一信息技术概述.pptx

1.2 微电子技术微电子技术微电子技术的基础元件演变微电子技术的基础元件演变电子管电子管产生第一代电子计算机产生第一代电子计算机晶体管晶体管产生第二代计算机产生第二代计算机集成电路集成电路(Integrated Circuit，简称，简称IC)20世纪世纪50年代出年代出现，以半导体单晶片作为材料。现代集成电路使用的半导体材料现，以半导体单晶片作为材料。现代集成电路使用的半导体材料通常是通常是硅硅(Si)，也可以是化合物半导体如，也可以是化合物半导体如砷化镓砷化镓(GaAs)等。等。产生了第三代计算机。超大规模集成电路的出现产生了第四代计产生了第三代计算机。超大规模集成电路的出现产生了第四代计算机。算机。集成电路的分类集成电路的分类:按晶体管按晶体管 数目分类数目分类P 2第1页/共15页集成电路的发展趋势集成电路的发展趋势集成电路特点：集成电路特点：体积小体积小、重量轻重量轻、可靠性高可靠性高。集成电路的工作速度主要取决于组成逻辑门电路的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，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。提高集成度，关键在缩小门电就越多，功能就越强，速度也越快。提高集成度，关键在缩小门电路面积。路面积。Moore定律定律：单块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个月个月翻一番翻一番（Intel公司创始人公司创始人 Gordon E.Moore，1965年）。年）。P 2按结构、工艺分类按结构、工艺分类:双极型双极型(bipolar)、金属金属-氧化物氧化物-半导体半导体(MOS)型型和双极和双极-MOS型型(bi-MOS)。按功能分类：按功能分类：数字集成电路数字集成电路和和模拟集成电路模拟集成电路第2页/共15页IC卡卡基本概念基本概念IC卡是“集成电路卡集成电路卡”的简称，把集成电路芯片密封在塑料卡基片内部，使其成为能存储、处理和传输数据的载体。与磁卡相比，IC卡不受磁场干扰卡不受磁场干扰，而且还能可靠地存储数据。IC卡按集成电路芯片分类卡按集成电路芯片分类存储器卡主要用于数据的存储，应用领域广泛，如电话卡、公交卡、医疗卡、饭卡等。CPU卡卡也叫智能卡智能卡，具有存储、处理数据的功能，安全性能和智能化程度高。如SIM卡卡。IC卡按使用方式分类卡按使用方式分类接触式接触式IC卡卡如电话卡，卡上通常含有一个金属触点，用于相应的读写系统进行操作。非接触式非接触式IC卡卡采用电磁感应方式无线传输数据，方便、快捷。第3页/共15页1.3 通信技术通信技术 现代通信则专指使用电波或光波传递信息的技术。如广播、电现代通信则专指使用电波或光波传递信息的技术。如广播、电视、电报、电话、传真等。视、电报、电话、传真等。通信专指双向通信通信专指双向通信。如网络、电话等。如网络、电话等。通信系统也称通信网，它连接着大量用户，由通信系统也称通信网，它连接着大量用户，由终端设备终端设备（例如：电（例如：电话机）、话机）、传输设备传输设备（例如：电话线）、（例如：电话线）、交换设备交换设备（例如：程控交换（例如：程控交换机）等组成。机）等组成。P 3通信三要素通信三要素 信源信源（信息的发送者），（信息的发送者），信宿信宿（信息的接收者）（信息的接收者），信道信道（信（信息的载体与传播媒介）。息的载体与传播媒介）。第4页/共15页多路复用技术多路复用技术为了提高线路利用率为了提高线路利用率，总是设法在一条传输线路上，传输多个模拟，总是设法在一条传输线路上，传输多个模拟信号（例如，语音信息）或数字信号，这就是多路复用。信号（例如，语音信息）或数字信号，这就是多路复用。多路复用技术通常有：多路复用技术通常有：频分复用频分复用，时分复用时分复用，波分复用波分复用 必要性必要性P 3典型通信技术介绍典型通信技术介绍调制与解调技术调制与解调技术调制调制（Modulation）：将基带数字信号的波形变换为适合于模拟）：将基带数字信号的波形变换为适合于模拟信道传输的模拟信号波形。（信道传输的模拟信号波形。（将数字信号转换成模拟信号将数字信号转换成模拟信号）解调解调（Demodulation）：将由调制器变换过的模拟信号波形恢）：将由调制器变换过的模拟信号波形恢复成原来的基带数字信号波形。（复成原来的基带数字信号波形。（将模拟信号转换成数字信号将模拟信号转换成数字信号）第5页/共15页频分多路复用频分多路复用 将传输线路的频带分成将传输线路的频带分成N部分，每一个部分均可作为一个独立的部分，每一个部分均可作为一个独立的传输信道使用。这样在一对传输线路上可有传输信道使用。