从电子管的诞生到现在，电子信息产业客观上来说经历了一个多世纪的发展，电子信息产业的形成与发展经历了一个漫长的过程。世界上第一台电子计算机诞生以后，电子信息产业逐渐形成了一个的、全球范围的、更新换代快的产业。其相关技术，也逐渐从强电中分离出来，成为了专门的学术研究范围。

如今的电子信息产业正在深入到各行各业，并分化出了其他的产业。技术更新越来越快，竞争越来越激烈。作为电子信息产业的技术人员要边工作边学习新知识，越来越多新老技术人员在面对技术更新时明显感觉到力不从心，电子信息产业的未来发展趋势一直是所有的技术人员和企业管理人员所要关心的。

关键词：电子信息产业；电子计算机；微处理器；电

电子信息产业的历史与未来

第一章 电学的常用物理量

在讲电子信息产业的历史时，我们先来了解一些电学常用的物理量。

1.1电压

    物理符号U，计量单位有千伏（kV）、伏特（V）、毫伏（mV）、微伏（μV），换算关系：1kV=1000V，1V=1000mV，1mV=1000μV；

1.2电流

    物理符号I，计量单位有千安（kA）、安培（A）、毫安（mA）、微安（μA），换算关系：1kA=1000A，1A=1000mA，1mA=1000μA；

1.3电阻

    物理符号R，计量单位有兆欧（MΩ）、千欧（KΩ）、欧姆（Ω），换算关系；1MΩ=1000KΩ，1KΩ=1000Ω；

1.4电容

    物理符号C，计量单位有法拉（F）、毫法（mF）、微法（μF）、纳法（nF）、皮法（pF），换算关系：1法拉（F）= 1000毫法（mF）=1000000微法（μF），1微法（μF）= 1000纳法（nF）= 1000000皮法（pF）；

1.5电感

    物理符号L，计量单位有亨利（H）、毫亨（mH）、微亨（μH），换算关系：1H=1000mH ，1mH=1000μH；

1.6小结

    这些电学物理量的物理符号很重要，尤其是在PCB板上，有时有些电子元件的外观长得很像，比如色环电阻、色环电容和色环电感，在电路板种单纯从外观上来看难以区分，只能通过PCB板上面的编号来进行区分。

图-1 标识着各种物理符号的PCB板

电力行业的真正兴起开始于第二次科技，发电机的出现解决了电能的生成问题，电动机的出现解决了动力问题，交流电的生成解决了电能远距离传输问题。第二次科技也为第三次科技打下了非常坚实的基础。

第二章 电子元器件的发展历程

2.1振荡器

19年3月28日，没有受过正规大学教育的20岁的马可尼利用赫兹的火花振荡器作为发射器，实现了真正的无线电通信，通信距离可达几十公里以外。

2.2电子管

1904年，英国物理学家弗莱明发明了世界上的第一只电子二极管，电的单向导电性得以实现。

2.3信号放大器

1907年，美国发明家德福雷斯特在二极管的灯丝和板极之间巧妙地加了一个栅板从而发明了第一只真空三极管，实现了对微弱信号的放大。

图-2 各种型号的电子管

2.4二极管

1947年，美国贝尔实验室的布拉丁、巴丁、肖克利研制成功第一只点接触晶体管，翻开了半导体应用历史第一页，大大促进了电子工程、通信、计算机、电视等技术的发展。

2.5半导体原料选材

晶体管在使用材料的上面的选择有这样一段小插曲。开始，大家选用的主要材料是锗，但是这种物质在自然界中含量极少，使得晶体管的造价很高。后来，人们发现硅也可以做半导体材料，而且相比之下，硅的耐压性能比锗要好，所以一直到化合物半导体材料出现的今天，一直有不少半导体材料使用的是硅管。

