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第一章:信息技术基础
:信息技术概述
(1)信息处理包括:收集、加工、存储、传递、施用
(2)信息技术概念:扩展人们信息器官功能、协助人们更有效进行信息处理的技术。
(3)信息技术包含:
扩展感觉器官功能的感测与识别技术
扩展神经系统功能的通信技术
扩展大脑计算功能的计算与存储技术
扩展效应器官功能的控制与显示技术
(4)信息化与信息产业:所谓信息化指利用现代信息技术对人类社会的信息和知识的生产与传播进行前面改造,使人类社会生产体系的结构发生变革的过程,信息技术引发了第三次工业革命。
(5)现代信息技术的主要特征是:采用光电技术,以数字技术为基础,以计算机及其软件为核心。
:微电子技术简介
(1)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,集成电路简写IC
(2)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,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***化镓
(3)集成电路根据它所包含的电子元件(集成度)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);按照集成电路的用途划分,可以分为通用集成电路和专用集成电路。
(4)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。
(5)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
(6)摩尔定律:单块集成电路平均每18—24个月翻一翻,目前,主流微处理器都是大致按照这个规律发展的。
(7)IC卡又称为集成电路卡,不受磁场影响,可靠存储数据,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。
(8)IC卡根据其使用方式不同,可以分为接触式和非接触式。接触式IC卡通过金属触点和读卡器接触读出数据,安全性能较高,如现在换“芯”的银行卡;非接触式IC卡采用电磁感应无线方式进行数据传输,安全性能略差,但是才做方便便捷,例如:现在的第二代居民身份证、ETC卡都属于非接触式IC卡。
:通信技术入门
(1)现代通信指的是使用电波或光波传递信息的技术,如:电报、电话、传真等,利用书、报、杂志不属于现代通信。(对照前现代信息技术的特征)
(2)通信的基本任务是传递信息,因而至少有三个要素组成:信源、信宿、信道。(实际应用中的信道是一种非理想信道,存在一定的干扰和串音,把这些干扰和串音称为噪音。)
(3)通信系统中被传输的信息必须以某种电(或光)信号的形式才能通过传输介质进行传输,电信号的变化有两种:连续形式和离散形式,连续形式也称为模拟信号,例如打电话通过话筒转化的信号,离散形式的称为数字信号,例如电报机,传真机和计算机发出的信号。
模拟信号在传输过程中容易受到干扰,传输质量不稳定。随着数字技术的发展,目前模拟信号通常转化成数字信号后在信道上传输。此时,就需要使用MODEM(调制解调器,调制器:将数字信号转换成模拟信号;解调器:将模拟信号转换成数字信号)
(4)数字通信技术最早是被长途电话系统采用的,计算机网络全面采用了数字通信技术,发送和接受的都是数字信号。包含三种调制方式:调频、调幅、调相(远距离传输需要使用载波调制。载波:高频震荡的正弦波)
(5)信道带宽:模拟通信系统中,信道允许信号的最大频率和最小频率的差值称为该信道的带宽,数字通信系统中信道上允许传输数据的最大速率称为该信道的带宽。(此处注意:带宽的概念是区分模拟通信和数字通信的)
(6)通信介质类型包括:
双绞线:成本低,误码率高,传输距离有限,通常是1Km以内,用于固定电话本地回路、计算机局域网。
同轴电缆:传输特性和屏蔽特性良好,容量比双绞线大,但是成本高,用于固定电话中继线路,有线电视接入。
光缆:容量最大,传输损耗小(但是不代表无损耗,所以需要使用中继器,在远距离传输时进行信号的整形和放大),传输距离长,但是成本高,精确连接两根光纤比较难,用于电话、电视、计算机网络。
无线电波:建设费用低,容量大,灵活性强,但是容易被窃听和干扰。
