《信息技術(shù)概述》

1、第第1章章 信息技術(shù)概述信息技術(shù)概述1.1 信息與信息技術(shù)信息與信息技術(shù)1.2 數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)1.3 微電子技術(shù)簡(jiǎn)介微電子技術(shù)簡(jiǎn)介21.1 信息與信息技術(shù)信息與信息技術(shù)（1）什么是信息）什么是信息（2）信息處理與信息技術(shù)）信息處理與信息技術(shù)（3）信息處理系統(tǒng)）信息處理系統(tǒng)3信息是什么？信息是什么？n信息是信息是“事物運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)及狀態(tài)變化的事物運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)及狀態(tài)變化的方式方式” n信息有多種表現(xiàn)形式，語(yǔ)言、文字、聲信息有多種表現(xiàn)形式，語(yǔ)言、文字、聲音、圖片等都是信息的表現(xiàn)形式音、圖片等都是信息的表現(xiàn)形式(也稱(chēng)為也稱(chēng)為信息的載體或媒體信息的載體或媒體)n信息與物質(zhì)和能量同樣重要，它是人們信

2、息與物質(zhì)和能量同樣重要，它是人們認(rèn)識(shí)世界、改造世界的一種基本認(rèn)識(shí)世界、改造世界的一種基本資源資源4什么是信息處理？什么是信息處理？n信息處理指的是與下列內(nèi)容相關(guān)的行為和活動(dòng)：信息處理指的是與下列內(nèi)容相關(guān)的行為和活動(dòng)：n信息的收集信息的收集(信息的感知、測(cè)量、獲取、輸入等信息的感知、測(cè)量、獲取、輸入等)n信息的加工信息的加工(信息的分類(lèi)、計(jì)算、分析、轉(zhuǎn)換等信息的分類(lèi)、計(jì)算、分析、轉(zhuǎn)換等)n信息的存儲(chǔ)信息的存儲(chǔ)(書(shū)寫(xiě)、攝影、錄音、錄像等書(shū)寫(xiě)、攝影、錄音、錄像等)n信息的傳遞信息的傳遞(郵寄、電報(bào)、電話、廣播等郵寄、電報(bào)、電話、廣播等 )n信息的施用信息的施用(控制、顯示等控制、顯示等) 5人工進(jìn)行

3、信息處理的過(guò)程人工進(jìn)行信息處理的過(guò)程 n人工信息處理的不足：人工信息處理的不足：n 算不快算不快n 記不住記不住n 傳不遠(yuǎn)傳不遠(yuǎn)n 看（聽(tīng)）不清看（聽(tīng)）不清事物事物客體客體信息獲取信息獲取(感覺(jué)器官感覺(jué)器官)信息加工與信息加工與存儲(chǔ)存儲(chǔ)(大腦大腦)信息傳遞信息傳遞(神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)系統(tǒng))信息施用信息施用(效應(yīng)器官效應(yīng)器官)信息傳遞信息傳遞(神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)系統(tǒng))信息技術(shù)（信息技術(shù)（IT）手手/腳腳/身身眼眼/耳耳/鼻鼻/舌舌/身身6什么是信息技術(shù)？什么是信息技術(shù)？n信息技術(shù)（信息技術(shù)（Information Technology，簡(jiǎn)稱(chēng)，簡(jiǎn)稱(chēng)IT）指的）指的是是用來(lái)擴(kuò)展人們信息器官功能、協(xié)助人們更有效地

4、進(jìn)行用來(lái)擴(kuò)展人們信息器官功能、協(xié)助人們更有效地進(jìn)行信息處理的一門(mén)技術(shù)。信息處理的一門(mén)技術(shù)。 n信息技術(shù)包括：信息技術(shù)包括：n擴(kuò)展感覺(jué)器官功能的擴(kuò)展感覺(jué)器官功能的感測(cè)感測(cè)(獲取獲取)與識(shí)別技術(shù)與識(shí)別技術(shù)n擴(kuò)展神經(jīng)系統(tǒng)功能的擴(kuò)展神經(jīng)系統(tǒng)功能的通信技術(shù)通信技術(shù)n擴(kuò)展大腦功能的擴(kuò)展大腦功能的計(jì)算計(jì)算(處理處理) 與存儲(chǔ)技術(shù)與存儲(chǔ)技術(shù)n擴(kuò)展效應(yīng)器官功能的擴(kuò)展效應(yīng)器官功能的控制與顯示技術(shù)控制與顯示技術(shù)n7現(xiàn)代信息技術(shù)現(xiàn)代信息技術(shù)n3大特征：大特征：n以數(shù)字技術(shù)（計(jì)算機(jī)）為基礎(chǔ)以數(shù)字技術(shù)（計(jì)算機(jī)）為基礎(chǔ)n采用電子技術(shù)（包括激光技術(shù)）采用電子技術(shù)（包括激光技術(shù)）n以計(jì)算機(jī)及其軟件為核心以計(jì)算機(jī)及其軟件為核心n

5、內(nèi)容：內(nèi)容：n計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)、微電子微電子、通信通信、廣播、遙感遙測(cè)、廣播、遙感遙測(cè)、自動(dòng)控制、機(jī)器人等自動(dòng)控制、機(jī)器人等8什么是信息處理系統(tǒng)？什么是信息處理系統(tǒng)？n用于輔助人們進(jìn)行信息獲取、傳遞、存儲(chǔ)、加工處用于輔助人們進(jìn)行信息獲取、傳遞、存儲(chǔ)、加工處理、控制及顯示的理、控制及顯示的綜合使用各種信息技術(shù)的系統(tǒng)綜合使用各種信息技術(shù)的系統(tǒng)，可以通稱(chēng)為信息處理系統(tǒng)可以通稱(chēng)為信息處理系統(tǒng)n信息處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：信息處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：傳輸傳輸/存儲(chǔ)存儲(chǔ)信息加工信息加工傳輸傳輸/存儲(chǔ)存儲(chǔ)控制與顯示控制與顯示感測(cè)與識(shí)別感測(cè)與識(shí)別信息輸入信息輸入信息輸出信息輸出9信息處理系統(tǒng)舉例信息處理系統(tǒng)舉例n雷達(dá)雷達(dá)： 以感

