第一章信息技術(shù)概述

計(jì)算機(jī)專轉(zhuǎn)本（南師大）徐建軍1第一章信息技術(shù)概述應(yīng)天職業(yè)技術(shù)學(xué)院校級(jí)精品課程第一章信息技術(shù)概述1.1信息與信息技術(shù)1.2微電子技術(shù)簡(jiǎn)介1.3通信技術(shù)入門1.4數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)31.1信息與信息技術(shù)什么是信息信息處理與信息技術(shù)信息處理系統(tǒng)4什麼是信息？(1)信息同物質(zhì)和能源一樣，是人們賴以生存與發(fā)展的重要資源。人類通過信息認(rèn)識(shí)各種事物，借助信息的交流溝通人與人之間的聯(lián)系，互相協(xié)作，從而推動(dòng)社會(huì)前進(jìn)。信息概述5日常生活中信息的幾種解釋：語(yǔ)言、文字、圖畫、照片等表示的內(nèi)容（新聞、消息或知識(shí)）讀書、上課、交談等所學(xué)習(xí)和了解的知識(shí)、方法、事實(shí)和情況為了做判斷、訂計(jì)劃或求解問題等所需要的數(shù)據(jù)、資料···什麼是信息？(1)6中國(guó)大百科全書的解釋：從認(rèn)識(shí)論層次來看，信息是指認(rèn)識(shí)主體所感知或主體所表述的“事物運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)及狀態(tài)變化的方式”信息因它所表達(dá)的內(nèi)容而有一定的價(jià)值，也因能相互交流而體現(xiàn)其作用信息有多種表現(xiàn)形式，語(yǔ)言、文字、聲音、圖片等都是信息的表現(xiàn)形式(載體)信息與物質(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資源什麼是信息？(2)7什麼是信息？(2)

可傳遞性和共享性信息必須依附于載體信息的可處理性

信息的主要特征8什么是信息處理？信息處理指的是與下列內(nèi)容相關(guān)的行為和活動(dòng)：信息的收集(如信息的感知、測(cè)量、獲取、輸入等)信息的加工(如信息的分類、計(jì)算、分析、轉(zhuǎn)換等)信息的存儲(chǔ)(如書寫、攝影、錄音、錄像等)信息的傳遞(如郵寄、電報(bào)、電話等)信息的施用(如控制、顯示等)9人工進(jìn)行信息處理的過程人工信息處理的不足：

算不快記不住傳不遠(yuǎn)看（聽）不清事物客體信息獲取(感覺器官)信息加工與存儲(chǔ)(大腦)信息傳遞(神經(jīng)系統(tǒng))信息施用(效應(yīng)器官)信息傳遞(神經(jīng)系統(tǒng))信息技術(shù)（IT）手/腳/身眼/耳/鼻/舌/身10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)。人的信息器官及功能：感覺器官（眼耳鼻舌身）——獲取信息神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)——傳遞信息

思維器官（大腦）——處理信息并再生信息效應(yīng)器官（手腳）——施用信息11基本信息技術(shù)感知與識(shí)別技術(shù)——擴(kuò)展感覺器官功能,提高人們的感知范圍、感知精度和靈敏度通信技術(shù)與存儲(chǔ)技術(shù)——擴(kuò)展神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)功能,消除人們交流信息的空間和時(shí)間障礙計(jì)算處理技術(shù)——擴(kuò)展思維器官功能,增強(qiáng)人們的信息加工處理能力控制與顯示技術(shù)——擴(kuò)展效應(yīng)器官功能，增強(qiáng)人們的信息控制能力12信息技術(shù)的發(fā)展歷史◎語(yǔ)言的形成和使用

◎文字的創(chuàng)造

◎印刷技術(shù)的發(fā)明

◎望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡

◎電報(bào)和電話通信

◎廣播、電視

◎雷達(dá)、衛(wèi)星（遙感感測(cè)）

◎計(jì)算機(jī)、機(jī)器人

◎因特網(wǎng)（Internet）

···

13現(xiàn)代信息技術(shù)3大特征：采用電子技術(shù)（包括激光技術(shù)）進(jìn)行信息的收集、傳遞、加工、存儲(chǔ)、顯示與控制以數(shù)字技術(shù)（計(jì)算機(jī)）為基礎(chǔ)以軟件為核心領(lǐng)域:微電子、通信、廣播、計(jì)算機(jī)、遙感遙測(cè)、自動(dòng)控制、機(jī)器人等14什么是信息處理系統(tǒng)？用于輔助人們進(jìn)行信息獲取、傳遞、存儲(chǔ)、加工處理、控制及顯示的綜合使用各種信息技術(shù)的系統(tǒng)，可以通稱為信息處理系統(tǒng)通信/存儲(chǔ)信息加工通信/存儲(chǔ)控制與顯示感測(cè)與識(shí)別信息處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)輸入輸出15信息處理系統(tǒng)舉例雷達(dá)：以感測(cè)與識(shí)別為主要目的的系統(tǒng)電視/廣播：以單向、點(diǎn)到多點(diǎn)（面）的以信息傳遞為主要目的的系統(tǒng)電話：以雙向、點(diǎn)到點(diǎn)的信息交互為主要目的的系統(tǒng)銀行：以處理金融信息為目的的系統(tǒng)圖書館：以信息收藏和檢索為主要目的的系統(tǒng)因特網(wǎng)：跨越全球的多功能信息處理系統(tǒng)161.2微電子技術(shù)簡(jiǎn)介微電子技術(shù)與集成電路集成電路的制造集成電路的發(fā)展趨勢(shì)

IC卡17(1)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)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)微電子技術(shù)的核心是集成電路技術(shù)18電子電路中元器件的發(fā)展演變微電子技術(shù)是以集成電路為核心的電子技術(shù)，它是在電子元器件小型化、微型化的過程中發(fā)展起來的。晶體管(1948)中/小規(guī)模集成電路(1950’s)大規(guī)模/超大規(guī)模集成電路(1970’s)電子管(1904)19什么是集成電路？集成電路

