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第一章、信息技术概述1：现代信息技术的主要特征是以数字技术为基础，以计算机及其软件为核心，采用电子技术进行信息的收集、传递、加工、存储信息处理是指：信息收集加工，存储，传递，施用信息处理系统：用于扶助人们进行信息获取、传递等的综合使用各种信息技术的系统2：微电子技术的核心：集成电路（分小，中，大规模，超大规模，极大规模 PC机） 特点：体积小，重量轻，可靠性高 未来发展：晶体管已经逼近其物理极限，纳米芯片技术IC卡 存储器卡：电话卡、水电卡、医疗卡 CPU卡：SIM卡3：对载波进行调制所使用的设备叫做 调制器 低成本传输信息：多路复用技术（时分多路复用TDM，频分多路复用FDM） 通信的三要素：信源，信宿，信道数字通信的性能指标： 信道带宽 数据传输速率（用小bp表示） 误码率：规定时间内出错数据占被传输数据总数的比例 端端延迟：数据从信源到信宿所花费的时间 利用微波进行远距离通信的方式 地面微波接力通信 卫星通信(用人造地球卫星做中继站) 对流层散射通信 *激光，红外线，微波，无线电波：建设费低，容量大，前两：一定范围*微波：极高频率的电磁波，可用于电话及电视图像*双绞线：成本低，误码率高*同轴电缆：传输特性和屏蔽特性良好，成本高*光缆：损耗小，通信距离长， 移动通信 第一代模拟技术 应用：传统的有线载波电话，广播 *有线载波通信：发信端频率调制，收信端信号滤波 第二代 话音和低速数据业务 GPRS 第三代 3G高质量的多媒体通信4：比特是组成数字信息的最小单位 b表示 字节 B表示=8b 千字节 1KB=210B=1024B 比特的传输 用b表示 逻辑乘： 也称“与”，“AND”11=1,10=0 逻辑加： 也称“或”“OR” 11=1,10=1 取反： 也称“非”“NOT” 十进制-二进制小数 不断*2 从高位到低位依次下排 八进制，十六进制 先转二进制，再转十进制 整数 原码表示第一位0表正数，1表负数 补码表示 正数不变，负数绝对值表示每位取反后+1第二章、计算机组成原理计算机硬件的发展受到所使用电子元器件的极大影响，因此按其分代几十年来，集成电路技术发展很快。根据摩尔定律(Moore Law )，在过去几十年以及在可预测的未来几年，单块集成电路的集成度平均大约每24一36个月翻一番。分类（内部逻辑结构）：16位机，32位机，64位（性能，用途）巨型，大型（企业），小型（部门），个人计算机（服务器不是个人计算机，工作站可以是个人计算机）微处理器:Up,MP，通常只使用单片大规模集成电路制成的，具有运算和控制功能的部件，主频主要决定性能指标嵌入式计算机：（微控制器）内嵌在其它设备中的计算机，如数码相机、汽车、手机 特点：满足实时信息处理，最小化存储容量，最小化功耗，适应恶劣条件下的需求第二章、计算机原理：冯。诺伊曼提出的 储存程序控制 原理进行工作的CPU 包括 1）寄存器组 2）运算器 数据来自寄存器，结果也回寄存器保存 进行算术运算和逻辑运算 3）控制器 CPU的指挥中心 指令计数器 指令寄存器：保存当前正在执行的指令，通过译码器解释该指令的含义，控制运算器的操作，记录CPU的内部状态 指令译码部件 用于分析指令操作码需要执行什么操作 指令包括：操作码和操作数（地址） 性能指标：1）字长：CPU定点运算器的宽度，地址码的长度决定了CPU的可访问存储器最大空间 现在大多数32位 2）主频 3）总线速度 4）高速缓存（cache）（外存）的容量与结构 Cache中的数据是主存很小一部分内容的映射(副本) 5）指令系统 6）逻辑结构 是否具有数字字信号处理功能 流水线结构，有无指令预测和数据预测功能每一种CPU的都有自己独特的一组指令CPU的指令系统：他所能执行的全部指令可装入多个CPU 