第1 章 信息技术概述1.1 信息与信息技术（1）什么是信息 ▲信息是事物运动的状态及状态变化的方式▲信息与物质和能量同样重要，它是人们认识世界、改造世界的一种基本资 源▲站在客观事物立场上来看，信息是指“事物运动的状态及状态变化的方 式”▲站在认识主体立场上来看，信息则是“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”▲信息有多种表现形式，语言、文字、声音、图片等都是信息的表现形式 ▲信息的载体有：电信号、光信号▲电信号还有离散的、连续的两种形式▲信息和数据并不作严格的区分，信息就是有用的数据2）信息处理与信息技术▲信息技术（简称IT）指的是用来扩展人们信息器官功能、协助人们更有 效地进行信息处理的一门技术▲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▲信息处理包括：信息的收集、信息的加工、信息的存储、信息的传递、信 息的施用▲信息处理技术包括：信息感知技术（是否存在信息）、识别机会素（存在 的是哪个类型的信息）、通信技术（交流的时间、空间障碍）、控制技术。
3）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，可以通称为信息处理系统▲信息处理系统的结构：信息输入——感测与识别——传输 /存储——信息加工——传输/存储——控制与显示——信息输出▲信息处理系统举例、电视/广播、、银行、图书馆、因特网▲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，采用电子技术（包括激光技术）进行信息的收集、传输、加工、存储、显示 与控制，它包括通信、广播、计算机、微电子、遥感技术、自动控制、机器人等 诸多领域▲信息处理装置主要是计算机▲信息处理系统用于辅助人们进行信息处理（获取、传递、存储、处理„„） 1.2 微电子技术简介（1）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键技术，是发展电子信息产业和各项高 技术的基础▲微电子技术的核心是集成电路技术2）集成电路的制造 ▲现代集成电路使用个的半导体材料主要是硅，也可以是半导体如砷化镓 等▲发展历程：电子管————晶体管————小规模集成电路————超大 规模集成电路1904 1948 1950's 1970's▲集成度：单个集成电路所含电子元件的数目 小规模集成电路：集成度小于 100 中规模集成电路：集成度 100~3000 大规模集成电路：集成度 3000~10 万 超大规模集成电路：集成度 10万~100 万 极大规模集成电路：集成度大于 100 万 ▲按集成电路的功能来分：数字集成电路（门电路、存储器、微处理器、微 控制器、数字信号处理器等）和模拟集成电路（又称线性电路，如信号放大器、 功率放大器等）▲按用途分可分为专用的和通用的。
3）集成电路的发展趋势▲集成电路的优点：体积小、重量轻、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，门电路的开关速度也就越快▲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就越多，功 能就越强，速度也越快▲单块集成电路的集成度平均每 18~24 个月翻一番，成为 Moore 定律4） IC 卡▲IC卡的类型（按芯片分类）：存储器卡、CPU卡（也叫智能卡）▲IC卡的类型（按使用方式分类）：接触式IC卡（如IC卡）、非接触式IC 卡（射频卡、感应卡）1.3 通信技术入门（1）通信的基本原理▲从广义的角度来说，各种信息的传递均课称为通信，但现代通信指的是使 用电波或传播信息的技术，通常称为电信，如电报、、等▲广播和电视也使用电波传递信息、▲通信的三个要素：信息的发送者（信源）、信息的接受者（信宿）、信息的 传输通道（信道）▲载波信号是频率比被传输信号高得多的正弦波调制的方法主要有三种： 幅度调制、频率调制和相位调制▲数字信号调制过后为模拟形式的信号▲带宽的定义：模拟：最高低频率的差值 数字：一个信道允许的最大数据传输速率▲家庭计算机使用 modem 上网时采用数字调制技术。
▲卫星电视采用了数字调频技术▲人的语音： 300Hz-3400Hz▲远距离通信必须使用调制解调器▲多路复用技术有两种：时分多路复用、频分多路复用（广播、电视） ▲采用多路复用技术后，同轴电缆、光纤等传输线路可以同时传输成千上万 路不同的信源的信号，大大降低了通信的费用2) 数字通信▲直接那是信源产生的模拟信号或者通过用模拟信号对载波调制后进行传 输的通信技术称为模拟通信技术▲模拟通信的优点是结构比较简单，成本低但是在信号的调制和传输过程 中不可避免地会受到噪声信号的干扰，传输质量不够稳定▲将信源产生的模拟信号转换为数字信号(或信源发出的就是数字信号)， 然后直接传输数字信号或通过用数字对载波进行数字调制来传输信息的技术成 为数字通信技术▲数字通信的优点：抗干扰能力强，差错可控制，无噪声积累，传输质量高 灵活性好，能适应多种应用需求，声音、图像、数据均可传输 传输的数字信号可以直接由计算机进行存储、管理和处理 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▲基带传输：不经过调制，直接传输数字信号▲数字通信系统的模型： 信源——压缩编码——加密编码——信道编码——调制与复用——信道— —解调与分路——信道解码——解密——解压缩——信宿(在信道中有噪声干扰；第二三步称为信源编码；最后二三步称为信源解码)(3) 光纤通信和无线通信▲通信分有线通信和无线通信两种，有线通信中使用的传输介质有金属导体 和光导纤维，金属导体利用电流传输信息，光导纤维通过光波来传输信息；无线 通信根本不需要物理连接，而是通过电磁波在自由空间的传播来传输信息。
