top Box，简称STB) 机顶盒STB是指用来增强或扩展电视机功能的一种信息设备，由于人们通常将它放在电视机的上面，所以又被称为机顶盒或顶置盒。可接收卫星广播和通过电缆传递过来的节目，并可提供附加服务，如在Internet上选择想看的电影，享受卫星的VOD（按需点播）服务，还能进行家庭银行等电子商务交易。,8）计算机技术及应用,(2)产业竞争概况：产业重组加速，形成寡头垄断的竞争态势。2007年，惠普、戴尔、联想、宏和东芝5个厂商占据了主要计算机产品市场规模的55.5%。竞争的激烈也加剧了计算机企业转型的步伐：IBM将PC业务出售给联想，完成了从硬件制造商向信息技术服务公司的转型；惠普正逐渐将研发投资和收购并购活动，从传统的硬件领域转移到软件和服务领域；PC的同质化、低利润促使苹果向消费类电子领域转型，联想也将消费类电子产品作为新的利润增长点。,8）计算机技术及应用,（3）技术发展趋势：计算机技术和产品的发展重心从“高性能”进阶到“高效能”，从“以性能为导向”过渡到“以应用为导向”。 处理器技术的研发重点从过去注重主频的提高转向注重效能的多核并行计算模式，移动端、桌面端和服务器端处理器已经全面进入双核时代，四核处理器主要应用于高端。 刀片服务器的快速发展是服务器产品追求更高效能的集中体现，相对于最初一味追求高计算密度，目前的刀片服务器更加强调整体综合性能。刀片服务器技术已经进入成熟期。,8）计算机技术及应用,刀片服务器： 所谓刀片服务器(准确的说应叫做刀片式服务器)是指在标准高度的机架式机箱内可插装多个卡式的服务器单元，实现高可用和高密度。每一块“刀片”实际上就是一块系统主板。它们可以通过“板载”硬盘启动自己的操作系统，如Windows NT/2000、Linux等，类似于一个个独立的服务器，在这种模式下，每一块母板运行自己的系统，服务于指定的不同用户群，相互之间没有关联。不过，管理员可以使用系统软件将这些母板集合成一个服务器集群。在集群模式下，所有的母板可以连接起来提供高速的网络环境，并同时共享资源，为相同的用户群服务。,4.电子信息工程的现代理论,1）智能控制 3）测控理论 4）波谱理论 5）其他,1）智能控制,（1）神经元网络：人工神经网络（Artificial Neural Networks, ANN），一种模仿动物神经网络行为特征，进行分布式并行信息处理的算法数学模型。这种网络依靠系统的复杂程度，通过调整内部大量节点之间相互连接的关系，从而达到智能处理信息的目的。神经专家系统、模式识别、智能控制、组合优化、预测等领域得到成功应用。 （2）特征识别理论：包括人类、动物、植物和矿物等的识别。例如人类身份的识别，常用的方法：指纹，虹膜，声纹等。在上述信号转换为电信号后，常用小波理论结合其他融合算法，抽出特征值，而确定人体的身份。,1）智能控制,(3)共性提取理论：提取人类或其他事物的特征的方法。 如计算机的语音输入，方言判断，亲子鉴定等 (4)自学习、自判断理论:应用计算机和软件相结合，课实现自学和经验积累；也可以实现逻辑判断，此外在公式推导方面也去得了长足的发展。 （5)模糊控制理论：是建立在模糊数学和计算机基础上而形成的一种理论。模糊控制理论是高于精确控制的高级控制理论。例如人类的模糊识别：识人，碰指，挠痒等等。应用放生学而转换为机器人的相应功能。 （6）自适应控制理论：这是美国学者稳宙在1974年提出的一种控制理论，其基本思路是：观察，推论和控制的循环执行。即它能修正自己的特性以适应对象和扰动的动态特性的变化的控制理论。自适应控制的研究对象是具有一定程度不确定性的系统，这里所谓的“不确定性”是指描述被控对象及其环境的数学模型不是完全确定的，其中包含一些未知因素和随机因素。,2）信号处理,（1）自适应信号处理：是自适应理论在信号处理方面的应用。包括确定性信号与随机过程(平稳与非平稳信号)检测理论，不用训练序列的本身自适应的盲信号处理理论，从一维到多维、线性到非线性、经典自适应到神经智能自适应等近代信号处理。它将信息论、时间序列分析、系统辨识、谱估计理论、高阶谱理论、优化理论、进化计算，以及神经网络理论等学科知识综合而成一体。常用的算法是LMS算法。（补理论与实践的差异与修正）。 （2）自适应滤波：是自适应理论在信号滤波方面的应用。,2）信号处理,（3）小波理论：小波理论的概念是由法国从事石油信号处理的工程师J.Morlet在1974年首先提出的 ，通过物理的直观和信号处理的实际需要，由经验的建立了反演公式。其主要应用有： a)小波分析用於信号与影像压缩，是小波分析应用的一个重要方面。它的特点是压缩比高，压缩速度快，压缩后能保持信号与影像的特征不变，且在传递中可以抗干扰。