专转本计算机第一章+信息技术概述课件

第一章信息技术概述Chapter1TheSummaryofInformationTechnology第一章信息技术概述Chapter1TheSumm11.1信息与信息技术InformationandInformationTechnology1.1信息与信息技术InformationandI21.1.1信息与信息处理InformationandInformationProcessing1.1.1信息与信息处理Informationand3“信息”和“数据”，这2个术语的概念在计算机信息处理中是既有区别又有联系的。计算机是一种基于二进制运算的信息处理机器，任何需要由计算机进行处理的信息，都必须进行一定程度的形式化，并表示成二进制编码的形式。这就引进了数据的概念。InformationandData“信息”和“数据”，这2个术语的概念在计算4国际标准化组织ISO：

“数据是计算机中对事实、概念或指令进行描述的一种特殊格式，这种（特殊）格式适合于使用计算机及其相关设备自动地进行传输、翻译（转换）或加工处理。”

在这个定义中，首先强调的是数据表达了一定的内容，即“事实、概念或指令”，这就是数据的语义；其次，数据具有一定的格式（即数据的语法），其目的是使计算机能自动进行加工处理、通信传递以及翻译转换。

数据的定义Thedefinitionofdata国际标准化组织ISO：

“数据是计算机中对5信息处理过程信息施效（效应器官）信息获取（感觉器官）信息传递（神经系统）信息加工（大脑）信息传递（神经系统）事物客体TheProcedureofInformationProcessing信息处理过程信息施效信息获取信息传递信息加工信息传递事物客体6与信息处理相关的行为和活动信息收集——感知、测量、识别、获取、输入等信息加工——分类、计算、分析、综合、转换、检索、管理等信息存储信息传递信息施用——控制、显示等TheActionandActivityofInformationProcessing与信息处理相关的行为和活动信息收集——感知、测量、识别、获取71.1.2信息技术InformationTechnology1.1.2信息技术InformationTechnol8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。人的信息器官及功能：感觉器官（眼耳鼻舌身）——获取信息神经网络——传递信息

思维器官（大脑）——处理信息并再生信息效应器官（手脚）——施用信息InformationTechnology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9基本信息技术感知与识别技术——扩展感觉器官功能,提高人们的感知范围、感知精度和灵敏度（遥感,OCR,车载雷达）通信技术与存储技术——扩展神经网络功能,消除人们交流信息的空间和时间障碍（蜂窝，分布式网络）计算处理技术——扩展思维器官功能,增强人们的信息加工处理能力（DSP，个人电脑，大型计算机）控制与显示技术——扩展效应器官功能，增强人们的信息控制能力（工业控制，现代媒体）BasicInformationTechnology基本信息技术感知与识别技术——扩展感觉器官功能,提高人们的101.1.3信息处理系统InformationProcessingSystem1.1.3信息处理系统InformationProce11 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。信息加工通信/存储控制与显示通信/存储感知与识别信息处理系统结构InformationProcessingSystem 用于辅助人们进行信息获取、传递、存储、加工处理、控制及显12信息处理系统分类依据自动化程度——人工的、半自动的、全自动的依据技术手段——机械的、电子的、光学的依据通用性——专用的、通用的……TheclassificationofInformationProcessingSystem信息处理系统分类依据自动化程度——人工的、半自动的、全自动的13信息处理系统实例雷达是一种以感知与识别为主要目的的系统电视/广播系统是一种单向的、点到多点（面）的以信息传递为主要目的的系统电话是一种双向的、点到点的以信息交互为主要目的的系统银行是一种以处理金融业务为主的系统图书馆是一种以信息收藏和检索为主的系统Internet是一种跨越全球的多功能信息处理系统

TheInstanceofInformationProcessingSystem信息处理系统实例雷达是一种以感知与识别为主要目的的系统The141.2电子信息技术简介TheIntroductionofelectronicInformationTechnology1.2电子信息技术简介TheIntroduction15概述Summary现代信息技术的特点：采用电(光)子技术：进行信息的收集、传递、加工、存储、显示与控制以计算机为基础（computer_based）以软件为核心（software_centric）现代信息技术领域：微电子、通信、广播、计算机、遥感遥测、自动控制、机器人等概述Summary现代信息技术的特点：161.2.1微电子技术Micro-electronicInformationTechnology1.2.1微电子技术Micro-electronicI17微电子技术与集成电路微电子技术：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发展起来的。

