信息学科导论
书号：9787113105549 套系名称：高等学校电气信息类基础课程规划教材
作者：施荣华 张祖平 出版日期：2009-10-01
定价：24.00 页码 / 开本：232 /16
策划编辑：秦绪好 责任编辑：秦绪好
适用专业：无 适用层次：本科
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本书是顺应课程的开设而编写的，从整体的角度介绍当代信息科学、技术及工程的主要内容和发展趋势。全书共分为七章，分别介绍了信息科学与技术、微电子与信号处理、通信科学与技术、控制科学与工程、计算机科学与技术学科、光信息科学与技术、数字图像处理等内容。本书是信息科学、技术及工程的入门和引导性质的教材，编写目的是使学生在信息科学、技术及工程方面能增加兴趣、扩展视野、立足前沿、展望未来，提高信息素养，为进入本专业的进一步学习奠定必要的基础，为将来选定模块与专业指明方向。本书内容翔实、结构清晰、专业性强，适合作为信息科学与工程学院电气类专业及其他相近专业的教材。
随着我国高等教育发展与改革的逐步深化，越来越多的高等院校将其自身定位于工程型或应用型院校，立足于培养能够满足各行各业需求的、素质高、能力强的应用型专业人才。与此同时，由于信息化是当今社会与经济发展的必然趋势，因而应用信息技术的能力亦将成为衡量人才水平的重要标尺。由此可见，培养既具有专业知识，又拥有良好信息技术应用能力的人才，是现今高等教育发展与改革的目标之一。
为了更好地贯彻按大类统一招生的精神，特开设“信息学科导论”课程。它是一门信息科学、信息技术及工程的入门和引导性质的课程。该课程面向信息科学与工程学院电气类专业及其他相关专业的一年级学生，从整体的角度介绍当代信息科学、信息技术及工程的主要内容和发展趋势，其目的是使学生在信息科学、信息技术及工程方面能增加兴趣、扩展视野、立足前沿、展望未来，提高信息素养，为进入本专业的进一步学习奠定必要的基础，为将来选定模块与专业指明方向。
《信息学科导论》教材是顺应课程的开设而编写的，是在中南大学2008年《信息学科导论讲义》的基础上修改而成。全书共分为7章和1个附录。第1章为信息科学与技术概述，主要介绍信息科学与技术的相关基础概念、基本技术及发展趋势等。第2章为微电子与信号处理，包括微电子、嵌入式系统、信号处理与模式识别等方面的基本概念、发展历史、研究现状及前景展望等。第3章为通信科学与技术，主要介绍通信系统基本概念、有线通信技术、交换技术、多媒体通信技术、通信电源技术等以及与有线通信、无线通信等相关的基本概念、发展进程、关键技术、应用与发展方向等。第4章为控制科学与工程，主要介绍自动控制的基本概念、自动化科学与技术的地位与作用及发展历史、典型应用及前景展望。第5章为计算机科学与技术学科，主要介绍计算机科学与技术学科的相关概念、主要内容、发展历史及发展趋势。第6章为光信息科学与技术，主要内容包括激光、光纤通信与光电信息处理三方面，其中详细介绍了激光初步原理与主要应用、光纤通信基本概念及光纤光缆、光纤通信器件、光纤通信历史、光电信息处理技术与发展。第7章介绍数字图像处理的相关技术。附录主要介绍电气信息大类中相关专业的完整培养方案。本教材涉及的概念与相关技术仅作引导性的介绍，达到“通识性”和“概论性”的目标，以使本科新生 扩大学术视野，提高学习境界，深入的分析与论述将出现在随后开设的各专业课程中（部分是选修课）。
本教材由中南大学信息科学与工程学院副院长施荣华教授直接领导并参与编写，具体内容由专业教学系详细讨论并确定，再分工编写。第1章由施荣华教授编写，第2章由李宏教授编写，第3章、第6章由张祖平教授编写，第4章由凌玉华教授、阳春华教授编写，第5章由黄东军教授编写，第7章由支国明老师编写，附录由雷浩老师提供，张祖平教授整理。张祖平教授负责本教材的框架与统编整理工作。
本教材的编写是一个尝试，课程涉及的知识范畴广且专业性强，由于编者水平有限，加之时间仓促，疏漏和不妥之处在所难免，恳请读者不吝指正，以便及时修订。
