《信息技術(shù)概述》

1、第第1章章 信息技術(shù)概述信息技術(shù)概述1.1 信息與信息技術(shù)信息與信息技術(shù)1.2 數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)1.3 微電子技術(shù)簡介微電子技術(shù)簡介21.1 信息與信息技術(shù)信息與信息技術(shù)（1）什么是信息）什么是信息（2）信息處理與信息技術(shù)）信息處理與信息技術(shù)（3）信息處理系統(tǒng)）信息處理系統(tǒng)3信息是什么？信息是什么？n信息是信息是“事物運動的狀態(tài)及狀態(tài)變化的事物運動的狀態(tài)及狀態(tài)變化的方式方式” n信息有多種表現(xiàn)形式，語言、文字、聲信息有多種表現(xiàn)形式，語言、文字、聲音、圖片等都是信息的表現(xiàn)形式音、圖片等都是信息的表現(xiàn)形式(也稱為也稱為信息的載體或媒體信息的載體或媒體)n信息與物質(zhì)和能量同樣重要，它是人們信

2、息與物質(zhì)和能量同樣重要，它是人們認識世界、改造世界的一種基本認識世界、改造世界的一種基本資源資源4什么是信息處理？什么是信息處理？n信息處理指的是與下列內(nèi)容相關(guān)的行為和活動：信息處理指的是與下列內(nèi)容相關(guān)的行為和活動：n信息的收集信息的收集(信息的感知、測量、獲取、輸入等信息的感知、測量、獲取、輸入等)n信息的加工信息的加工(信息的分類、計算、分析、轉(zhuǎn)換等信息的分類、計算、分析、轉(zhuǎn)換等)n信息的存儲信息的存儲(書寫、攝影、錄音、錄像等書寫、攝影、錄音、錄像等)n信息的傳遞信息的傳遞(郵寄、電報、電話、廣播等郵寄、電報、電話、廣播等 )n信息的施用信息的施用(控制、顯示等控制、顯示等) 5人工進行

3、信息處理的過程人工進行信息處理的過程 n人工信息處理的不足：人工信息處理的不足：n 算不快算不快n 記不住記不住n 傳不遠傳不遠n 看（聽）不清看（聽）不清事物事物客體客體信息獲取信息獲取(感覺器官感覺器官)信息加工與信息加工與存儲存儲(大腦大腦)信息傳遞信息傳遞(神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)系統(tǒng))信息施用信息施用(效應(yīng)器官效應(yīng)器官)信息傳遞信息傳遞(神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)系統(tǒng))信息技術(shù)（信息技術(shù)（IT）手手/腳腳/身身眼眼/耳耳/鼻鼻/舌舌/身身6什么是信息技術(shù)？什么是信息技術(shù)？n信息技術(shù)（信息技術(shù)（Information Technology，簡稱，簡稱IT）指的）指的是是用來擴展人們信息器官功能、協(xié)助人們更有效地

4、進行用來擴展人們信息器官功能、協(xié)助人們更有效地進行信息處理的一門技術(shù)。信息處理的一門技術(shù)。 n信息技術(shù)包括：信息技術(shù)包括：n擴展感覺器官功能的擴展感覺器官功能的感測感測(獲取獲取)與識別技術(shù)與識別技術(shù)n擴展神經(jīng)系統(tǒng)功能的擴展神經(jīng)系統(tǒng)功能的通信技術(shù)通信技術(shù)n擴展大腦功能的擴展大腦功能的計算計算(處理處理) 與存儲技術(shù)與存儲技術(shù)n擴展效應(yīng)器官功能的擴展效應(yīng)器官功能的控制與顯示技術(shù)控制與顯示技術(shù)n7現(xiàn)代信息技術(shù)現(xiàn)代信息技術(shù)n3大特征：大特征：n以數(shù)字技術(shù)（計算機）為基礎(chǔ)以數(shù)字技術(shù)（計算機）為基礎(chǔ)n采用電子技術(shù)（包括激光技術(shù)）采用電子技術(shù)（包括激光技術(shù)）n以計算機及其軟件為核心以計算機及其軟件為核心n

5、內(nèi)容：內(nèi)容：n計算機計算機、微電子微電子、通信通信、廣播、遙感遙測、廣播、遙感遙測、自動控制、機器人等自動控制、機器人等8什么是信息處理系統(tǒng)？什么是信息處理系統(tǒng)？n用于輔助人們進行信息獲取、傳遞、存儲、加工處用于輔助人們進行信息獲取、傳遞、存儲、加工處理、控制及顯示的理、控制及顯示的綜合使用各種信息技術(shù)的系統(tǒng)綜合使用各種信息技術(shù)的系統(tǒng)，可以通稱為信息處理系統(tǒng)可以通稱為信息處理系統(tǒng)n信息處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：信息處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：傳輸傳輸/存儲存儲信息加工信息加工傳輸傳輸/存儲存儲控制與顯示控制與顯示感測與識別感測與識別信息輸入信息輸入信息輸出信息輸出9信息處理系統(tǒng)舉例信息處理系統(tǒng)舉例n雷達雷達： 以感

