第一章信息技术概述课件.ppt

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1、第一章信息技术概述第1页，此课件共54页哦1.4.1信息的基本单位信息的基本单位比特比特(bit)（1）什么是比特）什么是比特（2）比特的运算）比特的运算（3）比特的存储）比特的存储（4）比特的传输）比特的传输第2页，此课件共54页哦比特（比特（bit,binary digit缩写）：缩写）：是计算机和其他数是计算机和其他数字系统处理、存储和传输信息的最小单位。用小写字系统处理、存储和传输信息的最小单位。用小写的的“b”表示。表示。比特只有两种状态：比特只有两种状态：0，或，或1。数值、文字、符号、图像、声音、命令数值、文字、符号、图像、声音、命令都可以使用都可以使用比特来表示，其具体的表示方

2、法就称为比特来表示，其具体的表示方法就称为“编码编码”或或“代码代码”第3页，此课件共54页哦用用比比特特表表示示图图像像第4页，此课件共54页哦字节字节（byte，binaryterm的缩写）的缩写）,用大用大写字母写字母“B”表示，每个字节包含表示，每个字节包含8个比特。个比特。1byte=8bits（1B=8b）第5页，此课件共54页哦比特的运算比特的运算 需要使用逻辑代数。需要使用逻辑代数。英国数学家乔治英国数学家乔治布尔提出，也称为布尔代数。布尔提出，也称为布尔代数。第6页，此课件共54页哦l 逻辑乘（逻辑乘（“与与”运算，运算，AND、）0 0=0；0 1=0；1 0=0；1 1=

3、1l 逻辑加（逻辑加（“或或”运算，运算，OR、+）0 0=0；0 1=1；1 0=1；1 1=1l 取反（取反（“非非”运算，运算，NOT、）0=1 1=0第7页，此课件共54页哦l多位二进制信息进行多位二进制信息进行逻辑运算逻辑运算时，时，按位独立按位独立 进行，每一位不受同一信息的其他位影响。进行，每一位不受同一信息的其他位影响。例：例：0101 0101 1100 1100 1101 0100l 用于完成上述基本逻辑运算的电路称为用于完成上述基本逻辑运算的电路称为“门门”电路。电路。第8页，此课件共54页哦比特在计算机中如何表示？比特在计算机中如何表示？l在计算机中表示二进位的方法：在

4、计算机中表示二进位的方法：电路的高电平状态或低电平状态电路的高电平状态或低电平状态(CPU)电容的充电状态或放电状态电容的充电状态或放电状态(RAM)两种不同的磁化状态两种不同的磁化状态(磁盘磁盘)光盘面上的凹凸状态光盘面上的凹凸状态(光盘光盘)第9页，此课件共54页哦CPU内部通常使用高电平内部通常使用高电平表示表示1，低电平表示，低电平表示00.0V0.5V2.8V3.3V010V+3v01 0第10页，此课件共54页哦 触发器：在计算机等数字系统中，使用触发触发器：在计算机等数字系统中，使用触发 器（双稳态电路）来表示。器（双稳态电路）来表示。-一个触发器可以存储一个触发器可以存储1个比

5、特，一组触发个比特，一组触发 器可以存储器可以存储1组比特，称为组比特，称为“寄存器寄存器”。-易失性存储器，易失性存储器，断电后信息不再保持！断电后信息不再保持！第11页，此课件共54页哦 电容器：电容的两极被加上电压，电容被充电容器：电容的两极被加上电压，电容被充 电；电压撤销后，充电状态仍会保持一段时电；电压撤销后，充电状态仍会保持一段时 间。电容的充电和放电状态分别表示间。电容的充电和放电状态分别表示1和和0。-集成了数以亿计微小电容的一块半导体集成了数以亿计微小电容的一块半导体 芯片，构成了可存储大量二进位信息的半导芯片，构成了可存储大量二进位信息的半导 体存储器。体存储器。-易失性

6、存储器，易失性存储器，断电后信息不再保持！断电后信息不再保持！第12页，此课件共54页哦 磁盘利用磁介质表面区域的磁化状态来存储磁盘利用磁介质表面区域的磁化状态来存储 二进位信息；二进位信息；-非易失性存储器，非易失性存储器，断电后信息可以保持！断电后信息可以保持！磁盘磁盘表面表面磁性材料粒子磁性材料粒子第13页，此课件共54页哦 光盘通过光盘通过“刻刻”在盘片表面上的微小凹坑的在盘片表面上的微小凹坑的 凹、凸状态来记录二进位信息。凹、凸状态来记录二进位信息。-非易失性存储器非易失性存储器，断电后信息可以保持！，断电后信息可以保持！第14页，此课件共54页哦存储容量存储容量内存储器内存储器容量