基於小波分析的压缩方法很多，比较成功的有小波包最好基方法，小波网域纹理模型方法，小波变换零树压缩，小波变换向量压缩等。 b)小波在信号分析中的应用也十分广泛。它可以用於边界的处理与滤波、时频分析、信噪分离与提取弱信号、求分形指数、信号的识别与诊断以及多尺度边缘侦测等。 c)在工程技术等方面的应用。包括电脑视觉、电脑图形学、曲线设计、湍流、远端宇宙的研究与生物医学方面。,2）信号处理,（4）时频分析（JTFA）：即时频联合域分析（Joint Time-Frequency Analysis）的简称，作为分析时变非平稳信号的有力工具，成为现代信号处理研究的一个热点，它作为一种新兴的信号处理方法，近年来受到越来越多的重视。时频分析方法提供了时间域与频率域的联合分布信息，清楚地描述了信号频率随时间变化的关系。 时频分析的基本思想是：设计时间和频率的联合函数，用以同时描述信号在不同时间和频率的能量密度或强度。时间和频率的这种联合函数简称为时频分布。利用时频分布来分析信号，能在每一时间指示出信号在瞬时频率串附近的能量聚集情况，并且能够进行时频滤波和时变信号综合。,4.电子信息工程的现代理论,3）测控理论 （1）GPS定位精度：即无线电卫星定位系统。麻省理工学院研究人员称，探索“量子奥秘”将极大的提高雷达，声纳，GPS和其他目标定位系统的精度。雷达，声纳，激光雷达，GPS都是用时钟同步法确定目标的空间位置和时间的，也就是说，这些技术通过定时定点定向发射电波，声波或光波，然后确定脉冲返回参考点的时间，以此达到定位的目的，目标定位精度取决于脉冲到达时间的精度。而通过研究量子奥秘，原理上可以极大的提高脉冲定时精度 。 （2）执导理论：测量目标的位置并控制导弹，卫星和飞行物按照所需要的轨迹运动的测控理论。,4.电子信息工程的现代理论,4）波谱理论： （1）概述：电磁波包括的范围很广。实验证明，无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线都是电磁波。它们的区别仅在于频率或波长有很大差别。光波的频率比无线电波的频率要高很多，光波的波长比无线电波的波长短很多；而X射线和射线的频率则更高，波长则更短。为了对各种电磁波有个全面的了解，人们按照波长或频率的顺序把这些电磁波排列起来，这就是电磁波谱。,4）波谱理论：,（2）波谱划分原则 （a）不同的电磁波产生的机理和产生方式不同 （b）在电磁波谱中各种电磁波段的特性不同， 如波长较长的无线电波很容易表现出干涉、衍射等现象，但对波长越来越短的可见光、紫外线、伦琴射线、r射线要观察到它们的干涉衍射现象就越来越困难。但是从电磁波谱中看到各种电磁波的范围已经衔接起来，并且发生了交错，因此它们本质上相同，服从共同的规律：即麦克斯韦尔方程。,4.电子信息工程的现代理论,5）其他： （1）如仿真理论：个体仿真和系统仿真 （2）匹配理论：即最佳配合理论。如共轭匹配，阻抗匹配，M匹配等。 （3）拓扑理论：是将数学的拓扑学和电路理论相结合，并用于分析电路规律的理论。 （4）估值优化理论：是建立目标函数和约束条件，处理系统优化的理论.如通信网路优化，控制系统优化，产品寿命优化，可靠性优化。 （5）在线检测理论 等等，上述电子信息方面的理论仅是现代理论的一部分，可以说是挂一漏万,5.电子信息技术的连锁效应,1）专家系统：医疗专家系统，桥梁设计专家系统，远程医疗 2）活体的保存 3）电控发酵：沼气池、酒、醋、酸奶、面粉等的发酵传统的人工操作效率低下。而电控发酵自动测控装置，可以完全替代传统的人工操作，能自动测量液位和温度、自动控温、自动喷淋、定时搅拌，并能自动协调以上各功能正常转换连续工作，并且运行稳定，操作简单，极大的提高工作效率和产品质量。,5.电子信息技术的连锁效应,4）土壤辐射轮作制：土壤辐射轮作制：国外人均占有土地面积大,农业生产采用轮作制,土壤有休养生息的机会。我们国家则相反，人口多土地少，土地复耕系数大，不能采用轮作制。随着电子技术的发展人们设想采用电磁波辐射技术,在耕地的同时对土壤进行辐射，效果与传统的轮作制相同，甚至更好。 5）电子锁具：用电子信息技术嫁接改造传统产业促进锁具行业快速发展，如中国锁具发展中心烟台三环锁业集团有限公 司。轻工业、手工业 五金制品工业 五金制品 日用五金制品 小五金 锁具 6）电子商务 7）电子政务： 8）文化产品、游戏和考古。,小结题（期终考核）,1、浅议电子信息技术的发展趋势 2、浅议智能控制理论 3、浅议信号处理理论 4、浅议学习电子信息的一门主干课 5、学习电子信息导论的心得、体会、建议和意见 6、其他自选题（必须与电子信息导论有关）,谢谢 再见,