信息技术知识点整理.pdf
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1、欢迎您阅读并下载本文档,本文档来源于互联网,如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档!1 信息技术知识点整理 傅 宁 121090036 第 1 章 信息技术概述 1.1 信息与信息技术 1.信息是什么?信息是指“事物运动的状态及状态变化的方式”,它既不是物质也不是能量。2.客观世界的三大构成要素:信息、物质、能量。3.信息的性质:普遍性、动态性、时效性、多样性、可传递性、可共享性、快速增长性。*4.什么是信息处理?信息处理指的是与 信息的收集、加工、存储、传递、施用 相关的行为和活动。5.什么是信息技术?信息技术(IT,ICT)指的是用来 扩展人们信息器官功能,协助人们更有效地进行信
2、息处理 的一类技术。信息技术包括:扩展感觉器官功能的感测(获取)与识别技术;扩展神经系统功能的通信技术;扩展大脑功能的计算(处理)与存储技术;扩展效应器官功能的控制与显示技术。6.现代信息技术的三大特征:以数字技术(计算机)为基础;以计算机及其软件为核心;采用电子技术(包括激光技术)。核心技术:计算机、集成电路、通信、广播、互联网、自动控制、机器人等。7.什么是信息产业?信息产业(也称为“电子信息产业”)是指 信息设备生产制造,以及利用这些设备进行信息采集、储存、传递、处理、制作与服务的所有行业与部门的总和。8.什么是信息化?信息化是指由信息技术驱动的经济和社会的变革。信息化的本质是 利用信息
3、技术帮助社会个人和群体有效利用知识和新思想,从而能建成充分发挥人的潜力,实现其抱负的信息社会。1.2 数字技术基础 1.什么是比特?比特(b)是数字技术的处理对象,是组成数字信息的 最小单位。它只有两种状态(取值)。计算机(包括其它数字设备)中所有信息都使用比特(二进位)表示,只有使用比特表示的信息计算机才能进行处理、存储和传输。2.计算机中表示与存储(比特)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)3.用比特表示信息的优点:比特只有 0 和 1 两个符号,具有 2 个状态的器件和装置就能表示和存储
4、比特,而制造两个稳定状态的电路又很容易 比特的运算规则很简单,使用门电路就能高速度地实现二进制数的算术和逻辑运算 比特不仅能表示“数”,而且能表示文字、符号、图像、声音,可以毫不费力地相互组合,开发“多媒体”应用 信息使用比特表示以后,可以通过多种方法进行“数据压缩”,从而大大降低信息传输和存储的成本。使用比特表示信息后,只要再附加一些额外的比特,就能发现甚至纠正信息传输和存储过程中的错误,大大提高了信息系统的可靠性 欢迎您阅读并下载本文档,本文档来源于互联网,如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档!2 4.存储容量的计量单位:8b1B(字节 byte,用大写 B 表示)计算机内存储
5、器容量的计量单位:KB:1 KB=210 字节=1024 B (千字节)MB:1 MB=220 字节=1024 KB(兆字节)GB:1 GB=230 字节=1024 MB(吉字节、千兆字节)TB:1 TB=240 字节=1024 GB (太字节、兆兆字节)外存储器容量经常使用 10 的幂次来计算:1MB103 KB 1 000 KB 1GB106 KB 1 000 000 KB 1TB 109 KB=1 000 000 000 KB 5.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
6、光信号进行传输(称为基带传输),远距离传输或者无线传输时需要使用调制技术。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/s 6.B:二进制 Q:八进制 D:十进制 H:十六进制 211=2048 212=4096 213=8192
7、 214=16384 215=32768 216=65536 220=1M 230=1G 240=1T 7.数值信息的表示:(1)无符号整数:只表示正整数。n 位二进制数可表示的最大十进制数为 2n-1。(2)带符号整数:可以表示正整数、负整数、零。最高位为符号位,“0”表示“+”,“1”表示“-”n 位二进制数可表示的十进制数范围为-2(n-1)+12(n-1)-1 上面的表示方法称为“原码”。带符号整数在计算机内不采用“原码”而采用“补码”的形式表示。补码:符号位不变,绝对值部分取反加 1。-43 的原码:10101011 补码:11010101 相同位数的二进制补码可表示的数的个数比原码