介质类型特点应用有双绞线成本低，易受外部冋频电磁波干扰,误码率较高；传输距离有限固定本地回路、计算机局域网同轴电缆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信号，但成本固定中继线路、有线电视接入▲通信传输介质的类型、特点和应用线通信较咼光缆传输损耗小，通讯距离长，容量大, 屏蔽特性非常好，不易被窃听，重量轻, 便于运输和铺设缺点是精确连接两根 光纤很困难、电视等通信 系统的远程干线，计算 机网络的干线无自由空间使用微波、红外线、激光等，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•但易被窃听、易受 干扰广播，电视，移动 通信系统，计算机无线 局域网线通信▲光纤通信的模型：电信号——驱动电路——光源——光调制器——光纤——中继器——光纤放大电路——光检测器——输出电路——电信号▲所谓的波分多路复用，就是在一根光纤中同时传输几种不同波长的广光波 以达到增大信道容量的目的▲光纤除了具有容量大和传输距离远（无中继通信距离可达几十甚至上百公 里）的优点之外，它是绝缘体，不会受高压线和雷电电磁波感应的影响，抗核辐 射的能力强光纤几乎可以做到做到不漏光，因此保密性强光纤的重量轻，便 于运输和铺设。
▲无线通信可省去线路的架设，也允许终端设备在一定范围内随意移动，因 此适合那些难于铺设传输线的边远山区和沿海岛屿是哦那个，也为大量的个人通 信设备和便携式计算机联网提供了条件但电波通过自由空间时能量较分散，传 输效率低，同时，无线传输存在着易被窃听、易受干扰等缺点▲微波:300MHz〜300GHz范围内的电磁波，波长为1 m〜1mm,特点： 直线传播，不能沿地球表面传播（无绕射性），需要每隔几十公里设立一个 中继站容量大、可靠性高建设费用低抗灾能力强应用：地面微波接力、卫星通信、对流层散射通信▲卫星通信优点：频带宽、通信距离远、容量大、抗干扰能力强、通信稳定（4）移动通信▲移动通信指的是处于移动状态的对象之间的通信，包括蜂窝移动、集群调 度、无绳、呼叫系统和卫星系统▲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 是蜂窝，所以也称为“蜂窝式移动通信”每个移动台在某一时刻只能处于一个 基站的控制之下1.4 数字技术基础（1） 比特▲比特的英文是“bit”，中文意译为“二进位数字”或“二进位”在不会引 起混淆时也可以简称“位”比特只有两种状态（取值）：0、1，一般没有大小之 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▲在计算机中表示二进位的方法：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）▲比特的运算使用逻辑代数，它有 3 种基本逻辑运算：逻辑加（也称“或”运算，用符号“OR”、“V”或“+”表示）逻辑乘（也称“与”运算，用符号“ AND”、“人”或“ •”表示，也可省略） 取反（也称“非”运算，用符号“NOT”或上横杠—表示）▲存储（记忆）1 个比特需要使用具有两种稳定状态的元器件，例如：开关、 灯泡等▲使用集成电路制成的触发器工作速度极快，其工作频率可达到 GHz 的水 平▲存储二进位信息的方法之一是使用电容器电压撤销后，充电状态仍会持 续一段时间▲磁盘是利用磁介质表面区域的磁化状态来存储二进位信息的，光盘则通过 “刻”在盘片光滑表面上的微小凹坑来记录二进位信息▲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: 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：1MB=103 KB =1 000 KB1GB=106 KB =1 000 000 KB1TB= 109 KB = 1 000 000 000 KB▲经常使用的传输速率单位如下：比特/秒（b/s）,也称“bps”，女口 2400bps （2400 b/s）、9600bps（9600b/s）等千比特/秒（kb/s），1kb/s=103 比特/秒=1000b/s （小写 k 表示 1000） 兆比特/秒（kb/s），1Mb/s=106 比特/秒=1000kb/s 吉比特/秒（kb/s），1Gb/s=109 比特/秒=1000Mb/s 太比特/秒（kb/s），1Tb/s=10i2 比特/秒=1000Gb/s（ 2） 比特与二进制数▲各种进制的标志：二进制：尾部B八进制：尾部 Q十进制：尾部 D 或空缺十六进制：尾部 H—A整数部分272321141低位01高位0 余数▲十进制整数转换成二进制整数▲十进制小数转换成二进制小数3） 整数（定点数）的表示0.6875位高小瓶部分1. 3750X 20. 7500X 21. 5000X 21. 0000算 机 中 的 数计整数（定点数）无付号整数8 位（。