(IntegratedCircuit，簡(jiǎn)稱IC)： 以半導(dǎo)體單晶片作為基片,采用平面工藝，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)微型化的電路或系統(tǒng)集成電路的優(yōu)點(diǎn)：體積小、重量輕功耗小、成本低速度快、可靠性高超大規(guī)模集成電路小規(guī)模集成電路20集成電路的分類按用途分：通用集成電路專用集成電路（ASIC）按電路的功能分：數(shù)字集成電路模擬集成電路按晶體管結(jié)構(gòu)、電路和工藝分：雙極型（Bipolar）電路金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)電路······按集成度(芯片中包含的元器件數(shù)目)分:集成電路規(guī)模元器件數(shù)目小規(guī)模集成電路（SSI）＜100中規(guī)模集成電路（MSI）100~3000大規(guī)模集成電路（LSI）3000~10萬(wàn)超大規(guī)模集成電路（VLSI）10萬(wàn)~100萬(wàn)極大規(guī)模集成電路（ULSI）＞100萬(wàn)21IC集成度提高的規(guī)律Moore定律：?jiǎn)螇K集成電路的集成度平均每18個(gè)月翻一番(GordonE.Moore,1965年)19701975198019851990199520001,00010,000100,0001,000,00010,000,000100,000,0004004800880808086802868038680486PentiumPentiumIIPentiumIIIPentium4晶體管數(shù)例：Intel微處理器集成度的發(fā)展22集成電路技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)19992001200420082014工藝(μm)0.180.130.090.060.014晶體管(M)23.847.61355393500時(shí)鐘頻率(GHz)1.21.62.02.65510面積(mm2)340340390468901連線層數(shù)678910晶圓直徑(英寸)1212141618引腳數(shù)目7009573350功耗（w）9013018323進(jìn)一步提高集成度的問題與出路問題：線寬進(jìn)一步縮小后，晶體管線條小到納米級(jí)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而無法正常工作出路：在納米尺寸下，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)，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，使能開發(fā)出新的納米芯片和量子計(jì)算機(jī)同時(shí)，人們還在研究將自然界傳播速度最快的光作為信息的載體，發(fā)展光子學(xué)，研制集成光路，或把電子與光子并用，實(shí)現(xiàn)光電子集成24集成電路的發(fā)展趨勢(shì)光子計(jì)算機(jī) 光能夠像電一樣來傳遞信息，甚至效果更好。而且，更重要的一個(gè)特點(diǎn)在于它不會(huì)和周圍環(huán)境發(fā)生相互干擾的作用。25(4)IC卡簡(jiǎn)介幾乎每個(gè)人每天都與IC卡打交道，例如我們的身份證、手機(jī)SIM卡、交通卡、飯卡等等，什么是IC卡？它有哪些類型和用途？工作原理大致是怎樣的？下面是簡(jiǎn)單介紹。26什么是IC卡？IC卡(chipcard、smartcard)，又稱為集成電路卡，它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(chǔ)信息、處理和傳遞數(shù)據(jù)的載體特點(diǎn)：存儲(chǔ)信息量大保密性能強(qiáng)可以防止偽造和竊用抗干擾能力強(qiáng)可靠性高應(yīng)用舉例：作為電子證件，記錄持卡人的信息，用作身份識(shí)別（如身份證、考勤卡、醫(yī)療卡、住房卡等）作為電子錢包（如電話卡、公交卡、加油卡等）27IC卡的類型(按芯片分類)存儲(chǔ)器卡：封裝的集成電路為存儲(chǔ)器，信息可長(zhǎng)期保存，也可通過讀卡器改寫。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便。用于安全性要求不高的場(chǎng)合，如電話卡、水電費(fèi)卡、公交卡、醫(yī)療卡等 （帶加密邏輯的存儲(chǔ)器卡增加了加密電路）CPU卡：封裝的集成電路為中央處理器（CPU）和存儲(chǔ)器，還配有操作系統(tǒng)(ChipOperatingSystem)，處理能力強(qiáng)，保密性更好，常用作證件和信用卡使用。手機(jī)中使用的SIM卡就是一種特殊的CPU卡。28IC卡的類型(按使用方式分類)接觸式IC卡(如電話IC卡)表面有方型鍍金接口，共8個(gè)或6個(gè)鍍金觸點(diǎn)。使用時(shí)必須將IC卡插入讀卡機(jī)，通過金屬觸點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)。用于信息量大、讀寫操作比較復(fù)雜的場(chǎng)合,但易磨損、怕臟、壽命短非接觸式IC卡(射頻卡、感應(yīng)卡)采用電磁感應(yīng)方式無線傳輸數(shù)據(jù)，解決了無源（卡中無電源）和免接觸問題操作方便，快捷，采用全密封膠固化，防水、防污，使用壽命長(zhǎng)用于讀寫信息較簡(jiǎn)單的場(chǎng)合，如身份驗(yàn)證等

接觸式IC卡接觸式IC卡的結(jié)構(gòu)非接觸式IC卡29非接觸式IC卡在身份證中的使用第二代身份證使用非接觸式CPU卡，可實(shí)現(xiàn)“電子防偽”和“數(shù)字管理”兩大功能：電子防偽措施：個(gè)人數(shù)據(jù)和人臉圖像經(jīng)過加密后存儲(chǔ)在芯片中，需要時(shí)可通過非接觸式讀卡器讀出進(jìn)行驗(yàn)證。需要時(shí)還可以將人體生物特征如指紋等保存在芯片中，以進(jìn)一步提高防偽性能數(shù)字管理功能：存儲(chǔ)器能儲(chǔ)存多達(dá)幾兆字節(jié)的信息，采用分區(qū)存儲(chǔ)，按不同安全等級(jí)授權(quán)讀寫采用數(shù)據(jù)庫(kù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全國(guó)聯(lián)網(wǎng)快速查詢和身份識(shí)別，將使二代證在公共安全、社會(huì)管理、電子政務(wù)、電子商務(wù)等方面發(fā)揮重要作用301.3通信技術(shù)入門1.3.1通信的基本原理1.3.2模擬通信與數(shù)字通信1.3.3光纖通信和無線通信1.3.4移動(dòng)通信311.3.1通信的基本原理通信系統(tǒng)的基本模型調(diào)制與解調(diào)多路復(fù)用技術(shù)32什么是通信(communication)？通信就是信息的(遠(yuǎn)距離)傳遞與交流現(xiàn)代通信——使用電波或光波傳遞信息的技術(shù)，也稱為電信（telecommunication），如電報(bào)、電話、傳真、電子郵件、BBS、QQ等通信的發(fā)展歷史：1836年，英國(guó)建成第一條電報(bào)線路(Morse電報(bào))1876年，美國(guó)人A.G.Bell研制成可供實(shí)用的電話20世紀(jì)初，馬可尼實(shí)現(xiàn)了跨越大西洋的無線電報(bào)通信1918年出現(xiàn)收音機(jī)和無線電廣播1938年第一個(gè)電視臺(tái)開始播出1940’s出現(xiàn)彩色電視1960’s出現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)33對(duì)通信系統(tǒng)的一般要求遠(yuǎn)距離：傳輸距離要遠(yuǎn)低成本：傳輸成本要低高速度：從發(fā)生到接收延遲時(shí)間要短可靠：傳輸?shù)男畔⒉荒苡绣e(cuò)誤方便：任何時(shí)間和地點(diǎn)都能通信安全：傳輸?shù)男畔⒁Ｃ?，不能泄?4通信系統(tǒng)的模型通信的三要素：信道信源(宿)信宿(源)信號(hào)信號(hào)舉例:信息的載體與傳播媒介。信道的任務(wù)是迅速、可靠而準(zhǔn)確地將信號(hào)從信源傳輸?shù)叫潘薇粋鬏數(shù)男畔⒍急仨氁阅撤N電(或光)信號(hào)的形式才能進(jìn)行傳輸發(fā)送信息的設(shè)備接收信息的設(shè)備有線電話移動(dòng)電話計(jì)算機(jī)通信信源/信宿電話座機(jī)手機(jī)計(jì)算機(jī)信號(hào)話音經(jīng)電話機(jī)轉(zhuǎn)換成為變化的電流信號(hào)話音經(jīng)電話機(jī)轉(zhuǎn)換成為壓縮編碼后的數(shù)字信號(hào)編碼、打包后的數(shù)字信號(hào)信道電話線和中繼器等傳輸設(shè)備無線電波、基站等雙絞線、集線器、路由器、光纖等35信道的種類按傳輸?shù)男盘?hào)類型可將信道分為：模擬信道：傳輸連續(xù)的模擬信號(hào)的信道 特點(diǎn)：頻帶窄，信道利用率高；受噪聲干擾大 例如：傳輸語(yǔ)音信號(hào)的架空明線、雙絞線，傳輸廣播電視信號(hào)的寬帶同軸電纜數(shù)字信道：傳輸離散的數(shù)字信號(hào) 特點(diǎn)：信號(hào)不失真，準(zhǔn)確性高；數(shù)字設(shè)備可大規(guī)模集成，價(jià)格便宜；易于加密；要求頻帶寬，信道利用率低 例如：傳輸計(jì)算機(jī)通信所用的信號(hào)的基帶同軸電纜、光纜等36信道的種類按信號(hào)的傳輸媒體可將信道分為：有線信道：雙絞線、電纜、光纜無線信道：自由空間37模擬信號(hào)如何傳輸？近距離傳輸：直接傳輸(如：MP3播放器－>耳機(jī)；計(jì)算機(jī)輸出信號(hào)－>投影儀)遠(yuǎn)距離傳輸：通過載波來傳輸模擬信號(hào)(如：廣播電臺(tái)－>收音機(jī))什么是載波？研究發(fā)現(xiàn)，高頻振蕩的正弦波信號(hào)在長(zhǎng)距離通信中能夠比其他信號(hào)傳送得更遠(yuǎn)。因此若把高頻振蕩的正弦波信號(hào)作為攜帶信息的載波，把模擬信號(hào)放在(調(diào)制在)載波上傳輸，則可比直接傳輸遠(yuǎn)得多38模擬信號(hào)如何進(jìn)行載波傳輸？

