信息技术概述省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

南师大专转本南师大专转本 基础版基础版 计算机计算机 南京师范大学南京师范大学第1页第第1章章 信息技术概述信息技术概述1.1 信息技术基本概念信息技术基本概念1.2 微电子技术微电子技术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第2页1.1 信息技术基本概念信息技术基本概念n信息是什么？信息是什么？n是指事物运动状态及状态改变方式，是认识主体所感是指事物运动状态及状态改变方式，是认识主体所感知或所表述事物运动及其改变方式形式、内容和效用。知或所表述事物运动及其改变方式形式、内容和效用。n信息搜集信息搜集五官五官n信息加工信息加工大脑大脑n信息存放信息存放大脑大脑n信息传递信息传递神经网络神经网络n信息施用信息施用手脚手脚第3页1.1 信息技术基本概念信息技术基本概念n什么是信息技术？什么是信息技术？n信息技术指是用来扩展人们信息器官功效、帮助人们信息技术指是用来扩展人们信息器官功效、帮助人们更有效地进行信息处理一门技术。更有效地进行信息处理一门技术。n信息技术包含：信息技术包含：n扩展感觉器官功效扩展感觉器官功效感测感测(获取获取)与识别技术与识别技术n扩展神经网络功效扩展神经网络功效通信技术通信技术n扩展思维器官功效扩展思维器官功效计算处理技术计算处理技术n扩展效应器官功效扩展效应器官功效控制与显示技术控制与显示技术第4页什么是信息处理系统？什么是信息处理系统？n指用于辅助人们进行信息获取、传递、存放、加工处理、指用于辅助人们进行信息获取、传递、存放、加工处理、控制及显示综合使用各种信息技术系统。控制及显示综合使用各种信息技术系统。n信息技术主要特征：以数字技术为基础，以计算机及其信息技术主要特征：以数字技术为基础，以计算机及其软件为关键，采取各种电子技术软件为关键，采取各种电子技术n信息技术主要领域：信息技术主要领域：n微电子技术、通信技术、数字技术微电子技术、通信技术、数字技术n当代电子信息技术基础：当代电子信息技术基础：n微电子与光纤技术和数字技术微电子与光纤技术和数字技术第5页1.2 微电子技术微电子技术基本概念基本概念以以集成电路集成电路为关键电子技术为关键电子技术基础元件演变：基础元件演变：电子管电子管晶体管晶体管集成电路集成电路集成电路分类集成电路分类按晶体管数目分类：按晶体管数目分类：SSI/MSI/LSI/VLSI/ULSI按结构、工艺分类：按结构、工艺分类：双极型双极型/金属氧化物半导体金属氧化物半导体/双极双极-金属氧化物半导体金属氧化物半导体按功效分类：数字、模拟集成电路按功效分类：数字、模拟集成电路按用途分类：通用、专用集成电路按用途分类：通用、专用集成电路第6页1.2 微电子技术微电子技术集成电路制造集成电路制造单晶硅单晶硅硅抛光片硅抛光片硅平面工艺工程硅平面工艺工程晶圆晶圆芯片芯片集成电路发展趋势：集成电路发展趋势：体积小、重量轻、可靠性高体积小、重量轻、可靠性高Moore定律：集成度每定律：集成度每18-24个月翻一番个月翻一番线宽：硅片上蚀刻出电路宽度。线宽：硅片上蚀刻出电路宽度。IC卡：卡：集成电路卡集成电路卡与磁卡区分？与磁卡区分？分类：分类：存放器卡、智能卡（按功效）存放器卡、智能卡（按功效）接触式卡、非接触式卡（按使用方式）接触式卡、非接触式卡（按使用方式）第7页1.3 通信技术入门通信技术入门n基本概念：基本概念：n广而言之，通信就是各种信息传递与交流广而言之，通信就是各种信息传递与交流n通信三要素：通信三要素：信源、信宿、信道信源、信宿、信道n经典通信技术介绍经典通信技术介绍:n调制与解调技术调制与解调技术n调制：调制：D-A解调：解调：A-Dn基本调制方法：基本调制方法：调幅（幅移键控法调幅（幅移键控法ASK）调频（频移键控法调频（频移键控法FSK）调相（相移键控法调相（相移键控法PSK)n多路复用技术：在一条传输线路上传输多路信号多路复用技术：在一条传输线路上传输多路信号n频分多路复用频分多路复用n时分多路复用时分多路复用n波分多路复用波分多路复用第8页1.3 通信技术入门通信技术入门n交交换换技技术术：在在任任意意两两个个需需要要进进行行通通信信计计算算机机间间建建立立一一条条暂暂时链路，通信结束后拆除链路技术。时链路，通信结束后拆除链路技术。n电路交换（线路交换）电路交换（线路交换）n在通信发送端和接收端建立一条物理通道，通信完成后拆除。在通信发送端和接收端建立一条物理通道，通信完成后拆除。