6、測與識別為主要目的以感測與識別為主要目的n電視電視/廣播：廣播： 以單向、點到多點的信息傳遞為主要以單向、點到多點的信息傳遞為主要目的目的n電話電話：以雙向、點到點的信息交互為主要目的：以雙向、點到點的信息交互為主要目的n銀行：銀行：以處理金融信息為目的以處理金融信息為目的n圖書館：圖書館：以信息收藏和檢索為主要目的以信息收藏和檢索為主要目的n因特網(wǎng)因特網(wǎng)：跨越全球的多功能信息處理系統(tǒng)：跨越全球的多功能信息處理系統(tǒng) 1.2 數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)1.2.1 比特比特1.2.2 比特與二進制數(shù)比特與二進制數(shù)1.2.3 整數(shù)（定點數(shù)）的表示整數(shù)（定點數(shù)）的表示1.2.4 實數(shù)（浮點數(shù)）的表示實數(shù)

7、（浮點數(shù)）的表示1.2.5 小結(jié)小結(jié)111.2.1 信息的基本單位信息的基本單位 比特比特(bit)（1）什么是比特）什么是比特（2）比特的邏輯）比特的邏輯（3）比特的存儲）比特的存儲12什么是比特？什么是比特？n比特（比特（bit，binary digit的縮寫）中文翻譯為的縮寫）中文翻譯為“二進二進位數(shù)字位數(shù)字”、“二進位二進位” 或簡稱為或簡稱為 “位位”n比特只有比特只有 2 種取值：種取值：0和和1，一般無大小之分，一般無大小之分n比特是組成數(shù)字信息的最小單位比特是組成數(shù)字信息的最小單位n數(shù)值、文字、符號、圖像、聲音、命令數(shù)值、文字、符號、圖像、聲音、命令都可以都可以使用比特來表示，

8、其具體的表示方法就稱為使用比特來表示，其具體的表示方法就稱為“編碼編碼”或或“代碼代碼”13例例 用用比比特特表表示示圖圖像像14比特的三種基本邏輯運算比特的三種基本邏輯運算n比特的取值比特的取值“0”和和“l(fā)” 可表示兩種不同的狀態(tài)（例如電位的可表示兩種不同的狀態(tài)（例如電位的高或低、命題的真或假）高或低、命題的真或假）n比特的運算使用邏輯代數(shù)，它有比特的運算使用邏輯代數(shù)，它有3種基本邏輯運算：種基本邏輯運算：n邏輯加邏輯加（也稱（也稱“或或”運算，用符號運算，用符號“OR”、“”或或“”表示）表示）n邏輯乘邏輯乘（也稱（也稱“與與”運算，用符號運算，用符號“AND”、 “”或或“ ”表示，也

9、可省略）表示，也可省略）n取反取反（也稱（也稱“非非”運算，用符號運算，用符號“NOT”或或上橫杠上橫杠“”表示）表示）15邏輯運算的規(guī)則邏輯運算的規(guī)則邏輯加：邏輯加： F = A B A: 0 0 1 1 B: 0 1 0 1 F: 0 1 1 1邏輯乘：邏輯乘： F = A B A: 0 0 1 1 B: 0 1 0 1 F: 0 0 0 1取反：取反： F = NOT A A: NOT 0 NOT 1 F: 1 0 兩個多位的二進制信息兩個多位的二進制信息進行邏輯運算時，按位進行邏輯運算時，按位獨立進行，即每一位都獨立進行，即每一位都不受其它位的影響：不受其它位的影響：例例1A: 011

10、0 B: 1010 F: 1110例例2A: 0110 B: 1010 F: 001016比特的存儲（比特的存儲（1）-CPU中比特的存儲中比特的存儲n存儲存儲(記憶記憶)1個比特需要使用具有兩種穩(wěn)定狀態(tài)的個比特需要使用具有兩種穩(wěn)定狀態(tài)的元器件，例如：開關(guān)、燈泡等。元器件，例如：開關(guān)、燈泡等。n在計算機的在計算機的CPU中，比特使用一種稱中，比特使用一種稱為為“觸發(fā)器觸發(fā)器”的雙穩(wěn)態(tài)電路來存儲的雙穩(wěn)態(tài)電路來存儲n觸發(fā)器有兩個狀態(tài)，可分別用來記憶觸發(fā)器有兩個狀態(tài)，可分別用來記憶0和和1，1個觸發(fā)器可存儲個觸發(fā)器可存儲1個比特個比特n一組（例如一組（例如8個或個或16個）觸發(fā)器可以個）觸發(fā)器可以存

