江苏省专转本计算机_第1章_信息技术概述

1、第一章 信息技术概述考核目标1.1 信息与信息技术信息与信息技术1.2 微电子技术简介微电子技术简介1.3 通信技术入门通信技术入门1.4 数字技术基础数字技术基础1.1 信息与信息技术信息与信息技术p什么是信息什么是信息p信息处理与信息技术信息处理与信息技术p信息处理系统信息处理系统 信息的定义信息的定义 n信息同物质和能源一样，是人们赖以生存与发展的重要资源。人信息同物质和能源一样，是人们赖以生存与发展的重要资源。人类通过信息认识各种事物，借助信息的交流沟通人与人之间的联类通过信息认识各种事物，借助信息的交流沟通人与人之间的联系，互相协作，从而推动社会前进。系，互相协作，从而推动社会前进。

2、 n从客观上看，信息事物运动的状态及状态变化的方式从客观上看，信息事物运动的状态及状态变化的方式 。n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。化方式的形式、内容和效用。 信息的认识信息的认识l中国大百科全书的解释：从认识论层次来看，信息是指认识主体中国大百科全书的解释：从认识论层次来看，信息是指认识主体所感知或主体所表述的所感知或主体所表述的 “ “事物运动的状态及状态变化的方式事物运动的状态及状态变化的方式” ” l信息因它所表达的内容而有一定的价值，也因能相互交流而体现信息因它所表达的内容而有

3、一定的价值，也因能相互交流而体现其作用其作用l信息有多种表现形式，语言、文字、声音、图片等都是信息的表信息有多种表现形式，语言、文字、声音、图片等都是信息的表现形式现形式( (载体载体) )l信息与物质和能量同样重要，它是人们认识世界、改造世界的一信息与物质和能量同样重要，它是人们认识世界、改造世界的一种基本种基本资源资源日常生活中信息的几种解释：日常生活中信息的几种解释：语言、文字、图画、照片等表示的内容（新闻、消息或知识）语言、文字、图画、照片等表示的内容（新闻、消息或知识）读书、上课、交谈等所学习和了解的知识、方法、事实和情况读书、上课、交谈等所学习和了解的知识、方法、事实和情况为了做判

4、断、订计划或求解问题等所需要的数据、资料为了做判断、订计划或求解问题等所需要的数据、资料.信息的主要特征信息的主要特征u可传递性和共享性可传递性和共享性u 信息必须依附于载体信息必须依附于载体u 信息的可处理性信息的可处理性信息处理信息处理l信息处理指的是与下列内容相关的行为和活动：信息处理指的是与下列内容相关的行为和活动：l信息的收集信息的收集( (如信息的感知、测量、获取、输入等如信息的感知、测量、获取、输入等) )l信息的加工信息的加工( (如信息的分类、计算、分析、转换等如信息的分类、计算、分析、转换等) )l信息的存储信息的存储( (如书写、摄影、录音、录像等如书写、摄影、录音、录像

5、等) )l信息的传递信息的传递( (如邮寄、电报、电话等如邮寄、电报、电话等 ) )l信息的施用信息的施用( (如控制、显示等如控制、显示等) ) 人工进行信息处理的过程人工进行信息处理的过程l人工信息处理的不足：l 算不快l 记不住l 传不远l 看（听）不清事物客体事物客体信息获取信息获取(感觉器官感觉器官)信息加工与信息加工与存储存储(大脑大脑)信息传递信息传递(神经系统神经系统)信息施用信息施用(效应器官效应器官)信息传递信息传递(神经系统神经系统)手手/脚脚/身身眼眼/耳耳/鼻鼻/舌舌/身身信息技术（信息技术（IT）信息技术信息技术l信息表示形式：信息表示形式：l 数据、文字、图像、声

6、音和视频。数据、文字、图像、声音和视频。l信息技术定义：信息技术定义：l 信息技术指的是用来扩展人们信息器官功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能、协助人们更有效地进行信息处理的一门技术。术。基本信息技术基本信息技术人的信息器官及功能：人的信息器官及功能：l 感觉器官（眼耳鼻舌身）感觉器官（眼耳鼻舌身）获取信息获取信息l 神经网络神经网络传递信息传递信息l 思维器官（大脑）思维器官（大脑）处理信息并再生信息处理信息并再生信息l 效应器官（手脚）效应器官（手脚）施用信息施用信息基本信息技术基本信息技术l感知与识别技术感知与识别技术扩展扩展感觉感觉器官功能

7、器官功能, , 提高人们的感知范围、提高人们的感知范围、感知精度和灵敏度感知精度和灵敏度l通信技术与存储技术通信技术与存储技术扩展扩展神经网络功能神经网络功能, , 消除人们交流信息消除人们交流信息的空间和时间障碍的空间和时间障碍l计算处理技术计算处理技术扩展扩展思维器官功能思维器官功能, , 增强人们的信息加工处理增强人们的信息加工处理能力能力l控制与显示技术控制与显示技术扩展扩展效应器官功能效应器官功能，增强人们的信息控制能，增强人们的信息控制能力力信息技术的发展历史信息技术的发展历史语言的形成和使用语言的形成和使用 文字的创造文字的创造 印刷技术的发明印刷技术的发明 望远镜、显微镜望远镜