——三種調(diào)制方法調(diào)制后的載波信號(hào)傳輸信號(hào)調(diào)制器載波信號(hào)調(diào)制后的載波信號(hào)傳輸信號(hào)解調(diào)器載波信號(hào)調(diào)制信號(hào)(連續(xù)信號(hào))調(diào)幅(AM)調(diào)頻(FM)調(diào)相(PM)載波信號(hào)(高頻正弦波)實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制與解調(diào)的設(shè)備分別稱為“調(diào)制器”和“解調(diào)器”：39數(shù)字信號(hào)的三種調(diào)制方法(ASK)幅移鍵控(FSK)頻移鍵控00110100010調(diào)制信號(hào)

(兩個(gè)狀態(tài))(PSK)相移鍵控載波信號(hào)(高頻正弦波)數(shù)字調(diào)制、解調(diào)器：調(diào)制后的載波信號(hào)傳輸信號(hào)解調(diào)器載波信號(hào)調(diào)制后的載波信號(hào)傳輸信號(hào)調(diào)制器載波信號(hào)40小結(jié)1:遠(yuǎn)距離通信必須使用MODEM通信一般是雙向進(jìn)行的，收發(fā)雙方都需要調(diào)制器與解調(diào)器，它們通常做在一起，稱為調(diào)制解調(diào)器(MODEM)信道信源(宿)信宿(源)調(diào)制后的載波

信號(hào)調(diào)制后的載波

信號(hào)調(diào)制(解調(diào))器(調(diào)制)解調(diào)器載波載波信源信號(hào)通過調(diào)制器調(diào)整載波的某個(gè)參數(shù)(幅度、頻率或相位)到達(dá)目的地后，使用解調(diào)器把載波所攜帶的信號(hào)檢測(cè)出來，恢復(fù)為原始信號(hào)的形式經(jīng)過調(diào)制后的載波信號(hào)，攜帶著被傳輸?shù)男盘?hào)在信道中進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸41怎樣實(shí)現(xiàn)低成本傳輸？分析：通信系統(tǒng)中，傳輸線路的建設(shè)和維護(hù)成本占整個(gè)系統(tǒng)成本的相當(dāng)大的份額一條傳輸線路（銅線、光纖、無線電波）的容量通常遠(yuǎn)超過傳輸1路用戶信號(hào)所需的能力采用的技術(shù)——多路復(fù)用技術(shù)(Multiplexing)為了提高線路利用率，設(shè)法在一條傳輸線路上，傳輸多個(gè)模擬信號(hào)（例如，話路信息）或數(shù)字信號(hào)，這就是多路復(fù)用。方法：頻分多路復(fù)用（FDM）時(shí)分多路復(fù)用（TDM）波分多路復(fù)用（WDM）信道多路復(fù)用器多路復(fù)用器終端終端終端終端終端終端終端終端42頻分多路復(fù)用(FDM)思想：將每個(gè)通信終端發(fā)送的信號(hào)調(diào)制在不同頻率的載波上，通過頻分多路復(fù)用器(MUX)將它們復(fù)合成為一個(gè)信號(hào)，然后在同一傳輸線路上進(jìn)行傳輸。抵達(dá)接收端之后，借助分路器(DEMUX)把不同頻率的載波分離出來，送到不同的接收設(shè)備工作原理：

DEMUX

MUX

共享的傳輸信道載波頻率f1調(diào)制調(diào)制載波頻率fn載波頻率f1解調(diào)解調(diào)載波頻率fnf將不同頻率的載波信號(hào)合成在一起使用一組濾波器分解出不同頻率的載波信號(hào)43頻分多路復(fù)用舉例電視節(jié)目的發(fā)送與接收頻道載波頻率(MHz)頻道載波頻率(MHz)頻道載波頻率(MHz)187.755123.259230.25295.75

6206.2510238.253103.757214.2511246.254115.258222.2512254.25多路復(fù)用器解調(diào)器在天空中傳輸?shù)碾姶挪ㄆ麟娨曅盘?hào)發(fā)射器電視信號(hào)接收器電視節(jié)目調(diào)制器載波1電視圖像及其伴音調(diào)制器載波2電視圖像及其伴音調(diào)制器載波n電視圖像及其伴音電視調(diào)諧器(分路器)44時(shí)分多路復(fù)用(TDM)

