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1、第一章第一章 信息技术概述信息技术概述Chapter 1 The Summary of Information Technology1.1 信息与信息技术Information and Information Technology1.1.1 信息与信息处理Information and Information Processing “信息信息”和和“数据数据”，这，这2个术语的概念在计算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。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，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

2、行一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。就引进了数据的概念。Information and Data国际标准化组织国际标准化组织ISOISO：“数据是计算机中对事实、概念或指令进行描述的一种特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。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，即在这个定

3、义中，首先强调的是数据表达了一定的内容，即“事实、概念或指令事实、概念或指令”，这就是数据的语义；其次，数据具有，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。加工处理、通信传递以及翻译转换。数据的定义The definition of data 信息处理过程信息施效信息施效（效应器官（效应器官）信息获取信息获取（感觉器官（感觉器官）信息传递信息传递（神经系统）（神经系统）信息加工信息加工（大脑）（大脑）信息传递信息传递（神经系统）（神经系统）事物客体事物客体The P

4、rocedure of Information Processing与信息处理相关的行为和活动信息收集信息收集感知、测量、识别、获取、输入等感知、测量、识别、获取、输入等信息加工信息加工分类、计算、分析、综合、转换、检索、管分类、计算、分析、综合、转换、检索、管理等理等信息存储信息存储信息传递信息传递信息施用信息施用控制、显示等控制、显示等The Action and Activity of Information Processing1.1.2 信息技术Information Technology信息技术信息技术：信息技术：用来扩展人的信息器官功能、协助人们进行信息用来扩展人的信息器官功能、

5、协助人们进行信息处理的一类技术。处理的一类技术。人的信息器官及功能：人的信息器官及功能：感觉器官（眼耳鼻舌身）感觉器官（眼耳鼻舌身）获取信息获取信息 神经网络神经网络传递信息传递信息 思维器官（大脑）思维器官（大脑）处理信息并再生信息处理信息并再生信息 效应器官（手脚）效应器官（手脚）施用信息施用信息Information Technology基本信息技术感知与识别技术感知与识别技术扩展感觉器官功能扩展感觉器官功能,提高人们的感知范提高人们的感知范围、感知精度和灵敏度围、感知精度和灵敏度（遥感（遥感,OCR,车载雷达）车载雷达）通信技术与存储技术通信技术与存储技术扩展神经网络功能扩展神经网络功

6、能,消除人们交流消除人们交流信息的空间和时间障碍信息的空间和时间障碍（蜂窝，分布式网络）（蜂窝，分布式网络）计算处理技术计算处理技术扩展思维器官功能扩展思维器官功能,增强人们的信息加工增强人们的信息加工处理能力处理能力（DSP，个人电脑，大型计算机），个人电脑，大型计算机）控制与显示技术控制与显示技术扩展效应器官功能，增强人们的信息控扩展效应器官功能，增强人们的信息控制能力制能力（工业控制，现代媒体）（工业控制，现代媒体）Basic Information Technology1.1.3 信息处理系统Information Processing System用于辅助人们进行信息获取、传递、存储

7、、加工处理、用于辅助人们进行信息获取、传递、存储、加工处理、控制及显示的控制及显示的综合使用各种信息技术综合使用各种信息技术的系统。的系统。信息加工信息加工通信通信/存储存储控制与显示控制与显示通信通信/存储存储感知与识别感知与识别信息处理信息处理系统结构系统结构Information Processing System信息处理系统分类依据自动化程度依据自动化程度人工的、半自动的、全自动的人工的、半自动的、全自动的依据技术手段依据技术手段机械的、电子的、光学的机械的、电子的、光学的依据通用性依据通用性专用的、通用的专用的、通用的The classification of Information

8、 Processing System信息处理系统实例雷达雷达是一种以感知与识别为主要目的的系统是一种以感知与识别为主要目的的系统电视电视/广播广播系统是一种单向的、点到多点（面）的以信息传递为主系统是一种单向的、点到多点（面）的以信息传递为主要目的的系统要目的的系统电话电话是一种双向的、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银行是一种以处理金融业务为主的系统是一种以处理金融业务为主的系统图书馆图书馆是一种以信息收藏和检索为主的系统是一种以信息收藏和检索为主的系统InternetInternet是一种跨越全球的多功能信息处理系统是一种跨越全球的多功

9、能信息处理系统 The Instance of Information Processing System1.2 电子信息技术简介The Introduction of electronic Information Technology概述 Summary现代信息技术的特点：现代信息技术的特点：采用电采用电(光光)子技术：子技术：进行信息的收集、传递、加工、存储、进行信息的收集、传递、加工、存储、显示与控制显示与控制以计算机为基础（以计算机为基础（computer_basedcomputer_based）以软件为核心（以软件为核心（software_centricsoftware_centri

