现代电子信息技术的现况及发展趋势最新.ppt
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现代电子信息技术的现状及发展趋势 2024/9/61 2024/9/62 当前社会是信息社会，信息技术目前还没有一个十分统一的定义 从广义上讲，凡是与上述诸方面相关的技术都可以叫做从广义上讲，凡是与上述诸方面相关的技术都可以叫做信息技术，通常可分为四类，即信息技术，通常可分为四类，即感测技术、通信技术、计算感测技术、通信技术、计算机技术和控制技术机技术和控制技术 所谓感测技术，是指对信息的传感、采集技术；所谓感测技术，是指对信息的传感、采集技术； 通信技术是传递信息的技术；通信技术是传递信息的技术； 计算机技术是处理、存储信息的技术；计算机技术是处理、存储信息的技术； 控制技术则是使用与反馈信息的技术控制技术则是使用与反馈信息的技术 一般认为，信息技术就是一般认为，信息技术就是获取、处理、传递、储存、使获取、处理、传递、储存、使用用信息的技术信息的技术 2024/9/63 信息技术的应用性很强，因此又常被称作“3C”技术、“3A”技术等等，此外还有此外还有“3D”之说。
之说 3A是指工厂自动化是指工厂自动化(Factory Automation)、办公自动化、办公自动化(Office Automation)和家庭自动化和家庭自动化(Home Automation) 3C是指通信是指通信(Communication)、计算机、计算机(Computer)、控制、控制(Control)三种技术，它们的英文名称的第一个字母都是三种技术，它们的英文名称的第一个字母都是“C”，所以简称，所以简称3C技术 “3D” 是指数字传输是指数字传输(Digital Transmission)、数字交换、数字交换(Digital Switching)、数字处理、数字处理(Digital Processing)三种数字技术三种数字技术 2024/9/64信息技术的基本结构大致可概括为：信息技术的基本结构大致可概括为： n 计算机技术领域是核心；计算机技术领域是核心； n 电子技术是信息技术的关键支撑技术，其中包括电子技术是信息技术的关键支撑技术，其中包括微电子技术、光电子技术；微电子技术、光电子技术；n 信息材料技术是基础信息技术，其中包括电子备信息材料技术是基础信息技术，其中包括电子备料以及光学材料技术；料以及光学材料技术； n 通信技术是信息技术的重要的直接组成部分。
通信技术是信息技术的重要的直接组成部分 2024/9/65 电子技术是十九世纪末、二十世纪初开始发展起电子技术是十九世纪末、二十世纪初开始发展起来的新兴技术，二十世纪发展最迅速，应用最广泛，来的新兴技术，二十世纪发展最迅速，应用最广泛，成为近代科学技术发展的一个重要标志进入成为近代科学技术发展的一个重要标志进入2121世纪，世纪，人们面临的是以微电子技术（半导体和集成电路为代人们面临的是以微电子技术（半导体和集成电路为代表）电子计算机和因特网为标志的信息社会高科技表）电子计算机和因特网为标志的信息社会高科技的广泛应用使社会生产力和经济获得了空前的发展的广泛应用使社会生产力和经济获得了空前的发展现代电子技术在国防、科学、工业、医学、通讯（信现代电子技术在国防、科学、工业、医学、通讯（信息处理、传输和交流）及文化生活等各个领域中都起息处理、传输和交流）及文化生活等各个领域中都起着巨大的作用现在的世界，电子技术无处不在，人着巨大的作用现在的世界，电子技术无处不在，人们现在生活在电子世界中，一天也离不开它们现在生活在电子世界中，一天也离不开它1 1．电子技术．电子技术 电子技术电子技术的应用的应用 基本器件的两个发展阶段基本器件的两个发展阶段•分立元件阶段（1905～1959）q真空电子管、半导体晶体管•集成电路阶段（1959～）qSSI、MSI、LSI、VLSI、ULSI主要阶段概述主要阶段概述 第一代电子第一代电子 产品以电子管为核心。
四十年代末世界上诞生了第一只产品以电子管为核心四十年代末世界上诞生了第一只半导体三极管，它以小巧、轻便、省电、寿半导体三极管，它以小巧、轻便、省电、寿 命长等特点，很快地被各国应命长等特点，很快地被各国应用起来，在很大范围内取代了电子管五十年代末期，世界上出现了第一用起来，在很大范围内取代了电子管五十年代末期，世界上出现了第一块集成电路，它把许多晶体管等电子元件集成在一块硅芯片上，使电子产块集成电路，它把许多晶体管等电子元件集成在一块硅芯片上，使电子产品向更小型化发展集成电路从小规模集成电路迅速发展到大规模集成电品向更小型化发展集成电路从小规模集成电路迅速发展到大规模集成电路和超大规模集成电路，从而使电子产品向着高效能低消耗、高精度、高路和超大规模集成电路，从而使电子产品向着高效能低消耗、高精度、高稳定、智能化的方向发展稳定、智能化的方向发展 分立元件阶段分立元件阶段•电子管时代（1905～1948）q为现代技术采取了决定性步骤主要大事记主要大事记19051905年年 爱因斯坦阐述相对论爱因斯坦阐述相对论——E E＝＝mcmc2 219061906年年 亚历山德森研制成高频交流发电机亚历山德森研制成高频交流发电机 德福雷斯特在弗菜明二极管上加栅极，制威第一只三极管德福雷斯特在弗菜明二极管上加栅极，制威第一只三极管19121912年年 阿诺德和兰米尔研制出高真空电子管阿诺德和兰米尔研制出高真空电子管19171917年年 坎贝尔研制成滤波器坎贝尔研制成滤波器19221922年年 弗里斯研制成第一台超外差无线电收音机弗里斯研制成第一台超外差无线电收音机19341934年年 劳伦斯研制成回旋加速器劳伦斯研制成回旋加速器19401940年年 帕全森和洛弗尔研制成电子模拟计算机帕全森和洛弗尔研制成电子模拟计算机19471947年年 肖克莱、巴丁和布拉顿发明晶体管；香农奠定信息论的基础肖克莱、巴丁和布拉顿发明晶体管；香农奠定信息论的基础 真空电子管真空电子管 分立元件阶段分立元件阶段•晶体管时代（1948～1959）q宇宙空间的探索即将开始主要大事记主要大事记19471947年年 贝尔实验室的巴丁、布拉顿和肖克莱研制成第一个点接触型晶体管贝尔实验室的巴丁、布拉顿和肖克莱研制成第一个点接触型晶体管19481948年年 贝尔实验室的香农发表信息论的论文贝尔实验室的香农发表信息论的论文 英国采用英国采用EDSAGEDSAG计算机，这是最早的一种存储程序数字计算机计算机，这是最早的一种存储程序数字计算机19491949年年 诺伊曼提出自动传输机的概念诺伊曼提出自动传输机的概念19501950年年 麻省理工学院的福雷斯特研制成磁心存储器麻省理工学院的福雷斯特研制成磁心存储器19521952年年 美国爆炸第一颗氢弹美国爆炸第一颗氢弹19541954年年 贝尔实验室研制太阳能电池和单晶硅贝尔实验室研制太阳能电池和单晶硅19571957年年 苏联发射第一颗人造地球卫星苏联发射第一颗人造地球卫星19581958年年 美国得克萨斯仪器公司和仙童公司宣布研制成第一个集成电路美国得克萨斯仪器公司和仙童公司宣布研制成第一个集成电路 2024/9/6101947年年12月月23日日第一个晶体管第一个晶体管NPN Ge晶体管晶体管 W. Schokley J. Bardeen W. Brattain获得获得1956年年Nobel物理奖物理奖 2024/9/6111958年第一块集成电路：年第一块集成电路：TI公司的公司的Kilby，，12个器件，个器件，Ge晶片晶片获得获得2000年年Nobel物理奖物理奖 集成电路阶段集成电路阶段时时 期期规规 模模集成度集成度（元件数）（元件数）5050年代末年代末小规模集成电路（小规模集成电路（SSISSI））1001006060年代年代中规模集成电路（中规模集成电路（MSIMSI））100010007070年代年代大规模集成电路（大规模集成电路（LSILSI））>1000>10007070年代末年代末超大规模集成电路（超大规模集成电路（VLSIVLSI））10000100008080年代年代特大规模集成电路（特大规模集成电路（ULSIULSI））>100000>100000 自1958年第一块集成元件问世以来，集成电路已经跨越了小、中、大、超大、特大、巨大规模几个台阶，集成度平均每2年提高近3倍。
