第1章 信息技術(shù)概述

第1章

信息技術(shù)概述數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院2內(nèi)容提要1.1

現(xiàn)代信息技術(shù)1.2

數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)1.3

微電子技術(shù)簡(jiǎn)介數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院31.1現(xiàn)代信息技術(shù)1.1.1信息與信息處理信息（Information）：人們所關(guān)心的事情的消息或知識(shí)。一則消息或知識(shí)，只有對(duì)接收者的行為或思想活動(dòng)產(chǎn)生影響時(shí)，才能稱為信息。信息可以脫離原物質(zhì)而借助于載體傳輸。載體以某種特殊的變化和運(yùn)動(dòng)反映信息的內(nèi)容，并使接收者可以感知。

信息處理：包括信息收集、存儲(chǔ)、加工、檢索、傳輸?shù)然顒?dòng)。計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和普遍使用則是信息處理的巨大飛躍。

1.1.2信息技術(shù)的發(fā)展1．信息技術(shù)信息技術(shù)：是對(duì)用于管理和處理信息所采用的各種技術(shù)的總稱。信息技術(shù)包括以下幾個(gè)方面：感測(cè)與識(shí)別技術(shù)：其作用是擴(kuò)展人類獲取信息的感覺(jué)器官功能，它包括信息識(shí)別、信息提取、信息檢測(cè)等技術(shù)。

信息傳輸技術(shù)：主要功能是實(shí)現(xiàn)信息的快速、準(zhǔn)確、可靠、安全地從一個(gè)地方傳輸?shù)搅硪粋€(gè)地方。信息處理與挖掘技術(shù)：信息處理包括對(duì)信息的編碼、壓縮、加密等。“數(shù)據(jù)挖掘”在對(duì)信息處理的基礎(chǔ)上，還可以發(fā)現(xiàn)信息內(nèi)部包含的某種聯(lián)系，從而形成一些新的更深層次的決策信息。信息應(yīng)用技術(shù)：是針對(duì)各種實(shí)用目的而發(fā)展起來(lái)的具體技術(shù)，如企業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化、辦公自動(dòng)化、家庭自動(dòng)化、人工智能和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等，它是信息技術(shù)開發(fā)的根本目的所在。2．信息技術(shù)的發(fā)展歷程信息技術(shù)的發(fā)展歷程了五個(gè)階段：語(yǔ)言的使用：語(yǔ)言成為人類進(jìn)行思想交流和信息傳播不可缺少的工具。文字的出現(xiàn)和使用：它使人類對(duì)信息的保存和傳播取得重大突破，較大地超越了時(shí)間和地域的局限。印刷術(shù)的發(fā)明和使用：它使書籍、報(bào)刊成為重要的信息儲(chǔ)存和傳播的媒體。電話、廣播、電視的使用：它使人類進(jìn)入利用電磁波傳播信息的時(shí)代。計(jì)算機(jī)與互連網(wǎng)的使用：它使人類進(jìn)入大容量、高效、快速、多媒體的信息傳播時(shí)代。3.信息技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)高速大容量：從元器件到計(jì)算系統(tǒng)，從處理、存儲(chǔ)到傳輸，從傳輸?shù)浇粨Q，信息技術(shù)在向著高速大容量的方向發(fā)展。綜合集成：信息采集、處理、存儲(chǔ)與傳輸?shù)慕Y(jié)合，信息生產(chǎn)與信息使用的結(jié)合，各種媒體的結(jié)合，各種業(yè)務(wù)的綜合，都體現(xiàn)了綜合集成的理念。平臺(tái)化：操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、中間件和應(yīng)用軟件相互滲透，硬件與操作系統(tǒng)等軟件整合集成，標(biāo)志著信息技術(shù)在向一體化軟件平臺(tái)方向演變。平臺(tái)化可降低信息技術(shù)應(yīng)用復(fù)雜性，適應(yīng)用戶靈活部署、協(xié)同工作和個(gè)性應(yīng)用需求。智能化：隨著傳感技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，海量數(shù)據(jù)匯集將賦予信息技術(shù)更多自適應(yīng)能力，智能化將成為趨勢(shì)。智能信息技術(shù)將綜合利用各種網(wǎng)絡(luò)、自動(dòng)化等手段提供快捷的智能服務(wù)。多媒體化：在數(shù)字媒體技術(shù)與終端融合的發(fā)展前提下，人們更加注重視聽(tīng)感覺(jué)和個(gè)體體驗(yàn)，多媒體化是必然趨勢(shì)。綜合處理音頻、視頻、圖形、圖像，以及與終端設(shè)備交互控制結(jié)合的技術(shù)，有助于實(shí)現(xiàn)人機(jī)信息動(dòng)態(tài)、雙向交互。1.1.3信息化與信息社會(huì)信息化

