第1章计算机信息技术概述

第1章计算机信息技术概述考核目标：信息技术基本概念微电子技术通信技术数字技术1.1信息与信息技术信息的定义从客观上看，信息事物运动的状态及状态变化的方式。从主观上看，信息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。信息处理相关的行为和活动：信息的收集(如信息的感知、测量、获取、输入等)信息的加工(如信息的分类、计算、分析、转换等)信息的存储(如书写、摄影、录音、录像等)信息的传递(如邮寄、电报、电话等)信息的施用(如控制、显示等)信息表示形式：数据、文字、图像、声音和视频。信息技术信息技术指的是用来扩展人们信息器官功能、协助人们更有效地进行信息处理的一门技术。信息技术包括：扩展感觉器官功能的感测(获取)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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，可以通称为信息处理系统信息处理系统的实例雷达：以感测与识别为主要目的电视/广播：以单向、点到多点（面）的信息传递为主要目的电话：以双向、点到点的信息交互为主要目的银行：以处理金融信息为目的图书馆：以信息收藏和检索为主要目的因特网：跨越全球的多功能信息处理系统现代信息技术的三大特征：采用电子技术（包括激光技术）以数字技术为基础以计算机为核心现代信息技术的三大核心技术：微电子技术、通信技术和计算机技术真题讲解1、现代信息技术的主要特征是以数字技术为基础，以为核心。（2007年）2、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；另一端是技术，电子计算机从一开始就采用了该技术。（2008年）3、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_______。（2008年）A．感测与识别技术B．控制与显示技术C．计算与处理技术D．通信与存储技术4、信息技术是指用来取代人的信息器官功能，代替人类进行信息处理的一类技术。（）（2009年）5、下列关于信息系统的叙述，错误的是。（2010年）A．电话是一种双向的、点对点的、以信息交互为主要目的的系统B．网络聊天室一种双向的、以信息交互为主要目的的系统C．广播是一种点到面的、双向信息交互系统D．因特网是一种跨越全球的多功能信息系统6、现代信息技术是以________技术为基础，以计算机及其软件为核心，采用电子技术、激光技术进行信息的收集、传递、加工、存储、显示与控制。（2010年）例题讲解一、判断题1、信息处理过程就是人们传递信息的过程。（）2、基本的信息技术应该包括感测（获取）与识别技术、通信与存储技术、计算（处理）技术和控制与显示技术。（）3、信息是指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。（）4、现代信息技术涉及众多领域，例如通信、广播、计算机、微电子、摇撼遥测、自动控制、机器人等。（）二、填空题5、信息处理指的是信息的收集、传递、加工、和显示与控制。三、单选题6、信息处理系统是综合使用信息技术的系统。下面叙述中错误的是。A.信息处理系统从自动化程度来看，有人工的、半自动化和全自动化的B.应用领域很广泛。例如银行是一种以感知与识别为主要目的的系统C.信息处理系统是用于辅助人们进行信息获取、传递、存储、加工处理及控制的一种系统D.从技术手段上来看，有机械的、电子的和光学的。从适用范围来看，有专用的和通用的四、多选题7、信息处理是指为了更多、更有效地获取和使用信息而施加于信息的各种操作，包括的全过程。A．信息收集B．信息加工和存储C．信息传输D．信息维护及使用8、现代信息技术主要包括。A．微电子技术B．机械技术C．通信技术D．计算机技术1.2微电子技术简介（1）微电子技术与集成电路（2）集成电路的发展趋势（3）IC卡微电子技术是信息技术领域中的关键技术，是发展电子信息产业和各项高技术的基础微电子技术的核心是集成电路技术现代集成电路使用的半导体材料主要是硅，也可以是化合物半导体如砷化镓。（1）微电子技术与集成电路电子电路中元器件的发展演变晶体管(1948)中/小规模集成电路(1950’s)微电子技术是以集成电路为核心的电子技术，它是在电子元器件小型化、微型化的过程中发展起来的。大规模/超大规模集成电路(1970’s)电子管(1904)什么是集成电路？集成电路(简称IC)：以半导体单晶片作为基片,采用平面工艺，将晶体管、电阻、电容等元器件及其连线所构成的电路制作在基片上所构成的一个微型化的电路或系统。集成电路的优点：体积小、重量轻功耗小、成本低速度快、可靠性高超大规模集成电路小规模集成电路集成电路的分类按用途分：通用集成电路（如：微处理器、存储器芯片）专用集成电路（ASIC）按电路的功能分：数字集成电路模拟集成电路按晶体管结构、电路和工艺分：双极型（Bipolar）电路金属氧化物半导体(MOS)电路······集成电路规模元器件数目小规模集成电路（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（2）集成电路的发展趋势集成电路的工作速度主要取决于晶体管的尺寸。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，相同面积的晶片可容纳的晶体管数目就越多。所以从集成电路问世以来，人们就一直在缩小晶体管、电阻、电容、连接线的尺寸上下功夫。IC集成度提高的规律Moore定律：单块集成电路的集成度平均每18~24个月翻一番(GordonE.Moore,1965年)19701975198019851990199520001,00010,000100,0001,000,00010,000,000100,000,0004004800880808086802868038680486PentiumPentiumIIPentiumIIIPentium4晶体管数例：Intel微处理器集成度的发展但是，集成电路不可能一直以这样的速度发展下去，Moore定律也不可能永远成立。