这样在一对传输线路上可有N对话路信息传送，而每对话路信息传送，而每一对话路所占用的只是其中的一个频段。一对话路所占用的只是其中的一个频段。频分制通信又称载波通信，频分制通信又称载波通信，它是模拟通信的主要手段它是模拟通信的主要手段。时分多路复用时分多路复用 把一个传输通道把一个传输通道进行时间分割进行时间分割以传送若干话路的信息。把以传送若干话路的信息。把N个话个话路设备接到一条公共的通道上，按一定的次序轮流的给各个设备分配路设备接到一条公共的通道上，按一定的次序轮流的给各个设备分配一段使用通道的时间。当轮到某个设备时，这个设备与通道接通，执一段使用通道的时间。当轮到某个设备时，这个设备与通道接通，执行操作。与此同时，其它设备与通道的联系均被切断。行操作。与此同时，其它设备与通道的联系均被切断。待指定的使用待指定的使用时间间隔一到时间间隔一到，则通过时分多路转换开关把通道联接到下一个要连接，则通过时分多路转换开关把通道联接到下一个要连接的设备上去。的设备上去。P 3波分多路复用波分多路复用第6页/共15页交换技术交换技术 交换：在任意两个需要进行通信的计算机之间建立一个交换：在任意两个需要进行通信的计算机之间建立一个临时的通临时的通信链路信链路，通信结束后再拆除链路通信结束后再拆除链路，称为，称为交换技术交换技术。由中转节点参与的。由中转节点参与的通信，中转的节点称为通信，中转的节点称为交换节点交换节点。电路交换（线路交换）电路交换（线路交换）为发送端和接收端建立一条为发送端和接收端建立一条临时的临时的实际物理通道，供通信双方使实际物理通道，供通信双方使用，通信完毕后，交换机内的连线被拆除。用，通信完毕后，交换机内的连线被拆除。例如：电话交换机例如：电话交换机优点：交换方式简单，适合远距离成批数据传输，建立一次连接可传送优点：交换方式简单，适合远距离成批数据传输，建立一次连接可传送 大量数据。大量数据。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。P 3第7页/共15页分组交换（分组交换（包交换包交换）把需要传输的把需要传输的数据块数据块分割成若干小块，然后为每个小块数据加上分割成若干小块，然后为每个小块数据加上有关的有关的地址信息地址信息及及分组信息分组信息，组成一个，组成一个数据包数据包（也称为（也称为“分组分组”）。）。通信网络中每个结点为其相连的每条链路准备了一个通信网络中每个结点为其相连的每条链路准备了一个缓冲区缓冲区，每个数，每个数据包按照去向不同送入各个缓冲区排队，当某一条链路空闲时，就从据包按照去向不同送入各个缓冲区排队，当某一条链路空闲时，就从相应的缓冲区中取出一个数据包发送到下一结点，下一结点再相应的缓冲区中取出一个数据包发送到下一结点，下一结点再进行转进行转发发，直至数据包，直至数据包到达接收端到达接收端。接收端的计算机按照数据包的。接收端的计算机按照数据包的编号编号，将，将它们它们重新组装重新组装成为原来形式的数据块。成为原来形式的数据块。例如：互联网络例如：互联网络优点：优点：线路利用率高；收发双方不需同时工作，当接收方忙碌时，整个线路利用率高；收发双方不需同时工作，当接收方忙碌时，整个网络都可以作为它的缓冲；可以给数据包建立优先级，使得一些重要网络都可以作为它的缓冲；可以给数据包建立优先级，使得一些重要应用的数据包能优先传递应用的数据包能优先传递。缺点：缺点：延时长，不宜用于实时通信或交互通信延时长，不宜用于实时通信或交互通信。（理解原理）（理解原理）数据包（分块）数据地址信息分组信息数据包（分块）数据地址信息分组信息P 4第8页/共15页常见通信系统介绍常见通信系统介绍光纤通信光纤通信利用光纤传导光信号进行通信的一种技术。利用光纤传导光信号进行通信的一种技术。发端：实现信号的电发端：实现信号的电-光转换光转换。收端：实现信号的光收端：实现信号的光-电转换电转换。全光网（全光网（AON）：不进行光：不进行光-电、电电、电-光转换，速度提高，成光转换，速度提高，成本降低，它是本降低，它是信息高速公路的基础信息高速公路的基础。优点：可靠性强，传输频带非常宽，通信容量大（速度最快）；优点：可靠性强，传输频带非常宽，通信容量大（速度最快）；抗雷电和电磁干扰、抗辐射能力强；无串音干扰，保密性强，抗雷电和电磁干扰、抗辐射能力强；无串音干扰，保密性强，不易被窃听或截取数据；传输损耗小，通讯距离长。不易被窃听或截取数据；传输损耗小，通讯距离长。缺点：精确连接两根光纤比较困难。超长距离传输会有信号损缺点：精确连接两根光纤比较困难。超长距离传输会有信号损耗，因此要加入耗，因此要加入光中继器光中继器。P 4联系光电鼠的例子！联系光电鼠的例子！第9页/共15页微波通信微波通信无线电波可以按频率（或波长）分成中波中波、短波短波、超短波超短波和微波微波。不用波段按照自身特性用于不同的通信系统。