江苏省一级B复习资料汇总理论docWord格式.docx
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”在这个定义中,首先强调的是数据表达了一定的内容,即“事实、概念或指令”,这就是数据的语义;
其次,数据具有一定的格式(即数据的语法),其目的是使计算机能自动进行加工处理、通信传递以及翻译转换
四、信息处理过程人工进行信息处理的过程由此可见,信息处理指的是与下列内容相关的行为和活动信息收集感知、测量、识别、获取、输入等信息加工分类、计算、分析、综合、转换、检索、管理等信息存储信息传递信息施用控制、显示等1.1.2信息技术
一、信息技术的定义信息技术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。
人的信息器官及功能感觉器官(眼耳鼻舌身)获取信息神经网络传递信息思维器官(大脑)处理信息并再生信息效应器官(手脚)施用信息
二、基本信息技术感知与识别技术扩展感觉器官功能,提高人们的感知范围、感知精度和灵敏度通信技术与存储技术扩展神经网络功能,消除人们交流信息的空间和时间障碍计算处理技术扩展思维器官功能,增强人们的信息加工处理能力控制与显示技术扩展效应器官功能,增强人们的信息控制能力1.1.3信息处理系统
一、信息处理系统用于辅助人们进行信息获取、传递、存储、加工处理、控制及显示的综合使用各种信息技术的系统。
信息处理系统结构
二、信息处理系统实例雷达是一种以感知与识别为主要目的的系统电视/广播系统是一种单向的、点到多点(面)的以信息传递为主要目的的系统电话是一种双向的、点到点的以信息交互为主要目的的系统银行是一种以处理金融业务为主的系统图书馆是一种以信息收藏和检索为主的系统Internet是一种跨越全球的多功能信息处理系统1.2电子信息技术简介概述现代信息技术的特点●采用电光子技术进行信息的收集、传递、加工、存储、显示与控制●以计算机为基础(computer_based)●以软件为核心(software_centric)现代信息技术领域●微电子、通信、广播、计算机、遥感遥测、自动控制、机器人等1.2.1微电子技术与集成电路一微电子技术以集成电路为核心的电子技术是在电子电路和系统的超小型化和微型化过程中逐渐形成和发展起来的。
1、电子线路使用的基础元件的演变真空电子管--晶体管--中小规模集成电路--大规模超大规模集成电路真空电子管在这个阶段产生了广播、电视、无线电通信、仪器仪表、自动化技术和第一代电子计算机晶体管1948年发明,再加上印制电路组装技术的使用,使电子电路在小型化方面前进了一大步,产生了第二代计算机小规模集成电路超大规模集成电路集成电路IntegratedCircuit,简称IC20世纪50年代出现,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统。
现代集成电路使用的半导体材料通常是硅Si,也可以是化合物半导体如砷化镓GaAs等2、集成电路的规模根据所包含的晶体管数目分为集成电路规模集成度(个电子元件)小规模集成电路(SSI)<100中规模集成电路(MSI)1003000大规模集成电路(LSI)300010万超大规模集成电路(VLSI)10万100万极大规模集成电路(ULSI)>100万3、集成电路分类1、根据所用晶体管结构、电路和工艺分为双极型(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)等2、根据集成电路的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)模拟集成电路(又称为线性电路,如信号放大器、功率放大器等)3、根据用途分为通用集成电路专用集成电路(ASIC4、集成电路的一些相关信息1、集成电路芯片是微电子技术的结晶,它们是计算机的核心。
