信息技术概述课件

1、计算机信息技术的巨大影响对经济：增长最快、最活跃的一个产业；改造和带动了其他产业对社会：渗透到人们工作、学习、生活、娱乐各个方面，人们已经离不开信息技术对教育：影响了几乎所有学科的研究方法与手段；几乎所有学科都需要使用计算机和网络对个人：必须具备的一种文化素养（Literacy）1 必备性，2 教育性 计算机基础教学computer literacy, internet literacy, information literacy 引言计算机基础教学进入第3阶段第1阶段（上世纪80年代）背景：PC，DOS，Basic，dBase特点：起步阶段，理工专业，从程序设计入手第2阶段（上世纪90年代）

2、背景：Pentium + Windows + Office特点：普及阶段，全面铺开，从办公应用技能入手第3阶段（本世纪初至今）背景：因特网 多媒体应用特点：蓬勃发展，走向纵深，网络应用和信息技术入手1997年发布加强非计算机专业基础教学工作的几点意见 2006年发布关于进一步加强高等学校计算机基础教学的意见暨计算机基础课程教学基本要求 引言计算机基础教学的定位涉及12个门类、71个一级学科、375个专业(二级学科)， 3000多万在校大学生哲学经济学法学文学教育学史学理学工学农学医学军事学管理学掌握现代科学技术的重要工具计算机基础教学的定位进入现代社会的必要手段与技能可持续发展(终身学习)的必

3、要保证原则：面向应用，打好基础，培养能力目标：明原理，会操作，能应用引言关于大学计算机基础大学计算机基础教学的“第1门”课程以讲解计算机的基础知识为主，而将工具性、操作性的内容放到实验课中以计算机软硬件的基本概念、组成与工作原理为主，还可以涉及信息技术、网络应用等方面的基础性内容拓展学生的视野，使能在一个较高的层次上认识计算机和应用计算机，提高学生的信息素养。 引言大学计算机信息技术课程教学目标 比较熟练地掌握计算机软件、硬件和网络应用的基本操作技能 为岗位就业作准备 增加感性知识，有助于学习理论知识“知其所以然”，使信息处理工具得到更有效的使用打下继续学习(终身学习)的基础。提高专业课程的学

4、习效率比较系统地了解计算机、网络、软件和多媒体的基础知识和基本概念 为后续的计算机相关课程打基础 引言理论课大学计算机信息技术教程 包括： 信息技术相关概念、计算机硬件和软件基础知识、计算机网络基础知识、数字媒体基础知识实验课大学计算机信息技术实验教程 包括： Windows 7操作系统的常用操作、Office 2010办公软件包中常用组件Word、Excel、PowerPoint的基本操作、Dreamweaver CS5网页制作大学计算机信息技术课程组成引言理论课具体要求系统一点（概念）深入一点（原理） 扩展一些（知识） 当代大学生在信息设备的操作使用和对信息技术知识的了解，已经有了比较好的

5、基础引言理论课内容的组织计算机在不同学科中的应用(结合专业课程)程序设计、数据库技术等 集成电路常识 通信技术入门 数字技术基础(IT基本知识)计算机软件(OS,算法,程序语言) 计算机网络基础 计算机硬件(组成原理)(平台层)数字媒体及应用 信息系统与数据库(应用层)因特网应用 引言1.1 信息与信息技术1.2 数字技术基础1.3 微电子技术简介信息技术概述 教学目的与要求1 掌握人工进行信息处理的各环节以及对应发展的信息技术 掌握现代信息技术的主要特征 了解信息产业与信息社会的发展 掌握比特的含义及其存储与传输 掌握二进制、十进制、八进制、十六进制的相互转换 掌握数值信息用二进制表示的各种

6、方法及区别 了解媒体信息在计算机中的表示 掌握比特的加减运算和基本逻辑运算 掌握电子电路中元器件的发展演变和集成电路发展趋势 了解IC卡的应用信息与信息技术 1.1.1 信息与信息处理1.1信息(information)是什么？信息是事物运动状态和特征的反映信息就是信息，它不是物质也不是能量信息与物质、能量是客观世界的三大构成要素。美国哈佛大学的研究小组提出了著名的资源三角形：没有物质，什么也不存在；没有能量，什么也不会发生；没有信息，任何事物都没有意义。信息是一种 。信息与信息技术1.1什么是信息处理？信息处理指的是与下列内容相关的行为和活动： 信息的收集(如信息的感知、测量、获取、输入等)