成为并行处理通常采用 向下兼容的方式 来开发新的处理器大部分PC Pentium CPU Pentium4处理器得主频大约为1.5GHz，地址线数目是36位有些相互兼容，有些并不3、主机 主板上安装了CPU、内存、总线，I/O控制器 ，他们是PC机的核心 主板：随着集成电路的发展，许多扩充卡的功能可以部分或全部集成在主板上的PCI插槽（声卡等），而显示卡的专用插槽为：AGP插槽 只读存储器ROM:基本输入输出系统BIOS CMOS存储器：硬件参数 系统日期和时间，可修改 ，需要用电池供电 可以设置开机密码 芯片组：决定了主板上所能安装的内存最大容量、速度及可使用的内存条类型BIOS： 1）加电自检程序2）系统自举程序 读出引导程序并装入内存，然后将控制权交给引导程序（由于ROM固化了BIOS，才能完成）3）CMOS设置程序4）基本外围设备的驱动程序存储器的存取时间（快到慢）寄存器 cache存储器 主存储器（RAM ROM）（毫秒级） 外存储器 后备存储器（光盘）内存 RAM随机存储器 断电后信息都将丢失 DRAM （存储时间单位：ns） *SRAM 奔4处理器存储芯片，发挥CPU高速性能 ROM永久保存I/O 没有I/O设备，计算机就无法与外界交换信息 主机上用于连接I/O设备的各种接口叫做I/O接口 I/O接口： 串行接口只能一位一位传输数据 I/O总线 总线带宽（MB/S）=数据线宽度/8*总线工作频率（MHz）*每个总线周期的传输次数 现使用PCI总线 常见I/O设备接口 鼠标 PS/2 硬盘，光驱，软驱 IDE 并行接口 USB 四线连接器 即插即用 支持热插拔 串行接口 IEEE1394 支持热插拔 6线接口 由于价格和兼容问题，MCA未被广泛应用鼠标器：鼠标移动的距离和方向分别转作脉冲信号输入计算机 分为：机械式，光电式，光机式 多用PS/2接口，为6针 也用USB 分辨率性能指标：单位dpi扫描仪： 用于光电转换的器件：CCD(电荷耦合器件)数码相机：性能指标CCD像素 存储器大多采用快擦除/flash存储器显示器 显示器 CRT 显像管 红、绿、蓝三种基色 LCD 液晶显示器 工作电压低辐射小 体积小 21英寸显示器的21英寸是指对角线长度 性能参数：1）显示屏尺寸 一般4：3 2）显示屏分辨率 一般 水平*垂直 3）刷新频率：每秒更新的次数 4）可显示颜色数目：RGB分别用8位表示则就有224种颜色 5）辐射和环保 显示控制器 （显示卡） 只有配置了合适的显示存储器才能使芯片性能完全发挥出来（接口北桥芯片提供） 显示存储器：存储显示屏上的所有存储信息都被预先保存在显示存储器中，在显示控制器的控制下送到屏幕上显示打印机 针式打印机 目前票据打印使用。能多层套打激光打印机 多用并行或USB接口高速激光打印机 SCSI接口 性能指标：打印精度，速度，色彩数目，成本外存：一、软盘：写保护处有一块可移动的翼片，移动翼片，露出写保护口，信息就无法记录到盘片上，因此写保护 每面80个磁道，每个磁道有18个扇区，每个扇区容量512字节，有两个面，总容量为1.44MB 二、硬盘：通过磁层的磁化来记录数据，通过将数据暂存在一个比起速度快得多的缓冲区来提高它与主机交换数据的速度，就是硬盘的高速缓存（cache） ，其原理是：存储器访问局部性原理 其重要指标 ：命中率；适合用作cache的存储器芯片是SRAM 数据参数定位：磁头号，柱面号，扇区号SRAM:存储器芯片用作高速缓冲存储器 主要性能指标：1）容量2）平均存取时间3）缓冲容量4）数据传输速率：由于硬盘的内部传输速率小于外部传输速率，所以内部传输速率高低是影响硬盘速率的决定性因素 三、移动存储器：优点 容量大，兼容性好（Windows me 2000 XP都不用安装驱动程序），速度快，体积小，安全可靠（防震） 