11、儲存儲1組比特，稱為組比特，稱為“寄存器寄存器”nCPU中有幾十個甚至上百個寄存器中有幾十個甚至上百個寄存器 SdRd Q Q斷電后信息不再保持！斷電后信息不再保持！17比特的存儲（比特的存儲（2） -存儲器中比特的存儲存儲器中比特的存儲n計算機存儲器中用電容器存儲二進位信息：當(dāng)電容的兩計算機存儲器中用電容器存儲二進位信息：當(dāng)電容的兩極被加上電壓，它就被充電，電壓去掉后，充電狀態(tài)仍極被加上電壓，它就被充電，電壓去掉后，充電狀態(tài)仍可保持一段時間，因而可保持一段時間，因而1個電容可用來存儲個電容可用來存儲1個比特個比特信息存儲原理信息存儲原理 電容電容C處于充電狀態(tài)處于充電狀態(tài)時，表示時，表示1

12、電容電容C處于放電狀態(tài)處于放電狀態(tài)時，表示時，表示0存儲單元存儲單元字線字線位線位線C讀放大器讀放大器n集成電路技術(shù)可以在半導(dǎo)體芯片上制作出以億計的微型集成電路技術(shù)可以在半導(dǎo)體芯片上制作出以億計的微型電容器，從而構(gòu)成了可存儲大量二進位信息的半導(dǎo)體存電容器，從而構(gòu)成了可存儲大量二進位信息的半導(dǎo)體存儲器芯片儲器芯片 斷電后信息不再保持！斷電后信息不再保持！18比特的存儲（比特的存儲（3） -磁盤、光盤中比特的存儲磁盤、光盤中比特的存儲n磁盤：利用磁介質(zhì)表面區(qū)域的磁化狀態(tài)來存儲二進磁盤：利用磁介質(zhì)表面區(qū)域的磁化狀態(tài)來存儲二進位信息位信息n光盤：通過光盤：通過“刻刻”在光盤在光盤片表面上的微小凹坑來記

13、片表面上的微小凹坑來記錄二進位信息錄二進位信息磁盤磁盤表面表面磁性材料粒子磁性材料粒子斷電后信息可以保持！斷電后信息可以保持！19存儲容量的計量單位存儲容量的計量單位n 8個比特個比特1個字節(jié)（個字節(jié)（byte，用大寫，用大寫B(tài)表示）表示）n計算機內(nèi)存儲器容量的計量單位：計算機內(nèi)存儲器容量的計量單位：nKB: 1 KB=210字節(jié)字節(jié)=1024 B （千字節(jié)）（千字節(jié)）nMB: 1 MB=220字節(jié)字節(jié)=1024 KB（兆字節(jié)）（兆字節(jié)）nGB: 1 GB=230字節(jié)字節(jié)=1024 MB（吉字節(jié)、千兆字節(jié)）（吉字節(jié)、千兆字節(jié)）nTB: 1 TB=240字節(jié)字節(jié)=1024 GB（太字節(jié)、兆兆字節(jié)

14、）（太字節(jié)、兆兆字節(jié)）n外存儲器容量經(jīng)常使用外存儲器容量經(jīng)常使用10的冪次來計算：的冪次來計算：n1MB103 KB 1 000 KBn1GB106 KB 1 000 000 KBn1TB 109 KB = 1 000 000 000 KB20現(xiàn)現(xiàn) 象象 160GB的移動硬盤的移動硬盤實際容量實際容量160,041,885,696 字節(jié)字節(jié)為什么？為什么？21原原 因因: 前綴前綴名稱名稱前綴前綴符號符號十進制十進制前綴前綴二進制前綴二進制前綴比值比值kilok/K103210 = 1,0240.976megaM106220 = 1,048,5760.954gigaG109230 = 1,07

15、3,741,8240.931teraT1012240 = 1,099,511,627,7760.909petaP1015250 = 1,125,899,906,842,6240.888exaE1018260 = 1,152,921,504,606,846,9760.867zettaZ1021270 = 1,180,591,620,717,411,303,4240.847yottaY1024280 = 1,208,925,819,614,629,174,706,176 0.827相同的符號，有兩種不同的含義！相同的符號，有兩種不同的含義！221.2.2 比特與二進制數(shù)比特與二進制數(shù)（1）不同進位

16、制數(shù)的表示和含義）不同進位制數(shù)的表示和含義（2）不同進位制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換）不同進位制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換（3）二進制數(shù)的算術(shù)運算）二進制數(shù)的算術(shù)運算不同進位制數(shù)的表示和含義不同進位制數(shù)的表示和含義 “數(shù)數(shù)”是一種信息，它有大?。〝?shù)值），可是一種信息，它有大?。〝?shù)值），可以進行四則運算以進行四則運算 “數(shù)數(shù)”有不同的表示方法。日常生活中人們有不同的表示方法。日常生活中人們使用的是十進制數(shù)，但計算機使用的是二進制使用的是十進制數(shù)，但計算機使用的是二進制數(shù)，程序員還使用八進制和十六進制數(shù)，它們數(shù)，程序員還使用八進制和十六進制數(shù)，它們怎樣表示？其數(shù)值如何計算？怎樣表示？其數(shù)值如何計算？24十進制數(shù)十進制數(shù)n十個