7、 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、广播等 ) 信息的施用(如控制、显示、指挥、管理等)信息与信息技术1.1事物客体信息获取(感觉器官)信息加工与存储(大脑)信息传递(神经系统)信息施用(效应器官)信息传递(神经系统)手/脚/身眼/耳/鼻/舌/身人工信息处理的不足： 算不快 记不住 传不远 看（听）不清信息技术（IT）人工进行信息处理的过程信息与信息技术1.1什么是信息技术？ 1.1.2 信息技术和信息产业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与存储技术扩展效应

8、器官功能的控制与显示技术扩展神经系统功能的通信技术外部世界事物信息技术（Information Technology，简称IT）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。内容包括：信息技术中不包括_。 A、收集与检索 B、感测与识别技术 C、计算与存储技术 D、控制与显示技术通信技术主要用于扩展人的_功能。 A、感觉器官 B、大脑 C、神经系统 D、效应器官1.1信息与信息技术知识点相关例题信息与信息技术1.1语言的形成和使用 文字的创造 造纸技术的出现 印刷技术的发明 电报和电话通信 广播、电视 雷达、卫星 计算机 因特网 第1次信息技术革命（350005000

9、0年之前）第3次信息技术革命第5次信息技术革命（20世纪40 ）第4次信息技术革命（19世纪3020世纪40年代）（1000年之前）第2次信息技术革命（大约3500年之前）现代信息技术信息技术的发展历史信息与信息技术1.1 三大特征： 以数字技术为基础 以计算机及其软件为核心 采用电子技术（包括激光技术） 应用领域： 计算机、通信、广播、因特网、微电子、自动控制、机器人等现代信息技术有什么特征？信息与信息技术1.1什么是信息产业？信息产业(也称为“电子信息产业”)是指信息设备生产制造，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。影视制作,动漫与游戏制作，数

10、字文化(音乐/美术/广告等),电子出版通信与广播，电子政务/商务/金融, 网络教育,电子医疗,电子娱乐/游戏信息服务业信息内容产业芯片,计算机,手机,通信设备,数字电视,软件,电子器件等信息基础设施电信网络,广播电视网络,互联网络等的建设、维护、经营和管理信息产业信息技术信息设备制造业信息与信息技术电子信息产业是第一大产业1.12007年：世界总产值达54.39万亿美元, 电子信息产业产值达4.65万亿美元, 占世界总产值的8.52008年：世界总产值达60.69万亿美元，电子信息产业产值达4.96万亿美元，占世界总产值的8.22009年：世界总产值达57.94万亿美元, 电子信息产业产值达5

11、.15万亿美元，占世界总产值的8.9 2010年：世界总产值达61.96万亿美元，电子信息产业产值达 5.57万亿美元，占世界总产值的 9 左右（据国际货币基金组织IMF公布的数据，按国际汇率计算）信息与信息技术2012年底 全球IT企业市值前15名1.1排名公司市值(亿美元)国家说 明1苹果5006.1美国全球市值最大的公司2谷歌2324.4美国全球最大的互联网公司3三星2290.7韩国全球最大的智能手机制造商4微软2248美国全球最大的PC软件提供商5IBM2164.4美国全球最大的信息技术和业务解决方案公司6甲骨文1577.5美国全球最大的企业软件公司和数据库提供商7亚马逊1136.3美

12、国全球最大的电子商务公司8高通1054.1美国全球最大无线通信研发公司和智能手机CPU制造商9思科1043.2美国全球最大的互联网解决方案提供商10英特尔1026.1美国全球最大的半导体芯片制造商11SAP958.4德国全球最大的企业管理和协同化商务解决方案供应商12台积电889.6台湾全球最大的专业集成电路制造公司13eBay659.9美国世界最大的网上购物市场14腾讯591.7中国中国最大的社交网络15Facebook576.7美国全球最大的社交网络（来源：英国金融时报）信息与信息技术IT产业为我国GDP作出重要贡献1.1我国GDP每年增长约10%左右,2010年占世界总产值9.5%5.6

13、万亿6.3万亿7.4万亿8.9万亿信息产业产值平均年增长1220%左右信息产业产值占世界信息产业总值21左右，已居世界首位国家统计局数据信息与信息技术2009/2012我国电子信息产品数据1.1（数据来源：2010.2. 、2013.2工信部发布） 1.3亿 3.5亿 20092012占全球49.948.360.980 11.8亿信息与信息技术中国知名IT企业1.1信息与信息技术我国信息产业存在哪些问题？1.1(1)核心技术、关键设备和元器件受制于人（高端芯片、核心软件、关键元器件、高端设备以及专用设备等）(2)产业结构亟需优化（信息产业位于国际产业分工的价值链低端，加工组装的比重高，经济效益

