微電子和計算機對 電子的影響

6.1 有關電子專業

在過去,電子是理工專業中最大的專業,不過這些年體量減小了,但是仍然還是最大的專業。我自己就是電子專業畢業的,記得我那個時候,電子專業還是蠻不錯的,不過這些年隨着微電子和計算機的快速發展,電子專業受到了不小的影響。


6.2 電子是如何受到微電子和計算機影響的

想了解這一點,需要弄清楚電子發展的幾個階段。


6.2.1 第一階段:電子爲主導時的階段

1)這一階段的電子設備的特點是

1)這一時期還沒有計算機,也沒有微電子,所有的電子設備的設計只與電子有關,電路設計全由電子工程師完成,

這一時期電子是核心。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2)電子元器件(電阻、電容、電子管等)的體積非而且常大,電子元器件全都是分立元件,所以設備體積非常大

3)沒有所謂的pcb板,電子元器件之間直接使用導線進行連接

4)電路硬件設計好後,設備的工作邏輯(功能)固定死了

也就是說,電子設備的功能是直接由硬件結構決定的,跟軟件半毛錢關係都沒有。


2)這一時期電路的樣子

 


6.2.2 第二階段:微電子和計算機開始出現

1)這一時期的電子設備的特點是

1)在衆多的電子設備中,開始出現計算機這種特有的電子設備


 

 

 

 

 

 

 

 

 

半導體晶體管代替


2)半導體材料晶體管代替了電子管,由於晶體管體積更小,因此電子設備的體積相應大幅縮小

3)PCB板被廣泛使用,不再使用導線直接連接電子元器件

4)電子專業中分離出了微電子

微電子的出現,使得集成電路開始發展,集成電路晚於計算機的出現。

集成電路出現後,電路中的核心功能開始被集成於芯片之中,由於集成芯片把核心的電路分走了,電子工程師的工作量開始減少,只是由於集成度的限制,設備中還留有大量的分離元件,因此設備體積還是較大。

需要強調一點的是,不要一說到集成芯片就想到CPU,儘管CPU也是集成芯片,但是並不是所有的集成芯片都是CPU,很多的只是某些特殊的功能集成芯片,比如某些芯片專門用於A/D或者D/A的,專門用於實現3-8譯碼器。    

 

2)這一時期的電路板的樣子

 

 

 

6.2.3 第三階段:微電子和計算機進一步發展

1)在這一時期的特點

1)超大規模集成電路日趨成熟

幾乎所有的複雜的電路,都被集成在了芯片中,不再需要使用分立元件來設計複雜電路,電路板變得更加的簡潔,設備體積也變得更小。


2)幾乎所有的電子設備使用計算機實現

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a)爲什麼計算機被廣泛應用於各個方面    

隨着集成電路的快速發展,計算機可以做的越來越小,所以除了PC和服務器等通用計算機外,各種小型計算機被大量使用,以前所有的、有着某些特殊用途的、純硬件式的電子設備都被淘汰了,都改用小型計算機實現,並大量用於民用、工業、農業、軍事、交通、醫療等領域,比如交通燈、內窺鏡、空調等。

這些有着某些特殊用途的小型計算機常被稱爲“嵌入式計算機”,有關嵌入式,會在後面的“嵌入式工程師學習指南”篇中詳細介紹。    

 

b)計算機又拿走了一部分原屬於電子的工作內容

在計算機普及之前,設備的功能原本是由電子硬件決定的,但是現在幾乎所有的電子設備都是由計算機實現,設備的功能不在由純硬件結構決定,而是計算機程序決定,因此電子原有的工作,又被計算機的分走了一部分。

現在幾乎所有的電子設備,均由計算機實現,所以都涉及編程工作,因此對於電子專業的學生來說,自然也要求具備一定的編程能力,這就是爲什麼電子專業都要求學習C語言的原因了,之所以是C語言,而不是其它的語言,那是因爲電子系的同學經常從事的是嵌入式計算機的開發,而不是PC/服務器等這類通用計算機的開發,而嵌入式計算機基本都使用C語言進行編程。