2、先进的微电子技术→→高集成度芯片→→高性能的计算机→→利用计算机进行集成电路的设计、生产过程控制及自动测试,又能制造出性能高、成本更低的集成电路芯片3、集成电路是现代信息产业和信息社会的基础4、集成电路是改造和提升传统产业的核心技术2000年世界半导体产值达2000亿美元电子信息产品市场总额超过1万亿美元5、据预测未来十年内世界半导体的年平均增长率将达15以上,2010年全世界半导体的年销售额可达到60008000亿美元,将支持45万亿美元的电子装备市场。
1.2.2集成电路的制造1、芯片集成电路制造厂(晶圆厂)生产的产品包括晶圆切片(也简称为晶圆)超大规模集成电路芯片(可简称为芯片)晶圆芯片晶圆生产过程晶棒制造,晶片制造晶棒单晶硅锭2、芯片制造过程晶圆处理、晶圆针测、封装、成品测试等。
晶圆处理在晶圆上制作电路及电子元件,晶圆上就形成了一个个的小格,即晶粒。
处理后的晶圆(排满成百上千个集成电路)晶圆针测对每个晶粒检测其电气特性,并将不合格的晶粒标上记号后,将晶圆切开,分割成一颗颗单独的晶粒。
芯片制造过程晶圆处理、晶圆针测、封装、成品测试等。
封装封装后的集成电路封装将单个的晶粒固定在塑胶或陶瓷制的芯片基座上,并把晶粒上蚀刻出的一些引线与基座底部伸出的插脚进行连接,以作为与外界电路板连接之用,最后盖上塑胶盖板,用胶水封死,封焊。
常见的封装形式有单列直插式(SIP)、两边带插脚的双列直插式(DIP)和四边带插脚的阵列式(PGA)、扁平贴片式QFP、PLCC式、交错网格式等。
如同在电脑里看到的那些黑色或褐色边上带有插脚或引线的矩形小块成品测试集成电路成品一般测试将芯片置于各种环境下测试其电气特性,如消耗功率、运行速度、耐压度等。
经测试后的芯片,依其电气特性划分为不同等级。
特殊测试根据客户特殊需求的技术参数,从相近参数规格、品种中拿出部分芯片,做有针对性的专门测试,看是否能满足客户的特殊需求,以决定是否须为客户设计专用芯片。
经一般测试合格的产品贴上规格、型号及出厂日期等标识的标签并加以包装后即可出厂。
而未通过测试的芯片则视其达到的参数情况定作降级品或废品。
4、介绍集成电路制造过程的网站/Tutorial/sld001.htm/cn/museum/chips/index.htmmerce)9、数字地球(DigitalEarth)以地球作为对象的、以地理坐标为依据,具有多分辨力、海量的和多种数据融合的、并可用多媒体和虚拟现实技术进行多维(立体的和动态的)表达的、具有空间化、数字化、网络化、智能化和可视化特征的技术系统。
即实现地球数字化或信息化的技术系统,数字地球就是要求地理上的信息全部实现数字化。
这是一个意义深远的信息基础设施。
10、数字图书馆(DigitalLibrary)一种超大规模的、分布的、可以跨库检索的海量数字化信息资源库。
功能所有人在任何时间、任何地点都可以用任何连接互联网的数字设备来访问人类的所有知识。
生产者传统的图书馆、博物馆、档案馆、大学、政府部门、专业组织,也可能是世界上的任何个人。
资源形式文本、图像、音频和视频11、电子政务(E-government)指政府机构在其管理和服务职能中运用现代信息技术,实现政府组织结构和工作流程的重组优化,超越时间、空间和部门分隔的制约,建设精简、高效、廉洁、公平的政府运作模式。
电子政务模型可简单概括为两个方面政府部门内部利用先进的网络信息技术实现办公自动化、管理信息化、决策科学化政府部门与社会各界利用网络信息平台充分进行信息共享与服务,加强群众监督,提高办事效率及促进政务公开等12、电子商务e-business或e-commerce通过电子手段来完成整个商业贸易活动。
从最初的电话、电报到电子邮件,都可以说是电子商务的某种形式,而发展到今天,人们已提出了通过网络来实现从原材料的询价、采购,产品的展示、定购到出货、储运以及电子支付等包括一系列贸易活动在内的完整电子商务的概念。
1.3.3信息化推动工业化