7、使用容量使用2的幂次的幂次的幂次的幂次作为单位，有助于存储器的设计。作为单位，有助于存储器的设计。经常使用的单位有：经常使用的单位有：1KB=210字节字节=1024B（千千字节）字节）1MB=220字节字节=1024KB（兆兆字节）字节）1GB=230字节字节=1024MB（吉吉字节、千兆字节）字节、千兆字节）1TB=240字节字节=1024GB（太太字节）字节）第15页，此课件共54页哦外存储器外存储器容量使用容量使用10的幂次的幂次作为单位：作为单位：u 1KB=103 B=1000Bu 1MB=103KB=1000 KB u 1GB=103MB=106 KBu 1TB=103GB第16

8、页，此课件共54页哦现现象象 160GB的移动硬盘的移动硬盘电脑中实际容量电脑中实际容量/160GB为什么？为什么？第17页，此课件共54页哦前缀前缀名称名称前缀前缀符号符号十进制十进制前缀前缀二进制前缀二进制前缀比值比值kilok/K103210=1,0240.976megaM106220=1,048,5760.954gigaG109230=1,073,741,8240.931teraT1012240=1,099,511,627,7760.909petaP1015250=1,125,899,906,842,6240.888exaE1018260=1,152,921,504,606,846,9

9、760.867zettaZ1021270=1,180,591,620,717,411,303,4240.847yottaY1024280=1,208,925,819,614,629,174,706,1760.827因为相同的符号，有两种不同的含义！因为相同的符号，有两种不同的含义！第18页，此课件共54页哦不同进位制前缀的使用场合不同进位制前缀的使用场合内存、内存、cache、半导体存储器芯片的容量均使用二进、半导体存储器芯片的容量均使用二进制前缀：制前缀：512MB的内存条（的内存条（1M220）256KB的的cache（1K210）文件和文件夹的大小使用二进制前缀文件和文件夹的大小使用二进

10、制前缀频率、传输速率等使用十进制前缀：频率、传输速率等使用十进制前缀：主频主频1GHz（1G109）传输速率传输速率100Mbps（1M106）外存储器（硬盘、外存储器（硬盘、DVD光盘、光盘、U盘、存储卡等）容量：盘、存储卡等）容量：厂商标注的容量使用十进制前缀厂商标注的容量使用十进制前缀操作系统显示的容量使用二进制前缀操作系统显示的容量使用二进制前缀第19页，此课件共54页哦解决方案：使用两种不同的前缀符号解决方案：使用两种不同的前缀符号已经采用已经采用IEC建议符号的有：建议符号的有：MozillaFirefox，BitTornado，Linux，以及其他一些，以及其他一些GNU自由软件

11、自由软件尚未采用尚未采用IEC建议符号的有：微软公司建议符号的有：微软公司前缀前缀名称名称前缀符前缀符号号十进制十进制值值二进制值二进制值比值比值IEC建议建议二进制前缀符号二进制前缀符号kilok/K103210=1,0240.976kibi-KimegaM106220=1,048,5760.954mebi-MigigaG109230=1,073,741,8240.931gibi-GiteraT1012240=1,099,511,627,7760.909tebi-TipetaP1015250=1,125,899,906,842,6240.888pebi-PiexaE1018260=0.867

12、exbi-EizettaZ1021270=0.847zebi-ZiyottaY1024280=0.827yobi-Yi第20页，此课件共54页哦比特的传输比特的传输 经常使用的传输速率单位如下：经常使用的传输速率单位如下：1kb/s=103比特比特/秒秒=1000b/s 1Mb/s=106比特比特/秒秒=1000kb/s 1Gb/s=109比特比特/秒秒=1000Mb/s 1Tb/s=1012比特比特/秒秒=1000Gb/s第21页，此课件共54页哦1.4.2比特与二进制数比特与二进制数（1）不同进位制数的表示和含义）不同进位制数的表示和含义（2）不同进位制数的相互转换）不同进位制数的相互转换

13、（3）二进制数的算术运算）二进制数的算术运算第22页，此课件共54页哦u十进制数（十进制数（D）十种符号，十种符号，(0,1,2,3,4,5,6,7,8,9)逢十进一逢十进一 各位的权值是各位的权值是10的整数次幂（的整数次幂（基数基数是是10）标志：标志：尾部加尾部加“D”或数字或数字10或或缺省缺省十进制数可以表示为十进制数可以表示为Dn-1Dn-2D1D0.D-1D-m(D)10=Dn-110n-1+Dn-210n-2+D1101+D0100+D-110-1+D-m10-m第23页，此课件共54页哦u二进制数二进制数2种状态，仅有种状态，仅有0，1逢逢2进一进一 各位的权值是各位的权值是

