信息的特性和定義
- 什么是信息？
- 信息同物質(zhì)和能源一樣，是人們 賴以生存與發(fā)展的重要資源。人類通 過信息認(rèn)識(shí)各種事物，借助信息的交 流溝通人與人之間的聯(lián)系，互相協(xié)作， 從而推動(dòng)社會(huì)前進(jìn)。
- 中國(guó)大百科全書的解釋：從認(rèn)識(shí)論層次來看， 信息是指認(rèn)識(shí)主體所感知或主體所表述的 “事物運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)及狀態(tài)變化的方式”
- 信息因它所表達(dá)的內(nèi)容而有一定的價(jià)值，也 因能相互交流而體現(xiàn)其作用
- 信息有多種表現(xiàn)形式，語(yǔ)言、文字、聲音、 圖片等都是信息的表現(xiàn)形式(載體)
- 信息與物質(zhì)和能量同樣重要，它是人們認(rèn)識(shí) 世界、改造世界的一種基本資源
信息的主要特征：
- 可傳遞性和共享性
- 信息必須依附于載體
- 信息的可處理性
信息與信息處理
- 從客觀上看，信息是事物運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)及狀態(tài) 變化的方式 。
- 從主觀上看，信息是認(rèn)識(shí)主體所感知或所表述的事物運(yùn)動(dòng)及其變化方式的形式、內(nèi)容和效用。
- 信息是普遍存在的，是一種資源。
信息處理相關(guān)的行為和活動(dòng)：
? 信息的收集(如信息的感知、測(cè)量、獲取、輸入等)
? 信息的加工(如信息的分類、計(jì)算、分析、轉(zhuǎn)換等)
? 信息的存儲(chǔ)(如書寫、攝影、錄音、錄像等)
? 信息的傳遞(如郵寄、電報(bào)、電話等 )
? 信息的施用(如控制、顯示等)
人工信息處理的不足：
- 算不快
- 記不住
- 傳不遠(yuǎn)
- 看（聽）不清
信息技術(shù)
信息技術(shù)指的是用來擴(kuò)展人們信息器官功能、協(xié)助人們 更有效地進(jìn)行信息處理的一門技術(shù)。
- 信息技術(shù)包括：
? 感知與識(shí)別技術(shù)——擴(kuò)展感覺器官功能, 提高人們的感知范圍、感 知精度和靈敏度
? 通信技術(shù)與存儲(chǔ)技術(shù)——擴(kuò)展神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)功能, 消除人們交流信息的空間和時(shí)間障礙
? 計(jì)算處理技術(shù)——擴(kuò)展思維器官功能, 增強(qiáng)人們的信息加工處理能 力
? 控制與顯示技術(shù)——擴(kuò)展效應(yīng)器官功能，增強(qiáng)人們的信息控制能力
信息處理系統(tǒng)
- 用于輔助人們進(jìn)行信息獲取、傳遞、存儲(chǔ)、加工處理,控制及顯示的綜合使用各種信息技術(shù)的系統(tǒng)，可以通稱為信息處理系統(tǒng)
信息處理系統(tǒng)的實(shí)例
- 雷達(dá)：以感測(cè)與識(shí)別為主要目的 電視/廣播：以單向、點(diǎn)到多點(diǎn)（面）的信息傳遞 為主要目的
- 電話：以雙向、點(diǎn)到點(diǎn)的信息交互為主要目的
- 銀行：以處理金融信息為目的
- 圖書館：以信息收藏和檢索為主要目的
- 因特網(wǎng)：跨越全球的多功能信息處理系統(tǒng)
信息化社會(huì)
- 主要包括四個(gè)方面，即社會(huì)的信息化、工廠自動(dòng)化 、辦公自動(dòng)化 、 家庭自動(dòng)化。
信息化社會(huì)具有如下基 本特征： - 信息、知識(shí)、智力日益成為社會(huì)發(fā)展的決定力量；