14、低，主要依靠降价销售参与市场竞争）(3)信息技术应用水平不高(4)体制机制有待完善信息与信息技术“中国制造”实为“世界制造”1.1信息与信息技术 1.1.3 信息化与信息社会1.1蒸汽机的发明引发了第一次工业革命(从英国开始)蒸汽机的发明，在很短时间内，改变了整个世界的面貌(马克思) 电动机和发电机的发明引发了第二次工业革命电动机和发电机先后发明使电气化与工业化实现了有机结合，以美国为代表的工业化国家利用这一结合取得了快速的发展，实现了百年的持续发展信息技术引发了第三次工业革命20世纪70年代后，美国面临以日本为代表的工业化国家激烈竞争，甚至出现了短暂的被动局面。从20世纪80年代起，美国利用

15、信息技术实现了近30年的持续快速发展，保持了综合实力的领先地位信息与信息技术人类正进入信息社会1.1信息社会信息技术革命信息资源信息与知识生产工业社会工业革命资本与技术工业化生产农业社会农业革命土地农产品种植产业革命推动社会变革人类正进入信息社会信息与信息技术1.1什么是信息化？2000年“全球信息社会冲绳宪章”明确提出：（G-8: “Okinawa Charter on Global Information Society”）信息技术是影响21世纪发展的最强劲的驱动力量信息化-由信息技术驱动的经济和社会的变革信息化的本质是利用信息技术帮助社会个人和群体有效利用知识和新思想，从而能建成充分发挥

16、人的潜力，实现其抱负的信息社会信息与信息技术我国信息化建设的历程1.119561966“艰苦创业”阶段1958年研制成第1台电子计算机，1964年人造地球卫星上天，1965年第1块集成电路问世19661978“曲折发展”阶段研制成集成电路计算机，彩色电视剧，通信卫星19781999“改革开放开创新局”阶段研制成巨型计算机，推广汉字信息处理应用，建设“金桥”、“金卡”、“金关”等重大信息系统2000年起 “全方位高效益推进”阶段信息化建设进入全方位、高效益、深层次发展的新时代，2006年发布“国家信息化发展战略”信息与信息技术2020年信息化发展的总目标：1.1综合信息基础设施基本普及信息技术自

17、主创新能力显著增强，信息产业结构全面优化国民经济和社会信息化取得明显成效，新型工业化发展模式初步确立国家信息化发展的制度环境和政策体系基本完善，国民信息能力显著提高为迈向信息社会奠定坚实基础！数字技术基础 1.2.1 信息的基本单位比特1.2什么是比特？ 比特（bit，binary digit的缩写）中文翻译为“二进位数字”、“二进位” 或简称为 “位” 比特只有 2 种取值：0和1，一般无大小之分 如同DNA是人体组织的最小单位、原子是物质的最小组成单位一样，比特是组成数字信息的最小单位 数值、文字、符号、图像、声音、命令都可以使用比特来表示，其具体的表示方法就称为“编码”或“代码”数字技术

18、基础1.2在计算机中表示与存储二进位的方法：电路的高电平状态或低电平状态(CPU)电容的充电状态或放电状态(RAM)两种不同的磁化状态(磁盘)光盘面上的凹凸状态(光盘)比特在计算机中如何表示？数字技术基础例1：CPU内部比特的表示1.2CPU内部通常使用高电平表示1，低电平表示00.0V0.5V2.8V3.3V010V+3v01 0数字技术基础例2：磁盘中比特的表示与存储1.2磁盘表面微小区域中，磁性材料粒子的两种不同的磁化状态分别表示0和1磁性材料粒子磁头，用于写入和读出信息“0”“1”旋转方向磁盘片数字技术基础例3：内存储器中比特的存储1.2计算机存储器中用电容器存储二进位信息：当电容的两

19、极被加上电压，它就被充电，电压去掉后，充电状态仍可保持一段时间，因而1个电容可用来存储1个比特信息存储原理 电容C处于充电状态时，表示1 电容C处于放电状态时，表示0存储单元字线位线C读放大器集成电路技术可以在半导体芯片上制作出以亿计的微型电容器，从而构成了可存储大量二进位信息的半导体存储器芯片 数字技术基础存储容量的计量单位1.28个比特1个字节（byte，用大写B表示）内存储器容量使用2的幂次作为计量单位：KB（千字节）: 1 KB=210字节=1024 BMB（兆字节）: 1 MB=220字节=1024 KBGB（吉字节、千兆字节）: 1 GB=230字节=1024 MBTB（太字节、兆