2.6三极管

1947年12月23日，美国新泽西州的莫累山的贝尔实验室里，3位科学家——巴丁博士、布莱顿博士、肖克莱博士在紧张而又有条不紊地做着实验。他们在导体电路中正在进行用半导体晶体管把声音信号放大的实验。3位科学家惊奇地发现，在他们发明的器件中通过的一部分微量电流，竟然可以控制另一部分流过的大得多的电流，因而产生了放大效应这个器件，就是在科技史上史上具有划时代意义的成果——晶体管。因它是在圣诞节前夕发明的，而且对人们未来的生活发生如此巨大的影响，所以被称为“献给世界的圣诞节礼物”。另外，这3位科学家因此共同荣获了1956年诺贝尔物理学奖。由于三极管的结构和外形特征，它有三个接出来的端点，所以便被形象的命名为三极管。

晶体管促进并带来了“固态”，进而推动了全球范围内的半导体电子工业。作为主要部件，它及时、普遍地首先在通讯工具方面得到应用，并产生了巨大的经济效益。由于晶体管彻底改变了电子线路的结构，集成电路以及大规模集成电路应运而生，这样制造像高速电子计算机之类的高精密装置就变成了现实。

2.7贴片元件

20世纪90年代初，贴片元件出现。常见的贴片元件有贴片电阻、贴片电容、贴片电感、贴片半导体。贴片元件由于功耗和大小不同分为0201、0402、0603、0805、1206等多个系列（其中0603及其以下系列的只能用SMT焊接，0805及其以上系列的可以人工焊接。在应用上，0805、1206应用较多）。贴片元件正是在国际电子业的集成化趋势下诞生的，它体积小、功耗低，相对于引脚元件来说其串模干扰更小。贴片元件的出现，使得电子元器件的集成度更高，设备的也因为使用了贴片元件使得空间占用体积减小了30%~40%。

图-3 贴片电容

第三章 集成电路

3.1集成电路

1958年德州仪器的工程师Jack Kilby发明了集成电路（IC），将三种电子元件结合到一片小小的硅片上。更多的元件集成到单一的半导体芯片上，电子仪器设备变得更小，功耗更低，速度更快。60年代初期，美国的基尔比和诺伊斯发明了集成电路，引发了电路设计。

3.2PROTEL

20世纪80年代末，Altium公司在80年代末推出EDA软件PROTEL。Protel99 SE共分5个模块，分别是原理图设计、PCB设计（包含信号完整性分析）、自动布线器、原理图混合信号仿真、PLD设计。在电子行业的CAD软件中，它当之无愧地排在众多EDA软件的前面，是电子设计者的首选软件，它较早就在国内开始使用，在国内的普及率也最高，有些高校的电子专业还专门开设了课程来学习它，几乎所有的电子公司都要用到它，许多大公司在招聘电子设计人才时在其条件栏上常会写着要求会使用PROTEL。

PROTEL的普及使得从事电子产业的各企事业单位在研发电子产品和设备的阶段在一定程度上摆脱了使用万能板的一些弊端，也使得电路板批量生产的能力和合格率得到提高和提升。对于电子发烧友来说，也降低了做一些个性化电子器械所需要的研究成本。

图-4 PROTEL的快捷方式

第四章 单片机

4.1单片机

1971年，单片机诞生，单片机的发展 经历了SCM、MCU、SoC三大阶段，早期的SCM单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，此后在8031上发展出了MCS51系列MCU系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大提高。随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。下面详细说一下单片机的三个发展阶段。

4.1.1早期阶段

SCM即单片微型计算机阶段，主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。“创新模式”获得成功，奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。在开创嵌入式系立发展道路上，Intel公司功不可没。

4.1.2中期发展

MCU即微处理器阶段，主要的技术发展方向是：不断扩展满足嵌入式应用时，对象系统要求的各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化控制能力。它所涉及的领域都与对象系统相关，因此，发展MCU的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。从这一角度来看，Intel逐渐淡出MCU的发展也有其客观因素。在发展MCU方面，最著名的厂家当数Philips公司。

Philips公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势，将MCS-51从单片微型计算机迅速发展到微处理器。因此，当我们回顾嵌入式系统发展道路时，不要忘记Intel和Philips的历史功绩。