光盘 CD-ROM只读式光盘 CD-R 可记录式光盘，写入后不允许修改，但允许反复读出 CD-RW（rewritable）可改写，大约可改写1000-2000次 DVD 可单层，可双层，道间距是CD的一半 120 mm 单面单层 4.7GB 单面双层 8.5 GB 双面单层 9.4 GB 双面双层 17 GB 第三章 计算机软件程序 告诉计算机做什么的指令软件 有价值的程序 包括 程序（为主体），及其相关文档，数据计算机软件技术 研制和开发计算机软件所需技术的总称 软件工程技术 程序设计技术 软件工具环境技术 系统软件技术 数据库技术 网络软件技术 与实际工作相关的软件技术 * 除软件工程技术外，最重要的核心技术是数据库系统的设计技术数据 程序所处理的对象和处理后所得到的结果存储管理 虚拟存储技术：物理内存（RAM），硬盘上的虚拟内存组成 页面调度：最近最少使用（LRU）文档 与程序开发、维护及操作有关的资料（设计报告、维护手册等） 有三种形式：静态文档，动态文档和主动文档 软件特性 不可见、适用性 依附性 复杂性 无磨损性 易复制性 不断演变性 有限责任性 脆弱性软件 系统软件 有效的使用计算机系统、给应用软件开发与运行提供支持、过着能为用户管理与使用计算机提供方便的一类软件 如： BIOS Windows 程序语言设计 最重要：操作系统（OS） 应用软件 通用应用软件 文字处理软件、信息检索软件、游戏软件 定制应用软件 两者关系 应用软件调用操作系统的功能操作系统 程序模块的集合，运行在计算机系统的底层，组织管理计算机的软硬件资源 合理安排工作流程 作用： 资源调度和分配 主要功能：处理器、存储、文件管理 提供友善的人机界面 ：图形用户界面（GUI） 为应用程序的开发和运行提供一个高效率的平台 UNIX 树型目录结构的文件系统作为基础 可移植性好（90%用C语言编写）可伸缩性和互操作性强，网络通信能强多任务处理：为提高CPU的利用率，支持若干个程序同时运行 接受用户信息的窗口 活动窗口 前台任务 不管前台或后台任务都能分配到CPU的使用权，宏观上同时进行 实际任何时刻 只有一个任务正在被执行存储管理 虚拟存储技术文件管理 文件类型 系统文件、隐藏文件（资源管理其设置为 不显示时 不在文件表里列出）、存档文件、只读文件 *磁盘为文件分配存储空间时，分配单位不是磁盘的物理扇区，是簇 *磁盘的数据区中存储某个文件数据时，分配给他的若干个簇在FAT表中形成一个数字链 *文件说明信息和内容分开有效程序设计主要内容： 算法和数据结构 算法：至少产生一个结果程序设计语言 机器语言 计算机指令系统 难于修改，不使用 汇编语言 用汇编符来代替及其指令 木马程序 高级语言 FORTRAN formula translation 数值计算，面向过程 BASIC VB JAVA 适用于网络分布环境 面向对象 C C+（对C语言的扩充） UNIX使用 ，面向对象 程序设计语言基本成分 数据成分 描述数据对象 说明数据类型（指针，数组，自定义）和数据结构运算成分 算术表达式，逻辑表达式，用来描述程序中对数据的处理控制成分 1）顺序 A；B 2）条件选择结构if(A) else B 3）重复结构 while (P) A For (p1,p2,p3) A = P1； While (P2)A,P3传输成分 I/O语句程序设计语言处理系统 把程序语言处理成计算机可执行的语言翻译程序 汇编程序 汇编语言到机器语言 解释程序 源程序的语句的执行顺序逐条翻译 算法简单 效率低 编译程序 高级 到 汇编 能高效运行算法 软件的主体是程序，程序的核心是算法 开发计算机应用的核心内容： 研究实际应用问题的算法并将其在计算机上实现编写程序时必须首先考虑 如何描述问题的对象（数据结构） 如何设计算法 