随着集成度的提高，器件尺寸不断减小 1985年，1兆位ULSI的集成度达到200万个元件，器件条宽仅为1微米；1992年，16兆位的芯片集成度达到了3200万个元件，条宽减到0.5微米，而后的64兆位芯片，其条宽仅为0.3微米 陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院集成电路阶段集成电路阶段 集成电路制造技术的发展日新月异，其中最具有代表性的集成电路芯片主要包括以下几类，它们构成了现代数字系统的基石可编程逻辑器件（可编程逻辑器件（PLD））微控制芯片（微控制芯片（MCU））数字信号处理器（数字信号处理器（DSP））大规模存储芯片（大规模存储芯片（RAM/ROM）） 陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院 以以集集成成电电路路为为核核心心的的电电子子信信息息产产业业超超过过了了以以汽汽车车、、石石油油、、钢钢铁铁为为代代表表的的传传统统工工业业成成为为第第一一大大产产业业，，已已经经成成为为改改造造和和拉拉动动传统产业迈向数字时代的强大引擎和雄厚基石传统产业迈向数字时代的强大引擎和雄厚基石 目目前前，，发发达达国国家家国国民民经经济济总总产产值值增增长长部部分分的的65%与与集集成成电电路路相相关关, 美美国国国国防防预预算算中中的的电电子子含含量量已已占占据据了了半半壁壁江江山山。
预预计计未未来来10年年内内，，世世界界集集成成电电路路销销售售额额将将以以年年平平均均15%的的速速度度增增长长，，2010年将达到年将达到6000~8000亿美元 作作为为当当今今世世界界经经济济竞竞争争的的焦焦点点，，拥拥有有自自主主知知识识产产权权的的集集成成电电路路已已日日益益成成为为经经济济发发展展的的命命脉脉、、社社会会进进步步的的基基础础、、国国际际竞竞争争的筹码和国家安全的保障的筹码和国家安全的保障 集成电路阶段集成电路阶段2024/9/614 陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院 集集成成电电路路的的集集成成度度和和产产品品性性能能每每18个个月月增增加加一一倍倍据据专专家家预预测测,今今后后20年年左左右右,集集成成电电路路技技术术及及其其产产品品仍仍将将遵遵循循这这一一规规律律发展 集成电路最重要的生产过程包括：集成电路最重要的生产过程包括：n 开发开发EDA(电子设计自动化电子设计自动化)工具工具n 利用利用EDA进行集成电路设计进行集成电路设计n 根根据据设设计计结结果果在在硅硅圆圆片片上上加加工工芯芯片片(主主要要流流程程为为薄薄膜膜制制造、曝光和刻蚀造、曝光和刻蚀)n 对加工完毕的芯片进行测试对加工完毕的芯片进行测试n 为芯片进行封装为芯片进行封装n 最最后后经经应应用用开开发发将将其其装装备备到到整整机机系系统统上上与与最最终终消消费费者者见见面。
面集成电路阶段集成电路阶段2024/9/615 陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院 美美国国芯芯片片微微细细加加工工技技术术目目前前正正在在从从亚亚微微米米向向纳纳米米技技术术过过渡渡，，2002年年3月月，，Intel公公司司宣宣布布其其已已采采用用0.09微微米米工工艺艺生生产产出出面面积积仅仅为为1平方微米的平方微米的SRAM 超超紫紫外外光光刻刻技技术术（（EUV））被被视视为为是是保保证证摩摩尔尔定定律律今今后后依依旧旧适适用用的的法法宝宝EUV技技术术可可使使半半导导体体制制造造商商在在芯芯片片上上蚀蚀刻刻电电路路线线的的等等级级达达到到0.03微微米米比比现现有有制制造造技技术术所所产产生生的的芯芯片片性性能能提提高高100倍倍，，存存储储容容量量也也可可以以达达到到目目前前的的100倍倍以以上上由由Intel、、IBM、、摩摩托托罗罗拉拉等等公公司司所所组组成成的的企企业业联联盟盟与与美美国国三三个个国国家家实实验验室室，，一一直直致致力力EUV的的研研发发，，投入开发经费已逾投入开发经费已逾2.5亿美元 在在各各芯芯片片厂厂商商都都以以面面积积最最小小化化、、功功能能最最大大化化作作为为发发展展方方向向的的趋趋势势中中，，将将整整个个电电子子系系统统全全部部集集成成到到一一块块单单芯芯片片之之中中的的SOC越越来来越越呈呈现现出出重重要要性性。
集集微微处处理理器器、、快快闪闪存存储储器器和和数数字字信信号号处处理理器器为为一一体体的的计计算算机机芯芯片片这这种种高高度度集集成成的的芯芯片片将将对对手手持持计计算算机机、、移移动动电话和和其其他移动设备的改进产生巨大影响他移动设备的改进产生巨大影响集成电路阶段集成电路阶段2024/9/616 陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院 我我国国集集成成电电路路产产业业起起步步于于20世世纪纪60年年代代，，80年年代代中中期期我我国国集集成成电电路路的的加加工工水水平平为为5微微米米，，其其后后，，经经历历了了3、、1、、0.8、、0.5、、0.35微微米米的的发发展展，，目目前前达达到到了了0.18微微米米的的水水平平，，而而当当前前国国际际水水平平为为0.09微微米米（（90纳米），我国与之相差约为纳米），我国与之相差约为2-3代 2001年年全全国国集集成成电电路路产产量量为为64亿亿块块，，销销售售额额200亿亿元元人人民民币币2002年年6月月,共共有有半半导导体体企企事事业业单单位位651家家,其其中中芯芯片片制制造造厂厂46家家,封封装装、、测测试试厂厂108家家,设设计计公公司司367家家,分分立立器器件件厂厂商商130家家,从从业业人人员员11.5万万人人。
