电子技术发展历史 (2)精选PPT.ppt

电子技术发展历史(2)第1页，此课件共13页哦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，成为近代科学技术发展的一个重要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，成为近代科学技术发展的一个重要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，成为近代科学技术发展的一个重要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，成为近代科学技术发展的一个重要标志。进入标志。进入标志。进入标志。进入2121世纪，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。高科技的世纪，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。高科技的世纪，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。高科技的世纪，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（信息处理、传输和交流）及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（信息处理、传输和交流）及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（信息处理、传输和交流）及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：收音机、彩电、音响、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：收音机、彩电、音响、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：收音机、彩电、音响、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：收音机、彩电、音响、VCDVCD、DVDDVD、电子手表、数码相、电子手表、数码相、电子手表、数码相、电子手表、数码相机、微电脑、大规模生产的工业流水线、因特网、机器人、航天飞机、宇宙探测仪，可以说，人们现在生活在电子世界中，一天也离不开它。机、微电脑、大规模生产的工业流水线、因特网、机器人、航天飞机、宇宙探测仪，可以说，人们现在生活在电子世界中，一天也离不开它。机、微电脑、大规模生产的工业流水线、因特网、机器人、航天飞机、宇宙探测仪，可以说，人们现在生活在电子世界中，一天也离不开它。机、微电脑、大规模生产的工业流水线、因特网、机器人、航天飞机、宇宙探测仪，可以说，人们现在生活在电子世界中，一天也离不开它。电子技术的应用电子技术的应用第2页，此课件共13页哦基本器件的两个发展阶段l分立元件阶段（分立元件阶段（1905190519591959）真空电子管、半导体晶体管真空电子管、半导体晶体管l集成电路阶段（集成电路阶段（19591959）SSISSI、MSIMSI、LSILSI、VLSIVLSI、ULSIULSI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半导体三极管，它以小巧、轻便、省电、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、寿寿命长等特点，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，世界上出现了第一块集成命长等特点，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、高稳定、智能化的方向发展。化的方向发展。第3页，此课件共13页哦分立元件阶段l电子管时代（电子管时代（1905190519481948）为现代技术采取了决定性步骤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 Emcmc2 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第4页，此课件共13页哦分立元件阶段l晶体管时代（晶体管时代（1948194819591959）宇宙空间的探索即将开始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 贝尔贝尔实验室的香农发表信息论的论文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第5页，此课件共13页哦基本分立元件展示电阻器电阻器电容器电容器线圈线圈电池电池晶体管晶体管第6页，此课件共13页哦集成电路阶段时时 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）100010007070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）100000100000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。第7页，此课件共13页哦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。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）第8页，此课件共13页哦IBM7090电子计算机的发展 伴随着电子技术的发展而飞速发展起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。明了电子技术发展的四个阶段的特性。第一代（第一代（1946194619571957）电子管计算机）电子管计算机第二代（第二代（1958195819631963）晶体管计算机）晶体管计算机第三代（第三代（1964196419701970）集成电路计算机）集成电路计算机第四代（第四代（19711971）大规模集成电路计算机）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年在美国研制年在美国研制成功，取名成功，取名ENIACENIAC。这台计算机使用了。这台计算机使用了1880018800个电子管，个电子管，占地占地170170平方米，重达平方米，重达3030吨，耗电吨，耗电140140千瓦，价格千瓦，价格4040多万多万美元，是一个昂贵耗电的美元，是一个昂贵耗电的 庞然大物庞然大物。由于它采用。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，了电子线路来执行算术运算、逻辑运算和存储信息，从而就大大提高了运算速度。从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，把计算一条弹道的时间短为次加法和减法运算，把计算一条弹道的时间短为3030秒。它最初被专门用于弹道运算，后来经过多次秒。