20、兆字节）: 1 TB=240字节=1024 GB外存储器容量使用10的幂次来计算：1MB103 KB 1 000 KB1GB106 KB 1 000 000 KB1TB 109 KB = 1 000 000 000 KB数字技术基础1.2160GB的移动硬盘为什么160GB的硬盘显示出来的容量只有149.05GB？8GB的U盘显示出来的容量只有7.46GB？现象前缀名称前缀符号十进制前缀二进制前缀比值kilok/K103210 = 1,0240.976megaM106220 = 1,048,5760.954gigaG109230 = 1,073,741,8240.931teraT1012240

21、 = 1,099,511,627,7760.909petaP1015250 = 1,125,899,906,842,6240.888exaE1018260 = 1,152,921,504,606,846,9760.867zettaZ1021270 = 1,180,591,620,717,411,303,4240.847yottaY1024280 = 1,208,925,819,614,629,174,706,176 0.827相同的符号，有两种不同的含义！厂商标注的容量使用十进制前缀操作系统显示的容量使用二进制前缀1.2数字技术基础原因内存、cache、半导体存储器芯片的容量均使用二进制前缀：

22、512MB的内存条（其中 1M220 ）256KB 的cache（其中 1K 210 ）文件和文件夹的大小使用二进制前缀频率、传输速率等使用十进制前缀：主频 1GHz（1G109）传输速率 100Mbps（其中 1M106）外存储器（硬盘、DVD光盘、U盘、存储卡等）容量：厂商标注的容量使用十进制前缀操作系统显示的容量使用二进制前缀1.2不同进位制前缀的使用场合数字技术基础1.2比特的传输信息是可以传输的，信息只有通过传输和交流才能发挥它的作用在数字通信技术中，信息的传输是通过比特的传输来实现的近距离传输时：直接将用于表示“0/1”的电信号或光信号进行传输（称为基带传输），例如：计算机读/写移

23、动硬盘中的文件打印机打印某个文档的内容远距离传输或者无线传输时：需要使用调制技术（参见第4章第1节） 数字技术基础1.2比特的传输速率传输速率表示每秒钟可传输的二进位数目，常用单位是：比特/秒(b/s)，也称“bps”。如 2400 bps(2400b/s)千比特/秒(kb/s)，1kb/s=103比特/秒=1 000 b/s兆比特/秒(Mb/s)，1Mb/s=106比特/秒=1 000 kb/s吉比特/秒(Gb/s)，1Gb/s=109比特/秒=1 000 Mb/s太比特/秒(Tb/s)，1Tb/s=1012比特/秒=1 000 Gb/s 数字技术基础数字技术基础 1.2.2 比特与二进制数

24、1.2不同进位制数的表示和含义 “数”是一种信息，它有大小（数值），可以进行四则运算。 “数”有不同的表示方法。日常生活中人们使用的是十进制数，但计算机使用的是二进制数，程序员还使用八进制和十六进制数。 二进制数，八进制和十六进制数怎样表示？其数值如何计算？进位计数制数制是用一组固定的数字符号和一套统一的计数规则表示数值的方法。按进位的原则进行计数，称为进位计数制。常见的有二进制、八进制、十进制和十六进制。对于任意R进制计数制有基数R、权R和按权展开表示式：基数：计数制中所用到的数字符号的个数，用字母R表示。位权：指一个以基数为底的指数，用R 表示，其中幂指数i是数位的序号。一般规定整数部分个

25、位的序号为0，十位序号为1，依此增1；小数点后面的十分位的序号为-1，百分位的序号为-2，依次减1。进位的原则：N进制一定采用“逢N进1”数字技术基础1.2数字技术基础1.2 十进制数每一位可使用十个不同数字表示（0、1、2、3、4、5、6、7、8、9）低位与高位的关系是：逢10进1各位的权值是10的整数次幂（基数是10 ）标志： 尾部加“D”或缺省例：21026101410091016102264.96=200 + 60 + 4 + 0.9 + 0.06 =264.96数字技术基础1.2 二进制数 每一位使用两个不同数字表示（0、1），即每一位使用 1 个“比特”表示 低位与高位的关系是：逢