17、數(shù)字（十個數(shù)字（0、1、2、3、4、5、6、7、8、9）n低位與高位的關(guān)系是：逢低位與高位的關(guān)系是：逢10進進1n各位的權(quán)值是各位的權(quán)值是10的整數(shù)次冪（基數(shù)是的整數(shù)次冪（基數(shù)是10 ）n標(biāo)志：標(biāo)志： 尾部加尾部加“D”或缺省或缺省例：例：204.96= 2102010141009101610225二進制數(shù)二進制數(shù)n 兩個數(shù)字表示（兩個數(shù)字表示（0、1），每一位），每一位1 個個“比特比特”n 低位與高位的關(guān)系是：逢低位與高位的關(guān)系是：逢2進進1n 各位的權(quán)值是各位的權(quán)值是 2 的整數(shù)次冪（基數(shù)是的整數(shù)次冪（基數(shù)是2 ）n 標(biāo)志：標(biāo)志： 尾部加尾部加B例：例：101.01 B = 122021

18、120 021122 5.2526八進制數(shù)八進制數(shù)n 八個數(shù)字表示（八個數(shù)字表示（0、1、2、3、4、5、6、7）n 低位與高位的關(guān)系是：逢低位與高位的關(guān)系是：逢8進進1n 各位的權(quán)值是各位的權(quán)值是8的整數(shù)次冪（基數(shù)是的整數(shù)次冪（基數(shù)是8 ）n 標(biāo)志：標(biāo)志：尾部加尾部加Q例：例：365.2Q = 382+ 681+ 580 + 281 = 245.2527十六進制數(shù)十六進制數(shù)n用十六個數(shù)字表示（用十六個數(shù)字表示（0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F ）n逢逢16進進1, 基數(shù)為基數(shù)為16n各位的權(quán)值是各位的權(quán)值是16的整數(shù)次冪（基數(shù)是的整數(shù)次冪（基數(shù)是16 ）n標(biāo)志：

19、標(biāo)志：尾部加尾部加H例：例：F5.4H=15161 + 5160 + 4161 = 245.25不同進制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換不同進制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換 熟練掌握不同進制數(shù)相互之間的轉(zhuǎn)熟練掌握不同進制數(shù)相互之間的轉(zhuǎn)換，在編寫程序和設(shè)計數(shù)字邏輯電路換，在編寫程序和設(shè)計數(shù)字邏輯電路時很有用時很有用 只要學(xué)會二進制數(shù)與十進制數(shù)之間只要學(xué)會二進制數(shù)與十進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換，與八進制、十六進制數(shù)的轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)換，與八進制、十六進制數(shù)的轉(zhuǎn)換就不在話下了換就不在話下了29十進制數(shù)十進制數(shù) 二進制數(shù)二進制數(shù)n轉(zhuǎn)換方法：轉(zhuǎn)換方法：整數(shù)和小數(shù)放開轉(zhuǎn)換整數(shù)和小數(shù)放開轉(zhuǎn)換 整數(shù)部分：除以整數(shù)部分：除以2 2逆序取余逆序取余 小數(shù)部分：乘以小數(shù)

20、部分：乘以2 2順序取整順序取整n例如：例如：29.687529.6875 11101.1011 B n注意：十進制小數(shù)（如注意：十進制小數(shù)（如0.630.63）在轉(zhuǎn)換時會出現(xiàn)）在轉(zhuǎn)換時會出現(xiàn)二二進制無窮小數(shù)，這時只能進制無窮小數(shù)，這時只能取近似值取近似值整整數(shù)數(shù)部部分分小小數(shù)數(shù)部部分分30八進制數(shù)與二進制數(shù)的互換八進制數(shù)與二進制數(shù)的互換n八進制八進制二進制：二進制：例：例： 2467.32Q 010 100 110 111 . 011 010 Bn二進制二進制八進制：八進制：例：例： 1 101 001 110.110 01 B 001 101 001 110.110 010 B 1516.