设设计计能能力力0.18~0.25微微米米、、700万万门门,制制造造工工艺艺为为8英英寸寸、、0.18~0.25微微米米,主流产品为主流产品为0.35~0.8微米 与与国国外外的的主主要要差差距距：：一一是是规规模模小小，，2000年年,国国内内生生产产的的芯芯片片销销售售额额仅仅占占世世界界市市场场总总额额的的1.5%，，占占国国内内市市场场的的20%；；二二是是档档次次低低，，主主流流产产品品加加工工技技术术比比国国外外落落后后两两代代；；三三是是创创新新开开发发能能力力弱弱，，设设计计、、工工艺艺、、设设备备、、材材料料、、应应用用、、市市场场的的开开发发能能力力均均不不十十分分理理想想，，其其结结果果是今天受制于人是今天受制于人,明天后劲乏力；四是人才欠缺明天后劲乏力；四是人才欠缺 集成电路阶段集成电路阶段2024/9/617 陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院2024/9/618ICIC的速度很高、功耗很小，但由于的速度很高、功耗很小，但由于的速度很高、功耗很小，但由于的速度很高、功耗很小，但由于PCBPCB板中的连线延时、噪声、可靠板中的连线延时、噪声、可靠板中的连线延时、噪声、可靠板中的连线延时、噪声、可靠性以及重量等因素的限制，已无法性以及重量等因素的限制，已无法性以及重量等因素的限制，已无法性以及重量等因素的限制，已无法满足性能日益提高的整机系统的要求满足性能日益提高的整机系统的要求满足性能日益提高的整机系统的要求满足性能日益提高的整机系统的要求ICIC设计与制造技术水平的提高，设计与制造技术水平的提高，设计与制造技术水平的提高，设计与制造技术水平的提高，ICIC规模越来越大，已可以在一个规模越来越大，已可以在一个规模越来越大，已可以在一个规模越来越大，已可以在一个芯片上集成芯片上集成芯片上集成芯片上集成10108 8~10~109 9个晶体管个晶体管个晶体管个晶体管分分立立元元件件集成集成电路电路 I C 系系 统统 芯芯 片片System On A Chip(简称简称SOC)将整个系统集成在将整个系统集成在一个一个微电子芯片上微电子芯片上系统芯片系统芯片(SOC)与集成与集成电路电路(IC)的设计思想是的设计思想是不同的，它是微电子技不同的，它是微电子技术领域的一场革命。
术领域的一场革命集成电路走向系统芯片集成电路走向系统芯片将敏感器、执行器与信息将敏感器、执行器与信息处理系统集成在一起，从处理系统集成在一起，从而完成信息获取、处理、而完成信息获取、处理、存储和执行的系统功能存储和执行的系统功能 陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院政府的策略：政府的策略：《《中共中央国务院关于加强技术创新，发展高中共中央国务院关于加强技术创新，发展高科技，实现产业化的决定科技，实现产业化的决定》》指出：指出：“突出高新技术产业领域突出高新技术产业领域的自主创新，培育新的经济增长点，在电子信息特别是集成的自主创新，培育新的经济增长点，在电子信息特别是集成电路设计与制造、网络及通信、计算机及软件、数字化电子电路设计与制造、网络及通信、计算机及软件、数字化电子产品等方面，产品等方面，……加强高新技术创新，形成一批拥有自主知加强高新技术创新，形成一批拥有自主知识产权、具有竞争优势的高新技术产业识产权、具有竞争优势的高新技术产业” 专家的共识：专家的共识：中国科学院、中国工程院专门成立了包括师昌中国科学院、中国工程院专门成立了包括师昌绪、王淀佐、王越、王阳元等绪、王淀佐、王越、王阳元等1010位院士组成的专家咨询组。
位院士组成的专家咨询组在大量调查研究的基础上，专家们建议，我国在在大量调查研究的基础上，专家们建议，我国在“十五十五”期期间要像当年搞间要像当年搞“两弹一星两弹一星”一样，集中国家有限的人力和财一样，集中国家有限的人力和财力，开发有自主知识产权的新一代微电子核心工艺技术及产力，开发有自主知识产权的新一代微电子核心工艺技术及产品专家的意见和政府的策略专家的意见和政府的策略 EDAEDA技术技术 电子设计技术的核心就是电子设计技术的核心就是EDAEDA技术EDAEDA是指以计算机为工作平台，融合应用电子技术、是指以计算机为工作平台，融合应用电子技术、计算机技术、智能化技术最新成果而研制成的计算机技术、智能化技术最新成果而研制成的电子电子CADCAD通用软件包，主要能辅助进行三方面通用软件包，主要能辅助进行三方面的设计工作，即的设计工作，即ICIC设计、电子电路设计和设计、电子电路设计和PCBPCB设计电子系统设计自动化电子系统设计自动化(ESDA)(ESDA)阶段（阶段（ 9090年代以后）：设计人员按照年代以后）：设计人员按照“自顶自顶向下向下”的设计方法，对整个系统进行方案设计和功能划分，系统的关键电的设计方法，对整个系统进行方案设计和功能划分，系统的关键电路用一片或几片专用集成电路（路用一片或几片专用集成电路（ASICASIC）实现，然后采用硬件描述语言）实现，然后采用硬件描述语言（（HDLHDL）完成系统行为级设计，最后通过综合器和适配器生成最终的目标）完成系统行为级设计，最后通过综合器和适配器生成最终的目标器件。
器件EDAEDA技术发展的三个阶段：技术发展的三个阶段：计算机辅助设计计算机辅助设计(CAD)(CAD)阶段（阶段（ 7070年代）：用计算机辅助进行年代）：用计算机辅助进行ICIC版图编辑、版图编辑、PCBPCB布局布线，取代了手工操作布局布线，取代了手工操作计算机辅助工程计算机辅助工程(CAE)(CAE)阶段（阶段（ 8080年代）：与年代）：与CADCAD相比，相比，CAECAE除了有纯粹除了有纯粹的图形绘制功能外，又增加了电路功能设计和结构设计，并且通过电气的图形绘制功能外，又增加了电路功能设计和结构设计，并且通过电气连接网络表将两者结合在一起，实现了工程设计连接网络表将两者结合在一起，实现了工程设计CAECAE的主要功能是：的主要功能是：原理图输入，逻辑仿真，电路分析，自动布局布线，原理图输入，逻辑仿真，电路分析，自动布局布线，PCBPCB后分析ARM开发板开发板 陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院 集成电路发展目前仍以摩尔定律所揭示的规律向前发展，晶圆的面积也在不断地加大，以软／硬件协同设计、具有知识产权的内核（IP核）复用和超深亚微米技术为支撑的系统芯片(System on Chip－SOC)是超大规模集成电路发展的趋势和新世纪集成电路的主流。
IC产业技术发展经历了电路集成、功能集成、技术集成，直到今天基于计算机软硬件的知识集成，其目标就是将电子产品系统电路不断集成到芯片中去，力图吞噬整个产品系统单芯片的嵌入式系统的出现，以单个芯片实现的产品系统不仅仅限于硬件系统，而是一个带有柔性性能的软、硬件集合体的电子系统SoC是微电子领域IC设计的最终目标EDAEDA技术技术 陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院SOC设计方法学设计方法学 陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院SoC设计中的问题设计中的问题•移值方法学移值方法学 无网表核无网表核 与版图相关的步长与版图相关的步长 宽长比例失配宽长比例失配 手绘版图手绘版图l时序问题时序问题 时钟重分配时钟重分配 硬核宽度与间距不一致硬核宽度与间距不一致 芯片多重布线导致的芯片多重布线导致的RC寄生寄生效应效应 时序重验证时序重验证 电路时序电路时序l工艺与原始材料问题工艺与原始材料问题 非工业标准工艺特性非工业标准工艺特性 N阱衬底的连接阱衬底的连接 衬底原始材料衬底原始材料 端口与目标工艺的层间差异端口与目标工艺的层间差异l其它问题其它问题 混合信号设计不可移值混合信号设计不可移值 模拟电路的精度模拟电路的精度 功耗问题功耗问题 陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院硬件描述语言硬件描述语言HDL的现状与发展的现状与发展 硬件描述语言硬件描述语言HDLHDL是一种用形式化方法描述数字电路和系统是一种用形式化方法描述数字电路和系统的语言。
