第一章信息技术概述

1、众人攀登 直达高峰南京众登教育2014专转本计 算 机 基 础主讲： 闵铁QQ ： 619540410第一章 信息技术概述 本章常考知识点：信息、信息处理、信息技术的概念微电子技术与集成电路 现代通信的含义 三种多路复用技术原理 了解有线载波通信、光纤通信、微波通信、卫星通信 数值信息与数值计算信息是指事物运动的状态及状态变化的方式，是认识主体所感知或所表述的事物运动及其变化方式的形式、内容和效用。信息的表现形式：数据、文字、图像、声音、视频。信息的载体分为：电信号、光信号等。例1：下列下列关于信息的叙述，正确的有 。 （2011多选题）A.信息是指事物运动的状态及状态变化的方式B.信息就是数

2、据C.信息往往以文字、图像、图形、声音等形式出现D.信息是人们认识世界、改造世界的一种基本资源信息技术基本概念 信息技术定义 1 . 从本质上：用来扩展人的信息器官功能、协助人们进行信息处理的一类技术。 2 . 从功能上：指的是与下列内容相关的行为和活动：信息收集，信息加工（计算、分析、检索等），信息存储，信息传递和信息施用（控制、显示等） 3 . 从内容上：指感测，通信，计算机和智能以及控制等技术得整体。与信息器官功能对应的基本信息技术：感知与识别技术扩展感觉器官（眼耳鼻舌身）功能(获取信息)通信技术与存储技术扩展神经网络功能(传递信息)计算处理技术扩展思维器官（大脑）功能(加工再生信息)控

3、制与显示技术扩展效应器官（手脚）功能(施用信息) 例2：信息技术指的是用来扩展人的信息器官功能、协助人们进行信息处理的一类技术。下列基本信息技术中，用于扩展人的效应器官功能的是 。 （2011单选）A.感测与识别技术 B.通讯与存储技术C.计算与处理技术 D.控制与显示技术 现代信息技术的三大领域是：微电子技术、通信技术、数字技术（计算机技术）。 当代电子信息技术的基础有两项：微电子与光纤技术和数字技术。 现代信息技术的主要特征：以数字技术为基础，以计算机及其软件为核心。 例3：当代电子信息技术的基础有两项：一项是微电子与光纤技术；另一项是 技术，电子计算机从一开始就采用了该技术。 (2008

4、填空) 电子器件的发展经历了电子管、晶体管和集成电路三个阶段。 集成电路芯片是微电子技术的结晶，是计算机的核心。 微电子技术是以集成电路为核心的电子技术，它是在电子元器件小型化、微型化的过程中发展起来的。微电子技术电子电路中元器件的发展演变: :晶体管晶体管(1948)中中/小规模小规模集成电路集成电路(1950s)大规模大规模/超大规模超大规模集成电路集成电路(1970s)电子管电子管(1904)第一代计算机第二代计算机第三代计算机第四代计算机 集成电路（IC):以半导体单晶片作为材料，经平面工艺加工制造，将大量晶体管、电阻等元器件及互连线构成的电子线路集成在基片上，构成一个微型化的电路或系

5、统。 现代集成电路使用的半导体材料通常是硅(Si)或者砷化镓（GaAs）。 集成电路的特点：体积小、重量轻、可靠性高；IC工作速度取决于晶体管的尺寸大小，晶体管的尺寸越小，IC的工作速度就越快。 集成电路的分类：按功能分为：数字集成电路（如逻辑电路、存储器、微处理器、微控制器、数字信号处理器等）和模拟集成电路（如信号放大器、功率放大器等）。按用途可分为通用集成电路与专用集成电路，例如存储器芯片和微处理器芯片属于通用集成电路。按结构工艺可分为：双极型(bipolar）集成电路金属氧化物半导体（MOS）集成电路双极-金属氧化物半导体集成电路（bi-MOS)4. 按晶体管数目分类： 集成电路规模元器