n例子：电话机例子：电话机n优点：交换方式简单、适于一次传输大量数据优点：交换方式简单、适于一次传输大量数据n缺点：线路利用率低、通信成本高缺点：线路利用率低、通信成本高n分组交换（包交换）分组交换（包交换）n将将需需传传输输数数据据分分割割成成若若干干个个包包，分分别别发发送送到到接接收收端端，然然后后再再进进行行组装方法。组装方法。n例子：计算机网络例子：计算机网络n优点：线路利用率高，能够异步工作优点：线路利用率高，能够异步工作n缺点：延时长、不适于实时通信和交互通信缺点：延时长、不适于实时通信和交互通信第9页1.3 通信技术入门通信技术入门n常见通信系统介绍：常见通信系统介绍：n有有线线载载波波通通信信:利利用用频频率率分分割割原原理理，实实现现在在有有线线信信道道上上得多路复用得多路复用n传输介质：架空明线、电缆传输介质：架空明线、电缆n通信原理：使用频分多路复用技术通信原理：使用频分多路复用技术n适用范围：电话、电报、传真，广播、电视适用范围：电话、电报、传真，广播、电视n光纤通信：光纤通信：n利用光纤传导光信号进行通信利用光纤传导光信号进行通信n全光网（全光网（AON）优点：可靠性强、保密性强、传输容量大优点：可靠性强、保密性强、传输容量大缺点：光纤连接非常困难缺点：光纤连接非常困难第10页1.3 通信技术入门通信技术入门n无线通信无线通信系统系统n微波通信微波通信n无线电波按频率分：中波、短波、超短波和微波无线电波按频率分：中波、短波、超短波和微波n各个波段特点各个波段特点n卫星通信卫星通信n中低轨道卫星中低轨道卫星n同时定点卫星：什么叫定点？同时定点卫星：什么叫定点？n移动通信：处于移动状态对象之间通信移动通信：处于移动状态对象之间通信n第一代：模拟技术第一代：模拟技术第二、三代：数字技术第二、三代：数字技术n移动通信系统组成：移动通信系统组成：移动台：手机、寻呼机移动台：手机、寻呼机基站基站移动交换中心移动交换中心MSCn相关名词相关名词GSM全球移动通信系统全球移动通信系统CDMA码分多址码分多址3G标准：标准：WCDMA、CDMA、TD-SCDMA、WiMAX第11页1.4 数字技术基础数字技术基础n计算机中单位换算基础计算机中单位换算基础n比比特特（bit）：表表示示信信息息最最小小单单位位。1bit简简写写为为1b比比特特只只有有 2 种种取取值：值：0和和1，普通无大小之分，普通无大小之分n字节（字节（Byte）：最常见信息基本单位。）：最常见信息基本单位。1Byte-1Bn字长：计算机一次能处理二进制位数，或指运算器和存放器宽度。字长：计算机一次能处理二进制位数，或指运算器和存放器宽度。n1B=8b1字字=2字节字节nKB:1 KB=210字节字节=1024 B （千字节）（千字节）nMB:1 MB=220字节字节=1024 KB（兆字节）（兆字节）nGB:1 GB=230字节字节=1024 MB（吉字节、千兆字节）（吉字节、千兆字节）nTB:1 TB=240字节字节=1024 GB（太字节、兆兆字节）（太字节、兆兆字节）n网速：网速：bps、kbps第12页1.4 数字技术基础数字技术基础n数制及相互转换：数制及相互转换：n用一组固定符号和统一规则表示数值方法。用一组固定符号和统一规则表示数值方法。n数位、基数和位权：二进制、十进制数位、基数和位权：二进制、十进制n惯用进制及书写方式惯用进制及书写方式n(100)2、(45)8n100B、45O、62D、77H第13页二进制数二进制数n 每一位使用两个不一样数字表示（每一位使用两个不一样数字表示（0、1），即每），即每一位使用一位使用 1 个个“比特比特”表示表示n 低位与高位关系是：逢低位与高位关系是：逢2进进1n 各位权值是各位权值是 2 整数次幂（基数是整数次幂（基数是2）n 标志：标志：尾部加尾部加B例：例：101.01 B=122021120 021122 5.25第14页十进制数十进制数n每一位可使用十个不一样数字表示（每一位可使用十个不一样数字表示（0、1、2、3、4、5、6、7、8、9）n低位与高位关系是：逢低位与高位关系是：逢10进进1n各位权值是各位权值是10整数次幂（基数是整数次幂（基数是10）n标志：标志：尾部加尾部加“D”或缺省或缺省例：例：204.96=21020101410091016102第15页八进制数八进制数n每一位使用八个不一样数字表示（每一位使用八个不一样数字表示（0、1、2、3、4、5、6、7）n 低位与高位关系是：逢低位与高位关系是：逢8进进1n 各位权值是各位权值是8整数次幂（基数是整数次幂（基数是8）n 