8、多一个。(3)浮点表示:任一个二进制实数 N 均可表示为 N=S2P(其中,是该数的符号;S 是 N 的尾数;P 是 N 的阶码)+1001.011B =+0.1001011B2100 二进制 十进制 0.1 0.5 0.01 0.25 0.11 0.75 0.001 0.125 0.011 0.375 0.101 0.625 0.111 0.875 欢迎您阅读并下载本文档,本文档来源于互联网,如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档!3-0.0010101=-0.10101*10(-10)因此,32 位的单精度浮点数在计算机中可表示为:符号位 8 位阶码 32 位位数 8.文字符号的
9、表示:日常使用的书面文字由一系列称为“字符”的书写符号所构成,计算机中常用字符的集合叫做“字符集”(西文字符集、中文(汉字)字符集)。最常用的西文字符集是 ASCII 字符集,包含 128 个字符,包括 96 个可打印字符和 32个控制字符,每个字符采用 7 个二进位进行编码,计算机中使用 1 个字节存储 1 个 ASCII 字符。ASCII 字符集中 ASCII 码从小到大先数字后小写字母再后大写字母。9.基本逻辑运算:逻辑加:“或”运算 逻辑乘:“与”运算 取反:否定运算 1.3 微电子技术简介 1.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高技术的基础,它是在电子元器
10、件小型化、微型化的过程中发展起来的。微电子技术的核心是集成电路技术。2.电子电路中元器件的发展演变:电子管晶体管小规模集成电路超大规模集成电路 3.什么是集成电路?集成电路(IC):是以半导体单晶片作为基片,采用平面工艺,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微型化的电路或系统。(1)集成电路的优点:体积小、重量轻;功耗小、成本低;速度快、可靠性高。(2)集成电路的分类:按用途分:通用集成电路、专用集成电路(ASIC)按电路的功能分:数字集成电路、模拟集成电路 按晶体管结构、电路和工艺分:双极型(Bipolar)电路、金属氧化物半导体(MOS)电路 按集成度(
11、芯片中包含的元器件数目)分:小规模集成电路(SSI)、中规模集成电路(MSI)、大规模集成电路(LSI)、超大规模集成电路(VLSI)、极大规模集成电路(ULSI)(3)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。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体管、电阻、电容、连接线的尺寸上下功夫。4.什么是 IC 卡?IC 卡(chip card、smart card),又称为集成电路卡,它是把集成电路芯片密封在塑料卡基片内,使其成为能存储信息、处理和传递数据的载体(1)特点:
12、存储信息量大、保密性能强、可以防止伪造和窃用、抗干扰能力强、可靠性高。(2)IC 卡的类型:按芯片分类:存储器卡 CPU 卡 按使用方式分类:接触式 IC 卡 非接触式 IC 卡(频射卡、感应卡)欢迎您阅读并下载本文档,本文档来源于互联网,如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档!4 第 2 章 计算机组成原理 2.1 计算机的组成与分类 1.1946 年美国宾州大学研制成功第 1 台数字电子计算机 ENIAC(最致命缺点:程序与计算分离)2.第 14 代计算机对比 代别 年代 使用的主要元器件 使用的软件类型 主要应用领域 第 1 代 20 世纪 40年 代 中 期50 年代末期 C
13、PU:电子管 内存:磁鼓 外设:磁带 使用机器语言(二进制)和汇编语言(符 号 化 机 器 语言)编写程序 科学和工程计算 第 2 代 20 世纪 50年 代 中 后期60 年代中期 CPU:晶体管 内存:磁芯 外设:磁盘 使 用FORTRAN(第 一 个 高 级 语言)等高级程序设计语言 开始广泛应用于数据处理领域 第 3 代 20 世纪 60年 代 中 期70 年代初期 CPU:中、小规模集成电路(SSI、MSI)内存:SSI、MSI 的半导体存储器 操作系统、数据库管理系统等普遍使用 在科学计算、数据处理、工业控制等领域得到了广泛应用 第 4 代 20 世纪 70年 代 中 期以来 CP