把一個(gè)傳輸通道進(jìn)行時(shí)間分割以傳送若干話路的信息。思想：各通信終端（計(jì)算機(jī)、電話）以規(guī)定的順序和時(shí)間輪流使用同一傳輸線路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸工作原理：

H

F

G

E

D

C

BA傳輸線路時(shí)間片

G

C終端1終端2終端3終端4

H

D

F

B

E

A多路復(fù)用器

43214321數(shù)據(jù)tMultiplexer多路分路器終端甲終端乙終端丙終端丁

E

A

F

B

G

C

H

DDemultiplexer45在單一光纖內(nèi)同步傳輸多個(gè)不同波長(zhǎng)的光波，使得數(shù)據(jù)傳輸速度和容量獲得倍增波分多路復(fù)用46小結(jié)2:多路復(fù)用可以降低通信成本通信系統(tǒng)的原理示意圖復(fù)用（分路）信道信源（宿）調(diào)制解調(diào)器信源（宿）調(diào)制解調(diào)器信源（宿）調(diào)制解調(diào)器復(fù)用（分路）信源（宿）調(diào)制解調(diào)器信源（宿）調(diào)制解調(diào)器信源（宿）調(diào)制解調(diào)器······多路復(fù)用技術(shù)使得成千上萬(wàn)路通信可以在同一條傳輸線上同時(shí)進(jìn)行，大大節(jié)省了通信成本頻分多路、時(shí)分多路和波分多路等技術(shù)可以同時(shí)使用，以提高復(fù)用效率471.3.2模擬通信與數(shù)字通信模擬通信數(shù)字通信數(shù)字通信系統(tǒng)48模擬通信信源產(chǎn)生的模擬信號(hào)直接進(jìn)行傳輸或者通過對(duì)載波調(diào)制后進(jìn)行傳輸?shù)耐ㄐ偶夹g(shù)稱為模擬通信技術(shù)

應(yīng)用：(傳統(tǒng)的)有線載波電話無線電廣播電視（衛(wèi)星電視、數(shù)字有線電視除外）優(yōu)點(diǎn)：歷史長(zhǎng)，技術(shù)成熟，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低缺點(diǎn)：在信號(hào)的調(diào)制和傳輸過程中易受噪聲干擾，傳輸質(zhì)量不夠穩(wěn)定趨勢(shì)：已經(jīng)越來越多地被數(shù)字通信所取代49模擬通信技術(shù)應(yīng)用舉例（1）傳統(tǒng)的有線載波電話使用對(duì)稱電纜或同軸電纜，前者每一對(duì)線可傳輸60路電話，后者可提供成千上萬(wàn)個(gè)話路多路復(fù)用(分路)器傳輸線路

(中繼線和長(zhǎng)途線)MODEM載波1MODEM載波2MODEM載波n多路復(fù)用(分路)器MODEM載波1MODEM載波2MODEM載波n本地交換機(jī)長(zhǎng)途交換機(jī)本地交換機(jī)中繼線用戶線中繼線長(zhǎng)途線長(zhǎng)途交換機(jī)用戶線電子開關(guān)2x2交換機(jī)原理50模擬通信技術(shù)應(yīng)用舉例（2）電話撥號(hào)上網(wǎng):利用模擬傳輸技術(shù)傳輸數(shù)字信號(hào)51模擬通信技術(shù)應(yīng)用舉例（3）家庭計(jì)算機(jī)用戶通過電話撥號(hào)接入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)調(diào)制解調(diào)器把計(jì)算機(jī)送出的數(shù)字信號(hào),采用數(shù)字調(diào)制(頻移鍵控或相移鍵控)的方法,調(diào)制成為適合于在用戶電話線上傳輸?shù)囊纛l模擬信號(hào)因特網(wǎng)服務(wù)提供商把接收到的模擬信號(hào)，通過解調(diào)器恢復(fù)成數(shù)字信號(hào)送給計(jì)算機(jī)目前電話上網(wǎng)的最高傳輸速率：56KbpsMODEM本地電話網(wǎng)MODEM計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)模擬通信技術(shù)計(jì)算機(jī)數(shù)字信號(hào)因特網(wǎng)服務(wù)提供商(ISP)家庭用戶數(shù)字信號(hào)音頻模擬信號(hào)在本地電話網(wǎng)中，采用模擬傳輸技術(shù)進(jìn)行傳輸52什么是數(shù)字通信？將信源產(chǎn)生的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)（或信源直接產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)）之后，直接進(jìn)行傳輸或通過用數(shù)字信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行數(shù)字調(diào)制來傳輸信息的技術(shù)稱為數(shù)字通信數(shù)字通信技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)，差錯(cuò)可控制，無噪聲積累，傳輸質(zhì)量高靈活性好，能適應(yīng)多種應(yīng)用需求，聲音、圖像、數(shù)據(jù)均可傳輸傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)可以直接由計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)、管理和處理數(shù)字信號(hào)的加密比模擬信號(hào)容易，所以通信的安全性高數(shù)字電路容易用超大規(guī)模集成電路實(shí)現(xiàn)，有利于通信設(shè)備的小型化、微型化，也降低了功耗53數(shù)字通信采用的技術(shù)模擬信號(hào)調(diào)制/解調(diào)技術(shù)調(diào)幅；調(diào)頻；調(diào)相多路復(fù)用技術(shù)時(shí)分多路；頻分多路；波分多路交換技術(shù)電路交換；分組交換模-數(shù)和數(shù)-模轉(zhuǎn)換技術(shù)；數(shù)字編碼和數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)54數(shù)字通信技術(shù)應(yīng)用舉例（1）當(dāng)今長(zhǎng)途電話系統(tǒng)的中繼通信PCM編碼器PCM解碼器PCM編碼器PCM解碼器多路復(fù)用器分路器光纖傳輸線路

