計算機專轉(zhuǎn)本第一章講義

1/141.1信息與信息技術(shù)從客觀上看，信息事物運動的狀態(tài)及狀態(tài)變化的方式。從主觀上看，信息是認識主體所感知或所表述的事物運動及其變化方式的形式、信息處理相關(guān)的行為和活動：–信息的收集(如信息的感知、測量、獲取、輸入等)–信息的加工(如信息的分類、計算、分析、轉(zhuǎn)換等)–信息的存儲(如書寫、攝影、錄音、錄像等)–信息的傳遞(如郵寄、電報、電話等)–信息的施用(如控制、顯示等)擴展感覺器官功能的感測(獲取)與識別技術(shù)擴展神經(jīng)系統(tǒng)功能的通信技術(shù)擴展大腦功能的計算(處理)與存儲技術(shù)擴展效應(yīng)器官功能的控制與顯示技術(shù)用于輔助人們進行信息獲取、傳遞、存儲、加工處理、控制及顯示的綜合使用信息處理系統(tǒng)的實例電視/廣播：以單向、點到多點(面)的信息傳遞為主要目的圖書館：以信息收藏和檢索為主要目的因特網(wǎng)：跨越全球的多功能信息處理系統(tǒng)采用電子技術(shù)(包括激光技術(shù))以數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)機為核心微電子技術(shù)、通信技術(shù)和計算機技術(shù)(1)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)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)l微電子技術(shù)的核心是集成電路技術(shù)l現(xiàn)代集成電路使用的半導(dǎo)體材料主要是硅，也可以是化合物半導(dǎo)體如砷化鎵。2/14微電子技術(shù)是以集成電路為核心的電子技術(shù)，它是在電子元器件小型化、微型化的集成電路(IntegratedCircuit，簡稱IC)：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)。集成電路的優(yōu)點：–體積小、重量輕–功耗小、成本低–速度快、可靠性高集成電路的分類–通用集成電路(如：微處理器、存儲器芯片)–專用集成電路(ASIC)–數(shù)字集成電路–模擬集成電路按晶體管結(jié)構(gòu)、電路和工藝分：–雙極型(Bipolar)電路–金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)電路各類集成電路元器件數(shù)目的比較圖：集集成電路規(guī)模元器件數(shù)目小規(guī)模集成電路(SSI)＜100中規(guī)模集成電路(MSI)大規(guī)模集成電路(LSI)超大規(guī)模集成電路(VLSI)10萬~100萬極大規(guī)模集成電路(ULSI)＞100萬3/14(2)集成電路的發(fā)展趨勢集成電路的工作速度主要取決于晶體管的尺寸。晶體管的尺寸越小，其極限工作頻率越高，門電路的開關(guān)速度就越快，相同面積的晶片可容納的晶體管數(shù)目就越多。所以從集成電路問世以來，人們就一直在縮小晶體管、電阻、電容、連接線的尺(3)IC卡簡介IC卡(chipcard、smartcard)，又稱為集成電路卡，它是把集成電路芯片密封在塑料卡基片內(nèi)，使其成為能存儲信息、處理和傳遞數(shù)據(jù)的載體–存儲信息量大–保密性能強–可以防止偽造和竊用–抗干擾能力強–可靠性高–作為電子證件，記錄持卡人的信息，用作身份識別(如身份證、考勤卡、IC卡的類型(按芯片分類)存儲器卡：封裝的集成電路為存儲器，信息可長期保存，也可通過讀卡器改寫。結(jié)醫(yī)療卡等CPU卡：封裝的集成電路為中央處理器(CPU)和存儲器，還配有操作系統(tǒng)(ChipOperatingSystem)，處理能力強，保密性更好，常用作證件和信用卡使用。手機中使用的IC卡的類型(按使用方式分類)ICIC卡)卡機，通過金屬觸點傳輸數(shù)據(jù)。于信息量大、讀寫操作比較復(fù)雜的場合,但易磨損、怕臟、壽命短–采用電磁感應(yīng)方式無線傳輸數(shù)據(jù)，解決了無源(卡中無電源)和免接觸問題–操作方便，快捷，采用全密封膠固化，防水、防污，使用壽命長–用于讀寫信息較簡單的場合，如身份驗證等(1)通信的基本概念廣而言之，通信就是信息的(遠距離)傳遞與交流(2)現(xiàn)代通信使用電波或光波傳遞信息的技術(shù)，也稱為電信(telecommunication)，如電報、電話、(3)通信的三要素4/14(4)電信號(或光信號)有兩種形式：模擬信號形式:通過連續(xù)變化的物理量(如信號的幅度)來表示信息，例如人們打電話或者播音員播音時聲音經(jīng)話筒(麥克風(fēng))轉(zhuǎn)換得到的電信號；數(shù)字信號形式:使用有限個狀態(tài)(一般是2個狀態(tài))來表示(編碼)信息，例如電報機、傳真機和計算機發(fā)出的信號都是數(shù)字信號。?近距離傳輸：–直接傳輸–通過載波來傳輸模擬信號(如：廣播電臺－>收音機)–研究發(fā)現(xiàn)，高頻振蕩的正弦波信號在長距離通信中能夠比其他信號傳送得更遠。