信息技术基础复习重点08级专业Word下载.docx
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(1)雷达:
以感测与识别为主要目的;
(2)电视/广播系统:
单向、点到多点,以传递信息为主要目的;
(3)电话:
双向、点到多点,以信息交互为主要目的;
(4)银行:
以处理金融信息为主要目的;
(5)图书馆:
以信息收藏和检索为主要目的;
(6)因特网:
跨越全球、多功能信息处理系统。
现代信息技术的基础是微电子技术、通信技术和数字技术,以计算机及其软件为核心,包括通信、广播、计算机、微电子、遥感、自动控制和机器人等领域。
4.集成电路的概念与分类
(1)基本概念:
微电子技术是实现电子电路和电子系统超小型化及微型化的技术,以集成电路为核心。
集成电路在20世纪50年代出现,以半导体单晶体片作为材料,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主要是硅,也可以是化合物砷化镓。
(2)分类:
①根据集成度(单个集成电路所含电子元件的数目)分类:
小规模集成电路(SSI),<
100;
中规模集成电路(MSI),100~3000;
大规模集成电路(LSI),3000~10万;
超大规模集成电路(VLSI),10万~100万;
极大规模集成电路(ULSI),>
100万。
中、小规模集成电路一般以简单门电路或单级放大器为集成对象,大规模集成电路以功能部件、子系统为集成对象。
现代PC机中使用的微处理器(CPU)、主板芯片组和图形加速芯片(显卡的绘图处理器)都属于超大规模和极大规模集成电路。
②按照功能分类:
数字集成电路(门电路、存储器、微处理器、数字信号处理器);
模拟集成电路(信号放大器、功率放大器)
③按照用途分类:
通用集成电路(微处理器和存储器);
专用集成电路。
5.集成电路的发展趋势
(1)发展方向:
缩小门电路面积。
集成电路芯片上电路元件的线条越细,相同面积的晶片可容纳的晶体管就越多,功能就越强,速度也越快。
(2)发展速度:
Moore定律。
单块集成电路的集成度平均每18~24个月翻一番。
(3)工艺水平:
2010年,18英寸晶圆0.07~0.05um工艺,但还达不到0.001um(即1纳米)工艺水平。
6.IC卡(集成电路卡)的分类
(1)按照集成电路芯片分类:
存储器卡,电话卡、水电费卡、公交卡、医疗卡;
CPU卡(智能卡),集成CPU、程序和数据存储器,还配有操作系统,如手机的SIM卡和信用卡等。
(2)按照使用方式分类:
接触式IC卡,使用需要读卡器,如电话卡;
非接触式IC卡,无需电源和免接触,如身份验证卡。
IC卡的用途:
电子证件,比如身份证、图书证、游泳证、医疗证、住房卡;
电子钱包,比如电话卡、公交卡、食堂卡、加油卡。
7.通信技术概述
(1)通信系统的任务
①现代通信:
使用电波或光波传递信息,比如电报、电话、传真;
使用书、报、杂志、磁带和光盘不属于现代通信。
②通信系统的组成三要素:
信源(信息的发送者)、信宿(信息的接收者)和信道(信息的传输通道)。
③实现远距离传输信息(使用调制解调技术):
模拟信号调制方法,幅度调制(AM)、频率调制(FM)和相位调制(PM);
数字信号调制方法,幅移键控(ASK)、频移键控(FSK)、相移键控(PSK)。
④实现低成本传输信息(使用多路复用技术):
时分多路复用(TDM),各个终端设备以事先规定的顺序轮流使用同一个传输线路传输数据;
频分多路复用(FDM),在同一传输线路上进传输经过调制不同频率的载波信号。
;
码分多路复用(CDM),所有移动站点(例如手机)在整个频段上进行传输,多路信号同时传输时采用不同的编码原理加以区分;
波分多路复用(WDM):