4.1.3当前趋势

SoC嵌入式系统式的发展之路，向MCU阶段发展的重要因素，就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决，因此，专用单片机的发展自然形成了SoC化趋势。随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SoC的单片机应用系统设计会有较大的发展。因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。

4.1.4特点

单片机之所以在短短的几十年间有如此巨大的发展，是因为其具有以下良好的硬件特性：1、系统结构简单，使用方便，实现模块化；2、单片机可靠性高，可工作到10^6 ~10^7小时无故障；3、处理功能强，速度快；4、低电压，低功耗，便于生产便携式产品；5、控制功能强；6、环境适应能力强。

图-5 目前常用的ARM单片机

4.1.5应用

目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上的各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。

单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域。

第五章 电子计算机的发展

5.1计算机的发展历程

电子元器件和单片机的发展决定了电子计算机的性能，这也正所谓细节决定一切。

5.1.1第一代电子计算机（1946-1958）

1946年，第一代电子计算机——电子数字积分计算机（ENIAC）在美国宾州大学莫尔电子工程学院研制成功。硬件方面，逻辑元件采用真空电子管，主存储器采用汞延迟线、阴极射线示波管静电存储器、磁鼓、磁芯；外存储器采用磁带。软件方面采用机器语言、汇编语言，应用领域以军事和科学计算为主。特点是体积大、功耗高、可靠性差。速度慢（一般为每秒数千次至数万次）、价格昂贵，但是科学计算的打门被打开，也悄然掀起了第三次工业的帷幕。  

图-6 第一代电子计算机

5.1.2第二代电子计算机（1958-19）

1954年，美国贝尔实验室研制成功第一台使用晶体管线路的计算机，取名“催迪克”（TRADIC），装有800个晶体管。晶体管不仅能实现电子管的功能，又具有尺寸小、重量轻、寿命长、效率高、发热少、功耗低等优点。使用晶体管后，电子线路的结构大大改观，制造高速电子计算机就更容易实现了。与第一代计算机先相比，晶体管计算机增加了浮点运算，使数据的绝对值可达2的几十次方或几百次方，计算机的计算能力实现了一次飞跃。同时，用晶体管取代电子管，使得第二代计算机体积减小，寿命大大延长，价格降低，为计算机的广泛应用创造了条件。

图-7 第二代电子计算机

5.1.3第三代电子计算机（19-1970）

1962年1月，IBM公司采用双极型集成电路，生产了IBM360系列计算机。一些小型计算机在程序设计技术方面形成了三个的系统：操作系统、编译系统、和应用程序，总称为软件。值得一提的是，操作系统中"多道程序"和"分时系统"等概念的提出，结合计算机终端设备的广泛使用，使得用户可以在自己的办公室或家中使用远程计算机。

集成电路发展初期最重要的应用领域是计算机技术领域。第三代计算机的发展是建立在集成电路技术基础上的，其硬件的各个组成部分，从微处理器、存储器到输入、输出设备，都是集成电路的结晶。

19年4月7日，IBM公司研制成功世界上第一个采用集成电路的通用计算机IBM 360系统，它兼顾了科学计算和事务处理两方面的应用。其内部逻辑元件采用中、小规模集成电路，大量采用磁芯作内存储器，采用磁盘、磁带作外存储器；体积缩小、功耗降低、运算速度提高到每秒数百万次至数千万次基本运算，内存容量扩大到几十万字。同时，计算机软件技术也得到很大的发展，出现了FORTRAN、ALGOL-60、COBOL等高级程序设计语言，而且可靠性有了显著提高，价格进一步下降，产品走向了通用化、系列化和标准化，大大方便了计算机的使用。因此，它的应用从数值计算扩大到数据处理、工业过程控制等领域，并开始进入商业市场。

