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信息技术基础强化复习资料
第一章信息技术概述
信息=数据+数据处理
什么是信息处理系统?
用于进行信息获取、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。
现代信息技术中的三大核心技术:
微电子技术、通信技术、计算机技术
通信技术(Communication)、计算机技术(Computer)和控制技术(Control)合称为3C。
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
集成电路的分类
按晶体管数目分、按结构、工艺分、按功能分、按用途分
集成电路的特点:
体积小、重量轻、功耗小、成本低。
速度快、可靠性高。
Moore定律:
单块集成电路的集成度平均每18~24个月翻一番
IC卡按镶嵌的集成电路芯片类型分为:
存储器卡,CPU卡
按使用方式:
接触式IC卡、非接触式IC卡。
现代通信指的是使用光波或电波传递信息的技术。
通信系统(电信网)组成:
终端设备(例如:
电话机)、传输设备(例如:
电话线)、交换设备(例如:
程控交换机)
通信的三要素:
信源(信息的发送者)、信宿(信息的接收者)、信道(信息的载体与传播媒介)
信道:
传送信号的通路。
信号的两种形式:
连续信号(模拟信号),离散信号(数字信号)
调制(Modulation)解调(Demodulation)技术
调制——将原始信号加载到高频正弦载波信号上的一种方法,以便于远距离传输信号
解调——从调制后的载波信号上将原始信号恢复的一种方法
模拟信号的调制方法:
调频、调幅、调相
数字信号的调制方法:
幅移键控,频移键控,相移键控
多路复用技术
为了提高线路利用率,在一条传输线路上,传输多个模拟信号(例如,话路信息)或数字信号。
多路复用技术通常有:
频分复用,时分复用,码分复用,波分复用
模-数和数-模转换技术(第五章)
数字编码和数据压缩技术(第五章)
信道所采用的传输技术分为:
模拟传输技术和数字传输技术
模拟传输技术:
直接用连续信号来传输信息(如:
MP3播放器->耳机)或者通过连续信号对载波进行调制来传输信息的技术(如:
广播电台->收音机)。
数字传输技术:
直接传输数字信号或用数字信号对载波进行调制来传输信息的技术。
分为基带传输技术、频带传输技术两种。
基带传输技术:
数字信号不经过调制直接在信道上传输。
适用于计算机内部或者邻近设备之间的近距离传输。
若传输距离较长(局域网传输)需作码型转换。
频带传输技术:
即数字调制技术。
用数字信号对特定频率的载波调制之后再进行远距离传输。
交换技术:
为需要通信的计算机建立一个临时的通信链路,通信结束后再拆除链路。
交换技术分为:
电路交换(线路交换)、分组交换(包交换、存储转发)
数据通信系统的性能指标
信道带宽:
模拟传输中指无失真传输信号的频率变化范围。
数字通信中,一个信道允许的最大数据传输速率,也称为信道容量。
数据传输速率:
指实际进行数据传输时单位时间内传送的二进位数目,单位为:
kbps、Mbps、Gbps。
误码率:
数据传输中出错数据占被传输数据总数的比例
端—端延迟:
数据从信源传送到信宿所花费的时间
传输介质
用于有线传输的介质:
双绞线、同轴电缆和光纤。
双绞线:
有屏蔽双绞线(STP)、无屏蔽双绞线(UTP)
同轴电缆种类:
基带同轴电缆(50Ω),传输数字信号。
宽带同轴电缆(75Ω),传输模拟信号,CATV中的标准传输电缆。
光纤:
根据激光在光纤中的传输模式分为单模与多模两大类。
前者传输距离远,速率高,适合远程通信。
后者传输距离近、速率低,一般在局域网中使用。
用于无线传输的介质:
无线电波、微波、红外线和激光等。
有线通信系统
传输的信号:
电信号(模拟信号,数字信号)
主要传输电话,电报、传真、数据。
也可传输广播、可视电话、电视节目
光纤通信
利用光纤传导光信号进行通信的一种技术。
发端:
实现信号的电-光转换;每隔一定距离接入光中继器;收端:
实现信号的光-电转换。
光纤通信可靠性好,保密性强。
波分复用技术提高传输速度和容量。
全光网(AllOpticalNetwork):
光信息流在通信网络中的传输及交换时始终以光的形式存在,不需要经过光/电、电/光转换。
是21世纪真正的高速公路。
无线通信系统
微波通信、卫星通信
微波通信方式:
地面微波接力通信、卫星通信、对流层散射通信
卫星通信:
微波接力通信技术与空间技术相结合的产物
移动通信系统