10、c）现代信息技术领域：现代信息技术领域：微电子、通信、广播、计算机微电子、通信、广播、计算机、遥感遥测、自动控、遥感遥测、自动控制、机器人等制、机器人等1.2.1 微电子技术Micro-electronic Information Technology微电子技术与集成电路 微电子技术：微电子技术：以集成电路为核心的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。逐渐形成和发展起来的。Micro-electronic Technology and Integrated Circuit电子线路使用的基础元

11、件的演变真空电子管真空电子管 晶体管晶体管 中小规中小规模集成电路模集成电路 大规模超大规模集大规模超大规模集成电路成电路The development of electronic base-ware真空电子管真空电子管(vacuum tube)(vacuum tube)在这个阶段产生了广播、电视、无线电通信、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仪器仪表、自动化技术和第一代电子计算机晶体管晶体管(transistor)(transistor)1948年发明，再加上印制电路组装技术年发明，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，

12、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产生了第二代计算机The development of electronic base-ware集成电路的规模根据所包含的晶体管数目分为：根据所包含的晶体管数目分为：集成电路规模集成电路规模集成度（个电子元件）集成度（个电子元件）小规模集成电路（小规模集成电路（SSI）100中规模集成电路（中规模集成电路（MSI）1003000大规模集成电路（大规模集成电路（LSI）300010万万超大规模集成电路（超大规模集成电路（VLSI）10万万100万万极大规模集成电路（极大规模集成电路（ULSI）100万万The scale of Int

13、egrated Circuit集成电路分类根据所用晶体管结构、电路和工艺分为根据所用晶体管结构、电路和工艺分为：双极型双极型（Bipolar）集成电路、）集成电路、金属金属-氧化物氧化物-半导体半导体(MOS)集成电路集成电路 双极金属双极金属-氧化物氧化物-半导体集成电路半导体集成电路（Bi-MOS）等）等The Classification of Integrated Circuit集成电路分类根据集成电路的功能分为：根据集成电路的功能分为：数字集成电路数字集成电路（如逻辑电路、存储器、微处（如逻辑电路、存储器、微处理器、微控制器、数字信号处理器等）理器、微控制器、数字信号处理器等）模拟集

14、成电路模拟集成电路（又称为线性电路，如信号放（又称为线性电路，如信号放大器、功率放大器等大器、功率放大器等）The Classification of Integrated Circuit集成电路分类根据用途分为：根据用途分为：通用集成电路通用集成电路 专用集成电路专用集成电路（ASIC）The Classification of Integrated Circuit集成电路的发展趋势集成电路的工作速度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尺寸越小，其极限工作频率越高

15、，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。的晶体管就越多，功能就越强，速度也越快。The Tendency of Integrated Circuit Development集成电路的发展趋势提高集成度，关键在缩小门电路面积提高集成度，关键在缩小门电路面积集成电路特点：体积小、重量轻、可靠性高集成电路特点：体积小、重量轻、可靠性高MooreMoore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个月翻一番个月翻一番 Gordon E.Moore,1965

16、Gordon E.Moore,1965年年IntelIntel公司创始人公司创始人The Tendency of Integrated Circuit Development集成电路的发展趋势 Intel公司微处理器集成度的发展公司微处理器集成度的发展19701975198019851990199520001,00010,000100,0001,000,00010,000,000100,000,0004004800880808086802868038680486PentiumPentium IIPentium IIIPentium 4晶体管数The Tendency of Integrated

17、 Circuit Development1.3 通信技术入门The Introduction of Communication Technology概述 Summary 通信通信：各种信息的传递各种信息的传递 现代通信现代通信：使用电波或光波双向传递信息的：使用电波或光波双向传递信息的技术（电信）技术（电信）概述 Summary 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（信息的载体与传播媒介）（信息的载体与传播媒介）通信系统模型：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）

18、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 通信系统（电信网）组成：通信系统（电信网）组成：终端设备（例如：电话机）终端设备（例如：电话机）传输设备（例如：电话线）传输设备（例如：电话线）交换设备（例如：程控交换机）交换设备（例如：程控交换机）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、国际电信网等信网、移动通信网、国际电信网等按信息信

19、号形式：模拟通信网、数字通信网、数字模按信息信号形式：模拟通信网、数字通信网、数字模拟混合网等拟混合网等The Classification of Communication System通信系统（电信网）分类按传输媒体分类：按传输媒体分类：电缆通信网电缆通信网 光缆通信网光缆通信网 短波通信网短波通信网 微波通信网微波通信网 卫星通信网卫星通信网 低轨道卫星移动通信网低轨道卫星移动通信网 The Classification of Communication System通信系统（电信网）分类数据通信模型及有关的基本概念数据通信模型及有关的基本概念信道信道调制解调（编码器：调制，解码器：解调