21、62 Q 1位八進制數(shù)與位八進制數(shù)與3位位二進制數(shù)的對應(yīng)！二進制數(shù)的對應(yīng)！八進制數(shù)八進制數(shù) 二進二進制數(shù)制數(shù) 0 000 1 001 2 010 3 011 4 100 5 101 6 110 7 11131十六進制數(shù)與二進制數(shù)的互換十六進制數(shù)與二進制數(shù)的互換例例1：35A2.CFH 11 0101 1010 0010.1100 1111B例例2：11 0100 1110.1100 11B 34E.CCH十六進制數(shù)十六進制數(shù) 二進制數(shù)二進制數(shù) 十六進制數(shù)十六進制數(shù) 二進制數(shù)二進制數(shù) 0 0000 8 10000 0000 8 1000 1 0001 9 1001 1 0001 9 1001 2

22、 0010 A 1010 2 0010 A 1010 3 0011 B 1011 3 0011 B 1011 4 0100 C 1100 4 0100 C 1100 5 0101 D 1101 5 0101 D 1101 6 0110 E 1110 6 0110 E 1110 7 0111 F 1111 7 0111 F 1111n1 1位十六進制數(shù)與位十六進制數(shù)與4 4位二進制數(shù)的對應(yīng)關(guān)系：位二進制數(shù)的對應(yīng)關(guān)系：32二進制數(shù)的算術(shù)運算二進制數(shù)的算術(shù)運算n1 1位二進制數(shù)的加、減法運算規(guī)則：位二進制數(shù)的加、減法運算規(guī)則：被加數(shù)被加數(shù) 加數(shù)加數(shù) 和和 進位進位 0 0 0 0 0 1 1 0 1

23、 0 1 0 1 1 0 1（a）加法規(guī)則）加法規(guī)則被減數(shù)被減數(shù) 減數(shù)減數(shù) 差差 借位借位 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0（b）減法規(guī)則）減法規(guī)則n2 2個多位二進制數(shù)的加、減法運算舉例：個多位二進制數(shù)的加、減法運算舉例：0101 1001+ 0100 01001001 0101由低位到高位逐由低位到高位逐位進行！位進行！33小結(jié)：數(shù)字技術(shù)的基礎(chǔ)小結(jié)：數(shù)字技術(shù)的基礎(chǔ)二進制二進制n二進制數(shù)的運算有二進制數(shù)的運算有2類：類：n邏輯運算：邏輯運算：，NOT. 按位進行，不考按位進行，不考慮進位慮進位n算術(shù)運算算術(shù)運算: +, - , x , / . 從低位到高位逐位從

24、低位到高位逐位進行，需考慮低位的進位進行，需考慮低位的進位(借位借位) 341.2.3 整數(shù)整數(shù)(定點數(shù)定點數(shù))的表示的表示（1）計算機中數(shù)的類型）計算機中數(shù)的類型（2）無符號整數(shù)的表示）無符號整數(shù)的表示（3）帶符號整數(shù)的表示）帶符號整數(shù)的表示35PC機中數(shù)的主要類型機中數(shù)的主要類型n都采用二進制表示，有不同類型和不同長度都采用二進制表示，有不同類型和不同長度n不同類型和不同長度的數(shù)各有不同的用途不同類型和不同長度的數(shù)各有不同的用途計計算算機機中中的的數(shù)數(shù)整數(shù)整數(shù)(定點數(shù)定點數(shù))實數(shù)實數(shù)(浮點數(shù)浮點數(shù))無符號整數(shù)無符號整數(shù)帶符號整數(shù)帶符號整數(shù)32位（單精度浮點數(shù)）位（單精度浮點數(shù)）64位（雙精

25、度浮點數(shù)）位（雙精度浮點數(shù)）128位（擴充精度浮點數(shù)）位（擴充精度浮點數(shù)） 8位位(028-1)16位位(0216-1)32位位(0232-1)32位位(-231231-1) 短整數(shù)短整數(shù)64位位(-263263-1) 長整數(shù)長整數(shù)16位位(-215215-1) 16位整數(shù)位整數(shù) 8位位(-2727-1)小數(shù)點固定隱含小數(shù)點固定隱含在個位數(shù)右面在個位數(shù)右面小數(shù)點小數(shù)點不固定不固定36無符號整數(shù)的表示無符號整數(shù)的表示n采用采用“自然碼自然碼”表示：表示：n取值范圍由位數(shù)決定：取值范圍由位數(shù)決定：n8位：位： 可表示可表示0255 (28-1)范圍范圍內(nèi)的所有正整數(shù)內(nèi)的所有正整數(shù)n16位：位：可表

26、示可表示065535(216-1)范范圍內(nèi)的所有正整數(shù)圍內(nèi)的所有正整數(shù)nn位：位： 可表示可表示 02n-1范圍內(nèi)的范圍內(nèi)的所有正整數(shù)。所有正整數(shù)。 十進制數(shù)十進制數(shù) 8 8位無符號整數(shù)位無符號整數(shù) 0 00000000 0 00000000 1 00000001 1 00000001 2 00000010 2 00000010 3 00000011 3 00000011 4 00000100 4 00000100 5 00000101 5 00000101252 11111100252 11111100253 11111101253 11111101254 11111110254 11111