处于移动状态的对象之间的通信,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。
第一代移动通信采用模拟技术。
第二代移动通信广泛采用数字技术(GSM,CDMA)。
第三代移动通信实现目标:
全球漫游、适应多种环境、提供高质量多媒体业务、提供大容量、高保密性和优质服务。
系统由移动业务交换中心(MSC)、基站(BS)设备及移动台(MS)(用户设备)以及交换中心至基站的传输线组成。
基站与移动台(常常是手机)之间是无线通信,他们之间用无线电波进行信息传递,每个基站负责与一个特定区域的所有的移动台进行通信。
基站和移动交换中心之间通过微波或有线交换信息进行彼此联系。
最后移动交换中心再与公共电话网进行连接。
数字技术基础
信息的基本单位—比特
bit(位),以“b”表示,是计算机中表示信息的最小单位。
byte(字节),8个bit;以“B”表示,数字信息的计量单位。
经常使用的存储单位有:
“千字节”(KB),1KB=210字节=1024B
“兆字节”(MB),1MB=220字节=1024KB
“吉字节”(GB),1GB=230字节=1024MB(千兆字节)
“太字节”(TB),1TB=240字节=1024GB(兆兆字节)
经常使用的速率单位:
在计算机网络中传输二进制信息时,是一位一位串行传输的。
“比特/秒”(b/s),也称“bps”。
如:
9600bps(9600b/s)、56Kbps(56Kb/s)
“千比特/秒”(Kb/s),1Kb/s=103比特/秒=1000b/s
“兆比特/秒”(Mb/s),1Mb/s=106比特/秒=1000Kb/s
“吉比特/秒”(Gb/s),1Gb/s=109比特/秒=1000Mb/s
“太比特/秒”(Tb/s),1Tb/s=1012比特/秒=1000Gb/s
二进制数转换成十进制数
例:
将二进制数101.01转换成十进制数
(101.1)2=1╳22+0╳21+1╳20+1╳2-1=(5.5)10
十进制整数转换成二进制整数
规则:
除二取余,直到商为零为止,倒排
(86)10=(1010110)2
十进制小数转换成二进制小数
规则:
乘二取整,直到小数部分为零或给定的精度为止,顺排
(0.875)10=(0.111)2
二进制数转换为八进制数
举例:
001101001110.110100B→1516.64Q
八进制数转换为二进制数
举例:
2467.32Q→010100110111.011010B
二进制数转换为十六进制数
举例:
001101001110.11001100B→34E.CCH
十六进制数转换为二进制数
举例:
35A2.CFH→0011010110100010.11001111B
整数(定点数)
不带符号的整数(正整数):
8位:
0~255,16位:
0~65535
带符号的整数:
符号位(0:
正;1:
负)
8位:
-127~+127,16位:
-32767~+32767
数值信息的表示
原码:
将整数化为二进制数,符号位置0(正数)或1(负数)
(+43)原=00101011;(-43)原=10101011
反码:
负数的反码:
符号位为1,绝对值部分与原码相反。
(+43)反=00101011;(-43)反=11010100
负数的补码表示:
符号位也是“1”,其余为反码的最低位加“1”。
(+43)补=00101011;(-43)补=11010101
实数:
既有整数部分又有小数部分的数。
任何一个实数总可以表达成一个乘幂和一个纯小数之积。
例如:
56.725=102×(0.56725)
-0.0034756=10-2×(-0.34756)
指数部分指出实数中小数点的位置,括号里是一个纯小数。
二进制数的情况完全类同,例如:
1001.011=2100×(0.1001011)
-0.0010101=2-10×(-0.10101)
浮点表示法:
计算机内部用“指数”(一个整数,称为“阶码”)和“尾数”(一个纯小数)表示实数的方法。
实数=尾数*2指数
实数N可表示为:
N=±S×2±P(0
浮点数的表示方法不唯一。
一般来说,位数越多,可表示的数的范围越大,精度越高。
尾数的位数决定数的精度,阶码的位数决定数的范围。
第二章计算机组成原理
计算机发展中的著名人物:
图灵、冯.偌依曼
第一台电子计算机ENIAC“埃尼亚克”每秒5千次加减运算,重达30吨、占地250m2、
启动工耗150000瓦、18000个电子管。
计算机的分类:
巨型机、中型机、小型机、个人计算机。
计算机的分代
