專轉(zhuǎn)本第一章、信息技術(shù)概述

專轉(zhuǎn)本第一章、信息技術(shù)概述第一頁，共44頁。1.2信息技術(shù)信息技術(shù)：用來擴(kuò)展人的信息器官功能、協(xié)助人們進(jìn)行信息處理的一類技術(shù)。擴(kuò)展感覺器官功能的感測與識別技術(shù)；擴(kuò)展神經(jīng)系統(tǒng)功能的通信技術(shù)；擴(kuò)展大腦功能的計算（處理）與存儲技術(shù)；擴(kuò)展效應(yīng)器官功能的控制與顯示技術(shù)。2第二頁，共44頁。1.2信息技術(shù)例：與信息技術(shù)中的感測、存儲、通信技術(shù)相比，計算機(jī)主要用于擴(kuò)展人的____器官的功能。A.感覺（感測與識別）B.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（通信）C.思維D.效應(yīng)（控制與顯示）3第三頁，共44頁。1.2信息技術(shù)用于擴(kuò)展人的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和記憶器官的功能，消除信息交流的空間障礙和時間障礙的信息技術(shù)是_______。A．感測與識別技術(shù)B．控制與顯示技術(shù)C．計算技與處理技術(shù)D．通信與存儲技術(shù)4第四頁，共44頁。1.2信息技術(shù)與信息處理相關(guān)的行為和活動：信息收集，信息加工（計算、分析、檢索等），信息存儲，信息傳遞和信息施用（控制、顯示等）。

5第五頁，共44頁。1.3信息處理系統(tǒng)

現(xiàn)代信息技術(shù)的三大領(lǐng)域：微電子技術(shù)、通信技術(shù)、數(shù)字技術(shù)（計算機(jī)技術(shù)）。l當(dāng)代電子信息技術(shù)的基礎(chǔ)有兩項：微電子與光纖技術(shù)和數(shù)字技術(shù)。l現(xiàn)代信息技術(shù)的主要特征：以數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，以計算機(jī)為核心。6第六頁，共44頁。1.3信息處理系統(tǒng)

【2007真題】現(xiàn)代信息技術(shù)的主要特征是以數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，以

為核心?！?008真題】當(dāng)代電子信息技術(shù)的基礎(chǔ)有兩項：一項是微電子與光纖技術(shù)；另一項______是技術(shù)，電子計算機(jī)從一開始就采用了該技術(shù)。7第七頁，共44頁。1.4信息化與信息社會

信息化的概念起源于20世紀(jì)60年代日本；信息化的本質(zhì)：利用信息技術(shù)幫助社會個人和群體有效利用新知識和新思想，從而建成能充分發(fā)揮人的潛力，實(shí)現(xiàn)其抱負(fù)的信息社會。當(dāng)今世界許多發(fā)達(dá)國家和經(jīng)濟(jì)共同體都提出了信息化國家發(fā)展戰(zhàn)略。目前，我國處于工業(yè)化的中期，技術(shù)還比較落后，信息化處于快速發(fā)展階段。8第八頁，共44頁。2微電子技術(shù)

2.1微電子技術(shù)概述

2.2集成電路的分類

2.3集成電路的發(fā)展趨勢

9第九頁，共44頁。2.1微電子技術(shù)

微電子技術(shù)：是信息技術(shù)領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，是發(fā)展電子信息產(chǎn)業(yè)和各項搞技術(shù)的基礎(chǔ)。以集成電路為核心的電子技術(shù)，是在電子電路和系統(tǒng)的超小型化和微型化過程中逐漸形成和發(fā)展起來的。10第十頁，共44頁。大規(guī)模集成電路（LSI&VLSI）上千萬次到十多萬億次每秒真空電子管幾千次每秒用于軍事和科學(xué)研究工作晶體管幾十萬次每秒還用于數(shù)據(jù)處理和事務(wù)處理集成電路(SSI&MSI)

幾十萬次～幾百萬次每秒用于各個領(lǐng)域1946～19581964～19701958～19641971～分類依據(jù)：電子電路中使用的基礎(chǔ)元件半導(dǎo)體材料：硅（Si）2.1微電子技術(shù)

