专转本计算机第一章资料.ppt

1第1章 信息技术概述计算机基础理论的内容组织计算机基础理论的内容组织计算机在各种不同学科中的应用计算机在各种不同学科中的应用(后续课程后续课程)信息技术信息技术 集成电路常识集成电路常识 数字技术基础数字技术基础(IT基本知识基本知识)计算机软件计算机软件(OS,算法算法,程序语程序语言言)计算机计算机网络基础网络基础 计算机硬件计算机硬件(组成原理组成原理)(平台层平台层)数字媒体及应用数字媒体及应用 信息系统与数据库信息系统与数据库(应用层应用层)因特网应用因特网应用2第1章 信息技术概述Windows,Office办公软件的基础操作办公软件的基础操作nWindows操作系统的基础知识（系统组成、文件操作、常用的操作系统的基础知识（系统组成、文件操作、常用的快捷键操作等）快捷键操作等）nWord软件的基本操作（文本及段落格式的设置、样式的设置软件的基本操作（文本及段落格式的设置、样式的设置等）等）nExcel软件的基本操作（表格内数据的表示、分类汇总、数据软件的基本操作（表格内数据的表示、分类汇总、数据筛选表格计算等）筛选表格计算等）nPPT软件的基本操作（幻灯片的编辑、超链接、母版操作等）软件的基本操作（幻灯片的编辑、超链接、母版操作等）nFPG软件的基本操作（站点操作，网页属性，框架属性）软件的基本操作（站点操作，网页属性，框架属性）3第1章 信息技术概述n专转本计算机命题的一般规律，计算机基础知识部分的命题分值由大到小依次为硬件、多媒体、网络、软件、数据库、概述；计算机基本操作部分的命题分值由大到小依次为Word、Windows、Excel、PowerPoint、IE、FrontPage。纵向对比近几年的考试，我们可以发现计算机基本操作部分的总分值逐渐下降，相应计算机基础知识部分的总分值逐渐上升，其中，对数据库的考核比重明显加大。这些结论可以帮助考生明确复习的重点和难点，调整复习策略，并进行薄弱环节的专项练习。第第1章章 信息技术概述信息技术概述1.1 信息与信息技术信息与信息技术1.2 数字技术基础数字技术基础5第1章 信息技术概述1.1 信息与信息技术信息与信息技术6第1章 信息技术概述信息是什么？信息是什么？(1)n关于信息（关于信息（information），），至今并没有统一的定至今并没有统一的定义义n日常生活中比较笼统和模糊的几种解释是：日常生活中比较笼统和模糊的几种解释是：n语言、文字、图画、照片等表示的内容（新闻、消息语言、文字、图画、照片等表示的内容（新闻、消息或知识）或知识）n读书、上课、交谈等所学习和了解的知识、方法、事读书、上课、交谈等所学习和了解的知识、方法、事实和情况实和情况n为了做判断、订计划或求解问题等所需要的数据、资为了做判断、订计划或求解问题等所需要的数据、资料料n7第1章 信息技术概述人工进行信息处理的过程人工进行信息处理的过程 n人工信息处理的不足：人工信息处理的不足：n 算不快算不快n 记不住记不住n 传不远传不远n 看（听）不清看（听）不清事物事物客体客体信息获取信息获取(感觉器官感觉器官)信息加工与信息加工与存储存储(大脑大脑)信息传递信息传递(神经系统神经系统)信息施用信息施用(效应器官效应器官)信息传递信息传递(神经系统神经系统)信息技术（信息技术（IT）手手/脚脚/身身眼眼/耳耳/鼻鼻/舌舌/身身8第1章 信息技术概述什么是信息处理？什么是信息处理？n信息处理指的是与下列内容相关的行为和活动：信息处理指的是与下列内容相关的行为和活动：n信息的收集信息的收集(如信息的感知、测量、获取、输入等如信息的感知、测量、获取、输入等)n信息的加工信息的加工(如信息的分类、计算、分析、转换等如信息的分类、计算、分析、转换等)n信息的存储信息的存储(如书写、摄影、录音、录像等如书写、摄影、录音、录像等)n信息的传递信息的传递(如邮寄、出版、电报、电话、广播等如邮寄、出版、电报、电话、广播等)n信息的施用信息的施用(如控制、显示等如控制、显示等)9第1章 信息技术概述什么是信息技术？什么是信息技术？n信息技术（信息技术（Information Technology，简称，简称IT）指）指的是用来扩展人们信息器官功能、协助人们更有效的是用来扩展人们信息器官功能、协助人们更有效地进行信息处理的一门技术。地进行信息处理的一门技术。