现代信息技术解读

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1、 问题问题 1 1、目前的手机已具有哪些功能了？你希望、目前的手机已具有哪些功能了？你希望 手机还具备那些功能？手机还具备那些功能？ 2 2、网络改变了人们的生活，你认为网络有、网络改变了人们的生活，你认为网络有 哪些好处，有哪些坏处？怎样是适应网哪些好处，有哪些坏处？怎样是适应网 络生活？络生活？ 3 3、预测信息技术对将来人们生活的进一步、预测信息技术对将来人们生活的进一步 影响？影响？ 一、信息技术的发展过程 在赫兹实验证明电磁波之前 ，美国人莫尔斯1837年就发明电 报，1876年美国人贝尔发明电话 。1888年赫兹通过振荡电偶极子 的一系列实验,证实了电磁波的存 在,为人类利用电磁波

2、开辟了道路 。1895年俄国人波波夫和意大利 人马可尼发明无线电。 波波夫 赫兹 微波通讯 微波通讯微波通讯19331933年开始，年开始，19351935年发年发 明了雷达。微波通信由于其通信明了雷达。微波通信由于其通信 的容量大而投资费用省（约占电的容量大而投资费用省（约占电 缆投资的五分之一），建设速度缆投资的五分之一），建设速度 快，抗灾能力强等优点而取得迅快，抗灾能力强等优点而取得迅 速的发展。速的发展。 电视的诞生 电视之父是英国发明家于贝尔德，1926年 制造出机械电视系统（利用机械扫描法传送图 像）。1928年开发出第一台彩色电视机，分辨 率只有30线，1930年他的系统开始有

3、声电视节 目试播。 美国自学成材的科学家法恩斯沃斯他于 1927年成功地用电子技术传送图像，1928年发 明了电子图像分解摄像机。1937年他的电子电 视系统成功地击败贝尔德，真正意义上的现代 电视诞生了。 电视机 移动 通讯 陆地移动通讯最早出现与1921年 ，60年代后期才取得长足的发展，到 了80年代，移动通讯开始在全世界普 及。 光纤通信 1966年英籍华人高锟博 士首次明确提出利用光 导纤维进行激光通信的 设想，并为此获得了 1979年5月由瑞士国王 颁发的国际伊利申通信 奖金。高琨提出只要解 决玻璃中纯度和成份就 能获得损耗极低的光纤 。1970年美国康宁公司 发明了这种光纤。 计

4、 算 机 的 发 展 计算机是由计算器发展而来， 算盘是我国汉代发明明代成熟的， 它属于最早是计算器，人们现在大 都把第一台机械计算机的荣誉归功 于法国的帕斯卡，1642年19岁时， 他发明了“加法器”。1674年莱布尼 茨造出一台更完善的机械计算机“乘 法器”。1700年左右，莱布尼茨从一 位友人送给他的中国“易图”（八卦 ）里受到启发，提出了二进制的运 算法则，为现代计算机理论打下基 础。第一台程序控制的计算机是英 国剑桥大学科学家巴贝奇于1822年 完成的。 ENIACENIAC诞生诞生 19461946年年2 2月月1414日美国宾夕法尼日美国宾夕法尼 亚大学制造了第一台电子计算亚大学

5、制造了第一台电子计算 机机ENIACENIAC。这是由美国阿贝。这是由美国阿贝 丁试炮场军官丁试炮场军官戈德斯坦戈德斯坦组织的组织的 ，发挥主要作用的是莫尔学院，发挥主要作用的是莫尔学院 的的莫契利莫契利和和埃克特埃克特。 莫契利和埃克特莫契利和埃克特 电子计算机之父电子计算机之父 冯诺依曼提出了现代电脑的 体系结构。1945年6月，冯 诺依曼与戈德斯坦、勃克斯 等人，联名发表了计算机史 上著名的“101页报告”，被认 为是现代电脑科学发展里程 碑式的文献。报告明确规定 出计算机的五大部件（运算 器、控制器、存储器、输入/ 输出设备），并用二进制替 代十进制运算。 晶体管晶体管 1947194