6、件数目小规模集成电路（SSI）100个中规模集成电路（MSI）1003000个大规模集成电路（LSI）300010万个超大规模集成电路（VLSI）10万100万个极大规模集成电路（ULSI）100万个 集成电路是在硅衬底上制作而成的。单晶硅硅抛光片硅平面工艺过程晶圆芯片。 晶圆切片(简称晶圆)是供芯片生产的基本材料。每一个晶圆切片上可以制造一个或者同时制造许多个独立的集成电路芯片。 例4：每一个硅抛光片上可制出成百上千独立的集成电路，这种硅片称为 。(填空) 集成电路的发展趋势Moore定律，单块集成电路的集成度平均每1824个月翻一番。该定律在以往几十年和未来一段时间内成立，但不会永远成立！

7、 集成电路的封装 常见的封装方式： 单列直插式（SIP） 双列直插式 （DIP） 阵列式（PGA）IC卡 IC卡(chip card、smart card)，又称为集成电路卡，它是把集成电路芯片密封在塑料卡基片内，使其成为能存储信息、处理和传递数据的载体 特点： 存储信息量大 保密性能强 可以防止伪造和窃用 抗干扰能力强 可靠性高 应用举例： 作为电子证件，记录持卡人的信息，用作身份识别（如身份证、考勤卡、医疗卡、住房卡等） 作为电子钱包（如电话卡、公交卡、加油卡等）IC卡的类型(按芯片分类) 存储器卡：封装的集成电路为存储器，信息可长期保存，也可通过读卡器改写。结构简单，使用方便。用于安全性

8、要求不高的场合，如电话卡、水电费卡、公交卡、医疗卡等（带加密逻辑的存储器卡增加了加密电路） CPU卡：封装的集成电路为中央处理器（CPU）和存储器，还配有芯片操作系统(Chip Operating System)，处理能力强，保密性更好，常用作证件和信用卡使用。手机中使用的SIM卡就是一种特殊的CPU卡。IC卡的类型(按使用方式分类) 接触式IC卡(如电话IC卡) 表面有方型镀金接口，共8个或6个镀金触点。使用时必须将IC卡插入读卡机，通过金属触点传输数据。 用于信息量大、读写操作比较复杂的场合,但易磨损、怕脏、寿命短 非接触式IC卡(射频卡、感应卡) 采用电磁感应方式无线传输数据，解决了无源

9、（卡中无电源）和免接触问题 操作方便，快捷，采用全密封胶固化，防水、防污，使用寿命长 用于读写信息较简单的场合，如身份验证等 接触式IC卡接触式接触式IC卡的结构卡的结构非接触式非接触式IC卡卡通信技术 通信有三个要素：信源、信宿和信道。 通信的信号一般分为两种：模拟信号和数字信号。 模拟信号是指信号的物理量在时间和数值上连续的信号。 数字信号是信号的物理量在时间和数值上不连续的（离散的）信号。模拟信号模拟信号信号信号强度强度tt数字信号数字信号信号信号强度强度 载波：即高频正弦波信号，它可以携带信号进行远距离传输。 调制：将基带数字信号的波形变换为适合于模拟信道传输的模拟信号波形。（发送方把

10、数字信号转换为模拟信号，即D/A）。 解调：将由调制器变换过的模拟信号波形恢复成原来的基带数字信号波形。（接收方将模拟信号还原为数字信号，即A/D）。 基本调制方法：调幅AM（幅移键控法ASK），调频FM（频移键控法FSK），调相PM（相移键控法PSK）调制与解调技术 例5：Modem(调制解调器)的用途是使计算机数据能够在 上传输。 (单选) A.有线信道 B.数字信道 C.模拟信道 D.无线信道 例6：高频振荡的正弦波信号可作为携带信息的载波。信息传输时，利用信源信号去调整载波的某个参数，这个过程称为解调。（ ）（2011判断）模拟通信技术 模拟通信技术是直接传输信源产生的模拟信号，或者通