第一代计算机的主要特征是采用电子管作为计算机的逻辑元件,其主存储器采用磁鼓、磁芯,外存储器采用磁带、纸带、卡片等
第二代计算机全部采用晶体管作为逻辑元件,其主存储器使用磁芯,外存储器使用磁带、磁盘。
在软件方面开始使用FORTRAN、COBOL、ALGOL等高级语言
第三代计算机是以中、小规模集成电路为逻辑元件,其主存储器开始逐渐采用半导体元件。
在软件方面,操作系统开始使用
第四代计算机是以大规模和超大规模集成电路为逻辑元件。
软件工程兴起。
发展趋势:
往两极发展,巨型机与微机
完整的计算机系统由硬件和软件两部分组成
硬件:
指有形的物理设备,是计算机系统中实际物理装置的总称。
软件:
指在硬件上运行的程序和相关的数据及文档。
硬件和软件的关系:
硬件是软件的工作基础,软件则是硬件功能的扩充和完善,没有配备软件的计算机称作“裸机”。
冯.偌依曼的思想
五大组成部分:
运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。
程序(指令)与数据一样都存放在内存中,计算机中采用二进制
处理器是计算机的核心部分,主要由运算器、控制器,寄存器组成。
一台计算机中可以包含多个处理器,其中承担系统软件和应用软件运行任务的处理器称为中央处理器,简称:
CPU。
微处理器产品的生产公司:
IBM、Apple、Motorola、AMD、Cyrix。
控制器中的三个主要寄存器:
程序计数器(PC)、指令寄存器(IP)、指令译码器(ID)
计算机指令的执行过程:
分为取指令、分析指令、执行指令、修改程序计数器四个步骤。
单片机:
处理器、存储器、I/O接口集成在一块芯片上.
微处理器的字长:
运算器和寄存器的宽度
指令(Instruction):
一组能被计算机识别并能执行的二进制代码,用来完成一种操作的基本命令。
指令系统(InstructionSystem):
一台计算机所有指令的集合。
指令系统兼容性问题:
向下兼容
指令的格式:
操作码、操作数。
微型计算机的主要性能指标
CPU指标:
主要包括CPU字长、时钟频率。
运算速度:
计算机的运算速度通指平均运算速度,即每秒钟所能执行的指令条数。
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)
内存容量:
内存容量反映了内存储器存储数据的能力。
存储容量越大,其处理数据的范围就越广,并且运算速度一般也越快。
PC机的组成
微型计算机基本结构:
机箱、显示器、键盘、鼠标器等
机箱内包含:
系统主板(又称母板)、CPU、硬盘驱动器、DVD-ROM驱动器、软盘驱动器、显示器适配器、内存、电源等。
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。
主板的类型:
AT、ATX、NLX、EATX、WATX以及BTX等,ATX是目前最常用的主板结构,BTX主板正逐步兴起
主板上主要部件有:
CPU插座、CPU调压器、芯片组、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
芯片组由两块超大规模集成电路组成,分别叫南桥和北桥。
北桥处理高速设备(CPU、显卡、内存),南桥处理低速设备(硬盘、PCI设备、声卡等)
主板上两块特别的集成电路芯片
1.ROM芯片:
存放BIOS,它是PC机软件中最基础的部分。
BIOS(BasicInput/OutputSystem)是存放在ROM芯片中的一组机器语言程序,具有启动计算机、诊断计算机故障及控制低级输入输出操作的功能。
BIOS包含四个部分的程序:
1、POST(PowerOnSelfTest,加电自检)程序
2、系统自举(装入)程序
3、CMOS设置程序
4、基本外围设备的驱动程序
2.CMOS存储器:
存放用户对计算机硬件所设置的一些参数(称为“配置信息”)。
扩充卡(适配器或控制器)的种类:
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。
通过端口与显示器等外部设备连接。
许多扩充卡的功能可以部分或全部集成在主板上(例如,软盘、硬盘、串行口、并行口、声音、图形显示、网络连接等控制电路都可以集成在主板上)
CPU的分类
CPU有通用CPU和嵌入式CPU。
他们的区别在于应用模式的不同。
CPU的性能
•字长:
CPU在单位时间内(同一时间)能一次处理的二进制数的位数叫字长。
•主频:
又叫“内频”,单位是Hz。
是CPU的内部工作时钟频率,用来表示CPU的运算速度。
目前,Pentium4的主频大约为3GHz。
