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
•IBM 7090
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（1958～1963）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 。（IBM 7090）
•计算机辅助工程(CAE)阶段（ 80年代）：与CAD相比，CAE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，实现了工程设计。CAE的主要功能是：
原理图输入Байду номын сангаас逻辑仿真，电路分析，自动布局布线，PCB后分析。
•电子系统设计自动化(ESDA)阶段（ 90年代以后）：设计人员按照“自顶
电子技术发展历史
2020年5月26日星期二
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21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、VCD、DVD、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。
100
60年代 中规模集成电路（MSI） 70年代 大规模集成电路（LSI） 70年代末 超大规模集成电路（VLSI）
1000 >1000 10000
80年代 特大规模集成电路（ULSI） >100000
• 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。
• 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。
•
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•电子技术的应 用
•
基本器件的两个发展阶段 •
分立元件阶段（1905～1959）
–真空电子管、半导体晶体管
集成电路阶段（1959～）
–SSI、MSI、LSI、VLSI、ULSI
•主要阶段概述
• 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、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、智能化的 方向发展。
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
路用一片或几片专用集成电路（ASIC）实现，然后采用硬件描述语言（
HDL）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。
•
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。
•
电子计算机的发展
•第一代（1946～1957）电子管计算机时代：它的基本电子元件是电子•E管NI，A内C
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~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，
•
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 。
•微控制芯片（MCU） •可编程逻辑器件（PLD）
•数字信号处理器（DSP）
•大规模存储芯片（RAM/ROM）
•
电子计算机的发展
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。
•第三代（1964～1970）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 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
•品牌电脑
。 •第四代（1971～）大规模集成电路•（计IB算M机3时60代系列为代表）
：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
•IBM 360 晶体管计算机
、可靠性高等特点。
•
EDA技术
1922年 弗里斯研制成第一台超外差无线电收音机
1934年 劳伦斯研制成回旋加速器 1940年 帕全森和洛弗尔研制成电子模拟计算机
1947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
分立元件阶段
晶体管时代（1948～1959）
–宇宙空间的探索即将开始
•主要大事记
1947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 1948年 贝尔实验室的香农发表信息论的论文
•
分立元件阶段 •
电子管时代（1905～1948）
–为现代技术采取了决定性步骤
•主要大事记
1905年 爱因斯坦阐述相对论——E＝mc2
•真空电子管
1906年 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 1912年 阿诺德和兰米尔研制出高真空电子管
1917年 坎贝尔研制成滤波器
•ARM开发板
• 电子设计技术的核心就是EDA技术。EDA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电子CAD通用软件包 ，主要能辅助进行三方面的设计工作，即IC设计、电子电路设计和PCB设计。
•EDA技术发展的三个阶段：
•计算机辅助设计(CAD)阶段（ 70年代）：用计算机辅助进行IC版图编辑 、PCB布局布线，取代了手工操作。
英国采用EDSAG计算机，这是最早的一种存储程序数字计算机 1949年 诺伊曼提出自动传输机的概念 1950年 麻省理工学院的福雷斯特研制成磁心存储器 1952年 美国爆炸第一颗氢弹 1954年 贝尔实验室研制太阳能电池和单晶硅 1957年 苏联发射第一颗人造地球卫星 1958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
– 第一代（1946～1957）电子管计算机 – 第二代（1958～1963）晶体管计算机 – 第三代（1964～1970）集成电路计算机 – 第四代（1971～）大规模集成电路计算机
•品牌电脑
•IBM 360 晶体管计算机
•ENIAC
•IBM 7090
• 世界上第一台电子计算机于1946年在美 国研制成功，取名ENIAC。这台计算机使用了 18800个电子管，占地170平方米，重达30吨 ，耗电140千瓦，价格40多万美元，是一个昂 贵耗电的"庞然大物"。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， 从而就大大提高了运算速度。ENIAC每秒可进 行5000次加法和减法运算，把计算一条弹道 的时间短为30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机。从1946年2月交付 使用，到1955年10月最后切断电源，ENIAC服 役长达9年。
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基本分立元件展示
•电容器
•电池
•晶体管 •电阻器
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•线圈
集成电路阶段
• 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 。
时期
规模
50年代末 小规模集成电路（SSI）
集成度 （元件数）