6、測(cè)與識(shí)別為主要目的以感測(cè)與識(shí)別為主要目的n電視電視/廣播：廣播： 以單向、點(diǎn)到多點(diǎn)的信息傳遞為主要以單向、點(diǎn)到多點(diǎn)的信息傳遞為主要目的目的n電話電話：以雙向、點(diǎn)到點(diǎn)的信息交互為主要目的：以雙向、點(diǎn)到點(diǎn)的信息交互為主要目的n銀行：銀行：以處理金融信息為目的以處理金融信息為目的n圖書(shū)館：圖書(shū)館：以信息收藏和檢索為主要目的以信息收藏和檢索為主要目的n因特網(wǎng)因特網(wǎng)：跨越全球的多功能信息處理系統(tǒng)：跨越全球的多功能信息處理系統(tǒng) 1.2 數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)1.2.1 比特比特1.2.2 比特與二進(jìn)制數(shù)比特與二進(jìn)制數(shù)1.2.3 整數(shù)（定點(diǎn)數(shù)）的表示整數(shù)（定點(diǎn)數(shù)）的表示1.2.4 實(shí)數(shù)（浮點(diǎn)數(shù)）的表示實(shí)數(shù)

7、（浮點(diǎn)數(shù)）的表示1.2.5 小結(jié)小結(jié)111.2.1 信息的基本單位信息的基本單位 比特比特(bit)（1）什么是比特）什么是比特（2）比特的邏輯）比特的邏輯（3）比特的存儲(chǔ)）比特的存儲(chǔ)12什么是比特？什么是比特？n比特（比特（bit，binary digit的縮寫(xiě)）中文翻譯為的縮寫(xiě)）中文翻譯為“二進(jìn)二進(jìn)位數(shù)字位數(shù)字”、“二進(jìn)位二進(jìn)位” 或簡(jiǎn)稱(chēng)為或簡(jiǎn)稱(chēng)為 “位位”n比特只有比特只有 2 種取值：種取值：0和和1，一般無(wú)大小之分，一般無(wú)大小之分n比特是組成數(shù)字信息的最小單位比特是組成數(shù)字信息的最小單位n數(shù)值、文字、符號(hào)、圖像、聲音、命令數(shù)值、文字、符號(hào)、圖像、聲音、命令都可以都可以使用比特來(lái)表示，

8、其具體的表示方法就稱(chēng)為使用比特來(lái)表示，其具體的表示方法就稱(chēng)為“編碼編碼”或或“代碼代碼”13例例 用用比比特特表表示示圖圖像像14比特的三種基本邏輯運(yùn)算比特的三種基本邏輯運(yùn)算n比特的取值比特的取值“0”和和“l(fā)” 可表示兩種不同的狀態(tài)（例如電位的可表示兩種不同的狀態(tài)（例如電位的高或低、命題的真或假）高或低、命題的真或假）n比特的運(yùn)算使用邏輯代數(shù)，它有比特的運(yùn)算使用邏輯代數(shù)，它有3種基本邏輯運(yùn)算：種基本邏輯運(yùn)算：n邏輯加邏輯加（也稱(chēng)（也稱(chēng)“或或”運(yùn)算，用符號(hào)運(yùn)算，用符號(hào)“OR”、“”或或“”表示）表示）n邏輯乘邏輯乘（也稱(chēng)（也稱(chēng)“與與”運(yùn)算，用符號(hào)運(yùn)算，用符號(hào)“AND”、 “”或或“ ”表示，也

9、可省略）表示，也可省略）n取反取反（也稱(chēng)（也稱(chēng)“非非”運(yùn)算，用符號(hào)運(yùn)算，用符號(hào)“NOT”或或上橫杠上橫杠“”表示）表示）15邏輯運(yùn)算的規(guī)則邏輯運(yùn)算的規(guī)則邏輯加：邏輯加： F = A B A: 0 0 1 1 B: 0 1 0 1 F: 0 1 1 1邏輯乘：邏輯乘： F = A B A: 0 0 1 1 B: 0 1 0 1 F: 0 0 0 1取反：取反： F = NOT A A: NOT 0 NOT 1 F: 1 0 兩個(gè)多位的二進(jìn)制信息兩個(gè)多位的二進(jìn)制信息進(jìn)行邏輯運(yùn)算時(shí)，按位進(jìn)行邏輯運(yùn)算時(shí)，按位獨(dú)立進(jìn)行，即每一位都獨(dú)立進(jìn)行，即每一位都不受其它位的影響：不受其它位的影響：例例1A: 011

10、0 B: 1010 F: 1110例例2A: 0110 B: 1010 F: 001016比特的存儲(chǔ)（比特的存儲(chǔ)（1）-CPU中比特的存儲(chǔ)中比特的存儲(chǔ)n存儲(chǔ)存儲(chǔ)(記憶記憶)1個(gè)比特需要使用具有兩種穩(wěn)定狀態(tài)的個(gè)比特需要使用具有兩種穩(wěn)定狀態(tài)的元器件，例如：開(kāi)關(guān)、燈泡等。元器件，例如：開(kāi)關(guān)、燈泡等。n在計(jì)算機(jī)的在計(jì)算機(jī)的CPU中，比特使用一種稱(chēng)中，比特使用一種稱(chēng)為為“觸發(fā)器觸發(fā)器”的雙穩(wěn)態(tài)電路來(lái)存儲(chǔ)的雙穩(wěn)態(tài)電路來(lái)存儲(chǔ)n觸發(fā)器有兩個(gè)狀態(tài)，可分別用來(lái)記憶觸發(fā)器有兩個(gè)狀態(tài)，可分別用來(lái)記憶0和和1，1個(gè)觸發(fā)器可存儲(chǔ)個(gè)觸發(fā)器可存儲(chǔ)1個(gè)比特個(gè)比特n一組（例如一組（例如8個(gè)或個(gè)或16個(gè)）觸發(fā)器可以個(gè)）觸發(fā)器可以存