在单一光纤内同步传输多个不同波长的光波。
⑤衡量数据传输快慢:
信道带宽,信号的最高频率减去最低频率(模拟信号)或者一个信号允许的最大数据传输速率(数字信号);
数据传输速率,单位时间内传输二进制代码有效位数,单位:
比特/秒(bps)和千比特/秒(kbps),其中1kbps=1000bps。
(2)通信系统分类
①模拟通信系统:
比如有线载波电话、无线电广播和模拟电视;
结构简单、成本低、信道利用率高,但抗干扰能力差,信号易失真。
②数字通信系统:
比如计算机之间的通信、数字电视和数字电话;
抗干扰能力强,不积累噪声,可长距离、高质量传输,易加密、通信更安全,易集成和微型化,功耗低,但成本高,信道利用率低。
(3)光纤通信和无线通信
①传输介质:
双绞线,传输有效距离在100米左右,成本比较低,适用于计算机局域网和固定电话本地回路;
同轴电缆,基带同轴电缆(50欧姆)在计算机局域网中使用,有效距离为200~500米,宽带同轴电缆(75欧姆)主要用于传输有线电视信号;
②光纤通信:
单模光纤传输距离远、速率高(100km距离时速率为10Gbps),用于远距离通信;
多模光纤传输距离近、速率低(1km距离为1Gbps),用于局域网;
光纤具有大容量、数字传输优点,不受高压线和雷电电磁感应影响,抗辐射能力强,不漏光保密性强,重量轻便于运输和铺设,传输损耗小便于长距离通信。
③无线通信:
通过无线电波远距离传输模拟或数字信息,主要有微波通信、卫星通信和移动通信;
建设费用低,抗灾能力强,容量大,传输方便,但容易被窃听和受到干扰。
④移动通信:
移动通信是指移动用户之间,或移动用户与固定用户之间进行的通信,它包括寻呼系统,蜂窝移动电话(俗称手机),集群调度,无绳电话和卫星系统,这里所说的通信,不仅指双方的通话,还包括数据、传真、图象等通信业务;
由移动台、基站和移动电话交换中心等组成,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,所以也称为“蜂窝式移动通信”;
第一代移动通信系统1G(蜂窝式模拟移动通信系统,传输模拟信号,使用频段800/900MHz),第二代移动通信系统2G(蜂窝式数字移动通信系统,传输数字信号,使用频段900MHz~1800MHz),标准主要有美国的IS-54、日本的JDC和我们国家使用的全球通GSM,其中数据业务主要有GPRS,可以于因特网传送数据。
8.数字技术基础
(1)比特性质
①比特(bit)是计算机和其他数字系统处理、存储和传输信息的最小单位,可以表示数值、文字、图像、声音和视频信息;
一般用b表示,稍大一些的数字信息计量单位是“字节”(byte),用大写字母“B”表示,一个字节包含8个比特,即1B=8b。
②比特的取值只有“0”和“1”两种,不是数量上的概念,没有大小之分,而是表示两种不同的状态。
③逻辑运算:
逻辑加(“或”,“OR”表示),只要有一个条件为1,结果就为1;
逻辑乘(“与”,“AND”表示),只有两个条件都为1,结果才为1;
取反(“非”,用“NOT”表示),“1”取反后是“0”,“0”取反后是“1”。
④存储二进位信息使用触发器(寄存器)和电容器(半导体存储器),但断电后信息会丢失;
磁盘和光盘可以长期存储信息;
存储容量使用KB(1024B)、MB(1024*1024B)和GB(1024×
1024*1024B);
比特信息的传输速率表示单位时间(每秒)传输信息的位数,常用单位有比特/秒(bps)、千比特/秒(1kbps=1000bps)、兆比特/秒(1Mbps=1000kbps)和千兆比特/秒(1Gbps=1000Mbps)
(2)数制转换
①数制表示:
S=Kn*Rn+Kn-1*Rn-1+……+K1*R1+K0*R0+K-1*R-1+K-2*R-2+……+K-m*R-m