(7)多路复用技术:在一条信道上传输多路信号。其目的是为了提高信道的利用率。最常用到的多路复用技术有:频分多路复用(电视、调频广播),时分多路复用(计算机局域网),波分多路复用(光纤通信),CDMA(码分多址复用,手机通信)。
(8)无线电波可以按频率分为中波、短波、超短波和微波,中波沿地面传播,绕射能力强,适用于广播和海上通信,短波具有较强的电离层反射能力,适用于环球通信,超短波和微波的绕射能力差,只能作为视距或超视距中继通信,微波是一种具有极高频率的电磁波,波长很短,通常在1m至1mm,只能沿直线传输。
(9)常见的微波通信有:地面微波接力通信、对流层散射通信、卫星通信(人造地球卫星作为中继站,如:我国自行研制的北斗,GPS)
(10)个人移动通信系统:由移动台、基站(接受其覆盖范围内所有移动台无线信号的收发,以及和其他基站建立通信)、移动电话交换中心、公用电话网四个部分组成。第一代是模拟数字,第二代是数字通信(有GSM(GPRS)和CDMA两个标准),第三代简称3G(国际四个3G标准中,中国拥有自主产权的是TDS-CDMA),主要包括语音,视频等多媒体信号的高速传输。第四代简称4G,4G技术集3G和WLAN为一体,兼容3G,最大传输速率可达100Mb/S,是3G的50倍,费用却比3G便宜,4G的国际标准有TD-LTE(时分长期演进)和LTE-FDD。从1G—>4G蜂窝移动通信技术被保留下来,所谓蜂窝移动通信技术就是指每个基站的有效区域既相互分割,又彼此交叠,构成了蜂窝状的六边形区域。
:数字技术基础
(1)比特的取值只有”1”和”0”两种,表示两种不同的状态(无数值意义上的大小概念),是数字信息的原子单位。
CPU记录比特:双稳态触发器(断电易失性)
内存:电容的充放电状态(断电易失性)
磁盘:磁性材料粒子的磁化状态(断电非易失性)
(2)存储容量单位
常用的存储容量单位有b,B,KB,MB,GB,TB
除了外存容量计算时候MBàKB,GBàMB,TBàGB采用1000作为度量级,其他所有运算均按照内存换算规律进行运算
在计算机中b和B是不一样的概念,在题目中需要注意。
(3)比特的传输
,速率(带宽)度量单位是b/s。
,速率(带宽)度量单位是B/S。
所以,表示计算机网络不能用B/S。
(4)逻辑代数中最基本的逻辑运算有三种:逻辑加(or)、逻辑乘(and)、逻辑非(not)
逻辑加运算规则:0or0=00or1=11or0=11or1=1
逻辑乘运算规则:0and0=00and1=01and0=01and1=1
逻辑非运算规则:not0=1not1=0
以上三种逻辑运算的优先级为:not>and>or,若有括号则先算括号里面的,若为同级运算,则自左向右依次进行。
(5)进制换算规律总结
十进制转换成R进制:采用”除以R逆序取余法”
R进制转换成十进制:乘权求和法
八进制与十六进制换算:
八进制使用01234567八个数,十六进制采用:0—9ABCDEF共十六个数,A表示10,B表示11
八进制与二进制转化:将每一个八进制数字改写成等值的3位二进制数
十六进制与二进制转化:将每一个十六进制数字改写成等值的4位二进制数
(6)计算机中的数值分为整数与实数,整数可以精确的转换为不同的进制,而实数不一定都能精确转换,有时只能取近似值。
(7)计算机中定点数的表示:无符号数、原码、补码、反码
N位二进制整数
无符号:0~2n-1
原码:-2n-1+1~2n-1-1
补码:-2n-1~2n-1-1补码总比原码多表示一个(原码中的-0在补码中表示-2n-1)
正数:原码=反码=补码负数:原码、反码、补码不同
(8)浮点数:使用阶码和尾数表示,其中阶码决定了数值的大小,尾数决定了数值的精度。
第二章:计算机组成原理
:计算机逻辑组成
(1)计算机逻辑组成:
:鼠标、键盘、扫描仪、麦克风不管信息原始状态如何,在计算机中均以二进制方式进行表示。
:显示器、打印机,绘图仪将计算机内的二进制数据表示***可以感知的形式。
:
区分处理器和中央处理器的概念,中央处理器——能同时执行系统软件和应用软件
并行技术:至少两个CPU同时运行,并行处理的目的是为了提高计算机的运行速度★
:内存和外存的区别★
 
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
:系统中各个部件共享的传输线及控制电路。
分类按传输信号形式不同:数据线、地址线、控制线
按连接部件不同:系统总线、前端(CPU)总线、I/0总线
总线带宽:总线的工作频率*总线宽度/8*每个周期传输的次数(MB/S)(总线带宽是衡量总线性能的决定性指标)
