现代信息技术及发展趋势.ppt

现代信息技术及发展趋势,1、移动通信技术,世界通信业 * 2013年全球移动电话达到70亿，已超过固定用户。 *到2013年，中国移动电话数达到11.22亿户，为世界第一, 超过互联网用户数。,我国通信业 至2013年2月 * 全国电话用户总数达到14.0亿户，世界第一 * 全国固定电话用户 2.78亿户,世界第一,全球互联网用户数： 24亿 亚洲： 11亿 其中中国： 6.48户，世界第一 欧洲： 5.19亿 北美： 2.74亿 拉美： 2.55亿 非洲： 1.67亿 中东： 0.9亿 大洋洲： 2430万,移动通信系统性能比较,手机功能：通信（电话、短信、微信）上网、导航、摄影、 电视、游戏、炒股、支付、看病、监控、办公等。,iphone _手机,全球最薄三星智能手机,诺基亚智能手机,摩托罗拉Droid 4,索尼爱立信4G LTE手机,华为4核智能手机,,,,iPhone-苹果,,诺基亚NOKIA,,,三星Samsung,,,索尼爱立信SE,,,,多普达Dopod,,摩托罗拉Motorola,,,LG,,,HTC宏达,,黑莓Blackberry,2012年全球十大手机品牌排行榜,华为,联想,中国移动：TD-SCDMA 中国电信：CDMA2000 中国联通：WCDMA,手机操作系统(os) 1、诺基亚 的Symbian, 2、 google公司的Android ， 3、微软的Wphone 4、苹果 的Iphone , 5、加拿大RIM公司的黑莓 Blackberry,手机CPU：国外 1、德州仪器OMAP， 2、高通QSD， 3、英特尔PXA， 4、三星S5PC , 5、苹果Iphone，,手机CPU：国产 1、华为海思K3V3四核 2、小米MSM 3、展讯SC6820 4、台湾联发科MT6589,我国3大电信运营商,2、45/32/22纳米半导体工艺,集成电路是通过微细加工技术在半导体单晶园片上制作的电子电路。1958年世界上第一块集成电路诞生，历经了小规模（数百元件）、中规模（数千元件）、大规模（数万元件）、超大规模（百万元件）的发展阶段，到今天已进入特大规模（千万以上元件）时代。 遵循“摩尔定律” ：每2～3年器件尺寸按比例缩小。线径已达22纳米。1纳米＝10－9m，一根头发直径：70000纳米。,,,,Intel位于俄勒冈的45nm工厂,Intel 22纳米CPU,中芯国际12英寸集成电路芯片生产线在深圳市坪山新区举行封顶仪式,12英寸集成电路晶圆,到2012年，半导体工艺已达到22纳米，而最终可能达到10纳米，使电路集成度达到1T即1000G（1G=1000M）级晶体管数。 建造一个300毫米园片、90纳米工艺的制造厂，需要25亿美元的投资。如果要始终保持最新的工艺技术水平，平均每年至少要投资15亿美元。,,中芯国际天津厂,中芯国际北京厂开幕,超紫外线蚀刻技术,晶体管技术的不断发展，使得目前半导体工业广泛使用的可见光电路印刷技术也遭遇瓶颈，在未来3～4年内将会达到物理极限。超紫外线蚀刻技术则采用非可见光——超紫外线蚀刻（EUVL）电路，由于超紫外线的波长要短于可见光，因此，这种技术刻写的“线条”更细，可以在较小的面积上集成更多的电路。 利用这种超紫外线蚀刻技术，半导体厂商可以在芯片上蚀刻的线路等级低于0.1微米，甚至可以达到0.03微米。EUVL技术已进入实用，应用于30～45纳米工艺中。EUVL是未来延续摩尔定律的一种关键技术。,3、CPU与SoC—片上系统,SoC（片上系统）是将CPU、存储器、接口控制器等集成在单一芯片上，形成一个片上系统。 从分立元件到集成电路再到SoC，是微电子领域的重大革命，21世纪，集成电路将进入SoC时代。 SoC就是包括大脑(CPU) 、心脏、眼睛和手的系统。整个电子整机的功能将可以集成到一块芯片中。 经历：CPU、MCU、DSP、ARM、IP库、FPGA等 优点：减少功耗，提高可靠性，降低成本，保护知识产权。