因此若把高頻振蕩的正弦波信號作為攜帶信息的載波，把模擬信號?調(diào)制(Modulation)?解調(diào)(Demodulation)?調(diào)制解調(diào)器(4.1)模擬調(diào)制的三種方法：(1)調(diào)幅(2)調(diào)頻(3)調(diào)相(4.2)多路復(fù)用(1)頻分多路復(fù)用(2)時分多路復(fù)用(3)波分多路復(fù)用(4.3)模擬傳輸技術(shù)的應(yīng)用有線載波電話模擬通信的特點優(yōu)點:結(jié)構(gòu)比較簡單，成本低缺點：信號的調(diào)制和傳輸過程不可避免受到噪音信號的干擾，傳輸質(zhì)量不穩(wěn)定。*模擬通信已經(jīng)越來越多被數(shù)字通信所取代。(5)數(shù)字通信將信源產(chǎn)生的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(或信源直接產(chǎn)生數(shù)字信號)之后，直接進行傳輸或通過用數(shù)字信號對載波進行數(shù)字調(diào)制來傳輸信息的技術(shù)稱為數(shù)字通信。(5.1)數(shù)字傳輸技術(shù)(1)基帶傳輸(2)頻帶傳輸(5.2)數(shù)字調(diào)制/解調(diào)技術(shù)(1)調(diào)幅(2)調(diào)頻(3)調(diào)相(5.3)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的性能指標(1)信道帶寬(2)數(shù)據(jù)傳輸速率(數(shù)據(jù)速率)(3)誤碼率(4)端-端延遲5/14應(yīng)用應(yīng)用固定電話本地回路、計算機局域網(wǎng)固定電話中繼線路、有線電視接入電話、電視等通信系統(tǒng)的遠程干線，計算機網(wǎng)絡(luò)的干線計算機無線局域網(wǎng)成本低，易受外部高頻電磁波干擾，誤碼率較高；傳輸距離有限傳輸特性和屏蔽特性良好，可作為傳輸干線長距離傳輸載波信號，但成本較高傳輸損耗小，通訊距離長，容量大，屏蔽特性非常好，不易被竊聽，重量輕，難建設(shè)費用低，抗災(zāi)能力強，容量大，無線接入使得通信更加方便.但易被竊聽、易受干擾激光體維同軸電纜雙絞線光纜特點介質(zhì)類型(1)傳輸頻帶非常寬，通信容量大(速度最快)；(2)抗雷電和電磁干擾、抗輻射能力強；(4)無串音干擾，保密性強，不易被竊聽或截取數(shù)據(jù)；(3)傳輸損耗小，通訊距離長。**光纖的缺點：精確連接兩根光纖比較困難。(1)直線傳播，不能沿地球表面?zhèn)鞑?無繞射性)，需要每隔幾十公里設(shè)立一個中繼(2)容量大、可靠性高(3)建設(shè)費用低(4)抗災(zāi)能力強移動電話、全數(shù)字高清晰度電視(HDTV)等。微波通信的三種方式(1)地面微波接力通信(2)衛(wèi)星通信(3)對流層散射通信A、衛(wèi)星通信利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站來轉(zhuǎn)發(fā)無線電信號所實現(xiàn)的通信。優(yōu)點：通信距離遠、頻帶寬、容量大、抗干擾強、通信穩(wěn)定。B、移動通信6/14優(yōu)點：克服通信終端位置對用戶的限制，快速和及時地傳遞信息(1)GSM(全球移動通信)(2)CDM(碼分多址)C、移動通信系統(tǒng)移動臺：是移動的通信終端，是接收無線信號的接收機，包括手機，呼機，無繩電話基站：是與移動臺聯(lián)系的一個固定收發(fā)機，它接收移動臺的無線信號，每個基站負責(zé)與一個特定區(qū)域(10km~20km的區(qū)域)的所有的移動臺進行通信。移動交換中心：與基站之間通過無線微波、電纜或光纜交換信息，移動交換中心再與行連接。第一代移動通信采用模擬技術(shù)第二代移動通信采用數(shù)字技術(shù)第三代移動通信實現(xiàn)目標：全球漫游；適應(yīng)多種環(huán)境；提供高質(zhì)量多媒體業(yè)務(wù)，包括語音通信、數(shù)據(jù)通信和圖像通信；提供大容量、高保密性和優(yōu)質(zhì)服務(wù)。4.數(shù)字技術(shù)入門當(dāng)代電子信息技術(shù)的基礎(chǔ)有兩項:(1)微電子與光纖技術(shù)(2)數(shù)字技術(shù)比特的運算采用邏輯代數(shù)運算：比特的取值0或1，它們不是數(shù)量上的概念，而是表示兩種不同的狀態(tài)。因此，對比特的運算需要使用邏輯運算。比特的邏輯運算的基本運算規(guī)則:邏輯加:(“ⅴ”、“OR”或“+”)----“或運算”“0”取反后是“1”，“1”取反后是“0”2.比特的存儲“千字節(jié)”(KB),1KB=210字節(jié)=1024B(K字節(jié))“兆字節(jié)”(MB),1MB=220字節(jié)=1024KB(兆字節(jié))“吉字節(jié)”(GB),1GB=230字節(jié)=1024MB(千兆字節(jié))“太字節(jié)”(TB),1TB=240字節(jié)=1024GB(兆兆字節(jié))在計算機網(wǎng)絡(luò)中傳輸二進制信息時，由于是一位一位串行傳輸?shù)?