(中繼線和長(zhǎng)途線)（本地電話局）（本地電話局）（用戶線）（用戶線）數(shù)字傳輸技術(shù)模擬傳輸技術(shù)模擬傳輸技術(shù)模擬聲音信號(hào)在需要進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸之前，先使用PCM編碼器變換為數(shù)字信號(hào)形式（此過程稱為“數(shù)字化”）接收方所在地區(qū)的交換局使用解碼器把數(shù)字信號(hào)還原成模擬聲音信號(hào)后，由用戶線傳輸至接聽方的電話機(jī)數(shù)字信號(hào)經(jīng)調(diào)制和復(fù)用后，通過光纖傳輸?shù)浇邮辗剿诘貐^(qū)的交換局，再經(jīng)解調(diào)和分路處理，恢復(fù)為數(shù)字信號(hào)55數(shù)字通信技術(shù)應(yīng)用舉例（2）衛(wèi)星電視數(shù)字傳輸：用數(shù)字傳輸技術(shù)傳輸模擬信號(hào)數(shù)字傳輸技術(shù)數(shù)字調(diào)制數(shù)字解調(diào)編碼器解碼器在空中傳輸?shù)碾姶挪ㄆ麟娨曅盘?hào)發(fā)射器電視信號(hào)接收器載波載波電視圖像及其伴音電視機(jī)數(shù)字信號(hào)經(jīng)調(diào)制和復(fù)用后由天線發(fā)送至衛(wèi)星，再由衛(wèi)星進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，被衛(wèi)星地面接收站所接收電視臺(tái)的節(jié)目在發(fā)送到衛(wèi)星去傳輸之前，先要把圖像和伴音信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化，還要進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮地面站對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、解碼后恢復(fù)為模擬信號(hào)，再經(jīng)由有線電視電纜送到用戶電視機(jī)上播放56小結(jié)：數(shù)字通信系統(tǒng)的模型發(fā)送端接收端信源信道編碼調(diào)制與復(fù)用信道壓縮編碼解調(diào)與分路信宿解密信道解碼解壓縮加密編碼噪聲信源編碼信源解碼為了進(jìn)行可靠的傳輸為了高效率地進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸57數(shù)字通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)數(shù)據(jù)傳輸速率(簡(jiǎn)稱數(shù)據(jù)速率,datarate)指實(shí)際進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)單位時(shí)間內(nèi)傳送的二進(jìn)位數(shù)目計(jì)量單位：“位/秒”(bps)、“千位/秒”(kbps)、“兆位/秒”(Mbps)或“千兆位/秒”(Gbps)等信道帶寬(也稱為信道容量,bandwidth)一個(gè)信道允許的最大數(shù)據(jù)傳輸速率信道帶寬與采用的傳輸介質(zhì)、傳輸距離、多路復(fù)用方法、調(diào)制解調(diào)方法等密切相關(guān)誤碼率(errorrate)指數(shù)據(jù)傳輸中規(guī)定時(shí)間內(nèi)出錯(cuò)數(shù)據(jù)占被傳輸數(shù)據(jù)總數(shù)的比例端－端延遲(end-enddelay)指數(shù)據(jù)從信源傳送到信宿所花費(fèi)的時(shí)間。581.3.3光纖通信與無線通信傳輸介質(zhì)的類型與特點(diǎn)光纖通信無線通信59傳輸介質(zhì)的類型與特點(diǎn)介質(zhì)類型特點(diǎn)應(yīng)用金屬導(dǎo)體雙絞線成本低，易受外部高頻電磁波干擾，誤碼率較高；傳輸距離有限固定電話本地回路、計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)同軸電纜傳輸特性和屏蔽特性良好，可作為傳輸干線長(zhǎng)距離傳輸載波信號(hào)，但成本較高固定電話中繼線路、有線電視接入光導(dǎo)纖維光纜傳輸損耗小，通訊距離長(zhǎng)，容量大，屏蔽特性非常好，不易被竊聽，重量輕，便于運(yùn)輸和鋪設(shè)。缺點(diǎn)是精確連接兩根光纖很困難電話、電視等通信系統(tǒng)的遠(yuǎn)程干線，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的干線無線電波微波紅外線激光建設(shè)費(fèi)用低，抗災(zāi)能力強(qiáng)，容量大，無線接入使得通信更加方便.但易被竊聽、易受干擾廣播，電視，移動(dòng)通信系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)無線局域網(wǎng)60雙絞線原理：利用電流(電壓)傳輸信息雙絞線分類3類線(10Mb/s)；5類線(100Mb/s)；6類線(200Mb/s)無屏蔽雙絞線(UTP)；屏蔽雙絞線(STP)RJ45接頭無屏蔽雙絞線信號(hào)線地線套管常見應(yīng)用 電話系統(tǒng)（模擬信號(hào)） 局域網(wǎng)（數(shù)字信號(hào)）61特點(diǎn)： 數(shù)字信號(hào)、模擬信號(hào)均可傳輸 各線對(duì)采用雙扭線，減少了線對(duì)之間的串?dāng)_ 頻帶較電話線寬，每對(duì)線可傳輸60路電話信號(hào)，多線對(duì)能提供上千個(gè)話路，適用于干線通信缺點(diǎn)： 容易受到外部高頻電磁波干擾，且線路本身會(huì)產(chǎn)生一定噪聲，誤碼率較高 如用作數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)，每隔一定距離需要使用中繼器或放大器雙絞線62同軸電纜同軸電纜分類基帶同軸電纜（50Ω）傳輸數(shù)字信號(hào)寬帶同軸電纜（75Ω）傳輸模擬信號(hào)同軸電纜內(nèi)層導(dǎo)線金屬屏蔽外絕緣層絕緣體具有良好的傳輸特性和屏蔽特性可以構(gòu)成大容量的載波通信系統(tǒng)主要用于傳輸干線常見應(yīng)用:

有線電視系統(tǒng)（模擬信號(hào)）局域網(wǎng)（數(shù)字信號(hào)）63光纖與光纜多根光纖保護(hù)層防止光泄漏的吸收外殼起保護(hù)作用的防護(hù)層外絕緣層光線光波在光纖中的傳播光導(dǎo)纖維（光線的入射角足夠大時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)全反射，重復(fù)此過程，光就沿著光纖傳播下去）纖芯

包層保護(hù)層光波光纜64光纖與光纜傳輸?shù)男盘?hào)：光信號(hào)（數(shù)字信號(hào)，有光脈沖相當(dāng)于1，無光脈沖相當(dāng)于0）傳輸速率：1Gb/s以上光纜示意圖65光纖通信原理電信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路光源中繼器輸出電路電信號(hào)發(fā)送單元(電/光轉(zhuǎn)換)傳輸單元接收單元(光/電轉(zhuǎn)換)光調(diào)制器光纖光纖放大電路光檢測(cè)器光纖主要用于傳輸數(shù)字信號(hào)，0信號(hào)或1信號(hào)直接對(duì)光進(jìn)行調(diào)制(即控制激光的通或斷——幅移鍵控ASK)光波的頻率為1014～1015Hz，目前一束光每秒能攜帶2.5G或10G的二進(jìn)位信號(hào)，通過波分多路復(fù)用（WDM）技術(shù)還可達(dá)到更大的通信容量在發(fā)送端，由需要傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)（電信號(hào)）去驅(qū)動(dòng)一個(gè)光源（半導(dǎo)體激光器或發(fā)光二極管），并對(duì)發(fā)出的光信號(hào)進(jìn)行調(diào)制在接收端，信號(hào)經(jīng)放大后由光檢測(cè)器（半導(dǎo)體光電管）進(jìn)行檢測(cè)、解調(diào)，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)之后輸出調(diào)制后的光信號(hào)通過光纖進(jìn)行傳輸，為了補(bǔ)償光纖線路的損耗，消除信號(hào)失真和噪聲干擾，每隔一定的距離要接入中繼器66波分多路復(fù)用(WDM)