基本要求 确定性 有穷性 能行性 输出 需要考虑的问题： 算法设计（确定算法） 算法表示（如何表示算法） 算法的复杂性分析（如何使算法更有效） *数量级递增对算法分析中常见的时间代价排列 好坏的判断 正确性执行算法所要占用的计算机资源（时间，空间） 算法是否容易理解，是否容易理解，是否容易调试 *伪代码 一种介于自然语言和程序设计语言之间的文字和符号表达工具数据结构 数据的存储结构实质：它的逻辑结构在计算机存储器上的实现（映像） 分为：顺序结构 链接表结构第四章 计算机网络与因特网网络工作模式 两种基本工作模式 对等（peer-to-peer） 客户/服务器（ C/S ）扮演固定角色 *需要获得服务器服务时，登陆后访问网络操作系统 Windows2000及以后UNIX Linux(源代码开放) 局域网 设备互联结构 星型网 环形网 总线网（任何节点故障，都不会使整个系统瘫痪） 中继器： 将信号整型放大,在网络协议的物理层 网桥 将两个同类局域网互联 网卡 具有全球唯一的地址码：该网卡节点的MAC地址 通过传输介质把节点计算机与网络连接起来 传输介质 以太网 以集线器（总线式，交换式）为中心构成 数据以 帧 为单位传输 基本功能 总线式 数据帧的分发，其中继器的作用 交换式 星型，每个节点独享一定带宽 可将信号放大 均使用网卡，有唯一的48b(6字节)的MAC地址 网卡识别MAC地址 采用广播方式进行通信（一个发其余都可收） 一般采用的传输介质：双绞线 为避免冲突采用CSMA/CD的方法 FDDI 环形（双环型） 用光纤将许多节点环接起来，依次获得对环路的访问权，高可靠性 *MAC地址和帧格式与以太网不同，需网关或路由器 无线局域网 采用无线电波通信 广域网 电话网连接 用调制解调器把数字信号调制成模拟音频信号 专线 费用取决于线路的容量和跨越的距离 大多数租用电信局的专线 虚拟专网 采用隧道技术加密，在公用骨干网基础上构建自己逻辑上的专用网络，效果同专线一样公用数据网 采用分组交换技术 我国 X.25 (公用电话线)SMDS(对远程数据进行优化)ISDN 综合业务数字网，一线通（窄带）最高128kb/sATM一般使用光纤异步传输模式 为获得高速率低延迟无抖动的数据传输 分为大小固定的包，为信元， 分组交换 以包为单位进行传输 分组交换机：一种专用计算机，连接计算机（较慢）和另一个交换机 地址：3，5表示：3号包交换机5号端口 路由器：连接异构网络的基本设备（一种分组交换机） 下一站仅依赖于保的目的地址 默认路由：为消除重复的路由采用的代替项 优点：线路利用率高 整个网络用来缓冲 重要数据优先传递 缺点：延时较长TCP/IP 协议系列 TCP 传输控制协议 IP网络互联协议，最核心的协议 4、应用层 简单电子邮件传送协议 SMTP Web浏览器 HTTP超文本传输协议 3、传输层 大部分使用TCP UDP不保证传输的可靠性 音频和视频数据 2、网络互联层 规定编制方案 和数据包格式 1、网络接口和硬件层 规定怎样与不同网络接口IP地址 4个字节表示 包括网络号（主机所从属的物理网络编号）和主机号（主机在物理网络中的编号）A 二进制 最高位 0 （x128）：超大规模主机B 二进制 最高位 10 (128x192)C 二进制 最高位 110 (192x224)D 二进制 最高位 1110 E 备用 1111IP地址=类型号+网络号+主机号字节必须小于等于255通常用4个十进制数表示 每个对应着字节主机号全为0，整个网络，不能用作IP地址主机号全为1，全部主机 ，不能用作IP地址域名 从小到大排列 因特网中主机的符号名 DNS:把域名翻译成IP地址的软件成为域名系统 一台主机只能有一个IP地址，和IP地址对应的域名可以有多个因特网接入 不对称数字用户线技术：如ADSL：接受信息远多于发送信息 