27、110255 11111111255 1111111137帶符號整數(shù)的表示（帶符號整數(shù)的表示（1 1）n 符號如何表示？符號如何表示？用最高位表示，用最高位表示，“0”0”表示正號表示正號(+),“1”(+),“1”表示負號表示負號(-)(-)n 數(shù)值部分如何表示？數(shù)值部分如何表示？(1)(1)原碼表示：原碼表示： 整數(shù)的絕對值以二進制自然碼表示整數(shù)的絕對值以二進制自然碼表示(2)(2)補碼表示：補碼表示： 正整數(shù)：絕對值以二進制自然碼表示正整數(shù)：絕對值以二進制自然碼表示 負整數(shù)：絕對值使用補碼表示負整數(shù)：絕對值使用補碼表示符號位符號位數(shù)值部分數(shù)值部分最低位最低位最高位最高位舉例：舉例： +4

28、3的的8位原碼為：位原碼為： 00101011- 43的的8位原碼為：位原碼為： 10101011n 表示方法表示方法38帶符號整數(shù)的編碼表示（帶符號整數(shù)的編碼表示（2 2）n負數(shù)的絕對值如何用補碼表示？負數(shù)的絕對值如何用補碼表示？n先表示為自然碼先表示為自然碼n將自然碼的每一位取反碼將自然碼的每一位取反碼n在最低位加在最低位加“1”n例例1: - 43用用8位補碼表示位補碼表示- 43 的的8位補碼為：位補碼為：11010101n例例2： - 64用用8位補碼表示位補碼表示- 64 的的8位補碼為：位補碼為：1100000043 = 0101011取反：取反： 1010100加加1： 101

29、010164 = 1000000取反：取反： 0111111加加1： 100000039帶符號整數(shù)的編碼表示（帶符號整數(shù)的編碼表示（3 3）n優(yōu)缺點分析：優(yōu)缺點分析：n原碼表示法原碼表示法n優(yōu)點：與日常使用的十進制表示方法一致，簡單直觀優(yōu)點：與日常使用的十進制表示方法一致，簡單直觀n缺點：加法與減法運算規(guī)則不統(tǒng)一，增加了成本；整數(shù)缺點：加法與減法運算規(guī)則不統(tǒng)一，增加了成本；整數(shù)0 0 有有“00000000”00000000”和和“10000000”10000000”兩種表示形式，不方便兩種表示形式，不方便n補碼表示法補碼表示法n優(yōu)點：加法與減法運算規(guī)則統(tǒng)一，優(yōu)點：加法與減法運算規(guī)則統(tǒng)一， 沒

30、有沒有“-0”,-0”,可表示可表示的數(shù)比原碼多一個的數(shù)比原碼多一個n缺點：不直觀，人使用不方便缺點：不直觀，人使用不方便n結(jié)論：帶符號整數(shù)在計算機內(nèi)不采用結(jié)論：帶符號整數(shù)在計算機內(nèi)不采用“原碼原碼”而采而采用用“補碼補碼”的形式表示！的形式表示！40帶符號整數(shù)的編碼表示（帶符號整數(shù)的編碼表示（4 4）n原碼可表示的整數(shù)范圍原碼可表示的整數(shù)范圍8位原碼：位原碼： - 27+127- 1（- 127127）16位原碼：位原碼： - 215+1215- 1（- 3276732767）n 位原碼：位原碼： - 2n-1+12n-1- 1n補碼可表示的整數(shù)范圍補碼可表示的整數(shù)范圍 8位補碼：位補碼：-

31、 2727- 1 （- 128127 ) n位補碼：位補碼：- 2n-12n-1- 1- 128表示為表示為 10000000+127 表示為表示為 0111111141小結(jié)：小結(jié)：3 3種整數(shù)的比較種整數(shù)的比較8位二進制碼位二進制碼表示無符號整表示無符號整數(shù)時的數(shù)值數(shù)時的數(shù)值表示帶符號整數(shù)表示帶符號整數(shù)(原碼原碼)時的值時的值表示帶符號整數(shù)表示帶符號整數(shù)(補碼補碼)時的值時的值0000 00000000000 00011110111 11111271271271000 0000128- 0- 1281000 0001129- 1- 1271111 1111255- 127- 1 計算機中整數(shù)

32、有多種，同一個二進制代碼表示不同類型的整數(shù)計算機中整數(shù)有多種，同一個二進制代碼表示不同類型的整數(shù)時，其含義（數(shù)值）可能不同時，其含義（數(shù)值）可能不同 一個代碼它到底代表哪種整數(shù)（或其它東西），是由指令決定一個代碼它到底代表哪種整數(shù)（或其它東西），是由指令決定的的421.2.4 實數(shù)實數(shù)(浮點數(shù)浮點數(shù))的表示的表示 （選講）（選講）43實數(shù)的特點與表示方法實數(shù)的特點與表示方法n 特點：特點：n既有整數(shù)部分又有小數(shù)部分，小數(shù)點位置不固定既有整數(shù)部分又有小數(shù)部分，小數(shù)點位置不固定n整數(shù)和純小數(shù)是實數(shù)的特例整數(shù)和純小數(shù)是實數(shù)的特例n任何一個實數(shù)總可以表達成一個乘冪和一個純小任何一個實數(shù)總可以表達成一個