补充:
主机:CPU、内存、总线构成了计算机的主机。
外设:I/0设备+外存,所有计算机的外设具有工作速度慢,无法由CPU直接访问的特点。
(2)计算机分类
(字长):32位、64位计算机
:巨型计算机、大型计算机、小型计算机、个人PC(工作站:通常性能比PC强,能高速进行图形的处理)
:第一代(电子管计算机)、第二代(晶体管计算机)、第三代(中、小规模集成电路)、第四代(超大规模极大规模集成电路)
(3)嵌入式计算机(单片机):把CPU、存储器、I/O等集成在一个芯片上,嵌入式计算机一般需要使用专门的嵌入式操作系统,具体见第三章。
典型试题:
,数据搜索的顺序是
、DRAM、、cache、硬盘
、硬盘、、DRAM、cache
:优先访问速度快的存储器。
“并行处理”。采用并行处理的目的是为了
A
。若总线的数据线宽度为16位,总线的工作频率为133MHz,每个总线周期传输一次数据,则其带宽为
//s
C
:CPU结构与原理
“存储程序控制”原理进行工作
CPU由三个部分组成:
寄存器组:保存当前正在运算的数据和中间结果变量。考试试题中出现寄存器通常不做特殊说明就是指代CPU中的寄存器组。
运算器:对数据进行加、减、乘、除等算术运算,计算机中算术逻辑运算部件称为ALU。
控制器:CPU指挥中心,又分为指令计数器(保存当前正在执行指令的内存地址,CPU按照该地址从内存中取出指令,多数情况下,指令是顺序执行的,所以每执行完一条指令,指令计数器的值加1)和指令寄存器(保存当前正在执行的指令,并译码)。
(2)指令有两个部分组成:操作码和操作数地址。一条指令执行周期:取指令、指令译码、执行指令。
(3)每一种CPU都有它自己的指令系统,CPU所能执行的全部指令称为该CPU的指令系统,通常采用”向下兼容方式”来开发新的处理器,即在新处理器中保留老处理器的所有指令,不同公司生产的CPU各有自己的指令系统,他们未必互相兼容(Intel和AMD公司的处理器兼容★)
(4)CPU的性能指标主要包括:(注意:六个因素共同决定,而不是单一决定)
字长(位数):CPU中整数寄存器和定点运算器的宽度(也就是指CPU一次可以处理的二进制位的位数),现在大多数是64位(CORE2以上处理器均为64位)
主频:指CPU中电子线路的工作频率,决定着CPU芯片内部数据传输与操作速度的快慢(单位:GHZ)
高速缓存Cache:Cache的容量决定CPU访问的命中率(Cache的工作原理:程序局部控制原理;Cache的作用:解决高速CPU和相对低速内存之间速度不匹配的问题,提高CPU效率,在计算机系统中引入cache后,
CPU的访问顺序为cache、内存、硬盘;cache中的内容是内存中部分内容的映射,内存中的内容是硬盘上部分内容的映射)
此外还有前端总线速率、指令系统的结构、CPU内部的逻辑结构(比如说几核)。
衡量CPU速率的单位:MIPS、FLOPS等。
典型试题:
,采用双核结构的是_____。
,错误的是。
,用来临时存放数据、指令和控制信息
,因而PC机可使用相同的软件
,也可以包含2个、4个、8个甚至更多个CPU
,我国也能生产CPU
:不同公司生产的CPU各有自己的指令系统,他们未必互相兼容
:PC机的主机
(1)主板:通常包括CPU插座、芯片组、存储器插槽、扩展卡插槽、显卡插槽、BIOS、CMOS,I/O接口等。为了便于不同PC机主板的互换,主板的物理尺寸已经标准化。
(2)主板上有两块特别有用的集成电路:一块是BIOS(存放在主板上的FlashROM中,非易失性),是PC机软件中最基础的部分,一块是CMOS存储器,存放着与计算机硬件相关的一些参数,包括当前的日期时间等,CMOS芯片是易失性存储器,必须电池供电。
,又存在关联(BIOS和CMOS中存放的数据不同,但是BIOS在执行时,又需要用到CMOS中的数据)。
:①PC机组装完第一次加电;②I/O设备变更;③CMOS电量耗尽或掉电;④重新调整一些参数。
(3)BIOS包括四个程序:加电自检(检测计算机硬件故障)、系统主引导(由引导程序装入OS)、CMOS设置程序(修改配置参数)、基本外围设备的驱动程序。
(4)芯片组:主板的控制中心,主板上各个部分通信的枢纽。分为北桥芯片(主导芯片,负责CPU、内存、显卡以及南桥芯片的通信)和南桥芯片(负责硬盘和I/O设备的通信)。芯片组决定内存和CPU。CPU工作的时钟频率是由芯片组提供的,若芯片提供的时钟与CPU时钟不兼容,则需要更换CPU。