8、、显微镜 电报和电话通信电报和电话通信 广播、电视广播、电视 雷达、卫星（遥感感测）雷达、卫星（遥感感测） 计算机、机器人计算机、机器人 因特网（因特网（Internet） 现代信息技术现代信息技术l3大特征：大特征：采用电子技术（包括激光技术）采用电子技术（包括激光技术）进行信息的收集、传递、加工、存储、进行信息的收集、传递、加工、存储、显示与控制显示与控制以数字技术（计算机）为基础以数字技术（计算机）为基础以软件为核心以软件为核心l领域领域:微电子、通信、广播、计算机、遥感遥测、自动控制、机器人等微电子、通信、广播、计算机、遥感遥测、自动控制、机器人等l现代信息技术的三大核心技术：现代信息

9、技术的三大核心技术： 微电子技术微电子技术 、通信技术和计算机技术、通信技术和计算机技术信息处理系统信息处理系统l用于辅助人们进行信息用于辅助人们进行信息获取、传递、存储、加获取、传递、存储、加工处理、控制及显示工处理、控制及显示的综合使用各种信息技术的综合使用各种信息技术的系统的系统，可以通称为信息处理系统，可以通称为信息处理系统通信通信/存储存储信息加工信息加工通信通信/存储存储控制与显示控制与显示感测与识别感测与识别信息处理系统结构信息处理系统结构输入输入 输出输出信息处理系统举例信息处理系统举例u雷达雷达：以感测与识别为主要目的：以感测与识别为主要目的u电视电视/ /广播广播：以单向、

10、点到多点（面）的信息：以单向、点到多点（面）的信息传递为主要目的传递为主要目的u电话电话：以双向、点到点的信息交互为主要目的：以双向、点到点的信息交互为主要目的u银行银行：以处理金融信息为目的：以处理金融信息为目的u图书馆图书馆：以信息收藏和检索为主要目的：以信息收藏和检索为主要目的u因特网因特网：跨越全球的多功能信息处理系统：跨越全球的多功能信息处理系统 课堂例题讲解课堂例题讲解一、判断题一、判断题1、信息处理过程就是人们传递信息的过程。（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、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

11、（处理）技术和控技术、通信与存储技术、计算（处理）技术和控制与显示技术。（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、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。（及其变化方式的形式、内容和效用。（ ）课堂例题讲解课堂例题讲解4、现代信息技术涉及众多领域，例如通信、广、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、播、计算机、微电子、摇撼遥测、自动控制、机器人等。（机器人等。（ ） 二、填空题二、填空题5、信息处理指的是信息的收集、传递、加工、信息处理指的是信息的收集、传递、加工、 和显示与控制。和显示与控制。课

12、堂例题讲解课堂例题讲解三、单选题三、单选题6 6、信息处理系统是综合使用信息技术的系统。下面叙、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述中错误的是 。A. A. 信息处理系统从自动化程度来看，有人工的、半自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动化和全自动化的B. B. 应用领域很广泛。例如银行是一种以感知与识别为应用领域很广泛。例如银行是一种以感知与识别为主要目的的系统主要目的的系统C. C. 信息处理系统是用于辅助人们进行信息获取、传递、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存储、加工处理及控制的一种系统D. D

13、. 从技术手段上来看，有机械的、电子的和光学的。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，有专用的和通用的从适用范围来看，有专用的和通用的课堂例题讲解课堂例题讲解四、多选题四、多选题7、信息处理是指为了更多、更有效地获取和使、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，包括用信息而施加于信息的各种操作，包括 的全过程。的全过程。 A信息收集信息收集 B信息加工和存储信息加工和存储 C信息传输信息传输 D信息维护及使用信息维护及使用8、现代信息技术主要包括、现代信息技术主要包括 。 A微电子技术微电子技术 B机械技术机械技术 C通信通信技术技术 D计算机

14、技术计算机技术真题讲解1、 现代信息现代信息技术的主要特征是以数字技术为基技术的主要特征是以数字技术为基础，以础，以 为核心。为核心。（2007年）年）2、当代电子信息技术的基础有两项：一项是微、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；另一端是电子与光纤技术；另一端是 技术，电子技术，电子计算机从一开始就采用了该技术。计算机从一开始就采用了该技术。（2008年）年） 计算机及其软件计算机及其软件数字数字真题讲解3、用于扩展人的神经网络系统和记忆器官的功、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能，消除信息交流的空间障碍和时间障碍的信息技术是息

15、技术是_。 （2008年）年） A感测与识别技术感测与识别技术 B控制与显示技术控制与显示技术 C计算与处理技术计算与处理技术 D通信与存储技术通信与存储技术4、信息技术是指用来取代人的信息器官功能，、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。（代替人类进行信息处理的一类技术。（ ） （2009年）年）D真题讲解5、下列关于信息系统的叙述，错误的是、下列关于信息系统的叙述，错误的是 。 （2010年）年） A电话是一种双向的、点对点的、以信息交互为电话是一种双向的、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网络聊天

16、室一种双向的、以信息交互为主要目的的系统的的系统 C广播是一种点到面的、双向信息交互系统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因特网是一种跨越全球的多功能信息系统C真题讲解l6、现代信息技术是以、现代信息技术是以_技术为基础，技术为基础， 以计算机及其软件为核心，采用电子技术、激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、光技术进行信息的收集、传递、加工、存储、显示与控制。显示与控制。 （2010年）年） 数字数字1.2 微电子技术简介微电子技术简介u 微电子技术与集成电路微电子技术与集成电路u 集成电路的制造集成电路的