14、U:大、超大规模集成电路(LSI、VLSI)内存:LSI、VLSI的半导体存储器 软件开发工具和平台、分布式计算软件等开始广泛使用(软件工程)深入到各行各业。家庭和个人普遍使用计算机 3.计算机的逻辑结构 (1)硬件:计算机系统中所有实际物理装置的总称。软件:在计算机中运行的各种程序及其处理的数据和相关的文档。(2)经典计算机的逻辑结构(冯.诺依曼计算机):(3)现代计算机的逻辑结构 输入设备:向计算机输入信息 中央处理器:负责对输入信息进行各种处理 内存储器和外存储器:把程序和数据(包括原始数据、中间运算结果、最终结果等)储存起来 输出设备:把信息送出计算机 总线与 I/O 接口:用于连接
15、CPU、内存、外存和各种 I/O 设备并在它们之间传输信息的运算器和控制器 输入设备 输出设备 存储器 欢迎您阅读并下载本文档,本文档来源于互联网,如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档!5 一组共享的传输线及其控制电路,为 CPU 总线(前端总线)和 I/O 总线。与经典计算机结构相比的 3 个变化:集中控制分散控制 存储器内存储器外存储器 通过 CPU 通信通过总线进行通信 4.内存与外存对比 内存储器(简称内存或主存)外存储器(简称外存或辅存)存取速度 很快 较慢 存储容量 较小(因单位成本较高)很大(因单位成本较低)性质 断电后信息消失 断电后信息保持 用途 存放已经启动运行
16、的程序和需要立即处理的数据 长期存放计算机系统中几乎所有的信息 与 CPU 关系 CPU 所处理的指令及数据直接从内存中取出 程序及相关数据必须先送入内存后才能被 CPU 使用 5.计算机的分类 按内部逻辑结构分类:8 位/16 位/32 位/64 位;单 CPU/多 CPU 按性能和价格分类:巨型计算机、大型计算机、小型计算机(服务器)、个人计算机(台式 PC、笔记本 P、C 平板电脑等)、嵌入式计算机 巨型、大型计算机作为服务器使用,个人计算机独立使用或作为客户机使用 个人计算机特点:价格便宜、使用方便、软件丰富、性能不断提高、适合办公或家庭使用。按计算机服务的对象和作用分类:中央处理器(
17、运算器及其控制)外存储器 内存储器 输出设备 总线(bus)输入设备 I/O接口 I/O接口 外存储器接口 控制器 控制器 控制器 CPU 控制器 memory storage I/O设备通过I/O接口与各自的控制器连接,然后由控制 欢迎您阅读并下载本文档,本文档来源于互联网,如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档!6 类型 服务对象 应用性质 主要特点 分类或应用举例 软件特点 个人计算机 直接为用户服务 通用 性能/价格比高 多媒体性能好 有通用性和可扩展性 工作站 台式机 笔记本 种类多,功能丰富,用户可自行装卸 服务器 为其它计算机服务 半通用 吞吐率高 可用性好 有可扩展性
18、)数据库服务器 Web 服务器 打印服务器(企 业 级,部 门级)实时处理和并发 工 作 能 力强,可靠性和安全性好 嵌入式计算机 为其它设备服务 专业 价格便宜 功耗低 实时处理 软件固化,扩展性差 手机 数码相机 MP3 播放器 功能专用、单一、结构紧凑,固 化 在 芯 片中,不易修改和扩充 2.2 CPU 的逻辑结构与工作原理 1.冯诺依曼计算机的结构与原理(图见 P4)(1)计算机的工作由程序控制,程序是一个指令序列,指令是能被计算机理解和执行的操作命令;(2)程序(指令)和数据均以二进制编码表示,均存放在存储器中;(3)存储器中存放的指令和数据按地址进行存取;(4)指令是由 CPU
19、一条一条顺序执行的。2.“存储程序控制”原理 将问题的解算步骤编制成为程序,程序连同它所处理的数据都用二进位表示并预先存放在存储器中。程序运行时,CPU 从内存中一条一条地取出指令和相应的数据,按指令操作码的规定,对数据进行运算处理,直到程序执行完毕为止。欢迎您阅读并下载本文档,本文档来源于互联网,如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档!7 3.什么是指令?指令就是命令,它用来规定 CPU 执行什么操作。指令是构成程序的基本单位,程序是由一连串指令组成的。指令采用二进位表示,大多数情况下,指令由两个部分组成:4.CPU 的组成部分:运算器(对数据进行各种算术或逻辑运算,所以称为算术逻