K表示位值,R表示基数;
如果R为2表示二进制数,K值为0~1;
如果R为10表示十进制数,K值为0~9,其他依此类推。
②二进制数→十进制数:
位值乘对应的位权值,然后累加求和。
八、十六进制数转换到十进制数,与二进制数类似。
③十进制数→二进制数
整数部分:
除2逆序取余数,直到商为0;
余数排列,由下到上;
小数部分:
乘2顺序取整,直到积为0;
整数排列,由上到下。
十进制数转换成八、十六进制数,与二进制数类似
④二进制数→八进制数
从右向左,每3位二进制数用1位八进制数表示,不足最高位补0;
从左向右,每3位二进制数用1位八进制数表示,不足最低位补0。
二进制数→十六进制数,与此类似。
八、十六进制数→二进制数,分别是1位转换成3位和4位,最高位为0去0,最低位为0去0。
(3)整数和实数表示
①计算机中的整数分为不带符号的整数(用自然数表示)和带符号的整数(表示正整数和负整数)。
计算机中用固定长度的二进制数表示整数,用8位二进制数表示自然数的取值范围是0~255,使用16位二进制数表示自然数的取值范围是0~65535;
用8位二进制数表示正负整数的时候,最高位表示正负号,0表示正数,1表示负数,所以取值范围是-127~127。
②为了与算术运算法则统一,负整数在计算机内不采用“原码”表示而采用“补码”表示。
正数的“补码”与“原码”相同;
负数的“补码”由负数的“原码”取反(除符号位不变)后再加1得到。
所以,用8位二进制数表示正负整数(补码)的时候,取值范围是-128~127。
③任意一个实数在计算机内部使用“指数”(“阶码”)和“尾数”表示,可以使用32位或64位表示,其中分别表示阶码和阶符、尾数和微符。
(二)计算机组成原理
1.计算机的发展、组成与分类
(1)计算机发展的四个阶段
计算机硬件的发展受到电子元器件等硬件的影响,所以人们按照计算机所使用的电子元器件硬件为划分标准。
①第1代,20世纪40年代中期~50年代末期,CPU采用电子管,使用机器语言和汇编语言编写程序,主要应用在科学和工程计算;
②第2代,20世纪50年代中后期~60年代中期,CPU采用晶体管,开始使用Fortran等高级程序设计语言,开始广泛应用于数据处理领域;
③第3代,20世纪60年代中期~70年代初期,CPU采用大规模集成电路,开始使用操作系统和数据库管理系统,应用到数据处理和工业控制等领域;
④第4代,20世纪70年代中期以来,CPU采用超大规模集成电路,开始广泛使用软件开发工具和平台以及分布式计算机软件,家庭和个人开始使用计算机。
计算机的应用模式,在20世纪50年代到70年代,主要依赖“集中计算模式”(针对大型计算机);
20世纪80年代,主要表现为“分散计算模式“(出现个人计算机);
20世纪90年代以后,进入”网络计算模式“。
(2)计算机的组成
①”主机”:
CPU(中央处理器,实现并行处理,使用多个CPU实现超高速计算)、内存储器(直接与CPU连接,存取速度快而容量相对较小)和总线(包括CPU总线〔连接CPU和内存〕和I/O总线〔连接内存和I/O设备〕);
②外设:
输入/输出设备和外存储器(长期存放数据,存取速度慢,容量相对很大)
(3)计算机的分类
①巨型计算机:
运算速度达到每秒数万亿次;
②大型计算机:
企业或政府服务器
③小型计算机:
部门服务器
④个人计算机:
台式机和便携机,还有一种特殊的个人机,工作站(工程与产品设计)。
2.CPU的结构与原理
(1)CPU的工作原理和组成
①工作原理:
存储程序控制,程序与要处理的数据都使用二进位表示,预先存放在存储器中;
程序运行时,CPU从内存中一条一条地取出指令和相应的数据,按指令操作码的规定,对数据进行运算处理,直到程序执行完毕为止。
②组成:
