第1章信息技术概述

第1章信息技术概述信息技术教材编写组本章要点数据与信息信息技术微电子技术通信技术原理计算机技术的基本原理计算机信息表示和编码1.1信息基础1.1.1数据与信息1.1.2信息处理1.1.3信息技术及发展1.1.1数据与信息1．数据2．信息3．数据和信息的关系1.1.1数据与信息1．数据数据是指存储在某种媒体上可以加以鉴别的符号资料。数据包括两个方面：一方面数据内容是对事物特性的反映或描述；另一方面数据是存储在某一媒体上的符号的集合。这里的“符号”不仅仅指数字、文字、字母和其他特殊字符，而且还包括图形、图像、动画、影像及声音等多媒体数据。2．信息信息是事物运动的状态与(状态改变的)方式”，是一个动态的概念，现代“信息”的概念已经与微电子技术、计算机技术、通信技术、网络技术、多媒体技术、信息服务业、信息产业、信息经济、信息化社会、信息管理及信息论等含义紧密地联系在一起。1.1.1数据与信息3．数据与信息的关系数据是描述客观事实、概念的一组文字、数字或符号等，它是信息的素材，是信息的载体和表达形式。信息是有用的、经过加工的数据。信息是从数据中加工、提炼出来的，用于帮助人们决策的有用数据，它的表达形式是数据。收集数据原始数据处理1二次数据处理2（信息）通信传播信息数据存储数据存储1.1.2信息处理1.信息的分类（1）依据其应用领域可分为社会信息、科技信息、军事信息、工业信息和文化信息等。（2）依据信息的加工顺序可分为一次信息、二次信息和三次信息等。（3）依据信息源的性质可分为数字信息、图像信息、声音信息和视频信息等。信息处理包括信息的分类、收集、存储、加工和传递的全过程。2.信息的收集信息收集过程通常分为以下3个阶段：（1）信息的识别，以得到正确的信息。（2）根据不同的分类，采用不同的信息采集方法进行信息的收集。（3）采用恰当的信息表达形式，如文字或符号、数字或编码、声音或图像等，对采集到的信息进行正确表达。1.1.2信息处理3.信息的存储信息存储中需要确定存储的内容、存储的时间、存储的方式及存储的介质。4.信息的加工对收集到的信息按一定的方法进行选择、比较、分析、统计、整理、查询、预测、模拟以及进行各种数学计算等工作，使收集到的信息成为有价值的新信息。5.信息的传递信息传输的功能是实现信息的有目的流动，满足人们对信息的需求，使信息得以在大范围，为多用户共享。1.1.3信息技术及发展1．信息技术信息技术(InformationTechnology，IT)是指应用信息科学的原理和方法有效地利用信息资源的一种技术体系。信息技术以微电子、通信、计算机以及控制技术为基础，包含了对信息的识别、检测、收集、变换、存储、检索、处理、传递以及综合利用等技术。2．信息技术的发展信息技术研究开发时期信息技术全面应用时期数字信息技术发展时期1.2微电子技术1.2.1微电子技术基础1.2.2集成电路1.2.3集成电路卡1.2.1微电子技术基础微电子技术微电子技术是发展电子信息产业和各项高新技术的基础。电子管晶体管集成电路1.2.2集成电路集成电路信息存储中需要确定存储的内容、存储的时间、存储的方式及存储的介质。集成电路是采用半导体制作工艺，在一块较小的单晶硅片上制作许多晶体管及电阻器、电容器等元器件，并按照多层布线或遂道布线的方法将元器件组合成完整的电子电路。集成电路根据它所包含的电子元件如晶体管、电阻等，数目可以分为小规模、中规模、大规模、超大规模和极大规模集成电路。集成电路芯片是微电子技术的结晶，它是计算机和通信设备的硬件核心，是现代信息产业的基础。1.2.3集成电路卡集成电路卡把集成电路芯片密封在塑料卡基片内部，使其成为能存储、处理和传递数据的载体，能可靠地存储数据，叫集成电路卡，也称为IC卡。集成电路卡的分类：1.按卡中所镶嵌的集成电路芯片不同，IC卡可分为存储器卡和智能卡两大类。2.按卡的使用方式不同，IC卡可分接触式IC卡和非接触式IC卡两大类。1.3通信技术1.3.1通信的基本原理1.3.2模拟通信1.3.3数字通信1.3.4移动通信1.3.1通信的基本原理1．简单的通信系统通信通常需要三个要素组成，信息的发送者(称为信源)、信息的接收者(称为信宿)及信息的传输通道(称为信道)。信源产生和发送信息的一端信号通信线路信宿接收信息的一端噪声外界的干扰1.3.1通信的基本原理2．连续信号与离散信号模拟信号是连续形式的信号,它通过连续变化的物理量(如信号的幅度)来表示信息。数字信号是离散形式的信号,它使用有限个状态(一般是两个状态)来表示信息。