- 信息技術(shù)、信息產(chǎn)業(yè)、信息經(jīng)濟(jì)日益成為科技、經(jīng) 濟(jì)、社會(huì)發(fā)展的主導(dǎo)因素；
- 信息勞動(dòng)者、腦力勞動(dòng)者、知識(shí)分子的作用日益增 大； 信息網(wǎng)絡(luò)成為社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施。
現(xiàn)代信息技術(shù)的三大特征：
- 以計(jì)算機(jī)為核心
- 采用電子技術(shù)（包括激光技術(shù)）進(jìn)行信息處理
- 以數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)
現(xiàn)代信息技術(shù)的三大核心技術(shù)：
- 微電子技術(shù)
- 通信技術(shù)
- 計(jì)算機(jī)技術(shù)
應(yīng)用領(lǐng)域: 微電子、通信、廣播、計(jì)算機(jī)、遙感遙測(cè)、自動(dòng)控制、 機(jī)器人等
微電子技術(shù)和集成電路
- 微電子技術(shù)是信息技術(shù)領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)， 是發(fā)展電子信息產(chǎn)業(yè)和各項(xiàng)高技術(shù)的基礎(chǔ)
- **微電子技術(shù)的核心是集成電路技術(shù) **
- 現(xiàn)代集成電路使用的半導(dǎo)體材料主要是硅， 也可以是化合物半導(dǎo)體如砷化鎵。
電子電路中元器件的發(fā)展演變
電子管 (1904)
晶體管 (1948)
中/小規(guī)模 集成電路 (1950’s)
大規(guī)模/超大規(guī)模 集成電路(1970’s)
微電子技術(shù)是以集成電路為核心的電子技術(shù)，它是 在電子元器件小型化、微型化的過程中發(fā)展起來的。
集成電路定義：
- 集成電路 (簡(jiǎn)稱IC)： 以半導(dǎo)體單晶片作為基片,采用平面 工藝，將晶體管、電阻、電容等元器 件及其連線所構(gòu)成的電路制作在基片 上所構(gòu)成的一個(gè)微型化的電路或系統(tǒng)。
- 集成電路的優(yōu)點(diǎn)： 體積小、重量輕、 功耗小、成本低 速度快、可靠性高
集成電路的分類
- 按用途分：
通用集成電路（如：微處理 器、存儲(chǔ)器芯片）
專用集成電路（ASIC） - 按電路的功能分：
數(shù)字集成電路
模擬集成電路 - 按晶體管結(jié)構(gòu)、電路和工藝分：
雙極型（Bipolar）電路
金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)電路
集成電路規(guī)模 ：元器件數(shù)目
小規(guī)模集成電路 （SSI）＜100
中規(guī)模集成電路 （MSI）100~3000
大規(guī)模集成電路 （LSI）3000~10萬
超大規(guī)模集成電 路（VLSI）10萬~100萬
極大規(guī)模集成電 路（ULSI）＞100萬
集成電路的發(fā)展趨勢(shì)
- 集成電路的工作速度主要取決于晶體管的尺寸。晶體管的尺寸越小，其極限工作頻率越高，門電路的開關(guān)速度就越快，相同面積的晶片可容納的晶體管數(shù)目就越多。 所以從集成電路問世以來，人們就一直在縮小晶體管、電阻、電容、連接線的尺寸上下功夫。
IC集成度提高的規(guī)律
Moore定律：?jiǎn)螇K集成電路的集成度平 均每18~24 個(gè) 月 翻 一 番
但是，集成電路不可能一直以這樣的速度發(fā)展下去，Moore 定律也不可能永遠(yuǎn)成立 。
進(jìn)一步提高集成度的問題與出路
- 問題：