26、2进1 各位的权值是 2 的整数次幂（基数是2 ） 标志： 尾部加B例：122021120021122101.01 B =4 0 1 0 1/4 5.25二进制数的算术运算1.21位二进制数的加、减法运算规则：被加数 加数 进位 和 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0（a）加法规则被减数 减数 借位 差 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0（b）减法规则2个多位二进制数的加、减法运算举例：0101 1001+ 0100 01001001 0101由低位到高位逐位进行,低位向高位进(借)位！数字技术基础数字技术基础1.2 八进制数 每一位使用

27、八个不同数字表示（0、1、2、3、4、5、6、7） 低位与高位的关系是：逢8进1 各位的权值是8的整数次幂（基数是8 ） 标志：尾部加Q例： 365.2Q =382681580281192 48 5 2/8 245.25数字技术基础1.2 十六进制数每一位使用十六个数字和符号表示（0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F ）逢16进1, 基数为16各位的权值是16的整数次幂（基数是16 ）标志：尾部加H例： F5.4H=1516151604161240 5 4/16 245.25进制数字表示运算规则基数标志举例十进制0-9逢10进110D372.36D二进制0,1逢2进1

28、2B101.01 B八进制0-7逢8进18Q35.2Q十六进制0-9A-F逢16进116HA5.4H 各位的位权是基数的整数次幂数字技术基础1.2小结：不同进制的特征数字技术基础1.2不同进位制数的比较十进制二进制八进制十六进制零0000000壹1000111贰2001022叁3001133肆4010044伍5010155陆6011066柒7011177捌81000108玖91001119拾10101012A拾壹11101113B拾贰12110014C拾叁13110115D拾肆14111016E拾伍15111117F数字技术基础1.2不同进制数的相互转换 熟练掌握不同进制数相互之间的转换，在编

29、写程序和设计数字逻辑电路时很有用。 只要学会二进制数与十进制数之间的转换，与八进制、十六进制数的转换就不在话下了。数字技术基础1.2十进制数 二进制数？转换方法：整数和小数分开转换 整数部分：除以2逆序取余 小数部分：乘以2顺序取整例如：29.6875 11101.1011 B 注意：十进制小数（如0.63）在转换时会出现二进制无穷小数，这时只能取近似值129371421222200111余数低位高位整数部分小数部分0.6875 21. 37500. 75001. 50001. 0000 2 2 2高位低位数字技术基础1.2二进制数 十进制数？转换方法： 二进制数的每一位乘以其相应的权值，然后

30、累加即可得到它的十进制数值例： 11101.1011B = 124123122021120 121022123124 = 29.6875 数字技术基础21=222=423=824=1625=3226=6427=12828=25629=512210=1024211=2048212=4096213=8192214=16384215=32768216=65536220=1M230=1G240=1T二进制 十进制值0.1 0.50.01 0.250.11 0.750.001 0.1250.011 0.3750.101 0.6250.111 0.875记住常用二进制小数的值！1.2记住2n的值很有用！数

31、字技术基础1.2八进制数 二进制数？八进制二进制：把每个八进制数字改写成等值的3位二进制数，且保持高低位的次序不变 例： 2467.32Q 010 100 110 111 . 011 010 B二进制八进制：整数部分从低位向高位每3位用一个等值的八进制数来替换，不足3位时在高位补0凑满3位；小数部分从高位向低位每3位用一个等值八进制数来替换，不足3位时在低位补0凑满三位 例： 1 101 001 110.110 01 B 001 101 001 110.110 010 B 1516.62 Q 八进制数 二进制数 八进制数 二进制数 0 000 4 100 1 001 5 101 2 010 6

32、 110 3 011 7 1111位八进制数与3位二进制数的对应关系：数字技术基础1.2十六进制数 二进制数？转换方法：与八、二进制互换的方法类似例1：35A2.CFH 11 0101 1010 0010.1100 1111B例2：11 0100 1110.1100 11B 34E.CCH十六进制数 二进制数 十六进制数 二进制数 0 0000 8 1000 1 0001 9 1001 2 0010 A 1010 3 0011 B 1011 4 0100 C 1100 5 0101 D 1101 6 0110 E 1110 7 0111 F 11111位十六进制数与4位二进制数的对应关系：39

33、.4375 B 3572. 24Q B 10 011 111 100.101 11B Q 97C3.DEH B 101 0110 1011.1101 011B H数字技术基础1.2进制数互换练习十进制数十六进制数二进制数八进制数位权展开法整数部分：除以2逆序取余小数部分：乘以2顺序取整1位换3位3位换1位1位换4位4位换1位对应关系对应关系以小数点为界位权展开法？位权展开法？数字技术基础1.2小结：不同进制数的转换数字技术基础 1.2.3 信息在计算机中的表示1.2（1）数值的表示（2）(西文)字符的表示（3）(黑白)图像的表示带符号整数的表示浮点数(实数)的表示无符号整数的表示无符号整数的表

