第1章1.2 数字技术基础
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大学计算机信息技术教程必考点知识总结第一章:信息技术基础1.2:微电子技术简介考核点:(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(2)微电子技术是实现电子电路和电子系统超小型化及微型化的技术,以集成电路为核心(3)集成电路是20世纪50年代出现的,以半导体单晶片作为材料(4)现代集成电路使用的半导体材料主要是硅,也可以是化合物如砷化镓(5)集成电路根据它所包含的电子元件可分为小规模(小于100),中规模(100-3000)、大规模(3000-10万)、超大规模(10万-100万)和极大规模集成电路(>100万)(6)中小规模集成电路以简单的门电路或单级放大器为集成对象,大规模集成电路以功能部件、子系统为集成对象,现代PC机中使用的微处理器、芯片组、图形加速芯片等都是超大规模或极大规模集成电路(7)集成电路芯片是微电子技术的结晶,是计算机和通信设备的核心,是现代信息产业的基础(8)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,尺寸越小,极限工作频率越高,门电路的开关速度越快(9)摩尔定律:单块集成电路平均每18—24个月翻一翻(10)IC卡又称为集成电路卡,不受磁场影响,可*存储数据,IC卡分为存储器卡与CPU卡,存储器卡主要用于安全度要求不高的场合,如电话卡,水电费卡,公交卡,医疗卡。
CPU卡上除了CPU外,还配有操作系统,手机中的SIM卡就是一种特殊的CPU卡(11)经过抛光后的硅片成为硅抛光片,一个硅抛光片上有成百上千个独立的集成电路,排满了集成电路的硅片称作”晶圆”典型试题:1.在下列有关集成电路及其应用的叙述中,错误的是 ______ 。
A.集成电路的制造工序繁多,工艺复杂且技术难度高B.经过抛光后的硅片称为晶圆,每个晶圆最多可以制成一个合格的集成电路芯片C.IC卡分为接触式IC卡和非接触式IC卡,后者通常又称为射频卡或感应卡D.集成电路应用十分广泛,目前我国第2代居民身份证中就有集成电路芯片2.在下列有关集成电路的叙述中,正确的是。
2011年春计算机基础理论汇编第1章信息技术概述1.1 信息与信息技术1.现代信息技术涉及众多领域,例如通信、广播、计算机、微电子、遥感遥测、自动控制、机器人等。
(正确)(正确错误)2.信息处理过程就是人们传递信息的过程。
(错误)(正确错误)3.信息技术是用来扩展人们信息器官功能、协助人们进行信息处理的一类技术。
(正确)(正确错误)4.信息技术是指用来取代人的信息器官功能,代替人们进行信息处理的一类技术。
(错误)(正确错误)5.信息技术主要包括信息获取与识别技术、通信与存储技术、计算技术、控制与显示技术等内容。
(正确)(正确错误)6.信息是人们认识世界和改造世界的一种基本资源。
(正确)(正确错误)7.信息是事物运动的状态及状态变化的方式,世间一切事物都会产生信息。
(正确)(正确错误)8.信息系统的感测与识别技术可用于替代人的感觉器官功能,但不能增强人的信息感知的范围和精度。
(错误)(正确错误)9.信息系统的计算与处理技术可用于扩展人的思维器官功能,增强对信息的加工处理能力。
(正确)(正确错误)10.以下几种信息传输方式中,( D )不属于现代通信范畴。
(A)电报(B)电话(C)传真(D)DVD影碟1.2 数字技术基础1.采用某种进制表示时,如果4×5=17,那么3×6=15 。
2.从取样图像的获取过程可以知道,一幅取样图像由M行×N列个取样点组成,每个取样点是组成取样图像的基本单位,称为像素。
3.对两个1位的二进制数1与1分别进行算术加、逻辑加运算,其结果用二进制形式分别表示为( C )。
(A)1、10 (B)1、1 (C)10、1 (D)10、104.计算机使用二进制的原因之一是,具有( B )个稳定状态的电子器件比较容易制造。
(A)1 (B)2 (C)3 (D)45.计算机在进行以下运算时,某一位的运算结果可能会受到其它位影响的是( D )操作。
(A)两个数作“逻辑加”(B)两个数作“逻辑乘”(C)对一个数作按位“取反”(D)两个不同符号的数“相减”7.十进制数205.5的八进制数表示为(315.4)8 。
计算机应用基础(理论)课程教案教学过程新课导入:这是大学新生入学以来的有关第一门计算机基础课程,首先向同学们介绍这门课程的地位、主要内容、考核方式以及学习方法。