Micro-electronicTechnologyandIntegratedCircuit微电子技术与集成电路微电子技术：Micro-ele18电子线路使用的基础元件的演变真空电子管晶体管中小规模集成电路大规模超大规模集成电路Thedevelopmentofelectronicbase-ware电子线路使用的基础元件的演变真空电子管晶体管中小19真空电子管(vacuumtube)

在这个阶段产生了广播、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(transistor)

1948年发明，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Thedevelopmentofelectronicbase-ware真空电子管(vacuumtube)Thedevelopm20集成电路的规模根据所包含的晶体管数目分为：集成电路规模集成度（个电子元件）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ThescaleofIntegratedCircuit集成电路的规模根据所包含的晶体管数目分为：集成电路规模集成度21集成电路分类根据所用晶体管结构、电路和工艺分为：

双极型（Bipolar）集成电路、

金属-氧化物-半导体(MOS)集成电路

双极－金属-氧化物-半导体集成电路（Bi-MOS）等TheClassificationofIntegratedCircuit集成电路分类根据所用晶体管结构、电路和工艺分为：TheCl22集成电路分类根据集成电路的功能分为：

数字集成电路（如逻辑电路、存储器、微处理器、微控制器、数字信号处理器等）

模拟集成电路（又称为线性电路，如信号放大器、功率放大器等）

TheClassificationofIntegratedCircuit集成电路分类根据集成电路的功能分为：TheClassifi23集成电路分类根据用途分为：

通用集成电路

专用集成电路（ASIC）TheClassificationofIntegratedCircuit集成电路分类根据用途分为：TheClassificatio24集成电路的发展趋势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。TheTendencyofIntegratedCircuitDevelopment集成电路的发展趋势集成电路的工作速度TheTendency25集成电路的发展趋势提高集成度，关键在缩小门电路面积集成电路特点：体积小、重量轻、可靠性高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Intel公司创始人TheTendencyofIntegratedCircuitDevelopment集成电路的发展趋势提高集成度，关键在缩小门电路面积TheT26集成电路的发展趋势

Intel公司微处理器集成度的发展19701975198019851990199520001,00010,000100,0001,000,00010,000,000100,000,0004004800880808086802868038680486PentiumPentiumIIPentiumIIIPentium4晶体管数TheTendencyofIntegratedCircuitDevelopment集成电路的发展趋势Intel公司微处理器集成度的发展197271.3通信技术入门TheIntroductionofCommunicationTechnology1.3通信技术入门TheIntroductionof28概述Summary通信：各种信息的传递现代通信：使用电波或光波双向传递信息的技术（电信）概述Summary通信：各种信息的传递29概述Summary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）通信系统模型：信源（宿）编码器（解码器）复用（分路）信道复用（分路）编码器（解码器）信源（宿）产生和发送信息的一端信源信宿通信线路信道噪声外界的干扰接收信息的一端概述Summary通信三要素：信源编码器复用信道复30概述Summary通信系统（电信网）组成：

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）概述Summary通信系统（电信网）组成：31通信系统（电信网）分类按业务种类：电话网、电报网、数据通信网、传真通信网、图像通信网等按服务区域范围：本地电信网、农村电信网、长途电信网、移动通信网、国际电信网等按信息信号形式：模拟通信网、数字通信网、数字模拟混合网等TheClassificationofCommunicationSystem通信系统（电信网）分类按业务种类：电话网、电报网、数据通信网32通信系统（电信网）分类按传输媒体分类：

电缆通信网光缆通信网短波通信网微波通信网卫星通信网低轨道卫星移动通信网

TheClassificationofCommunicationSystem通信系统（电信网）分类按传输媒体分类：TheClassif33通信系统（电信网）分类数据通信模型及有关的基本概念信道调制解调（编码器：调制，解码器：解调）多路复用（主干信道）交换信源（宿）编码器（解码器）复用（分路）信道复用（分路）编码器（解码器）信源（宿）TheClassificationofCommunicationSystem通信系统（电信网）分类数据通信模型及有关的基本概念信源编码器34信道的基本概念信道的定义：向某个方向传输信息的媒体。一条通信线路通常包含一个发送信道和一个接收信道。TheBasicConceptsofCommunicationChannel信道的基本概念信道的定义：TheBasicConcept35多路复用基本概念波分多路复用(WDM)