•高速缓存:
CPU与内存之间的临时存储器,位于CPU芯片内。
•前端总线(FSB):
CPU和内存、显卡交换数据的主要通道。
数据宽度64位(Pentium4),每个时钟周期传输4次数据
•前端总线频率:
表示CPU和外界数据传输的速度。
时钟频率为100MHz或133MHz,有效时钟频率为400MHz或533MHz
•CPU的数据传输速率(B/s)
FSB数据位宽度×FSB有效时钟频率÷8
Pentium4的数据传输速率=64bit×400(533)MHz÷8=3.2(4.3)GB
•CPU指令集
•CPU的生产工艺:
P4:
0.13um~0.065um
存储器
寄存器、Cache存储器、主存储器(RAM和ROM)、外存储器(软盘、硬盘、光盘)、后备存储器(磁带、光盘)
主存储器的几个概念
存储单元:
由8位组成。
地址:
存储单元的唯一编号
存储容量:
存储单元的总数
存取时间:
选定存储单元后,CPU读写数据所需的时间
主存储器分类:
RAM(RandomAccessMemory)即随机存取存储器、Rom(ReadOnlyMemory)即只读存储器
主存储器的指标
•存储容量:
指存储器所包含的存储单元的总数
•存取时间:
在存储器地址被选定后,存储器读出数据并送到CPU(或者是把CPU数据写入存储器)所需要的时间。
单位:
ns(1ns=10-9秒)
•内存条的类型:
①单列直插式内存条模块(简称SIMM内存条)
②双列直插式内存条模块(简称DIMM内存条)
③Rambus内存条模块(简称RIMM内存条)
总线
按连接对象分类
内部总线:
连接CPU的各个组成部件(芯片内部)
系统总线:
连接计算机中各大部件
外部总线:
连接计算机和外部设备
按总线传输的信息分类
地址总线:
传输地址信息
数据总线:
传输数据信息
控制总线:
传输控制信息
按通信方式分类
并行总线:
通信速度快、实时性好
串行总线:
简易、方便、灵活
微机中常用总线
①ISA总线:
工业标准总线,也叫AT总线,数据16位
②EISA总线:
扩展的工业标准总线与ISA总线兼容,数据线32位
③PCI总线:
局部总线标准,数据线32-64位。
I/O总线
也叫主板总线,是各类I/O设备控制器与CPU、存储器之间相互交换信息、传输数据的一组公用的信号线。
总线的性能:
数据通路宽度、总线工作频率
总线带宽:
也称总线数据传输速率,即单位时间内总线上可传送的数据量。
计算公式如下:
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
I/O接口
计算机中用于连接I/O设备的各种插头/插座以及相应的通信规程及电器特性,就称为I/O设备接口。
I/O接口的分类
从数据传输方式来分:
串行、并行
从数据传输速率来分:
高速、低速
从是否能连接多个设备来分:
总线式、独占式
从是否符合标准来分:
标准接口、专用接口
USB接口:
通用串行总线式接口(UniversalSerialBus),高速、可连接多个设备(最多127个)、串行传输
IEE1394接口(i.Link或FireWire):
连接需要高速传输大量数据的音频和视频设备,其数据传输速率特别快。
输入设备
键盘:
字符和命令
鼠标器:
位置和命令
鼠标的几个参数:
分辨率:
像素/英寸。
接口:
PS/2、USB
笔输入:
位置、命令和字符
扫描仪:
图象获取设备
类型:
平板式、手持式、胶片和滚筒式
性能指标:
分辨率:
像素/英寸。
色彩位数:
位/点。
扫描幅面:
A4等。
接口:
SCSI,USB,FIREWIRE等
电荷耦合器:
CCD
数码相机:
图象获取设备
输出设备
打印机
分类:
针式打印机、激光打印机、喷墨打印机
打印机的性能指标:
打印精度、打印速度、色彩数目
显示器
CRT显示器、液晶显示器
显示控制器(又称显示卡)的组成:
显示控制电路、绘图处理器、显示存储器和接口电路。
接口:
AGP、PCI-E
显示器性能参数
☐显示器的尺寸:
即显示屏的对角线长度。
15、17、19、21英寸。
☐显示器的分辨率:
整屏可显示像素的多少。
一般用水平分辨率×垂直分辨率来表示。
如1280×1024。
☐刷新速率:
指所显示的图像每秒钟头更新次数。
刷新频率越高,图像越稳定。
PC机一般在85Hz以上。
☐像素的颜色数目:
由R、G、B三个基色的二进位位数决定
☐辐射和环保
外存储器(辅助存储器)
分为磁表面存储器和光存储器(直接存取方式)。
磁表面存储器主要是磁盘(直接存取方式)和磁带(顺序存取方式)。
软盘存储器:
由软盘片、软盘驱动器、软盘控制器组成的。