让学生了解该课程的重要性,并介绍江苏省计算机等级考试一级B的相关要求。
通过提问,调查了解学生的计算机水平,以及学生对计算机的兴趣。
信息技术在人们的生活和工作中正在起着越来越重要的作用,计算机、通信、数字信息、软件这些信息时代的主要组成部分到处可见。
举例:在教学上有远程教育;在企业有电子商务;在生活中有视频聊天等等。
提问:你能说说还有哪些应用么?新课讲授:1.1信息与信息技术1信息定义信息就是信息,它既不是物质也不是能量。
——N.Wiener(控制论创始人)事物运动的状态及状态变化的方式。
——客观事物立场认识主体所感知或所表述的事物运动及其变化方式的形式、内容和效用。
——认识主体立场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。
2 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3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4 信息处理系统: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。
5 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6 信息化与信息社会信息产业是指生产制造信息设备,以及利用这些设备进行信息采集、存储、传递、处理、制作与服务的所有行业与部门的总和。
1.2数字技术基础1.2.1 比特1.2.2 比特与二进制数1.2.3 信息在计算机中的表示1.2.4 比特的运算1.2.5 小结1.2.1 信息的基本单位——比特(bit)(1)什么是比特(2)比特的存储(3)比特的传输什么是比特?⏹比特(bit,bi nary digi t的缩写)中文翻译为“二进位数字”、“二进位”或简称为“位”⏹比特只有2 种取值:0和1,一般无大小之分⏹如同DNA是人体组织的最小单位、原子是物质的最小组成单位一样,比特是组成数字信息的最小单位⏹数值、文字、符号、图像、声音、命令······都可以使用比特来表示比特在计算机中如何表示?⏹在计算机中表示与存储二进位的方法:⏹电路的高电平状态或低电平状态(CPU)⏹电容的充电状态或放电状态(RAM)⏹两种不同的磁化状态(磁盘)⏹光盘面上的凹凸状态(光盘)⏹···例1:CPU内部比特的表示 CPU内部通常使用高电平表示1,低电平表示00103.3V2.8V0.5V0.0V+3v 1V磁盘表面微小区域中,磁性材料粒子的两种不同的磁化状态分别表示0和1例2:磁盘中比特的表示与存储磁性材料粒子磁头,用于写入和读出信息“0”“1”旋转方向磁盘片例3:内存储器中比特的存储⏹计算机存储器中用电容器存储二进位信息:当电容的两极被加上电压,它就被充电,电压去掉后,充电状态仍可保持一段时间,因而1个电容可用来存储1个比特信息存储原理•电容C 处于充电状态时,表示1•电容C 处于放电状态时,表示0存储单元字线位线C读放大器⏹集成电路技术可以在半导体芯片上制作出以亿计的微型电容器,从而构成了可存储大量二进位信息的半导体存储器芯片存储容量的计量单位⏹8个比特=1个字节(byte,用大写B表示)⏹计算机内存储器容量的计量单位:⏹KB:1KB=210字节=1024B(千字节)⏹MB:1MB=220字节=1024KB(兆字节)⏹GB:1GB=230字节=1024MB(吉字节、千兆字节)⏹TB:1TB=240字节=1024GB(太字节、兆兆字节)⏹外存储器容量经常使用10的幂次来计算:⏹1MB=103KB=1000KB⏹1GB=106KB=1000000KB⏹1TB=109KB=1000000000KB现象160GB的移动硬盘为什么160GB的硬盘显示出来的容量只有149.05GB?8GB的U盘显示出来的容量只有7.46GB?原因:前缀名称前缀符号十进制前缀二进制前缀比值kilo k/K 103210= 1,0240.976meg a M 106220= 1,048,5760.954giga G 109230= 1,073,741,8240.931tera T 1012240= 1,099,511,627,7760.909peta P 1015250= 1,125,899,906,842,6240.888exa E 1018260= 1,152,921,504,606,846,9760.867zetta Z 1021270= 1,180,591,620,717,411,303,4240.847yottaY1024280 = 1,208,925,819,614,629,174,706,1760.827相同的符号,有两种不同的含义!