n信息技术包括：信息技术包括：n扩展感觉器官功能的扩展感觉器官功能的感测感测(获取获取)与识别技术与识别技术n扩展神经系统功能的扩展神经系统功能的通信技术通信技术n扩展大脑功能的扩展大脑功能的计算计算(处理处理)与存储技术与存储技术n扩展效应器官功能的扩展效应器官功能的控制与显示技术控制与显示技术10第1章 信息技术概述信息处理系统信息处理系统n信息处理系统：用于辅助人们进行信息获取、传递、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。技术的系统。n信息处理系统应用实例信息处理系统应用实例 1.电视、广播系统电视、广播系统 2.电话电话 3.计算机网络计算机网络11第1章 信息技术概述现代信息技术现代信息技术n3大特征：大特征：n采用电子技术（包括激光技术）采用电子技术（包括激光技术）n以数字技术（计算机）为基础以数字技术（计算机）为基础n以软件为核心以软件为核心n内容：内容：n计算机计算机、微电子微电子、通信通信、广播、遥感遥测、自动控制、广播、遥感遥测、自动控制、机器人等机器人等12第1章 信息技术概述1.2 微电子技术简介微电子技术简介（1）微电子技术与集成电路）微电子技术与集成电路（2）集成电路的制造）集成电路的制造（3）集成电路的发展趋势）集成电路的发展趋势(1)(1)微电子技术与集成电路微电子技术与集成电路 微电子技术是信息技术领域中的关微电子技术是信息技术领域中的关键技术，是发展电子信息产业和各项键技术，是发展电子信息产业和各项高技术的基础高技术的基础 微电子技术的核心是集成电路技术微电子技术的核心是集成电路技术14第1章 信息技术概述电子电路中元器件的发展演变电子电路中元器件的发展演变晶体管晶体管(1948)中中/小规模小规模集成电路集成电路(1950s)微电子技术是以微电子技术是以集成电路集成电路为核心的电子技术，为核心的电子技术，它是在电子元器件小型化、微型化的过程中发它是在电子元器件小型化、微型化的过程中发展起来的。展起来的。大规模大规模/超大规模超大规模集成电路集成电路(1970s)电子管电子管(1904)15第1章 信息技术概述什么是集成电路？什么是集成电路？n集成电路集成电路(Integrated Circuit，简称，简称IC)：以半导体单晶片作为基片以半导体单晶片作为基片,采用平面工艺，采用平面工艺，将晶体管、电阻、电容等元器件及其连线将晶体管、电阻、电容等元器件及其连线所构成的电路制作在基片上所构成的一个所构成的电路制作在基片上所构成的一个微型化的电路或系统微型化的电路或系统n集成电路的优点：集成电路的优点：n体积小、重量轻体积小、重量轻n功耗小、成本低功耗小、成本低n速度快、可靠性高速度快、可靠性高超大规模集成电路超大规模集成电路小规模集成电路小规模集成电路16第1章 信息技术概述IC是所有电子产品的核心是所有电子产品的核心17第1章 信息技术概述集成电路的分类集成电路的分类n按用途分：按用途分：n通用集成电路通用集成电路n专用集成电路专用集成电路（ASIC）n按电路的功能分：按电路的功能分：n数字集成电路数字集成电路n模拟集成电路模拟集成电路n按晶体管结构、电路和工艺分：按晶体管结构、电路和工艺分：n双极型（双极型（Bipolar）电路）电路n金属氧化物半导体金属氧化物半导体(MOS)电路电路nn按集成度按集成度(芯片中包含的元器件芯片中包含的元器件数目数目)分：分：集成电路规模集成电路规模元器件数目元器件数目小规模集成电小规模集成电路（路（SSI）100中规模集成电中规模集成电路（路（MSI）1003000大规模集成电大规模集成电路（路（LSI）300010万万超大规模集成超大规模集成电路（电路（VLSI）10万万几十亿几十亿极大规模集成极大规模集成电路（电路（ULSI）100万万(2)(2)集成电路的发展趋势集成电路的发展趋势 集成电路的工作速度主要取决于晶体管的尺寸。集成电路的工作速度主要取决于晶体管的尺寸。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，相同面积的晶片可容纳的晶体的开关速度就越快，相同面积的晶片可容纳的晶体管数目就越多。管数目就越多。所以从集成电路问世以来，人们就一直在缩小晶所以从集成电路问世以来，人们就一直在缩小晶体管、电阻、电容、连接线的尺寸上下功夫。体管、电阻、电容、连接线的尺寸上下功夫。