信息化：是充分利用信息技術(shù)，開發(fā)利用信息資源，促進(jìn)信息交流和知識(shí)共享，提高經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)質(zhì)量，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展轉(zhuǎn)型的歷史進(jìn)程。信息化的內(nèi)容：產(chǎn)品信息化：一是產(chǎn)品所含各類信息比重日益增大、物質(zhì)比重日益降低，產(chǎn)品日益由物質(zhì)產(chǎn)品的特征向信息產(chǎn)品的特征邁進(jìn)；二是越來(lái)越多的產(chǎn)品中嵌入了智能化元器件，使產(chǎn)品具有越來(lái)越強(qiáng)的信息處理功能。企業(yè)信息化：指企業(yè)在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、開發(fā)、生產(chǎn)、管理、經(jīng)營(yíng)等多個(gè)環(huán)節(jié)中廣泛利用信息技術(shù)，并大力培養(yǎng)信息人才，完善信息服務(wù)，加速建設(shè)企業(yè)信息系統(tǒng)。產(chǎn)業(yè)信息化：指農(nóng)業(yè)、工業(yè)、服務(wù)業(yè)等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)廣泛利用信息技術(shù)，大力開發(fā)和利用信息資源，建立各種類型的數(shù)據(jù)庫(kù)和網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)內(nèi)各種資源、要素的優(yōu)化與重組，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)。國(guó)民經(jīng)濟(jì)信息化：指在經(jīng)濟(jì)大系統(tǒng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的信息大流動(dòng)，使金融、貿(mào)易、投資、計(jì)劃、通關(guān)、營(yíng)銷等組成一個(gè)信息大系統(tǒng)，使經(jīng)濟(jì)的四個(gè)環(huán)節(jié)生產(chǎn)、流通、分配、消費(fèi)，通過(guò)信息進(jìn)一步聯(lián)成一個(gè)整體。國(guó)民經(jīng)濟(jì)信息化是各國(guó)急需實(shí)現(xiàn)的近期目標(biāo)。社會(huì)生活信息化：指包括經(jīng)濟(jì)、科技、教育、軍事、政務(wù)、日常生活等在內(nèi)的整個(gè)社會(huì)體系采用先進(jìn)的信息技術(shù)。建立各種信息網(wǎng)絡(luò)，大力開發(fā)有關(guān)人們?nèi)粘Ｉ畹男畔?nèi)容，豐富人們的精神生活，拓展人們的活動(dòng)時(shí)空，等到社會(huì)生活極大程度信息化以后，我們也就進(jìn)入了信息社會(huì)。信息化的重要意義：

信息化是一個(gè)國(guó)家由物質(zhì)生產(chǎn)向信息生產(chǎn)、由工業(yè)經(jīng)濟(jì)向信息經(jīng)濟(jì)、由工業(yè)社會(huì)向信息社會(huì)轉(zhuǎn)變的動(dòng)態(tài)的、漸進(jìn)的過(guò)程。信息化的本質(zhì)就是生產(chǎn)力的變革。我國(guó)經(jīng)過(guò)30年的改革開放，經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展進(jìn)入一個(gè)關(guān)鍵時(shí)期，粗放型的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，消耗了大量的資源，破壞了生態(tài)環(huán)境，已經(jīng)難以為繼。必須要調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，大力發(fā)展信息技術(shù)等新興產(chǎn)業(yè)，把信息化和工業(yè)現(xiàn)代化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、城鎮(zhèn)化等結(jié)合起來(lái)，才能重新取得發(fā)展的主動(dòng)權(quán)，這也是落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，建設(shè)美麗中國(guó)的必然要求。

2.信息社會(huì)

信息社會(huì)：也稱信息化社會(huì)，是脫離工業(yè)化社會(huì)以后，信息產(chǎn)業(yè)高度發(fā)達(dá)并且在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)的社會(huì)。

信息社會(huì)的特點(diǎn)：社會(huì)經(jīng)濟(jì)的主體由制造業(yè)轉(zhuǎn)向以高新科技為核心的第三產(chǎn)業(yè)，即信息和知識(shí)產(chǎn)業(yè)占據(jù)主導(dǎo)地位。勞動(dòng)力主體不再是機(jī)械的操作者，而是信息的生產(chǎn)者和傳播者。交易結(jié)算不再主要依靠現(xiàn)金，而是主要依靠信用。貿(mào)易不再主要局限于國(guó)內(nèi)，跨國(guó)貿(mào)易和全球貿(mào)易將成為主流。1.1.4信息產(chǎn)業(yè)1.信息產(chǎn)業(yè)的分類：2.信息產(chǎn)業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的作用1）信息產(chǎn)業(yè)的支柱作用

信息產(chǎn)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。近年來(lái)信息產(chǎn)業(yè)以3倍于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的速度發(fā)展，在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)中的比重不斷攀升，2012年達(dá)到6.3%，已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)新的增長(zhǎng)點(diǎn)。2)信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)作用

