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計算機基礎(chǔ)知識一、 信息技術(shù)的基本概念及其發(fā)展（1） 信息技術(shù)與信息處理系統(tǒng)A、 信息客觀事物：事物運動的狀態(tài)及狀態(tài)變化的方式認(rèn)識主體:認(rèn)識主體所感知或所表述的事物運動及其變化方式的形式、內(nèi)容和效用。B、 信息的收集； 信息的加工；信息的處理 信息的存儲； 信息的傳遞； 信息的施用；C、 信息技術(shù)信息技術(shù)指的是用來擴展人們信息器官功能、協(xié)助人們進行信息處理的一類技術(shù)?；镜男畔⒓夹g(shù)包括： 擴展感覺器官功能的感測（獲?。┡c識別技術(shù)； 擴展神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)功能的通信與存儲技術(shù)； 擴展思維器官功能的計算（處理）技術(shù)； 擴展效應(yīng)器官功能的控制與顯示技術(shù)； （2） 微電子技術(shù) A、 微電子技術(shù)是在電子電路和系統(tǒng)的超小型化及微型化過程中逐漸形成和發(fā)展起來的，它是以集成電路為核心的電子技術(shù)。微電子技術(shù)是信息技術(shù)領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)。集成電路（Integrated Circuit,簡稱IC）是20世紀(jì)50年代出現(xiàn)的，它以半導(dǎo)體單晶片作為材料，經(jīng)平面工藝加工制造，將大量晶體管、電阻等元器件及互聯(lián)線構(gòu)成的電子線路集成在基片上 ，構(gòu)成一個微型化的電路或系統(tǒng)?，F(xiàn)代集成電路使用的半導(dǎo)體材料通常是硅（Si），也可以是化合物半導(dǎo)體如砷化鎵（GaAs）等。B、 集成電路的分類a、 根據(jù)集成電路所包含的晶體管數(shù)目可分為： 小規(guī)模集成電路：小于100個電子元件； 中規(guī)模集成電路：1003000個電子元件； 大規(guī)模集成電路：300010萬個電子元件； 超大規(guī)模集成電路：10萬100萬個電子元件； 極大規(guī)模集成電路：超過100萬個電子元件；現(xiàn)代PC機所使用的微處理器、芯片組、圖形加速器芯片等都是超大規(guī)模和極大規(guī)模集成電路。b、 按照集成電路所用晶體管結(jié)構(gòu)、電路和工藝的不同，主要分為： 雙極性（bipolar）集成電路； 金屬一氧化物一半導(dǎo)體（MOS）集成電路； 雙極一金屬一氧化物一半導(dǎo)體（bi-MOS）集成電路； c、 按集成電路的功能可分為： 數(shù)字集成電路：邏輯電路、存儲器、微處理器、微控制器、數(shù)字信號處理器等； 模擬集成電路（線性電路）：信號放大器、功率放大器等；d、 按集成電路的用途可分為通用集成電路和專用集成電路（ASIC）。微處理器和存儲芯片等都屬于通用集成電路，而專用集成電路是按照某種應(yīng)用的特定要求而專門設(shè)計、定制的集成電路。C、 集成電路的制造集成電路是在硅襯底上制作而成的制備集成電路所用的工藝技術(shù)成為硅平面工藝，它包括氧化，光刻，摻雜和互聯(lián)等多項工序。把這些工序反復(fù)交叉使用，最終在硅片上制成包含多成電路及電子元件（如晶體管、電阻、電容、邏輯開關(guān)等）的集成電路。集成電路的制造工序繁多，從原材料熔煉開始到最終產(chǎn)品包裝大約需要400多道工序，工藝復(fù)雜且技術(shù)難度非常高，有一系列的關(guān)鍵技術(shù)。幾個術(shù)語：硅拋光片：硅襯底是將單晶硅錠經(jīng)切割、研磨和拋光后制成的像鏡面一樣光滑的圓形薄片。它的厚度不足1mm，其直徑可以使6英寸、8英寸、12英寸甚至更大，這種硅片稱為硅拋光片。晶圓：每一硅拋光片上可制作出成百上千個獨立的集成電路，這種整整齊齊排滿了集成電路的硅片稱作“晶圓”。芯片：將晶圓切開，分割成一個個單獨的集成電路小片，通過電磁法把點了磁漿的廢品剔除，將合格的集成電路按其電氣特性進行分類。這些集成電路小片就稱為芯片。