V(t)V(t)(a)连续信号(b)离散信号1.3.2模拟通信模拟传输在信息传输时，利用信源信号去调整载波的参数(幅度、频率或相位)，称为“调制”，所使用的设备称为“调制器”。经过调制后的载波携带着被传输的信号在信道中进行长距离传输，到达目的地时，接收方再把载波所携带的信号检测出来恢复为原始信号的形式，称为“解调”，所使用的设备称为“解调器”。信源（宿）信号调制解调器调制后的载波信道调制后的载波调制解调器信号信宿（源）载波载波1.3.3数字通信1.数字传输技术数字传输技术指的是直接用数字信号来传输信息或者通过用数字信号对载波进行调制来传输信息的技术。优点：抗干扰能力强灵活性好可方便地由计算机进行存储及管理通信的安全性易得到保证有利于通信设备的小型化、微型化1.3.3数字通信2.基带传输与频带传输基带传输：不经过调制就在信道上直接进行。频带传输：先用数字信号对特定频率的载波进行调制(称为数字调制)，使其变为适合于传送的信号，然后再进行传输。载波信号调制信号（两个状态）00110100幅移键控（ASK）频移键控（FSK）相移键控（PSK）数字调制1.3.3数字通信3.多路复用技术时分多路复用：各终端设备(计算机)以事先规定的顺序轮流使用同一传输线路进行数据传输。频分多路复用：每个数据终端发送的信号调制在不同频率的载波上，通过频分多路复用器将它们复合成为一个信号，然后在同一传输线路上进行传输。终端4终端3终端2终端1143214321多路复用器缓冲区BACDEFGHIJKLHGFEDCBA数据时间片时分多路复用原理1.3.3数字通信4.数字通信系统的性能指标信道带宽数据传输速率误码率端一端延迟1.4计算机技术1.4.1计算机的系统组成1.4.2计算机的工作原理1.4.3计算机程序设计语言1.4.1计算机的系统组成计算机的系统组成计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。计算机硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五部分组成，软件是提高计算机使用效率、扩大计算机功能的各类程序、数据和有关文档(document)的总称。计算机软件一般分为系统软件和应用软件两大类。1.4.2计算机的工作原理计算机的工作原理指令就是一组代码，规定由计算机执行的一步操作。计算机的工作过程，实际就是计算机执行程序的过程。执行程序就是依次执行程序的指令。一条指令执行完毕后，CPU再取下一条指令执行，如此下去，直到程序执行完毕。计算机完成一条指令操作分为取指令、分析指令、执行指令三个阶段。1.4.3计算机程序设计语言计算机的工作原理机器语言：的每一条指令都是由0和1组成的二进制代码序列。汇编语言：将二进制形式的机器指令代码序列用符号（或称助记符）来表示的计算机语言。高级语言：是一种比较接近自然语言和数学表达式的计算机程序设计语言。常见的有Basic、Fortran、Pascal、C、Java等。1.5数字技术基础1.5.1信息的存储1.5.2数制1.5.3信息编码1.5.1信息的存储比特“比特”简称为“位”。比特只有两种取值状态：数字0，或者是数字1。比特的存储：千字节(KiloByte.简写为KB),1KB=210字节=1024B兆字节(MegaByte.简写为MB),1MB=220字节=1024KB吉字节(GigaByte.简写为GB),1GB=230字节=1024MB(千兆字节)太字节(TeraByte.简写为TB),1TB=240字节=1024GB(兆兆字节)1.5.2数制数制数制也称计数制，是指用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法。几种数制：二进制十进制八进制十六进制1.5.2数制几种数制间的对照表二进制十进制十六进制八进制二进制十进制十六进制八进制0000000100088100001111100199110010222101010A120011333101111B130100444110012C140101555110113D150110666111014E160111777111115F171.5.3信息编码编码编码是采用少量的基本符号，选用一定的组合原则，以表示大量复杂多样信息的技术。比特的存储：BCD码ASCII码汉字编码国标码机内码GBK汉字内码扩充规范UCS/Unicode与GB18030汉字编码标准本章小结本章主要介绍了信息的基本概念，分析了信息与数据的联系与区别，列举了信息处理的基本过程及信息技术的技术体系，并对现代信息技术中的微电子技术、通信技术和计算机技术的基本组成及工作原理做了简单介绍。