利用这种语言，数字电路系统的设计可以从上层到下层的语言利用这种语言，数字电路系统的设计可以从上层到下层（从抽象到具体）逐层描述自己的设计思想，用一系列分层次的（从抽象到具体）逐层描述自己的设计思想，用一系列分层次的模块来表示极其复杂的数字系统然后，利用电子设计自动化模块来表示极其复杂的数字系统然后，利用电子设计自动化（（EDAEDA）工具，逐层进行仿真验证，再把其中需要变为实际电路）工具，逐层进行仿真验证，再把其中需要变为实际电路的模块组合，经过自动综合工具转换到门级电路网表接下去，的模块组合，经过自动综合工具转换到门级电路网表接下去，再用专用集成电路再用专用集成电路ASICASIC或现场可编程门阵列或现场可编程门阵列FPGAFPGA自动布局布线工自动布局布线工具，把网表转换为要实现的具体电路布线结构具，把网表转换为要实现的具体电路布线结构 HDLHDL的发展至今已有的发展至今已有2020多年的历史，并成功地应用于设计的多年的历史，并成功地应用于设计的各个阶段：建模、仿真、验证和综合等到各个阶段：建模、仿真、验证和综合等到2020世纪世纪8080年代，已出年代，已出现了上百种硬件描述语言。
现了上百种硬件描述语言2020世纪世纪8080年代后期，年代后期，VHDLVHDL和和Verilog Verilog HDLHDL语言适应了面向设计的多领域、多层次并得到普遍认同的标语言适应了面向设计的多领域、多层次并得到普遍认同的标准硬件描述语言趋势和要求，先后成为准硬件描述语言趋势和要求，先后成为IEEEIEEE标准 陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院 在在20012001年举行的国际年举行的国际HDLHDL会议上，与会者就使用何种设计语言展开了会议上，与会者就使用何种设计语言展开了生动、激烈的辩论最后，与会者投票表决：如果要启动一个芯片设计项生动、激烈的辩论最后，与会者投票表决：如果要启动一个芯片设计项目，他们愿意选择哪种方案目，他们愿意选择哪种方案? ?结果，仅有结果，仅有2 2票或票或3 3票赞成使用票赞成使用SystemCSystemC、、CynlibCynlib和和C LevelC Level设计；而设计；而SuperlogSuperlog和和VerilogVerilog各自获得了约各自获得了约2020票至于以后票。
至于以后会是什么情况，连会议主持人会是什么情况，连会议主持人John CooleyJohn Cooley也明确表示：也明确表示：“5 5年后，谁也不年后，谁也不知道这个星球会发生什么事情知道这个星球会发生什么事情 各方人士各持己见：为 各方人士各持己见：为VerilogVerilog辩护者认为，开发一种新的设计语言是辩护者认为，开发一种新的设计语言是一种浪费；为一种浪费；为SystemCSystemC辩护者认为，系统级芯片辩护者认为，系统级芯片SoCSoC快速增长的复杂性需要快速增长的复杂性需要新的设计方法；新的设计方法；C C语言的赞扬者认为，语言的赞扬者认为，VerilogVerilog是硬件设计的汇编语言，而是硬件设计的汇编语言，而编程的标准很快就会是高级语言，编程的标准很快就会是高级语言，Cynlib C++Cynlib C++是最佳的选择，它速度快、是最佳的选择，它速度快、代码精简；代码精简；SuperlogSuperlog的捍卫者认为，的捍卫者认为，SuperlogSuperlog是是VerilogVerilog的扩展，可以在整个的扩展，可以在整个设计流程中仅提供一种语言和一个仿真器，与现有的方法兼容，是一种进设计流程中仅提供一种语言和一个仿真器，与现有的方法兼容，是一种进化，而不是一场革命。
化，而不是一场革命 关于关于HDL的一次国际讨论会的一次国际讨论会 陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院我国发展的战略选择我国发展的战略选择 1.为了实现我国的芯片设计自主化，必须夯实基础，在结为了实现我国的芯片设计自主化，必须夯实基础，在结合合VHDL的基础上，推广的基础上，推广Verilog HDL设计语言，使硬件设计设计语言，使硬件设计的底层单元库可以自主研制；的底层单元库可以自主研制； 2.根据目前芯片系统的发展趋势，对系统级语言进行比较根据目前芯片系统的发展趋势，对系统级语言进行比较研究，在研究，在Suoerlog、、SystemC等语言中做出选择，并进行相关等语言中做出选择，并进行相关工具的推广，以及与相关企业进行合作等；工具的推广，以及与相关企业进行合作等； 3. 深入深入HDL语言的综合和仿真等模型的研究，努力在与语言的综合和仿真等模型的研究，努力在与国外合作的基础上，建立自主知识产权的国外合作的基础上，建立自主知识产权的EDA公司；公司； 4.积极加入积极加入EDA目前正在进行的标准化工作，做到了解、目前正在进行的标准化工作，做到了解、学习、应用、吸收、参与并重；学习、应用、吸收、参与并重； 5.政府积极加入，重视产、学、研的合作，开展卓有成效政府积极加入，重视产、学、研的合作，开展卓有成效的发展模式。
的发展模式 IBM 7090 伴随着电子技术的发展而飞速发展起来的电子计算机所经历的四个阶段充分说明了电子技术发展的四个阶段的特性q第一代（1946～1957）电子管计算机q第二代（1958～1963）晶体管计算机q第三代（1964～1970）集成电路计算机q第四代（1971～）大规模集成电路计算机 世界上第一台电子计算机于世界上第一台电子计算机于19461946年在美年在美国研制成功，取名国研制成功，取名ENIACENIAC这台计算机使用了这台计算机使用了1880018800个电子管，占地个电子管，占地170170平方米，重达平方米，重达3030吨，吨，耗电耗电140140千瓦，价格千瓦，价格4040多万美元，是一个昂贵多万美元，是一个昂贵耗电的耗电的" "庞然大物庞然大物" "由于它采用了电子线路由于它采用了电子线路来执行算术运算、逻辑运算和存储信息，从来执行算术运算、逻辑运算和存储信息，从而就大大提高了运算速度而就大大提高了运算速度ENIACENIAC每秒可进行每秒可进行50005000次加法和减法运算，把计算一条弹道的次加法和减法运算，把计算一条弹道的时间短为时间短为3030秒。
它最初被专门用于弹道运算，秒它最初被专门用于弹道运算，后来经过多次改进而成为能进行各种科学计后来经过多次改进而成为能进行各种科学计算的通用电子计算机从算的通用电子计算机从19461946年年2 2月交付使用，月交付使用，到到19551955年年1010月最后切断电源，月最后切断电源，ENIACENIAC服役长达服役长达9 9年IBM 360 晶体管计算机晶体管计算机ENIACENIAC品牌电脑品牌电脑2 2．先进智能计算技术．先进智能计算技术 IBM 7090ENIACENIAC电子计算机的发展电子计算机的发展IBM 360 晶体管计算机晶体管计算机品牌电脑品牌电脑第一代（第一代（1946～～1957）电子管计算机时代：它的基本电子元件是电子管，内）电子管计算机时代：它的基本电子元件是电子管，内存储器采用水银延迟线，外存储器主要采用磁鼓、纸带、卡片、磁带等由于存储器采用水银延迟线，外存储器主要采用磁鼓、纸带、卡片、磁带等由于当时电子技术的限制，运算速度只是每秒几千次当时电子技术的限制，运算速度只是每秒几千次~几万次基本运算，内存容量几万次基本运算，内存容量仅几千个字程序语言处于最低阶段，主要使用二进制表示的机器语言编程，仅几千个字。