11第十一頁，共44頁。2.1微電子技術(shù)集成電路(IntegratedCircuit，簡稱IC)集成電路芯片是微電子技術(shù)的結(jié)晶，是計算機(jī)的核心。集成電路的規(guī)模由單個芯片或單位面積中包含的基本電子元器件的個數(shù)確定。集成電路的制作材料通常是硅（Si）、砷化鎵（GaAs）。12第十二頁，共44頁。2.1微電子技術(shù)集成電路的制造晶圓切片（簡稱晶圓）是圓形單晶硅薄片，是供芯片生產(chǎn)的基本材料。集成電路芯片（芯片）是以集成電路為主體，以晶圓為基本材料，經(jīng)過多道工藝制造，在它上面集成晶體管、電阻、電容等元件及互連線構(gòu)成的電子線路。13第十三頁，共44頁。2.2集成電路的分類

按照晶體管數(shù)目小規(guī)模（SSI）、中規(guī)模（MSI）、大規(guī)模（LSI）、超大規(guī)模（VLSI）、極大規(guī)模（ULSI）（——100——3000——10萬——100萬——）SSIMSILSIVLSIULSI14第十四頁，共44頁。2.2集成電路的分類

按照結(jié)構(gòu)、工藝分為：雙極型集成電路（Bipolar）；金屬—氧化物—半導(dǎo)體集成電路（MOS）；雙極—金屬—氧化物—半導(dǎo)體集成電路（Bi-MOS）按照功能分?jǐn)?shù)字集成電路和模擬集成電路

15第十五頁，共44頁。2.2集成電路的分類

按照用途分通用集成電路和專用集成電路微處理器和存儲芯片屬于通用集成電路；按照某種應(yīng)用的特定要求專門設(shè)計、定制的屬于專用集成電路。16第十六頁，共44頁。2.3集成電路的發(fā)展趨勢集成電路特點(diǎn)體積小、重量輕、可靠性高集成電路的工作速度主要取決于組成邏輯門電路的晶體管的尺寸。晶體管的尺寸越小，其極限工作頻率越高，門電路的開關(guān)速度就越快。芯片上電路元件的線條越細(xì)，相同面積的晶片可容納的晶體管就越多，功能就越強(qiáng)，速度也越快。提高集成度，關(guān)鍵在縮小門電路面積。17第十七頁，共44頁。2.3集成電路的發(fā)展趨勢Moore定律單塊集成電路的集成度平均每18～24個月翻一番（Intel公司創(chuàng)始人GordonE.Moore,1965年在《電子學(xué)》雜志）集成度是有極限的，因此，Moore定律不可能永遠(yuǎn)成立。18第十八頁，共44頁。2.4微電子技術(shù)集成電路卡（IC卡）IC卡是把集成電路芯片密封在塑料卡基片內(nèi)，使其成為能存儲、處理和傳輸數(shù)據(jù)的載體。IC卡根據(jù)功能分為三類：存儲器卡、帶加密邏輯的存儲器卡、CPU卡（如手機(jī)SIM卡）。IC卡按照使用方式分為兩種：接觸式IC卡、非接觸式IC卡。19第十九頁，共44頁。3通信技術(shù)3.1通信技術(shù)基礎(chǔ)3.2有線通信系統(tǒng)3.3無線通信系統(tǒng)20第二十頁，共44頁。3.1通信技術(shù)基礎(chǔ)通信：各種信息的傳遞現(xiàn)代通信：專指使用電波或廣波傳遞信息的技術(shù)。電信：專指雙向通信。例如：網(wǎng)絡(luò)、電話等。通信系統(tǒng)：也稱電信網(wǎng)，連接大量用戶，由終端設(shè)備（電話機(jī)）、傳輸設(shè)備（電話線）、交換設(shè)備（程控交換機(jī)）等組成。21第二十一頁，共44頁。3.1通信技術(shù)基礎(chǔ)產(chǎn)生和發(fā)送信息的一端信源信宿（載體&傳播媒介）信道噪聲（外界的干擾）接收信息的一端通信三要素22第二十二頁，共44頁。3.1通信技術(shù)基礎(chǔ)通信系統(tǒng)終端設(shè)備傳輸設(shè)備交換設(shè)備公共交換電話網(wǎng)(簡稱PSTN)是一種用于全球語音通信的電路交換網(wǎng)絡(luò)，是目前互聯(lián)網(wǎng)紓上最大的網(wǎng)絡(luò)，擁有用戶數(shù)量大約是8億。PBX（PrivateBranchExchange），用戶級交換機(jī)，俗稱：程控交換機(jī)，程控用戶交換機(jī)，電話交換機(jī)，集團(tuán)電話等.即公司內(nèi)部使用的電話業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)內(nèi)部分機(jī)用戶分享一定數(shù)量的外線。