因為晶圓上布滿了這些這種芯片，所以也有人把晶圓稱為大芯片或者直稱其為芯片。D、 集成電路的發(fā)展趨勢Intel公司的創(chuàng)始人之一（G.E.Moore）1965年在電子學(xué)雜志上曾發(fā)表論文預(yù)測，單塊集成電路的集成度平均每18-24個月翻一番，這就是有名的Moore定律。E、 IC卡IC卡是“集成電路卡”的縮寫，國外稱為chip card 或smart card。它把集成電路芯片密封在塑料卡基片內(nèi)部，使其稱為能存儲、處理和傳遞數(shù)據(jù)的載體。a、 IC卡從功能上分為存儲器卡、帶加密邏輯的存儲器卡、CPU卡三種。b、 IC卡按功能使用方式可分為接觸式IC卡（如電話IC卡）、非接觸式IC卡兩種。(3)數(shù)據(jù)通信的基本概念 A、通信 從廣義的角度來說，各種信息的傳遞可稱之為通信。 現(xiàn)代通信指的是使用電波或光波傳遞信息的技術(shù)，通常稱為電信，如電報、電話、傳真等。利用書、報、雜志、磁帶、唱片等傳播信息均不屬于現(xiàn)代通信的范圍。 廣播和電視也使用電波傳遞信息，但它是一種單點向多點發(fā)送的單向通信，通常所說的電信指的是雙向通信。 B、通信的基本任務(wù)：傳遞信息 信息的發(fā)送者（稱為信源）； C、通信的組成要素 信息的接收者（稱為信宿）； 信息的傳輸媒介（稱為信道）；（4）通信技術(shù)現(xiàn)代通信技術(shù)是指使用電波或光波通過特定傳輸媒體完成信息傳遞的技術(shù)。信道所采用的傳輸技術(shù)有模擬傳輸技術(shù)和數(shù)字傳輸技術(shù)兩種。A、 模擬通信 模擬通信的基礎(chǔ)是模擬通信技術(shù)。模擬通信技術(shù)指的是直接用連續(xù)信號來傳輸信息或者通過連續(xù)信號對載波進行調(diào)制來傳輸信息的技術(shù)a、 調(diào)制與解調(diào)高頻振蕩的正弦波信號能夠在長距離通信中比其他信號傳送更遠，因此可以把這種正弦波信號作為攜帶信息的“載波”。傳送數(shù)據(jù)時，利用信源信號去調(diào)整載波的某個參數(shù)（幅度、頻率，或相位），這個過程稱為“調(diào)制”，然后就可以進行長距離傳輸。到達目的地時，接收方再把載波信號攜帶的信息檢測出來，并轉(zhuǎn)換成適合計算機接收的高、低電平形式，稱為“解調(diào)”。調(diào)制和解調(diào)成對使用，調(diào)制解調(diào)器（MODEM）就是用來實現(xiàn)信號調(diào)制和解調(diào)功能的一種專用設(shè)備。有3種調(diào)制技術(shù)：調(diào)頻、調(diào)幅和調(diào)相。b、 頻分多路復(fù)用（FDM），其基本原理是每一個發(fā)送設(shè)備使用一個給定頻率的載波來傳輸數(shù)據(jù)，每一個接受設(shè)備設(shè)置稱為只接收給定頻率的載波。所有不同頻率的載波可在同一時間通過同一導(dǎo)線而不會相互干擾。使用在光纖通信中時也稱為波分多路復(fù)用（WDM）。模擬傳輸技術(shù)的應(yīng)用有：有限載波電話、光波電視等。B、 數(shù)字通信數(shù)字通信的基礎(chǔ)是數(shù)字傳輸技術(shù)。數(shù)字傳輸技術(shù)是指直接用數(shù)字信號來傳輸信息或者通過用數(shù)字信號對載波進行調(diào)制來傳輸信息的技術(shù)。數(shù)字通信的顯著特點是抗干擾能力強。a、 基帶傳輸技術(shù)，直接使用數(shù)字信號來傳輸信息的技術(shù)。b、 頻帶傳輸技術(shù)，先用數(shù)字信號對特定頻率的載波進行調(diào)制，使其變成適合于傳送的信號，然后再進行傳輸。 有3種數(shù)字調(diào)節(jié)技術(shù)：幅移鍵控、頻移鍵控和相移鍵控。c、 時分多路復(fù)用技術(shù) 數(shù)字傳輸技術(shù)采用的多路復(fù)用技術(shù)是時分多路復(fù)用（TDM），即個終端設(shè)備（計算機）以事先規(guī)定的順序輪流使用同一傳輸線進行數(shù)據(jù)傳輸。 多路復(fù)用器將輪轉(zhuǎn)一周的時間劃分為若干時間片，每個終端分配固定的一片時間用來傳輸一組數(shù)據(jù)，依次輪流進行傳輸，這種做法稱為同步時分多路復(fù)用，雖然簡單，但效率不高。 