,SoC引领嵌入式处理器的发展,2013年手机市场或许要迈向8核CPU，谁是这场疯狂“核战争”的始作俑者？小米、海思与MTK？ 中科院计算所的龙芯3B，是首款国产商用8核处理器，主频达到1GHz ，峰值计算能力达到128GFLOPS ，主要用于高性能计算机、高性能服务器、数字信号处理等领域。,SoC芯片主要用于信息家电及嵌入式系统集成方案，手机、掌上计算机、可携式DVD播放机、车用卫星导航系统(GPS )、机顶盒等。,,4、数字电视(DTV)、高清电视(HDTV)、和3D电视,过去50年的变化，模拟技术-->数字技术、铅字印刷-->电子排版和电子图书、模拟通信-->数字通信、胶卷照片-->数码照片、磁带唱片-->数字MP3、模拟电视-->数字电视，各种媒体形式相继走上数字化道路。 未来50年的展望，虚拟技术利用数字电视、网络电影等构造想像的虚拟世界，越来越逼真（例如与已去世的人网聊）；此外借助数字媒体几可以假乱真，虚拟与真实的界限越来越模糊。 数字电视(DTV)、高清电视(HDTV)和3D电视是全球数字化浪潮承前启后的里程碑。,,3D眼镜,5、计算机动画与仿真,运用计算机进行仿真飞行训练,威塔工作室的杰作----《双塔奇谋》中的计算机动画人物“咕噜”,计算机动画电影“珠罗纪公园”,3D电影阿凡达,,,三星CA750无线显示器,苹果三星今年都将为手机增加无线充电功能,苹果经做好了磁共振充电技术的研究，该技术与目前普遍使用的电磁感应无线充电技术区别较大。,6、无线充电技术,7、WLAN—无线局域网技术,WLAN（Wireless Local Area Network）将缩短人们与网络资源间的距离，让人们方便地访问到网络中的各种资源。 Wi-Fi （WirelessFidelity，无线保真）短距离无线技术标准： IEEE802.11a和IEEE802.11b。使用2.4GHz附近的频段， 该技术与蓝牙 (Bluetooth)、 ZigBee、 Femto、 RFID技术一样，同属于在办公室和家庭中使用的短距离无线技术。 Wi-MAX（即IEEE802.16）10GHz和66GHz频段上为最大30英里范围提供高达70Mbps的数据传输率。,无线网络方案,全世界的无线局域网超过1亿个。无线局域网络正在深刻地改变着人们的工作和生活。,射频识别（射频标签）RFID,RFID（Radio Frequency Identification），射频识别）带芯片的条码，被认为将最终取代传统的条形码，其影响将会深刻而久远。 RFID应用：物流管理，生产制造与装配，行李、邮件和包裹处理，身份识别、防伪、门禁和防盗系统，文档追踪/图书馆管理，交通管理与城市规划，服务体验与CRM等。,太平洋科技有限公司RFID项目鉴定，07届毕业生彭锐波在讲解,全光网络,全光网即端到端的全光路，中间没有光电转换器。在各网络节点的交换则使用高可靠、大容量和高度灵活的光交叉连接设备。全光网与现有光纤网的区别之一是全光通过波长选择器件来实现路由选择。其二是信号传输无电中继。另外全光网还具有可扩展性、可重构性、可操作性等特点。 未来的全光网将是一个巨大的宽带网，具备以往通信网和现行光通信系统所不具备的优点，如简单可靠、可扩展性好、透明传输、灵活重组、快速恢复、可提供多种业务等。 实现骨干速率为Tbit级的互联网,8、电子测量,激光测距仪,坐标测量仪,电子血糖仪-脂肪测量仪,示波器,棉花水分测量仪,,B超,无线传感器网络在车位控制中的应用,9、物联网,10、网格计算和云计算,什么是网格计算(Grid Computing) 　　　网格是集成网上的计算机资源，包括各种计算资源、网络通信能力、数据资料、仪器设备，甚至是人等各种相关资源。网格计算使我们能像使用一台计算机那样使用Internet中的各种资源，它代表了人们对于Internet环境下更高层次的资源共享、协同工作的追求。 