33、乘冪和一個純小數(shù)之積數(shù)之積n例如：例如： 56.725 = 0.56725102 0.0034756 = -0.34756102n 實數(shù)的表示方法（記階法）：用實數(shù)的表示方法（記階法）：用3個部分表示個部分表示n 乘冪中的乘冪中的指數(shù)指數(shù)：表示實數(shù)中小數(shù)點的位置：表示實數(shù)中小數(shù)點的位置n 純小數(shù)部分純小數(shù)部分(尾數(shù)尾數(shù))：表示實數(shù)中的有效數(shù)字部分：表示實數(shù)中的有效數(shù)字部分1. 數(shù)的正負數(shù)的正負(符號符號)44二進制實數(shù)的浮點表示二進制實數(shù)的浮點表示n 與十進制實數(shù)一樣，二進制實數(shù)也可以用記階法表示與十進制實數(shù)一樣，二進制實數(shù)也可以用記階法表示n 例如：例如： +1001.011B = + 0.

34、1001011B2 100 0.0010101B = 0.10101B210 n可見，任一個二進制實數(shù)可見，任一個二進制實數(shù) N 均可表示為：均可表示為：N=S2P（其中，（其中， 是該數(shù)的是該數(shù)的符號符號； S是是N 的的尾數(shù)尾數(shù)；P是是N的的階碼）階碼）n因此，因此，32位的單精度浮點數(shù)在計算機中可表示為：位的單精度浮點數(shù)在計算機中可表示為： 尾尾 數(shù)數(shù)符號位符號位8位位23位位階碼階碼45小小 結(jié)：用比特表示信息的優(yōu)點結(jié)：用比特表示信息的優(yōu)點 n比特只有比特只有0和和1兩個符號，具有兩個符號，具有2個狀態(tài)的器件和裝置就能表個狀態(tài)的器件和裝置就能表示和存儲比特，而制造兩個穩(wěn)定狀態(tài)的電路又很

35、容易示和存儲比特，而制造兩個穩(wěn)定狀態(tài)的電路又很容易n比特的運算規(guī)則很簡單，使用門電路就能高速度地實現(xiàn)二進比特的運算規(guī)則很簡單，使用門電路就能高速度地實現(xiàn)二進制數(shù)的算術(shù)和邏輯運算制數(shù)的算術(shù)和邏輯運算n比特不僅能表示比特不僅能表示“數(shù)數(shù)”，而且能表示文字、符號、圖像、聲，而且能表示文字、符號、圖像、聲音，可以毫不費力地相互組合，開發(fā)音，可以毫不費力地相互組合，開發(fā)“多媒體多媒體”應(yīng)用應(yīng)用n信息使用比特表示以后，可以通過多種方法進行信息使用比特表示以后，可以通過多種方法進行“數(shù)據(jù)壓數(shù)據(jù)壓縮縮”，從而大大降低信息傳輸和存儲的成本。，從而大大降低信息傳輸和存儲的成本。n使用比特表示信息后，只要再附加一些

36、額外的比特，就能發(fā)使用比特表示信息后，只要再附加一些額外的比特，就能發(fā)現(xiàn)甚至糾正信息傳輸和存儲過程中的錯誤，大大提高了信息現(xiàn)甚至糾正信息傳輸和存儲過程中的錯誤，大大提高了信息系統(tǒng)的可靠性系統(tǒng)的可靠性 461.3 微電子技術(shù)簡介微電子技術(shù)簡介（1）微電子技術(shù)與集成電路）微電子技術(shù)與集成電路（2）集成電路的制造）集成電路的制造（3）集成電路的發(fā)展趨勢）集成電路的發(fā)展趨勢（4）IC卡卡(1)(1)微電子技術(shù)與集成電路微電子技術(shù)與集成電路 微電子技術(shù)是信息技術(shù)領(lǐng)域中的關(guān)微電子技術(shù)是信息技術(shù)領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)，是發(fā)展電子信息產(chǎn)業(yè)和各項鍵技術(shù)，是發(fā)展電子信息產(chǎn)業(yè)和各項高技術(shù)的基礎(chǔ)高技術(shù)的基礎(chǔ) 微電子技術(shù)的核