图-8 第三代电子计算机

5.1.4电子计算机（1970至今）

1967年和1977年分别出现了大规模和超大规模集成电路。由大规模和超大规模集成电路组装成的计算机，被称为电子计算机。美国ILLIAC-IV计算机，是第一台全面使用大规模集成电路作为逻辑元件和存储器的计算机，它标志着计算机的发展已到了。1975年，美国阿姆尔公司研制成470V/6型计算机，随后日本富士通公司生产出M-190机，是比较有代表性的计算机。英国曼彻斯特大学1968年开始研制机。1974年研制成功ICL2900计算机，1976年研制成功DAP系列机。1973年，德国西门子公司、法国国际信息公司与荷兰飞利浦公司联合成立了统一数据公司，共同研制出Unidata7710系列机。

5.2微处理器

计算机的另一个重要分支是以大规模、超大规模集成电路为基础发展起来的微处理器和微型计算机。微型计算机的发展大致经历了四个阶段。

5.2.1第一阶段（1971-1973）

微处理器有4004、4040、8008。 1971年Intel公司研制出MCS4微型计算机（CPU为4040，四位机）。后来又推出以8008为核心的MCS-8型。

5.2.2第二阶段（1973-1977）

微型计算机的发展和改进阶段。微处理器有8080、8085、M6800、Z80。初期产品有Intel公司的MCS一80型（CPU为8080，八位机）。后期有TRS-80型（CPU为Z80）和APPLE-II型（CPU为6502），在八十年代初期曾一度风靡世界。

5.2.3第三阶段（1978-1983）

十六位微型计算机的发展阶段，微处理器有8086、8088、80186、80286、M68000、Z8000。微型计算机代表产品是IBM-PC（CPU为8086）。本阶段的顶峰产品是APPLE公司的Macintosh(1984年)和IBM公司的PC/AT286(1986年)微型计算机。

5.2.4第四阶段（1983年以后）

从1983年开始为32位微型计算机的发展阶段。微处理器相继推出80386、80486。386、486微型计算机是初期产品。 1993年， Intel公司推出了Pentium或称P5（中文译名为“奔腾”）的微处理器。，它具有位的内部数据通道。现在Pentium III（也有人称P7）微处理器己成为了主流产品，预计Pentium IV 将在2000年10月推出。

由此可见，微型计算机的性能主要取决于它的核心器件——微处理器（CPU）的性能。

5.3总线原则

任何行业的发展都不是一帆风顺的，电子业的发展也经历了一番挫折。进入20世纪80年代末90年代初，人们发现在一个操作系统一台电脑上也许能做得了系统，但是在另一台电脑上就未必能行了，究其原因，是当时世界电子行业为制定统一的总线标准，使得很多操作系统在一些电脑上不兼容；各个电脑公司出于知识产权保护的目的按照自己的个性和习惯制定自己的总线标准。国际电子业统一了总线标准后，操作系统的兼容问题得到了基本解决。

第六章 国内外电子信息产业的发展

6.1三巨头的发展

6.1.1微软

1975年，19岁的比尔·盖茨从哈佛大学退学，和他的高中校友保罗·艾伦一起卖BASIC，经过二人不断地努力拼搏，美国微软公司在软件上找到了主攻方向，并且越做越强，成为了当今世界第一大软件公司。而进入美国微软公司成为了各个计算机程序员技术能力的象征。

6.1.2苹果

1971年，16岁的史蒂夫·乔布斯和和21岁的史蒂芬·沃兹涅克经朋友介绍而结识。1976年，乔布斯成功说服沃兹装配机器之余更拿去推销，他们另一位朋友，罗·韦恩也加入，三人在1976年4月1日组成了苹果电脑公司。苹果公司经过努力，在硬件方面找到了感觉，公司业务越做越大，成为了世界上硬件方面实力最强的电子科技团体。也正是苹果公司的功劳，使得个人计算机得到了普及。