17、制造u 集成电路的发展趋势集成电路的发展趋势u IC卡卡一、微电子技术与集成电路一、微电子技术与集成电路l微电子技术是信息技术领域中的关键技术，是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发展电子信息产业和各项高技术的基础l微电子技术的核心是集成电路技术微电子技术的核心是集成电路技术l现代集成电路使用的半导体材料主要是现代集成电路使用的半导体材料主要是硅硅，也，也可以是化合物半导体如可以是化合物半导体如砷化镓砷化镓。电子电路中元器件的发展演变电子电路中元器件的发展演变晶体管晶体管(1948)(1948)中中/ /小规模小规模集成电路集成电路(1950(1950s

18、)s)微电子技术是以微电子技术是以集成电路集成电路为核心的电子技术，它是在电子元器件小为核心的电子技术，它是在电子元器件小型化、微型化的过程中发展起来的。型化、微型化的过程中发展起来的。大规模大规模/ /超大规模超大规模集成电路集成电路(1970(1970s)s)电子电子管管(1904)什么是集成电路？什么是集成电路？n集成电路集成电路 (简称简称IC)：n以以半导体单晶片半导体单晶片作为基片作为基片,采用平面工采用平面工艺，将晶体管、电阻、电容等元器件艺，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。所构成的一个微

19、型化的电路或系统。n集成电路的优点：集成电路的优点：l体积小、重量轻体积小、重量轻l功耗小、成本低功耗小、成本低l速度快、可靠性高速度快、可靠性高超大规模集成电路超大规模集成电路小规模集成电路小规模集成电路集成电路的分类集成电路的分类n按用途分：按用途分：l通用集成电路（通用集成电路（如：微处理器、存储如：微处理器、存储器芯片器芯片）l专用集成电路（专用集成电路（ASIC）n按电路的功能分：按电路的功能分：l数字集成电路数字集成电路l模拟集成电路模拟集成电路n按晶体按晶体管结构、电路和工艺分：管结构、电路和工艺分：l双极型（双极型（Bipolar）电路）电路l金属氧化物半导体金属氧化物半导体(

20、MOS)电路电路ln按集成度按集成度(芯片中包含的元器件数芯片中包含的元器件数目目)分分:集成电路规模集成电路规模元器件数目元器件数目小规模集成电小规模集成电路（路（SSI）100中规模集成电中规模集成电路（路（MSI）1003000大规模集成电大规模集成电路（路（LSI）300010万万超大规模集成超大规模集成电路（电路（VLSI）10万万100万万极大规模集成极大规模集成电路（电路（ULSI）100万万二、二、集成电路的制造集成电路的制造l集成电路的制造工序繁多，从原料熔炼开始到集成电路的制造工序繁多，从原料熔炼开始到最终产品包装大约需要最终产品包装大约需要400多道工序，工艺复多道工序，

21、工艺复杂且技术难度非常高，有一系列的关键技术。杂且技术难度非常高，有一系列的关键技术。许多工序必须在恒温、恒湿、超洁净的无尘厂许多工序必须在恒温、恒湿、超洁净的无尘厂房内完成。房内完成。l 目前兴建一个有两条生产线能加工目前兴建一个有两条生产线能加工8英寸晶圆英寸晶圆的集成电路工厂需投资人民币的集成电路工厂需投资人民币10亿元以上。亿元以上。 集成电路的制造流程集成电路的制造流程单晶硅锭经切单晶硅锭经切割、研磨和抛割、研磨和抛光后制成镜面光后制成镜面一样光滑的圆一样光滑的圆形薄片，称为形薄片，称为“硅抛光片硅抛光片”硅平面工艺包括氧化、光刻、硅平面工艺包括氧化、光刻、掺杂和互连等工序，最终在掺

22、杂和互连等工序，最终在硅片上制成包含多层电路及硅片上制成包含多层电路及电子元件的集成电路。通常电子元件的集成电路。通常每一硅抛光片上可制作成百每一硅抛光片上可制作成百上千个独立的集成电路，这上千个独立的集成电路，这种整整齐齐排满了集成电路种整整齐齐排满了集成电路的硅片称作的硅片称作“晶圆晶圆”对晶圆上的每个对晶圆上的每个电路进行检测，电路进行检测，然后将晶圆切开然后将晶圆切开成小片，把合格成小片，把合格的电路分类，再的电路分类，再封装成一个个独封装成一个个独立的集成电路立的集成电路进行成品测试，进行成品测试，按其性能参数按其性能参数分为不同等级，分为不同等级，贴上规格型号贴上规格型号及出厂日期

23、等及出厂日期等标签，成品即标签，成品即可出厂可出厂硅抛光片硅抛光片单晶单晶硅锭硅锭集成电路的封装集成电路的封装集成电路封装目的：集成电路封装目的： 电功能、散热功能、机械与化学保护功能电功能、散热功能、机械与化学保护功能 常见的封装方式：常见的封装方式：l 单列直插式（单列直插式（SIP） l 双列直插式双列直插式 （DIP）l 阵列式（阵列式（PGA）l 塑料有引线芯片载体（塑料有引线芯片载体（PLCC）l 扁平贴片式扁平贴片式( QFP) l 小外形封装（小外形封装（SOP） 集成电路的封装形式集成电路的封装形式FC-PGA2 FC-PGA2 封装方式封装方式（Pentium 4 Pent