(WaveDivisionMultiplexing)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。TheBasicConceptsofMultiplexing多路复用基本概念波分多路复用(WDM)TheBasicC36实数（浮点数）的表示16位机器数能够表示的实数的范围：（溢出 离散）011111

1111111111——011111

0111111111（原码）最小值最大值–（1–2-9）×225-1———（1–2-9）×225-1阶码符号位尾数符号位阶码值的编码尾数值的编码151410980实数（浮点数）的表示Therepresentationoffloating-pointnumber实数（浮点数）的表示阶码符号位尾数符号位阶码值的编码尾数值的37浮点数的长度可以是32位、64位或更长。一般说来，位数越多，可表示的数的范围越大（阶码），精度越高（尾数）浮点数(实数）分类：短浮点数、浮点数、长浮点数、高精度浮点数实数（浮点数）的表示Therepresentationoffloating-pointnumber浮点数的长度可以是32位、64位或更长。一般说来，位数越多，38浮点数的工业标准（美国电气与电子工程师协会IEEE制订）Pentium处理器中的32位浮点数在计算机中的表示包含三个部分:符号s占1位，s＝0表示此浮点数为正，s＝1表示为负偏移阶码e共8位，是带有偏移量127的一个无符号整数，指数的实际值＝e－127尾数共23位，使用原码表示，绝对值在1与2之间，其中1和小数点都是隐含的，不直接表示出来Pentium处理器中32位浮点数的格式偏移阶码e尾数f(b1b2b3…b23)符号位s8位23位实数（浮点数）的表示Therepresentationoffloating-pointnumber浮点数的工业标准（美国电气与电子工程师协会IEEE制订）偏移39Pentium处理器32位浮点数数值的规定

偏移阶码e符号位s尾数f浮点数的值000000000或10±0000000000或1≠0(－1)s2－126(0.f)

其他0或1任意(－1)s2e－127(1.f)

111111110或10±∞111111110或1≠0非法数1.100011=>100011(1.f表示）=>1100011*2(0.f表示）1.011101=>011101(1.f表示）=>1011101*2(0.f表示）Pentium处理器32位浮点数数值的规定偏移阶码e符号位40Pentium处理器中有三种不同类型的浮点数：单精度浮点数（32位）双精度浮点数（64位）扩充精度浮点数（80位）增强精度浮点数（128位）不同类型的浮点数可表示的数值范围和精度各不相同，解算实际问题时要根据精度要求和计算过程中可能的数值范围来选用所需的浮点数类型，以便取得最佳的效果。Therepresentationoffloating-pointnumber实数（浮点数）的表示Pentium处理器中有三种不同类型的浮点数：Therep41信息技术InformationTechnology信息处理系统InformationProcessingSystem集成电路IntegratedCircuit真空电子管vacuumtube晶体管transistor带宽BandWidth数据传输速率datarate调制Modulation解调Demodulation多路复用multiplexing频分多路复用(FDM)(FrequencyDivisionMultiplexing)时分多路复用(TDM)(TimeDivisionMultiplexing)波分多路复用(WDM)(WaveDivisionMultiplexing)分组交换（包交换）(packetswitching)本章常用计算机英语词汇Vocabulary信息技术InformationTechnology42第一章信息技术概述Chapter1TheSummaryofInformationTechnology第一章信息技术概述Chapter1TheSumm431.1信息与信息技术InformationandInformationTechnology1.1信息与信息技术InformationandI441.1.1信息与信息处理InformationandInformationProcessing1.1.1信息与信息处理Informationand45“信息”和“数据”，这2个术语的概念在计算机信息处理中是既有区别又有联系的。计算机是一种基于二进制运算的信息处理机器，任何需要由计算机进行处理的信息，都必须进行一定程度的形式化，并表示成二进制编码的形式。这就引进了数据的概念。InformationandData“信息”和“数据”，这2个术语的概念在计算46国际标准化组织ISO：

