信息技术

信息与信息技术

数据和信息

数据

数据是原始未加工的，数据可分为 数值型数据 和 非数值型数据

信息

定义：信息是客观世界中各种 事物运动状态 和 变化内容的反映，是认识主体对客观事物状态和变化的感知。

信息是人们认识世界和改造世界的一种 基本资源

信息是对数据进行 处理后 得到对人有用的东西

数据和信息的关系

  1. 数据是信息的载体

  2. 数据是信息的符号化表示

  3. 信息是数据的语义解释【信息=数据+语义】

  4. 信息来源于数据，因此 数据中包含信息

客观世界三大要素：信息、物质、能量【信息同物质能源同样重要】

注意：

信息是一种资源，信息既不是物质，也不是能量。

数据是原始未加工的，而信息是通过对数据加工得到的；

信息处理与信息技术

信息处理

信息的处理（行为与活动）：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

  1. 信息的收集 (如信息的感知、测量、获取、输入等)
  2. 信息的传递 (如邮寄、出版、电话、广播、微信等)
  3. 信息的加工 (如分类、计算、分析、转换、检索等)
  4. 信息的存储 (如书写、摄影、录音、录像等)
  5. 信息的施用 (如控制、显示、导航、机器人等)

信息技术【计算机帮助人做的事】

信息技术（IT）：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

  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

现代电子信息技术主要特征：以数字技术（计算机）为基础，软件与通信技术为核心，采用电子技术（包括激光技术）进行信息的收集、加工、存储、传递、施用。

信息化和信息社会

第一次工业革命：蒸汽机

第二次工业革命：电动机、发电机

第三次工业革命：信息技术

目前我国正处于工业化中后期，我们要抓住机遇，大力推进工业化和信息化深度融合，实现工 业化、信息化、城镇化、农业现代化 “四化”同步发展

数字技术基础

什么是比特

  1. 比特只有两种状态（值）：数字0 / 数字1
  2. 数字技术中比特是信息的最小单位；比特是计算机和其他所有数字设备存储，处理和传输的最小单位
  3. 比特既可以表示数值、文字，也可以表示图像、声音等

区分B和b：

1B = 8b【B是Byte，b是bit】

比特的存储

存储方式：使用具有两种稳定状态的器件

设备 存储bit的元器件 表示方法
CPU 触发器 电路的高电平状态与低电平状态
内存 电容器 电容器的充电状态和放电状态
硬盘 磁介质 磁性介质的磁化状态
光盘 由内向外的螺旋光光道【刻制和读取都靠激光】 凹坑边缘【1】，内外平坦处【0】