19第1章 信息技术概述IC集成度提高的规律集成度提高的规律Moore定定律律：单单块块集集成成电电路路的的集集成成度度平平均均每每18-24个个月翻一番月翻一番 (Gordon E.Moore,1965年年)例例：Intel微处理器集成度的发展微处理器集成度的发展n酷睿酷睿2双核双核（2006）291410M晶体管晶体管n酷睿酷睿2四核四核（2007）820M 晶体管晶体管nCore i7 四核（四核（2010）10亿亿 晶体管晶体管1 000197019751980198519901995200010 000100 00010610 x106100 x10640048008808080868028680386PentiumPentium IIPentium IIIPentium 4晶体管数晶体管数8048620101000 x106CORE 2 DuoCORE 2 QuadCORE i71.3 通信技术入门通信技术入门1.3.1 通信的基本原理通信的基本原理1.3.2 模拟通信与数字通信模拟通信与数字通信1.3.3 光纤通信和无线通信光纤通信和无线通信1.3.4 个人移动通信个人移动通信21第1章 信息技术概述1.3.1 通信的基本原理通信的基本原理（1）通信系统的基本模型通信系统的基本模型（2）调制与解调调制与解调（3）多路复用技术多路复用技术22第1章 信息技术概述什么是通信什么是通信(communication)？n广而言之，通信就是信息的广而言之，通信就是信息的(远距离远距离)传递与交流传递与交流n现现代代通通信信使使用用电电波波或或光光波波传传递递信信息息的的技技术术，也也称称为为电电信信（telecommunication），如如电电报报、电电话话、传传真真、电电子子邮邮件、件、BBS、QQ等等n通信的发展历史：通信的发展历史：n1836年，英国建成第一条电报线路年，英国建成第一条电报线路(Morse电报电报)n1876年，美国人年，美国人A.G.Bell研制成可供实用的电话研制成可供实用的电话n20世纪初，马可尼实现了跨越大西洋的无线电报通信世纪初，马可尼实现了跨越大西洋的无线电报通信n1918年出现收音机和无线电广播年出现收音机和无线电广播n1938年第一个电视台开始播出年第一个电视台开始播出n1940s 出现彩色电视出现彩色电视n1960s 出现计算机网络出现计算机网络23第1章 信息技术概述通信系统的模型通信系统的模型n通信的三要素：通信的三要素：信信 道道信源信源(宿宿)信宿信宿(源源)信信号号信信号号n举例举例:信道的任务是迅速、可靠而信道的任务是迅速、可靠而准确地将信号从信源传输到准确地将信号从信源传输到信宿信宿被传输的信息都必须以被传输的信息都必须以某种电某种电(或光或光)信号的形信号的形式才能进行传输式才能进行传输发送信息发送信息的设备的设备接收信息接收信息的设备的设备有线电话有线电话移动电话移动电话计算机通信计算机通信信源信源/信宿信宿电话座机电话座机手机手机计算机计算机信号信号话音经电话机转话音经电话机转换成为变化的电换成为变化的电流信号流信号话音经电话机转换成为话音经电话机转换成为压缩编码后的数字信号压缩编码后的数字信号编码、打包后的数字信编码、打包后的数字信号号信道信道电话线和中继器电话线和中继器等传输设备等传输设备无线电波、基站等无线电波、基站等双绞线、集线器、路由双绞线、集线器、路由器、光纤等器、光纤等24第1章 信息技术概述模拟信号与数字信号模拟信号与数字信号n通通信信系系统统中中被被传传输输的的信信息息必必须须转转换换成成某某种种电电信信号号(或或光光信信号号)才能进行传输才能进行传输t数字信号数字信号信号信号强度强度模拟信号模拟信号信号信号强度强度tn电信号电信号(或光信号或光信号)有两种形式：有两种形式：n模模拟拟信信号号形形式式:通通过过连连续续变变化化的的物物理理量量（如如信信号号的的幅幅度度）来来表表示示信信息息，例例如如人人们们打打电电话话或或者者播播音音员员播播音音时时声声音音经话筒经话筒(麦克风麦克风)转换得到的电信号；转换得到的电信号；n数数字字信信号号形形式式:使使用用有有限限个个状状态态(一一般般是是2个个状状态态)来来表表示示（编编码码）信信息息，例例如如电电报报机机、传传真真机机和和计计算算机机发发出出的的信信号都是数字信号号都是数字信号 25第1章 信息技术概述1.3.2 模拟通信与数字通信模拟通信与数字通信（1）模拟通信模拟通信（2）数字通信数字通信26第1章 