11、儲(chǔ)存儲(chǔ)1組比特，稱(chēng)為組比特，稱(chēng)為“寄存器寄存器”nCPU中有幾十個(gè)甚至上百個(gè)寄存器中有幾十個(gè)甚至上百個(gè)寄存器 SdRd Q Q斷電后信息不再保持！斷電后信息不再保持！17比特的存儲(chǔ)（比特的存儲(chǔ)（2） -存儲(chǔ)器中比特的存儲(chǔ)存儲(chǔ)器中比特的存儲(chǔ)n計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中用電容器存儲(chǔ)二進(jìn)位信息：當(dāng)電容的兩計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中用電容器存儲(chǔ)二進(jìn)位信息：當(dāng)電容的兩極被加上電壓，它就被充電，電壓去掉后，充電狀態(tài)仍極被加上電壓，它就被充電，電壓去掉后，充電狀態(tài)仍可保持一段時(shí)間，因而可保持一段時(shí)間，因而1個(gè)電容可用來(lái)存儲(chǔ)個(gè)電容可用來(lái)存儲(chǔ)1個(gè)比特個(gè)比特信息存儲(chǔ)原理信息存儲(chǔ)原理 電容電容C處于充電狀態(tài)處于充電狀態(tài)時(shí)，表示時(shí)，表示1

12、電容電容C處于放電狀態(tài)處于放電狀態(tài)時(shí)，表示時(shí)，表示0存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)單元字線字線位線位線C讀放大器讀放大器n集成電路技術(shù)可以在半導(dǎo)體芯片上制作出以?xún)|計(jì)的微型集成電路技術(shù)可以在半導(dǎo)體芯片上制作出以?xún)|計(jì)的微型電容器，從而構(gòu)成了可存儲(chǔ)大量二進(jìn)位信息的半導(dǎo)體存電容器，從而構(gòu)成了可存儲(chǔ)大量二進(jìn)位信息的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片儲(chǔ)器芯片 斷電后信息不再保持！斷電后信息不再保持！18比特的存儲(chǔ)（比特的存儲(chǔ)（3） -磁盤(pán)、光盤(pán)中比特的存儲(chǔ)磁盤(pán)、光盤(pán)中比特的存儲(chǔ)n磁盤(pán)：利用磁介質(zhì)表面區(qū)域的磁化狀態(tài)來(lái)存儲(chǔ)二進(jìn)磁盤(pán)：利用磁介質(zhì)表面區(qū)域的磁化狀態(tài)來(lái)存儲(chǔ)二進(jìn)位信息位信息n光盤(pán)：通過(guò)光盤(pán)：通過(guò)“刻刻”在光盤(pán)在光盤(pán)片表面上的微小凹坑來(lái)記

13、片表面上的微小凹坑來(lái)記錄二進(jìn)位信息錄二進(jìn)位信息磁盤(pán)磁盤(pán)表面表面磁性材料粒子磁性材料粒子斷電后信息可以保持！斷電后信息可以保持！19存儲(chǔ)容量的計(jì)量單位存儲(chǔ)容量的計(jì)量單位n 8個(gè)比特個(gè)比特1個(gè)字節(jié)（個(gè)字節(jié)（byte，用大寫(xiě)，用大寫(xiě)B(tài)表示）表示）n計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)器容量的計(jì)量單位：計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)器容量的計(jì)量單位：nKB: 1 KB=210字節(jié)字節(jié)=1024 B （千字節(jié)）（千字節(jié)）nMB: 1 MB=220字節(jié)字節(jié)=1024 KB（兆字節(jié)）（兆字節(jié)）nGB: 1 GB=230字節(jié)字節(jié)=1024 MB（吉字節(jié)、千兆字節(jié)）（吉字節(jié)、千兆字節(jié)）nTB: 1 TB=240字節(jié)字節(jié)=1024 GB（太字節(jié)、兆兆字節(jié)

14、）（太字節(jié)、兆兆字節(jié)）n外存儲(chǔ)器容量經(jīng)常使用外存儲(chǔ)器容量經(jīng)常使用10的冪次來(lái)計(jì)算：的冪次來(lái)計(jì)算：n1MB103 KB 1 000 KBn1GB106 KB 1 000 000 KBn1TB 109 KB = 1 000 000 000 KB20現(xiàn)現(xiàn) 象象 160GB的移動(dòng)硬盤(pán)的移動(dòng)硬盤(pán)實(shí)際容量實(shí)際容量160,041,885,696 字節(jié)字節(jié)為什么？為什么？21原原 因因: 前綴前綴名稱(chēng)名稱(chēng)前綴前綴符號(hào)符號(hào)十進(jìn)制十進(jìn)制前綴前綴二進(jìn)制前綴二進(jìn)制前綴比值比值kilok/K103210 = 1,0240.976megaM106220 = 1,048,5760.954gigaG109230 = 1,07

15、3,741,8240.931teraT1012240 = 1,099,511,627,7760.909petaP1015250 = 1,125,899,906,842,6240.888exaE1018260 = 1,152,921,504,606,846,9760.867zettaZ1021270 = 1,180,591,620,717,411,303,4240.847yottaY1024280 = 1,208,925,819,614,629,174,706,176 0.827相同的符號(hào)，有兩種不同的含義！相同的符號(hào)，有兩種不同的含義！221.2.2 比特與二進(jìn)制數(shù)比特與二進(jìn)制數(shù)（1）不同進(jìn)位