比特 存储 容量单位(2^10)：

1KB = 1024B 【大写K表示1024】

1MB = 1024KB

1GB = 1024MB

1TB = 1024GB

注意：内存、cache、文件和文件夹的容量 是1024

比特的传输

比特 传输 速率单位(10^3)：

1b/s 也叫 1bps

1kb/s = 1000b/s 【小写K表示1000】注意这里是小k

1Mb/s = 1000Kb/s

1Gb/s = 1000Mb/s

1Tb/s = 1000Gb/s

注意：外存、传输速率、频率 是1000

比特的运算

算术运算

算术运算分为：算术加，算术减

多位算术运算需进/借位运算；算术运算结果可能产生溢出

逻辑运算

逻辑加【或 / OR / V / +】:全零为零，有一为一

逻辑乘【与 / AND / Λ / ·】:全一为一，有零为零

取反：一变零，零变一

异或【】:同0异1

同或【】:相同为一，相异为零

多位逻辑运算按位独立运算；逻辑运算结果不可能产生溢

进制转化⭐

十进制 转 N进制 ：整数部分 除N取余，逆取。 小数部分 乘N取整，顺取。

N进制 转 十进制：按权展开，再累加

注意：二进制 转 八进制：三位合一位；二进制 转 十六进制：四位合一位 （反过来一样）

信息在计算机中的表示

数值信息的表示

整数（定点数）

  1. 无符号整数：8位二进制的范围：0~255【$2^n-1$】 两种0的表示

  2. 有符号整数：一种0的表示

8位二进制原码的范围：-127 ~ 127【-$2^{n-1}$+1 ~ $2^{n-1}$-1】

8位二进制补码的范围：-128 ~ 127【-$2^{n-1}$ ~ $2^{n-1}$-1】

注意

最高位变为符号位：0正1负

有符号整数的原码 0000…0000 = 1000…0000，都表示 0

有符号整数的补码 0000…0000表示0；1000…0000表示-$2^{n-1}$；例：8位二进制 0000 0000为0，1000 0000为-128

小数/实数【浮点数】

浮点数 = 尾数【小数】 + 指数【阶码】

尾数：决定了浮点数的精度（小数）

注意

同一个数的浮点数表示形式并不惟一，浮点数表示的范围比定点数大得多

原码、反码、补码

正数的原码、反码、补码相同

负数的反码为原码除符号位取反

负数的补码为原码除符号位取反+1

文字符号的表示

计算机使用最广泛的西文字符集及其编码是ASCII码，即美国信息交换标准码

基本的ASCII字符集共有128个字符，其中包含 96个可打印字符，32个控制字符。最高位为0，奇偶校验的作用。汉字最高位为1。

每个ASCII字符使用7个二进制编码，8个二进制进行存储/传输

计算机中英文字母采用ASCI 码存储，每一个ASCII字符存储占用1字节。

空格 < 数字 < 大写 < 小写

微电子技术

微电子技术与集成电路

==微电子技术以集成电路为核心；集成电路芯片是信息产业的基础==

集成电路【IC】：以半导体单晶片作为材料，采用平面工艺加工，将晶体管，电阻，电容等元器件及其连线所构成的电子线路集成在基片上，构成一个微型化的电路或系统。【半导体材料：纯净物 硅(Si)、化合物 砷化镓(GaAs)】

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

集成电路的分类

  1. 按电子元件数目【集成度】

  • 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】

注意：

PC 机使用的微处理器、芯片组、图形加速芯片都是 ==超大规模== 和极大规模集成电路。

中小规模集成电路集成对象：门电路或单级放大器；大规模集成电路集成对象：功能部件、子系统；

  1. 按晶体管结构、电路和工艺
  • 双极型集成电路
  • 金属氧化物半导体集成电路
  • 双极-金属氧化物半导体集成电路
  1. 按功能
  • 数字集成电路
  • 模拟集成电路
  1. 按用途

  • 通用集成电路【CPU，存储器】

  • 专用集成电路

集成电路的制造

技术指标：线宽【纳米】

工艺技术：硅平面工艺

集成电路发展趋势

摩尔定律【Moore】：集成度每 18~24月 翻一番【逐渐失效】

集成电路性能指标：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尺寸。晶体管尺寸越小，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。

扩展：台积电:中国台湾。海思:中国深圳。英伟达、高通:均为美国企业。

集成电路卡【IC卡】

IC卡的特点

  • 存储信息大，保密性强
  • 防止伪造和窃应
  • 抗干扰能力强，可靠性高

IC卡的分类

按集成电路芯片
  1. 存储器卡

应用：校园卡、公交卡

  1. CPU卡

应用：SIM卡、银行卡

按使用方式
  1. 接触式IC卡

表面有方形镀金结构，共有8个或6个镀金触点。插入读卡机卡口中，通过金属触点传输数据【接触传电导电】

特点：用于信息量大，读写操作比较复杂的场合，但易磨损，怕脏、寿命短

  1. 非接触式IC卡

卡中无电池，利用 电磁感应 无线传输数据

特点：用于读写信息比较简单的场合。操作方便，快捷，采用全密封胶固化，防水，防污，使用寿命长

应用：二代居民身份证、公交卡

衍生：电子标签【RFID】，应用：ETC