37、心是集成電路技術(shù)微電子技術(shù)的核心是集成電路技術(shù)48電子電路中元器件的發(fā)展演變電子電路中元器件的發(fā)展演變晶體管晶體管(1948)中中/小規(guī)模小規(guī)模集成電路集成電路(1950s) 微電子技術(shù)是以微電子技術(shù)是以集成電路集成電路為核心的電子技術(shù)，為核心的電子技術(shù)，它是在電子元器件小型化、微型化的過程中發(fā)它是在電子元器件小型化、微型化的過程中發(fā)展起來的。展起來的。大規(guī)模大規(guī)模/超大規(guī)模超大規(guī)模集成電路集成電路(1970s)電子管電子管(1904)49什么是集成電路？什么是集成電路？n集成電路集成電路 (Integrated Circuit，簡稱，簡稱IC)：以半導(dǎo)體單晶片作為基片以半導(dǎo)體單晶片作為基片,

38、采用平面工藝，采用平面工藝，將晶體管、電阻、電容等元器件及其連線將晶體管、電阻、電容等元器件及其連線所構(gòu)成的電路制作在基片上所構(gòu)成的一個所構(gòu)成的電路制作在基片上所構(gòu)成的一個微型化的電路或系統(tǒng)微型化的電路或系統(tǒng)n集成電路的優(yōu)點：集成電路的優(yōu)點：n體積小、重量輕體積小、重量輕n功耗小、成本低功耗小、成本低n速度快、可靠性高速度快、可靠性高超大規(guī)模集成電路超大規(guī)模集成電路小規(guī)模集成電路小規(guī)模集成電路50集成電路的分類集成電路的分類n按用途分：按用途分：n通用集成電路通用集成電路n專用集成電路專用集成電路（ASIC）n按電路的功能分：按電路的功能分：n數(shù)字集成電路數(shù)字集成電路n模擬集成電路模擬集成電路

39、n按集成度按集成度(芯片中包含芯片中包含的元器件數(shù)目的元器件數(shù)目)分：分：集成電路規(guī)模集成電路規(guī)模元器件數(shù)目元器件數(shù)目小規(guī)模集成電小規(guī)模集成電路（路（SSI）100中規(guī)模集成電中規(guī)模集成電路（路（MSI）1003000大規(guī)模集成電大規(guī)模集成電路（路（LSI）300010萬萬超大規(guī)模集成超大規(guī)模集成電路（電路（VLSI）10萬萬幾十億幾十億極大規(guī)模集成極大規(guī)模集成電路（電路（ULSI）100萬萬51IC集成度提高的規(guī)律集成度提高的規(guī)律Moore定律定律：單塊集成電路的集成度平均每單塊集成電路的集成度平均每18個月個月翻一番翻一番 (Gordon E.Moore,1965年年)晶體管數(shù)晶體管數(shù)例例

40、：Intel微處理器集成度的發(fā)展微處理器集成度的發(fā)展n酷?？犷?雙核雙核 （2006）291410M晶體管晶體管n酷?？犷?四核四核 （2007）820M 晶體管晶體管1 000197019751980198519901995200010 000100 00010610 x106 100 x10640048008808080868028680386PentiumPentium IIPentium IIIPentium 48048620101000 x106CORE 2 DuoCORE 2 Quad52進一步提高集成度的問題與出路進一步提高集成度的問題與出路n問題：問題：n線寬進一步縮小后，晶體

41、管線條小到線寬進一步縮小后，晶體管線條小到納米級納米級時，其電流微弱時，其電流微弱到僅有幾十個甚至幾個電子流動，晶體管將逼近其物理極限到僅有幾十個甚至幾個電子流動，晶體管將逼近其物理極限而無法正常工作而無法正常工作n出路：出路：n在在納米尺寸納米尺寸下，納米結(jié)構(gòu)會表現(xiàn)出一些新的下，納米結(jié)構(gòu)會表現(xiàn)出一些新的量子現(xiàn)象和效應(yīng)量子現(xiàn)象和效應(yīng)，人們正在利用這些量子效應(yīng)研制具有全新功能的人們正在利用這些量子效應(yīng)研制具有全新功能的量子器件量子器件，使能開發(fā)出新的使能開發(fā)出新的納米芯片納米芯片和和量子計算機量子計算機n同時，正在研究將同時，正在研究將光光作為信息的載體，發(fā)展光子學(xué)，研制作為信息的載體，發(fā)展光子學(xué)，研制集集成光路成光路，或把電子與光子并用，實現(xiàn)，或把電子與光子并用，實現(xiàn)光電子集成光電子集成 (4) IC卡簡介卡簡介幾乎每個人每天都與幾乎每個人每天都與ICIC卡打交道，例如我們的身份卡打交道，例如我們的身份證、手機證、手機SIMSIM卡、交通卡、飯卡等等，什么是卡、交通卡、飯卡等等，什么是ICIC卡？卡？它有哪些類型和用途？工作原理大致是怎樣的？下它有哪些類型和用途？工作原理大致是怎樣的？下面是簡單介紹。面是簡單介紹。54什么是什么是 IC卡？卡？nIC