1信息技术概述

1第一章信息技术概述21.1信息定义信息是指事物运动的状态及状态变化的方式（客观事物立场），是认识主体所感知或所表述的事物运动及其变化方式的形式、内容和效用（认识主体立场）。数据的定义形式化后能够被计算机处理的信息称为数据。31.2信息技术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。扩展感觉器官功能的感测与识别技术；扩展神经系统功能的通信技术；扩展大脑功能的计算（处理）与存储技术；扩展效应器官功能的控制与显示技术。41.2信息技术例：与信息技术中的感测、存储、通信技术相比，计算机主要用于扩展人的____器官的功能。A.感觉（感测与识别）B.神经网络（通信）C.思维D.效应（控制与显示）51.2信息技术用于扩展人的神经网络系统和记忆器官的功能，消除信息交流的空间障碍和时间障碍的信息技术是_______。A．感测与识别技术B．控制与显示技术C．计算技与处理技术D．通信与存储技术61.2信息技术与信息处理相关的行为和活动：信息收集，信息加工（计算、分析、检索等），信息存储，信息传递和信息施用（控制、显示等）。71.3信息处理系统现代信息技术的三大领域：微电子技术、通信技术、数字技术（计算机技术）。l当代电子信息技术的基础有两项：微电子与光纤技术和数字技术。l现代信息技术的主要特征：以数字技术为基础，以计算机为核心。81.3信息处理系统【2007真题】现代信息技术的主要特征是以数字技术为基础，以为核心。【2008真题】当代电子信息技术的基础有两项：一项是微电子与光纤技术；另一项______是技术，电子计算机从一开始就采用了该技术。信息产业概念：生产制造信息设备，以及利用这些设备进行信息采集、储存、传递、处理、制作与服务的所有行业与部门的总和。20世纪90年代以来，人类正走进以信息技术为核心的知识经济时代。1.4信息化与信息社会第一次工业革命：蒸汽机第二次工业革命：电动机和发电机第三次工业革命：信息技术等（20世纪80年代开始，信息技术引发了第三次工业革命。）1.4信息化与信息社会信息化的概念起源于20世纪60年代日本；信息化的本质：利用信息技术帮助社会个人和群体有效利用新知识和新思想，从而建成能充分发挥人的潜力，实现其抱负的信息社会。当今世界许多发达国家和经济共同体都提出了信息化国家发展战略。目前，我国处于工业化的中期，技术还比较落后，信息化处于快速发展阶段。11122微电子技术2.1微电子技术概述2.2集成电路的分类2.3集成电路的发展趋势132.1微电子技术微电子技术：是信息技术领域的关键技术，是发展电子信息产业和各项搞技术的基础。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。14大规模集成电路（LSI&VLSI）上千万次到十多万亿次每秒真空电子管几千次每秒用于军事和科学研究工作晶体管几十万次每秒还用于数据处理和事务处理集成电路(SSI&MSI)几十万次～几百万次每秒用于各个领域1946～19581964～19701958～19641971～分类依据：电子电路中使用的基础元件半导体材料：硅（Si）2.1微电子技术152.1微电子技术集成电路(IntegratedCircuit，简称IC)集成电路芯片是微电子技术的结晶，是计算机的核心。集成电路的规模由单个芯片或单位面积中包含的基本电子元器件的个数确定。集成电路的制作材料通常是硅（Si）、砷化镓（GaAs）。162.1微电子技术集成电路的制造晶圆切片（简称晶圆）是圆形单晶硅薄片，是供芯片生产的基本材料。集成电路芯片（芯片）是以集成电路为主体，以晶圆为基本材料，经过多道工艺制造，在它上面集成晶体管、电阻、电容等元件及互连线构成的电子线路。