编 者
2009年8月第1章 信息科学与技术概述 1
1.1 概述 1
1.1.1 信息科学的相关概念 1
1.1.2 信息化社会 2
1.1.3 信息化的社会意义 3
1.2 信息时代 5
1.2.1 信息业务的发展 5
1.2.2 移动通信的发展 6
1.2.3 信息家电的普遍 7
1.2.4 电子商务的发展 8
1.3 信息技术的发展 10
1.3.1 通信技术的发展 10
1.3.2 未来移动无线通信技术的发展 11
1.3.3 计算机技术的发展 14
1.3.4 传感技术的发展 15
1.3.5 缩微技术的发展 16
1.3.6 总体发展趋势 17
1.4 信息化的基础 17
1.4.1 微电子学 18
1.4.2 软件 18
1.4.3 光子学 19
1.5 工业化、自动化、信息化、现代化 20
1.5.1 工业化 21
1.5.2 自动化 21
1.5.3 信息化 22
1.5.4 现代化 23
思考题 24
第2章 微电子与信号处理 25
2.1 微电子 25
2.1.1 微电子技术概述 26
2.1.2 微电子技术的发展历程 26
2.1.3 集成电路及分类 29
2.1.4 微电子技术的应用和发展趋势 30
2.2 嵌入式系统 33
2.2.1 嵌入式系统的重要特征 33
2.2.2 嵌入式系统结构 34
2.2.3 嵌入式微处理器 35
2.2.4 嵌入式系统软件 37
2.2.5 嵌入式系统的发展趋势 38
2.3 信号处理 39
2.3.1 数字信号处理概述 39
2.3.2 数字信号处理发展回顾 41
2.3.3 数字信号处理学科的研究内容 43
2.3.4 数字信号处理技术的应用和发展趋势 43
2.4 模式识别 44
2.4.1 模式识别概述 44
2.4.2 模式识别方法 46
2.4.3 模式识别的发展及应用 47
2.4.4 生物特征识别技术 48
2.4.5 模式识别技术的前景展望 51
思考题 53
第3章 通信科学与技术 54
3.1 有线通信系统 54
3.1.1 通信系统的基本概念 55
3.1.2 通信网的基本结构形式 56
3.1.3 通信线路的发展过程 57
3.1.4 有线电信网的传输标准 58
3.1.5 有线通信技术的发展过程 59
3.2 交换技术 61
3.2.1 交换的基本概念 61
3.2.2 交换机与其他设备的区别 62
3.2.3 交换技术在通信网中的地位 64
3.2.4 程控电话交换机 65
3.2.5 电话交换机的发展过程 66
3.2.6 交换技术的种类 69
3.2.7 交换技术的发展 69
3.3 无线通信系统 71
3.3.1 无线通信系统的构成 71
3.3.2 全球移动通信系统 73
3.3.3 卫星通信 77
3.3.4 无线传感器网络和无线射频识别 80
3.3.5 微波通信 83
3.3.6 无线通信系统的发展历史与趋势 84
3.4 多媒体通信 87
3.4.1 多媒体通信的基本概念 87
3.4.2 多媒体通信系统的结构和关键技术 88
3.4.3 多媒体通信的应用 89
3.5 通信电源技术 89
3.5.1 通信电源概述 90
3.5.2 通信电源使用的注意事项 91
3.5.3 通信电源的日常维护与检修 92
3.5.4 室外通信电源系统的保护 92
思考题 92
第4章 控制科学与工程 93
4.1 自动控制的基本概念 93
4.1.1 生活环境中的自动控制 94
4.1.2 工业生产中的自动控制系统 95
4.1.3 自动控制与自动化的异同 97
4.1.4 控制与反馈 98
4.1.5 正反馈与负反馈 99
4.1.6 开环控制与闭环控制 100
4.1.7 自动控制系统的结构 101
4.1.8 PID控制器简介 102
4.2 检测技术在自动控制中的作用 103
4.2.1 检测技术的含义 103