信息產(chǎn)業(yè)是關(guān)系國(guó)家經(jīng)濟(jì)命脈和國(guó)家安全的基礎(chǔ)性和戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。通信網(wǎng)絡(luò)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)設(shè)施，網(wǎng)絡(luò)與信息安全是國(guó)家安全的重要內(nèi)容；強(qiáng)大的電子信息產(chǎn)品制造業(yè)和軟件業(yè)是確保網(wǎng)絡(luò)與信息安全的根本保障，也是國(guó)防現(xiàn)代化建設(shè)的重要保障。3)信息產(chǎn)業(yè)的先導(dǎo)作用信息產(chǎn)業(yè)是國(guó)家經(jīng)濟(jì)的先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已經(jīng)成為各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要?jiǎng)恿蜕鐣?huì)再生產(chǎn)的基礎(chǔ)，它是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)群中的龍頭產(chǎn)業(yè)，帶動(dòng)著其它高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，它已滲透國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各領(lǐng)域，極大提高國(guó)家的創(chuàng)新能力。4)信息產(chǎn)業(yè)的核心作用

信息產(chǎn)業(yè)是推進(jìn)國(guó)家信息化、促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式轉(zhuǎn)變的核心產(chǎn)業(yè)。通信網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)裝備是國(guó)家信息化的物資基礎(chǔ)和主要?jiǎng)恿?；信息技術(shù)的普及和信息產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用，將推動(dòng)社會(huì)生產(chǎn)、生活方式的轉(zhuǎn)型；信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展大量降低物資消耗和交易成本，對(duì)實(shí)現(xiàn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式向節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)涵集約型方式轉(zhuǎn)變具有重要推動(dòng)作用。3．我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)的主要發(fā)展方向1）下一代信息網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)

實(shí)施寬帶中國(guó)工程，加快構(gòu)建下一代國(guó)家信息基礎(chǔ)設(shè)施；加快新一代信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開發(fā)和自主標(biāo)準(zhǔn)的推廣應(yīng)用，支持適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和下一代網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的信息產(chǎn)品的研制和應(yīng)用，帶動(dòng)新型網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、智能終端產(chǎn)業(yè)和新興信息服務(wù)及其商業(yè)模式的創(chuàng)新發(fā)展；發(fā)展寬帶無(wú)線城市、家庭信息網(wǎng)絡(luò)，加快信息基礎(chǔ)設(shè)施向農(nóng)村和偏遠(yuǎn)地區(qū)延伸覆蓋，普及信息應(yīng)用；強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)信息安。

2）電子核心基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)

大力提升高性能集成電路產(chǎn)品自主開發(fā)能力，加強(qiáng)新一代半導(dǎo)體材料和器件工藝技術(shù)研發(fā)，培育集成電路產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)新優(yōu)勢(shì)。掌握智能傳感器和新型電力電子器件及系統(tǒng)的核心技術(shù)，提高新興領(lǐng)域?qū)Ｓ迷O(shè)備儀器保障和支撐能力，發(fā)展片式化、微型化、綠色化的新型元器件。3）高端軟件和新興信息服務(wù)產(chǎn)業(yè)加強(qiáng)以網(wǎng)絡(luò)化操作系統(tǒng)、海量數(shù)據(jù)處理軟件等為代表的基礎(chǔ)軟件、云計(jì)算軟件、工業(yè)軟件、智能終端軟件、信息安全軟件等關(guān)鍵軟件的開發(fā)。推動(dòng)大型信息資源庫(kù)建設(shè)，積極培育云計(jì)算服務(wù)、電子商務(wù)服務(wù)等新興服務(wù)業(yè)。推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)體系變革轉(zhuǎn)型和信息服務(wù)的普及，利用信息技術(shù)發(fā)展數(shù)字內(nèi)容產(chǎn)業(yè)，提升文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)信息化與工業(yè)化的深度融合。1.2

數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)1.2.1信息的單位1）計(jì)算機(jī)中信息的存儲(chǔ)單位

bit指的是二進(jìn)制數(shù)的一位，又稱比特，是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的最小單位。在計(jì)算機(jī)中，通常用B（字節(jié)）、KB（千字節(jié)）、MB（兆字節(jié)）、GB（吉字節(jié)）、PB（拍字節(jié)）為單位來(lái)表示存儲(chǔ)器（內(nèi)存、硬盤等）的存儲(chǔ)容量或文件的大小。2）

存儲(chǔ)單位B、KB、MB、GB、PB的換算關(guān)系1B=8bit(20) 1KB=1024B (210)1MB=1024KB(220)

1GB=1024MB(230)

1TB=1024GB(240)1PB=1024TB(250)

3）計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)一般是指參加運(yùn)算的寄存器所含有的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)，它表示了一次信息處理的二進(jìn)制位數(shù)和計(jì)算機(jī)的精度。計(jì)算機(jī)的功能設(shè)計(jì)決定了計(jì)算機(jī)的字長(zhǎng)。目前，一般的大型主機(jī)字長(zhǎng)在128～256位之間，小型機(jī)字長(zhǎng)在32～128位之間，微型機(jī)字長(zhǎng)在16～64位之間，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，各型計(jì)算機(jī)的字長(zhǎng)有所加長(zhǎng)。

1．進(jìn)位計(jì)數(shù)制

用進(jìn)位的方法進(jìn)行計(jì)數(shù)的數(shù)制稱為進(jìn)位計(jì)數(shù)制，簡(jiǎn)稱進(jìn)制。1)進(jìn)位計(jì)數(shù)制的兩個(gè)基本要素，即“基數(shù)”和“權(quán)”