16、制數(shù)的表示和含義）不同進(jìn)位制數(shù)的表示和含義（2）不同進(jìn)位制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換）不同進(jìn)位制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換（3）二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算）二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算不同進(jìn)位制數(shù)的表示和含義不同進(jìn)位制數(shù)的表示和含義 “數(shù)數(shù)”是一種信息，它有大?。〝?shù)值），可是一種信息，它有大?。〝?shù)值），可以進(jìn)行四則運(yùn)算以進(jìn)行四則運(yùn)算 “數(shù)數(shù)”有不同的表示方法。日常生活中人們有不同的表示方法。日常生活中人們使用的是十進(jìn)制數(shù)，但計(jì)算機(jī)使用的是二進(jìn)制使用的是十進(jìn)制數(shù)，但計(jì)算機(jī)使用的是二進(jìn)制數(shù)，程序員還使用八進(jìn)制和十六進(jìn)制數(shù)，它們數(shù)，程序員還使用八進(jìn)制和十六進(jìn)制數(shù)，它們?cè)鯓颖硎?？其?shù)值如何計(jì)算？怎樣表示？其數(shù)值如何計(jì)算？24十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)n十個(gè)

17、數(shù)字（十個(gè)數(shù)字（0、1、2、3、4、5、6、7、8、9）n低位與高位的關(guān)系是：逢低位與高位的關(guān)系是：逢10進(jìn)進(jìn)1n各位的權(quán)值是各位的權(quán)值是10的整數(shù)次冪（基數(shù)是的整數(shù)次冪（基數(shù)是10 ）n標(biāo)志：標(biāo)志： 尾部加尾部加“D”或缺省或缺省例：例：204.96= 2102010141009101610225二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)n 兩個(gè)數(shù)字表示（兩個(gè)數(shù)字表示（0、1），每一位），每一位1 個(gè)個(gè)“比特比特”n 低位與高位的關(guān)系是：逢低位與高位的關(guān)系是：逢2進(jìn)進(jìn)1n 各位的權(quán)值是各位的權(quán)值是 2 的整數(shù)次冪（基數(shù)是的整數(shù)次冪（基數(shù)是2 ）n 標(biāo)志：標(biāo)志： 尾部加尾部加B例：例：101.01 B = 122021

18、120 021122 5.2526八進(jìn)制數(shù)八進(jìn)制數(shù)n 八個(gè)數(shù)字表示（八個(gè)數(shù)字表示（0、1、2、3、4、5、6、7）n 低位與高位的關(guān)系是：逢低位與高位的關(guān)系是：逢8進(jìn)進(jìn)1n 各位的權(quán)值是各位的權(quán)值是8的整數(shù)次冪（基數(shù)是的整數(shù)次冪（基數(shù)是8 ）n 標(biāo)志：標(biāo)志：尾部加尾部加Q例：例：365.2Q = 382+ 681+ 580 + 281 = 245.2527十六進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)n用十六個(gè)數(shù)字表示（用十六個(gè)數(shù)字表示（0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F ）n逢逢16進(jìn)進(jìn)1, 基數(shù)為基數(shù)為16n各位的權(quán)值是各位的權(quán)值是16的整數(shù)次冪（基數(shù)是的整數(shù)次冪（基數(shù)是16 ）n標(biāo)志：

19、標(biāo)志：尾部加尾部加H例：例：F5.4H=15161 + 5160 + 4161 = 245.25不同進(jìn)制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換不同進(jìn)制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換 熟練掌握不同進(jìn)制數(shù)相互之間的轉(zhuǎn)熟練掌握不同進(jìn)制數(shù)相互之間的轉(zhuǎn)換，在編寫(xiě)程序和設(shè)計(jì)數(shù)字邏輯電路換，在編寫(xiě)程序和設(shè)計(jì)數(shù)字邏輯電路時(shí)很有用時(shí)很有用 只要學(xué)會(huì)二進(jìn)制數(shù)與十進(jìn)制數(shù)之間只要學(xué)會(huì)二進(jìn)制數(shù)與十進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換，與八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)換，與八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換就不在話下了換就不在話下了29十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù) 二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)n轉(zhuǎn)換方法：轉(zhuǎn)換方法：整數(shù)和小數(shù)放開(kāi)轉(zhuǎn)換整數(shù)和小數(shù)放開(kāi)轉(zhuǎn)換 整數(shù)部分：除以整數(shù)部分：除以2 2逆序取余逆序取余 小數(shù)部分：乘以小數(shù)

20、部分：乘以2 2順序取整順序取整n例如：例如：29.687529.6875 11101.1011 B n注意：十進(jìn)制小數(shù)（如注意：十進(jìn)制小數(shù)（如0.630.63）在轉(zhuǎn)換時(shí)會(huì)出現(xiàn)）在轉(zhuǎn)換時(shí)會(huì)出現(xiàn)二二進(jìn)制無(wú)窮小數(shù)，這時(shí)只能進(jìn)制無(wú)窮小數(shù)，這時(shí)只能取近似值取近似值整整數(shù)數(shù)部部分分小小數(shù)數(shù)部部分分30八進(jìn)制數(shù)與二進(jìn)制數(shù)的互換八進(jìn)制數(shù)與二進(jìn)制數(shù)的互換n八進(jìn)制八進(jìn)制二進(jìn)制：二進(jìn)制：例：例： 2467.32Q 010 100 110 111 . 011 010 Bn二進(jìn)制二進(jìn)制八進(jìn)制：八進(jìn)制：例：例： 1 101 001 110.110 01 B 001 101 001 110.110 010 B 1516.

