信息技术概述PPT课件.ppt

1 第一章信息技术概述 2 1 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 3 1 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 4 1 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 5 1 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 6 1 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 7 1 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 8 1 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 9 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 10 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 11 12 2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 13 2 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 2 1微电子技术 15 2 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 16 2 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 17 2 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 SSI MSI LSI VLSI ULSI 18 2 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 19 2 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 20 2 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 21 2 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 22 2 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 23 3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 24 3 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 25 3 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 26 3 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 27 3 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 28 3 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 29 3 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 30 3 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 31 3 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 32 3 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 33 3 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 34 3 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 35 3 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 36 3 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 37 3 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 38 3 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 39 3 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 40 3 3无线通信系统 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 41 3 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 42 3 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 43 3 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 95 第三代移动通信电信CDMA2000移动TD SCDMA联通WCDMA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 第四代移动通信包括TD LTE和FDD LTE两种制式 TD LTE Advanced查看扩展阅读 44 3 3无线通信系统 45 3 3无线通信系统 蜂窝式移动通信 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 移动通信系统组成 移动台 是移动的通信终端 是接收无线信号的接收机 包括手机 呼机 无绳电话等 基站 是与移动台联系的一个固定收发机 它接收移动台的无线信号 每个基站负责与一个特定区域 10km 20km的区域 的所有的移动台进行通信 移动交换中心 与基站之间通过无线微波 电缆或光缆交换信息 移动交换中心再与公共电话网进行连接 46 3 4计算机技术 47 3 5计算机中单位换算基础 位 bit 比特 表示信息的最小单位 字节 Byte 最常用的信息基本单位 二进制信息的存储计量字节 B Byte 1B 8bit千字节 KB 1KB 1024Byte 21