1.2.2二進(jìn)制及其基本運(yùn)算某進(jìn)制的基數(shù)是指該進(jìn)制中允許使用的數(shù)碼的個(gè)數(shù)，而進(jìn)制中每一固定位置對(duì)應(yīng)的單位值稱為權(quán)。

(1999)10=1×103+9×102+9×101+9×100(101.11)2=1×22+0×21+1×20+1×2-1+1×2-2權(quán)值幾種常用進(jìn)制的基數(shù)和數(shù)碼：

進(jìn)制基數(shù)使用的數(shù)碼二進(jìn)制20，1八進(jìn)制80，1，2，3，4，5，6，7十進(jìn)制100，1，2，3，4，5，6，7，8，9十六進(jìn)制160，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F(xiàn)2).計(jì)算機(jī)采用二進(jìn)制其特點(diǎn)（1）物理上容易實(shí)現(xiàn)；（2）運(yùn)算簡(jiǎn)便；（3）運(yùn)行可靠；（4）邏輯計(jì)算方便。幾種不同的進(jìn)制數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系： 為清晰簡(jiǎn)便起見(jiàn)，一般在數(shù)的后面加一個(gè)字母以區(qū)別不同的進(jìn)制。用B表示二進(jìn)制，Q表示八進(jìn)制、D或不加字母表示十進(jìn)制、H表示十六進(jìn)制。如：101101B、256Q、168D或168、10E6H。2．不同進(jìn)位計(jì)數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換1）二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制采用“按權(quán)展開，相加求和”的方法，即用多項(xiàng)式展開，然后逐項(xiàng)累加。例1：將（1101101.0101）2轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；(1101101.0101)2=1×26+1×25+0×24+1×23+1×22+0×21+l×20+0×21+l×22+0×23+1×24

=(109.3125)10例2：將（3506.2）8十進(jìn)制；例3：將（1EC.2A）16十進(jìn)制；(3506.2)8=3×83+5×82+0×81+6×80+2×81=(1862.25)10(1EC.2A)16=1×162+14×161+12×160+2×16-1+10×16-2=

(492.164

062

5)10

1.十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成R進(jìn)制整數(shù)

方法:除R取余2）十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制

十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成R進(jìn)制的整數(shù)，可用十進(jìn)制整數(shù)部分連續(xù)地除以R直到商為零為止。其余數(shù)即為R進(jìn)制的各位數(shù)碼。此方法稱之為“除R取余法”。步驟如下：（1）將十進(jìn)制數(shù)除R，保存余數(shù)。（2）若商為0，則進(jìn)行第(3)步，否則，用商代替原十進(jìn)制數(shù)，重復(fù)第(1)步。（3）將所有的余數(shù)找出，最后得到的余數(shù)作為最高位，最先得出的余數(shù)作為最低位，由各余數(shù)依次排列而成的新的數(shù)據(jù)就是轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制的結(jié)果。例4:將（57）10轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。(57)10=(111001)2例5:將(153)10轉(zhuǎn)化為八進(jìn)制數(shù)。（方法:除8取余）(153)10=(231)8

例6:將(286)10轉(zhuǎn)化為十六進(jìn)制數(shù)

。（方法:除16取余）(286)10=(11E)16

注意：十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制、十六進(jìn)制整數(shù)，一般不采取這種方法，易出錯(cuò)，而是先將十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制整數(shù)，再將二進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)化為八進(jìn)制、十六進(jìn)制整數(shù)。2.十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成R進(jìn)制小數(shù)

方法:乘R取整十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成R進(jìn)制小數(shù)時(shí)，可將小數(shù)部分連續(xù)地乘以R，直到小數(shù)部分為0，或達(dá)到所要求的精度為止（小數(shù)部分可能永不為零），得到的整數(shù)即組成R進(jìn)制的小數(shù)部分，此法稱為“乘R取整法”。例7：將（0.3125）10轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。(0.3125)10=(0.0101)2例8:

將（0.5627）10轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。此過(guò)程會(huì)不斷進(jìn)行下去（小數(shù)位永不達(dá)0），因此只能取到一定精度

(0.5627)10≈(0.10010)2若將十進(jìn)制數(shù)57.3125轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)，可分別進(jìn)行整數(shù)部分和小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換，然后再拼在一起：（57.3125）10=（111001.0101）2注意：十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制、十六進(jìn)制小數(shù)也可以通過(guò)乘8、16取整來(lái)得到，但是這種方法計(jì)算比較復(fù)雜，容易出錯(cuò)，通常是先把十進(jìn)制小數(shù)先轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制小數(shù)，再將二進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制或十六進(jìn)制小數(shù)。

3）二進(jìn)制,八進(jìn)制,十六進(jìn)制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換八進(jìn)制數(shù)碼二進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)碼二進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)碼二進(jìn)制數(shù)0000000008100010011000191001201020010A1010301130011B1011410040100C1100510150101D1101611060110E1110711170111F1111八進(jìn)制、十六進(jìn)制基數(shù)與二進(jìn)制數(shù)對(duì)照表