4.2.2 检测技术的作用 103
4.2.3 传感器概述 104
4.2.4 检测方法分类 106
4.3 自动控制系统的分类 107
4.3.1 多种分类方法 107
4.3.2 按照给定值分类 107
4.3.3 按照组成系统的元件特性分类 108
4.3.4 按照系统内信号的传递形式分类 109
4.3.5 按照信号的多少分类 109
4.3.6 按照系统参数是否随时间变化分类 109
4.4 对控制系统的基本要求 109
4.4.1 系统的稳定性 1104.4.2 系统的动态特性 110
4.4.3 系统的稳态特性 111
4.5 自动控制技术简要发展史 112
4.5.1 工匠技巧阶段 112
4.5.2 技术化和理论化阶段 112
4.5.3 系统化和智能化阶段 114
4.6 自动化学科的应用领域 115
4.7 控制和自动化的展望 118
思考题 121
第5章 计算机科学与技术学科 122
5.1 计算机科学与技术学科的概念 122
5.1.1 学科的概念 122
5.1.2 计算机科学与技术学科的概念 122
5.2 计算机科学与技术学科的主要内容 123
5.2.1 理论计算机科学 123
5.2.2 计算机系统结构 123
5.2.3 计算机组织与实现 124
5.2.4 计算机软件 124
5.2.5 计算机应用技术 125
5.2.6 人工智能 126
5.3 计算机科学与技术学科的发展 126
5.3.1 计算机科学的形成与发展 126
5.3.2 计算机系统结构的发展 130
5.3.3 超级计算机 133
5.3.4 计算机网络的兴起 135
5.3.5 探索中前进的软件工程学 139
5.3.6 绚丽的数字媒体技术 142
5.3.7 信息安全技术 146
5.3.8 新兴的生物信息学 149
5.4 计算机技术及相关学科的发展趋势 149
5.4.1 计算机与计算技术的未来 150
5.4.2 普适计算 151
思考题 153
第6章 光信息科学与技术 155
6.1 激光 155
6.1.1 激光的简介 155
6.1.2 激光的特点 1566.1.3 激光技术应用 157
6.1.4 激光应用与研究的发展 160
6.2 光纤通信技术 162
6.2.1 光纤通信的定义 163
6.2.2 光纤通信系统的组成 163
6.2.3 光纤通信器件 164
6.2.4 光纤的结构及种类 170
6.2.5 光传输技术的演进 171
6.2.6 光纤通信的优点和缺点 173
6.2.7 光纤通信的发展与现状 175
6.2.8 光纤通信的应用与发展方向 176
6.3 光电信息处理技术 176
6.3.1 光电信息处理相关的基础技术 177
6.3.2 光电信息处理的应用 177
6.3.3 光电信息处理技术发展趋势 180
思考题 181
第7章 数字图像处理 182
7.1 图像和图像处理 182
7.1.1 图像 182
7.1.2 图像处理 183
7.1.3 数字图像处理 184
7.2 图像工程与相关学科 188
7.2.1 图像工程的内涵 188
7.2.2 相关学科和领域 189
7.3 数字图像处理系统的构成和应用 190
7.3.1 数字图像处理系统的构成 190
7.3.2 数字图像处理的应用 192
7.4 数字图像处理基础 193
7.4.1 图像的数字化 193
7.4.2 基本数字图像处理技术简介 197
7.5 图像国际标准 202
7.5.1 国际标准 202
7.5.2 二值图像压缩国际标准 203
7.5.3 静止图像压缩国际标准 203
7.5.4 运动图像压缩国际标准 204
7.5.5 多媒体国际标准 205
思考题 206附录A 电气信息类专业培养方案 207
A.1 概述 207
A.2 关于使用2008版人才培养方案的相关说明 208
A.3 学科专业分类 211
A.4 电气信息类本科生培养方案 211
参考文献 233无