一、信息化推动工业化1、信息化与工业化的关系既有本质差别又有一定联系2、信息化内容信息技术、信息基础设施和信息产业本身的快速发展在经济和社会的各个方面应用信息和信息技术来提高效率和效益,以加速传统工业的发展步伐和提高人们的生活质量1.3.4信息化指标体系
一、信息化指标体系1、信息化是一个综合指标,它由一系列指标构成,主要是在信息化的六个要素中,选择能反映信息化水平的项目所成。
2、我国信息产业部于2001年7月公布了国家信息化指标构成方案,作为当前进行国家和地区信息化水平量化分析和管理的依据和手段。
方案共由20个项目组成。
1.4数字技术基础1.4.1信息的基本单位--比特
一、什么是比特信息就是信息,它既不是物质也不是能量。
四、信息处理过程人工进行信息处理的过程由此可见,信息处理指的是与下列内容相关的行为和活动信息收集感知、测量、识别、获取、输入等信息加工分类、计算、分析、综合、转换、检索、管理等信息存储信息传递信息施用控制、显示等1.4.2信息技术
二、基本信息技术感知与识别技术扩展感觉器官功能,提高人们的感知范围、感知精度和灵敏度通信技术与存储技术扩展神经网络功能,消除人们交流信息的空间和时间障碍计算处理技术扩展思维器官功能,增强人们的信息加工处理能力控制与显示技术扩展效应器官功能,增强人们的信息控制能力1.4.3信息处理系统
二、信息处理系统实例雷达是一种以感知与识别为主要目的的系统电视/广播系统是一种单向的、点到多点(面)的以信息传递为主要目的的系统电话是一种双向的、点到点的以信息交互为主要目的的系统银行是一种以处理金融业务为主的系统图书馆是一种以信息收藏和检索为主的系统Internet是一种跨越全球的多功能信息处理系统第二章计算机组成原理学习目标与要求1.掌握计算机硬件的主要组成部分及其功能,了解计算机的类型及它们的用途2.了解微处理器的特点、功能、应用及大概的发展情况3.描述CPU的结构与工作原理,理解指令的大体执行过程4.熟悉PC机的物理组成,芯片组与其他部件的关系5.了解Cache存储器和主存储器的功能与关系6.理解I/O总线、I/O控制器、I/O接口及I/O设备的功能与相互关系7.掌握常用输入设备的功能、结构与原理8.掌握常用输出设备的功能、结构与原理9.理解磁盘、光盘的类型、结构与原理2.1计算机的组成与分类2.1.1计算机的组成计算机系统的组成。
硬件计算机系统中所有实际物理装置的总称。
软件在计算机中运行的各种程序和相关的数据及文档。
程序用来向计算机指出应如何一步步地进行规定的操作--数据程序处理的对象--文档提供给用于使用的操作说明、技术资料等。
它们都是软件不可缺少的组成部分
一、输入设备1、输入(input)指把信息(程序,数据,信息)送入计算机的过程(名词)向计算机输入的内容2、输入设备用来向计算机输入信息的设备输入到计算机中的信息都使用二进制中的“0”和“1”两个符号来表示3、输入设备类别按照输入信息的类型划分数字和文字输入设备(键盘、写字板等)位置和命令输入设备(鼠标器、触摸屏等)图形输入设备(扫描仪,数码相机等)声音输入设备(话筒,MIDI演奏器等)视频输入设备(摄像机)温度、压力输入设备(温度、压力传感器)
二、中央处理器1、CPUCentralProcessingUnit处理器能高速地进行算术运算和逻辑运算,负责对输入信息进行各种处理微处理器简称μP或MP,通常指使用单片大规模集成电路制成的、具有运算和控制功能的处理器2、包含运算器和控制器。
承担系统软件和应用软件运行任务的处理,是任何一台计算机必不可少的核心组成部件。
(一台计算机中有多个处理器,它们各有其不同的任务)3、并行处理和多处理器系统使用多个CPU(2,4,8或更多)实现超高速计算的技术称为“并行处理”,采用这种技术的计算机系统称为“多处理器系统”。
三、内存储器和外存储器1、存储器存储程序和数据包括原始数据、中间运算结果与最终结果等的部件。
2、存储器类别与特性--内存储器简称内存或主存。