34、示1.2采用“自然码”表示：取值范围由位数决定：8位： 可表示0255 (28-1)范围内的所有正整数16位：可表示065535(216-1)范围内的所有正整数n位： 可表示 02n-1范围内的所有正整数。 十进制数 8位无符号整数 0 00000000 1 00000001 2 00000010 3 00000011 4 00000100 5 00000101252 11111100253 11111101254 11111110255 11111111数值信息的表示？数字技术基础表示方法：用1位表示符号，其余用来表示数值部分符号用最高位表示：“0”表示正号(+),“1”表示负号(-)数值部

35、分有两种表示方法：(1) 原码表示：整数的绝对值以二进制自然码表示(2) 补码表示：正整数：与原码一致负整数：与原码有区别符号位数值部分最低位最高位原码表示举例： +43的8位原码为： 00101011- 43的8位原码为： 10101011带符号整数的表示（1）1.2数字技术基础负整数如何用补码表示？先表示为原码符号位不变，其他位取反，得到反码在末位加“1”例1：-43用8位补码表示所以：(- 43)补=11010101例2：-64用8位补码表示所以：(- 64)补=11000000(-43)原= 10101011(-43)反= 11010100加1： 11010101(-64)原= 110

36、00000(-64)反= 10111111加1： 11000000带符号整数的表示（2）1.2数字技术基础优缺点分析：原码表示法 优点：与日常使用的十进制表示方法一致，简单直观 缺点：加法与减法运算规则不统一，增加了成本；整数0 有“00000000”和“10000000”两种表示形式，不方便补码表示法 优点：加法与减法运算规则统一， 没有“-0”,可表示的数比原码多一个 缺点：不直观，人使用不方便结论：带符号整数在计算机内不采用“原码”而采用“补码”的形式表示！带符号整数的表示（3）1.2数字技术基础原码可表示的整数范围8位原码： - 27+127- 1（- 127127）16位原码： -

37、215+1215- 1（- 3276732767）n位原码： - 2n-1+12n-1- 1补码可表示的整数范围 8位补码：- 2727- 1 （- 128127 ) n位补码：- 2n-12n-1- 1- 128表示为 10000000+127 表示为 01111111- 2n-1 表示为 100000002n-1- 1表示为 01111111带符号整数的表示（4）1.2数字技术基础整数类型格式可表示的数值范围16位整数16个二进位，补码表示-215 215-1（-3276832767）短整数32个二进位，补码表示-231 231-1（-21474836482147483647）长整数64个

38、二进位，补码表示-263 263-1（-9223372036854775808 9223372036854775807）PC中3种不同长度的带符号整数1.2数字技术基础8位二进制码表示无符号整数时的数值表示带符号整数(原码)时的值表示带符号整数(补码)时的值0000 00000000000 00011110111 11111271271271000 0000128- 0- 1281000 0001129- 1- 1271111 1111255- 127- 1 计算机中整数有多种，同一个二进制代码表示不同类型的整数时，其含义（数值）可能不同 一个代码它到底代表哪种整数（或其它东西），是由指令决定

39、的小结：3种整数的比较1.2数字技术基础与十六进制数AB等值的八进制数是_。 A. 253 B.254 C.171 4.172最大的10位无符号二进制整数转换成八进制数是_。A.1023 B.1777 C.1000 D.1024知识点相关例题1.2数字技术基础日常使用的书面文字由一系列称为“字符”(character)的书写符号所构成计算机中常用字符的集合叫做“字符集”西文字符集中文(汉字)字符集（参见第5章）最常用的西文字符集是ASCII (American Standard Code for Information Interchange)字符集包含96个可打印字符和32个控制字符每个字符

40、采用7个二进位进行编码计算机中使用1个字节存储1个ASCII 字符 文字符号在计算机中的表示 ？1.2数字技术基础 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 012345670 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E Fb6b5b4b3b2b1b00 1 1 01 0 01 1 01 0 1 196个可打印字符32个控制字符标准ASCII字符集及其码表1.2数字技术基础“B”的ASCII码是十进制数66,则“a”的ASCII码是十进制数_。 知识点相关例题ASCII码中字符的ASCII码值递变规律：大写英文字母的ASCII码值依次递增，小写英文字母的ASCII码值也依次递增；小