，傳輸速率?/14度量單位與上述有所不同，且使用的是十進制。3.比特的傳輸經(jīng)常使用的速率單位是：比特/秒(b/s)或bps十進制數(shù)每一位可使用十個不同數(shù)字表示(0、1、2、3、4、5、6、7、8、9)各位的權(quán)值是10的整數(shù)次冪(基數(shù)是10)進制數(shù)每一位使用兩個不同數(shù)字表示(0、1)，即每一位使用1個“比特”表示各位的權(quán)值是2的整數(shù)次冪(基數(shù)是2)(2)十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)：整數(shù)部分除以二取余法，小數(shù)部分乘二取整法。整數(shù)和小數(shù)分開轉(zhuǎn)換①因為它只有0、1兩個數(shù)碼，在數(shù)字電路中利用一個具有兩個穩(wěn)定狀態(tài)且能相實②算術(shù)運算規(guī)則簡單。二進制數(shù)的算術(shù)運算和十進制數(shù)的算術(shù)運算規(guī)則基本相同，惟***區(qū)別在于二進制數(shù)是“逢二進一”及“借一當(dāng)二”，而不是“逢十進一”及“借一當(dāng)十”。2.二進制數(shù)的運算二進制算術(shù)運算的基本運算規(guī)則:加法:(向高位進一)8/140+00011+1+0+1110減法:(向高位借一)01011-0-1-0-10110二進制算術(shù)運算舉例：加法(向高位進一) 210(11000) 2二進制算術(shù)運算舉例：減法9/14(13)(11) (13)(11) -10 -10 2二進制算術(shù)運算舉例:乘法 2 2 (13)10 二進制算術(shù)運算舉例:除法八進制數(shù)每一位使用八個不同數(shù)字表示(0、1、2、3、4、5、6、7)各位的權(quán)值是8的整數(shù)次冪(基數(shù)是8)標志：尾部加Q(1)八進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)/14(2)十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進制數(shù)十六進制數(shù)每一位使用十六個數(shù)字和符號表示(0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、各位的權(quán)值是16的整數(shù)次冪(基數(shù)是16)標志：尾部加H(1)十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)(2)十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進制數(shù)不同進位制數(shù)的比較十進十進制二進制八進制十六進制零000壹111貳222叁333肆444伍555陸666柒777捌88玖99拾A壹B貳C叁D肆E伍F4數(shù)制間的相互轉(zhuǎn)換1.十進制轉(zhuǎn)換為K進制:8位(0~288位(0~28-1)16位(0~216-1)32位(0~232-1)8位(-27~27-1)16位(-215~215-1)16位整數(shù)32位(-231~231-1)短整數(shù)64位(-263~263-1)長整數(shù)無符號整數(shù)十進制小數(shù)轉(zhuǎn)換為K進制(乘K取整法)2.K進制轉(zhuǎn)換為十進制:位權(quán)展開法整數(shù)(定點數(shù))的表示(1)計算機中數(shù)的類型(2)無符號整數(shù)的表示(3)帶符號整數(shù)的表示PC機中數(shù)的主要類型小小數(shù)點固定隱含在個位數(shù)右面整數(shù)(定點數(shù))帶符號整數(shù)32位(單精度浮點數(shù))(浮點數(shù))(浮點數(shù))小數(shù)點不固定128位(擴充精度浮點數(shù))?采用“自然碼”表示：?取值范圍由位數(shù)決定：–可表示0~255(28-1)范圍內(nèi)的所有正整數(shù)–可表示0~65535(216-1)范圍內(nèi)的所有正整數(shù)–可表示0~2n-1范圍內(nèi)的所有正整數(shù)。十十進制數(shù)8位無符號整數(shù)00000000010000000120000001030000001140000010050000010125211111100253111111012541111111025511111111/14最低最低位表示方法：用表示方法：用1位表示符號，其余用來表示數(shù)值部分最高位符號位數(shù)值部分整數(shù)的絕對值以二進制自然碼表示(2)補碼表示：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注意：在計算機中數(shù)據(jù)的處理不是以“原碼”的形式，而是以“補碼”的形式存在的。在微處理機中