标志：标志：尾部加尾部加Q例：例：365.2Q=382+681+580+281=245.25第16页十六进制数十六进制数n每一位使用十六个数字和符号表示（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）n逢逢16进进1,基数为基数为16n各位权值是各位权值是16整数次幂（基数是整数次幂（基数是16）n标志：标志：尾部加尾部加H例：例：F5.4H=15161+5160+4161=245.25第17页转换：十进制数转换：十进制数 二进制数二进制数n转换方法：转换方法：整数和小数分开转换整数和小数分开转换 整数部分：除以整数部分：除以2 2逆序取余逆序取余 小数部分：乘以小数部分：乘以2 2次序取整次序取整n比如：比如：29.687529.6875 11101.1011 B n注意：十进制小数（如注意：十进制小数（如0.630.63）在转换时会出现）在转换时会出现二二进制无穷小数，这时只能进制无穷小数，这时只能取近似值取近似值1 129293 37 714142 21 12 22 22 22 20 00 01 11 11 1余数余数余数余数低位低位低位低位高位高位高位高位整整数数部部分分小小数数部部分分0.68750.6875 2 21 1.3750.37500 0.7500.75001 1.5000.50001 1.0000.0000 2 2 2 2 2 2高位高位高位高位低位低位低位低位第18页转换：转换：二进制数二进制数 十进制数十进制数n转换方法：转换方法：二进制数每一位乘以其对应权值，然后累加即二进制数每一位乘以其对应权值，然后累加即可得到它十进制数值可得到它十进制数值例：例：11101.1011B =124123122021120 121022123124 =29.6875 第19页转换：转换：八进制数与二进制数交换八进制数与二进制数交换n八进制八进制二进制：二进制：把每个八进制数字改写成等值把每个八进制数字改写成等值3位二进制位二进制数，且保持高低位次序不变数，且保持高低位次序不变 例：例：2467.32Q 010 100 110 111.011 010 Bn二进制二进制八进制：八进制：整数部分从低位向高位每整数部分从低位向高位每3位用一个等值位用一个等值八进制数来替换，不足八进制数来替换，不足3位时在高位补位时在高位补0凑满凑满3位；小数部分位；小数部分从高位向低位每从高位向低位每3位用一个等值八进制数来替换，不足位用一个等值八进制数来替换，不足3位时位时在低位补在低位补0凑满三位凑满三位 例：例：1 101 001 110.110 01 B 001 101 001 110.110 010 B 1516.62 Q 八进制数八进制数 二进制数二进制数 八进制数八进制数 二进制数二进制数 0 000 4 100 0 000 4 100 1 001 5 101 1 001 5 101 2 010 6 110 2 010 6 110 3 011 7 111 3 011 7 1111位位 八八 进进 制制数数 与与3位位 二二进进制制数数对对应应关关系系：第20页转换：转换：十六进制数与二进制数交换十六进制数与二进制数交换n转换方法：与八、二进制交换方法类似转换方法：与八、二进制交换方法类似例例1：35A2.CFH 11 0101 1010 0010.1100 1111B例例2：11 0100 1110.1100 11B 34E.CCH十六进制数十六进制数 二进制数二进制数 十六进制数十六进制数 二进制数二进制数 0 0000 8 10000 0000 8 1000 1 0001 9 1001 1 0001 9 1001 2 0010 A 1010 2 0010 A 1010 3 0011 B 1011 3 0011 B 1011 4 0100 C 1100 4 0100 C 1100 5 0101 D 1101 5 0101 D 1101 6 0110 E 1110 6 0110 E 1110 7 0111 F 1111 7 0111 F 1111n1 1位十六进制数与位十六进制数与4 4位二进制数对应关系：位二进制数对应关系：第21页数值计算：逻辑运算数值计算：逻辑运算比特运算使用逻辑代数，它有比特运算使用逻辑代数，它有3种基本逻辑运算：种基本逻辑运算：n逻逻辑辑加加（也也称称“或或”运运算算，用用符符号号“OR”、“”或或“”表表示示）当当A和和B均均为为假假时时，结结果果为为假假，不不然然为真为真n逻逻辑辑乘乘（也也称称“与与”运运算算，用用符符号号“AND”、“”或或“”表表示示）当当A和和B均均为为真真假假，结结果果为为真真，不不然然为为假假n取取反反（也也称称“非非”运运算算，用用符符号号“NOT”或或“”表表示）示）n另有：异或（用符号另有：异或（用符号“XOR”表示），相异为或表示），相异为或第22页逻辑运算规则逻辑运算规则逻辑加：逻辑加：F=A