传输介质：普通电话线 安装：配置ADSL MODEM 双绞线连接网卡 电缆 传输介质：同轴电缆 Cable MODEM将频带分为：数字信号上传（下传）和电视节目下传 不足之处 传输速率不够稳定 光纤入网 传输介质：光纤因特网服务 E-mail电子邮件 MIME协议:增加说明信息 SMTP：简单邮件传输协议 POP3：向收信人提出收信请求错误：接受新邮件时，若邮箱已满，则将最早的删除 WWW URL:资源定位器 标识每个信息的位置http:/主机域名或IP地址/文件路径/文件名FTP 远程文件传输协议 把网络上一台计算机中的文件移动或拷贝到另外一台计算机上 但：某公司发现软件有误，就可让任何用户使用anonymous登陆telnet 远程登陆计算机病毒 防火墙 位于子网和它所连接的网络之间，确保信息合法 蓄意编制具有寄生型和自我复制能力的计算机程序 凡是软件能作用到的计算机资源（有时硬件） 都能被破坏数字签名 附加在消息上并随着消息一起传送的一串代码，与普通签名一样，使对方相信消息的真实性(RASA公共钥匙加密 一般认为须1024位)第五章 数字媒体及其应用文本的处理过程 文本准备 编辑 处理 存储与传输 展现ASC11码 一个字节存放 多出的最高位 通常用0 有128个不同字符 十六进制（21-7E）扩充ASC11码 最高位为1 各地区使用 十进制（128-255）汉字编码 GB2312 区号和位号 从33开始编号 最高位为1 机内码 按汉语拼音排列 GBK 包括繁体和多种字体 Big5 港台（与其它不兼容） GB18030 2000发布与国际标准UCS接轨，所有字符都有，仅编码不同 与GB2312,GBK保持向下兼容 GB 2312-80是我国颁布的第一个汉字信息编码的国家标准 一位汉字标点占2位 *汉字（区号+区位）A00E,英文：数字+something汉字输出 根据机内码在字库中进行查找，找到该汉字的字形描述信息印刷体汉字识别 将印刷或打印在纸上的中西文字输入计算机并经过识别转换为编码表示的一种技术，也叫汉字OCR文本 简单文本 记事本 .txt 丰富格式文本 写字板 Word Front Page HTML XML 为编辑的文档设置密码时，在选项对话框中设置 Web文档的基本形式：静态文档，动态文档，主动文档 选段落时，三击段前超文本 起点 链源（HTML称为锚） 目的 链宿 写字板 Word Front Page 都可以使用文本展现 对文本格式描述进行解释 生成字符 图 表的映像 传输到显示器打印或输出图像 从现实世界获取的数字化过程 扫描 分色（分解成三个基色） 取样（测量亮度值） 量化（量度值进行A/D转换）图像的表示方法 每个取样点是组成取样图像的基本单位，为像素 像素深度 像素所有颜色分量的二进制位数之和 若 分量为4、4、4，则像素深度为12，最大颜色数目为212（） *黑白图像或灰度图象只有1个位平面（矩阵），彩色有三个 图像数据量=图像水平分辨率*垂直分辨率*像素深度/8（字节） 图像的分辨率：也成为图像的大小图像压缩 评价：压缩倍数大小，重建图像质量，算法复杂程度 JPEG室和处理各种连续色调的彩色或灰度图象，算法适中，大多为有损压缩。 GIF：支持透明背景，可显示渐进功能 无损压缩：BNP,TIF,GIF常用图像格式 BMP（无损压缩，静态图像文件在网上大量使用，通用） TIF（扫描仪和桌面） GIF（网） JPEG（数码相机）计算机图形 建模 人们进行景物描述的过程 几何模型（用基本的几何元素） 过程模型或算法模型(找出生成规律)图像绘制（合成）： 建立景物模型后，根据模型在显示屏幕上生成用户可见的有真实感的该景物图像过程应用：CAD CAM 地形图 动画矢量绘图（计算机合成图像）软件 CordlDraw IllustratorFreeHand