寄存器组,用来临时存放参加运算的数据和运算得到的中间结果;
运算器,也称为算术逻辑部件(ALU),一般包含多个,分别负责完成不同的运算任务;
控制器,其中的指令计数器存放CPU正在执行的指令地址,指令寄存器用来保存当前正在执行的指令。
(2)指令与指令系统
①指令含义:
构成程序的基本单位,用来规定计算机执行什么操作;
指令包含操作码(指出计算机应该执行何种操作)和操作数地址(指令所操作的数据或数据所在位置,个数由操作码决定)。
②指令系统:
每一种CPU都有它自己独特的一组指令;
为了解决软件兼容性问题,通常采用“向下兼容方式”开发新处理器,在新处理器中保留老处理器的所有指令,同时扩充功能更强的新指令;
不同公司生产的CPU各有自己的指令系统,它们未必相互兼容。
(3)CPU的性能指标
①字长:
CPU中一次能进行二进制正数运算的位数,目前个人计算机使用32位处理器,逐步在向64位处理器过渡;
②主频(CPU工作频率):
一般主频越高,处理速度越快;
③CPU总线速度:
由前端总线工作频率FSB和数据线宽度决定,目前PC机的FSB有800MHZ;
④高速缓存(Cache):
容量越大,级数越多,效果越明显;
⑤逻辑结构:
目前CPU开始双核心处理器和流水线结构。
CPU运算速速指标主要有MIPS(百万条定点指令/秒)、MFLOPS(百万条浮点指令/秒)和TFLOPS(万亿条浮点指令/秒)
3.PC机主机
(1)主板
①主板集中安装所有的电子电子器件、电路与连接件,并且使这些设备能够有序地工作;
通常安装CPU插座、存储器插座,电源连接器、软驱、硬盘和光盘连接器,显卡AGP插槽、PCI总线插槽(一般为白色)、各种I/O接口,还有芯片组(北桥芯片和南桥芯片)、BIOSROM芯片和CMOSRAM芯片。
②芯片组:
作用是PC机各组成部分相互连接和通信的枢纽;
北桥芯片,存储器控制功能和连接CPU、存储器、显卡、南桥芯片;
南桥芯片,多种I/O设备的控制功能,I/O总线(PCI总线)功能,提供了各种I/O接口。
③BIOSROM芯片:
文名为“基本输入/输出系统”,它是存放在主板上只读存储器(ROM)芯片中的一组机器语言程序;
主要功能是诊断计算机故障、启动计算机工作和控制基本的输入输出操作,比如键盘、鼠标、磁盘读写、屏幕显示等;
包含的程序,加电自检程序,系统自举程序,CMOS设置程序,基本外围设备驱动程序。
④CMOS存储器:
存放系统的基本参数(日期、时间、口令等);
由电池供电,即使计算机关机后也不会丢失所存储的信息。
(2)内存储器
①存储器的层次结构:
存取速度较快的存储器成本较高,速速较慢的存储器成本较低;
寄存器的存取时间为1ns,Cache存储器为2ns,主存储器为10ns,外存储器为10ms。
②分类:
内存储器由半导体集成电路组成,分为随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM);
RAM又分为SRAM(静态随机存取存储器,用作高速缓存Cache)和DRAM(动态随机存取存储器,主要用作主存储器);
而只读存储器ROM分为不可在线改写内容ROM和FlashROM(快擦除ROM,主要用作BIOS、图形卡和数码相机、优盘等)
③主存储器:
CPU可直接访问,用于存放供CPU处理的指令和数据;
以字节为单位进行连续编址,每个存储单元为1个字节(8个二进位);
存储容量:
主存储器中所包含的存储单元的总数(单位:
MB或GB);
主存储器由若干内存条组成,目前流行的是DDR和DDR2内存条,均采用双列直插式(DIMM内存条),其触点分布在内存条的两面。
(3)I/O总线与I/0接口
①I/O操作的特点:
与CPU数据处理并行进行,需要I/O总线;
可以增减和更新I/O设备,需要I/O接口。
②I/O总线:
包含三类信号,数据信号、地址信号和控制信号;
总线带宽(MB/S)=(数据线宽度/8)×
总线工作频率(MHz)×
每个总线周期的传输次数;
PCI总线(1991年开始使用),数据线宽度为32位时传输速率为133MB/s,数据线宽度为64位时传输速率为266MB/s;
PCI-E总线,基于串行传输原理。
③I/O设备接口:
分成串行和并行总线,总线式和独占式总线;
USB接口是通用串行总线接口,USB1.1速率为1.5MB/s,USB2.0速率为60MB/s,与USB1.1保持兼容,支持热插拔,最多可连接127个设备;
IEEE-1394接口,又称为Firewire接口,最高速率为100MB/s,最多可以连接63个设备。
4.常用输入设备
(1)键盘
①布局排列:
一般按矩形排列,包括数字键、字母键、符号键、运算键以及若干功能键,台式PC机普遍采用104键键盘;
根据实际需要,又增加了电源控制键、多媒体控制键和因特网控制键。
②电容式键盘:
无磨损和接触不良问题,耐久性、灵敏度和稳定性都比较好,击键声音小,手感较好,寿命较长。
③与主机的接口:
一般采用AT接口或PS/2接口,现在使用USB接口。
(2)鼠标
①光电式鼠标(当前流行):
包括左键、右键和滚轮,还有微处理器;
工作速度快,准确性和灵敏度高,没有机械磨损,不需要鼠标垫。
②连接到主机的接口:
RS-232串行口(9针D形)、PS/2接口(6针圆形)、USB接口和无线鼠标。
③不同形式的鼠标:
轨迹球、指点杆和触摸板(笔记本电脑),操纵杆和触摸屏
(3)笔输入设备:
个人数字助理(PDA)、手持式计算机(HPC),兼有鼠标、键盘及写字笔。
(4)扫描仪
①类型:
平板式扫描仪,主要扫描反射式稿件,适用范围较广;
滚筒式和胶片专用扫描仪,多用于专业印刷排版领域;
手持式扫描仪,只适用于扫描较小的图件。
②性能指标:
分辨率(dpi),反映了扫描仪扫描图像的清晰程度,用每英寸生成的像素数目(dpi)来表示;
色彩位数(色彩深度),位数越多,扫描仪所能反映的色彩就越丰富,扫描的图象效果也越真实;
扫描幅面,指容许原稿的最大尺寸。
例如:
A4幅面,A3幅面;
与主机的接口类型,比如SCSI、USB、1394接口等
(5)数码相机
①作用:
不需要胶卷和暗房,能直接将数字形式的照片输入电脑进行处理,或通过打印机打印出来,或与电视机连接进行观看。
②成像芯片:
CCD或CMOS,图像处理和数据压缩采用JPEG标准。
③主要性能指标:
CCD像素数目,决定数字图像能够达到的最高分辨率,200万像素(1600×
1200);
存储器容量,保存CCD成像并转换后得到的数字图像的数据大小,存储设备有SM卡(SmartMedia卡)、CF卡(CompactFlash卡)、MemoryStick(记忆棒)和SD(miniSD)卡。
5.常用输出设备
(1)显示器与显卡
①显示器的组成与分类:
计算机显示器由显示器和显示控制器组成;
显示器包括CRT显示器和液晶显示器。
②LCD特点:
工作电压低,没有辐射危害,功耗小,不闪烁,体积轻薄,易于实现大画面和全色显示,适用于大规模集成电路。
③主要性能参数:
显示屏尺寸,以对角线长度度量;
屏幕横向与纵向的比例,普通屏:
4∶3,宽屏:
16∶9;
显示分辨率,整屏可显示像素的最大数目,分辨率越高,图像越清晰,用水平像素个数×
垂直像素个数表示,例如1600×
1200,1280×
1024,1024×
768等;
画面刷新速率,画面每秒钟更新的次数,通常速率越高图像稳定性越好;
像素的颜色数目,一个像素可以显示出的颜色数量,由表示一个像素颜色编码的二进制数的位数决定。
④显示控制器(显卡):