二、八、十六進(jìn)制的相互轉(zhuǎn)換在應(yīng)用中占有重要的地位。由于這三種進(jìn)制的權(quán)之間有內(nèi)在的聯(lián)系，即23=8，24=16，因而它們之間的轉(zhuǎn)換比較容易，每位八進(jìn)制數(shù)碼用三位二進(jìn)制數(shù)表示，即三個(gè)二進(jìn)制位為一組；每位十六進(jìn)制數(shù)碼用四位二進(jìn)制數(shù)表示，即四個(gè)二進(jìn)制位為一組。在轉(zhuǎn)換時(shí)，以小數(shù)點(diǎn)為中心向左右兩邊延伸進(jìn)行分組，中間的0不能省略，兩頭不夠時(shí)必須補(bǔ)0，補(bǔ)滿一組的位數(shù)為止。

1.二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)方法:“三合一”，用三位二進(jìn)制表示一位八進(jìn)制

142Q

（98）1011000102.二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)

方法:“四合一”，用四位二進(jìn)制表示一位十六進(jìn)制（98）10110001062H3.八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)

方法：“一拉三”,把一位八進(jìn)制用三位二進(jìn)制表示（98）10142Q11000104.十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)方法:“一拉四”，把一位十六進(jìn)制用四位二進(jìn)制表示（98）1062H1100010例9：將十進(jìn)制數(shù)98.3125分別轉(zhuǎn)換為二、八、十六進(jìn)制數(shù)。1.2.3信息在計(jì)算機(jī)中的表示計(jì)算機(jī)中的信息分為兩大類：數(shù)值信息：如5、-8、2.68、-135.378等。非數(shù)值信息：如文字、聲音、圖形、圖像、動(dòng)畫、視頻等。

無(wú)能是數(shù)值信息還是非數(shù)值信息，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部都必須用二進(jìn)制的0和l兩個(gè)符號(hào)來(lái)表示。

1.數(shù)值信息1）符號(hào)數(shù)的機(jī)器碼表示實(shí)際的數(shù)據(jù)有正數(shù)和負(fù)數(shù)，用“+”表示正數(shù)，用“-”表示負(fù)數(shù)，這種帶有符號(hào)的數(shù)稱為符號(hào)數(shù)。因?yàn)橛?jì)算機(jī)不能識(shí)別“+”號(hào)和“-”號(hào)，必須對(duì)它們數(shù)值化，用0表示“+”，用1表示“-”，并且將0或1放在二進(jìn)制數(shù)的最高位（符號(hào)位）上。這種被符號(hào)化后的符號(hào)數(shù)可以在計(jì)算機(jī)中表示，通常稱它為機(jī)器碼。機(jī)器碼有三種：原碼、反碼和補(bǔ)碼。

（1）原碼一個(gè)符號(hào)數(shù)的原碼是：如果為正，其符號(hào)位為0，如果為負(fù)，其符號(hào)位為1，其余各二進(jìn)制位是該符號(hào)數(shù)的絕對(duì)值。在以下敘述中以[x]y表示x的原碼。例1寫出x1=+1101001B，x2=-0111001B的原碼。[x1]y=01101001B[x2]y=10111001B0在原碼中有兩種表示：[+0]y=00000000B[-0]y=10000000B說(shuō)明：原碼表示雖然直觀，但原碼在做加減運(yùn)算時(shí)，符號(hào)位不能視同數(shù)一樣參加運(yùn)算，運(yùn)算規(guī)則復(fù)雜，運(yùn)算時(shí)間長(zhǎng)，為此再引入反碼和補(bǔ)碼。（2）反碼正數(shù)的反碼與其原碼相同，負(fù)數(shù)的反碼是保持其原碼符號(hào)位不變，其余各位“1”換成“0”，“0”換成“1”，便得到反碼。在以下敘述中以[x]f表示x的反碼。例2寫出x1=+1101001B，x2=-0111001B的反碼。[x1]y=01101001B[x2]y=10111001B[x1]f=01101001B[x2]f=11000110B0在反碼中有兩種表示：[+0]f=00000000B[-0]f=11111111B（3）補(bǔ)碼正數(shù)的補(bǔ)碼與其原碼相同，負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼通過(guò)在其反碼的最低二進(jìn)制位上加1得到。在以下敘述中以[x]b表示x的補(bǔ)碼。如果x為負(fù)數(shù)，[x]b=[x]f+1。例3寫出x1=+1101001B，x2=-0111001B的補(bǔ)碼。[x1]y=01101001B[x2]y=10111001B[x1]f=01101001B[x2]f=11000110B[x1]b=01101001B[x2]b=11000111B0在補(bǔ)碼中只有一種表示：[+0]b=00000000B[-0]b=00000000B說(shuō)明：補(bǔ)碼的特點(diǎn)是其符號(hào)位能和數(shù)值部分一起參加運(yùn)算。例4x1=+1101001B，x2=-0111001B，計(jì)算x1+x2的值。直接計(jì)算：x1+x2=+1101001B-0111001B=+0110000B用補(bǔ)碼計(jì)算：x1+x2=[x1]b+[x2]b=01101001B+11000111B=00110000B注意：用補(bǔ)碼計(jì)算時(shí)，如果最高位要向前進(jìn)位，將自動(dòng)丟棄進(jìn)位。上述計(jì)算結(jié)果相同。2）定點(diǎn)數(shù)的機(jī)器碼表示定點(diǎn)整數(shù)：小數(shù)點(diǎn)的位置在最低的一個(gè)二進(jìn)位之后。如：