程序语言处于最低阶段，主要使用二进制表示的机器语言编程，后阶段采用汇编语言进行程序设计体积大，耗电多，速度低，造价高，使用后阶段采用汇编语言进行程序设计体积大，耗电多，速度低，造价高，使用不便，主要局限于一些军事和科研部门进行科学计算不便，主要局限于一些军事和科研部门进行科学计算ENIAC）） 第二代（第二代（1958～～1963）晶体管计算机时代：）晶体管计算机时代：它的基本电子元件是晶体管，内存储器大量它的基本电子元件是晶体管，内存储器大量使用磁性材料制成的磁芯存储器与第一代使用磁性材料制成的磁芯存储器与第一代电子管计算机相比，晶体管计算机体积小，电子管计算机相比，晶体管计算机体积小，耗电少，成本低，逻辑功能强，使用方便，耗电少，成本低，逻辑功能强，使用方便，可靠性高可靠性高 IBM 7090））第三代（第三代（1964～～1970）集成电路计算机时代：）集成电路计算机时代：它的基本元件是小规模集成电路和中规模集成它的基本元件是小规模集成电路和中规模集成电路，磁芯存储器进一步发展，并开始采用性电路，磁芯存储器进一步发展，并开始采用性能更好的半导体存储器，运算速度提高到每秒能更好的半导体存储器，运算速度提高到每秒几十万次基本运算。
由于采用了集成电路，第几十万次基本运算由于采用了集成电路，第三代计算机各方面性能都有了极大提高：体积三代计算机各方面性能都有了极大提高：体积缩小，价格降低，功能增强，可靠性大大提高缩小，价格降低，功能增强，可靠性大大提高IBM 360系列为代表）系列为代表） 第四代（第四代（1971～）大规模集成电路计算机时代：～）大规模集成电路计算机时代：它的基本元件是大规模集成电路，甚至超大规它的基本元件是大规模集成电路，甚至超大规模集成电路，集成度很高的半导体存储器替代模集成电路，集成度很高的半导体存储器替代了磁芯存储器，运算速度可达每秒几百万次，了磁芯存储器，运算速度可达每秒几百万次，甚至上亿次基本运算具有体积小、功能强、甚至上亿次基本运算具有体积小、功能强、可靠性高等特点可靠性高等特点 陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院 高性能计算：高性能计算： 高高性性能能计计算算是是促促进进科科技技创创新新、、经经济济发发展展、、社社会会进进步步及及国国家家安安全全的的战战略略制制高高点点技技术术，，世世界界各各主主要要发发达达国国家家无无不不对对此此高高度度重重视视。
自自7070年年代代开开始始研研究究以以来来，，高高性性能能计计算算机机经经历历了了向向量量机机、、共共享享主主存存多多处处理理机机、、大大规规模模并并行行处处理理系系统统等等几几个个阶阶段段近近年年来来，，美美国国相相继继推推出出高高性性能能计计算算与与通通信信、、加加速速战战略略计计算算创创新新等等计计划划，，将将高高性性能能计计算算领领域域的的国国际际竞竞争争推推向向高高潮潮20002000年年IBMIBM曾曾宣宣布布，，5 5年年内内将将投投资资1 1亿亿美美元元开开发发新新一一代代超超级级计计算算机机“蓝蓝色色基基因因”，，旨旨在在帮帮助助人人类类探探索索深深层层次次的的生生命命奥奥秘秘，，其其运运算算速速度度将将达达到到每每秒秒1 1千千万万亿亿次次，，与与目目前前的的桌桌面面PCPC相相比比，，计计算算能能力将超出力将超出2 2百万倍 2 2．先进智能计算技术．先进智能计算技术 2024/9/629 陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院2024/9/630高性能计算：高性能计算： 北京时间2010年17日，由中国国防科技大学研制成功的“天河一号”在国际TOP500组织正式发布的世界超级计算机500强排行榜上名列第一。
研制“天河一号”的中国专家认为，这台计算机的成功研制是我国超级计算机发展的重要里程碑 排行榜表明，中国“天河一号”二期系统（天河－１Ａ）以每秒4701万亿次的峰值速度和每秒2566万亿次的实测速度位居榜首此前全球最快的超级计算机——美国“美洲虎”以每秒1759万亿次的实测性能名列第二，速度约为“天河一号”的三分之二 “这一成绩实现了我国自主研制超级计算机综合技术水平进入国际领先行列的历史性突破天河一号”工程办公室主任李楠说，“天河一号”的应用将为解决我国重大挑战性问题提供手段，对提升我国综合国力具有战略意义 2 2．先进智能计算技术．先进智能计算技术 陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院神经网络：神经网络： 由于神经网络是机器学习的一种机制，即具有大量简单由于神经网络是机器学习的一种机制，即具有大量简单处理单元处理单元( (称为神经元称为神经元) )的执行高度并行处理的，更接近于生的执行高度并行处理的，更接近于生物计算系统的一种计算机体系结构，多年来人们一直在着手物计算系统的一种计算机体系结构，多年来人们一直在着手研究神经网络在军事电子装备中的应用。
神经科学、克隆技研究神经网络在军事电子装备中的应用神经科学、克隆技术以及生物技术的发展，有可能研制出生物神经网络芯片，术以及生物技术的发展，有可能研制出生物神经网络芯片，使其具有人脑一样的功能，并可与活的神经网络结合起来进使其具有人脑一样的功能，并可与活的神经网络结合起来进行控制运算甚至判断等随着神经网络硬件的实现，将为武行控制运算甚至判断等随着神经网络硬件的实现，将为武器系统带来革命性的变化，对诸如自主系统、传感器数据的器系统带来革命性的变化，对诸如自主系统、传感器数据的自动化处理、实时图像处理和自适应信号处理与控制等应用自动化处理、实时图像处理和自适应信号处理与控制等应用项目有着显著的意义项目有着显著的意义2 2．先进智能计算技术．先进智能计算技术 2024/9/631 陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院人工智能：人工智能： 未未来来先先进进的的计计算算机机技技术术将将成成为为探探索索新新的的有有关关知知识识数数学学表表示示法法的的动动力力利利用用形形式式化化结结构构和和描描述述战战场场关关键键信信息息( (诸诸如如地地形形、、敌敌兵兵力力意意图图的的确确定定性性的的程程度度及及潜潜在在的的结结局局组组) )的的知知识识表表示示的的先先进进技技术术将将会会提提高高软软件件的的可可靠靠性性。