6、7年贝尔实验室年贝尔实验室布拉顿布拉顿（W. W. BrattainBrattain）和和 巴丁巴丁（J.BardeenJ.Bardeen）用一些金箔、一些）用一些金箔、一些半导体半导体材材 料和一个弯曲的别针展示了他们的新发现，数料和一个弯曲的别针展示了他们的新发现，数 字化革命诞生了。在晶体管发明过程中起到最字化革命诞生了。在晶体管发明过程中起到最 关键作用的关键作用的肖克利肖克利（W.ShockleyW.Shockley）。 肖克利肖克利 半导体材料 1833年，英国巴拉迪最先发现硫化银的 电阻随着温度的上升而降低。这是半导体现象 的首次发现。1839年法国的贝克莱尔发现半 导体和电解质

7、接触形成的结，在光照下会产生 一个电压，这就是后来人们熟知的光生伏特效 应，这是被发现的半导体的第二个特征。在 1874年，德国的布劳恩观察到某些硫化物的 导电有方向性，在它两端加一个正向电压，它 是导通的；如果把电压极性反过来，它就不导 电，这就是半导体的整流效应，也是半导体所 特有的第三种特性。1873年，英国的史密斯 发现硒晶体材料在光照下电导增加的光电导效 应，这是半导体又一个特有的性质。总结出半 导体的这四个特性一直到1947年12月才由贝 尔实验室完成。 12英寸直拉硅单晶（1m多长） IBM的贡献 托马斯 沃森在1924年把原来CTR公司更名为国际 商用机器公司（IBM）。长子小

8、沃森为IBM招聘了近4 千名朝气蓬勃的青年工程师和技师。制造出IBM701大 型电脑是第一代电子管计算机的标志产品。1956年将 所有的计算机都实现晶体管化。1959年IBM7090型电 脑问世，这第二代电子计算机的标志；集成电路发明 后，小沃森又下令电脑全部集成化，投资50亿美元， 美国政府投入原子弹研究的钱(20亿美元)还多。1964年 IBM360系统取得了成功，成为第三代电脑的标志。 1971年小沃森退休，利尔森接任董事长。因其公司人 员一律穿蓝色制服，则IBM 被誉为“蓝色巨人”。 集集 成成 电电 路路 19571957年年1010月美国东部的仙童照相器材和设备公月美国东部的仙童照

9、相器材和设备公 司，为罗伯特司，为罗伯特 诺依斯诺依斯 （N.NoyceN.Noyce）为首的为首的8 8位年位年 轻的科学家轻的科学家( (八叛逆八叛逆) )投资了投资了35003500美元资金，美元资金， 组组 建起建起仙童半导体公司仙童半导体公司，成功地制造出，成功地制造出金属氧化金属氧化 物半导体物半导体（MOSMOS）等器件。同一时期，等器件。同一时期，德克萨德克萨 斯仪器公司斯仪器公司的青年研究人员的青年研究人员基尔比基尔比（J. J. kilbykilby） 在不超过在不超过4 4平方毫米的面积上，大约集成了平方毫米的面积上，大约集成了2020余余 个元件。个元件。1959195

10、9年年2 2月月6 6日，基尔比向美国专利局日，基尔比向美国专利局 申报专利，被命名为申报专利，被命名为“ “集成电路集成电路” ”（ICIC）。）。 基尔比基尔比 诺依斯诺依斯 集成电路的生产制造工艺 1、半导体生产工艺的特殊性： （1）高清洁度 ： 每立方米空气中大于0.5微米的灰尘颗粒少 于3500个。 （2）高精度：光刻线条、投影误差小于1微米。 （3）高纯度：整个工艺过程皆采用高纯度（99.999 ）的化 学药品和水。 2、集成电路的生产制作过程： （1）制作晶片 硅片单晶硅 晶片芯片 高纯度厚0.5mm 清洗、抛光 划分 （2）氧化、离子注入 在硅片表面上通过氧化作用，在1000的

11、温度下，形成二 氧化硅层，二氧化硅是化学性能稳定、机械性能牢固的良好绝 缘材料，可作掩模、绝缘层和钝化层。 氧化膜中会有少量的负电荷，注入正离子，以中和这些负 电荷。 （3）制作元件 将设计好的电路按工艺先后制成一个个的掩模，经过照相 缩小成与芯片大小的光刻掩模版，再把掩模版上的图形用紫外 线照射的方法复制到芯片上-即光刻，在制作元件的过程中要 用不同的掩模版多次光刻，光刻时的精度要求特别高，一般器 件结构的允许误差小于0.4um,设计图上的允许误差小于0.1mm 。 （4）制作连线 先将铝在真空中溶化、蒸发，将晶片在铝蒸汽中镀上一 层1um厚的薄膜，再经过光刻和腐蚀把薄膜的大部分去掉， 留下