41、写字母=大写字母+20H，小写字母=大写字母+32D。1.2数字技术基础把图像离散成为M列、N行，这个过程称为图像的取样经过取样之后，图像就分解成为MN个取样点，每个取样点称为图像的一个“像素”如果是黑白图像，每个像素只有2个值：黑(0) / 白(1)，所以每个像素用一个二进位表示因此，一幅黑白图像可使用一个矩阵表示 灰度图像和彩色图像的表示比较复杂些(参见第5章) 图像在计算机中如何表示？1.2数字技术基础数字技术基础每个像素使用1个比特表示：0=黑；1=白01010101010101010101011010110100100100011111000001101010101010101010

42、100101101001011001010000011010010101010101010101011011000101000010100101010010110110101101101011010110011001011010001000100101101001011010010110101000100110010010110101001010010110110010101101010111011001100101001010110001101001001101011001001000100110011010101001000101010110110010110010010111011001

43、100101010010010101010101010101001101101000100110001010000101010010101010101010110001001011001000110100111010000101010101010101000100010100010110100001000000110111011010101001010011010001101001001110010110100010100101010010001010010110010110110000101000001010101101000100100100100101111010101101010010

44、110010101000010001001001011111010111110010100100100101010010100100010010101010111010101101001001000010100100001001100110111110101110101010100010010101001001010010001101100001111011101101011010100000010000000100110010011111111111011011100000001010100010101001001101100001010101110100001010100000001000

45、0100101101010011111111111111011101000101001000101001101010100100011101111110100010010000010010010110001001001001111011110101101100100101100100100000111010010010010111111111011001001000举例：黑白图像的表示1.2计算机（包括其它数字设备）中所有信息都使用比特（二进位）表示例如数值、文字符号、图像、声音、动画、温度、压力、运动等，包括指挥计算机工作的软件（程序），也是用二进位表示的只有使用比特表示的信息计算机才能进行

46、处理、存储和传输！关于信息表示的小结1.2数字技术基础数字技术基础 1.2.4 比特的运算1.2逻辑加： F = A B（“或”运算）逻辑乘： F = A B（“与”运算）取反： F = NOT A（“否定”运算） A B AB 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 A B AB 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 A NOT A 0 1 1 0EFABEFABAEFR逻辑运算可以用开关电路实现！比特的3种基本逻辑运算按位独立进行逻辑运算，每一位都不受其它位的影响例1A: 0110 B: 1010 F: 1110例3A: 0110 NOT A: 1001 例2A: 011

47、0 B: 1010 F: 0010 例4B: 1010 NOT B: 0101两个多位数的逻辑运算1.2数字技术基础知识点相关例题1.2数字技术基础二进制数10111000和11001010进行逻辑”与”运算，结果再与10100110进行逻辑”或”运算最终结果的16进制形式为_。A.A2 B.DE C.AE D.95二进制数的运算有2类：逻辑运算：，NOT. 按位进行，不考虑进位算术运算: +, - , x , / . 从低位到高位逐位进行，需考虑低位的进位(借位) 逻辑运算可以用门电路（与门、或门、非门等）实现算术运算可以表达为逻辑运算，因此二进制数的四则运算同样也可以使用门电路来实现成千上

48、万个门电路可以制作在集成电路上，工作速度极快，因而能高速度地完成二进制数的各种运算 小结：二进制的运算1.2数字技术基础 1.2.5 小结比特只有0和1两个符号，具有2个状态的器件和装置就能表示和存储比特，而制造两个稳定状态的电路又很容易比特的运算规则很简单，使用门电路就能高速度地实现二进制数的算术和逻辑运算比特不仅能表示“数”，而且能表示文字、符号、图像、声音，可以毫不费力地相互组合，开发“多媒体”应用信息使用比特表示以后，可以通过多种方法进行“数据压缩”，从而大大降低信息传输和存储的成本。使用比特表示信息后，只要再附加一些额外的比特，就能发现甚至纠正信息传输和存储过程中的错误，大大提高了信

49、息系统的可靠性 小 结：用比特表示信息的优点1.2数字技术基础微电子技术简介 1.3.1 微电子技术与集成电路1.3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电子电路由电阻，电容，电感和二极管、晶体管等元器件组成，它们通过导线连接起来，使电流在其中流动，完成信号的生成、放大、变换或传输等功能过去，电路由单个元器件（分立元件）和电线连接而成，现在则大多制作成集成电路形式电路板什么是电子电路？1.3微电子技术简介晶体管(1948)中/小规模集成电路(1950s) 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