在在人人工工智智能能的的研研究究和和应应用用方方面面，，包包括括机机器器人人在在内内的的无无人人化化智智能能作作战战平平台台的的发发展展将将最最为为迅迅速速指指挥挥控控制制计计算算机机化化、、攻攻击击手手段段机机器器人人化化的的数数字字化化部部队队有有可可能能取取得得突突破破性性进进展展随随着着计计算算机机的的智智能能化化，，通通信信、、传传感感和和其其他他信信息息技技术术的的发发展展和和提提高高，，C C4 41SR1SR系系统统将将是是一一种种智智能能化化的的系系统统系系统统装装备备将将朝朝分分布布式式硬硬件件、、环环境境综综合合、、智智能能决决策策、、远远程程监监视视侦侦察察、、无无缝缝通通信信和和全全数数字字化化技技术术方方向向发发展展未未来来信信息息化化单单兵兵、、数数字字化化部部队乃至机器人部队将有可能成为现实队乃至机器人部队将有可能成为现实 2 2．先进智能计算技术．先进智能计算技术 2024/9/632 陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院人机接口：人机接口： 数数字字处处理理芯芯片片的的发发展展使使得得语语音音处处理理与与合合成成技技术术日日趋趋成成熟熟，，自自然然语语言言理理解解可可望望取取得得令令人人鼓鼓舞舞的的成成就就，，根根据据口口头头命命令令识识别别话话音音的的软软件件也也将将随随着着技技术术改改进进而而被被广广泛泛采采用用，，多多语语言言之之间间的的实实时时同同步步翻翻译译的的梦梦想想将将成成为为现现实实。
在在超超媒媒体体领领域域，，用用户户可可使使用用多多种种不不同同的的信信息息做做匹匹配配导导航航，，出出现现辅辅助助形形式式的的能能使使便便携携机机显显示示手手写写体体字字符符的的眷眷写写软软件件立立体体可可视视化化技技术术将将会会广广泛泛应应用用，，手机、、电话、、电电视视、、电电脑脑一一体体化化的的趋趋势势将将成成为为一一种种潮潮流流灵灵境境技技术术，，或或称称虚虚拟拟现现实实技技术术，，是是继继多多媒媒体体技技术术之之后后的的新新一一代代人人机机系系统统接接口口技技术术及及高高级级仿仿真真技技术术它它将将通通过过头头盔盔显显示示器器、、数数据据手手套套显显示示器器、、数数据据手手套套等等辅辅助助传传感感器器材材，，使使人人可可以以“浸浸入入”计计算算机机生生成成的的虚虚拟拟环环境境直直接接观观察察事事物物的的内内在在变变化化，，并并能能与之发生与之发生“交互交互”作用，产生一种作用，产生一种“身临其境身临其境”的真实感的真实感2 2．先进智能计算技术．先进智能计算技术 2024/9/633 陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院分布网络计算：分布网络计算： 预预计计将将会会通通过过网网络络支支持持团团体体协协同同工工作作的的团团体体软软件件(Groupware)；；在在计计算算机机通通信信方方面面将将实实现现全全战战场场直直到到全全球球“透透明明”的的连连通通安安全全，，电电文文、、图图形形、、图图像像和和电电视视等等信信息息统统一一处处理理，，经经济济上上可可承承受受性性的的无无缝缝通通信信。
可可以以预预期期，，通通过过推推行行信信息息资资源源标标准准化化等等计计划划，，建建立立一一个个全全球球信信息息数数据据库库和和融融合合中中心心网网络络的的目目标标将将指指日日可可待待届届时时，，任任何何时时候候可可向向在在任任何何地地方方的的任任何何需需要要的的指指挥挥员员和和武武装装部部队队提提供供作作战战所所需需要要的的任任何何信信息息，，即即指指挥挥员员将将不不受受地地域域限限制制能能检检查查·作作战战空空域域·内内的的所所有有有有关关信信息息分分布布式式处处理理将将朝朝着着进进一一步步利利用用硬硬件件特特性性的的透透明明型型发发展展透透明明网网络便成为络便成为21世纪初的目标世纪初的目标 2 2．先进智能计算技术．先进智能计算技术 2024/9/634 陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院生物计算机：生物计算机： 一一个个重重要要发发展展是是DNADNA计计算算机机DNADNA分分子子中中的的密密码码相相当当于于存存储储的的数数据据，，DNADNA分分子子间间可可以以在在某某种种酶酶的的作作用用下下迅迅速速完完成成生生物物化化学学反反应应，，从从一一种种基基因因码码变变为为另另一一种种基基因因码码，，反反应应前前的的基基因因码码可可以以作作为为输输入入数数据据，，反反应应后后的的基基因因码码可可以以作作为为运运算算结结果果，，在在制制造造这这种种生生物物计计算算机机时时，，首首先先挑挑选选一一些些DNADNA片片段段分分别别代代表表不不同同的的变变量量，，以以片片段段之之间间的的接接合合和和断断开开序序列列代代表表““与与””和和““或或””逻逻辑辑判判断断，，然然后后运运用用生生物物技技术术手手段段加加以以控控制制，，探探测测并并分分离离出出生生物物材材料料中中具具有有与与特特定定判判断断相相应应特特征征的的部部分分，，那那么么就就可可以以制制成成一一种种新新型型逻逻辑辑判判断断计计算算机机。
目目前前，，DNADNA计计算算机机已已经经可可以以对对赫赫母母霍霍兹兹等等数数学学问问题题求求解解预预计计在在未未来来2020年年有有可可能能出出现现与与微微电电子子芯芯片片融融合合的的高高性性能能DNADNA计计算算机机例例如如可可用用于于高高性性能能计计算算的的基基因芯片和生物计算机因芯片和生物计算机 2 2．先进智能计算技术．先进智能计算技术 2024/9/635 陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院智能结构技术智能结构技术：： 随随着着军军用用智智能能技技术术的的发发展展，，各各种种智智能能结结构构武武器器将将对对未未来来作作战战产产生生深深远远影影响响智智能能结结构构最最初初受受到到关关注注是是在在7070年年代代末末期期，，美美国国将将光光导导纤纤维维埋埋置置在在复复合合材材料料内内部部，，使使结结构构功功能能产产生生了了显显著著改改善善，，自自此此，，智智能能结结构构技技术术得得到到广广泛泛承承认认，，发发达达国国家家纷纷纷纷进进行行研研究究开开发发智智能能结结构构给给结结构构技技术术的的发发展展注注入入创创新新性性的的活活力力，，它它所所具具有有的的卓卓越越性性能能将将对对2121世世纪纪的的武武器器装装备备产产生生重重大大影影响。
响2 2．先进智能计算技术．先进智能计算技术 2024/9/636 陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院2024/9/637云计算云计算 2006年谷歌推出了“Google 101计划”，并正式提出“云”的概念和理论随后亚马逊、微软、惠普、雅虎、英特尔、IBM等公司都宣布了自己的“云计划”，云安全、云存储、内部云、外部云、公共云、私有云……一堆让人眼花缭乱的概念在不断冲击人们的神经 云 计 算 （ Cloud Computing） 是 由 分 布 式 计 算 （ Distributed Computing）、并行处理（Parallel Computing）、网格计算（Grid Computing）发展来的，是一种新兴的商业计算模型目前，对于云计算的认识在不断的发展变化，云计算没仍没有普遍一致的定义 中国网格计算、云计算专家刘鹏给出如下定义 ：“云计算将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上，使各种应用系统能够根据需要获取计算力、存储空间和各种软件服务”2 2．先进智能计算技术．先进智能计算技术 陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院 通通信信是是一一个个古古老老而而崭崭新新的的话话题题。