11、过模拟信号对载波调制后进行传输的通信技术。例如：有线电话、无线电广播、模拟电视。 特点：历史悠久，结构简单，成本低；但易受噪声干扰，传输质量不稳定。目前已越来越多地被数字通信所取代。数字通信技术 数字通信技术是将信源产生的模拟信号转换为数字信号（或信源本身就是数字信号），然后直接传输数字信号或通过用数字信号对载波进行数字调制来传输信息的技术。 优点：抗干扰力强；灵活性好；可以直接由计算机进行存储、管理和处理；通信更安全；有利于通信设备小型化、微型化，降低功耗。 应用：长途电话系统；卫星电视；数字广播、数字电视等。 性能指标： 1）信道带宽：模拟通信中的带宽是指可以几乎无失真的传输模拟信号的频率

12、变换范围，单位赫兹。数字通信中的带宽是指一个信道允许的最大数据传输速率，也叫信道容量。 2）数据传输速率： 是指单位时间内传送的二进制位数目，单位bps。 3）误码率：指规定时间内出错数据占被传输数据总数的比例。 4）端-端延迟：指数据从信源传送到信宿所花费的时间。 例7：人们往往会用“我用的是10M宽带上网”来说明自己计算机连网的性能。这里的“10M”指的是数据通信中的_指标。 （2009单选）A、通信带宽 B、数据传输速率C、误码率 D、端到端延迟多路复用技术 为了提高线路利用率，降低通信成本，一般总是让多路信号同时共用一条传输线进行传输，这就是多路复用技术。 多路复用技术通常有：频分多路

13、复用，时分多路复用，波分多路复用，码分多路复用。 频分多路复用(FDM)：每个信源发送的信号调制在不同频率的载波上，通过多路复用器将他们复合成为一个信号，然后在同一传输线路上进行传输。抵达接收端后，借助分路器把不同频率的载波送到不同的接收设备，从而实现传输线路的复用。主用用于模拟通信。（“用户”在同样的时间占用不同的频率带宽资源） 时分多路复用(TDM)：各终端设备以事先规定的顺序轮流使用同一传输线路进行传输。主要用于数字通信。（“用户”在不同的时间占用同样的频带宽度） 波分多路复用(WDM)：在一根光纤中同时传输几种不同波长的光波以达到增大信道容量的目的。 码分多路复用(CDMA)：采用不同

14、编码的多路信号同时在同一个信道中传输。（“用户”在同样的时间使用同样的频带进行通信） 交换技术有：电路交换和分组交换 电路交换：必须经过“建立连接（占用通信资源）通话（一直占用通信资源）释放连接（归还通信资源）” 三个步骤。例如：电话交换机优点：交换方式简单，适合远距离成批数据传输，建立一次连接可传达大量数据。缺点：线路利用率低，通信成本高。交换技术 分组交换：把需要传输的数据块分割成若干小块，然后为每个小块数据加上有关的地址信息及分组信息，组成一个数据包（也称为“分组”）。通信网络中每个结点为其相连的每条链路准备了一个缓冲区，每个数据包按照去向不同送入各个缓冲区排队，当某一条链路空闲时，就从

15、相应的缓冲区中取出一个数据包发送到下一结点，下一结点再进行转发，直至数据包到达接收端。接收端的计算机按照数据包的编号，将他们重新组装称为原来形式的数据块。优点：线路利用率高，收发双方不需同时工作，可以给数据包建立优先级，使得一些重要应用的数据包能优先传递。缺点：延时长，不宜用于实时通信,可用于交互通信。 信道上存在三类损耗：衰减、延迟、噪声 信道的数据传输速率计量单位：bit/s，1K=103， 1M=106，1G=109，1T=1012，注意与信息量单位的区别。 例10：计算机通信中数据传输速率单位bps代表 。(单选)A.BaudRate B.baud per secondC.bytes