(5)内存储器
DRAM芯片的电路简单,集成度高,功耗小,成本低,适合于内存储器的主体部分,速度慢。SRAM与DRAM比,电路较复杂,集成度低,功耗大,成本高,价格贵,但工作速度快,适合用作高速缓冲存储器Cache。
(ROM)是一种能够永久或半永久地保存数据的存储器,分为两种
不可在线改写内容的ROM
FlashROM:工作原理是:低电压下存储的信息可读不可写,较高电压下,存储的信息可以更改和删除,在PC机中用于存储BIOS程序或者制作各种存储卡、U盘、固态硬盘。
RAM和ROM最本质区别:断电易失性
(6)主存储器
,每次读取的数据量和数据线位数相关(字长)
:存储单元个数或者地址个数,和地址线位数相关(会计算★)
,存取时间的单位是ns。
,所以为提高CPU访问速度,主要从以下两个方面提高CPU性能:①引入cache。②改进存储器芯片制作工艺,例如现在使用的DDR2,DDR3均采用双列直插方式(DIMM内存条),并在主板上配备多个DIMM插槽。
(7)I/O操作的特点:CPU和I/O设备并行工作;多个I/O设备同时工作;可以任意增减I/O设备的数量或者种类;I/O操作由各自控制器控制完成,而不由CPU直接控制。
注意:大多I/O设备都是一个独立的物理实体,并不包含在PC的主机内,因此,I/O设备与主机之间必须通过连接器(插头/插座)相连,为了连接不同的设备,PC机有多种不同的I/O接口。
(8)I/O总线(主板总线):I/O控制器与CPU、存储器之间相互搅浑信息,传输信息的公用信号线,与主板扩展槽中的各扩展卡(I/O控制器)直接相连。
(9)I/O总线标准:PCI,,AGPPCI-E。其中,PCI-E是一种全新的I/O总线标准,采用串行点对点高速传输,目前逐步取代AGP接口。
(10)PC机可以连接许多不同种类的I/O设备,有串行(一位一位传输)和并行之分
常用I/O接口:(记住典型接口的传输速率)
USB接口:—60MB/
IEEE-1394接口:50MB/S—100MB/S
IDE接口:传输速率在66—133MB/SSATA接口:150MB/S—300MB/S
PS/2接口:低速、独占
红外接口:传输速率在4Mbps
(11)USB(通用串行总线)接口特点:串行、4线型连接器,速度快,即插即用(PnP规范)、热拔插,由主机向外设供电(5V),最多可连接127个设备。
/S
IEEE1393(火线):串行、6线型连接器,速度快,即插即用、热拔插,用于连接大容量视频、音频设备,最多连接63个设备,其数据传输速率可达50MB/S—100MB/S。
(12)I/O设备、I/O控制器、I/O总线和内存CPU之间的关系
典型试题:
,错误的是_____。
,普通用户一般不能自己更换
,所以不同PC机的主板均不能互换
,一般由2块VLSI芯片组成
、速度及可使用的内存条类型
B说明:为了便于不同PC机主板的互换,主板的物理尺寸已经标准化
,错误的是。
,其内容在关机后通常不会改变
,关机后主板上的电池继续给CMOS供电
,该程序是BIOS的组成部分
,由主板上独立的IC实现其功能,与芯片组无关
D说明:网卡与芯片组有关。那么与芯片组中的哪个芯片有关?
,正确的是。
,其内容不可在线改写
,因此PC机只能安装一根内存条
(静态随机存取存储器)
(纳秒)之间
D说明:A错在BIOS芯片在低电压下存储的信息可读不可写,较高电压下,存储的信息可以更改和删除;B错在一个主板一般有两个存储器插槽;错在内存条上的存储器芯片属于DRAM(动态随机)
‘
,下列存储器中存取速度最快的是。
C说明:寄存器与CPU是紧紧连在一起的,所以速度是最快的
,数据传输速率最高的是。
.IEEE-
B说明:PS/2是键盘或鼠标接口,速率很低
SATA是硬盘接口,速率在150或300M
IEEE1394-b是视频设备接口,速率在100M左右
,速率在60M左右
、I/O总线和I/O接口的叙述中,错误的是。
,它不能传送控制信号和地址信号
,其插头/插座以及相应的通信规程和电气特性通常各不相同
B说明:I/O总线可以传输三类信号:数据信号、地址信号、控制信号
(1)键盘:电容式键盘
键盘上按键的作用:
F1~F12、CAPSLOCK、NUMLOCK、INSERT等.
为了适应操作系统新增功能,支持ACPI电源(高级配置与电源接口)管理规范,有些键盘增加了Power、sleep、wakeup等键,还带有多媒体控制键。笔记本电脑受到体积限制,按键数目少一些。
(2)鼠标:光电鼠标