信息技术概述模拟通信模拟通信n信源产生的模拟信号直接进行传输或者通过对载波调制信源产生的模拟信号直接进行传输或者通过对载波调制后进行传输的通信技术称为后进行传输的通信技术称为模拟通信技术模拟通信技术 n应用：应用：n(传统的传统的)有线载波电话有线载波电话n无线电广播无线电广播n电视（卫星电视、数字有线电视除外）电视（卫星电视、数字有线电视除外）n优点：历史长，技术成熟，结构简单，成本低优点：历史长，技术成熟，结构简单，成本低n缺点：在信号的调制和传输过程中易受噪声干扰，传输缺点：在信号的调制和传输过程中易受噪声干扰，传输质量不够稳定质量不够稳定n趋势：已经越来越多地被数字通信所取代趋势：已经越来越多地被数字通信所取代 27第1章 信息技术概述模拟通信技术应用举例模拟通信技术应用举例n电话拨号上网电话拨号上网:利用模拟传输技术传输数字信号利用模拟传输技术传输数字信号28第1章 信息技术概述什么是数字通信？什么是数字通信？n将信源产生的模拟信号转换为数字信号（或信源直将信源产生的模拟信号转换为数字信号（或信源直接产生数字信号）之后，直接进行传输或通过用数接产生数字信号）之后，直接进行传输或通过用数字信号对载波进行数字调制来传输信息的技术称为字信号对载波进行数字调制来传输信息的技术称为数字通信数字通信n数字通信技术的优点：数字通信技术的优点：n抗干扰能力强，差错可控制，无噪声积累，传输质量高抗干扰能力强，差错可控制，无噪声积累，传输质量高n灵活性好，能适应多种应用需求，声音、图像、数据均可传输灵活性好，能适应多种应用需求，声音、图像、数据均可传输n传输的数字信号可以直接由计算机进行存储、管理和处理传输的数字信号可以直接由计算机进行存储、管理和处理n数字信号的加密比模拟信号容易，所以通信的安全性高数字信号的加密比模拟信号容易，所以通信的安全性高n数字电路容易用超大规模集成电路实现，有利于通信设备的小数字电路容易用超大规模集成电路实现，有利于通信设备的小型化、微型化，也降低了功耗型化、微型化，也降低了功耗 29第1章 信息技术概述数字通信技术应用举例数字通信技术应用举例n当今长途电话系统的中继通信当今长途电话系统的中继通信 PCM编码器编码器PCM解码器解码器PCM编码器编码器PCM解码器解码器多多 路路 复复 用用 器器分分 路路 器器光纤传输线路光纤传输线路(中继线和长途线中继线和长途线)（本地电话局）（本地电话局）（本地电话局）（本地电话局）（用户线）（用户线）（用户线）（用户线）数字传输技术数字传输技术模拟传输技术模拟传输技术模拟传输技术模拟传输技术模拟声音信号在需要进模拟声音信号在需要进行远距离传输之前，先行远距离传输之前，先使用使用PCM编码器变换编码器变换为数字信号形式（此过为数字信号形式（此过程称为程称为“数字化数字化”）接收方所在地区的交换接收方所在地区的交换局使用解码器把数字信局使用解码器把数字信号还原成模拟声音信号号还原成模拟声音信号后，由用户线传输至接后，由用户线传输至接听方的电话机听方的电话机 数字信号经调制和复数字信号经调制和复用后，通过光纤传输用后，通过光纤传输到接收方所在地区的到接收方所在地区的交换局，再经解调和交换局，再经解调和分路处理，恢复为数分路处理，恢复为数字信号字信号 30第1章 信息技术概述怎样实现低成本传输？怎样实现低成本传输？n分析：分析：n通信系统中，传输线路的建设和维护成本占整个系统成本通信系统中，传输线路的建设和维护成本占整个系统成本的相当大的份额的相当大的份额n一条传输线路（铜线、光纤、无线电波）的容量通常远超一条传输线路（铜线、光纤、无线电波）的容量通常远超过传输过传输1路用户信号所需的能力路用户信号所需的能力n采用的技术采用的技术多路复用技术多路复用技术(Multiplexing)n多路信号使用同一条传输线同时进行传输多路信号使用同一条传输线同时进行传输n方法：方法：n频分多路复用频分多路复用（FDM）n时分多路复用时分多路复用（TDM）n波分多路复用（波分多路复用（WDM）31第1章 信息技术概述频分多路复用频分多路复用(Frequency Division Multiplexing,FDM)n思想：将每个通信终端发送的信号调制在不同频率的载波上，通思想：将每个通信终端发送的信号调制在不同频率的载波上，通过频分多路复用器过频分多路复用器(MUX)将它们复合成为一个信号，然后在同一传将它们复合成为一个信号，然后在同一传输线路上进行传输。抵达接收端之后，借助分路器输线路上进行传输。