信息技术知识点整理

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息处理的一类技术。信息技术包括：①扩展感觉器官功能的感测（获取）与识别技术；②扩展神经系统功能的通信技术；③扩展大脑功能的计算（处理）与存储技术；④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：①以数字技术（计算机）为基础；②以计算机及其软件为核心；③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:①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比特，而制造两个稳定状态的电路又很容易②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③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④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。⑤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24.存储容量的计量单位：8b＝1B（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=2^10字节=1024B（千字节）MB:1MB=2^20字节=1024KB（兆字节）GB:1GB=2^30字节=1024MB（吉字节、千兆字节）TB:1TB=2^40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＝10^3KB＝1000KB1GB＝10^6KB＝1000000KB1TB＝10^9KB=1000000000KB5.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2400bps(2400b/s)千比特/秒(kb/s)，1kb/s=10^3比特／秒=1000b/s兆比特/秒(Mb/s)，1Mb/s=10^6比特／秒=1000kb/s吉比特/秒(Gb/s)，1Gb/s=10^9比特／秒=1000Mb/s太比特/秒(Tb/s)，1Tb/s=10^12比特／秒=1000Gb/s6.B:二进制Q：八进制D：十进制H：十六进制2^11=20482^12=40962^13=81922^14=163842^15=327682^16=655362^20=1M2^30=1G2^40=1T7.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2^n-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）+1~2^（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多一个。（3）浮点表示：任一个二进制实数N均可表示为N=±S×2P（其中，±是该数的符号；S是N的尾数；P是N的阶码）+1001.011B=+0.1001011B×2^100二进制十进制0.10.50.010.250.110.750.0010.1250.0110.3750.1010.6250.1110.8753-0.0010101=-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(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(chipcard、smartcard)，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：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:①存储器卡②CPU卡按使用方式分类：①接触式IC卡②非接触式IC卡（频射卡、感应卡）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1~4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CPU：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CPU: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(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memorystorageI/O设备通过I/O接口与各自的控制器连接，然后由控制器与I/O总线相连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)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2.2CPU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。73.什么是指令？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