172.2集成电路的分类按照晶体管数目小规模（SSI）、中规模（MSI）、大规模（LSI）、超大规模（VLSI）、极大规模（ULSI）（——100——3000——10万——100万——）SSIMSILSIVLSIULSI182.2集成电路的分类按照结构、工艺分为：双极型集成电路（Bipolar）；金属—氧化物—半导体集成电路（MOS）；双极—金属—氧化物—半导体集成电路（Bi-MOS）按照功能分（★★★）数字集成电路和模拟集成电路192.2集成电路的分类按照用途分（★★★）通用集成电路和专用集成电路微处理器和存储芯片属于通用集成电路；按照某种应用的特定要求专门设计、定制的属于专用集成电路。202.3集成电路的发展趋势集成电路特点体积小、重量轻、可靠性高集成电路的工作速度主要取决于组成逻辑门电路的晶体管的尺寸。晶体管的尺寸越小，其极限工作频率越高，门电路的开关速度就越快。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。提高集成度，关键在缩小门电路面积。目前，集成电路批量生产的主流技术已经达到12-14英寸晶圆，45nm或32nm的工艺水平（Corei7-32nm）212.3集成电路的发展趋势Moore定律单块集成电路的集成度平均每18～24个月翻一番（Intel公司创始人GordonE.Moore,1965年在《电子学》杂志）集成度是有极限的，因此，Moore定律不可能永远成立。222.4微电子技术集成电路卡（IC卡）IC卡是把集成电路芯片密封在塑料卡基片内，使其成为能存储、处理和传输数据的载体。IC卡根据功能分为三类：存储器卡、带加密逻辑的存储器卡、CPU卡（如手机SIM卡,卡上集成了CPU、程序存储器和数据存储器，还配有操作系统）。IC卡按照使用方式分为两种：接触式IC卡（电话IC卡）、非接触式IC卡（二代身份证）。233通信技术3.1通信技术基础3.2有线通信系统3.3无线通信系统243.1通信技术基础通信：各种信息的传递现代通信：专指使用电波或广波传递信息的技术。电信：专指双向通信。例如：网络、电话等。通信系统：也称电信网，连接大量用户，由终端设备（电话机）、传输设备（电话线）、交换设备（程控交换机）等组成。253.1通信技术基础产生和发送信息的一端信源信宿（载体&传播媒介）信道噪声（外界的干扰）接收信息的一端通信三要素263.1通信技术基础通信系统终端设备传输设备交换设备公共交换电话网(简称PSTN)是一种用于全球语音通信的电路交换网络，是目前互联网纾上最大的网络，拥有用户数量大约是8亿。PBX（PrivateBranchExchange），用户级交换机，俗称：程控交换机，程控用户交换机，电话交换机，集团电话等.即公司内部使用的电话业务网络，系统内部分机用户分享一定数量的外线。273.1通信技术基础调制与解调技术多路复用技术交换技术调制解调频分复用时分复用波分复用电路交换分组交换通信技术283.1通信技术基础调制与解调调制（Modulation）：将基带数字信号的波形变换为适合于模拟信道传输的模拟信号波形。（发送端：数字信号转成模拟信号）解调（Demodulation）：将由调制器变换过的模拟信号波形恢复成原来的基带数字信号波形。（接收端：模拟信号转成数字信号）基本调制方法：调幅（幅移键控法ASK），调频（频移键控法FSK），调相（相移键控法PSK）293.1通信技术基础多路复用为了提高线路利用率，总是设法在一条传输线路上，传输多个模拟信号（例如，语音信息）或数字信号，这就是多路复用。多路复用技术通常有：频分复用，时分复用，波分复用303.1.1多路复用技术频分多路复用将传输线路的频带分成N部分，每一个部分均可作为一个独立的传输信道使用。这样在一对传输线路上可有N对话路信息传送，而每一对话路所占用的只是其中的一个频段。频分制通信又称载波通信，它是模拟通信的主要手段。313.1.1多路复用技术时分多路复用：把一个传输通道进行时间分割以传送若干话路的信息。