為負(fù)整數(shù)，即-0111010B。

定點(diǎn)純小數(shù)：將小數(shù)點(diǎn)隱含在符號(hào)位與有效數(shù)值部分的中間，簡(jiǎn)稱定點(diǎn)小數(shù)。如：

為正純小數(shù)，即+0.1000100B。

3）浮點(diǎn)數(shù)的機(jī)器碼表示一個(gè)二進(jìn)制數(shù)的浮點(diǎn)形式應(yīng)包括階碼和尾數(shù)兩部分，這里階碼是以2為底的指數(shù)的冪，底數(shù)2是隱含的不出現(xiàn)。采用這種形式表示的數(shù)稱為浮點(diǎn)數(shù)。記為：N=2i﹒S式中，i為N的階碼，是帶符號(hào)的整數(shù)；S為N的尾數(shù)，一般規(guī)定為帶符號(hào)的二進(jìn)制定點(diǎn)純小數(shù)。例：1011010100000000階碼尾數(shù)例中階碼為-011B，尾數(shù)為+0.10100000000B。它表示的浮點(diǎn)數(shù)是：+（0.101）×2-3=0.000101B=0.078125D。說(shuō)明：計(jì)算機(jī)采用浮點(diǎn)數(shù)表示數(shù)值的原因是：①用同樣多二進(jìn)制位表示數(shù)值，浮點(diǎn)數(shù)表示數(shù)的范圍比定點(diǎn)數(shù)大。②浮點(diǎn)數(shù)不易丟失有效數(shù)字，提高了運(yùn)算精度。2、西文字符的編碼

1）ASCII碼

ASCII碼是目前計(jì)算機(jī)中最普遍采用的一種字符編碼。ASCII(AmericanStandardCodeforInformationInterchange)碼稱為“美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼”，被國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織確定為國(guó)際上通用的字符編碼。用一個(gè)字節(jié)表示，它分為標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼和擴(kuò)展ASCII碼兩部分。（1）標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼：最高位為0，低七位二進(jìn)制數(shù)用于編碼，范圍：0～127，所以標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼最多可表示128個(gè)不同的符號(hào)。包括95種可打印字符，還有33種控制字符（如回車、換行等）。

常見(jiàn)可顯示字符的ASCII碼：數(shù)字0～9的ASCII編碼為：30H～39H。英文字母A～Z的ASCII編碼為：41H～5AH。英文字母a～z的ASCII編碼為：61H～7AH。說(shuō)明：由于標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼采用七位編碼，沒(méi)有用到字節(jié)的最高位。而很多系統(tǒng)就利用這一位作為校驗(yàn)碼，以便提高字符信息傳輸?shù)目煽啃浴SCII碼表（2）擴(kuò)展ASCII碼：最高位為1，擴(kuò)展部分的范圍為128～255，代表128個(gè)擴(kuò)展字符。8位ASCII碼總共表示256個(gè)符號(hào)，其標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼都是相同的，而擴(kuò)展ASCII碼在不同的計(jì)算機(jī)上可能會(huì)有不同的字符定義。如果沒(méi)有特別說(shuō)明，人們通常所說(shuō)的ASCII碼是指標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼。2）EBCDIC碼

EBCDIC碼（ExtendedBinary–CodedDecimalInterchangeCode）是美國(guó)IBM公司在它的各類機(jī)器上廣泛使用的一種信息代碼。一個(gè)字符的EBCDIC碼占用一個(gè)字節(jié)，用八位二進(jìn)制碼表示信息，最多可以表示出256個(gè)不同代碼3）Unicode編碼

Unicode編碼是由國(guó)際組織設(shè)計(jì)，理論上它可為世界每種語(yǔ)言中的每個(gè)字符設(shè)定了統(tǒng)一并且唯一的二進(jìn)制編碼，以滿足跨語(yǔ)言、跨平臺(tái)進(jìn)行文本轉(zhuǎn)換、處理的要求。Unicode的學(xué)名是“UniversalMultiple-OctetCodedCharacterSet”，簡(jiǎn)稱為UCS。UCS有兩種格式：UCS-2和UCS-4。UCS-2就是用兩個(gè)字節(jié)編碼，UCS-4就是用4個(gè)字節(jié)（實(shí)際上只用了31位，最高位必須為0）編碼。目前UCS-2格式包含符號(hào)6811個(gè)，漢字20902個(gè)，韓文拼音11172個(gè)，造字區(qū)6400個(gè)，保留20249個(gè)，共計(jì)65534個(gè)。例如“A”的Unicode編碼是4100H，高位41H(轉(zhuǎn)換為ASCII碼即是65=“A”)，例如“漢”字的Unicode編碼是6C49H。