20、辑部件(ALU),参加 ALU 运算的操作数通常来自通用寄存器 GPR,运算结果也送回 GPR)、控制器和寄存器 5.CPU 的任务:取指令并完成指令所规定的操作。6.指令在计算机中的执行过程:指令指令译码取数运算保存 通常,每一步需要 1 个或几个时钟周期才能完成。7.什么 4 是指令系统?CPU 可执行的全部指令称为该 CPU 的指令系统,即它的机器语言。8.CPU 的性能(1)计算机的性能主要表现为程序执行速度的快慢,计算机性能由许多因素决定,例欢迎您阅读并下载本文档,本文档来源于互联网,如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档!8 如 CPU 的内存、硬盘、显卡等,但通常 CP
21、U 是主要因素(2)CPU 的性能高低主要表现为 CPU 的速度,有两种衡量方法:1.每秒钟可执行的指令数目(单位:MIPS、MFLOPS)2.PC 大多以常用软件(办公软件、数字媒体处理软件和 3D 游戏等)的运行速度来测试 CPU 的性能(3)影响 CPU 性能的主要因素:字长(位数)、指令系统;体系结构 逻辑结构、高速缓存(cache)的容量与结构;逻辑实现 主频(CPU 内部时钟频率)、CPU 总线速率;物理实现(4)提高 CPU 性能的 3 大措施 1 改进 CPU 结构;2 提高 IC 速度(主频);3 增加 CPU(核)的数目。2.3 PC 机的组成 1.主板 (1)主板的作用:
22、安装所有的电子器件、电路与连接件。(2)主板内容:见上图(3)ROM BIOS:存放最基础的软件基本输入/输出系统(BIOS)(4)CMOS 存储器:存放硬件配置信息和系统基本参数(日期、时间、口令等)2.芯片组的作用 存储器插槽 处理器 插座 I/O设备插口 光驱及 硬盘连接器 电源连接器 扩充卡插槽(PCI)CPU插座 北桥 芯片 南桥 芯片 BIOS CMOS 存储器 扩充卡插槽(PCI-E x1)显示卡插槽(PCI-E x16)CPU芯片 CPU前端总线 北桥 MCH 图形卡接口 双通道 南桥 ICH5 USB 2.0接口(x8)以太网接口 PCI 插槽(6个)ROM BIOS 硬盘接
23、口(x2)音频Codec Super I/O 键盘,鼠标,软驱,并口,串口等 电话Modem DDR 2 电源管理、时钟生成 DDR 2 存储器 欢迎您阅读并下载本文档,本文档来源于互联网,如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档!9 芯片组是 PC 机各组成部分相互连接和通信的枢纽 北桥芯片:1.存储器控制功能;2.连接 CPU、存储器、显卡、南桥芯片的枢纽 南桥芯片:1.多种 I/O 设备的控制功能;2.I/O 总线(PCI 总线)功能;3.提供了各种I/O 接口 3.BIOS(1)什么是 BIOS(Basic Input/Output System)?中文名为“基本输入/输出系统
24、”,它是存放在主板上只读存储器(ROM)芯片中的一组机器语言程序。(2)功能:诊断计算机故障、启动计算机工作、控制基本外设的输入输出操作(键盘、鼠标、磁盘读写、屏幕显示等)(3)BIOS 芯片:保存 BIOS 的只读存储器(ROM)芯片(4)BIOS 芯片中包含的程序:加电自检程序程序(POST)、系统自举程序(Boot)、CMOS设置程序、常用外部设备的驱动程序(Driver)4.内存储器的分类及应用 内存由半导体存储器芯片组成,芯片有多种类型:5.主存储器(RAM)的功能与原理 (1)主存是 CPU 可直接访问的存储器,用于存放供 CPU 处理的指令和数据 欢迎您阅读并下载本文档,本文档来
25、源于互联网,如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档!10(2)特点:以字节为单位进行连续编址,每个存储单元为 1 个字节(8 个二进位)(3)存储容量:主存储器中所包含的存储单元的总数(单位:MB 或 GB)(4)存取时间:从 CPU 送出内存单元的地址码开始,到主存读出数据并送到 CPU(或者是把 CPU 数据写入主存)所需要的时间(单位:ns,1 ns=10-9 s)(5)PC 机主存储器的物理结构 主存储器由 14 个内存条组成 内存条的组成:把若干片 DRAM 芯片焊装在一小条印制电路板上制成 内存条必须插在主板上的内存条插槽中才能使用 6.高速缓存(cache)(1)cac
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