抵达接收端之后，借助分路器(DEMUX)把不同把不同频率的载波分离出来，送到不同的接收设备频率的载波分离出来，送到不同的接收设备n工作原理：工作原理：DEMUX MUX 共享的传输信道共享的传输信道载波频率载波频率f1调制调制调制调制载波频率载波频率fn载波频率载波频率f1解调解调解调解调载波频率载波频率fnf将不同频率将不同频率的载波信号的载波信号合成在一起合成在一起使用一组滤波器使用一组滤波器分解出不同频率分解出不同频率的载波信号的载波信号32第1章 信息技术概述频分多路复用举例频分多路复用举例1n广播电台节目的发送与接收广播电台节目的发送与接收频分多路复用频分多路复用分路器分路器(带通滤波器带通滤波器)信号信号发射发射信号信号接收接收n常见广播电台使用的载波频率常见广播电台使用的载波频率n中波中波 900 KHz(南京经济台南京经济台)中波中波1008 KHz(南京新闻台南京新闻台)n短波短波 15.28 MHz(英国英国BBC)短波短波 15.29 MHz(VOA美国之音美国之音)n调频调频104.3MHz(南京体育台南京体育台)调频调频105.8MHz(南京音乐台南京音乐台)33第1章 信息技术概述频分多路复用举例频分多路复用举例2n电视节目的发送与接收电视节目的发送与接收频道频道 载波频率载波频率(MHz)(MHz)频道频道载波频率载波频率(MHz)(MHz)频道频道载波频率载波频率(MHz)(MHz)1 187.7587.755 5123.25123.259 9230.25230.252 295.7595.75 6 6206.25206.251010238.25238.253 3103.75103.757 7214.25214.251111246.25246.254 4115.25115.258 8222.25222.251212254.25254.25多多路路复复用用器器解调器解调器在天空中传输的在天空中传输的电磁波器电磁波器电视信号电视信号发射器发射器电视信号电视信号接收器接收器电视节目电视节目调制器调制器载波载波1电视图像电视图像及其伴音及其伴音调制器调制器载波载波2电视图像电视图像及其伴音及其伴音调制器调制器载波载波n电视图像电视图像及其伴音及其伴音电电视视调调谐谐器器(分路器分路器)34第1章 信息技术概述时分多路复用时分多路复用(Time Division Multiplexing,TDM)n思想：各通信终端思想：各通信终端（计算机、电话计算机、电话）以规定的顺序和时以规定的顺序和时间轮流使用同一传输线路进行数据传输间轮流使用同一传输线路进行数据传输n工作原理：工作原理：H F G E D C B A传输线路传输线路时间片时间片 G C终端终端 1终端终端 2终端终端 3终端终端 4 H D F B E A多路复用器多路复用器 4 3 2 1 4 3 2 1数据数据tMultiplexer多路分路器多路分路器终端甲终端甲终端乙终端乙终端丙终端丙终端丁终端丁 E A F B G C H DDemultiplexer35第1章 信息技术概述数字通信系统的主要性能指标数字通信系统的主要性能指标 n数据传输速率数据传输速率(简称数据速率简称数据速率,data rate)n指实际进行数据传输时单位时间内传送的二进位数目指实际进行数据传输时单位时间内传送的二进位数目n计量单位：计量单位：“位位/秒秒”(bps)、“千位千位/秒秒”(kbps)、“兆位兆位/秒秒”(Mbps)或或“千兆位千兆位/秒秒”(Gbps)等等n信道带宽信道带宽(也称为信道容量也称为信道容量,bandwidth)n一个信道允许的最大数据传输速率一个信道允许的最大数据传输速率n信道带宽与采用的传输介质、传输距离、多路复用方法、调制解调方法信道带宽与采用的传输介质、传输距离、多路复用方法、调制解调方法等密切相关等密切相关n误码率误码率(error rate)n指数据传输中规定时间内出错数据占被传输数据总数的比例指数据传输中规定时间内出错数据占被传输数据总数的比例n端端延迟端端延迟(end-end delay)n指数据从信源传送到信宿所花费的时间。指数据从信源传送到信宿所花费的时间。