把N个话路设备接到一条公共的通道上，按一定的次序轮流的给各个设备分配一段使用通道的时间。当轮到某个设备时，这个设备与通道接通，执行操作。与此同时，其它设备与通道的联系均被切断。待指定的使用时间间隔一到，则通过时分多路转换开关把通道联接到下一个要连接的设备上去。时分制通信也称时间分割通信，它是数字电话多路通信的主要方法。323.1.1多路复用技术波分多路复用在单一光纤内同步传输多个不同波长的光波，使得数据传输速度和容量获得倍增。333.1通信技术基础交换技术：在任意两个需要进行通信的计算机之间建立一个临时的通信链路，通信结束后再拆除链路，称为交换技术。由中转节点参与的通信，中转的节点称为交换节点。常用交换技术：电路交换、分组交换343.1通信技术基础电路交换（线路交换）为发送端和接收端建立一条临时的实际物理通道，供通信双方使用，通信完毕后，交换机内的连线被拆除。例如：电话交换机优点：交换方式简单，适合远距离成批数据传输，建立一次连接可传送大量数据。缺点：线路利用率低，通信成本高。353.1通信技术基础分组交换（包交换）数据块分割→组成一个数据包（也称为“分组”）地址信息及分组信息。→缓冲、转发而到达目的地。接收端的计算机按照数据包的编号，将它们重新组装成为原来形式的数据块。例如：互联网络优点：线路利用率高；收发双方不需同时工作，当接收方忙碌时，整个网络都可以作为它的缓冲；可以给数据包建立优先级，使得一些重要应用的数据包能优先传递。缺点：延时长，不宜用于实时通信或交互通信。363.1通信技术基础数据通信系统的性能指标信道：通信信道是传输数据的一个物理路径或者是一种载波信号频率。带宽（信道容量）：一个信道允许的最大数据传输速度。数据传输速率（datarate）：实际传输数据时，单位时间内传输的二进制位数目。通常使用“位/秒”（bps）作为单位。误码率（errorrate）：数据传输中出错数据占被传输数据总数的比例。端-端延迟：数据从信号源传送到目的地所花费的时间。373.2有线通信系统有线载波通信：采用的传输介质：架空明线，对称电缆，同轴电缆。光纤通信纤芯包层光线备注：光导纤维的内芯的折射率大于外套折射率。光只有满足从光密介质射入光疏介质，才会发生全反射。383.2有线通信系统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。全光网（AON）：不进行光-电、电-光转换，速度提高，成本降低，它是信息高速公路的基础。优点：传输频带非常宽，通信容量大（速度最快）；抗雷电和电磁干扰、抗辐射能力强；无串音干扰，保密性强，不易被窃听或截取数据；传输损耗小，通讯距离长。缺点：精确连接两根光纤比较困难。393.3无线通信系统微波通信微波是一种具有极高频率的电磁波（介于无线电波与光波之间,频率300MHz~300GHz,波长1m~1mm）。微波不能沿地面绕射传播（中波），也不能经电离层反射传播（短波）。远距离微波通信方式：地面微波接力通信、卫星通信、对流层散射通信。微波通信容量大、建设费用省、抗灾能力强。403.3无线通信系统地球通信卫星地面站1地面站2卫星卫星卫星地球36000公里中、低轨道卫星：相对于地面是运动的，覆盖范围小，地面天线必须跟踪卫星。但损耗小、延时少。同步定点卫星：位于赤道上空大约36，000公里，相对于地面固定不动，覆盖范围大，三颗卫星几乎可以覆盖地球全部面积。413.3无线通信系统卫星通信卫星通信的特点：通信距离远，频带宽，容量大，干扰小，较稳定。但造价高、技术复杂，有一定延时。423.3无线通信系统移动通信系统移动通信是指处于移动状态的对象之间的通信，它包括蜂窝移动、集群调度、无绳电话、寻呼系统和卫星系统。433.3无线通信系统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,IS-