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算的通用电子计算改进而成为能进行各种科学计算的通用电子计算机。从机。从19461946年年2 2月交付使用，到月交付使用，到19551955年年1010月最后切月最后切断电源，断电源，ENIACENIAC服役长达服役长达9 9年。年。IBM360晶体管计算机晶体管计算机ENIACENIAC品牌电脑品牌电脑第9页，此课件共13页哦IBM7090ENIACENIAC电子计算机的发展IBM360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（19461957）电子管计算机时代：它的基本电子元件是电子管，内存）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。由于当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，内存容量仅几万次基本运算，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，后几千个字。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，使用不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。（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（19581963）晶体管计算机时代：它的基本电子）晶体管计算机时代：它的基本电子元件是晶体管，内存储器大量使用磁性材料制成的磁芯存储元件是晶体管，内存储器大量使用磁性材料制成的磁芯存储器。与第一代电子管计算机相比，晶体管计算机体积小，耗器。与第一代电子管计算机相比，晶体管计算机体积小，耗电少，成本低，逻辑功能强，使用方便，可靠性高电少，成本低，逻辑功能强，使用方便，可靠性高。（。（IBM7090）第三代（第三代（19641970）集成电路计算机时代：它的基本元）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电路，磁芯存储器进一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，并开始采用性能更好的半导体存储器，运算速度步发展，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几十万次基本运算。由于采用了集成电路，第提高到每秒几十万次基本运算。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：体积缩小，价格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。降低，功能增强，可靠性大大提高。（IBM360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：它的基本元）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，甚至超大规模集成电路，集成度很高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了磁芯存储器，运算速度可达每秒几百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，甚至上亿次基本运算。具有体积小、功能强、可靠性万次，甚至上亿次基本运算。具有体积小、功能强、可靠性高等特点。高等特点。第10页，此课件共13页哦EDA技术 电电子子设设计计技技术术的的核核心心就就是是E ED DA A技技术术。E ED DA A是是指指以以计计算算机机为为工工作作平平台台，融融合合应应用用电电子子技技术术、计计算算机机技技术术、智智能能化化技技术术最最新新成成果果而而研研制制成成的的电电子子C CA AD D通通用用软软件件包包，主主要要能能辅辅助助进进行行三三方方面面的的设设计计工工作作，即即I IC C设设计计、电电子子电电路路设设计计和和P PC CB B设设计计。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“自顶向下自顶向下”的的设计方法，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（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）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。计，最后通过综合器和适配器生成最终的目标器件。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布局布局布线，取代了手工操作。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除了有纯粹的图形绘制功能外，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，并且通过电气连接网络表将两者结合在一起，实现了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。工程设计。CAECAE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，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，PCBPCB后后分析。分析。ARM开发板开发板第11页，此课件共13页哦纳米电子技术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。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，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。的理论，并探索出相应的材料和技术。第12页，此课件共13页哦浅井里的青蛙对东海的大鳖说：“我快乐极了！我出来在井沿上跳跃着，回去在破砖边上休息着；游到水里就浮起我的两腋，跳到泥里就盖没我的脚背；回头看看井里的赤虫、螃蟹和蝌蚪，却不能象我快乐，而且我独占一坑水，盘踞一口浅井，这也是最大的快乐了。你何不随时进来看看呢！”东海的鳖，左脚还没有伸进去，右脚已经被绊住了，于是回转退却，把大海的情形告诉他说：“千里路地遥远，不足以形容它的大；八千尺的高度，不足以量尽它的深，禹的时代十年有九年水灾，可是海水并不增加；汤的年代八年有七年旱灾，可是海岸并不浅露。不因时间的长短而有所改变，不因为雨水的多少而有所增加，这就是东海的快乐。”浅井里的青蛙听了，惊慌失措，茫然自失。青蛙和东海都是快乐的，只是青蛙的快乐是有局限的，而东海的快乐是无限的。在当今千变万化的世界中，我们要走出青蛙式的快乐，拥有东海的博大胸怀生物电磁场相互感应。电与磁具有紧密的联系，两者都能作为信息的承载体，尽管生物体的电场十分微弱，但若经过一定的信号放大器的处理，生物电场将能在生物个体之间传递，例如脑电波。第13页，此课件共13页哦