软盘上的信息按磁道和扇区来存放。
一张新盘必须格式化后才能使用。
软盘容量=512(每扇区字节数)×18(扇区数)×80(磁道数)×2(面数)
硬磁盘存储器:
由一组磁盘和硬盘驱动器构成,二者封装在金属盒中,称为硬盘。
(磁道是同心圆)
硬盘容量=柱面数×扇区数×每扇区字节数×面数
硬磁盘的性能指标:
容量、平均等待时间、平均寻道时间、平均访问时间、cache容量、数据传输速率。
•平均访问时间=平均等待时间+平均寻道时间
•Cache容量:
2MB、4MB、8MB
•数据传输速率(单位MB/s)
外部传输速率(接口传输速率):
指主机从(向)硬盘缓存读出(写入)数据的速度。
与接口类型有关。
100MB/s-300MB/s
内部传输速率(持续传输速率):
指硬盘在盘片上读写数据的速度。
小于100MB/s。
硬盘转速相同时,单碟容量越大,内部速率越高。
单碟容量相同时,转速高的硬盘内部传输速率高。
例:
某硬盘的的平均等待时间为10ms,求硬盘的转速。
转一周时间:
20ms。
转速=60×1000/20=3000转/分。
移动存储器
☐优盘:
一般为USB接口,容量为8M-2G,有写保护功能
☐移动硬盘:
USB或IEEE1394接口,一般为几个G到几十个G,速度快。
两者在WINDOWS2000下使用时,不需要安装驱动程序
光盘存储器
盘中信息的记录方法:
一条螺旋线
CD光盘存储器:
CD-ROM(只读)、CD-R(一写多读)、CD-RW(多次读写)650M
DVD光盘存储器:
DVD-ROM(只读)、DVD-R(一写多读)、DVD-RW(多次读写)单面单层4.7G,单面双层8.5G
主要性能指标
•读取数据速度
单速:
150KB/S
•CD光盘驱动器的接口类型
SCSI接口、IDE接口、并行口和USB接口等多种
第三章计算机软件
软件的分类:
系统软件、应用软件
软件的发展大致经历了三个主要阶段:
第一阶段:
工作方式:
个体;编程语言:
使用低级语言编程
第二阶段:
出现了高级程序语言、操作系统、数据库管理系统、“软件”术语等
第三阶段:
软件工程
操作系统的作用:
管理系统中的各种资源,为用户提供各种服务界面,为应用程序的开发和运行提供一个高效率的平台。
进程管理:
对处理机资源进行管理。
存储管理:
内存资源的高效、合理使用。
“虚拟存储器”
文件管理:
外存管理。
设备管理:
对计算机系统中除了CPU和内存以外的所有I/O设备的管理。
操作系统的类型:
批处理系统、分时处理系统、实时系统
常用操作系统:
Windows操作系统、UNIX操作系统、Linux操作系统
程序设计语言划分为机器语言、汇编语言和高级语言三大类
语言处理系统包括:
编辑、编译、裝入和执行
翻译程序分为以下三类:
汇编程序、解释程序、编译程序
主要程序设计语言:
FORTRAN语言、ALGOL语言、Java语言、C语言和C++语言
第四章计算机网络与因特网
计算机网络:
利用通信手段,把地理上分散的、能够以相互共享资源的方式有机地连接起来的、而各自又具备独立功能的计算机系统。
产生计算机网络的基本条件:
通信技术与计算机技术的结合
计算机网络的发展
1954年第一代计算机网络,单个主机为中心、面向终端
1969年ARPA网,第二代计算机网络,多处理中心
1983年OSI模型,第三代计算机网络,体系结构标准化
计算机网络系统的组成
资源子网:
网络外层,运行用户程序的主机(也称数据终端设备,例如PC机、服务器、大型计算机、工作站、智能终端等),既是网络中的数据处理系统,也是网络中数据通信系统的信源或信宿,负责发送信息、接收信息与处理信息。
通信子网:
网络的内层,是网络中的数据通信系统,主要任务是实现计算机之间的数据传输。
通信子网组成:
传输线:
也称线路、信道或干线,负责在交换单元之间传送数据
交换单元:
一种特殊的计算机,用于连接数据传输线。
交换单元可以是分组交换节点或路由器等设备。
按网络的交换功能:
电路交换网、报文交换网、分组交换网、帧中继网和ATM网
按拓扑结构:
星形、环形、总线型等
按覆盖的地域范围:
局域网(LAN)、广域网(WAN)、城域网(MAN)
按使用性质:
公用网、专用网
按使用范围和对象:
企业网、政府网、金融网、校园网
网络的工作模式:
对等模式和客户/服务器模式
网络服务:
文件服务、打印服务、消息服务、应用服务
网络系统的体系结构
国际标准组织(ISO)提出的开放系统互联(OSI)参考模型(
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