其其根根源源可可追追溯溯到到公公元元前前35003500年年，，苏苏美美尔尔人人发发明明了了楔楔形形文文字字，，埃埃及及人人发发明明了了象象形形文文字字，，这这可可以以说说是是最最古古老老的的通通信信方方式式而而中中国国古古代代的的烽烽火火台台则则是是无无线线通通信信的的鼻鼻祖祖现现代代意意义义上上的的通通信信是是在在发发现现了了电电现现象象之之后后，，17931793年年，，法法国国查查佩佩兄兄弟弟俩俩在在巴巴黎黎和和里里尔尔之之间间架架设设了了一一条条230230千千米米长长的的接接力力方方式式传传送送信信息息的的托托架架式式线线路路据据说说两两兄兄弟弟是是第第一一个个使使用用“电电报报”这这个个词词的的人人现现代代意意义义上上的的无无线线通通信信是是从从莫莫尔尔斯斯开开始始，，18441844年年5 5月月2424日日，，在在座座无无虚虚席席的的国国会会大大厦厦里里，，莫莫尔尔斯斯用用他他那那激激动动得得有有些些颤颤抖抖的的双双手手，，操操纵纵着着他他倾倾十十余余年年心心血血研研制制成成功功的的电电报报机机，，向向巴巴尔尔的的摩摩发发出出了了人人类类历历史史上上的的第第一一份份电电报报: :“上上帝帝创创造造了了何何等等奇奇迹迹！！”。
现现在在，，通通信信产产业业仍仍然然处处在在蓬蓬勃勃发发展展阶阶段段，，各各种新的技术日新月异，层出不穷种新的技术日新月异，层出不穷3 3、通信技术、通信技术 2024/9/638 陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院 众众所所周周知知，，移移动动通通信信是是在在2020世世纪纪8080年年代代开开始始发发展展起起来来的的，，移移动动通通信信发发展展速速度度远远超超过过固固定定网网络络，，已已得得到到相相当当的的普普及及全全球球移移动动通通信信用用户户已已经经超超过过4 4亿亿人人们们对对移移动动通通信信的的需需求求推推动动了了移移动动通通信信发发展展，，至至今今移移动动通通信信已已经经走走过过了了二二代代，，即即8080年年代代的的第第一一代代模模拟拟技技术术和和9090年年代代的的第第二二代代窄窄带带数数字字技技术术近近些些年年来来，，随随着着无无线线通通信信宽宽带带化化技技术术的的突突破破，，移移动动通通信信正正在在向向以以CDMACDMA为基础，以宽带化通信为特征的第三代为基础，以宽带化通信为特征的第三代3G3G技术发展技术发展3 3、通信技术、通信技术——移动通信移动通信2024/9/639 陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院 移动通信系统的发展历程 移动通信系统的发展历程3 3、通信技术、通信技术——移动通信移动通信2024/9/640 陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院 支支撑撑互互联联网网的的基基础础是是光光纤纤通通信信。
光光通通信信的的发发展展呈呈现现了了以以下几个发展趋势：下几个发展趋势： 1 1、、光光通通信信研研究究的的重重点点已已经经从从大大容容量量、、超超高高速速转转变变为为智智能能化化、、自自动动化化的的实实现现自自动动交交换换光光网网络络（（ASONASON））就就是是在在这这个个大大背背景景下下产产生生的的ASONASON网网络络的的最最大大优优点点就就是是实实现现了了以以往往光光网网络络复复杂杂、、冗冗余余的的人人工工连连接接指指配配，，取取之之为为简简单单、、便便利利的的自自动动电电路配置ASONASON的引入，可以说是光通信发展历史的里程碑的引入，可以说是光通信发展历史的里程碑 2 2、、光光网网络络的的边边缘缘化化也也是是光光通通信信发发展展的的另另一一个个趋趋势势长长久久以以来来，，光光网网络络都都是是作作为为整整个个通通信信体体系系中中的的最最底底层层——传传输输层层但但是是，，随随着着通通信信行行业业的的迅迅速速发发展展，，城城域域网网、、接接入入网网也也越越来来越越希希望望引引入入光光网网络络，，于于是是，，光光网网络络的的发发展展从从核核心心网网正正在在向向边边缘缘网络发展。
网络发展 光光通通信信经经过过了了前前几几年年的的低低谷谷以以后后，，现现在在正正处处于于一一个个艰艰难难的上升阶段的上升阶段3 3、通信技术、通信技术——光纤通信光纤通信2024/9/641 陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院 1945年年，，英英国国的的科科幻幻小小学学作作家家阿阿瑟瑟·C·克克拉拉克克在在世世界界上上首首次次提提出出了了使使用用卫卫星星进进行行远远距距离离无无线线电电通通信信和和无无线线电电广广播播的的设设想想，，这这位位作作家家在在《《无无线线电电杂杂志志》》上上发发表表了了一一篇篇文文章章，，提提出出用用火火箭箭发发射射一一颗颗人人造造卫卫星星，，绕绕地地球球转转动动，，然然后后，，地地面面上上发发送送信信号给卫星，通过卫星再传回地面号给卫星，通过卫星再传回地面 1957年年10月月4日日，，原原联联苏苏成成功功发发射射了了人人类类历历史史上上第第一一颗颗人人造地球卫星造地球卫星 根根据据运运行行轨轨道道的的高高度度不不同同，，可可将将人人造造地地球球卫卫星星分分为为三三种种类型：类型： （（1）低高度卫星（小于）低高度卫星（小于5000km）） （（2）中高度卫星（）中高度卫星（5000km）） （（3）高高度卫星（大于）高高度卫星（大于20000km））6、通信技术、通信技术 3 3、通信技术、通信技术——卫星通信卫星通信2024/9/642 陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院n 覆盖区大覆盖区大, ,通信距离远通信距离远, ,三颗同步卫星可覆盖全球三颗同步卫星可覆盖全球n 频带宽频带宽, ,容量大容量大n 机动性好机动性好, ,不受地理条件限制不受地理条件限制n 通信可靠性高通信可靠性高, ,质量好质量好, ,稳定稳定n 费用与距离无关费用与距离无关n 有多址能力有多址能力, ,组网灵活组网灵活n 可实现区域及全球个人移动通信可实现区域及全球个人移动通信3 3、通信技术、通信技术——卫星通信卫星通信卫星通信的特点卫星通信的特点2024/9/643 陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院n 同步通信卫星向大容量同步通信卫星向大容量, ,多波束多波束, ,智能化发展智能化发展n 低轨卫星群与蜂窝技术相结合低轨卫星群与蜂窝技术相结合, ,实现全球个人通信实现全球个人通信n 小型卫星通信地面站小型卫星通信地面站(VSAT)(VSAT)广泛应用广泛应用n 电视直播电视直播(DVB)(DVB)和数字声广播和数字声广播(DAB)(DAB)步入家庭和个人用户步入家庭和个人用户n 多媒体通信和因特网接入多媒体通信和因特网接入n 微小卫星和纳卫星微小卫星和纳卫星3 3、通信技术、通信技术——卫星通信卫星通信卫星通信发展趋势卫星通信发展趋势2024/9/644 利利用用生生物物分分子子信信息息材材料料装装配配电电子子元元件件和和仪仪器器的的技技术术，，美美国国国国防防高高级级研研究究计计划划局局(DARPA)(DARPA)把把它它看看成成是是能能使使未未来来作作战战发发生生革革命命性性变变化化的的技技术术之之一一。