厂商标注的容量使用十进制前缀操作系统显示的容量使用二进制前缀不同进位制前缀的使用场合⏹内存、cache、半导体存储器芯片的容量均使用二进制前缀:⏹512MB的内存条(其中1M=220)⏹256KB 的cache(其中1K=210)⏹文件和文件夹的大小使用二进制前缀⏹频率、传输速率等使用十进制前缀:⏹主频1GHz(1G=109)⏹传输速率100Mbps(其中1M=106)⏹外存储器(硬盘、DVD光盘、U盘、存储卡等)容量:⏹厂商标注的容量使用十进制前缀⏹操作系统显示的容量使用二进制前缀解决方案:使用两种不同的前缀符号⏹已经采用IEC 建议符号的有:⏹Mozilla Firefox ,BitTornado ,Linux ,以及其他一些GNU 自由软件⏹尚未采用IEC 建议符号的有:微软公司等前缀名称前缀符号十进制值二进制值比值IEC 建议二进制前缀符号kilo k/K 103210= 1,0240.976kibi-Ki mega M 106220= 1,048,5760.954mebi-Mi giga G 109230= 1,073,741,8240.931gibi-Gi tera T 1012240= 1,099,511,627,7760.909tebi-Ti peta P 1015250=1,125,899,906,842,6240.888pebi-Pi exa E 1018260= 0.867exbi-Ei zetta Z 1021270= 0.847zebi-Zi yottaY1024280 =0.827yobi-Yi比特的传输⏹信息是可以传输的,信息只有通过传输和交流才能发挥它的作用⏹在数字通信技术中,信息的传输是通过比特的传输来实现的⏹近距离传输时:直接将用于表示“0/1”的电信号或光信号(称为基带信号)进行传输(称为基带传输),例如:⏹计算机读/写移动硬盘中的文件;⏹打印机打印文档的内容;计算机通过投影仪进行显示⏹远距离传输或者无线传输时:需要使用调制技术(参见第4章第1节)比特的传输速率⏹传输速率表示每秒钟可传输的二进位数目,常用单位是:⏹比特/秒(b/s),也称“bps”。
如2400 bps(2400b/s)⏹千比特/秒(kb/s),1kb/s=103比特/秒=1 000 b/s⏹兆比特/秒(Mb/s),1Mb/s=106比特/秒=1 000 kb/s⏹吉比特/秒(Gb/s),1Gb/s=109比特/秒=1 000 Mb/s⏹太比特/秒(Tb/s),1Tb/s=1012比特/秒=1 000 Gb/s1.2.2 比特与二进制数(1)不同进位制数的表示和含义(2)不同进位制数的相互转换(3)二进制数的算术运算不同进位制数的表示和含义“数”是一种信息,它有大小(数值),可以进行四则运算“数”有不同的表示方法。
日常生活中人们使用的是十进制数,但计算机使用的是二进制数,程序员还使用八进制和十六进制数。
二进制数,八进制和十六进制数怎样表示?其数值如何计算?⏹每一位可使用十个不同数字表示(0、1、2、3、4、5、6、7、8、9)⏹低位与高位的关系是:逢10进1⏹各位的权值是10的整数次幂(基数是10)⏹标志:尾部加“D”或缺省例:26×1014×1009×10-16×10-2264.96=200 + 60 + 4 + 0.9 + 0.06 =264.96⏹每一位使用两个不同数字表示(0、1),即每一位使用1 个“比特”表示⏹低位与高位的关系是:逢2进1⏹各位的权值是2 的整数次幂(基数是2)⏹标志:尾部加B例:20×211×200×2-11×2-2101.01 B =4 +0 +1 +0 +1/4=5.25八进制数⏹每一位使用八个不同数字表示(0、1、2、3、4、5、6、7)⏹低位与高位的关系是:逢8进1⏹各位的权值是8的整数次幂(基数是8)⏹标志:尾部加Q例:365.2Q =6×815×802×8-1192 +48 +5 +2/8=245.25十六进制数⏹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 )⏹逢16进1, 基数为16⏹各位的权值是16的整数次幂(基数是16)⏹标志:尾部加H例:F5.4H=15×1615×1604×16-1240 +5 +4/16=245.25不同进位制数的比较十进制二进制八进制十六进制零0000000壹1000111贰2001022叁3001133肆4010044伍5010155陆6011066柒7011177捌81000108玖91001119拾10101012A拾壹11101113B拾贰12110014C拾叁13110115D拾肆14111016E拾伍15111117F不同进制数的相互转换熟练掌握不同进制数相互之间的转换,在编写程序和设计数字逻辑电路时很有用只要学会二进制数与十进制数之间的转换,与八进制、十六进制数的转换就不在话下了十进制数→二进制数⏹转换方法:整数和小数放开转换整数部分:除以2逆序取余小数部分:乘以2顺序取整⏹例如:29.6875→11101.1011 B注意:十进制小数(如0.63)在转换时会出现二进制无穷小数,这时只能取近似值0.63 →0.1010 1010 …1293714212222111余数低位高位整数部分小数部分0.6875×21. 37500. 75001. 50001. 0000×2×2×2高位低位二进制数→十进制数⏹转换方法:二进制数的每一位乘以其相应的权值,然后累加即可得到它的十进制数值例:11101.1011B= 1×24+1×23+1×22+0×21+1×20+1×2-1+0×2-2+1×2-3+1×2-4= 29.6875记住2n的值很有用!⏹21=2⏹22=4⏹23=8⏹24=16⏹25=32⏹26=64⏹27=128⏹28=256⏹29=512⏹210=1024=1K ⏹211=2048⏹212=4096⏹213=8192⏹214=16384⏹215=32768⏹216=65536···⏹220=1M⏹230=1G⏹240=1T⏹250=1P⏹260=1E⏹270=1Z二进制十进制值0.10.50.010.250.110.750.0010.1250.0110.3750.1010.6250.1110.875记住常用二进制小数的值!举例:二进制整数的表示范围十进制数可表示数的数目可表示的最大数二进制数可表示数的数目可表示的最大数2位102=100994位24=161111=153位103 =10009998位28 =25611111111=2554位104 =10000999916位216 =6553611 (111)=655355位105 =1000009999932位232 =429496729611 (111)= 232-16位106 =100000099999964位264 =1844674407370955161611 (111)= 264-1八进制数与二进制数的互换⏹八进制→二进制:把每个八进制数字改写成等值的3位二进制数,且保持高低位的次序不变例:2467.32Q → 010 100 110 111 . 011 010 B⏹二进制→八进制:整数部分从低位向高位每3位用一个等值的八进制数来替换,不足3位时在高位补0凑满3位;小数部分从高位向低位每3位用一个等值八进制数来替换,不足3位时在低位补0凑满三位例:1 101 001 110.110 01 B → 001 101 001 110.110 010B→1516.62 Q八进制数二进制数八进制数二进制数0 000 4 100 1 001 5 1012 010 6 1103 011 7 1111位八进制数与3位二进制数的对应关系:十六进制数与二进制数的互换⏹转换方法:与八、二进制互换的方法类似例1:35A2.CFH → 11 0101 1010 0010.1100 1111B例2:11 0100 1110.1100 11B → H十六进制数二进制数十六进制数二进制数0 0000 8 10001 0001 9 10012 0010 A 10103 0011 B 10114 0100 C 11005 0101 D 11016 0110 E 11107 0111 F 1111⏹1位十六进制数与4位二进制数的对应关系:二进制数的算术运算⏹1位二进制数的加、减法运算规则:被加数加数进位和0000010110011110(a)加法规则被减数减数借位差0000011110011100(b)减法规则⏹2个多位二进制数的加、减法运算举例:01011001+0100-0100 10010101由低位到高位逐位进行,低位向高位进(借)位!1.2.3 信息在计算机中的表示(1)数值的表示(2)(西文)字符的表示(3)(黑白)图像的表示带符号整数的表示浮点数(实数)的表示无符号整数的表示无符号整数的表示⏹采用“自然码”表示:⏹取值范围由位数决定:⏹8位:可表示0~255(28-1)范围内的所有正整数⏹16位:可表示0~65535(216-1)范围内的所有正整数⏹n位:可表示0~2n-1范围内的所有正整数。