改進的方案是，只有當(dāng)被掃描的終端有數(shù)據(jù)發(fā)送時，才給該終端分配一個時間片，這種做法稱為異步時分多路復(fù)用。采用異步時分多路復(fù)用時必須為傳輸?shù)臄?shù)據(jù)附加上發(fā)送地址和目的地地址，以便接收方能正確識別發(fā)送者和接收者。 時分多路復(fù)用TDM不僅僅局限于傳輸數(shù)字信號，也可以同時交叉?zhèn)鬏斈M信號。對于模擬信號，可以把時分多路復(fù)用和頻分多路復(fù)用結(jié)合起來使用。（5）有線通信技術(shù)A、有線載波技術(shù) 在有線通信技術(shù)中，歷史最久的是使用有線點載波通信實現(xiàn)語音通信（電話），它利用頻率分割原理，實現(xiàn)話音信號在有線信道上的多路復(fù)用。 有線載波通信所用的傳輸介質(zhì)，可分為：架空明線、對稱電纜、同軸電纜; 有線載波通信主要用來傳輸電話、電報、傳真和數(shù)據(jù)，也可傳輸廣播、可視電話和電視節(jié)目。B、光纖通信光纖通信是利用光纖傳導(dǎo)光信號來進行通信的一種技術(shù)。光纖是光導(dǎo)纖維的簡稱，它由直徑大約為0.1mm的細石英玻璃絲構(gòu)成，透明、纖細，具有把光封閉在其中并沿軸向進行傳播的導(dǎo)波結(jié)構(gòu)。光纖通信的發(fā)展趨勢：全光網(wǎng)。所謂全光網(wǎng)光信息流在通信網(wǎng)絡(luò)中傳輸及交換時始終以光的形式進行，不需要經(jīng)過光/電、電/光轉(zhuǎn)換。全光網(wǎng)技術(shù)是光纖通訊領(lǐng)域的前沿技術(shù)。許多國家都把全光網(wǎng)作為建設(shè)“信息高速公路”的基礎(chǔ)。 頻率高，可傳輸?shù)男畔⒍啵?光纖通信的優(yōu)點 光纖是絕緣體，抗干擾和抗輻射能力強； 光纖幾乎不漏光，保密性好； 重量輕，便于運輸和鋪設(shè)；（6）無線通信技術(shù)無線電波可以按頻率（或波長）分成中波、短波、超短波和微波。 中波主要沿地面?zhèn)鞑?，繞射能力強，適用于廣播和海上通信。 短波具有較強的電離層反射能力，適用于環(huán)球通信。 超短波和微波的繞射能力較差，可作為視距或超距中繼通信。A、 微波通信微波是一種具有極高頻率（通常為300MHz300GHz）的電磁波，波長很短，通常為1m至1mm。利用微波進行遠距離通信的方式主要有地面微波接力通信、衛(wèi)星通信和對流層散射通信三種。（1） 地面微波接力通信的優(yōu)點：容量大、建設(shè)費用?。s為電纜投資的1/5左右）、抗災(zāi)能力強。（2） 衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信是當(dāng)前遠距離通信中一種先進的通信手段，它利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站來轉(zhuǎn)發(fā)無線電信號，實現(xiàn)在兩個或多個地球站之間的通信?？梢哉f衛(wèi)星通信就是微波接力通信向太空的延伸，是微波接力通信技術(shù)和空間技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。衛(wèi)星通信的主要優(yōu)點:通信距離遠、頻帶很寬、容量很大、信號受到的干擾也小，通信比較穩(wěn)定。缺點是：衛(wèi)星本身和發(fā)射衛(wèi)星的火箭造價都比較高、衛(wèi)星地球站的技術(shù)比較復(fù)雜，價格也比較貴、同步軌道衛(wèi)星距地球過遠，需要有較大口徑的通信天線，信號的遠距離傳輸帶來較大的時延，對電話通話不利。7、移動通信技術(shù) 所謂移動通信指的是處于移動狀態(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)。最具代表性的是手機，它屬于蜂窩移動系統(tǒng)。 移動通信系統(tǒng)有移動臺、基站、移動電話交換中心等組成。8、二進制、十六進制的概念，不同進制數(shù)的表示、轉(zhuǎn)換及其運算 A、數(shù)制用一組固定的符號和一套統(tǒng)一的規(guī)則來表示數(shù)目的方法就稱為數(shù)制（number system）。