20、）调制解调（编码器：调制，解码器：解调）多路复用（主干信道）多路复用（主干信道）交换交换信源（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）The Classification of Communication System信道的基本概念信道的定义信道的定义：向某个方向传输信息的媒体。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一条通信线路通常包含一个发送信道和一个接收信道。和一个接收信道。The Basic Concepts of Communication Channel多路复用基本概念波分多路复用波分多路复用(WDM)(WDM)(Wave Div

21、ision Multiplexing)在单一光纤内同步传输多个不同波长的光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。波，使得数据传输速度和容量获得倍增。The Basic Concepts of Multiplexing实数（浮点数）的表示实数（浮点数）的表示1616位机器数能够表示的实数的范围：（溢出位机器数能够表示的实数的范围：（溢出离散）离散）011111011111 11111111111111111111 011111011111 01111111110111111111（原码）（原码）最小值最小值 最大值最大值（1 12 2-9 9）2 22 25 5

22、-1-1（1 12 2-9 9）2 22 25 5-1-1 阶码符号位尾数符号位阶码值的编码尾数值的编码15 14 10 9 8 0实数（浮点数）的表示The representation of floating-point number浮点数的长度可以是浮点数的长度可以是3232位、位、6464位或更长。一般说来，位或更长。一般说来，位数越多，可表示的数的范围越大（阶码），精度越高位数越多，可表示的数的范围越大（阶码），精度越高（尾数）（尾数）浮点数浮点数(实数）分类：实数）分类：短浮点数、浮点数、长浮点数、高精度浮点数短浮点数、浮点数、长浮点数、高精度浮点数实数（浮点数）的表示The re

23、presentation of floating-point number浮点数的工业标准（美国电气与电子工程师协会浮点数的工业标准（美国电气与电子工程师协会IEEEIEEE制订）制订）PentiumPentium处理器中的处理器中的3232位浮点数在计算机中的表示位浮点数在计算机中的表示包含三个部分包含三个部分:符号符号s s占占1 1位，位，s s0 0表示此浮点数为正，表示此浮点数为正，s s1 1表示为负表示为负偏移阶码偏移阶码e e共共8 8位，是带有偏移量位，是带有偏移量127127的一个无符号整数，指数的实际值的一个无符号整数，指数的实际值e e127127尾数共尾数共2323位

24、，使用原码表示，绝对值在位，使用原码表示，绝对值在1 1与与2 2之间，其中之间，其中1 1和小数点都是隐含的，和小数点都是隐含的，不直接表示出来不直接表示出来PentiumPentium处理器中处理器中3232位浮点数的格式位浮点数的格式偏移阶码偏移阶码e尾数尾数f(bf(b1 1b b2 2b b3 3bb2323)符号位s8位23位实数（浮点数）的表示The representation of floating-point numberPentiumPentium处理器处理器3232位浮点数数值的规定位浮点数数值的规定 偏移阶码偏移阶码e符号位符号位s尾数尾数f浮点数的值浮点数的值000

25、0 00000或或1000000 00000或或10(1)s2126(0.f)其他其他0或或1任意任意(1)s2 e 127(1.f)1111 11110或或101111 11110或或10非法数非法数1.1.100011100011=100011100011(1.f(1.f表示）表示）=1=1100011100011*2(0.f2(0.f表示）表示）1.1.011101011101=011101011101(1.f(1.f表示）表示）=1=1011101011101*2(0.f2(0.f表示）表示）PentiumPentium处理器中有三种不同类型的浮点数：处理器中有三种不同类型的浮点数：单

26、精度浮点数（单精度浮点数（3232位）位）双精度浮点数（双精度浮点数（6464位）位）扩充精度浮点数（扩充精度浮点数（8080位）位）增强精度浮点数（增强精度浮点数（128128位）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。数类型，以便取得最佳的效果。The representation of floating-point number实数（浮点数）的表示信息技术信息技术

27、 Information Technology信息处理系统信息处理系统 Information Processing System集成电路集成电路 Integrated Circuit真空电子管真空电子管vacuum tube 晶体管晶体管transistor带宽带宽 BandWidth 数据传输速率数据传输速率data rate调制调制Modulation 解调解调Demodulation 多路复用多路复用 multiplexing频分多路复用频分多路复用(FDM)(Frequency Division Multiplexing)时分多路复用时分多路复用(TDM)(Time Division Multiplexing)波分多路复用波分多路复用(WDM)(Wave Division Multiplexing)分组交换（包交换）分组交换（包交换）(packet switching)本章常用计算机英语词汇本章常用计算机英语词汇 Vocabulary