信息技术与计算机硬件综述

1、第1章信息技术概述本章备考要点本章差不多概念比较多，而且相互联系比较紧密，需要考生 理解概念并建立起概念之间的联系。本章常考知识点要紧有：1. 信息、信息处理、信息技术的概念2. 微电子技术与集成电路3. 现代通信的含义4. 了解有线载波通信、光纤通信、微波通信、卫星通信 本章五基详解1.1信息技术差不多概念1.1.1 信息信息是指事物运动的状态及状态变化的方式，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。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（操纵、显示 等）。1.1.2 信息技术 信息技术：用来扩展人的信息

2、器官功能、协助人们进行信息 处理的一类技术。1.1.3 信息处理系统 用于辅助人们进行信息猎取、传递、存储、加工处理、操纵 及显示的综合使用各种信息技术的系统。1.2 微电子技术 现代信息技术中的三大核心技术：微电子技术、通信技术和 计算机技术。现代信息技术的要紧特征：以数字技术为基础，以计算机为 核心。1.2.1 差不多概念 微电子技术：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进展起来的。1.2.2 微电子技术的基础元件演变基础兀件原理与应用电子管在那个时期产生了广播、电视、无线电通信、 仪器仪表、自动化技术和第一代电子计算机。晶体管1948年发明，

3、再加上印制电路组装技术的 使用，使电子电路在小型化方面前进了一大步， 产生了第二代计算机。集成电路（IntegratedCircuit，简称 IC）20世纪50年代出现，以半导体单晶片作为 材料，经平面工艺加工制造，将大量晶体管、电 阻等元器件及互连线构成的电子线路集成在基 片上，构成一个微型化的电路或系统。 现代集成 电路使用的半导体材料通常是硅（Si），也能够是 化合物半导体如砷化傢（GaAs）等。小规模集成电路，使得电子电路进一步缩 小,产生了第三代计算机。超大规模集成电路，使得电子电路微型化， 产生了第四代计算机。我们目前所使用的计算机 都属于第四代计算机。123集成电路的分类（1）按

4、晶体管数目分类 小规模（SSI）:小于100个电子元件 中规模（MSI） : 1003000 大规模（LSI） : 300010万 超大规模（VLSI） : 10万100万 极大规模（ULSI）:大于100万按结构、工艺分类双极型(bipolar)、金属-氧化物-半导体(MOS型和双极-MOS 型(bi-MOS)。(3) 按功能分类数字集成电路和模拟集成电路。(4) 按用途分类 通用集成电路和专用集成电路 (ASIC，Application Specific Integrated Circuit) 。专用集成电路是指应特定用户要求和特 定电子系统的需要而设计、制造的集成电路。目前用CPLD(复

5、杂可编程逻辑器件)和FPGA(现场可编程逻辑阵列)来进行 ASIC设计是最为流行的方式之一，它们的共性是都具有用户现场可编 程特性，都支持边界扫描技术，但两者在集成度、速度以及编程 方式上具有各自的特点。1.2.4 集成电路的制造集成电路是在硅衬底上制作而成的。单晶硅硅抛光片 硅平面工艺过程晶圆芯片。1.2.5 集成电路的进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要紧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，

6、关键在缩小门电路面积。Moore定律：单块集成电路的集成度平均每 1824个月翻一 番（ Intel 公司创始人 Gordon E.Moore ， 1 965年）。然而，当晶体管的差不多线条小到纳米（nm）级，线路的电流微弱到仅有几十个甚至几个电子流淌时，晶体管已逼近其物理 极限，它将无法正常工作。在纳米尺寸下，纳米结构会表现出一 些新的量子现象和效应。当前技术前沿是探究量子世界的“纳米 芯片技术”，同时进展光子学，研制集成光路，或把电子与光子 并用，实现光电子集成。综上，当前单块集成电路的集成度是有极限的， 因此， Moore定律不可能永久成立。1.3 通信技术差不多概念1. 概念辨析从广义

7、角度来讲，各种信息的传递均可称之为通信。现代通信则专指使用电波或光波传递信息的技术。如广播、 电视、电报、电话、传真等。电信专指双向通信。如网络、电话等。通信系统也称电信网，它连接着大量用户，由终端设备（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）等组成。2. 通信三要素信源 （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） 。1.3.2 典型通信技术介绍1. 调制与解调技术调制（ 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。 （将数字信号转换成模拟信号）解调（ Demodulation ）

8、：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。 （将模拟信号转换成数字信号）差不多调制方法：调幅（幅移键控法 ASK）,调频（频移键控 法FSK,调相（相移键控法 PSK2. 多路复用技术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， 这确实是多路复用。多路复用技术通常有：频分复用，时分复用，波分复用（1） 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。如此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，它是模拟通信的要紧手段。(2) 时分多路复用把一个传输通道进行时刻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刻。当轮到某个设备时，那个设备与 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。待指定的使用时刻间隔一到，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。(3) 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