24、ium 4 处理器）处理器） 三、集成电路的发展趋势三、集成电路的发展趋势n集成电路的工作速度主要取决于晶体管的尺寸。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。纳的晶体管数目就越多。n 所以从集成电路问世以来，人们就一直在缩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小晶体管、电阻、电容、连接线的尺寸上下功夫。夫。 ICIC集成度提高的规律集成度提高的规律Moore定律：定律：单块

25、集成电路的集成度平均每单块集成电路的集成度平均每1824个月翻一番个月翻一番 (Gordon E.Moore,1965年年)但是，集成电路不可能一直以这样的速度发展下去，但是，集成电路不可能一直以这样的速度发展下去，Moore定律也不可定律也不可能永远成立能永远成立 。19701975198019851990199520001,00010,000100,0001,000,00010,000,000100,000,0004004800880808086802868038680486PentiumPentium IIPentium IIIPentium 4晶体管数晶体管数例例：Intel微处理器集

26、成度的发展微处理器集成度的发展集成电路技术的发展趋势集成电路技术的发展趋势19992001200420082014工艺(m)0.180.130.090.060.014晶体管(M)23.847.61355393500时钟频率(GHz)1.21.62.02.65510面积(mm2)340340390468901连线层数678910晶圆直径(英寸)1212141618引脚数目7009573350功耗（w）90130183进一步提高集成度的问题与出路进一步提高集成度的问题与出路l问题：问题：l线宽进一步缩小后，晶体管线条小到线宽进一步缩小后，晶体管线条小到纳米级纳米级时，其电流微弱到仅时，其电流微弱到

27、仅有几十个甚至几个电子流动，晶体管将逼近其物理极限而无法正有几十个甚至几个电子流动，晶体管将逼近其物理极限而无法正常工作常工作l出路：出路：l在在纳米尺寸纳米尺寸下，纳米结构会表现出一些新的下，纳米结构会表现出一些新的量子现象和效应量子现象和效应，人，人们正在利用这些量子效应研制具有全新功能的们正在利用这些量子效应研制具有全新功能的量子器件量子器件，使能开，使能开发出新的发出新的纳米芯片纳米芯片和和量子计算机量子计算机l同时，同时，人们还在研究将自然界传播速度最快的人们还在研究将自然界传播速度最快的光光作为信息的载体，作为信息的载体，发展光子学，研制发展光子学，研制集成光路集成光路，或把电子与

28、光子并用，实现，或把电子与光子并用，实现光电子光电子集成集成集成电路的发展趋势集成电路的发展趋势光子计算机光子计算机光能够像电一样来传递信息，甚至效果更光能够像电一样来传递信息，甚至效果更好。而且，更重要的一个特点在于它不会和周好。而且，更重要的一个特点在于它不会和周围环境发生相互干扰的作用。围环境发生相互干扰的作用。四、四、ICIC卡简介卡简介几乎每个人每天都与几乎每个人每天都与IC卡打交道，例如我们的身卡打交道，例如我们的身份证、手机份证、手机SIM卡、交通卡、饭卡等等，什么卡、交通卡、饭卡等等，什么是是IC卡？它有哪些类型和用途？工作原理大致卡？它有哪些类型和用途？工作原理大致是怎样的？

29、下面是简单介绍。是怎样的？下面是简单介绍。什么是什么是 IC卡？卡？lIC卡卡(chip card、smart card)，又称为集成电路卡，它是把集成电，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数据的载体l特点：特点：l存储信息量大存储信息量大l保密性能强保密性能强l可以防止伪造和窃用可以防止伪造和窃用l抗干扰能力强抗干扰能力强l可靠性高可靠性高l应用举例：应用举例：l作为作为电子证件电子证件，记录持卡人的信息，用作身份识别（如身份证、考，记录持卡人的信息，用作身份识别（如身份证、

30、考勤卡、医疗卡、住房卡等）勤卡、医疗卡、住房卡等）l作为作为电子钱包电子钱包（如电话卡、公交卡、加油卡等）（如电话卡、公交卡、加油卡等）IC卡的类型卡的类型(按芯片分类按芯片分类)n存储器卡存储器卡：封装的集成电路为存储器，信息可长期保存，也可通：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、医疗卡等合，如电话卡、水电费卡、公交卡、医疗卡等（带加密逻辑的存（带加密逻辑的存储器卡储器卡增加了加密电路）增加了加密电路）nCPU卡卡：封装的集成电路为中央处理

31、器（：封装的集成电路为中央处理器（CPU）和存储器，还配）和存储器，还配有操作系统有操作系统(Chip Operating System)，处理能力强，保密性更好，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卡就是一种特殊的卡就是一种特殊的CPU卡。卡。IC卡的类型卡的类型(按使用方式分类按使用方式分类)n接触式接触式IC卡卡(如电话如电话IC卡卡)l表面有方型镀金接口，共表面有方型镀金接口，共8个或个或6个镀金触点。个镀金触点。使用时必须将使用时必须将IC卡插入读卡机，通过金属触点卡插入读卡机，通过金属触点传输数据。传输数据。l用于信