“数据是计算机中对事实、概念或指令进行描述的一种特殊格式，这种（特殊）格式适合于使用计算机及其相关设备自动地进行传输、翻译（转换）或加工处理。”

在这个定义中，首先强调的是数据表达了一定的内容，即“事实、概念或指令”，这就是数据的语义；其次，数据具有一定的格式（即数据的语法），其目的是使计算机能自动进行加工处理、通信传递以及翻译转换。

数据的定义Thedefinitionofdata国际标准化组织ISO：

“数据是计算机中对47信息处理过程信息施效（效应器官）信息获取（感觉器官）信息传递（神经系统）信息加工（大脑）信息传递（神经系统）事物客体TheProcedureofInformationProcessing信息处理过程信息施效信息获取信息传递信息加工信息传递事物客体48与信息处理相关的行为和活动信息收集——感知、测量、识别、获取、输入等信息加工——分类、计算、分析、综合、转换、检索、管理等信息存储信息传递信息施用——控制、显示等TheActionandActivityofInformationProcessing与信息处理相关的行为和活动信息收集——感知、测量、识别、获取491.1.2信息技术InformationTechnology1.1.2信息技术InformationTechnol50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。人的信息器官及功能：感觉器官（眼耳鼻舌身）——获取信息神经网络——传递信息

思维器官（大脑）——处理信息并再生信息效应器官（手脚）——施用信息InformationTechnology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51基本信息技术感知与识别技术——扩展感觉器官功能,提高人们的感知范围、感知精度和灵敏度（遥感,OCR,车载雷达）通信技术与存储技术——扩展神经网络功能,消除人们交流信息的空间和时间障碍（蜂窝，分布式网络）计算处理技术——扩展思维器官功能,增强人们的信息加工处理能力（DSP，个人电脑，大型计算机）控制与显示技术——扩展效应器官功能，增强人们的信息控制能力（工业控制，现代媒体）BasicInformationTechnology基本信息技术感知与识别技术——扩展感觉器官功能,提高人们的521.1.3信息处理系统InformationProcessingSystem1.1.3信息处理系统InformationProce53 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。信息加工通信/存储控制与显示通信/存储感知与识别信息处理系统结构InformationProcessingSystem 用于辅助人们进行信息获取、传递、存储、加工处理、控制及显54信息处理系统分类依据自动化程度——人工的、半自动的、全自动的依据技术手段——机械的、电子的、光学的依据通用性——专用的、通用的……TheclassificationofInformationProcessingSystem信息处理系统分类依据自动化程度——人工的、半自动的、全自动的55信息处理系统实例雷达是一种以感知与识别为主要目的的系统电视/广播系统是一种单向的、点到多点（面）的以信息传递为主要目的的系统电话是一种双向的、点到点的以信息交互为主要目的的系统银行是一种以处理金融业务为主的系统图书馆是一种以信息收藏和检索为主的系统Internet是一种跨越全球的多功能信息处理系统

TheInstanceofInformationProcessingSystem信息处理系统实例雷达是一种以感知与识别为主要目的的系统The561.2电子信息技术简介TheIntroductionofelectronicInformationTechnology1.2电子信息技术简介TheIntroduction57概述Summary现代信息技术的特点：采用电(光)子技术：进行信息的收集、传递、加工、存储、显示与控制以计算机为基础（computer_based）以软件为核心（software_centric）现代信息技术领域：微电子、通信、广播、计算机、遥感遥测、自动控制、机器人等概述Summary现代信息技术的特点：581.2.1微电子技术Micro-electronicInformationTechnology1.2.1微电子技术Micro-electronicI59微电子技术与集成电路微电子技术：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发展起来的。

Micro-electronicTechnologyandIntegratedCircuit微电子技术与集成电路微电子技术：Micro-ele60电子线路使用的基础元件的演变真空电子管晶体管中小规模集成电路大规模超大规模集成电路Thedevelopmentofelectronicbase-ware电子线路使用的基础元件的演变真空电子管晶体管中小61真空电子管(vacuumtube)

在这个阶段产生了广播、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(transistor)

1948年发明，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Thedevelopmentofelectronicbase-ware真空电子管(vacuumtube)Thedevelopm62集成电路的规模根据所包含的晶体管数目分为：集成电路规模集成度（个电子元件）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ThescaleofIntegratedCircuit集成电路的规模根据所包含的晶体管数目分为：集成电路规模集成度63集成电路分类根据所用晶体管结构、电路和工艺分为：