目目前前，，进进展展较较快快的的是是光光学学开开关关模模式式的的生生物物分分子子器器件件一一些些实实验验室室已已经经制制造造出出这这种种模模式式的的并并行行处处理理器器件件、、三三维维数数据据存存储储器器、、神神经经网网络络等等原原型型器器件件在在未未来来几几十十年年内内，，有有可可能能研研制制出出可可装装入入计计算算机机的的高高密密度度生生物物电电子子存存储储器器，，以以及及基基于于细细菌菌视视紫紫红红质质的的其其他他一一些些器器件件( (如如神神经经网网络络、、人人工工智智能能所所必必须须的的关关联存储器等联存储器等) ) 近近年年来来，，各各国国军军方方仿仿生生技技术术的的研研究究包包括括：：飞飞机机、、舰舰艇艇设设计计的的进进一一步步优优化化；；雷雷达达、、声声纳纳和和导导航航、、测测控控装装置置的的全全面面改改进进；；一一些些新新通通信信设设备备、、新新侦侦察察装装备备和和新新兵兵器器的的研研制制；；以以及及模模仿仿天天然然生生物物材材料料的的质质地地、、结结构构和和功功能能来来制制造造硬硬度度与与韧韧性性更更大大、、强强度度更更高高、、质量更轻和更加耐用的装甲材料及其他材料等方面进行。
质量更轻和更加耐用的装甲材料及其他材料等方面进行4．．生物分子电子技术生物分子电子技术 2024/9/645 纳米技术是一门新兴技术，使人类最终能够按照自己的意愿操纵单个原子和分子，以实现对微观世界的有效控制 有人曾这么说，21世纪将是纳米世纪据预测，单原子、单分子存储操作技术可能于2007年开发成功，单电子晶体管集成电路2015年将实用化，量子功能电子技术的发展将可能导致单量子计算机和量子波计算机、单量子通信设备和量子波通信设备、家用量子设备等的普遍出现，使所有的电子设备体积和能耗大为缩小 微电子技术与机电技术相结合，和纳米电子学同时伴生的以硅材料为基础的微机电系统技术，作为当今最具革命性的新科学，已经引起世界各国科学家、政府和军队的高度重视，对21世纪的科学技术、生产方式和人类生活质量将产生深远影响，并即将形成难以估量的庞大的高技术市场，其规模之大，可能超过微电子芯片产业，成为世界十大科学技术之一5 5．纳米电子技术．纳米电子技术 2024/9/646 2024/9/647 纳米电子学主要在纳米尺度空间内研究电子、原子和分子运动规律和特性，研究纳米尺度空间内的纳米膜、纳米线。
纳米点和纳米点阵构成的基于量子特性的纳米电子器件的电子学功能、特性以及加工组装技术其性能涉及放大、振荡、脉冲技术、运算处理和读写等基本问题其新原理主要基于电子的波动性、电子的量子隧道效应、电子能级的不连续性、量子尺寸效应和统计涨落特性等 从微电子技术到纳米电子器件将是电子器件发展的第二次变革，与从真空管到晶体管的第一次变革相比，它含有更深刻的理论意义和丰富的科技内容在这次变革中，传统理论将不再适用，需要发展新的理论，并探索出相应的材料和技术5 5．纳米电子技术．纳米电子技术 陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院2024/9/6485 5．纳米电子技术．纳米电子技术 2011年5月，据每日科学网报道，美国斯坦福大学的研究人员开发出一种新型的传感器芯片，可以大大加快药物开发过程这种由高度敏感的纳米传感器构成的微芯片，可以分析蛋白质如何相互结合，在评估药物的有效性及可能带来的副作用方面迈出了关键一步 这种新型生物传感器只需要一厘米大小的纳米传感器阵列，就能以高于现有任何传感器数千倍的能力持续不断地监测蛋白质的结合活动。
新的传感器可以同时监测成千上万种反应，而且比目前的“金标准”方法敏感性更强，并能更快地提供检测结果 生生物物芯芯片片技技术术是是利利用用大大规规模模集集成成电电路路制制造造技技术术在在硅硅等等基基片片上上制制造造包包括括数数十十万万个个不不同同生生物物微微检检测测单单元元的的微微流流体体传传感感系系统统的的技技术术微微电电子子技技术术和和生生物物技技术术结结合合，，将将研研制制出出有有机机与与无无机机相相结结合合、、硅硅片片与与生生物物材材料料结结合合的的生生物物硅硅片片，，具具有有集集成成度度高高、、功耗低等特点，必将对现代高科技产品产生重大影响功耗低等特点，必将对现代高科技产品产生重大影响 此此外外，，以以砷砷化化镓镓等等为为代代表表的的一一批批新新型型半半导导体体材材料料将将逐逐步步走走向向实实用用化化，，可可在在高高温温、、强强辐辐射射条条件件下下正正常常工工作作微微电电子子技技术术和和电电真真空空技技术术相相结结合合产产生生的的真真空空微微电电子子技技术术，，可可能能在在超超高高速处理技术中发挥重大作用速处理技术中发挥重大作用 6 6．生物芯片技术．生物芯片技术2024/9/649 目前完全依靠电子技术实现的某些功能将随着光波导和光子技术的应用得以加强。
光纤通信和光子连接技术将更加成熟，光交换设备、光探测器和调制器将大大优化电子系统这些光子元件将与电子元件同制造在光电芯片上其优点之一就是具有很高的输入输出能力，能够处理大量信息而且，将来光子信息处理将有效地扩展和延伸到电子领域 很多应用中表明，光子逻辑将比电子显示出更佳的特性这种趋势提示了光子处理器可能会被广泛用于执行图像识别这类复杂任务上光处理器将能同时执行100万个平行任务，因此它能够处理复杂问题这种大量的平行的光处理器的能力估计是目前最大的电子计算机能力的1000倍 微电子技术与光电子技术结合，将研制出大规模、多功能、高速化、大容量的光电子集成电路和高性能的半导体激光器，组成新型的光电集成系统7 7．先进光电子技术．先进光电子技术 2024/9/650 陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院 中中国国要要发发展展自自己己的的高高科科技技，，时时代代要要求求我我们们必必须须大大力力发发展展现现代代信信息息技技术术，，对对此此我我们们别别无无选选择择我我们们要要以以技技术术创创新新和和百百折折不不挠挠的的精精神神加加快快我我国国的的发发展展步步伐伐。
在在我我国国已已正正式式加加入入世世贸贸组组织织的的今今天天，，要要充充分分认认清清国国内内企企业业与与国国外外企企业业已已处处在在世世界界经经济济舞舞台台的的同同一一起起跑跑线线上上进进行行平平等等竞竞争争，，本本土土竞竞争争国国际际化化、、国国际际竞竞争争本本土土化化已已完完全全变变成成现现实实我我们们只只有有努努力力打打造造组组织织变变革革能能力力、、快快速速反反应应能能力力、、科科技技创创新新能能力力和和人人才才聚聚集集能能力力，，不不断断推推进进管管理理创创新新、、机机制制创创新新、、科科技技创创新新，，才才能能在在新新的的竞竞争争环环境境中中牢牢固固根根基基，，取取得得胜胜利利 对对此此，，任任重重而而道道远远，，愿愿我我们们团团结结一一心心，，共共同同努努力力，，在在科科技技兴兴国国的的伟伟大大事事业业中中实实现现我我们们的的理理想想和和社社会会价价值值，，最最终终实现中华民族的伟大复兴实现中华民族的伟大复兴 结束语结束语2024/9/651 陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西师范大学物理学与信息技术学院谢谢大家！谢谢大家！ 。