21、62 Q 1位八進(jìn)制數(shù)與位八進(jìn)制數(shù)與3位位二進(jìn)制數(shù)的對(duì)應(yīng)！二進(jìn)制數(shù)的對(duì)應(yīng)！八進(jìn)制數(shù)八進(jìn)制數(shù) 二進(jìn)二進(jìn)制數(shù)制數(shù) 0 000 1 001 2 010 3 011 4 100 5 101 6 110 7 11131十六進(jìn)制數(shù)與二進(jìn)制數(shù)的互換十六進(jìn)制數(shù)與二進(jìn)制數(shù)的互換例例1：35A2.CFH 11 0101 1010 0010.1100 1111B例例2：11 0100 1110.1100 11B 34E.CCH十六進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù) 二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù) 十六進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù) 二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù) 0 0000 8 10000 0000 8 1000 1 0001 9 1001 1 0001 9 1001 2

22、 0010 A 1010 2 0010 A 1010 3 0011 B 1011 3 0011 B 1011 4 0100 C 1100 4 0100 C 1100 5 0101 D 1101 5 0101 D 1101 6 0110 E 1110 6 0110 E 1110 7 0111 F 1111 7 0111 F 1111n1 1位十六進(jìn)制數(shù)與位十六進(jìn)制數(shù)與4 4位二進(jìn)制數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系：位二進(jìn)制數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系：32二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算n1 1位二進(jìn)制數(shù)的加、減法運(yùn)算規(guī)則：位二進(jìn)制數(shù)的加、減法運(yùn)算規(guī)則：被加數(shù)被加數(shù) 加數(shù)加數(shù) 和和 進(jìn)位進(jìn)位 0 0 0 0 0 1 1 0 1

23、 0 1 0 1 1 0 1（a）加法規(guī)則）加法規(guī)則被減數(shù)被減數(shù) 減數(shù)減數(shù) 差差 借位借位 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0（b）減法規(guī)則）減法規(guī)則n2 2個(gè)多位二進(jìn)制數(shù)的加、減法運(yùn)算舉例：個(gè)多位二進(jìn)制數(shù)的加、減法運(yùn)算舉例：0101 1001+ 0100 01001001 0101由低位到高位逐由低位到高位逐位進(jìn)行！位進(jìn)行！33小結(jié)：數(shù)字技術(shù)的基礎(chǔ)小結(jié)：數(shù)字技術(shù)的基礎(chǔ)二進(jìn)制二進(jìn)制n二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算有二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算有2類(lèi)：類(lèi)：n邏輯運(yùn)算：邏輯運(yùn)算：，NOT. 按位進(jìn)行，不考按位進(jìn)行，不考慮進(jìn)位慮進(jìn)位n算術(shù)運(yùn)算算術(shù)運(yùn)算: +, - , x , / . 從低位到高位逐位從

24、低位到高位逐位進(jìn)行，需考慮低位的進(jìn)位進(jìn)行，需考慮低位的進(jìn)位(借位借位) 341.2.3 整數(shù)整數(shù)(定點(diǎn)數(shù)定點(diǎn)數(shù))的表示的表示（1）計(jì)算機(jī)中數(shù)的類(lèi)型）計(jì)算機(jī)中數(shù)的類(lèi)型（2）無(wú)符號(hào)整數(shù)的表示）無(wú)符號(hào)整數(shù)的表示（3）帶符號(hào)整數(shù)的表示）帶符號(hào)整數(shù)的表示35PC機(jī)中數(shù)的主要類(lèi)型機(jī)中數(shù)的主要類(lèi)型n都采用二進(jìn)制表示，有不同類(lèi)型和不同長(zhǎng)度都采用二進(jìn)制表示，有不同類(lèi)型和不同長(zhǎng)度n不同類(lèi)型和不同長(zhǎng)度的數(shù)各有不同的用途不同類(lèi)型和不同長(zhǎng)度的數(shù)各有不同的用途計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)中中的的數(shù)數(shù)整數(shù)整數(shù)(定點(diǎn)數(shù)定點(diǎn)數(shù))實(shí)數(shù)實(shí)數(shù)(浮點(diǎn)數(shù)浮點(diǎn)數(shù))無(wú)符號(hào)整數(shù)無(wú)符號(hào)整數(shù)帶符號(hào)整數(shù)帶符號(hào)整數(shù)32位（單精度浮點(diǎn)數(shù)）位（單精度浮點(diǎn)數(shù)）64位（雙精

25、度浮點(diǎn)數(shù)）位（雙精度浮點(diǎn)數(shù)）128位（擴(kuò)充精度浮點(diǎn)數(shù)）位（擴(kuò)充精度浮點(diǎn)數(shù)） 8位位(028-1)16位位(0216-1)32位位(0232-1)32位位(-231231-1) 短整數(shù)短整數(shù)64位位(-263263-1) 長(zhǎng)整數(shù)長(zhǎng)整數(shù)16位位(-215215-1) 16位整數(shù)位整數(shù) 8位位(-2727-1)小數(shù)點(diǎn)固定隱含小數(shù)點(diǎn)固定隱含在個(gè)位數(shù)右面在個(gè)位數(shù)右面小數(shù)點(diǎn)小數(shù)點(diǎn)不固定不固定36無(wú)符號(hào)整數(shù)的表示無(wú)符號(hào)整數(shù)的表示n采用采用“自然碼自然碼”表示：表示：n取值范圍由位數(shù)決定：取值范圍由位數(shù)決定：n8位：位： 可表示可表示0255 (28-1)范圍范圍內(nèi)的所有正整數(shù)內(nèi)的所有正整數(shù)n16位：位：可表

26、示可表示065535(216-1)范范圍內(nèi)的所有正整數(shù)圍內(nèi)的所有正整數(shù)nn位：位： 可表示可表示 02n-1范圍內(nèi)的范圍內(nèi)的所有正整數(shù)。所有正整數(shù)。 十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù) 8 8位無(wú)符號(hào)整數(shù)位無(wú)符號(hào)整數(shù) 0 00000000 0 00000000 1 00000001 1 00000001 2 00000010 2 00000010 3 00000011 3 00000011 4 00000100 4 00000100 5 00000101 5 00000101252 11111100252 11111100253 11111101253 11111101254 11111110254 11111