6.1.3谷歌

20世纪90年代末，谷歌公司成立，并一举成为全球最强的搜索引擎。

6.1.4三巨头之间的关系

20世纪90年代末，谷歌公司成立，并一举成为全球最强的搜索引擎。在一段时间里，美国的微软做软件、苹果做硬件、谷歌做网页，他们各管一摊，主导着全球的因特网和电脑市场。如今，这种关系已经打破，微软推出了WINDOWS PHONE手机和BING搜索引擎，苹果推出了IPHONE手机和Mac OS X操作系统，谷歌推出了G1手机和Google Chrome操作系统，三家企业之间的关系从合作走向了竞争。

6.2中国电子信息产业发展状况

中国在电子信息产业的起步晚，起点低，而且生产出来的产品在国际上难以取得竞争优势，但是得益于改革开放的，广东率先在全国经济试点，电子信息产业迅猛发展，经过三十多年的发展建设，广东东莞成为世界上最大的电子信息产业基地之一。广东电子信息产业的进步也带动着全国的电子信息产业赶上并超过发达国家。

6.3国际电子信息产业发展状况

在即将进入21世纪的时期，世界上各大从事电子信息产业的大公司在国家电子市场上打出了自己的天地，也打出了自己的个性与优势。荷兰皇家飞利浦电子公司所生产的照明、家用电器、医疗系统的可靠性和精准性特别过硬，而且该公司生产制造的任何电子元器件和电子产品相对于世界上同一级别的产品来说是最节能的；美国的IBM公司(国际商业机器公司)在全球大型计算机市场上呼风唤雨；日本在二战后，由于美国的扶持，在经济和技术方面迅猛发展，如今的日本在单片机、电子游戏、高清摄像方面的水平在全球做得最强，在镜头聚焦技术方面也是无人能及的，日本国内的索尼、佳能公司生产的高清照相机和摄像机一直是世界各国的从事新闻媒体工作者的首选货；韩国的单片机技术也十分过硬，其液晶显示屏的清晰度也是相当高的；以色列在军工电子设备方面的实力与美国、中国不相上下；东南亚国家，尤其是泰国生产电脑硬盘的可靠性能非常好，其产量可主导全球硬盘市场；美国由于强大的航天技术使自身率先布好了GPS卫星导航系统，几乎主导了全球通信；在电子业的放大器生产方面也有了很大的空间。全球各国家各地区的各大企业都拥有自己过硬产品，他们在发挥自己的优势的基础上迅猛发展，推陈出新，这也正应了纳爱斯集团董事长庄启传的那句话：“你创新，做品牌，你才有未来。”

第六章 电子信息产业的发展

第三次科技从上个世纪40年代末掀起一直到现在没有丝毫止步的意思，其原因不只是冷战格局的影响，更是经济全球化效应所带来的必然趋势，电子信息产业也正是在正中经济全球化的影响下有了稳步迅猛发展的，也正是这个原因，电子信息产业成为了全球经济体中推陈出新最快、经济效应最高、技术含量最丰富、人才流动最广泛的产业之一。当然，凡事总有两面性，电子信息产业的进步也给人们带了不少麻烦，最严重就是信息泄露和盗版技术水平的升级，而不良信息在互联网上的传播和影响更是带了无穷的烦恼，在打击涉及电子信息类的犯罪时，也不得不投入更多的精力。

矛与盾是同时存在的，它们相辅相成，既结合，又对立。电子信息产业纵然给人类带来了很多烦恼，但是人们目前还需要它完成很多任务与使命。为此我就要再加把力，再大力发展电子信息产业，未来的电子信息产业会走什么样的路？怎么走？如何才能站稳脚跟？得到长足发展？

6.1决策方面

首先，要握市场上面的主流信息，根据消费者的需要，生产出适合大家口味的产品。在这一点上，苹果公司获得了很大的成功。今天，人们在乘车或者坐地铁的时候习惯于玩手机或者聊天打发时间，而看电影的时候为了追求大屏效果普遍使用触屏手机。苹果公司抓住了这一点，在2010年6月8日开始，在中国发售iPhone 4，既满足了人们用手机上网时因为缓存不足而不能浏览一些大文件的需求，又能视频聊天，而且看电影的视频效果也非常好；