為提高傳輸效率，1根光纖中可以同時(shí)傳輸幾種不同波長(zhǎng)的光波，每種光波各自傳輸自己所攜帶的信息，速率可達(dá)到40G-100Gbit/s原理：光纖發(fā)送端有N個(gè)發(fā)送單元，它們各自發(fā)出不同波長(zhǎng)的光波通過復(fù)用器（稱為合波器）合并起來，進(jìn)入同一根光纖進(jìn)行傳輸接收端用分路器(稱為分波器)將不同波長(zhǎng)的光分開，分別送到各自的光電檢測(cè)器恢復(fù)出原始信號(hào)67光纖通信光纖通信優(yōu)點(diǎn)傳輸頻帶非常寬，通信容量大抗雷電和電磁干擾、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(zhǎng) 數(shù)據(jù)速率為420Mbps、距離為119km、無中繼器時(shí)，誤碼率為10-8重量輕，便于運(yùn)輸和鋪設(shè)光纖通信缺點(diǎn)精確連接兩根光纖比較困難68無線通信原理：模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)使用電磁波調(diào)制后進(jìn)行傳輸1041051061071081091010101110121013101410151016Hz雙絞線同軸電纜AM廣播FM廣播和TV衛(wèi)星地面微波光纖紫外線紅外線可見光微波無線電波超短波中波短波電磁波的種類與頻率范圍

無線電波: 104

～1011(Hz)

中波： 0.3～3(MHz)

短波： 3～30(MHz)

超短波： 30～300(MHz)

微波： 0.3～300(GHz)

紅外線： 1011

～1014(Hz)

可見光： 1014(Hz)

紫外線： 1014

～1016(Hz)

無線廣播電視、通信通信69微波通信微波：300MHz～300GHz范圍內(nèi)的電磁波，波長(zhǎng)為1m～1mm特點(diǎn)：直線傳播，不能沿地球表面?zhèn)鞑ィo繞射性），需要每隔幾十公里設(shè)立一個(gè)中繼站容量大、可靠性高建設(shè)費(fèi)用低抗災(zāi)能力強(qiáng)應(yīng)用：長(zhǎng)途電話、蜂窩移動(dòng)電話、全數(shù)字高清晰度電視（HDTV）等70衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信:中繼站在人造地球衛(wèi)星上的一種微波通信優(yōu)點(diǎn)：通信距離遠(yuǎn)、頻帶寬、容量大、抗干擾強(qiáng)、通信穩(wěn)定缺點(diǎn)：造價(jià)高、技術(shù)復(fù)雜、有較大延時(shí)、同步軌道衛(wèi)星數(shù)目?jī)H180顆通信衛(wèi)星地面站1地面站2地球衛(wèi)星衛(wèi)星衛(wèi)星地球35800公里赤道上方高度為35800公里的地方為地球同步軌道，衛(wèi)星的運(yùn)行周期與地球自轉(zhuǎn)一圈的周期相同，在地面上看這種衛(wèi)星好似靜止不動(dòng)。一顆同步軌道衛(wèi)星覆蓋約120°，3顆同步定點(diǎn)軌道衛(wèi)星可以覆蓋地球的幾乎全部面積，進(jìn)行二十四小時(shí)的全天候通信711.3.4移動(dòng)通信什么是移動(dòng)通信移動(dòng)通信原理第2代和第3代移動(dòng)通信72什么是移動(dòng)通信？處于移動(dòng)狀態(tài)的對(duì)象相互間的通信，如手機(jī)、無繩電話、尋呼系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)：克服通信終端位置對(duì)用戶的限制，快速和及時(shí)地傳遞信息基站移動(dòng)臺(tái)（手機(jī)）移動(dòng)電話交換中心公用電話網(wǎng)73蜂窩移動(dòng)通信原理每10km～20km的區(qū)域稱為單元（形似蜂窩），單元的中央建有一個(gè)基站，該單元內(nèi)所有手機(jī)都向該基站發(fā)送信號(hào)并接收基站發(fā)給的信號(hào)所有單元既相互分割，又彼此有所交疊，連成整個(gè)移動(dòng)通信服務(wù)網(wǎng)所有基站都通過微波或電纜、光纜與移動(dòng)交換中心通信手機(jī)每個(gè)時(shí)刻都處于某個(gè)特定單元的基站控制之下，通話時(shí)使用兩個(gè)頻率（一個(gè)上行頻率，一個(gè)下行頻率），同一單元內(nèi)同一時(shí)刻的不同手機(jī)使用不同的頻率進(jìn)行通信，相互不影響每個(gè)蜂窩單元中有200多個(gè)信道(GSM)。相鄰單元不允許使用相同的頻率，不相鄰單元的頻率允許重用移動(dòng)交換中心電話交換中心74第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)傳輸?shù)氖菙?shù)字化的語(yǔ)音/文字信號(hào)使用頻段：900MHz/1800MHz我國(guó)使用的2種標(biāo)準(zhǔn)：GSM（歐洲移動(dòng)通信系統(tǒng)，也稱全球通、全數(shù)字系統(tǒng))中國(guó)電信的GSM網(wǎng)已基本實(shí)現(xiàn)縣以上城市的覆蓋,

接入號(hào)有139～135、130采用頻分多路復(fù)用技術(shù)(分為124個(gè)上下行信道)和時(shí)分多路復(fù)用(每個(gè)信道8個(gè)連接)，每個(gè)蜂窩理論上支持992個(gè)連接，實(shí)際上可有200多個(gè)CDMA(碼分多址接入，CodeDivisionMultipleAccess)所有手機(jī)都占用相同帶寬和頻率，在整個(gè)頻段上進(jìn)行信號(hào)傳輸,但它們分別采用不同的編碼原理加以區(qū)分，即CDMA給每一手機(jī)分配一個(gè)唯一的碼序列（擴(kuò)頻碼），并用它對(duì)承載信息的信號(hào)進(jìn)行編碼抗干擾能力強(qiáng)，系統(tǒng)容量大，接通率高，噪聲小，75第三代數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)第2代移動(dòng)通信的不足：（1）數(shù)據(jù)傳輸速率過低（9.6kb/s或57kb/s）（2）容量有限，不能滿足發(fā)達(dá)地區(qū)手機(jī)用戶高度密集的要求。（3）不能實(shí)現(xiàn)覆蓋全球的無縫連接第3代移動(dòng)通信技術(shù)（簡(jiǎn)稱3G）的目標(biāo)：（1）全球漫游（2）適應(yīng)多種環(huán)境，地面移動(dòng)通信與衛(wèi)星移動(dòng)通信相結(jié)合（3）提供高質(zhì)量的話音通信、數(shù)據(jù)通信和高分辨率圖像通信（4）提供足夠的系統(tǒng)容量，具有高保密性和優(yōu)質(zhì)的服務(wù)技術(shù)：頻譜：1885MHz~2025MHz，2110MHz~2200MHz傳輸速率：室內(nèi)：2Mb/s，步行：384kb/s，快速移動(dòng)：114kb/s標(biāo)準(zhǔn)：WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA(時(shí)分-同步碼分多址接入)76附：現(xiàn)代電話通信網(wǎng)絡(luò)77小結(jié)什么是通信？使用電波或光波傳遞信息對(duì)通信系統(tǒng)的要求：遠(yuǎn)距離——調(diào)制解調(diào)技術(shù)(MODEM)低成本——多路復(fù)用技術(shù)(Multiplexer)+交換技術(shù)(Switch)高速度——光纖通信技術(shù)可靠——信號(hào)不失真、無差錯(cuò)、保證通信暢通（數(shù)字通信）方便——移動(dòng)通信技術(shù)（無線、數(shù)字通信）安全——加密、身份認(rèn)證（數(shù)字通信）目前許多通信系統(tǒng)既采用模擬通信技術(shù)，也采用數(shù)字通信技術(shù)，總的趨勢(shì)是數(shù)字化、光纖化781.4數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)