23第二十三頁，共44頁。3.1通信技術(shù)基礎(chǔ)調(diào)制與解調(diào)技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)交換技術(shù)調(diào)制解調(diào)頻分復(fù)用時分復(fù)用波分復(fù)用電路交換分組交換通信技術(shù)24第二十四頁，共44頁。3.1通信技術(shù)基礎(chǔ)調(diào)制與解調(diào)調(diào)制（Modulation）：將基帶數(shù)字信號的波形變換為適合于模擬信道傳輸?shù)哪M信號波形。（將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號）解調(diào)（Demodulation）：將由調(diào)制器變換過的模擬信號波形恢復(fù)成原來的基帶數(shù)字信號波形。（將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號）基本調(diào)制方法：調(diào)幅（幅移鍵控法ASK），調(diào)頻（頻移鍵控法FSK），調(diào)相（相移鍵控法PSK）25第二十五頁，共44頁。3.1通信技術(shù)基礎(chǔ)多路復(fù)用為了提高線路利用率，總是設(shè)法在一條傳輸線路上，傳輸多個模擬信號（例如，語音信息）或數(shù)字信號，這就是多路復(fù)用。多路復(fù)用技術(shù)通常有：頻分復(fù)用，時分復(fù)用，波分復(fù)用26第二十六頁，共44頁。3.1.1多路復(fù)用技術(shù)頻分多路復(fù)用將傳輸線路的頻帶分成N部分，每一個部分均可作為一個獨(dú)立的傳輸信道使用。這樣在一對傳輸線路上可有N對話路信息傳送，而每一對話路所占用的只是其中的一個頻段。頻分制通信又稱載波通信，它是模擬通信的主要手段。27第二十七頁，共44頁。3.1.1多路復(fù)用技術(shù)時分多路復(fù)用：把一個傳輸通道進(jìn)行時間分割以傳送若干話路的信息。把N個話路設(shè)備接到一條公共的通道上，按一定的次序輪流的給各個設(shè)備分配一段使用通道的時間。當(dāng)輪到某個設(shè)備時，這個設(shè)備與通道接通，執(zhí)行操作。與此同時，其它設(shè)備與通道的聯(lián)系均被切斷。待指定的使用時間間隔一到，則通過時分多路轉(zhuǎn)換開關(guān)把通道聯(lián)接到下一個要連接的設(shè)備上去。時分制通信也稱時間分割通信，它是數(shù)字電話多路通信的主要方法，因而PCM通信常稱為時分多路通信。28第二十八頁，共44頁。3.1.1多路復(fù)用技術(shù)波分多路復(fù)用在單一光纖內(nèi)同步傳輸多個不同波長的光波，使得數(shù)據(jù)傳輸速度和容量獲得倍增。29第二十九頁，共44頁。3.1通信技術(shù)基礎(chǔ)交換技術(shù)：在任意兩個需要進(jìn)行通信的計算機(jī)之間建立一個臨時的通信鏈路，通信結(jié)束后再拆除鏈路，稱為交換技術(shù)。由中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)參與的通信，中轉(zhuǎn)的節(jié)點(diǎn)稱為交換節(jié)點(diǎn)。常用交換技術(shù)：電路交換、分組交換30第三十頁，共44頁。3.1通信技術(shù)基礎(chǔ)電路交換（線路交換）為發(fā)送端和接收端建立一條臨時的實(shí)際物理通道，供通信雙方使用，通信完畢后，交換機(jī)內(nèi)的連線被拆除。例如：電話交換機(jī)優(yōu)點(diǎn)：交換方式簡單，適合遠(yuǎn)距離成批數(shù)據(jù)傳輸，建立一次連接可傳送大量數(shù)據(jù)。缺點(diǎn)：線路利用率低，通信成本高。31第三十一頁，共44頁。3.1通信技術(shù)基礎(chǔ)分組交換（包交換）數(shù)據(jù)塊分割→組成一個數(shù)據(jù)包（也稱為“分組”）地址信息及分組信息?！彌_、轉(zhuǎn)發(fā)而到達(dá)目的地。接收端的計算機(jī)按照數(shù)據(jù)包的編號，將它們重新組裝成為原來形式的數(shù)據(jù)塊。例如：互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)點(diǎn)：線路利用率高；收發(fā)雙方不需同時工作，當(dāng)接收方忙碌時，整個網(wǎng)絡(luò)都可以作為它的緩沖；可以給數(shù)據(jù)包建立優(yōu)先級，使得一些重要應(yīng)用的數(shù)據(jù)包能優(yōu)先傳遞。