32、息量大、读写操作比较复杂的场合用于信息量大、读写操作比较复杂的场合,但但易磨损、怕脏、寿命短易磨损、怕脏、寿命短n非接触式非接触式IC卡卡(射频卡、感应卡射频卡、感应卡)l采用电磁感应方式无线传输数据，解决了无源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（卡中无电源）和免接触问题l操作方便，快捷，采用全密封胶固化，防水、操作方便，快捷，采用全密封胶固化，防水、防污，使用寿命长防污，使用寿命长l用于读写信息较简单的场合，如身份验证等用于读写信息较简单的场合，如身份验证等 接触式接触式IC卡卡接触式接触式IC卡的结构卡的结构非接触式非接触式IC卡卡非接触式非接触式IC卡在身

33、份证中的使用卡在身份证中的使用l第二代身份证使用非接触式第二代身份证使用非接触式CPU卡，可实现卡，可实现“电子防伪电子防伪”和和“数字管理数字管理”两大功能两大功能 ：l电子防伪措施：个人数据和人脸图像经过加密后存储在芯片中，需要时电子防伪措施：个人数据和人脸图像经过加密后存储在芯片中，需要时可通过非接触式读卡器读出进行验证。需要时还可以将人体生物特征如可通过非接触式读卡器读出进行验证。需要时还可以将人体生物特征如指纹等保存在芯片中，以进一步提高防伪性能指纹等保存在芯片中，以进一步提高防伪性能l数字管理功能：数字管理功能：l存储器能储存多达几兆字节的信息，采用分区存储，按不同安全等级授权读写

34、存储器能储存多达几兆字节的信息，采用分区存储，按不同安全等级授权读写l采用数据库和网络技术，实现全国联网快速查询和身份识别，将使二代证在公采用数据库和网络技术，实现全国联网快速查询和身份识别，将使二代证在公共安全、社会管理、电子政务、电子商务等方面发挥重要作用共安全、社会管理、电子政务、电子商务等方面发挥重要作用 真题讲解1、根据摩尔（根据摩尔（Moore）定律，单块集成电路的）定律，单块集成电路的集成度平均每集成度平均每 翻一番。翻一番。 （2007年）年） A.814个月个月 B.1824个月个月 C.2834个月个月 D.3844个月个月2、集成电路按用途可以分为通用集成电路与专集成电路

35、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。用集成电路，存储器芯片属于通用集成电路。（ ） （2007年）年）3、下列关于集成电路的叙述，正确的是下列关于集成电路的叙述，正确的是 。 （2009年）年） A. 集成电路的集成度将永远符合集成电路的集成度将永远符合Moore定律定律 B. 集成电路的工作速度主要取决于组成逻辑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，门电路的晶体管的尺寸，通常尺寸越小， 速度越快速度越快 C.集成电路是集成电路是20世纪的重大发明之一，在此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基础上出

36、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集成电路是在金属基片上制作完成的4、下列关于下列关于IC卡的叙述，错误的是卡的叙述，错误的是 。（2010年）年） A. IC卡按卡中镶嵌的集成电路芯片不同可卡按卡中镶嵌的集成电路芯片不同可 分为存储卡和分为存储卡和CPU卡卡 B. 现在许多城市中使用的公交卡属于非接现在许多城市中使用的公交卡属于非接 触式触式IC卡卡 C. 只有只有CPU卡具有数据加密的能力卡具有数据加密的能力 D. 手机中使用的手机中使用的SIM卡是一种特殊的卡是一种特殊的CPU卡卡1.3 通信技术入门通信技术入门 通信的基本原理通信的基本原理模拟通信与数字

37、通信模拟通信与数字通信光纤通信和无线通信光纤通信和无线通信移动通信移动通信通信的基本原理通信的基本原理n 通信系统的基本模型通信系统的基本模型n 调制与解调调制与解调n 多路复用技术多路复用技术什么是通信什么是通信(communication)？l通信就是信息的通信就是信息的(远距离远距离)传递与交流传递与交流l现代通信现代通信使用使用电波或光波传递信息电波或光波传递信息的技术，也称的技术，也称为电信（为电信（telecommunication），如电报、电话、传真、），如电报、电话、传真、电子邮件、电子邮件、BBS、QQ等等l通信的发展历史：通信的发展历史：l1836年，英国建成第一条电报线

38、路年，英国建成第一条电报线路(Morse电报电报)l1876年，美国人年，美国人A.G.Bell研制成可供实用的电话研制成可供实用的电话l20世纪初，马可尼实现了跨越大西洋的无线电报通信世纪初，马可尼实现了跨越大西洋的无线电报通信l1918年出现收音机和无线电广播年出现收音机和无线电广播l1938年第一个电视台开始播出年第一个电视台开始播出l1940s 出现彩色电视出现彩色电视l1960s 出现计算机网络出现计算机网络对通信系统的一般要求对通信系统的一般要求n远距离：传输距离要远远距离：传输距离要远n低成本：传输成本要低低成本：传输成本要低n高速度：从发生到接收延迟时间要短高速度：从发生到接收