什么是云计算(Cloud Computing) 云计算就是如何更有效地利用互联网上的资源，就像煤气、水电一样，取用方便，费用低廉。必须由像谷歌、IBM这样的专业公司来构建云操作系统，管理网上资源，用户通过网络访问，实现云资源利用。,11、3D打印，又称增材制造,中国新一代战机歼-31,3D打印机,12、机器人,高智能、多自由度、多CPU 多用途：工业、军事、日常生活、医疗、公共服务（导游、加油工、清洗工、邮递员）家庭服务（打扫卫生、护理病人、宠物） 自主功能（自控制、自学习）,北京农民吴玉禄发明的拉黄包车机器人,智能保洁机器人 帮你搞定家庭地面卫生,龙昌公司生产的世界上最小的机器人,龙昌公司生产的拼装机器人,13、生物识别技术,生物特征识别 (BIOMETRICS) 技术，是指通过计算机利用人体所固有的生理特征（指纹、虹膜、面相、血液、 DNA等）或行为特征(步态、运动习惯等)来进行个人身份鉴定的技术。 在生物特征识别领域，国内外的核心技术差距不大，国内部分研究成果在国际上具有比较先进甚至领先的研究水平。但在应用技术上特别是硬件采集技术上，国内与国际上的水平存在较大差距。,国内vs国外：核心技术差距不大，应用水平尚待提升－－“生物芯片”,用于DNA分析的生物芯片,图2 液晶显示器件结构,液晶显示 (LCD—Liquid Crystal Display),14、平板显示技术,等离子体显示技术（PDP）,PDP是采用等离子技术，每个像素象一个小日光灯，单元内部充有惰性气体，在电离状态下发出紫外线，激发相应颜色的荧光材料像素发光。 PDP特点：自发光，图像鲜艳而明亮，可以做到超薄、大尺寸，屏幕尺寸可做到１００英寸以上而厚度不超过100mm。,OLED—Organic Light-Emitting Display　显示技术,OLED：有机电致发光显示，被称为下一代平板显示技术，已经在数码相机等产品上应用，OLED显示器、电视等产品也陆续推出。 OLED特点：OLED器件的核心层厚度薄，主动发光，没有视角问题，极高的响应速度，可以实现流畅的视频重放。 目前不少国际大型企业都投入了OLED技术的研发，全球已有数条产品线开始运行。广东省今年重点支持“东莞宏威数码科技”研发我国第一条具有自主知识产权的OLED生产线。,15 、MEMS(微机电系统),MEMS是MicroElectroMechanical System的简写，即微机电系统，专指外形轮廓尺寸在毫米级以下，构成它的机械零件和半导体元器件尺寸在微米至纳米级，可对声、光、热、磁、压力、运动等自然信息进行感知、识别、控制和处理的微型机电装置。 通过将微型的电机、电路、传感器、执行器等装置和器件集成在半导体芯片上形成的微型机电系统，不仅能搜集、处理和发送信息或指令, 还能按照所获取的信息自主地或根据外部指令采取行动。,智能胶囊内窥镜技术,智能胶囊内窥镜技术集成了 现代集成电路技术 射频通讯技术 光学窥镜技术 图像传输与处理技术 无线电源技术 无线遥控技术 生物材料,16、蓝紫色激光光盘技术,与使用红色激光的DVD不同，蓝紫色激光光盘（简称蓝光盘）借助波长更短的蓝紫色激光来记录更多的信息，容量至少是现行DVD标准（4.7GB）的4倍（东芝与NEC的规格）。 目前，共有三大蓝光盘技术标准：由索尼、松下、飞利浦等10家公司提出的Blu-ray Disc（简称BD），东芝与NEC提出的HD DVD（前称AOD），中国台湾省工研院提出的双规格HD-DVD。 蓝紫色激光光盘是发展HDTV的必然需求。,垂直磁记录,磁盘存储面密度逐渐提高带来的结果就是每一个记录位所对应的磁介质体积不断缩小，容易导致记录位信息因受到热搅动影响而消失的超顺磁性现象。将磁介质微粒的排列方向由传统的水平方向改为垂直方向，可以突破超顺磁性限制而继续提高（存储）面密度。目前，对于水平磁记录（Longitudinal Recording）方式的极限值在哪里还没有定论，采用垂直磁记录（Perpendicular Recording）方式的产品已在2006年面世。