- 線寬進(jìn)一步縮小后，晶體管線條小到納米級(jí)時(shí)，其電流微弱到僅 有幾十個(gè)甚至幾個(gè)電子流動(dòng)，晶體管將逼近其物理極限而無法正常工作
- 出路：
- 在納米尺寸下，納米結(jié)構(gòu)會(huì)表現(xiàn)出一些新的量子現(xiàn)象和效應(yīng)，人 們正在利用這些量子效應(yīng)研制具有全新功能的量子器件，使能開 發(fā)出新的納米芯片和量子計(jì)算機(jī)
- 同時(shí)，人們還在研究將自然界傳播速度最快的光作為信息的載體， 發(fā)展光子學(xué)，研制集成光路，或把電子與光子并用，實(shí)現(xiàn)光電子集成
IC卡簡(jiǎn)介
- IC卡(chip card、smart card)，又稱為集成電 路卡，它是把集成電路芯片密封在塑料卡基片內(nèi)，使其成為能存儲(chǔ)信息、處理和傳遞數(shù)據(jù)的載體
- 特點(diǎn)： 存儲(chǔ)信息量大、保密性能強(qiáng)、可以防止偽造和竊用、抗干擾能力強(qiáng) 可靠性高
- 應(yīng)用舉例：
作為電子證件，記錄持卡人的信息，用作身份識(shí)別（如 身份證、考勤卡、醫(yī)療卡、住房卡等） 作為電子錢包（如電話卡、公交卡、加油卡等） - IC卡的類型(按芯片分類)
- 存儲(chǔ)器卡：封裝的集成電路為存儲(chǔ)器，信息可長(zhǎng)期保存，也可通過讀卡器改寫。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便。用于安全性要求不高 的場(chǎng)合，如電話卡、水電費(fèi)卡、公交卡、醫(yī)療卡等
- CPU卡：封裝的集成電路為中央處理器（CPU）和存儲(chǔ)器，還配有操作系統(tǒng)(Chip Operating System)，處理能力強(qiáng)，保密性更好，常用作證件和信用卡使用。手機(jī)中使用的SIM卡就是 一種特殊的CPU卡。
- IC卡的類型(按使用方式分類)
- 接觸式IC卡(如電話IC卡)
表面有方型鍍金接口，共8個(gè)或6個(gè)鍍金觸點(diǎn)。使用時(shí) 必須將IC卡插入讀卡機(jī)，通過金屬觸點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)。 用于信息量大、讀寫操作比較復(fù)雜的場(chǎng)合,但易磨損、 怕臟、壽命短 。
- 非接觸式IC卡(射頻卡、感應(yīng)卡)
采用電磁感應(yīng)方式無線傳輸數(shù)據(jù)，解決了無源（卡中 無電源）和免接觸問題 ,操作方便，快捷，采用全密封膠固化，防水、防污， 使用壽命長(zhǎng) ,用于讀寫信息較簡(jiǎn)單的場(chǎng)合，如身份驗(yàn)證等
非接觸式IC卡在身份證中的使用
第二代身份證使用非接觸式CPU卡，可實(shí)現(xiàn)“電子防 偽”和“數(shù)字管理”兩大功能
電子防偽措施：個(gè)人數(shù)據(jù)和人臉圖像經(jīng)過加密后存儲(chǔ)在芯片中，需 要時(shí)可通過非接觸式讀卡器讀出進(jìn)行驗(yàn)證。需要時(shí)還可以將人體生 物特征如指紋等保存在芯片中，以進(jìn)一步提高防偽性能
數(shù)字管理功能： 存儲(chǔ)器能儲(chǔ)存多達(dá)幾兆字節(jié)的信息，采用分區(qū)存儲(chǔ)，按不同安全等級(jí) 授權(quán)讀寫, 采用數(shù)據(jù)庫(kù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全國(guó)聯(lián)網(wǎng)快速查詢和身份識(shí)別，將使二 代證在公共安全、社會(huì)管理、電子政務(wù)、電子商務(wù)等方面發(fā)揮重要作用