39、延迟时间要短n可靠：传输的信息不能有错误可靠：传输的信息不能有错误n方便：任何时间和地点都能通信方便：任何时间和地点都能通信n安全：传输的信息要保密，不能泄漏安全：传输的信息要保密，不能泄漏通信系统的三要素通信系统的三要素l通信的三要素：信信 道道信源信源(宿宿)信宿信宿(源源)信信号号信信号号l举例:信息的载体与传播媒介。信道信息的载体与传播媒介。信道的任务是迅速、可靠而准确地的任务是迅速、可靠而准确地将信号从信源传输到信宿将信号从信源传输到信宿被传输的信息都必须以被传输的信息都必须以某种电某种电(或光或光)信号的形信号的形式才能进行传输式才能进行传输发送信息发送信息的设备的设备接收信息接收

40、信息的设备的设备有线电话移动电话计算机通信信源/信宿电话座机手机计算机信号话音经电话机转换成为变化的电流信号话音经电话机转换成为压缩编码后的数字信号编码、打包后的数字信号信道电话线和中继器等传输设备无线电波、基站等双绞线、集线器、路由器、光纤等信道的种类信道的种类按传输的信号类型可将信道分为：按传输的信号类型可将信道分为：l模拟信道：传输连续的模拟信号的信道模拟信道：传输连续的模拟信号的信道，即通过连，即通过连续变化的物理量（如信号的幅度）来表示信息，例续变化的物理量（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如人们打电话或者播音员播音时声音经话筒(麦克麦克风风)转换得

41、到转换得到 的电信号；的电信号；特点：频带窄，信道利用率高；受噪声干扰大特点：频带窄，信道利用率高；受噪声干扰大例如：传输语音信号的架空明线、双绞线，传输广例如：传输语音信号的架空明线、双绞线，传输广播电视信号的宽带同轴电缆播电视信号的宽带同轴电缆l数字信道：传输离散的数字信号，即数字信道：传输离散的数字信号，即使用有限个状使用有限个状态态( (一般是一般是2 2个状态个状态) )来表示（编码）信息，例如电来表示（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报机、传真机和计算机发出的信号都是数字信号 。特点：信号不失真，准确性高；数字设备可大规模特点：信号不失真，准确性高；数字

42、设备可大规模集成，价格便宜；易于加密；要求频带宽，信道利集成，价格便宜；易于加密；要求频带宽，信道利用率低用率低例如：传输计算机通信所用的信号的基带例如：传输计算机通信所用的信号的基带 同轴电同轴电缆、光缆等缆、光缆等信道的种类信道的种类l按信号的传输媒体可将信道分为：l有线信道：电缆、光缆l无线信道：自由空间模拟信号如何传输？模拟信号如何传输？l近距离传输：l直接传输 (如：MP3播放器 耳机 ；计算机输出信号 投影仪)l远距离传输：l通过载波载波来传输模拟信号(如：广播电台收音机)l什么是载波载波？ l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

43、正弦波信号作为携带信息的载波载波，把模拟信号放在(调制调制在)载波上传输，则可比直接传输远得多模拟信号如何进行载波传输？模拟信号如何进行载波传输？调制后的调制后的载波信号载波信号传输传输信号信号调制器调制器载波信号载波信号调制后的调制后的载波信号载波信号传输传输信号信号解调器解调器载波信号载波信号调制信号调制信号(连续信号连续信号)调幅调幅(AM)调频调频(FM)调相调相(PM)载波信号载波信号(高频正弦波高频正弦波)实现信号调制与解调的设备分别称为实现信号调制与解调的设备分别称为“调制器调制器”和和“解调器解调器”：数字调制数字调制/ /解调技术解调技术l调制l解调l调制解调器l模拟调制的三

44、种方法： l （1）调幅l （2）调频l （3）调相l多路复用多路复用l （1 1）频分频分多路复用多路复用l （2 2）时分时分多路复用多路复用l （3 3）波分波分多路复用多路复用l模拟传输技术的应用模拟传输技术的应用l 有线载波电话有线载波电话模拟通信的特点模拟通信的特点 l 优点优点: : 结构比较简单，成本低结构比较简单，成本低l 缺点：缺点：信号的调制和传输过程不可避免受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。到噪音信号的干扰，传输质量不稳定。l 模拟通信已经越来越多被数字通信所取代。模拟通信已经越来越多被数字通信所取代。数字通信数字通信l将信源产生的模拟信

45、号转换为数字信号（或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息的技术称为数字通信。数字通信。两类数字信号两类数字信号n基带信号： 用两种不同的电压值表示数字1和0的信号，需在数字信道上传输。n宽带信号： 将基带信号进行调制，将其频谱搬移到较高的频率处而形成的模拟信号，这种模拟信号可以采用频分复用技术在模拟信道上传输。数字信号如何传输？数字信号如何传输？双绞线双绞线计算机计算机计算机计算机NRZ 码码曼彻斯特曼彻斯特编码编码

46、码型码型变换器变换器码型码型变换器变换器曼彻斯特曼彻斯特编码编码NRZ 码码（网卡）（网卡）（网卡）（网卡）二进位信号的二进位信号的曼彻斯特编码曼彻斯特编码二进位信号的二进位信号的不归零制不归零制(NRZ)编码编码0 0 1 1 0 1含有直流成分，含有直流成分，不便于同步，不不便于同步，不适合直接传输适合直接传输 平均直流电平为平均直流电平为0，电平的变化可作电平的变化可作为同步信号为同步信号 电平从低到高表示0,从高到低表示1 l远距离传输方法通过载波来传输数字信号(频带传输)l近距离传输方法基带传输l近距离传输时：不加处理直接进行（如：USB连接）l较长距离传输：需作码型转换（如：以太网