50、程中发展起来的大规模/超大规模集成电路(1970s)电子管(1904)电子电路中元器件的发展演变1.3微电子技术简介集成电路 (Integrated Circuit，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什么是集成电路？1.3微电子技术简介各种各样的集成电路1.3微电子技术简介IC是所有电子产品的核心1.3微电子技术简介按用途分：通用集成电路专用集成电路（ASIC）按电路的功能分：数字集成电路模拟集成电路

51、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)电路按集成度(芯片中包含的元器件数目)分：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）1003000大规模集成电路（LSI）300010万超大规模集成电路（VLSI）10万 100万极大规模集成电路（ULSI）100万1.3微电子技术简介集成电路的分类微电子技术简介 1.3.2 集成电路的制造（选学）1.3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400多道工序，工艺复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、超洁净的无尘厂房内完成兴建一个

52、有两条生产线能加工8英寸晶圆的集成电路工厂需投资人民币10亿元以上制造业集成电路的制造过程1.3微电子技术简介硅抛光片单晶硅锭单晶硅锭经切割、研磨和抛光后制成镜面一样光滑的圆形薄片，称为“硅抛光片”晶圆硅平面工艺硅平面工艺包括氧化、光刻、掺杂和互连等工序，最终在硅片上制成包含多层电路及电子元件的集成电路。通常每一硅抛光片上可制作成百上千个独立的集成电路，这种整整齐齐排满了集成电路的硅片称作“晶圆”芯片检测、分类集成电路封装对晶圆上的每个电路进行检测，然后将晶圆切开成小片，把合格的电路分类，再封装成一个个独立的集成电路成品测试成品进行成品测试，按其性能参数分为不同等级，贴上规格型号及出厂日期等标

53、签，成品即可出厂集成电路的制造过程1.3微电子技术简介集成电路产业发展迅速，创新能力不断增强。图为我国中芯国际集成电路有限公司12英寸超大规模集成电路生产线 集成电路生产线1.3微电子技术简介FC-PGA2 封装方式（Pentium 4 处理器） 集成电路插座集成电路封装目的： 电功能、散热功能、机械与化学保护功能集成电路的封装1.3微电子技术简介微电子技术简介 1.3.3 集成电路的发展趋势1.3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

54、容、连接线的尺寸上下功夫Moore定律：单块集成电路的集成度平均每1824个月翻一番 (Gordon E.Moore,1965年)例：Intel微处理器集成度的发展酷睿2双核 （2006）291410M晶体管酷睿2四核 （2007）820M 晶体管Core i7 六核（2010） 10亿 晶体管1 000197019751980198519901995200010 000100 00010610 x106100 x10640048008808080868028680386PentiumPentium IIPentium IIIPentium 4晶体管数8048620101000 x106COR

55、E 2 DuoCORE 2 QuadCORE i71.3微电子技术简介IC集成度提高的规律199920012004200820102014工艺(m)0.180.130.090.0450.0320.014晶体管(M)23.847.613553910003500时钟频率(GHz)1.21.62.02.6553.810面积(mm2)340340390468600901连线层数6789910晶圆直径(英寸)121214161618 减小蚀刻尺寸，缩小晶体管、电阻、电容和连线的尺寸 增大硅晶圆的面积：使每块晶圆能生产更多的芯片集成电路技术的发展趋势1.3微电子技术简介微电子技术简介问题：线宽进一步缩小后

56、，晶体管线条小到纳米级时，其电流微弱到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常工作出路：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，人们正在利用这些量子效应研制具有全新功能的量子器件，使能开发出新的纳米芯片和量子计算机同时，正在研究将光作为信息的载体，发展光子学，研制集成光路，或把电子与光子并用，实现光电子集成进一步提高集成度的问题与出路1.3微电子技术简介 1.3.4 IC卡1.3 几乎每个人每天都与IC卡打交道，例如我们的身份证、手机SIM卡、交通卡、饭卡等等，什么是IC卡？它有哪些类型和用途？工作原理大致是怎样的？下面是简单介绍。微电子技术简介IC卡(chi

57、p card、smart card)，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）什么是IC卡？1.3微电子技术简介存储器卡：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，有一定安全措施。用于电话卡、水电费卡、公交卡、医疗卡等（带加密逻辑的存储器卡增加了加密电路）CPU卡：封装的集成电路为中央处理器（CPU）和存储器，还配有芯片操作系统(Chip Operating System)，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(按芯片分类