,王德熙：电子学院光信息专业07届毕业生。东莞宏威公司—清华大学深圳研究生院联合实验室光学工程师。参加新一代兰光 DVD读头研究,17、塑料集成电路,塑料：用成本低廉的塑料来取代硅的集成电路已经诞生。已有多家IT业公司宣布成立塑料芯片研究项目，如IBM、三菱、日立、朗讯、 施乐、飞利浦等公司。荷兰飞利浦实验室已经研制出了第一块高性能塑料芯片——利用塑料电子学原理制成的开关，生产出了64×64像素的显示屏原型。 塑料集成电路生产成本低廉，只有硅芯片的百分之一。 塑料集成电路将主要应用于数量巨大但对成本敏感的小芯片市场，如便携式和手持式设备的柔性显示屏，无线射频标签、工业用的柔性电子传感器等。,电子纸,通常的显示设备需要不断刷新以维持显示信息，电子纸是一种维持显示时无须消耗能量的技术，只有在切换画面时才消耗能量，掉电以后，电子纸上的图像不会消失。 在塑料印刷电路板等相关技术成熟后，电子纸渐渐开始走向应用，采用电子纸技术的电子书产品已走向实用。,对角线长度为35.9厘米，仅厚0.3毫米的可弯曲电子纸，可以显示4096种色彩。,电子纸图画,电子报纸,18、生物计算,目前最可能成为生物计算机运算单元的，是DNA（脱氧核糖核酸）或RNA（核糖核酸）。DNA由四个碱基构成，形成了一个四进制组合，与目前半导体开合动作所形成的二进制类似，输入和输出的“数据”都是DNA链。 DNA处理器用的是价格低廉、干净、易获取的生物材料，它最大的优点是惊人的存储容量和运算速度，最终能替代硅计算机。 生物计算机非常适合医学上的应用，比如植入人体内，自动诊断并杀死癌细胞，或者侦测血糖含量自动释放胰岛素，，对DNA计算技术的研究还将帮助科学家了解人类大脑是如何工作的。,美国哥伦比亚大学制出了可以玩游戏的生物计算机，名叫MAYA-II,19、量子计算,支持现有计算机的半导体技术把电子运动作为它的工作基础，而量子计算机则是将原子所具有的量子特性作为进行信息处理的基础。量子计算机突出的优点有两个：一是计算速度快，能够实现量子并行计算，即使是最小的量子计算机，其计算能力也将大大超过当前的超级计算机。；二是n个量子位可存储2n个数据，存储能力大大提高。 目前，正在研发的量子计算机有三种类型：核磁共振量子计算机、硅基半导体量子计算机、离子阱量子计算机。量子计算机的研究成果很多，如在RSA等公钥加密系统方面已有应用。不可否认，终有一天它会走入寻常百姓家。,加拿大公司D-Wave Systems今天向公众展示了世界上第一台量子计算机,20 语音识别和合成,语音识别：让计算机能听懂人说话，并将其转换成计算机文本。 主要技术：语音特征分析、语义分析。 主要应用： 　1、语音拨号，如中、高档移动电话、 PDA（个人数字助理）。 　2、语音控制，如汽车、家电、工业控制及医疗领域、智能玩具等。 　3、办公自动化：文件录入，自动记录等 语音识别专用芯片系统：具有自学习和训练功能。 语音合成: 电子指路、人机会话、GPS导航,21 图象识别和合成,图象识别 文字自动阅读、头象、指纹、车牌号等,图象合成 发型设计、服装设计、建筑设计、影视特技等,22 信息安全芯片技术,软件加密：不保险,设置不同级别的应用帐户：不安全,安全芯片：象门户、卫士，信息只读不写，除非授权,23、可再生能源技术,太阳能发电、风力发电,24、电子信息技术的发展方向,集成度越来越高 速度越来越快 功能越来越集成 智能化程度越来越强 与其他科学的联想越来越紧密,成才需知 1、确立方向 ，选择目标。 2、实践第一 ！ 3、重要课程：模电、数电、PCB设计、高频、c++、MCU、ARM、信号处理、一门机械CAD软件、英语。 4、素质培养：“敢”、“勤”、“慎”（感情深）。 考核办法（拷贝U盘） 听讲报告，不少于1500字，各班按学号排序交至 通1-通5：郭洋洋、774187（星期三课）。 通1、电1-2、自控1-2：罗正驰、763375 （星期四课）。,