14、 2 的整数次幂（的整数次幂（基数基数为为2）标志：标志：尾部加尾部加B或数字或数字2特点：容易实现，运算简单，运算速度快。特点：容易实现，运算简单，运算速度快。(B)2=Bn-12n-1+Bn-22n-2+B121+B020+B-12-1+B-m2-m第24页，此课件共54页哦u八进制数八进制数 八种符号，（八种符号，（0、1、2、3、4、5、6、7）逢逢8进进1 各位的权值是各位的权值是8的整数次幂（的整数次幂（基数基数是是8）标志：标志：尾部加尾部加Q、O或数字或数字8 例：例：365.2Q=382+681+580+281=245.25第25页，此课件共54页哦u十六进制数十六进制数 十

15、六种符号，（十六种符号，（0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F）逢逢16进进1 各位的权值是各位的权值是16的整数次幂（基数是的整数次幂（基数是16）标志：标志：尾部加尾部加H或数字或数字16 例：例：F5.4H=15161+5160+4161=245.25第26页，此课件共54页哦不同进位制数的比较不同进位制数的比较十进制十进制二进制二进制八进制八进制十六进制十六进制零零0000000壹壹1000111贰贰2001022叁叁3001133肆肆4010044伍伍5010155陆陆6011066柒柒7011177捌捌81000108玖玖91001119拾拾1010101

16、2A拾壹拾壹11101113B拾贰拾贰12110014C拾叁拾叁13110115D拾肆拾肆14111016E拾伍拾伍15111117F第27页，此课件共54页哦二进制数的算术运算二进制数的算术运算 1 1位二进制数的加、减法运算规则：位二进制数的加、减法运算规则：被加数被加数 加数加数 和和 进位进位 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1（a）加法规则）加法规则被减数被减数 减数减数 差差 借位借位 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0（b）减法规则）减法规则第28页，此课件共54页哦二进制数的算术运算二进制数的算术运算 2 2个多位二进制数

17、的加、减法运算举例：个多位二进制数的加、减法运算举例：0101 1001+0100 01001001 0101由低位到高由低位到高位逐位进行！位逐位进行！第29页，此课件共54页哦不同进制数的相互转换不同进制数的相互转换 熟练掌握不同进制数相互之间的转熟练掌握不同进制数相互之间的转换，在编写程序和设计数字逻辑电路换，在编写程序和设计数字逻辑电路时很有用。时很有用。第30页，此课件共54页哦u十进制数与二进制数之间的转换十进制数与二进制数之间的转换二进制数转换成十进制数二进制数转换成十进制数 只要把二进制的数按位权展开相加即可。只要把二进制的数按位权展开相加即可。例如：例如：(101.1)2=1

18、22+021+120+12-1 =(5.5)10第31页，此课件共54页哦十进制转换成二进制数十进制转换成二进制数l整数整数部分部分除除2取余取余,逆序逆序，第一个余数为最低位。第一个余数为最低位。例：例：29.687529.6875 11101.1011 B12937142 212 22 22 22 200111余余余余数数数数低低低低位位位位高高高高位位位位整整数数部部分分第32页，此课件共54页哦十进制转换成二进制数十进制转换成二进制数l小数部分小数部分“乘乘2取整取整”,正序正序，第一个乘积的整，第一个乘积的整数为二进制小数的最高数为二进制小数的最高位位例：例：29.687529.68

19、75 11101.1011 B小小数数部部分分0.6875 21.37500.75001.50001.0000 2 2 2高位高位高位高位低位低位低位低位第33页，此课件共54页哦八进制数转换成二进制数八进制数转换成二进制数把每个八进制数字改写成把每个八进制数字改写成等值的等值的3位位二进二进制数即可，且保持高、低位次序不变。制数即可，且保持高、低位次序不变。16.327O=001110.011010111B八进制数八进制数二进制数二进制数八进制数八进制数二进制数二进制数00004100100151012010611030117111第34页，此课件共54页哦二进制数转换成八进制数二进制数转换