双极型（Bipolar）集成电路、

金属-氧化物-半导体(MOS)集成电路

双极－金属-氧化物-半导体集成电路（Bi-MOS）等TheClassificationofIntegratedCircuit集成电路分类根据所用晶体管结构、电路和工艺分为：TheCl64集成电路分类根据集成电路的功能分为：

数字集成电路（如逻辑电路、存储器、微处理器、微控制器、数字信号处理器等）

模拟集成电路（又称为线性电路，如信号放大器、功率放大器等）

TheClassificationofIntegratedCircuit集成电路分类根据集成电路的功能分为：TheClassifi65集成电路分类根据用途分为：

通用集成电路

专用集成电路（ASIC）TheClassificationofIntegratedCircuit集成电路分类根据用途分为：TheClassificatio66集成电路的发展趋势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。TheTendencyofIntegratedCircuitDevelopment集成电路的发展趋势集成电路的工作速度TheTendency67集成电路的发展趋势提高集成度，关键在缩小门电路面积集成电路特点：体积小、重量轻、可靠性高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Intel公司创始人TheTendencyofIntegratedCircuitDevelopment集成电路的发展趋势提高集成度，关键在缩小门电路面积TheT68集成电路的发展趋势

Intel公司微处理器集成度的发展19701975198019851990199520001,00010,000100,0001,000,00010,000,000100,000,0004004800880808086802868038680486PentiumPentiumIIPentiumIIIPentium4晶体管数TheTendencyofIntegratedCircuitDevelopment集成电路的发展趋势Intel公司微处理器集成度的发展197691.3通信技术入门TheIntroductionofCommunicationTechnology1.3通信技术入门TheIntroductionof70概述Summary通信：各种信息的传递现代通信：使用电波或光波双向传递信息的技术（电信）概述Summary通信：各种信息的传递71概述Summary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）通信系统模型：信源（宿）编码器（解码器）复用（分路）信道复用（分路）编码器（解码器）信源（宿）产生和发送信息的一端信源信宿通信线路信道噪声外界的干扰接收信息的一端概述Summary通信三要素：信源编码器复用信道复72概述Summary通信系统（电信网）组成：

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）概述Summary通信系统（电信网）组成：73通信系统（电信网）分类按业务种类：电话网、电报网、数据通信网、传真通信网、图像通信网等按服务区域范围：本地电信网、农村电信网、长途电信网、移动通信网、国际电信网等按信息信号形式：模拟通信网、数字通信网、数字模拟混合网等TheClassificationofCommunicationSystem通信系统（电信网）分类按业务种类：电话网、电报网、数据通信网74通信系统（电信网）分类按传输媒体分类：

电缆通信网光缆通信网短波通信网微波通信网卫星通信网低轨道卫星移动通信网

TheClassificationofCommunicationSystem通信系统（电信网）分类按传输媒体分类：TheClassif75通信系统（电信网）分类数据通信模型及有关的基本概念信道调制解调（编码器：调制，解码器：解调）多路复用（主干信道）交换信源（宿）编码器（解码器）复用（分路）信道复用（分路）编码器（解码器）信源（宿）TheClassificationofCommunicationSystem通信系统（电信网）分类数据通信模型及有关的基本概念信源编码器76信道的基本概念信道的定义：向某个方向传输信息的媒体。一条通信线路通常包含一个发送信道和一个接收信道。TheBasicConceptsofCommunicationChannel信道的基本概念信道的定义：TheBasicConcept77多路复用基本概念波分多路复用(WDM)

(WaveDivisionMultiplexing)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。TheBasicConceptsofMultiplexing多路复用基本概念波分多路复用(WDM)TheBasicC78实数（浮点数）的表示16位机器数能够表示的实数的范围：（溢出 离散）011111

1111111111——011111

0111111111（原码）最小值最大值–（1–2-9）×225-1———（1–2-9）×225-1阶码符号位尾数符号位阶码值的编码尾数值的编码151410980实数（浮点数）的表示Therepresentationoffloating-pointnumber实数（浮点数）的表示阶