27、110255 11111111255 1111111137帶符號(hào)整數(shù)的表示（帶符號(hào)整數(shù)的表示（1 1）n 符號(hào)如何表示？符號(hào)如何表示？用最高位表示，用最高位表示，“0”0”表示正號(hào)表示正號(hào)(+),“1”(+),“1”表示負(fù)號(hào)表示負(fù)號(hào)(-)(-)n 數(shù)值部分如何表示？數(shù)值部分如何表示？(1)(1)原碼表示：原碼表示： 整數(shù)的絕對(duì)值以二進(jìn)制自然碼表示整數(shù)的絕對(duì)值以二進(jìn)制自然碼表示(2)(2)補(bǔ)碼表示：補(bǔ)碼表示： 正整數(shù)：絕對(duì)值以二進(jìn)制自然碼表示正整數(shù)：絕對(duì)值以二進(jìn)制自然碼表示 負(fù)整數(shù)：絕對(duì)值使用補(bǔ)碼表示負(fù)整數(shù)：絕對(duì)值使用補(bǔ)碼表示符號(hào)位符號(hào)位數(shù)值部分?jǐn)?shù)值部分最低位最低位最高位最高位舉例：舉例： +4

28、3的的8位原碼為：位原碼為： 00101011- 43的的8位原碼為：位原碼為： 10101011n 表示方法表示方法38帶符號(hào)整數(shù)的編碼表示（帶符號(hào)整數(shù)的編碼表示（2 2）n負(fù)數(shù)的絕對(duì)值如何用補(bǔ)碼表示？負(fù)數(shù)的絕對(duì)值如何用補(bǔ)碼表示？n先表示為自然碼先表示為自然碼n將自然碼的每一位取反碼將自然碼的每一位取反碼n在最低位加在最低位加“1”n例例1: - 43用用8位補(bǔ)碼表示位補(bǔ)碼表示- 43 的的8位補(bǔ)碼為：位補(bǔ)碼為：11010101n例例2： - 64用用8位補(bǔ)碼表示位補(bǔ)碼表示- 64 的的8位補(bǔ)碼為：位補(bǔ)碼為：1100000043 = 0101011取反：取反： 1010100加加1： 101

29、010164 = 1000000取反：取反： 0111111加加1： 100000039帶符號(hào)整數(shù)的編碼表示（帶符號(hào)整數(shù)的編碼表示（3 3）n優(yōu)缺點(diǎn)分析：優(yōu)缺點(diǎn)分析：n原碼表示法原碼表示法n優(yōu)點(diǎn)：與日常使用的十進(jìn)制表示方法一致，簡(jiǎn)單直觀優(yōu)點(diǎn)：與日常使用的十進(jìn)制表示方法一致，簡(jiǎn)單直觀n缺點(diǎn)：加法與減法運(yùn)算規(guī)則不統(tǒng)一，增加了成本；整數(shù)缺點(diǎn)：加法與減法運(yùn)算規(guī)則不統(tǒng)一，增加了成本；整數(shù)0 0 有有“00000000”00000000”和和“10000000”10000000”兩種表示形式，不方便兩種表示形式，不方便n補(bǔ)碼表示法補(bǔ)碼表示法n優(yōu)點(diǎn)：加法與減法運(yùn)算規(guī)則統(tǒng)一，優(yōu)點(diǎn)：加法與減法運(yùn)算規(guī)則統(tǒng)一， 沒(méi)

30、有沒(méi)有“-0”,-0”,可表示可表示的數(shù)比原碼多一個(gè)的數(shù)比原碼多一個(gè)n缺點(diǎn)：不直觀，人使用不方便缺點(diǎn)：不直觀，人使用不方便n結(jié)論：帶符號(hào)整數(shù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)不采用結(jié)論：帶符號(hào)整數(shù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)不采用“原碼原碼”而采而采用用“補(bǔ)碼補(bǔ)碼”的形式表示！的形式表示！40帶符號(hào)整數(shù)的編碼表示（帶符號(hào)整數(shù)的編碼表示（4 4）n原碼可表示的整數(shù)范圍原碼可表示的整數(shù)范圍8位原碼：位原碼： - 27+127- 1（- 127127）16位原碼：位原碼： - 215+1215- 1（- 3276732767）n 位原碼：位原碼： - 2n-1+12n-1- 1n補(bǔ)碼可表示的整數(shù)范圍補(bǔ)碼可表示的整數(shù)范圍 8位補(bǔ)碼：位補(bǔ)碼：-

31、 2727- 1 （- 128127 ) n位補(bǔ)碼：位補(bǔ)碼：- 2n-12n-1- 1- 128表示為表示為 10000000+127 表示為表示為 0111111141小結(jié)：小結(jié)：3 3種整數(shù)的比較種整數(shù)的比較8位二進(jìn)制碼位二進(jìn)制碼表示無(wú)符號(hào)整表示無(wú)符號(hào)整數(shù)時(shí)的數(shù)值數(shù)時(shí)的數(shù)值表示帶符號(hào)整數(shù)表示帶符號(hào)整數(shù)(原碼原碼)時(shí)的值時(shí)的值表示帶符號(hào)整數(shù)表示帶符號(hào)整數(shù)(補(bǔ)碼補(bǔ)碼)時(shí)的值時(shí)的值0000 00000000000 00011110111 11111271271271000 0000128- 0- 1281000 0001129- 1- 1271111 1111255- 127- 1 計(jì)算機(jī)中整數(shù)