必須熟悉掌握四種進制的數(shù)制：二進制、十進制、八進制和十六進制。十進制（Decimal）的基數(shù)是10，特點是：（1）每一位只能從09十個數(shù)中選擇一個；（2）逢十進一。二進制（Binaey）的基數(shù)是2，特點是：（1）每一位只能是0或是1；（2）逢二進一。八進制（Octal）的基數(shù)是8，特點是：（1）每一位只能是從07八個數(shù)中選擇一個；（2）逢八進一。十六進制（Hexadecimal）的基數(shù)是16，特點是：（1）每一個只能從09、AF（即1015）十六個數(shù)中選擇一個；（2）逢十六進一。B、 各種進制轉(zhuǎn)換為十進制的方法數(shù)的按位展開法是用各位的數(shù)符乘以相應(yīng)的位權(quán)再求和得到其數(shù)值。例如：（1010）2=123 + 02 + 121 + 02 0=（10）10（1011.101）2=123 +02+121+12 0+12-1+02-2 +12-3=（11.625）10（143.65）8=182+481+380+68-1+58-2=(99.828125)10(BAD)16=11162+10161+13160=2816+160+13=(2989)10(2CF.4B)16=2162+12161+15160+416-1+1116-2=(719.29296875)10C、 十進制轉(zhuǎn)換二進制數(shù) 十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)時整數(shù)部分和小數(shù)部分的運算方法是不同的。 當(dāng)把十進制整數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)時，采用“除二取余”法。例如把十進制整數(shù)29轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)： 余數(shù) 2 29 1 低 位 取 2 14 0 數(shù) 2 7 1 方 2 3 1 向 2 1 1 高 位 0即（29）10=（11101）2當(dāng)把十進制小數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制小數(shù)時，采用“乘2取整”法。例如把十進制數(shù)0.625轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)： 0.6252=1.25 整數(shù)部分=1 高位 0.252=0.5 整數(shù)部分=0 0.52=1 整數(shù)部分=1 低位即（0.625）10=（0.101）2需注意的是，在將十進制小數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制小數(shù)時，不一定都能得到一個絕對準(zhǔn)確的數(shù)，因此有時只要得到希望的位數(shù)即可。D、二、八進制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換 由于八進制數(shù)的一位數(shù)相當(dāng)于二進制數(shù)的三位數(shù)，因此，從八進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)，只需以小數(shù)點為界，整數(shù)向左，小數(shù)向右，每位八進制數(shù)用相應(yīng)的三位二進制數(shù)取代，即可分別轉(zhuǎn)換成二進制的整數(shù)和小數(shù)。無論是向左還是向右，最后不足三維二進制數(shù)時都用零補足三位。例如：（312.522）8=（011 001 010.101 010 010）2同理，把二進制數(shù)抓換成相應(yīng)的八進制數(shù)只是上述方法的逆過程。