（3）IC卡简介IC卡(chipcard、smartcard)，又称为集成电路卡，它是把集成电路芯片密封在塑料卡基片内，使其成为能存储信息、处理和传递数据的载体特点：存储信息量大保密性能强可以防止伪造和窃用抗干扰能力强可靠性高应用举例：作为电子证件，记录持卡人的信息，用作身份识别（如身份证、考勤卡、医疗卡、住房卡等）作为电子钱包（如电话卡、公交卡、加油卡等）IC卡的类型(按芯片分类)存储器卡：封装的集成电路为存储器，信息可长期保存，也可通过读卡器改写。结构简单，使用方便。用于安全性要求不高的场合，如电话卡、水电费卡、公交卡、医疗卡等CPU卡：封装的集成电路为中央处理器（CPU）和存储器，还配有操作系统(ChipOperatingSystem)，处理能力强，保密性更好，常用作证件和信用卡使用。手机中使用的SIM卡就是一种特殊的CPU卡。IC卡的类型(按使用方式分类)接触式IC卡(如电话IC卡)表面有方型镀金接口，共8个或6个镀金触点。使用时必须将IC卡插入读卡机，通过金属触点传输数据。用于信息量大、读写操作比较复杂的场合,但易磨损、怕脏、寿命短非接触式IC卡(射频卡、感应卡)采用电磁感应方式无线传输数据，解决了无源（卡中无电源）和免接触问题操作方便，快捷，采用全密封胶固化，防水、防污，使用寿命长用于读写信息较简单的场合，如身份验证等真题讲解1、根据摩尔（Moore）定律，单块集成电路的集成度平均每翻一番。（2007年）A.8~14个月B.18~24个月C.28~34个月D.38~44个月2、集成电路按用途可以分为通用集成电路与专用集成电路，存储器芯片属于通用集成电路。（）（2007年）3、下列关于集成电路的叙述，正确的是。（2009年）A.集成电路的集成度将永远符合Moore定律B.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，通常尺寸越小，速度越快C.集成电路是20世纪的重大发明之一，在此基础上出现了世界上第一台电子计算机D.集成电路是在金属基片上制作完成的4、下列关于IC卡的叙述，错误的是。（2010年）A.IC卡按卡中镶嵌的集成电路芯片不同可分为存储卡和CPU卡B.现在许多城市中使用的公交卡属于非接触式IC卡C.只有CPU卡具有数据加密的能力D.手机中使用的SIM卡是一种特殊的CPU卡1.3通信技术入门通信的基本概念广而言之，通信就是信息的(远距离)传递与交流现代通信使用电波或光波传递信息的技术，也称为电信，如电报、电话、传真、电子邮件、BBS、QQ等。对通信系统的一般要求远距离：传输距离要远低成本：传输成本要低高速度：从发生到接收延迟时间要短可靠：传输的信息不能有错误方便：任何时间和地点都能通信安全：传输的信息要保密，不能泄漏通信的三要素信源、信道和信宿信道信源(宿)信宿(源)信号信号信道的任务是迅速、可靠而准确地将信号从信源传输到信宿被传输的信息都必须以某种电(或光)信号的形式才能进行传输发送信息的设备接收信息的设备电信号(或光信号)有两种形式：模拟信号形式:通过连续变化的物理量（如信号的幅度）来表示信息，例如人们打电话或者播音员播音时声音经话筒(麦克风)转换得到的电信号；数字信号形式:使用有限个状态(一般是2个状态)来表示（编码）信息，例如电报机、传真机和计算机发出的信号都是数字信号。模拟信号如何传输？近距离传输：直接传输通过载波来传输模拟信号(如：广播电台－收音机)什么是载波？研究发现，高频振荡的正弦波信号在长距离通信中能够比其他信号传送得更远。因此若把高频振荡的正弦波信号作为携带信息的载波，把模拟信号放在(调制在)载波上传输，则可比直接传输远得多。调制解调调制解调器模拟调制的三种方法：（1）调幅（2）调频（3）调相多路复用（1）频分多路复用（2）时分多路复用（3）波分多路复用模拟传输技术的应用有线载波电话模拟通信的特点优点:结构比较简单，成本低缺点：信号的调制和传输过程不可避免受到噪音信号的干扰，传输质量不稳定。模拟通信已经越来越多被数字通信所取代。数字通信将信源产生的模拟信号转换为数字信号（或信源直接产生数字信号）之后，直接进行传输或通过用数字信号对载波进行数字调制来传输信息的技术称为数字通信。数字通信的优点数字传输技术（1）基带传输（2）频带传输数字调制/解调技术（1）调幅（2）调频（3）调相数据通信系统的性能指标（1）信道带宽（2）数据传输速率（数据速率）（3）误码率（4）端-端延迟传输介质的类型与特点介质类型特点应用金属导体双绞线成本低，易受外部高频电磁波干扰，误码率较高；传输距离有限固定电话本地回路、计算机局域网同轴电缆传输特性和屏蔽特性良好，可作为传输干线长距离传输载波信号，但成本较高固定电话中继线路、有线电视接入光导纤维光缆传输损耗小，通讯距离长，容量大，屏蔽特性非常好，不易被窃听，重量轻，便于运输和铺设。缺点是精确连接两根光纤很困难电话、电视等通信系统的远程干线，计算机网络的干线无线电波微波红外线激光建设费用低，抗灾能力强，容量大，无线接入使得通信更加方便.但易被窃听、易受干扰广播，电视，移动通信系统，计算机无线局域网光纤的优点：（1）传输频带非常宽，通信容量大（速度最快）；（2）抗雷电和电磁干扰、抗辐射能力强；（4）无串音干扰，保密性强，不易被窃听或截取数据；（3）传输损耗小，通讯距离长。光纤的缺点：精确连接两根光纤比较困难。无线通信中波、短波、微波微波通信特点：（1）直线传播，不能沿地球表面传播（无绕射性），需要每隔几十公里设立一个中继站。（2）容量大、可靠性高（3）建设费用低（4）抗灾能力强微波通信应用长途电话、蜂窝移动电话、全数字高清晰度电视（HDTV）等。微波通信的三种方式