32、有多種，同一個(gè)二進(jìn)制代碼表示不同類(lèi)型的整數(shù)計(jì)算機(jī)中整數(shù)有多種，同一個(gè)二進(jìn)制代碼表示不同類(lèi)型的整數(shù)時(shí)，其含義（數(shù)值）可能不同時(shí)，其含義（數(shù)值）可能不同 一個(gè)代碼它到底代表哪種整數(shù)（或其它東西），是由指令決定一個(gè)代碼它到底代表哪種整數(shù)（或其它東西），是由指令決定的的421.2.4 實(shí)數(shù)實(shí)數(shù)(浮點(diǎn)數(shù)浮點(diǎn)數(shù))的表示的表示 （選講）（選講）43實(shí)數(shù)的特點(diǎn)與表示方法實(shí)數(shù)的特點(diǎn)與表示方法n 特點(diǎn)：特點(diǎn)：n既有整數(shù)部分又有小數(shù)部分，小數(shù)點(diǎn)位置不固定既有整數(shù)部分又有小數(shù)部分，小數(shù)點(diǎn)位置不固定n整數(shù)和純小數(shù)是實(shí)數(shù)的特例整數(shù)和純小數(shù)是實(shí)數(shù)的特例n任何一個(gè)實(shí)數(shù)總可以表達(dá)成一個(gè)乘冪和一個(gè)純小任何一個(gè)實(shí)數(shù)總可以表達(dá)成一個(gè)

33、乘冪和一個(gè)純小數(shù)之積數(shù)之積n例如：例如： 56.725 = 0.56725102 0.0034756 = -0.34756102n 實(shí)數(shù)的表示方法（記階法）：用實(shí)數(shù)的表示方法（記階法）：用3個(gè)部分表示個(gè)部分表示n 乘冪中的乘冪中的指數(shù)指數(shù)：表示實(shí)數(shù)中小數(shù)點(diǎn)的位置：表示實(shí)數(shù)中小數(shù)點(diǎn)的位置n 純小數(shù)部分純小數(shù)部分(尾數(shù)尾數(shù))：表示實(shí)數(shù)中的有效數(shù)字部分：表示實(shí)數(shù)中的有效數(shù)字部分1. 數(shù)的正負(fù)數(shù)的正負(fù)(符號(hào)符號(hào))44二進(jìn)制實(shí)數(shù)的浮點(diǎn)表示二進(jìn)制實(shí)數(shù)的浮點(diǎn)表示n 與十進(jìn)制實(shí)數(shù)一樣，二進(jìn)制實(shí)數(shù)也可以用記階法表示與十進(jìn)制實(shí)數(shù)一樣，二進(jìn)制實(shí)數(shù)也可以用記階法表示n 例如：例如： +1001.011B = + 0.

34、1001011B2 100 0.0010101B = 0.10101B210 n可見(jiàn)，任一個(gè)二進(jìn)制實(shí)數(shù)可見(jiàn)，任一個(gè)二進(jìn)制實(shí)數(shù) N 均可表示為：均可表示為：N=S2P（其中，（其中， 是該數(shù)的是該數(shù)的符號(hào)符號(hào)； S是是N 的的尾數(shù)尾數(shù)；P是是N的的階碼）階碼）n因此，因此，32位的單精度浮點(diǎn)數(shù)在計(jì)算機(jī)中可表示為：位的單精度浮點(diǎn)數(shù)在計(jì)算機(jī)中可表示為： 尾尾 數(shù)數(shù)符號(hào)位符號(hào)位8位位23位位階碼階碼45小小 結(jié)：用比特表示信息的優(yōu)點(diǎn)結(jié)：用比特表示信息的優(yōu)點(diǎn) n比特只有比特只有0和和1兩個(gè)符號(hào)，具有兩個(gè)符號(hào)，具有2個(gè)狀態(tài)的器件和裝置就能表個(gè)狀態(tài)的器件和裝置就能表示和存儲(chǔ)比特，而制造兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)的電路又很

35、容易示和存儲(chǔ)比特，而制造兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)的電路又很容易n比特的運(yùn)算規(guī)則很簡(jiǎn)單，使用門(mén)電路就能高速度地實(shí)現(xiàn)二進(jìn)比特的運(yùn)算規(guī)則很簡(jiǎn)單，使用門(mén)電路就能高速度地實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)和邏輯運(yùn)算制數(shù)的算術(shù)和邏輯運(yùn)算n比特不僅能表示比特不僅能表示“數(shù)數(shù)”，而且能表示文字、符號(hào)、圖像、聲，而且能表示文字、符號(hào)、圖像、聲音，可以毫不費(fèi)力地相互組合，開(kāi)發(fā)音，可以毫不費(fèi)力地相互組合，開(kāi)發(fā)“多媒體多媒體”應(yīng)用應(yīng)用n信息使用比特表示以后，可以通過(guò)多種方法進(jìn)行信息使用比特表示以后，可以通過(guò)多種方法進(jìn)行“數(shù)據(jù)壓數(shù)據(jù)壓縮縮”，從而大大降低信息傳輸和存儲(chǔ)的成本。，從而大大降低信息傳輸和存儲(chǔ)的成本。n使用比特表示信息后，只要再附加一些

36、額外的比特，就能發(fā)使用比特表示信息后，只要再附加一些額外的比特，就能發(fā)現(xiàn)甚至糾正信息傳輸和存儲(chǔ)過(guò)程中的錯(cuò)誤，大大提高了信息現(xiàn)甚至糾正信息傳輸和存儲(chǔ)過(guò)程中的錯(cuò)誤，大大提高了信息系統(tǒng)的可靠性系統(tǒng)的可靠性 461.3 微電子技術(shù)簡(jiǎn)介微電子技術(shù)簡(jiǎn)介（1）微電子技術(shù)與集成電路）微電子技術(shù)與集成電路（2）集成電路的制造）集成電路的制造（3）集成電路的發(fā)展趨勢(shì)）集成電路的發(fā)展趨勢(shì)（4）IC卡卡(1)(1)微電子技術(shù)與集成電路微電子技術(shù)與集成電路 微電子技術(shù)是信息技術(shù)領(lǐng)域中的關(guān)微電子技術(shù)是信息技術(shù)領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)，是發(fā)展電子信息產(chǎn)業(yè)和各項(xiàng)鍵技術(shù)，是發(fā)展電子信息產(chǎn)業(yè)和各項(xiàng)高技術(shù)的基礎(chǔ)高技術(shù)的基礎(chǔ) 微電子技術(shù)的核