Microsoft Visio数字声音 声音的数字化：取样 （语音8kHz 音乐40kHz） 量化（模数转换） 编码 数字化声音便为模拟信号：解码、D/A转换、插值 声音的获取设备：麦克风和声卡 波形声音的码率=取样频率*量化位数*声道数（kb/s） CD高保真全频带立体声：44.1*16*2=1141.2 kb/s 压缩编码标准：MPEG-1 layer1:数字盒式录音带 MPEG-1 layer2：DAB(数字音频广播) VCD MPEG-1 layer3: MP3 波形声音的编辑：录制 编辑 效果处理 格式转换 播放 合成声音：合成语音（计算机读人话）TTS 文语转换(test-to-speech) 乐谱：MIDI音乐描述语言表示 MIDI使用音乐合成器合成的音乐数字视频 PAL制式的彩电信号 亮度信号 Y 色度信号UV，可与RGB互换 黑白电视机也可 视频的信号数字化 电视机中的模拟视频信号经过彩色空间转换YUB与RGB互换，与计算机显卡产生的图像叠加（） 视频压缩编码 MPEG-1 VCD(可播放立体声),数码相机 MPEG-2 DVD,数字卫星电视，数字有线电视 120mm单面单层容量4.7GB MPEG-4 交互式多媒体 MP4 DVD：4：3普通屏幕 和 16：9 宽屏 Windows 平台上使用的AVI音像格式，它在计算机获取、编辑和视频上被广泛使用，存放的为压缩视频数据，对压缩方法没有限制 计算机动画 Animator Pro 3D StudioMax数字电视 数字电视接收机 也可用传统模拟电视机接收机加数字机顶盒 或可接收数字电视的PC机VOD 视频点播 为了支持视频直播或视频点播，采用流媒体技术第六章、 信息系统与数据库信息系统类型（深度）业务处理系统 管理业务系统 面向操作层 面向管理层 *企业资源计划ERP 制造资源计划系统MRP ERP在MRP基础上增加了许多新功能 辅助技术系统 CAD设计 CAM(制造) CAPP（工艺） CNC数字控制 计算机集成制造系统 *上两种制造业信息系统 CIMS 办公信息系统 OA 信息检索系统 搜索引擎 信息分析系统 决策系统（DDS） 专家系统 包括语音识别系统*电子商务 企业与客户 B-C 企业之间 B-B 按使用网络类型分类：基于EDI；基于Internet ；基于Intranet/Extranet *数字图书馆 D-Lib 收藏对象是数字化信息，但数字化收藏加上各类信息处理工具并不等于构成D-Lib。信息系统的核心和基础 数据库（DB）技术计算机信息系统 基础设施层；业务逻辑层；资源管理层；应用表现层数据库系统 应用程序 计算机支持系统 数据库 按一定的数据模型组织并长期存放在外存上 数据库管理系统（DBMS）如ORACLE 数据库系统的核心软件 *DBMS 为系统软件 人员 行使控制权机构或人员（数据库管理员DBA）数据库系统特点 数据结构化 数据具有整体结构化的特征，需描述数据本身及数据之间的关系 数据共享性高，冗余度低 数据独立于程序 统一管理和控制数据（数据库重组：对数据库的物理组织进行全面调整，重新安排存储位置）数据库系统设计 除软件工程技术外最重要的核心技术 概念结构设计 概念结构 功能模型 逻辑结构设计 关系模式 结构模块 物理结构设计 存储结构 程序结构数据库系统安全性 访问控制，数据加密，审计功能关系数据模型 目前数据库系统普遍采用的一种模型 以二维表表示关系模型 数据模型 一组概念和定义描述数据的手段 数据模式 用某种数据模型对具体情况下相关数据结构的描述 完整性：实体完整性 没有元组的属性为空值 引用完整性 关系中不允许引用不存在的实体 用户定义完整性约束 传统关系操作 并 交 差专门关系操作 插入 删除 更改 选择 连接（不须有共属性） 投影 作用于一个关系并产