存取速度快、容量相对小,价格相对高。
直接与CPU相连接(CPU可直接访问)。
易失性,用于临时存放CPU正在运行的程序、正被处理的数据以及产生的结果数据。
存储介质半导体芯片3、外存储器简称外存或辅存存取速度慢、容量相对大,价格相对低不直接与CPU相连接(CPU不能直接访问,其中存储的程序及相关的数据必须先送入内存,才能被CPU使用)非易失性,用于长期存放各类信息存储介质磁盘、光盘、磁带等
四、输出设备1、输出(output)把信息送出计算机的过程(名词)指计算机所产生的结果。
计算机的输出可以是文本、语音、音乐、图像、动画等多种形式2、输出设备完成信息输出的设备。
即把计算机存储器中用“0”和“1”表示并存储的信息转换成人可直接识别的信息形式的设备3、输出设备类别--输出文字和图形的设备显示器打印机绘图仪--输出声音的设备音箱
五、系统总线1、用来连接CPU、内存、外存和各种输入输出设施并协调它们工作的一个控制部件,其主要组成部分是用于在各部件间运载信息的一组(或多组)公用的传输线。
2、I/O端口(I/Oport)3、按照交易的双方分类计算机系统中的I/O设备通过I/O端口与各自的控制器连接,然后由控制器与总线相连。
常用的I/O端口有并行口、串行口、视频口、USB口等,它们的外形、结构和信号交换规程各不相同。
2.1.2计算机的分类1、按内部逻辑结构分为单处理机、多处理机并行机2、按字长分为16位机、32位机或64位计算机等3、按计算机的性能、用途和价格分为巨型计算机(Supercomputer)大型计算机(Mainframe)小型计算机(Minicomputer)个人计算机(PersonalComputer)
一、巨型计算机(Supercomputer)巨型计算机也称超级计算机,它采用大规模并行处理的体系结构,CPU由数以百计、千计、万计的处理器组成,有极强的运算处理能力,速度达到每秒万亿次以上,大多使用在军事、科研、气象、石油勘探等领域。
二、大型计算机(Mainframe)1、运算速度快、存储容量大、通信联网功能完善、可靠性高、安全性好、有丰富的系统软件和应用软件的计算机,CPU通常有4、8、16、32个甚至更多处理器。
2、功能为企业或政府的数据提供集中的存储、管理和处理,作为主服务器(企业级服务器),在信息系统中起着核心作用。
三、小型计算机(Minicomputer)1、供部门使用的计算机,以IBM公司的AS/400为代表。
近些年来,小型机逐步为高性能的服务器(部门级服务器)所取代。
2、功能为多个用户执行任务,但它没有大型机的高性能,支持的并发用户数目比较少。
小型机的典型应用是帮助中小企业(或大型企业的一个部门)完成信息处理任务,如库存管理、销售管理、文档管理等。
四、个人计算机(PersonalComputer,也称个人电脑、PC机或微机)1、特点以微处理器为中心的一个独立完整的计算机系统。
价格便宜,使用方便,软件丰富,性能不断提高,适合办公或家庭使用。
通常只用来处理一个用户的任务,可独立使用,也可与其他计算机互连。
2、最早的代表机型1977年AppleMacintoshApple公司产品,使用Motorola公司生产的微处理器)1981年IBM-PCIBM公司产品,使用Intel公司生产的8086微处理器)
五、个人计算机类别1、台式机一般在办公室或家庭中使用。
2、便携机用于移动计算。
--笔记本(膝上机)体积小、重量轻,便于外出携带,性能与台式机相当,但价格高出一倍左右。
--手持式计算机(掌上机)包括商务通、快译通之类产品,它们与PC机不一定兼容,有些只有一些专用功能,缺乏通用性。
六、工作站(一种特殊的个人计算机,称为工程工作站Workstation具有高速运算能力和强大的图形处理功能,通常运行UNIX操作系统,特别适合于工程与产品设计使用。
SGI,SUN,HP,IBM等公司都有此类产品。
七、服务器/客户机在这种系统中,巨型机、大型机和小型机均可作为系统的服务器,个人计算机和工作站则用作客户机。