3、中文信息編碼

1）漢字輸入碼（或外碼）漢字輸入碼主要分為三類：數(shù)字編碼、拼音編碼和字形編碼：數(shù)字編碼數(shù)字編碼就是用數(shù)字串代表一個(gè)漢字的輸入，常用的是國(guó)標(biāo)區(qū)位碼。拼音編碼拼音編碼是以漢語(yǔ)讀音為基礎(chǔ)的輸入方法。字形編碼字形編碼是以漢字的形狀確定的編碼。如：五筆字型。2）漢字國(guó)標(biāo)交換碼和機(jī)內(nèi)碼西文處理系統(tǒng)的交換碼和機(jī)內(nèi)碼均為ASCII，用一個(gè)字節(jié)表示，一般只用低七位。

1981年我國(guó)在國(guó)標(biāo)GB2312-80制定了漢字交換碼也稱為國(guó)標(biāo)交換碼(簡(jiǎn)稱國(guó)標(biāo)碼)。在國(guó)標(biāo)碼中，一個(gè)漢字用兩個(gè)字節(jié)表示，每個(gè)字節(jié)也只用其中的七位。國(guó)標(biāo)碼每個(gè)字節(jié)高位置“1”作為漢字機(jī)內(nèi)碼。這樣既解決了漢字機(jī)內(nèi)碼與西文機(jī)內(nèi)碼之間的二義性，又使?jié)h字機(jī)內(nèi)碼與國(guó)標(biāo)碼具有極簡(jiǎn)單的對(duì)應(yīng)關(guān)系。區(qū)位碼、國(guó)標(biāo)碼和機(jī)內(nèi)碼之間的關(guān)系

區(qū)位碼區(qū)位碼區(qū)碼+20H=國(guó)標(biāo)碼前字節(jié)區(qū)位碼位碼+20H=國(guó)標(biāo)碼后字節(jié)國(guó)標(biāo)碼前字節(jié)+80H=機(jī)內(nèi)碼高位國(guó)標(biāo)碼后字節(jié)+80H=機(jī)內(nèi)碼低位國(guó)標(biāo)碼機(jī)內(nèi)碼機(jī)內(nèi)碼區(qū)位碼區(qū)碼+A0H

=機(jī)內(nèi)碼高位區(qū)位碼位碼+A0H=機(jī)內(nèi)碼低位3）

漢字字形碼漢字字形碼通常有兩種表示方式：點(diǎn)陣和矢量表示方式。

點(diǎn)陣：漢字字形點(diǎn)陣的代碼

16×16、24×24、32×32、48×48。

矢量：存儲(chǔ)的是描述漢字字形的輪廓特征。

字模點(diǎn)陣的信息量是很大的，占用存儲(chǔ)空間也很大，以16×16點(diǎn)陣為例，每個(gè)漢字占用32(2×16=32)個(gè)字節(jié)

1.3

微電子技術(shù)簡(jiǎn)介數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院62微電子技術(shù)是在電子電路和系統(tǒng)的超小型化和微型化過(guò)程中逐漸形成和發(fā)展起來(lái)的。超大規(guī)模集成電路促進(jìn)微電子技術(shù)的不斷發(fā)展。它已成為信息技術(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(xiàng)高技術(shù)的基礎(chǔ)，微電子技術(shù)的核心是集成電路。微電子技術(shù)包括系統(tǒng)和電路設(shè)計(jì)、器件物理、工藝技術(shù)、材料制備、自動(dòng)測(cè)試，以及封裝、組裝等一系列專門的技術(shù)。微電子技術(shù)是微電子學(xué)中的各項(xiàng)工藝技術(shù)的總和。微電子技術(shù)產(chǎn)品很多，下面簡(jiǎn)單介紹一下集成電路、IC卡和RFID。

1.3.1集成電路集成電路（IntegratedCircuit，IC）:是指采用一定的工藝，把一個(gè)電路中所需的三極管、二極管、電阻、電容、電感等元器件及導(dǎo)線互連在一起，制作在一小塊或幾小塊陶瓷、玻璃或半導(dǎo)體晶片上，然后封裝在一起，成為一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)一定電路功能的微型電子器件或部件。集成電路與集成電路板集成電路具有體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)、可靠性高、成本低、性能好等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還便于大規(guī)模生產(chǎn)。它廣泛應(yīng)用在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、科學(xué)、教育、通信、家用電器等領(lǐng)域。其發(fā)展規(guī)模和技術(shù)水平己成為衡量國(guó)家地位和綜合國(guó)力的重要標(biāo)志之一。集成電路技術(shù)則作為推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)信息化的關(guān)鍵技術(shù)，關(guān)系到國(guó)家產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和國(guó)家信息安全。