16、per second D.bits per second 例11：下列关于“1Kb/s”准确的含义是 。(单选) A.1024bit/s B.1000字节/s C.1000bit/s D.1024Byte/s 信道是信息的传输通道，其传输模式有：单工、半双工、全双工。 信道的接口类型： RJ-45：双绞线与网卡连接的端口；RJ-11：连接MODEM的端口；BNC：连接细同轴电缆的端口；AUI：连接粗同轴电缆的端口。 按信道的传输介质，信道分为有线信道和无线信道。有线信道的传输介质为双绞线、同轴电缆、光纤，无线信道的传输介质为空间电磁波。信道（信息的载体与传播媒介）传输介质的类型与特点 介质类型

17、特点应用金属导体双绞线成本低，易受外部高频电磁波干扰，误码率较高；传输距离有限，传输距离一般不超过100米固定电话本地回路、计算机局域网同轴电缆传输特性和屏蔽特性良好，可作为传输干线长距离传输载波信号，但成本较高固定电话中继线路、有线电视接入光导纤维光缆传输损耗小，通讯距离长，容量大，屏蔽特性非常好，不易被窃听，重量轻，便于运输和铺设。缺点是精确连接两根光纤很困难电话、电视等通信系统的远程干线，计算机网络的干线无线电波微波红外线激光建设费用低，抗灾能力强，容量大，无线接入使得通信更加方便.但易被窃听、易受干扰广播，电视，移动通信系统，计算机无线局域网无线通信系统 无线电波可以按频率（或波长）分

18、成中波、短波、超短波和微波。不同波段按照自身特性用于不同的通信系统。类型特点用途中波沿地面传播，绕射能力强广播和海上通信短波较强的电离层反射能力环球通信超短波、微波沿地面传播能力差，容易被洗掉，容易透过电离层，进入宇宙空间，不易在电离层反射传播。但频率极高，波长很短，可直线传播，也可从物体上反射。地面微波接力通信卫星通信对流层散射通信 例8：下列通信介质中，传输速率最高、传输距离最远的是 。 （2011单选）A.光纤 B.无屏蔽双绞线 C.屏蔽双绞线 D.同轴电缆 例9：下列关于光纤通信的叙述，正确的是_。 （2010多选）A.光纤不会受高压线和雷电电磁感应影响，抗核辐射能力强B.光纤有很大的

19、通信容量C.由于光纤传输损耗很小，所以光纤通信是一种无中继通信方式D.光纤几乎不漏光，因此保密性强 微波通信方式：地面微波接力通信、卫星通信、对流层散射通信。 卫星通信：是利用人造地球卫星作为中继站来转发无线电信号所实现的通信。它是微波接力通信技术和空间技术相结合的产物。中低轨道卫星：相对于地面是运动的，覆盖范围小，地面天线必须跟踪卫星。损耗小，延时短。同步定点卫星：位于赤道上空大约36000公里，相对于地面固定不动，覆盖范围大，三颗卫星几乎可以覆盖地球全部面积。卫星通信的特点：通信距离远，频带宽，容量大，干扰小，较稳定，但造价高、技术复杂，有一定延时。 第一代移动通信采用模拟技术；第二代移动

20、通信广泛采用数字技术（GSM、CDMA、GPRS、JDC、IS-95等）第三代移动通信实现目标：全球漫游，适应多种环境，提供高质量多媒体业务，提供大容量、高保密性和优质服务。3G，指第三代数字通信。全球四大3G标准：WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA和WiMAX。移动通信系统： 移动通信系统组成移动台：是移动的通信终端，是接收无线信号的接收机，包括手机，呼机，无绳电话等。基站：是与移动台联系的一个固定收发机，它接收移动台的无线信号，每个基站负责与一个特定区域（10km-20km的区域）的所有的移动台进行通信。移动交换中心：与基站之间通过无线微波、电缆或光缆交换信息，移动交换中心再与