47、中传输数字信号）数字信号的三种调制方法数字信号的三种调制方法幅移键控幅移键控频移键控频移键控 调制信号调制信号 (两个状态两个状态)相移键控相移键控载波信号载波信号(高频正弦波高频正弦波)数字调制、解调器：数字调制、解调器：调制后的调制后的载波信号载波信号传输传输信号信号解调器解调器载波信号载波信号调制后的调制后的载波信号载波信号传输传输信号信号调制器调制器载波信号载波信号数据通信系统的性能指标数据通信系统的性能指标l （1 1）信道带宽）信道带宽l （2 2）数据传输速率）数据传输速率 （数据速率）（数据速率）l （3 3）误码率）误码率l （4 4）端）端- -端延迟端延迟传输介质的类型与

48、特点介质介质类型类型特点特点应用应用金属金属导体导体双绞线双绞线成本低，易受外部高频电磁波干成本低，易受外部高频电磁波干扰，误码率较高；传输距离有限扰，误码率较高；传输距离有限固定电话本地回固定电话本地回路、计算机局域路、计算机局域网网同轴电缆同轴电缆传输特性和屏蔽特性良好，可作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，为传输干线长距离传输载波信号，但成本较高但成本较高固定电话中继线固定电话中继线路、有线电视接路、有线电视接入入光导光导纤维纤维光缆光缆传输损耗小，通讯距离长，容量传输损耗小，通讯距离长，容量大，大，屏蔽特性非常好，屏蔽特性非常好，不易被窃不易被窃听，重量轻，便于

49、运输和铺设。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缺点是精确连接两根光纤很困难电话、电视等通电话、电视等通信系统的远程干信系统的远程干线，计算机网络线，计算机网络的干线的干线无线电波无线电波微波微波红外线红外线激光激光建设费用低，抗灾能力强，容量建设费用低，抗灾能力强，容量大，无线接入使得通信更加方便大，无线接入使得通信更加方便. .但易被窃听、易受干扰但易被窃听、易受干扰广播，电视，移广播，电视，移动通信系统，计动通信系统，计算机无线局域网算机无线局域网光纤的优点：l（1 1）传输频带非常宽，通信容量大（速度最快）；）传输频带非常宽，通信容量大（速度最快）；l（2 2）抗雷

50、电和电磁干扰、抗辐射能力强；）抗雷电和电磁干扰、抗辐射能力强；l（4 4）无串音干扰，保密性强，不易被窃听或截取）无串音干扰，保密性强，不易被窃听或截取数据；数据；l（3 3）传输损耗小，通讯距离长。）传输损耗小，通讯距离长。l光纤的缺点：光纤的缺点：精确连接两根光纤比较困难。精确连接两根光纤比较困难。l无线通信无线通信l 中波、短波、微波中波、短波、微波l微波通信特点：微波通信特点：l （1 1）直线传播直线传播，不能沿地球表面传播，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（无绕射性），需要每隔几十公里设立一个中继站。中继站。l （2 2）容量大、可靠性高）容量大、可靠性高l

51、 （3 3）建设费用低）建设费用低l （4 4）抗灾能力强）抗灾能力强l微波通信应用微波通信应用l 长途电话、蜂窝移动电话、全数字高清晰度电视长途电话、蜂窝移动电话、全数字高清晰度电视（HDTVHDTV）等。）等。l微波通信的三种方式微波通信的三种方式l （1 1）地面微波接力通信）地面微波接力通信l （2 2）卫星通信）卫星通信l （3 3）对流层散射通信）对流层散射通信 卫星通信卫星通信l卫星通信: 中继站在人造地球卫星上的一种微波通信l优点：通信距离远、频带宽、容量大、抗干扰强、通信稳定l缺点：造价高、技术复杂、有较大延时、同步轨道卫星数目仅180颗赤道上方高度为赤道上方高度为35800

52、公里的地方为公里的地方为地球同地球同步轨道步轨道，卫星的运行周期与地球自转一圈的卫星的运行周期与地球自转一圈的周期相同周期相同，在地面上看这种卫星好似静止不，在地面上看这种卫星好似静止不动。一颗同步轨道卫星覆盖约动。一颗同步轨道卫星覆盖约120， 3颗颗同步定点轨道卫星同步定点轨道卫星可以覆盖地球的几乎全部可以覆盖地球的几乎全部面积，进行二十四小时的全天候通信面积，进行二十四小时的全天候通信l移动通信移动通信l 处于移动状态的对象相互间的通信，如处于移动状态的对象相互间的通信，如手机、无绳电话、寻呼系统等。手机、无绳电话、寻呼系统等。n 优点：优点：克服通信终端位置对用户的限制，快克服通信终端

53、位置对用户的限制，快速和及时地传递信息速和及时地传递信息l我国使用的我国使用的2 2种标准种标准l （1 1）GSMGSM（全球移动通信）（全球移动通信）l （2 2）CDMACDMA（码分多址）（码分多址）l移动通信系统移动通信系统l 移动台移动台：是移动的通信终端，是接收无线信号的：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。接收机，包括手机，呼机，无绳电话等。l 基站基站：是与移动台联系的一个固定收发机，它接：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收移动台的无线信号，每个基站负责与一个特定区域（10km 10km 20