集成電路的分類：（1）按電路結(jié)構(gòu)分：集成電路可分為模擬集成電路和數(shù)字集成電路。模擬集成電路主要是用來(lái)產(chǎn)生、放大和處理各種模擬信號(hào)。數(shù)字集成電路主要是用來(lái)產(chǎn)生、放大和處理各種數(shù)字信號(hào)。（2）按集成度分：集成電路可分為小規(guī)模集成電路、中規(guī)模集成電路、大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路。（3）按導(dǎo)電類型分：集成電路可分為雙極型集成電路和單極型集成電路。（4）按焊接方式分：集成電路可分為直插式集成電路和貼面式集成電路。我國(guó)集成電路研究的最新重大成果：復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)研究出一種新型的微電子基礎(chǔ)器件——半浮柵晶體管，并在2013年8月9日出版的最新一期的《科學(xué)》上刊發(fā)研究成果。這是中國(guó)科學(xué)家在這一國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表的第一篇微電子器件領(lǐng)域的原創(chuàng)性成果，標(biāo)志著原創(chuàng)“上海芯”打破了國(guó)外的壟斷。半浮柵晶體管是一種新型的微電子基礎(chǔ)器件，可應(yīng)用于存儲(chǔ)器和主動(dòng)式圖像傳感器芯片。相比于傳統(tǒng)圖像傳感器芯片，由半浮柵晶體管構(gòu)成的新型圖像傳感器單元面積能縮小20%以上，分辨率和靈敏度也能得到提升。它的成功研制將有助于中國(guó)掌握集成電路的核心技術(shù)，在芯片設(shè)計(jì)與制造上獲得更多話語(yǔ)權(quán)。

復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院制造出世界第一個(gè)半浮柵晶體管1.3.2IC卡IC卡(IntegratedCircuitCard，集成電路卡)：又稱智能卡、智慧卡、微電路卡等。它是將一個(gè)集成電路芯片嵌入符合ISO7816標(biāo)準(zhǔn)的卡基中，做成卡片形式?？ㄆ宋⑻幚砥?、I/O接口及存儲(chǔ)器，提供了數(shù)據(jù)的運(yùn)算、訪問(wèn)控制及存儲(chǔ)功能。1.IC卡的結(jié)構(gòu)基片：現(xiàn)在多為聚氯乙烯材質(zhì)，也有塑料或是紙制。接觸面：金屬材質(zhì)，一般為銅制薄片，集成電路的輸入輸出端連接到大的接觸面上，這樣便于讀寫器的操作，也有助于延長(zhǎng)卡片使用壽命，觸點(diǎn)一般有8個(gè)。集成芯片：通常非常薄，在0.5mm以內(nèi)，直徑大約1/4厘米，一般成圓形或方形，內(nèi)部芯片一般有CPU、RAM、ROM、EPROM。圖1.2就是各種IC卡的集成芯片。各種IC卡芯片：各種IC卡：2.IC卡的分類IC卡可分為以下三種類型：接觸式：讀寫需要IO線路接觸。非接觸式：使用射頻、紅外線、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、非IO線路接觸，（非接觸技術(shù)類似RFID技術(shù)）?；旌鲜剑和瑫r(shí)擁有接觸與非接觸接口。3.IC卡的應(yīng)用領(lǐng)域

由于IC卡便于攜帶、存儲(chǔ)量大、安全可靠、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，日益受到人們的青睞。人們使用的公交卡、醫(yī)療卡、同學(xué)們使用的校園一卡通都是IC卡，它已廣泛用于金融、交通、旅游、消費(fèi)、貿(mào)易、醫(yī)療、娛樂(lè)、小區(qū)管理等方面。1.3.3RFIDRFID是射頻識(shí)別技術(shù)（RadioFrequencyIdentification）：又稱電子標(biāo)簽。射頻識(shí)別技術(shù)是20世紀(jì)90年代開始興起的一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它是一項(xiàng)利用射頻信號(hào)通過(guò)空間耦合(交變磁場(chǎng)或電磁場(chǎng))實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸信息傳遞，并通過(guò)所傳遞的信息達(dá)到識(shí)別目的的技術(shù)。1.RFID工作原理RFID的工作原理是：電子標(biāo)簽進(jìn)入磁場(chǎng)后，如果接收到閱讀器發(fā)出的特殊射頻信號(hào)，就能憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息(即PassiveTag，無(wú)源電子標(biāo)簽或被動(dòng)電子標(biāo)簽)，或者主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)(即ActiveTag，有源電子標(biāo)簽或主動(dòng)電子標(biāo)簽)，閱讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。RFID工作示意圖2.RFID系統(tǒng)的組成RFID系統(tǒng)在具體的應(yīng)用過(guò)程中，根據(jù)不同的應(yīng)用目的和應(yīng)用環(huán)境，系統(tǒng)的組成會(huì)有所不同，但從RFID系統(tǒng)的工作原理來(lái)看，系統(tǒng)一般都由信號(hào)發(fā)射機(jī)、信號(hào)接收機(jī)、發(fā)射接收天線幾部分組成。下圖為貼式電子標(biāo)簽。3.RFID的特點(diǎn)RFID系統(tǒng)最重要的特點(diǎn)是非接觸識(shí)別，它能穿透雪、霧、冰、涂料、塵垢等障礙閱讀電子標(biāo)簽，即使將電子標(biāo)簽放在某容器里，也可以被讀取，并且讀取速度極快，大多數(shù)情況下不到100毫秒。4.RFID系統(tǒng)的分類1）EAS系統(tǒng)