20、成八进制数整数部分整数部分从从低位到高位低位到高位每每3位用一个等值的八进制数位用一个等值的八进制数替换，最后不足替换，最后不足3位在位在高位用高位用0补足补足；小数部分小数部分从从高位到高位到低位低位每每3位用一个等值的八进制数替换，最后不足位用一个等值的八进制数替换，最后不足3位在位在低位低位用用0补足补足。11101.01B=.B=11101 010035.2O第35页，此课件共54页哦十六进制数与二进制数间的转换十六进制数与二进制数间的转换方法同八进制数与二进制数间的转换方方法同八进制数与二进制数间的转换方法类似。区别在于法类似。区别在于二进制数要用二进制数要用4位。位。4C.2EH=

21、？B11101.01B=？H=01000100 11001100.00100010 11101110B00010001 11011101.01000100B1 1D.4H第36页，此课件共54页哦1.4.3整数整数(定点数定点数)的表示的表示（1）计算机中数的类型）计算机中数的类型（2）无符号整数的表示）无符号整数的表示（3）带符号整数的表示）带符号整数的表示第37页，此课件共54页哦 整数不使用小数点，或者说小数点始终隐含整数不使用小数点，或者说小数点始终隐含在个位数的右面，所以整数也叫在个位数的右面，所以整数也叫“定点数定点数”。整数分为两类：整数分为两类：无符号无符号整数和整数和带符号带

22、符号整数。整数。第38页，此课件共54页哦-无符号无符号整数一定是正整数，整数一定是正整数，可以是可以是8位、位、16位、位、32位位甚至更多（甚至更多（8的整数倍）的整数倍）-n位二进制表示的正整数取位二进制表示的正整数取值范围是值范围是02n-1。无符号无符号整数的表示整数的表示十进制数十进制数 8位无符号整数位无符号整数00000000010000000120000001030000001140000010050000010125211111100253111111012541111111025511111111第39页，此课件共54页哦带符号带符号整数的表示（整数的表示（1），），原码

23、原码表示：表示：-用最高位作为符号位，用最高位作为符号位，“0”表示表示“+”，“1”表示表示“-”-其余各位表示数值的大小。其余各位表示数值的大小。-n个二进制个二进制原码原码表示的带符号整数的取值表示的带符号整数的取值范围是范围是-2n-1+1+2n-1-1第40页，此课件共54页哦u负整数负整数在计算机内部采用在计算机内部采用“补码补码”进行表示：进行表示：符号位仍是符号位仍是“1”，绝对值绝对值部分是对原码的每一位取反后再在末位加部分是对原码的每一位取反后再在末位加“1”。例：例：(-43)原原=10101011，绝对值部分每一位绝对值部分每一位取反取反取反取反后为：后为：110101

24、00，末位加末位加“1”得到：得到：(-43)补补=11010101u n位补码可表示的整数范围：位补码可表示的整数范围：-2n-12n-1-1带符号带符号整数的表示（整数的表示（2），），补码补码表示表示反码反码第41页，此课件共54页哦注意注意：正整数无论采用原码还是补码，其编：正整数无论采用原码还是补码，其编码都相同。采用补码表示负数后，加法减法码都相同。采用补码表示负数后，加法减法运算就可以统一用加法器来完成。运算就可以统一用加法器来完成。负数的补码负数的补码如何变回原码如何变回原码？第42页，此课件共54页哦注意注意：相同位数的二进制补码可表示的数的个数比原码多一个！相同位数的二进制

25、补码可表示的数的个数比原码多一个！8位二进制位二进制代码代码无符号整数无符号整数的值的值带符号整数带符号整数的值的值(原码原码)带符号整数的值带符号整数的值(补码补码)00000000000000000011110111111112712712710000000128-0-12810000001129-1-12711111111255-127-1第43页，此课件共54页哦补码如何还原为原码补码如何还原为原码？-符号位仍是符号位仍是“1”，-其余部分对反码的每一位取反后再其余部分对反码的每一位取反后再在末位加在末位加“1”。第44页，此课件共54页哦故故u计算机中整数有多种，同一个二进制代码表示

26、不计算机中整数有多种，同一个二进制代码表示不同类型的整数时，其含义（数值）可能不同同类型的整数时，其含义（数值）可能不同u 一个代码它到底代表哪种整数（或其它东西）一个代码它到底代表哪种整数（或其它东西），是由，是由指令决定指令决定的的第45页，此课件共54页哦1.4.4实数实数(浮点数浮点数)的表示的表示（选讲）（选讲）第46页，此课件共54页哦任意一个实数在计算机内部都可以用任意一个实数在计算机内部都可以用“指数指数”（称为（称为“阶码阶码”，是一个整数）和，是一个整数）和“尾数尾数”（是一个（是一个“纯纯小数小数”）来表示，这种用指数和尾数来表示实数的方）来表示，这种用指数和尾数来表示实