1.4.1比特

1.4.2比特與二進(jìn)制數(shù)

1.4.3整數(shù)（定點(diǎn)數(shù)）的表示

1.4.4實(shí)數(shù)（浮點(diǎn)數(shù)）的表示

1.4.5小結(jié)791.4.1信息的基本單位

——比特(bit)什么是比特比特的邏輯比特的存儲(chǔ)80什么是比特？比特（bit，binarydigit的縮寫）中文翻譯為“二進(jìn)位數(shù)字”、“二進(jìn)位”或簡(jiǎn)稱為“位”比特只有2種取值：0，1如同DNA是人體組織的最小單位、原子是物質(zhì)的最小組成單位一樣，比特是組成數(shù)字信息的最小單位數(shù)值、文字、符號(hào)、圖像、聲音、命令······都可以使用比特來表示，其具體的表示方法就稱為“編碼”或“代碼”81例用比特表示圖像82比特在計(jì)算機(jī)中如何表示？在計(jì)算機(jī)中表示二進(jìn)位的方法：電路的高電平狀態(tài)或低電平狀態(tài)(CPU)電容的充電狀態(tài)或放電狀態(tài)(RAM)兩種不同的磁化狀態(tài)(磁盤)光盤面上的凹凸?fàn)顟B(tài)(光盤)···83例1：CPU內(nèi)部二進(jìn)位信息的表示CPU內(nèi)部通常使用高電平表示1，低電平表示00.0V0.5V2.8V3.3V010V+3v01

084例3：CD/DVD盤片上比特的表示光盤表面的凹、凸?fàn)顟B(tài)用于表示和存儲(chǔ)二進(jìn)位信息CD光盤表面DVD光盤表面85比特的三種基本邏輯運(yùn)算比特的取值“0”和“l(fā)”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）比特的運(yùn)算使用邏輯代數(shù)，它有3種基本邏輯運(yùn)算：邏輯加（也稱“或”運(yùn)算，用符號(hào)“OR”、“∨”或“＋”表示）邏輯乘（也稱“與”運(yùn)算，用符號(hào)“AND”、“∧”或“·”表示，也可省略）取反（也稱“非”運(yùn)算，用符號(hào)“NOT”或上橫杠“ˉ”表示）86邏輯運(yùn)算的規(guī)則邏輯加：F=A∨BA: 0 0 1 1B:∨0

∨1

∨0

∨1F: 0 1 1 1邏輯乘：F=A·BA: 0

0

1

1B:∧0

∧1

∧0

∧1F: 0

0

0

1取反：F=NOTAA:NOT 0

NOT 1

F: 1 0兩個(gè)多位的二進(jìn)制信息進(jìn)行邏輯運(yùn)算時(shí)，按位獨(dú)立進(jìn)行，即每一位都不受其它位的影響：例1 A: 0110 B:∨ 1010

F: 1110例2 A:0110

B:∧1010

F:001087比特的存儲(chǔ)（1）存儲(chǔ)(記憶)1個(gè)比特需要使用具有兩種穩(wěn)定狀態(tài)的元器件，例如：開關(guān)、燈泡等。在計(jì)算機(jī)的CPU中，比特使用一種稱為“觸發(fā)器”的雙穩(wěn)態(tài)電路來存儲(chǔ)觸發(fā)器有兩個(gè)狀態(tài)，可分別用來記憶0和1，1個(gè)觸發(fā)器可存儲(chǔ)1個(gè)比特一組（例如8個(gè)或16個(gè)）觸發(fā)器可以存儲(chǔ)1組比特，稱為“寄存器”CPU中有幾十個(gè)甚至上百個(gè)寄存器

﹠﹠SdRdQQ斷電后信息不再保持！88比特的存儲(chǔ)（2）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)仍可保持一段時(shí)間，因而1個(gè)電容可用來存儲(chǔ)1個(gè)比特信息存儲(chǔ)原理電容C處于充電狀態(tài)時(shí)，表示1

電容C處于放電狀態(tài)時(shí)，表示0存儲(chǔ)單元字線位線C讀放大器集成電路技術(shù)可以在半導(dǎo)體芯片上制作出以億計(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)體存儲(chǔ)器芯片斷電后信息不再保持！89存儲(chǔ)容量的計(jì)量單位

8個(gè)比特＝1個(gè)字節(jié)（byte，用大寫B(tài)表示）計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)器容量的計(jì)量單位：KB:1KB=210字節(jié)=1024B（千字節(jié)）MB:1MB=220字節(jié)=1024KB（兆字節(jié)）GB:1GB=230字節(jié)=1024MB（吉字節(jié)、千兆字節(jié)）TB:1TB=240字節(jié)=1024GB（太字節(jié)、兆兆字節(jié)）外存儲(chǔ)器容量經(jīng)常使用10的冪次來計(jì)算：1MB＝103KB

＝1000KB1GB＝106KB

＝1000000KB1TB＝109KB=1000000000KB901.4.2比特與二進(jìn)制數(shù)不同進(jìn)位制數(shù)的表示和含義不同進(jìn)位制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算91不同進(jìn)位制數(shù)的表示和含義“數(shù)”是一種信息，它有大小（數(shù)值），可以進(jìn)行四則運(yùn)算“數(shù)”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？92數(shù)碼為：0～9；基數(shù)是10。運(yùn)算規(guī)律：逢十進(jìn)一，即：9＋1＝10。十進(jìn)制數(shù)的按權(quán)展開式：1、十進(jìn)制同樣的數(shù)碼在不同的數(shù)位上代表的數(shù)值不同。103、102、101、100稱為十進(jìn)制的權(quán)。各數(shù)位的權(quán)是10的冪。５５５５５×１０３＝５０００５×１０２＝５００５×１０１＝５０５×１００＝５＝５５５５＋任意一個(gè)十進(jìn)制數(shù)都可以表示為各個(gè)數(shù)位上的數(shù)碼與其對(duì)應(yīng)的權(quán)的乘積之和，稱按權(quán)展開式。即：(5555)10＝5×103