由显示控制电路、绘图处理器(GPU,主要厂商nVIDIA公司和ATI公司)、显示存储器(16MB,32MB,1GB等)和接口电路(AGP接口与主存连接,视频输出接口有VGA接口、DVI接口和S-Video接口)。
(2)打印机
①针式打印机:
有9针、16针和24针,耗材成本低,能多层套打,适合于存折和票据打印;
②激光打印机:
多半使用并行接口或USB接口,高速激光打印机使用SCSI接口;
分为黑白和彩色两种,彩色激光打印机价格较高,适合专业用户。
③喷墨打印机:
能输出彩色图像;
可以打印近似全彩色图像,经济,打印效果好,低噪音,使用低电压,环保,但墨水成本高,消耗快。
④主要性能指标:
打印精度(分辨率),用每英寸多少点(像素)表示,单位:
dpi,一般产品为400dpi、600dpi、800dpi,高的甚至达到1000dpi以上;
打印速度(ppm每分钟打印页数);
色彩表现能力(彩色数目),采用青、黄、洋红和黑四色墨盒;
幅面大小:
A3,A4等;
与主机的接口:
并行口、SCSI口、USB接口。
6.外存储器
(1)软盘存储器
①存储容量=28018512=1.44MB
1M=1000K,1K=1024
(2)硬盘存储器
①组成:
磁盘片(存储介质)、主轴与主轴电机、移动臂和磁头和控制电路
全部密封于一个盒状装置内。
②存贮容量=磁头数(记录面)*柱面数(磁道)*扇区数(区)*512字节
③接口:
PC机主要使用并行IDE接口,采用ATA100(传输速率为100MB/s)和ATA133(传输速率为133MB/s);
现在推出串行ATA接口(SATA接口),传输速率为150MB/s到300MB/s。
④平均存取时间=寻道时间+旋转等待时间+数据传输时间
寻道时间——磁头寻找到指定磁道所需时间(大约5ms);
旋转等待时间——指定扇区旋转到磁头下方所需要的时间(大约4~6ms)(转速:
4200/5400/7200/10000rpm);
数据传输时间——(大约0.01ms/扇区)。
⑤性能指标:
容量:
以GB为单位,目前硬盘单碟容量约为40~100GB;
平均存取时间:
在几ms~几十ms之间,由硬盘的旋转速度、磁头寻道时间和数据传输速率所决定;
缓存容量:
原则上越大越好,通常为2MB~8MB;
外部传输速率指主机从(向)硬盘缓存读出(写入)数据的速度,与采用的接口类型有关,内部传输速率指硬盘在盘片上读写数据的速度,转速越高内部传输速率越快。
(3)光盘存储器
①优点和缺点:
优点是成本低,存储密度高,容量大,可靠性高,不易受损,耐用,易于长期保存数据;
缺点是读出速度和数据传输速度比硬盘慢得多。
②类型:
CD光盘存储器和DVD光盘存储器;
又可分为只读光盘、可记录光盘和可改写光盘。
③CD-ROM光盘片,单倍速率为150KB/s,目前主流为50X,存储容量为600MB~700MB,只能读出盘中的信息;
CD-R光盘片,只能写一次数据,使用介质分为绿盘、金盘(酞箐染料,使用寿命超过100年)和蓝盘;
CD-RW光盘片,使用可反复读写1000次以上。
④DVD盘片:
数字多用途光盘,存储容量最大可达17GB;
盘片分类与CD光盘类似;
COMBO光驱,CD-RW刻录机和DVD-ROM组合在一起。
(三)chap03计算机软件
1.计算机软件概述
(1)什么是计算机软件
①程序含义:
告诉计算机做什么和如何做的一组指令,这些指令都是计算机所能够理解并能执行的一些命令。
②软件含义:
程序以及与程序相关的数据和文档。
(2)计算机软件特性
(3)计算机软件分类
①系统软件:
操作系统(OS)、数据库管理系统(DBMS)、程序设计语言处理系统、常用实用程序(如磁盘清理程序、备份程序)和基本输
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- 信息技术 基础 复习 重点 08 专业