54、km20km的区域）的所有的移动台进行通信。的区域）的所有的移动台进行通信。l 移动交换中心移动交换中心：与基站之间通过无线微波、电缆：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或光缆交换信息，移动交换中心再与公共电话网进行连接。连接。 l第一代移动通信第一代移动通信l 采用采用模拟模拟技术技术l第二代移动通信第二代移动通信l 采用采用数字数字技术技术l第三代移动通信第三代移动通信l 第三代移动通信实现目标：全球漫游；第三代移动通信实现目标：全球漫游；适应多种环境；提供高质量适应多种环境；提供高质量多媒体多媒体业务，包括业务，包括语音通信语音通信、数据通信数据通

55、信和和图像通信图像通信 ；提供大容；提供大容量、高保密性和优质服务。量、高保密性和优质服务。真题讲解一、判断题一、判断题1、信息系统常常在信号的发送端用调制解调器信息系统常常在信号的发送端用调制解调器对发送的信号进行调制。调制只是改变了信息对发送的信号进行调制。调制只是改变了信息的表达方式，并没有改变了信息的内容。（的表达方式，并没有改变了信息的内容。（ ）（2007年）年）l2 2、移动通信指的是处于移动状态的对象之间、移动通信指的是处于移动状态的对象之间的通信，目前广泛使用的的通信，目前广泛使用的GSMGSM是第是第2 2代移动通信代移动通信系统。系统。 （ ） （20082008年）年）

56、l3.3.载波信号是频率比被传输信号高得多的正弦载波信号是频率比被传输信号高得多的正弦波。（）波。（） （20102010年）年）l二、单选题二、单选题l4 4下列关于多路复用技术的叙述，正确的是下列关于多路复用技术的叙述，正确的是_。（20082008年）年）l A A将多路信号沿同一信道传输，以提高利用率将多路信号沿同一信道传输，以提高利用率 l B B将多路信号沿多条线路传输，以减少干扰将多路信号沿多条线路传输，以减少干扰l C C将同一信号多次传输，以提高传输正确性将同一信号多次传输，以提高传输正确性l D D将同一信号沿多条线路传输，以提高可靠性将同一信号沿多条线路传输，以提高可靠性

57、l5. 5. 人们往往用人们往往用“我用的是我用的是10M10M宽带上网来说明宽带上网来说明自己计算机联网的性能，这里的自己计算机联网的性能，这里的10M10M指的是数指的是数据通信中的据通信中的 指标。指标。（20092009年）年）l A. A. 信道带宽信道带宽 B. B. 数据传输速率数据传输速率 l C. C. 误码率误码率 D. D. 端到端延迟端到端延迟l6 6所谓移动通信指的是处于移动状态的对象所谓移动通信指的是处于移动状态的对象之间的通信，下列之间的通信，下列 不是移动通信系不是移动通信系统的组成部分。统的组成部分。 （20092009年）年）l A. A. 移动台移动台 B

58、. B. 固定电话交换局固定电话交换局 l C. C. 移动电话交换中心移动电话交换中心D. D. 基站基站l三、多选题三、多选题l7.7. 微波是一种具有极高频率的电磁波，波长很短。微波是一种具有极高频率的电磁波，波长很短。利用微波可以进行远距离通信，下列利用微波可以进行远距离通信，下列 _为微为微波通信的几种方式。波通信的几种方式。（20082008年）年）l A A地面微波接力通信地面微波接力通信 B B卫星通信卫星通信l C C对流层散射通信对流层散射通信 D D光纤通信光纤通信l8.8.下列关于光纤通信的叙述，正确的是下列关于光纤通信的叙述，正确的是_。l （20102010年）年）

59、l A A光纤不会受高压线和雷电电磁感应影光纤不会受高压线和雷电电磁感应影响，抗核辐射能力强响，抗核辐射能力强l B B光纤有很大的通信容量光纤有很大的通信容量l C C由于光纤传输损耗很小，所以光纤通由于光纤传输损耗很小，所以光纤通信是信是l 一种无中继通信方式一种无中继通信方式l D D光纤几乎不漏光，因此保密性强光纤几乎不漏光，因此保密性强l四、填空题四、填空题l9 9、通信中使用的传输介质分为有线介质和无线介质。通信中使用的传输介质分为有线介质和无线介质。有线介质有有线介质有 、同轴电缆和光纤等，无线介、同轴电缆和光纤等，无线介质有无线电波、微波、红外线和激光等。质有无线电波、微波、红

60、外线和激光等。 （20072007年）年）l1010、使用、使用_技术后，同轴电缆、光线等传技术后，同轴电缆、光线等传输线路可以同时传输成千上万路不同信源的信号。输线路可以同时传输成千上万路不同信源的信号。 （20102010年）年）数字技术基础数字技术基础比特比特比特与二进制数比特与二进制数整数（定点数）的表示整数（定点数）的表示实数（浮点数）的表示实数（浮点数）的表示小结小结信息的基本单位信息的基本单位-比特比特(bit)u 什么是比特什么是比特u 比特的逻辑比特的逻辑u 比特的存储比特的存储什么是比特？什么是比特？l比特（bit，binary digit的缩写）中文翻译为“二进位数字”、