缺點(diǎn)：延時長，不宜用于實(shí)時通信或交互通信。

32第三十二頁，共44頁。3.1通信技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)信道：通信信道是傳輸數(shù)據(jù)的一個物理路徑或者是一種載波信號頻率。帶寬（信道容量）：一個信道允許的最大數(shù)據(jù)傳輸速度。數(shù)據(jù)傳輸速率（datarate）：實(shí)際傳輸數(shù)據(jù)時，單位時間內(nèi)傳輸?shù)亩M(jìn)制位數(shù)目。通常使用“位/秒”（bps）作為單位。誤碼率（errorrate）：數(shù)據(jù)傳輸中出錯數(shù)據(jù)占被傳輸數(shù)據(jù)總數(shù)的比例。端-端延遲：數(shù)據(jù)從信號源傳送到目的地所花費(fèi)的時間。33第三十三頁，共44頁。3.2有線通信系統(tǒng)有線載波通信：采用的傳輸介質(zhì)：架空明線，對稱電纜，同軸電纜。光纖通信纖芯包層光線備注：光導(dǎo)纖維的內(nèi)芯的折射率大于外套折射率。光只有滿足從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，才會發(fā)生全反射。34第三十四頁，共44頁。3.2有線通信系統(tǒng)利用光纖傳導(dǎo)光信號進(jìn)行通信的一種技術(shù)。發(fā)端：實(shí)現(xiàn)信號的電-光轉(zhuǎn)換；每隔一定距離接入光中繼器；收端：實(shí)現(xiàn)信號的光-電轉(zhuǎn)換。光纖通信可靠性好，保密性強(qiáng)。全光網(wǎng)（AON）：不進(jìn)行光-電、電-光轉(zhuǎn)換，速度提高，成本降低，它是信息高速公路的基礎(chǔ)。優(yōu)點(diǎn)：傳輸頻帶非常寬，通信容量大（速度最快）；抗雷電和電磁干擾、抗輻射能力強(qiáng)；無串音干擾，保密性強(qiáng)，不易被竊聽或截取數(shù)據(jù)；傳輸損耗小，通訊距離長。缺點(diǎn)：精確連接兩根光纖比較困難。35第三十五頁，共44頁。3.3無線通信系統(tǒng)微波通信微波是一種具有極高頻率的電磁波（介于無線電波與光波之間,頻率300MHz~300GHz,波長1m~1mm）。微波不能沿地面繞射傳播（中波），也不能經(jīng)電離層反射傳播（短波）。遠(yuǎn)距離微波通信方式：地面微波接力通信、衛(wèi)星通信、對流層散射通信。微波通信容量大、建設(shè)費(fèi)用省、抗災(zāi)能力強(qiáng)。36第三十六頁，共44頁。3.3無線通信系統(tǒng)地球通信衛(wèi)星地面站1地面站2衛(wèi)星衛(wèi)星衛(wèi)星地球36000公里中、低軌道衛(wèi)星：相對于地面是運(yùn)動的，覆蓋范圍小，地面天線必須跟蹤衛(wèi)星。但損耗小、延時少。同步定點(diǎn)衛(wèi)星：位于赤道上空大約36，000公里，相對于地面固定不動，覆蓋范圍大，三顆衛(wèi)星幾乎可以覆蓋地球全部面積。37第三十七頁，共44頁。3.3無線通信系統(tǒng)衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信的特點(diǎn)：通信距離遠(yuǎn)，頻帶寬，容量大，干擾小，較穩(wěn)定。但造價高、技術(shù)復(fù)雜，有一定延時。38第三十八頁，共44頁。3.3無線通信系統(tǒng)移動通信系統(tǒng)移動通信是指處于移動狀態(tài)的對象之間的通信，它包括蜂窩移動、集群調(diào)度、無繩電話、尋呼系統(tǒng)和衛(wèi)星系統(tǒng)。39第三十九頁，共44頁。3.3無線通信系統(tǒng)第一代移動通信采用模擬技術(shù)。第二代移動通信廣泛采用數(shù)字技術(shù)（GSM,CDMA,IS