第二，确定自己的未来发展方向。更新换代快的电子信息技术人员要及时做到与时俱进。当年的前苏联，今天的俄罗斯就有这样的悲剧：当美国人在推广使用晶体管的时候，前苏联却想着要将电子管小型化，结果遭到了无情的惨败。1991年12月25日苏联解体后，俄罗斯的电子信息产业更是停滞不前。一个当年在国际上呼风唤雨，奔跑在世界科技前沿的大国，现如今的电子信息产业发展还不如中国，它做的飞机航电系统跟中国比根本就不是一个档次；

第三，敢于走别人没走过的路。在具备一定条件时，要勇敢的走别人没走过的路。丹东百特科技有限公司，正是看到很多人在使用手动粉体综合特性测试仪器时，存在很多的不便和误差时，推出了BT—1000全自动粉体综合测试仪，这台仪器在全国属首创。不久以后的今天，丹东百特又将推出BT—1001，这也正是第四条我要说的；

第四，也是最重要的，就是决策者和技术人员要有危机意识，根据自己前期产品的优点和缺点及时完成升级换代。这一点很重要，不只是在电子信息产业，在其他企业，产品升级换代是企业最可靠、最重要的生存法宝，还是那句话：“你创新，做品牌，你才有未来。”

图-9 丹东百特科技有限公司全国首创的全自动粉体综合特性测试仪

6.2技术方面

第一，电子设备越做越小。从电子管诞生到现在，电子元器件的研制与生产经历了几百年发展，从电子管到晶体管，从晶体管再到今天的贴片元件和集成模块，电子元器件的体积从大到小，功耗从高到低，功能从单化到多元化，使用寿命由短变长。电子元器件越做越小也大大推动了仪器仪表产业的发展。拿中国的实际情况举例，中国辽宁省的仪器仪表产业基地——丹东市仪器仪表产业基地，生产了一批又一批体积小巧、携带轻便、使用方便、精确度高的仪器仪表。如今，体积大、功耗大、发热厉害、寿命短、电源利用效率低的电子管并未完全被晶体管所取代，它还有很多晶体管目前无法达到的优点，其精度高、负载能力强、线性性能优于晶体管，在高频大功率领域的工作特性要比晶体管更好，所以仍然在一些地方（如大功率雷达、航天科技）继续发挥着不可替代的作用。

第二，电子产品的软件嵌入程度越来越深。随着软件功能的逐步完善，原来越多的硬件控制功能得以通过软件调节来实现。在PLD（可编程逻辑控制器件）推广的同时，将再次掀起一场软件学习热潮。

第三，程序语言多元化与统一化齐头并进，共同发展。现如今的程序语言多种多样，出了我们熟知的C语言外，还有51汇编语言、ARM汇编语言等。在电脑软件的研发时普遍使用C语言，之后再用计算机汇编语言打一下补丁；在单片机研发时，技术人员也是普遍C语言进行调试，之后再用相应的汇编语言打补丁。

第四，及时根据当前市场竞争形势学习新的专业技术。目前的就业形势十分严峻，这是市场经济所带来的必然结果，而拥有多元化的专业知识，不仅可以举一反三，做出来的产品的综合性能也比较好。

第七章 总结

电是一个很神奇的东西，人们利用它完成了很多不可思议的工作。电的世界按照电压不同又分为强电和弱电。弱电相对于强电来说更复杂得多，因为人们习惯于借力打力，以柔克刚。电学的知识海洋很广阔，究其一生也学不完。只有那些有兴趣、有良好的学习能力和长远战略眼光的人，才能在竞争激烈的电子信息产业中扎根成长。

参考文献

[1]baike.baidu.com百度百科.

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[3]胡斌，刘超，胡松.电子工程师必备—元器件应用宝典.北京：人民邮电出版社，2011.1（2011.4重印）.

[4]燕庆明.信号与系统教程.高等教育出版社，2007年11月，第二版.下载本文