＋5×102＋5×101＋5×100又如：(209.04)10＝2×102

＋0×101＋9×100＋0×10－1＋4×10－2標(biāo)志：尾部加D932、二進(jìn)制數(shù)碼為：0、1；基數(shù)是2。運(yùn)算規(guī)律：逢二進(jìn)一，即：1＋1＝10。二進(jìn)制數(shù)的按權(quán)展開式：如：(101.01)2＝1×22

＋0×21＋1×20＋0×2－1＋1×2－2

＝(5.25)10各數(shù)位的權(quán)是２的冪標(biāo)志：尾部加B94數(shù)碼為：0～7；基數(shù)是8。運(yùn)算規(guī)律：逢八進(jìn)一，即：7＋1＝10。

標(biāo)志：尾部加Q八進(jìn)制數(shù)的權(quán)展開式：如：(207.04)8＝2×82

＋0×81＋7×80＋0×8－1＋4×8－2＝(135.0625)103、八進(jìn)制4、十六進(jìn)制數(shù)碼為：0～9、A～F；基數(shù)是16。運(yùn)算規(guī)律：逢十六進(jìn)一，即：F＋1＝10。標(biāo)志：尾部加H十六進(jìn)制數(shù)的權(quán)展開式：如：(D8.A)2＝13×161

＋8×160＋10×16－1＝(216.625)10各數(shù)位的權(quán)是8的冪各數(shù)位的權(quán)是16的冪95結(jié)論①一般地，N進(jìn)制需要用到N個(gè)數(shù)碼，基數(shù)是N；運(yùn)算規(guī)律為逢N進(jìn)一。②如果一個(gè)N進(jìn)制數(shù)M包含ｎ位整數(shù)和ｍ位小數(shù)，即(an-1an-2…a1a0·a－1a－2…a－m)2則該數(shù)的按權(quán)展開式為：(M)＝an-1×Nn-1

＋

an-2×Nn-2

＋…＋a1×N1＋

a0

×N0＋a－1×N-1＋a－2×N-2＋…＋a－m×N-m③由按權(quán)展開式很容易將一個(gè)N進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)96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)換，在編寫程序和設(shè)計(jì)數(shù)字邏輯電路時(shí)是很有用的97數(shù)制轉(zhuǎn)換（1）二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制數(shù)：將二進(jìn)制數(shù)由小數(shù)點(diǎn)開始，整數(shù)部分向左，小數(shù)部分向右，每3位分成一組，不夠3位補(bǔ)零，則每組二進(jìn)制數(shù)便是一位八進(jìn)制數(shù)。將N進(jìn)制數(shù)按權(quán)展開，即可以轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。1、二進(jìn)制數(shù)與八進(jìn)制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換1101010.01000＝(152.2)8八進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)

八進(jìn)制數(shù)

二進(jìn)制數(shù)

000041001001510120106110301171111位八進(jìn)制數(shù)與3位二進(jìn)制數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系：98（2）八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)：將每位八進(jìn)制數(shù)用3位二進(jìn)制數(shù)表示。 =011111100.010110(374.26)82、二進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換十六進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)

0000081000

1000191001

20010A1010

30011B1011

40100C110050101D110160110E111070111F11111位十六進(jìn)制數(shù)與4位二進(jìn)制數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系：99＝(1D4.6)16111010100.0110000=101011110100.01110110(AF4.76)16二進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換，按照每4位二進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)于一位十六進(jìn)制數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。10011010111（以二進(jìn)制為例：215.6875D）轉(zhuǎn)換原則：整數(shù)部分:用除以2逆序取余小數(shù)部分:用乘以2順序取整,轉(zhuǎn)換后再合并。整數(shù)部分:

除基數(shù)取余.

取余時(shí),由下而上110101113、十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二、八、十六進(jìn)制數(shù)1101011111010111101小數(shù)部分:

乘基數(shù)取整.

(只乘小數(shù)部分)

取整時(shí),由上而下0.1011(215.6875)10=(11010111.1011)2102十進(jìn)制小數(shù)（如0.63）在轉(zhuǎn)換時(shí)會(huì)出現(xiàn)二進(jìn)制無窮小數(shù)，這時(shí)只能取近似值采用基數(shù)連除、連乘法，可將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為任意的N進(jìn)制數(shù)。注意：103

幾種進(jìn)制數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系十進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)八進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)0123456789101112131415000000000100010000110010000101001100011101000010010101001011011000110101110011110123456710111213141516170123456789ABCDEF104二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算1位二進(jìn)制數(shù)的加、減法運(yùn)算規(guī)則：被加數(shù)加數(shù)和進(jìn)位

0000011010101101（a）加法規(guī)則被減數(shù)減數(shù)差借位

0000011110101100（b）減法規(guī)則2個(gè)多位二進(jìn)制數(shù)的加、減法運(yùn)算舉例：01011001+0100－010010010101由低位到高位逐位進(jìn)行！105小結(jié)：數(shù)字技術(shù)的基礎(chǔ)——二進(jìn)制二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算有2類：邏輯運(yùn)算：∨，∧，NOT.按位進(jìn)行，不考慮進(jìn)位算術(shù)運(yùn)算:+,-,x,/.從低位到高位逐位進(jìn)行，需考慮低位的進(jìn)位(借位)邏輯運(yùn)算可以用門電路（與門、或門、非門等）實(shí)現(xiàn)算術(shù)運(yùn)算可以表達(dá)為邏輯運(yùn)算，因此二進(jìn)制數(shù)的四則運(yùn)算同樣也可以使用門電路來實(shí)現(xiàn)成千上萬(wàn)個(gè)門電路可以制作在集成電路上，工作速度極快，因而能高速度地完成二進(jìn)制數(shù)的各種運(yùn)算1061.4.3整數(shù)(定點(diǎn)數(shù))的表示計(jì)算機(jī)中數(shù)的類型無符號(hào)整數(shù)的表示帶符號(hào)整數(shù)的表示107PC機(jī)中數(shù)的主要類型都采用二進(jìn)制表示，有不同類型和不同長(zhǎng)度不同類型和不同長(zhǎng)度的數(shù)各有不同的用途計(jì)算機(jī)中的數(shù)整數(shù)(定點(diǎn)數(shù))實(shí)數(shù)(浮點(diǎn)數(shù))無符號(hào)整數(shù)帶符號(hào)整數(shù)32位（單精度浮點(diǎn)數(shù)）64位（雙精度浮點(diǎn)數(shù)）128位（擴(kuò)充精度浮點(diǎn)數(shù)）

8位(0