2)這一時期電路板的樣子


6.3 回顧“微電子”和“計算機”對“電子”的影響

1)微電子對電子的影響

由於大量的核心電路都被集成到了集成芯片中,不再需要電子工程師來設計複雜的、分離元件形式的電路,原本屬於電子的很多工作被微電子給分走了。


2)計算機對電子的影響

前面就說過,現在的電子設備幾乎都是由計算機實現的,設備功能均由程序決定,不再像以前,設備的功能純粹由電子工程師所設計的硬件結構決定,同樣的,原本屬於電子的工作,又被計算機給分走了一部分。

總之原本屬於電子的工作內容,被微電子和計算機給分走了很多,如果你畢業後不考研,也不從事與編程相關的純軟件開發、或者嵌入式開發的話,電子的就業機會相對比較窄。


6.4 通用計算機開發與嵌入式計算機開發

現在電子計算機大體上可以分爲兩類,一類是通用計算機,另一類的嵌入式計算機,


6.4.1 通用計算機

PC和服務器等計算機就是典型的通用計算機,

1)通用計算機的硬件基本的是標準化的,它們在出廠時硬件就被設計好了,開發人員不再需要關心硬件問題,只需要爲其開發運行的軟件即可。

2)通用計算機的軟件開發,大多由計算機相關專業的同學從事。


6.4.2 嵌入式計算機

比如各種的電冰箱/電飯煲、各種玩具、各種汽車電子等,就屬於典型嵌入式設備。

1)由於嵌入式計算機的特殊性,計算機的硬件不是標準化的,需要專門的定製,因此進行嵌入式開發時,既要涉及硬件的開發,也要軟件的開發,所以嵌入式是屬於硬軟結合的開發。

2)嵌入式的開發,大多由電子相關專業的同學從事

比如像單片機、Linux等嵌入式開發,嵌入式開發應該說,算是電子專業的御用開發方向之一。

之所以會這樣的,是因爲嵌入式是硬軟相結合的開發,而電子專業的同學,硬件知識相對比較紮實,畢竟電子專業就是專門研究硬件的。而且  電子專業幾乎都會學習c語言,有相當的編程基礎,而嵌入式開發通常使用的也是C語言,因此電子專業學生的知識結構,應該說是天然的 滿足嵌入式的開發需求,所以大量電子專業的學生畢業後,大多會選擇從事嵌入式開發。



6.5 通用計算機與嵌入式計算機之間的界限

這些年隨着嵌入式的飛速發展,嵌入式計算機與通用計算機之間的界限越來越模糊,比如以手機爲例,事實上早先的手機屬於典型的嵌入式設備,升級爲智能手機後,與PC這種通用計算機差別是越來越小,PC能幹的事情,智能手機基本都能幹。

從手機就可以看出,嵌入式計算機與通用計算機之間界限正在模糊化,所以與手機相關的開發,既可以認爲是通用計算機的開發,也可以認爲是嵌入式開發。

與之相對應的,在未來,計算機專業與電子專業之間的界限也會變得模糊,電子專業畢業後與計算機專業畢業後所做的事情,可能會越來越來相似,現在有不少高校開有物聯網、嵌入式等新專業,實際上這些新專業,是典型的介於電子與計算機之間的新型專業,既涉有電子的特點,也有計算機的特點。


6.6 目前,電子專業的畢業去向

1)考研  

2)做與編程相關的IT開發

1)純軟件的開發,對應就是通用計算機相關的開發

2)硬軟相結合的開發,對應就是嵌入式相關的開發


 

3)畢業後,從事純硬件方面工作

比如像設計電路原理圖,繪製PCB板等,

1)設計電路原理圖

由於集成電路的快速發展,各種複雜的核心電路,都被集成到了芯片中,相比以前,電路原理圖的設計變得簡單了。

2)繪製pcb板

應該說,繪製pcb板算是一個經驗活,因此經過PCB培訓的初中/高中畢業的學生,基本都能從事PCB板的繪製工作,就技術含量來說相對 少了些。

當然需要強調一點的是,如果繪製的是高速PCB的話,技術要求相對較高,如果沒有一定深度的電子專業知識作爲基礎的,很難繪製出這類高級的PCB板,所以像這類高級別PCB的繪製,大多還是由電子專業的本科學生在做,畢竟技術難度不在一個檔次上,當然對應的待遇自然也是不一樣的,像這種能夠高級別PCB的硬件工程師,薪資待也是相當可觀的,不過同樣需要多年的經驗積累。


4)電子方面的銷售,或者技術支持什麼的

5)轉行其它

 

作者:佳嵌工作室

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