B A:0 0 1 1 B:0 1 0 1 F:0 1 1 1逻辑乘：逻辑乘：F=A B A:0 0 1 1 B:0 1 0 1 F:0 0 0 1取反：取反：F=NOT A A:NOT 0 NOT 1 F:1 0两个多位二进制信息进两个多位二进制信息进行逻辑运算时，按位独行逻辑运算时，按位独立进行，即每一位都不立进行，即每一位都不受其它位影响：受其它位影响：例例1A:0110 B:1010 F:1110例例2A:0110 B:1010 F:0010第23页1.4 数字技术基础数字技术基础计计算算机机中中数数整数整数(定点数定点数)实数实数(浮点数浮点数)无符号整数无符号整数带符号整数带符号整数32位（单精度浮点数）位（单精度浮点数）64位（双精度浮点数）位（双精度浮点数）128位（扩充精度浮点数）位（扩充精度浮点数）8位位(028-1)022516位位(0216-1)32位位(0232-1)32位位(-231231-1)短整数短整数64位位(-263263-1)长整数长整数16位位(-215215-1)16位整数位整数 8位位(-2727-1)小数点小数点不固定不固定n 第24页整数（定点数）表示整数（定点数）表示n定点数定点数3 3种表示方法：原码、反码和补码种表示方法：原码、反码和补码n原码：最高位原码：最高位“1”-1”-负、负、“0”-0”-正正n+43、-43n+0、-0n反码：正数反码与原码相同，负数反码是对其原码逐位取反，但符号位反码：正数反码与原码相同，负数反码是对其原码逐位取反，但符号位除外除外n+7、-7n+0、-0n补码：补码：正数补码与原码相同，负数补码是在反码基础上加正数补码与原码相同，负数补码是在反码基础上加1 1n+7、-7n+0、-0n“0”“0”原码、反码和补码？原码、反码和补码？n带符号整数在计算机内采取带符号整数在计算机内采取“补码补码”形式表示！形式表示！n字长为字长为8 8位，则补码所表示范围：位，则补码所表示范围：-128+127-128+127。第25页整数（定点数）表示整数（定点数）表示n原码、反码和补码之间转换：原码、反码和补码之间转换：n已知原码：已知原码：XX原原=10110100B=10110100B，求，求X X反码和补码反码和补码n已知补码：已知补码：XX补补=11101110B=11101110B，求，求X X原码原码n n对二进制数来说，先减对二进制数来说，先减对二进制数来说，先减对二进制数来说，先减1 1 1 1后取反和先取反后加后取反和先取反后加后取反和先取反后加后取反和先取反后加1 1 1 1得到结果得到结果得到结果得到结果一样一样一样一样n溢出问题：溢出问题：n（+72+72）+（+98+98）=-42 =-42 为何？为何？n（-83-83）+（-80-80）=+93 =+93 为何？为何？第26页实数（浮点数）表示实数（浮点数）表示n 特点：特点：n现有整数部分又有小数部分，小数点位置不固定现有整数部分又有小数部分，小数点位置不固定n整数和纯小数是实数特例整数和纯小数是实数特例n任何一个实数总能够表示成一个乘幂和一个纯小任何一个实数总能够表示成一个乘幂和一个纯小数之积数之积n比如：比如：56.725=0.56725102 0.0034756=-0.34756102n 实数表示方法（记阶法）：用实数表示方法（记阶法）：用3个部分表示个部分表示1.乘幂中乘幂中指数指数：表示实数中小数点位置：表示实数中小数点位置2.纯小数部分纯小数部分(尾数尾数)：表示实数中有效数字部分：表示实数中有效数字部分3.数正负数正负(符号符号)第27页二进制实数浮点表示二进制实数浮点表示n 与十进制实数一样，二进制实数也能够用记阶法表示与十进制实数一样，二进制实数也能够用记阶法表示n 比如：比如：+1001.011B =+0.1001011B2 100 0.0010101B=0.10101B210 n可见，任一个二进制实数可见，任一个二进制实数 N 均可表示为：均可表示为：N=S2P（其中，（其中，是该数是该数符号符号；S是是N 尾数尾数；P是是N阶码）阶码）n所以，所以，32位单精度浮点数在计算机中可表示为：位单精度浮点数在计算机中可表示为：尾尾 数数符号位符号位8位位23位位阶码阶码第28页