37、心是集成電路技術(shù)微電子技術(shù)的核心是集成電路技術(shù)48電子電路中元器件的發(fā)展演變電子電路中元器件的發(fā)展演變晶體管晶體管(1948)中中/小規(guī)模小規(guī)模集成電路集成電路(1950s) 微電子技術(shù)是以微電子技術(shù)是以集成電路集成電路為核心的電子技術(shù)，為核心的電子技術(shù)，它是在電子元器件小型化、微型化的過(guò)程中發(fā)它是在電子元器件小型化、微型化的過(guò)程中發(fā)展起來(lái)的。展起來(lái)的。大規(guī)模大規(guī)模/超大規(guī)模超大規(guī)模集成電路集成電路(1970s)電子管電子管(1904)49什么是集成電路？什么是集成電路？n集成電路集成電路 (Integrated Circuit，簡(jiǎn)稱(chēng)，簡(jiǎn)稱(chēng)IC)：以半導(dǎo)體單晶片作為基片以半導(dǎo)體單晶片作為基片,

38、采用平面工藝，采用平面工藝，將晶體管、電阻、電容等元器件及其連線將晶體管、電阻、電容等元器件及其連線所構(gòu)成的電路制作在基片上所構(gòu)成的一個(gè)所構(gòu)成的電路制作在基片上所構(gòu)成的一個(gè)微型化的電路或系統(tǒng)微型化的電路或系統(tǒng)n集成電路的優(yōu)點(diǎn)：集成電路的優(yōu)點(diǎn)：n體積小、重量輕體積小、重量輕n功耗小、成本低功耗小、成本低n速度快、可靠性高速度快、可靠性高超大規(guī)模集成電路超大規(guī)模集成電路小規(guī)模集成電路小規(guī)模集成電路50集成電路的分類(lèi)集成電路的分類(lèi)n按用途分：按用途分：n通用集成電路通用集成電路n專(zhuān)用集成電路專(zhuān)用集成電路（ASIC）n按電路的功能分：按電路的功能分：n數(shù)字集成電路數(shù)字集成電路n模擬集成電路模擬集成電路

39、n按集成度按集成度(芯片中包含芯片中包含的元器件數(shù)目的元器件數(shù)目)分：分：集成電路規(guī)模集成電路規(guī)模元器件數(shù)目元器件數(shù)目小規(guī)模集成電小規(guī)模集成電路（路（SSI）100中規(guī)模集成電中規(guī)模集成電路（路（MSI）1003000大規(guī)模集成電大規(guī)模集成電路（路（LSI）300010萬(wàn)萬(wàn)超大規(guī)模集成超大規(guī)模集成電路（電路（VLSI）10萬(wàn)萬(wàn)幾十億幾十億極大規(guī)模集成極大規(guī)模集成電路（電路（ULSI）100萬(wàn)萬(wàn)51IC集成度提高的規(guī)律集成度提高的規(guī)律Moore定律定律：?jiǎn)螇K集成電路的集成度平均每單塊集成電路的集成度平均每18個(gè)月個(gè)月翻一番翻一番 (Gordon E.Moore,1965年年)晶體管數(shù)晶體管數(shù)例例

40、：Intel微處理器集成度的發(fā)展微處理器集成度的發(fā)展n酷?？犷?雙核雙核 （2006）291410M晶體管晶體管n酷睿酷睿2四核四核 （2007）820M 晶體管晶體管1 000197019751980198519901995200010 000100 00010610 x106 100 x10640048008808080868028680386PentiumPentium IIPentium IIIPentium 48048620101000 x106CORE 2 DuoCORE 2 Quad52進(jìn)一步提高集成度的問(wèn)題與出路進(jìn)一步提高集成度的問(wèn)題與出路n問(wèn)題：?jiǎn)栴}：n線寬進(jìn)一步縮小后，晶體

41、管線條小到線寬進(jìn)一步縮小后，晶體管線條小到納米級(jí)納米級(jí)時(shí)，其電流微弱時(shí)，其電流微弱到僅有幾十個(gè)甚至幾個(gè)電子流動(dòng)，晶體管將逼近其物理極限到僅有幾十個(gè)甚至幾個(gè)電子流動(dòng)，晶體管將逼近其物理極限而無(wú)法正常工作而無(wú)法正常工作n出路：出路：n在在納米尺寸納米尺寸下，納米結(jié)構(gòu)會(huì)表現(xiàn)出一些新的下，納米結(jié)構(gòu)會(huì)表現(xiàn)出一些新的量子現(xiàn)象和效應(yīng)量子現(xiàn)象和效應(yīng)，人們正在利用這些量子效應(yīng)研制具有全新功能的人們正在利用這些量子效應(yīng)研制具有全新功能的量子器件量子器件，使能開(kāi)發(fā)出新的使能開(kāi)發(fā)出新的納米芯片納米芯片和和量子計(jì)算機(jī)量子計(jì)算機(jī)n同時(shí)，正在研究將同時(shí)，正在研究將光光作為信息的載體，發(fā)展光子學(xué)，研制作為信息的載體，發(fā)展光子學(xué)，研制集集成光路成光路，或把電子與光子并用，實(shí)現(xiàn)，或把電子與光子并用，實(shí)現(xiàn)光電子集成光電子集成 (4) IC卡簡(jiǎn)介卡簡(jiǎn)介幾乎每個(gè)人每天都與幾乎每個(gè)人每天都與ICIC卡打交道，例如我們的身份卡打交道，例如我們的身份證、手機(jī)證、手機(jī)SIMSIM卡、交通卡、飯卡等等，什么是卡、交通卡、飯卡等等，什么是ICIC卡？卡？它有哪些類(lèi)型和用途？工作原理大致是怎樣的？下它有哪些類(lèi)型和用途？工作原理大致是怎樣的？下面是簡(jiǎn)單介紹。面是簡(jiǎn)單介紹。54什么是什么是 IC卡？卡？nIC