36第1章 信息技术概述1.3.3 光纤通信与无线通信光纤通信与无线通信（1）传输介质的类型与特点传输介质的类型与特点（2）光纤通信光纤通信（3）无线通信无线通信37第1章 信息技术概述传输介质的类型与特点传输介质的类型与特点介质介质类型类型特点特点应用应用金属金属导体导体双绞线双绞线成本低，易受外部高频电磁波成本低，易受外部高频电磁波干扰，误码率较高；传输距离干扰，误码率较高；传输距离有限有限固定电话本地回固定电话本地回路、计算机局域路、计算机局域网网同轴电缆同轴电缆 传输特性和屏蔽特性良好，可传输特性和屏蔽特性良好，可作为传输干线长距离传输载波作为传输干线长距离传输载波信号，但成本较高信号，但成本较高固定电话中继线固定电话中继线路、有线电视接路、有线电视接入入光导光导纤维纤维光缆光缆传传输输损损耗耗小小，通通讯讯距距离离长长，容容量量大大，屏屏蔽蔽特特性性非非常常好好，不不易易被被窃窃听听，重重量量轻轻，便便于于运运输输和和铺铺设设。缺点是精确连接两根光纤很困难缺点是精确连接两根光纤很困难电话、电视等通电话、电视等通信系统的远程干信系统的远程干线，计算机网络线，计算机网络的干线的干线无线电波无线电波微波微波红外线红外线激光激光建设费用低，抗灾能力强，容量建设费用低，抗灾能力强，容量大，无线接入使得通信更加方便大，无线接入使得通信更加方便.但易被窃听、易受干扰但易被窃听、易受干扰广播，电视，移广播，电视，移动通信系统，计动通信系统，计算机无线局域网算机无线局域网38第1章 信息技术概述双绞线和同轴电缆双绞线和同轴电缆n原理：利用电流原理：利用电流(电压电压)传输信息传输信息n双绞线分类双绞线分类n3类线类线(10 Mb/s)；5类线类线(100Mb/s)；6类线类线(200Mb/s)n无屏蔽双绞线无屏蔽双绞线(UTP)；屏蔽双绞线；屏蔽双绞线(STP)同轴电缆同轴电缆内层导线内层导线金属屏蔽金属屏蔽外绝缘层外绝缘层绝缘体绝缘体n同轴电缆分类同轴电缆分类n基带同轴电缆（基带同轴电缆（5050）n传输数字信号传输数字信号n宽带同轴电缆（宽带同轴电缆（7575）n传输模拟信号传输模拟信号信号线信号线地线地线套管套管无屏蔽双绞线无屏蔽双绞线返回返回39第1章 信息技术概述光纤与光缆光纤与光缆多根光纤多根光纤保护层保护层防止光泄漏的吸收外壳防止光泄漏的吸收外壳起保护作用的防护层起保护作用的防护层外绝缘层外绝缘层光线光线光波在光纤中的传播光波在光纤中的传播n光导纤维（光导纤维（光线的入射角足够大时，就会出现全反射，光线的入射角足够大时，就会出现全反射，重复此过程，光就沿着光纤传播下去重复此过程，光就沿着光纤传播下去）纤芯纤芯 包层包层保护层保护层光波光波n光缆光缆光光 纤纤保保护护层层40第1章 信息技术概述光纤通信原理光纤通信原理电信号电信号驱动驱动电路电路光源光源中继器中继器输出输出电路电路电信号电信号发送单元发送单元(电电/光转换光转换)传输单元传输单元接收单元接收单元(光光/电转换电转换)光调光调制器制器光纤光纤光纤光纤放大放大电路电路光检光检测器测器n光纤主要用于传输数字信号，光纤主要用于传输数字信号，0信号或信号或1信号直接对光进行调制信号直接对光进行调制(即控制即控制激光的通或断激光的通或断幅移键控幅移键控ASK)n光波的频率为光波的频率为10141015Hz，目前一束光每秒能携带，目前一束光每秒能携带2.5G或或10G的二进的二进位信号，通过波分多路复用（位信号，通过波分多路复用（WDM）技术还可达到更大的通信容量）技术还可达到更大的通信容量 在发送端，由需要传输的在发送端，由需要传输的数字信号（电信号）去驱数字信号（电信号）去驱动一个光源（半导体激光动一个光源（半导体激光器或发光二极管），并对器或发光二极管），并对发出的光信号进行调制发出的光信号进行调制在接收端，信号经放大后在接收端，信号经放大后由光检测器（半导体光电由光检测器（半导体光电管）进行检测、解调，转管）进行检测、解调，转换成电信号之后输出换成电信号之后输出调制后的光信号通过光纤调制后的光信号通过光纤进行传输，为了补偿光纤进行传输，为了补偿光纤线路的损耗，消除信号失线路的损耗，消除信号失真和噪声干扰，每隔一定真和噪声干扰，每隔一定的距离要接入中继器的距离要接入中继器41第1章 信息技术概述波分多路复用波分多路复用(Wave Division Multiplexing,WDM)n为提高传输效率，为提高传输效率，1根光纤中可以同时传输几种不同波长的光波，每种根光纤中可以同时传输几种不同波长的光波，每种光波各自传输自己所携带的信息，速率可达到光波各自传输自己所携带的信息，速率可达到 