21、公共电话网进行连接。每个基站的有效区域既相互分割，又彼此有所交叠，整个移动通信网就像是蜂窝，所以也成为“蜂窝式移动通信”。数字技术 信息表示的基本单位：比特：是组成信息的最小单位，意思为“二进制位” ，记为bit或b；表示比特需要使用具有两个稳定状态的物理器件；比特既没有颜色，又没有大小和重量。 字节：由 8位比特组成，记为Byte或B。字：由2个字节即16个二进位组成，记为Word或W。双字：由2个字(4B或32bit)组成，记为DW四字：由4个字(8B或64bit)组成 计算机使用二进制的理由：二进制运算规则简单，便于高速运算。电路简单可靠，工作稳定可靠。“真”和“假”用“1”和“0”表示

22、，方便逻辑运算。 数据容量经常使用的单位：B，KB，MB，GB，TB 1B=8bit1KB=210B=1024B 1MB=220B=1024KB 1GB=230B=1024MB 1TB=240B=1024GB 比特的三种逻辑运算是： 逻辑加也称“或”运算，用符号“OR”、“”或“+”表示逻辑乘也称“与”运算，用符号“AND”、“”或“”表示取反也成为“非”运算，用符号“NOT”、或上横杠“”表示注意：两个多位二进制数进行逻辑运算时，按位独立进行，相邻位之间不发生关系。 例12：逻辑与运算：1100101000001001的运算结果是 。(2007单选) A.00001000 B.0000100

23、1 C.11000001 D.11001011 计算机常用进制：二进制、八进制、十进制、十六进制，不过在计算机内部进行数值的存储和计算的时候，都是使用二进制进行的。 数位，基数和位权：数位是指数码在一个数中所处的位置。基数是指在某种进位计数制中，每个数位上所能使用的数码的个数。例如：二进制数基数是2，每个数位上所能使用的数码为0和1两个数码。对于多位数，处在某个位上的1所表示的数值的大小，称为该位的位权。例如，二进制第2位的位权为2，第3位的位权为4。一般情况下，对于N进制数，整数部分第i位的位权为Ni-1，而小数部分第j位的位权为N-j。 十进制数 基数为十，即由0到9十个数字组成。 逢十进

24、一，即每超过十，就向前进一位。 二进制数 基数为二，由0和1两个基本数字组成。 逢二进一。(数的右下方注上基数2，或在后面加B表示。) 八进制数 基数为八，由0-7八个数组成。 每个数对应三位二进制数。(数的右下方注上基数8，或在后面加Q表示) 十六进制数 基数为十六。由0到9十个数及A,B,C,D,E,F组成。A到F分别表示十进制数10到15. 每个数对应四位二进制数。(数的右下方注上基数16，或在后面加H表示) 常用进制数的书写方式： 用()角标表示不同进制的数。如：十进制用()10，二进制数用()2表示。 用大写字母表示不同进制。例如：B-二进制，D-十进制(D可省略)，O-八进制，H-

25、十六进制。 不同进制之间的转换(注：N代表二、八、十六)： 十进制转换成N进制：整数部分除N取余，小数部分乘N取整，整数部分和小数部分分别转换，再合成一个数。 N进制转换成十进制：N进制数按权展开求和。 常用进制数的书写方式： 用()角标表示不同进制的数。如：十进制用()10，二进制数用()2表示。 用大写字母表示不同进制。例如：B-二进制，D-十进制(D可省略)，O-八进制，H-十六进制。 不同进制之间的转换(注：N代表二、八、十六)： 十进制转换成N进制：整数部分除N取余，小数部分乘N取整，整数部分和小数部分分别转换，再合成一个数。 N进制转换成十进制：N进制数按权展开求和。 例13：十进

26、制数“18”，用四进制表示为 。(单选) A.101 B.110 C.111 D.102 例14：将十进制数89.625转换成二进制数后是 。 (单选) A.1011001.011 B.1011011.101 C.1011001.101 C.1010011.100 例15：在下列一组数中，其最大的一个数是 。 (2005单选) A.(73)O B.(A9)H C.(10101000)B D.(75)D 二进制转换成八或十六进制：以小数点为基点，整数部分向左、小数部分向右，把二进制数分组，如果转换到八进制，则三位一组；如果转换到十六进制，则四位一组。不足三位或四位，补0。 八或十六进制转换成二进