例如： （1011011.00101011）2=（001 011 011.001 010 110）2=（133.126）8E、二、十六進制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)化 由于十六進制的一位數(shù)相當(dāng)于二進制的四位數(shù)，因此，從十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)類似于二、八進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換，即只需要以小數(shù)點為界，整數(shù)向左，小數(shù)向右，每位十六進制數(shù)用相應(yīng)的四位二進制數(shù)取代，即可分別轉(zhuǎn)化成二進制數(shù)的整數(shù)和小數(shù)。無論是向左還是向右，最后不足四位二進制數(shù)時都需要用零不足四位。例如：（3D7.A6）16=（0011 1101 0111.1010 0110）2又如： （1011110.00011001101）2=（0101 1110.0001 1001 1010）2=（5E.19A）169、整數(shù)（定點數(shù)）在計算機內(nèi)的表示 A、機器數(shù) 在計算機中，所有的數(shù)據(jù)、指令以及一些符號等都是用特定的二進制代碼表示。把一個數(shù)在計算機內(nèi)被表示的形式稱為機器數(shù)，該數(shù)稱為這個機器數(shù)的真值。機器數(shù)具有如下特點：（1） 由于計算機設(shè)備上的限制和操作上的便利，機器數(shù)有固定的位數(shù)。它所表示的數(shù)受到固定位數(shù)的限制，具有一定得范圍，超過這個范圍就會“溢出”。（2） 機器數(shù)把其真值的符號數(shù)字化。通常是用機器數(shù)中規(guī)定的符號位（一般是最高位）取0或1，來分別表示其真值的正或負。B、 原碼、反碼和補碼原碼。反碼和補碼誰最常見的機器數(shù)或稱數(shù)的編碼方式，下面分別介紹。（1） 原碼整數(shù)X的原碼是指：其符號位（最高位）的0或1表示X的正或負，其數(shù)值部分就是X的絕對值的二進制表示。例如，假設(shè)機器數(shù)的位數(shù)是8，起重工最高位是符號位，其余是數(shù)值部分，那么： （+17）=00010001， （-39）=10100111.值得注意的是，由于（+0）=00000000，而（-0）=10000000.所以，數(shù)0 的原碼不唯一，有“正零”和“負零”之分，原碼的表數(shù)范圍是-（2n-1-1）+（2n-1-1）（2） 反碼整數(shù)X的反碼是相對于原碼來說的，正整數(shù)的反碼和原碼一樣，負整數(shù)的反碼是其對應(yīng)的原碼符號位保持不變，而數(shù)值部分按位去反。例如：（+17）反=00010001，（-39）反=11011000。類似于原碼，反碼中“正零”和“負零”分別表示為： （+0）反=00000000，（-0）反=11111111.反碼的表數(shù)范圍是-（2n-1-1）+2n-1-1。（3） 補碼正整數(shù)X的補碼與其原碼一致：負整數(shù)的補碼則是其對應(yīng)的反碼在最后一位加1。例如： （+17）補=00010001，（-39）補=11011001。值得注意的是，盡管數(shù)0的原碼和反碼是不唯一的，但是0的補碼表示是唯一的，即（0） 補=（+0）補=（-0）補=00000000。補碼得表數(shù)范圍是-2n-1+2n-1-1。10、實數(shù)（浮點數(shù)）在計算機內(nèi)的表示 實數(shù)是既有整數(shù)又有小數(shù)的數(shù)，整數(shù)和純小數(shù)可以看成是實數(shù)的特例。任何一個實數(shù)在計算機內(nèi)部都可以用指數(shù)（稱為“階碼”，是一個整數(shù)）和尾數(shù)（這是一個純小數(shù)）兩部分來表示，這種表示方法叫“浮點表示法”。所以，計算機中實數(shù)也叫做“浮點數(shù)”，而整數(shù)則叫做“定點數(shù)”。相同長度的浮點數(shù)和定點數(shù)，前者可表示的數(shù)的范圍要比后者大的多。例：56.725=10（0.56725） （1001.011）2=24（0.1001011）2 在浮點表示法中，指數(shù)可以選擇不同的代碼，尾數(shù)的格式和小點數(shù)位置也可以有不