40G-100Gbit/sn原理：原理：光纤光纤发送端有发送端有N个个发送单元，它发送单元，它们各自发出不们各自发出不同波长的光波同波长的光波通过复用器（称通过复用器（称为合波器）合并为合波器）合并起来，进入同一起来，进入同一根光纤进行传输根光纤进行传输接收端用分路器接收端用分路器(称为称为分波器分波器)将不同波长的将不同波长的光分开，分别送到各光分开，分别送到各自的光电检测器恢复自的光电检测器恢复出原始信号出原始信号示意图示意图复合光复合光42第1章 信息技术概述光纤通信的优点光纤通信的优点n光纤除了具有光纤除了具有大容量大容量、数字传输数字传输的优点之外，它是的优点之外，它是绝缘体，绝缘体，不会受高压线和雷电电磁感应的影响，抗不会受高压线和雷电电磁感应的影响，抗辐射的能力强辐射的能力强。光纤基本上可以做到不漏电，因此。光纤基本上可以做到不漏电，因此保密性比较强保密性比较强。光纤的。光纤的重量轻重量轻，便于运输和铺设，便于运输和铺设，它的传输它的传输损耗很小损耗很小，所以无中继通信传输的距离很，所以无中继通信传输的距离很长。长。返回返回43第1章 信息技术概述无线通信无线通信n原理：原理：模拟模拟信号或数字信号信号或数字信号使用电磁波使用电磁波调制后进行调制后进行传输传输1041051061071081091010101110121013101410151016 Hz双绞线双绞线同轴电缆同轴电缆AM广播广播FM广播和广播和TV卫星卫星地面微波地面微波光纤光纤紫外线紫外线红外线红外线可见光可见光微波微波无线电波无线电波超短波超短波中波中波短波短波电磁波的种类与频率范围电磁波的种类与频率范围 无线电波无线电波:10104 4 10 101111 (Hz)(Hz)中波：中波：0.3 0.3 3 (MHz)3 (MHz)短波：短波：3 3 30 (MHz)30 (MHz)超短波：超短波：30 30 300 (MHz)300 (MHz)微波：微波：0.3 0.3 300 (GHz)300 (GHz)红外线：红外线：10101111 10 101414 (Hz)(Hz)可见光：可见光：10101414 (Hz)(Hz)紫外线：紫外线：10101414 10 101616 (Hz)(Hz)无线广播无线广播电视、通信电视、通信通信通信返回返回44第1章 信息技术概述1.3.4 移动通信移动通信（1）什么是移动通信什么是移动通信（2）移动通信原理移动通信原理（3）第第2代和第代和第3代移动通信代移动通信45第1章 信息技术概述什么是移动通信？什么是移动通信？n处于移动状态的对象相互间的通信，如手机、无绳电话、寻呼系统等处于移动状态的对象相互间的通信，如手机、无绳电话、寻呼系统等n优点：克服通信终端位置对用户的限制，快速和及时地传递信息优点：克服通信终端位置对用户的限制，快速和及时地传递信息基站基站移动台移动台（手机）（手机）移动电移动电话交换话交换中心中心公用电话网公用电话网46第1章 信息技术概述蜂窝移动通信原理蜂窝移动通信原理n每每10km20km的的区区域域称称为为单单元元（形形似似蜂蜂窝窝），单单元元的的中中央央建建有有一一个个基基站站，该该单单元元内内所所有有手手机机都都向向该该基基站站发发送送信信号号并并接收基站发给的信号接收基站发给的信号n所所有有单单元元既既相相互互分分割割，又又彼彼此此有有所所交交叠叠，连成整个移动通信服务网连成整个移动通信服务网n所所有有基基站站都都通通过过微微波波或或电电缆缆、光光缆缆与与移移动交换中心通信动交换中心通信n手手机机每每个个时时刻刻都都处处于于某某个个特特定定单单元元的的基基站站控控制制之之下下，通通话话时时使使用用两两个个频频率率（一一个个上上行行频频率率，一一个个下下行行频频率率），同同一一单单元元内内同同一一时时刻刻的的不不同同手手机机使使用用不不同同的的频频率进行通信，相互不影响率进行通信，相互不影响n每每个个蜂蜂窝窝单单元元中中有有200多个信道多个信道(GSM)。