27、数的方法叫法叫“浮点表示法浮点表示法”。1001.011=2100（0.1001011）-0.0010101=2-10（-0.10101）-111001010=21001（-0.111001010）第47页，此课件共54页哦例：例：-111001010=21001（-0.111001010）32位的单精度浮点数在计算机中可表示为：位的单精度浮点数在计算机中可表示为：尾尾 数数符号位符号位8位位23位位阶阶 码码1110010100000100000000001001第48页，此课件共54页哦1、在下列关于集成电路的叙述中，错误的是、在下列关于集成电路的叙述中，错误的是。A.现代集成电路使用的半

28、导体材料主要是硅（现代集成电路使用的半导体材料主要是硅（Si）B.Moore定律指出单块定律指出单块IC的集成度平均每半年翻一番的集成度平均每半年翻一番C.我国第我国第2代居民身份证中包含有代居民身份证中包含有IC芯片芯片D.目前超大规模集成电路中晶体管的基本线条已小到目前超大规模集成电路中晶体管的基本线条已小到1nm左右左右B、D第49页，此课件共54页哦2、下列关于微电子技术与集成电路的叙述中，、下列关于微电子技术与集成电路的叙述中，正确的是正确的是。A.微电子技术是以集成电路为核心的技术微电子技术是以集成电路为核心的技术B.所有的集成电路均为数字集成电路所有的集成电路均为数字集成电路C.

29、集成电路的发展导致了晶体管的发明集成电路的发展导致了晶体管的发明D.IC卡仅有存储器和处理器，卡中不可能存储卡仅有存储器和处理器，卡中不可能存储有软件有软件A第50页，此课件共54页哦3、下列有关通信技术的叙述中，错误的是、下列有关通信技术的叙述中，错误的是。A.目前无线电广播主要还是采用模拟通信技术目前无线电广播主要还是采用模拟通信技术B.数字传输技术最早是被长途电话系统采用的数字传输技术最早是被长途电话系统采用的C.数字通信系统的信道带宽就是指数据的实际传输速率（简称数字通信系统的信道带宽就是指数据的实际传输速率（简称“数据速率数据速率”）D.局域网中广泛使用的双绞线既可以传输数字信号，也

30、可以传局域网中广泛使用的双绞线既可以传输数字信号，也可以传输模拟信号输模拟信号C第51页，此课件共54页哦4、下列有关通信技术的叙述中，错误的是、下列有关通信技术的叙述中，错误的是。A.电视节目的传输目前采用的还都是模拟传输技术电视节目的传输目前采用的还都是模拟传输技术B.模拟调制的方法有模拟调制的方法有3种：调频、调幅和调相种：调频、调幅和调相C.数字信号不经过调制就在信道上直接进行传输，称为数字信号不经过调制就在信道上直接进行传输，称为“基带传输基带传输”D.用户使用用户使用MODEM通过电话线上网时，采用的是数字调通过电话线上网时，采用的是数字调制技术制技术A第52页，此课件共54页哦5

31、、无线电波按频率（或波长）可分成中波、短波、超短波、无线电波按频率（或波长）可分成中波、短波、超短波和微波。在下列关于微波的说法中，错误的是：和微波。在下列关于微波的说法中，错误的是：A.微波沿地球表面传播，易穿过建筑物微波沿地球表面传播，易穿过建筑物B.微波是一种具有极高频率的电磁波，其波长很短微波是一种具有极高频率的电磁波，其波长很短C.微波通信的建设费用低（与电缆通信相比）、抗微波通信的建设费用低（与电缆通信相比）、抗灾能力强灾能力强D.微波传输技术广泛用于移动通信和数字高清晰度微波传输技术广泛用于移动通信和数字高清晰度电视的信号传输等电视的信号传输等A第53页，此课件共54页哦6、在下列有关计算机中数值信息表示的叙述中，错误的是、在下列有关计算机中数值信息表示的叙述中，错误的是。A.正整数无论是采用原码表示还是补码表示，其编码正整数无论是采用原码表示还是补码表示，其编码都是都是相同的相同的B.相同位数的二进制补码和原码，他们能表示的数的个相同位数的二进制补码和原码，他们能表示的数的个数也是相同的数也是相同的C.在实数的浮点表示中，阶码是一个整数在实数的浮点表示中，阶码是一个整数D.从精度上看，从精度上看，Pentium处理器支持多种类型的浮点数处理器支持多种类型的浮点数B第54页，此课件共54页哦