27、制：将一位八进制数用三位二进制数表示；将一位十六进制数用四位二进制数表示。例16：二进制数10110110和11011100进行逻辑“与”运算，运算结果再与二进制数01010011进行逻辑“或”运算，最终结果的十六进制形式为 。 （2011单选） A.10 B.52 C.D7 D.FF 例17：已知765 =2216，则这些数据使用的是 进制。(2006填空) 例18：在某进制的运算中45=14，根据这一运算规则，则57= 。(2007单选) A.3A B.35 C.29 D.23 例19：已知某进制的运算满足3X5=13，则该进制的32表示的十进制数为 。（2008填空） 整数(定点数)的表

28、示 无符号整数：常用于表示正整数的场合，n位二进制数表示的不带符号整数的范围是02n-1。例如，8位二进制数表示的无符号整数的范围是0255，16位二进制数表示的无符号整数的范围是065535。 带符号整数：此类整数可以表示正整数和负整数。有三种表示方法。原码：使用最高位作为符号位（0表示正号，1表示负号），而其余各位表示该数的绝对值。原码简单直观，但减法运算复杂，且数值0有两种表示方法。n位二进制数表示的范围是-2(n-1)+12(n-1)-1。 数值信息表示 反码：正数的反码与其原码相同；负数的反码是：符号位为”1“，而其余各位按其真值取反。 补码：正数的补码与其原码相同；负数的补码是：反

29、码加1得到的值。 n位补码表示的数值范围是-2(n-1)2(n-1)-1，具有非对称性。 相同位数的二进制补码可表示的数的个数比原码多一个， 如8位二进制补码中， +0、-0补码相同，规定10000000为-128的补码。 补码使得加法与减法运算规则统一起来，即： X+Y补码=X补码+Y补码 X-Y补码=X补码+-Y补码 由补码求原码，仍可采用取反加1的方法。 例20：计算机在进行算术和逻辑运算时，运算结果不可能产生溢出的是_。 （2009多选）A、两个数作“逻辑加”运算 B、两个数作“逻辑乘”运算C、对一个数作按位“取反”运算D、两个异号的数作“算术减”运算 例21：11位补码可表示的整数取

30、值范围是 1023。 （2009填空） 例22：n个二进制位表示的无符号整数的范围是 。 （2011填空） 例23：若X的补码为10011000，Y的补码为00110011，则X补+Y补的原码对应的十进制数值是 。 （2011填空） 例24：十进制数-52用8位二进制补码表示为 。 (2006单选) A.11010100 B.10101010 C.11001100 D.01010101 例25：长度为1个字节的二进制整数，若采用补码表示，且由5个“1”和3个“0”组成，则可表示的最小十进制整数为 。 (2007单选) A.-120 B.-113 C.-15 D.-8 实数的表示方法(浮点数)

31、实数一般用浮点数表示，因为它的小数点位置不固定，所以称为浮点数。它是既有整数又有小数的数，整数和纯小数可以看作实数的特例。任何一个实数都可以表达成一个乘幂和一个纯小数之积，例如：57.6256、-1984.043、0.004567都是实数，可以表示为： 57.6256=102X(0.576256) -1984.043=104X(-0.1984043) 0.004567=10-2X(0.4567) 其中指数部分(称为“阶码”，是一个整数)用来指出实数中小数点的位置；括号内是一个纯小数(称为“尾数”) 。二进制的实数表示也是这样，例如： 1001.011=2100X(0.1001011) -0.0010101=2-10X(-0.10101) 在计算机中一个浮点数由指数(阶码)和尾数两部分组成，其机内表示形式如下：阶符阶码数符尾数 阶码用来指示尾数中的小数点应当向左或向右移动的位数；尾数表示数值的有效数字，其小数点约定在数符和尾数之间，在浮点数中数符和阶符各占一位，阶码的值随浮点数数值的大小