类型类型特点特点用途用途中波中波沿地面传播沿地面传播，绕射能力强广播和海上通信短波短波较强的电离层反射能力电离层反射能力环球通信超短波、微波超短波、微波沿地面传播能差沿地面传播能差，容易被容易被洗掉洗掉，容易透过电离层容易透过电离层，进入宇宙空间，不易在电离层反射传播。但频率极高，波长很短，可可直线传播直线传播，也可从物体可从物体上反射上反射。地面微波接力通信卫星通信对流层散射通信第10页/共15页卫星通信卫星通信中、低轨道卫星：相对于地面是运动的相对于地面是运动的，覆盖范围小，地面天线必须跟踪卫星。但损耗小、延时少。同步定点卫星：位于赤道上空大约36，000公里，相对于地相对于地面固定不动面固定不动，覆盖范围大，三颗卫星三颗卫星几乎可以覆盖地球覆盖地球全部面积。卫星通信的特点：通信距离远，频带宽，容量大，干扰小，较稳定。但造价高、技术复杂，有一定延时。第11页/共15页移动通信系统移动通信系统 移动通信是指处于移动状态的对象之间的通信，它包移动通信是指处于移动状态的对象之间的通信，它包括蜂窝移动、集群调度、无绳电话、寻呼系统和卫星系统。括蜂窝移动、集群调度、无绳电话、寻呼系统和卫星系统。第一代移动通信采用第一代移动通信采用模拟技术模拟技术。第二代移动通信广泛采用第二代移动通信广泛采用数字技术数字技术（GSM，CDMA，JDC，IS-95）。）。第三代移动通信实现目标：全球漫游；适应多种环境；提供第三代移动通信实现目标：全球漫游；适应多种环境；提供高质量多媒体业务；提供大容量、高保密性和优质服务高质量多媒体业务；提供大容量、高保密性和优质服务P 第12页/共15页移动通信系统组成：移动通信系统组成：移动台移动台：是移动的：是移动的通信终端通信终端，是接收无线信号的接收机，包括手机，是接收无线信号的接收机，包括手机，呼机，无绳电话等。呼机，无绳电话等。基站基站：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，：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每个基站负责与一个特定区域（10km 20km的区域）的区域）的所有的的所有的移动台进行通信。移动台进行通信。移动交换中心移动交换中心：与基站之间通过无线微波、电缆或光缆交换信息，移：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连接。动交换中心再与公共电话网进行连接。基站和移动交换中心之间通过微波或有线交换信息进行彼基站和移动交换中心之间通过微波或有线交换信息进行彼此联系，移动交换中心再与共公电话网进行连接。每个基站的此联系，移动交换中心再与共公电话网进行连接。每个基站的有效区域既相互分割，又彼此有所交叠，整个移动通信网就像有效区域既相互分割，又彼此有所交叠，整个移动通信网就像是蜂窝，所以也称为是蜂窝，所以也称为“蜂窝式移动通信蜂窝式移动通信”。P 第13页/共15页计算机技术计算机技术 计算机中单位换算基础计算机中单位换算基础位位（bit，比特）：表示信息的最小单位。，比特）：表示信息的最小单位。1bit简写为简写为1b(注意是小写英文字母注意是小写英文字母b)。字节字节（Byte）：最常用的信息基本单位。）：最常用的信息基本单位。1Byte简写为简写为1B（注意是大写英文字母（注意是大写英文字母B）字长字长：计算机一次能处理的二进制的位数计算机一次能处理的二进制的位数，或指运算器和寄，或指运算器和寄存器的宽度，如字长是存器的宽度，如字长是32位的位的CPU所在的计算机又称为所在的计算机又称为32位机，这里的位机，这里的32位就是字长，通常也可称为双字。位就是字长，通常也可称为双字。第14页/共15页掌握以下基本换算：1B=8b 1字=2字节 字节（B）（Byte）1B =8bit千字节(KB)（千，KiloByte）字节 1KB=1024 Byte=210 Byte兆字节(MB)（兆，MegaByte)字节1MB=1024 KB =220 Byte千兆字节(GB)（京，GigaByte）字节 1GB=1024 MB =230 Byte兆兆字节(TB)（垓，TeraByte）字节 1TB=1024 GB =240 Byte1kb=1000b 1KB=8Kb 1B/s=8bps（b/s）1KB/s=8Kbps（Kb/s）1MB/s=8Mbps（Mb/s）提示：字节与位之间进行单位换算的时候，要注意B与b的大小写问题。补充：通常存储容量的单位用通常存储容量的单位用B（字节）为单位；网速的单位通常用（字节）为单位；网速的单位通常用bps，有时候在不同的地方也用Bps来表示网速；前者ISP常用，后者用户常用。计算机硬件计算机硬件的带宽的带宽（如总线带宽内存带宽等）单位通常用单位通常用B/s。第15页/共15页