n相相邻邻单单元元不不允允许许使使用用相相同同的的频频率率，不不相相邻邻单单元元的频率的频率允许允许重用重用移动移动交换交换中心中心电话交电话交换中心换中心47第1章 信息技术概述第二代第二代移动通信系统移动通信系统n传输的是数字化的语音传输的是数字化的语音/文字信号文字信号n使用频段：使用频段：900MHz/1800MHzn我国使用的我国使用的2种标准：种标准：nGSM（欧洲移动通信系统，也称全球通、全数字系统欧洲移动通信系统，也称全球通、全数字系统)n中中国国电电信信的的GSM网网已已基基本本实实现现县县以以上上城城市市的的覆覆盖盖,接接入入号号有有139135、130n采采用用频频分分多多路路复复用用技技术术(分分为为124个个上上下下行行信信道道)和和时时分分多多路路复复用用(每每个个信信道道8个个连连接接)，每每个个蜂蜂窝窝理理论论上上支支持持992个个连连接接，实实际际上上可可有有200多个多个nCDMA(码分多址接入，码分多址接入，Code Division Multiple Access)n所所有有手手机机都都占占用用相相同同带带宽宽和和频频率率，在在整整个个频频段段上上进进行行信信号号传传输输,但但它它们们分分别别采采用用不不同同的的编编码码原原理理加加以以区区分分，即即CDMA给给每每一一手手机机分分配配一一个个唯唯一一的的码码序序列列（扩扩频频码码），并并用用它它对对承承载载信信息息的的信信号进行编码号进行编码n抗干扰能力强，系统容量大，接通率高，噪声小，抗干扰能力强，系统容量大，接通率高，噪声小，48第1章 信息技术概述第三代第三代数字移动通信系统数字移动通信系统n第第2代移动通信的不足：代移动通信的不足：（1）数据传输速率过低（）数据传输速率过低（9.6kb/s或或57kb/s）（2）容量有限，不能满足发达地区手机用户高度密集的要求。容量有限，不能满足发达地区手机用户高度密集的要求。（3）不能实现覆盖全球的无缝连接）不能实现覆盖全球的无缝连接n第第3代移动通信技术（简称代移动通信技术（简称3G）的目标：的目标：（1）全球漫游）全球漫游（2）适应多种环境，地面移动通信与卫星移动通信相结合）适应多种环境，地面移动通信与卫星移动通信相结合（3）提供高质量的话音通信、数据通信和高分辨率图像通信）提供高质量的话音通信、数据通信和高分辨率图像通信（4）提供足够的系统容量，具有高保密性和优质的服务）提供足够的系统容量，具有高保密性和优质的服务n技术：技术：n频谱：频谱：1885 MHz 2025MHz，2110MHz2200MHz n传输速率：室内：传输速率：室内：2Mb/s，步行：步行：384kb/s，快速移动：快速移动：114kb/sn标准：标准：WCDMA、CDMA2000和和TD-SCDMA(时分时分-同步码分多址接入同步码分多址接入)1.4 数字技术基础数字技术基础1.4.1 比特比特1.4.2 数制运算数制运算50第1章 信息技术概述1.3.1 信息的基本单位信息的基本单位 比特比特(bit)（1）什么是比特）什么是比特（2）比特的逻辑运算）比特的逻辑运算（3）比特的算术运算）比特的算术运算51第1章 信息技术概述什么是比特？什么是比特？n比比特特（bit，binary digit的的缩缩写写）中中文文翻翻译译为为“二二进进位数字位数字”、“二进位二进位”或简称为或简称为“位位”n比特只有比特只有 2 种取值：种取值：0，1n如如同同DNA是是人人体体组组织织的的最最小小单单位位、原原子子是是物物质质的的最最小组成单位一样，小组成单位一样，比特是组成数字信息的最小单位比特是组成数字信息的最小单位n数值、文字、符号、图像、声音、命令数值、文字、符号、图像、声音、命令都可以使用比特来表示，其具体的表都可以使用比特来表示，其具体的表示方法就称为示方法就称为“编码编码”或或“代码代码”52第1章 信息技术概述比特在计算机中如何表示？比特在计算机中如何表示？n在计算机中表示二进位的方法：在计算机中表示二进位的方法：n电路的高电平状态或低电平状态电路的高电平状态或低电平状态(CPU)n电容的充电状态或放电状态电容的充电状态或放电状态(RAM)n两种不同的磁化状态两种不同的磁化状态(磁盘磁盘)n光盘面上的凹凸状态光盘面上的凹凸状态(光盘光盘)n53第1章 信息技术概述例例1：CPU内部二进位信息的表示内部二进位信息的表示nCPU内部通常使用高电平表示内部通常使用高电平表示1，低电平表示，低电平表示00.0V0.5V2.8V3.3V010V+3v01 054第1章 信息技术概述n磁盘表面微小区域中，磁性材料粒子的两种不同的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磁化状态分别表示0和和1例例2：磁盘存储器中比特的表示：磁盘存储器中比特的表示磁盘磁盘表面表面磁性材料粒子磁性材料粒子55第1章 信息技术概述例例3：内存储器中比特的存储：内存储器中比特的存储n计