12、连线部分。 （5）封装 最后再经过检验、切片、封装、焊接芯片的接角，集成 电路就制成了。 二氧化硅是化学性能稳定、机械性能牢固的良好电绝缘 材料，且硅的价格便宜，由于价廉物美，现在，电子元器件 90以上都是由硅材料制备的。目前，单晶硅的世界年产量 已超过一万吨。 集成电路设计的目的就是制备掩模图案。虽然这些工 作目前全部由计算机辅助设计完成，但仍需大量的人力和 时间。故掩模版的制作成本很高，只有反复使用，才能降 低设计成本。集成电路行业是一个高成本、高产出、高回 报的行业。 直径为15厘 米的硅片 价值几美元 提纯 单晶硅片 价值30美元 加工 集成电路 价值240美元 最终产品 价值可达70

13、0美元 检测、封装 金属氧化物半导体金属氧化物半导体 （MOSMOS） INTEL 公司 1968年，诺依斯、摩尔和格罗夫（A. Grove）毅然 退出“仙童”，根据摩尔的建议，把新建公司取名为 “英特尔”（英文缩写INTEL），寓意着“集成电子 ”。1971年英特尔公司的霍夫、麦卓尔和费根发明 了微处理器。在34mm面积上集成晶体管2250个 。命名它为4004。到目前为止集成度一直按摩尔 1965年提出摩尔定律指数增长，已能在一个芯 片上集成108个晶体管，线宽达0.09m 。 摩尔格 罗 夫 霍夫 微电子技术的发展前景 集成电路不断追求高集成度、高速度、低功耗和更强的性能。 1、量子功能

14、元件 目前，超细微加工的尺寸正向 0.1um（100nm）前进， 这是超大规模集成电路的极限尺寸，小于这个尺寸，即进入纳 米尺寸（1100nm）。半导体器件的工作原理将发生根本改 变，进入量子功能器件阶段。 2、三维集成电路-向空间发展，形成立体结构。 3、砷化镓微电子技术-以砷化镓取代硅。 4、光电子技术-以光为信息载体，与硅片上的集成电路结合 ，形成光电集成。是集成电路追求高速度的产物。 5、超导电子技术 是集成电路追求低功耗、高速度的产物。 PC机 1974年12月，美国电脑爱好者爱德 华罗伯茨发明了世界上第一台用 微处理器装配的微型计算机“牛郎 星”。 1973年，弗兰克卡利（F. C

15、ary） 接任IBM董事长。因IBM公司当时 个人电脑比苹果公司慢一拍，卡利 下令建立一个“国际象棋”专案小组 ，技术负责人是唐埃斯特奇，经 一年努力推出IBM PC/XT和IBM PC/AT等后续产品，埃斯特奇被尊 称为“PC机之父” D.Estridge E. Roberts 微软公司的贡献 1974年12月，保罗艾伦在报亭上偶尔发 现 “牛郎星”照片，立即找到哈佛大学学法律 的高中同学比尔盖茨，共同为“牛郎星”研制 出配套的BASIC软件。1975年7月，19岁的比 尔盖茨毅然放弃只差一年就到手的哈佛学位 ，与保罗艾伦建立了“微软公司”。微软公司 购买到帕特森的QDOS版权，并且在帕特森

16、 帮助下，完成了这件影响深远的磁盘操作系 统MS-DOS软件。微软公司依托MS-DOS迅 速崛起。 Internet网诞生 InternetInternet起源于起源于19691969年美国国防部的年美国国防部的 ARPANETARPANET计划，该计划是为了确保在受到苏计划，该计划是为了确保在受到苏 联第一次核打击以后仍然具有一定的生存和反联第一次核打击以后仍然具有一定的生存和反 击能力。击能力。19741974年，年，IPIP（Internet ProtocolInternet Protocol， InternetInternet协议）和协议）和TCPTCP（Transport Control Transport Control ProtocolProtocol，传输控制协议）问世，合称，传输控制协议）问世，合称TCP/IPTCP/IP 协议。协议。19901990年美国国防部正式取消年美国国防部正式取消ARPANETARPANET 。接替。接替DARP