客户机直接面向用户,通过联网与服务器共同合作完成信息处理的任务。
鉴于客户机/服务器系统的盛行,一些计算机厂家专门设计生产了称为“服务器”的一类计算机产品,它们的存储容量大,网络通信功能强、可靠性好、运行专门的网络操作系统。
2.2CPU的结构与原理2.2.1CPU的结构
一、CPU内部的组成运算器(执行单元)对数据进行各种算术运算和逻辑运算控制器取指令,解释指令的含义(指令译码)产生控制其它部件的操作控制信号,记录内部状态寄存器临时存放参加运算的数据和得到的中间结果2.2.2指令与指令系统
一、机器指令(简称指令)一种使用二进制编码表示的命令语言(称为计算机的“机器语言”),它用来规定计算机执行什么操作以及操作对象所在的位置。
用机器指令编写的程序中的每一条指令都可以直接被控制器译码产生执行指令所需的控制信号1、操作码表示计算机应执行何种操作的一个二进制代码2、操作数表示该指令所操作(处理)的数据(直接数)或数据所在存储单元的地址每一种不同类型的CPU都有它自己独特的一组指令
二、指令系统(instructionset)一个CPU所能执行的全部指令称为该CPU的指令系统或指令组。
指令系统中有数以百计的不同的指令。
主要有以下几类指令数据传送指令移位指令算术运算指令位(位串)操作指令逻辑运算指令控制转移指令输入/输出指令等
三、汇编指令机器指令的符号化表示(称为计算机的“汇编语言”)操作码和操作数地址均用便于记忆的符号表示例如,数据传送指令的操作码用mov表示加法指令的操作码用add表示2.2.3指令的执行过程指令预取指令译码取操作数并执行指令回送结果2.2.4CPU的性能
一、CPU的性能CPU的性能主要体现为它的运算速度测量CPU运算速度的传统方法是看它每秒钟能执行多少条指令MIPS百万条定点指令/秒(MillionInstructionsPerSecond)MFLOPS百万条浮点指令/秒(MillionFloatinginstructionsPerSecond)TFLOPS万亿条浮点指令/秒(TrillionFloatinginstructionsPerSecond
二、CPU速度与主频的关系CPU主频MHz)CPU的内部频率。
它决定着CPU内部数据传输和指令执行的每一步的时间。
显然,CPU的工作频率越高,它的处理速度就越快。
CPU速度主频*IPC每个时钟可执行的指令条数注意主频为2G的CPU速度≠主频为1G的CPU速度的2倍Intel的2G主频CPU的速度≠AMD的2G主频CPU的速度CPU总线频率MHz)CPU和外界交换数据的工作频率,是CPU的外部频率。
主频外频*倍频
三、CPU速度与Cache容量的关系Cache容量Cache也称为高速缓冲存储器,简称快存。
Cache存储器的有无和容量大小是影响CPU性能的另一个重要因素。
通常,Cache容量越大,访问Cache的命中率就越高,CPU的速度就越快。
CPU速度与寄存器、运算器位数(字长)的关系位数越多,运算速度越快2.3PC机的主机概述PC机的物理组成机箱、显示器、键盘、鼠标器等机箱内包含主板、硬盘、软驱、光驱、电源、风扇等主板上安装CPU、芯片组、内存条、总线插槽、I/O控制器、I/O端口、扩充卡等部件2.3.1主板、芯片组与BIOS
一、PC机的主板1、主板母板上主要部件。
CPU插座。
CPU调压器。
芯片组。
第2级高速缓存有些已做在CPU中。
内存储器插座SIMM或DIMM。
总线插槽。
BIOSROM芯片、CMOS芯片、时钟、电池、超级I/O芯片等
二、扩充卡及其与主板的关系。
扩充卡适配器或控制器种类图形卡声音卡视频卡等。
扩充卡与主板及外部设备连接通过主板上的ISA或PCI总线插槽与主板相连有端口用于连接显示器等外部设备。
许多扩充卡的功
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