1、个人整理 仅供参考 第 1 页 共 58 页 1考点 1 信息技术概况考点 1.1 集成电路的基本知识微电子技术是实现电子电路和电子系统超小型化及微型化的技术，以集成电路为核心。集成电路：20 世纪 50 年代出现。以半导体单晶片作为材料，经平面工艺加工制造，将大量的晶体管、电阻、电容等元器件及互相连线构成的电子线路集成在基片上，构成一个微型化的电路或者系统。集成电路的半导体材料通常是硅或砷化镓。集成电路芯片是微电子技术的结晶，是计算机和通信设备的硬件核心，是现代信息产业的基础。（1）集成电路分类：按照元器件数目分： 小规模集成电路（ SSI）集成度100 万（注：集成度单个集成电路所含电子元
2、件的个数）按照晶体管结构、电路和工艺不同分为：双极性集成电路 金属氧化物半导体（ MOS）集成电路 双极-金属氧化物半导体集成电路等几类个人整理 仅供参考 第 2 页 共 58 页 2按照集成电路功能分两类：数字集成电路：如 门电路 存储器 微处理器 微控制器 数字信号处理器等模拟集成电路（又称线性电路）：如 信号放大器 功率放大器等按照用途分两类：I 通用集成电路：微处理器和存储芯片等 II 专用集成电路：专门设计、定制的集成电路（2）集成电路制造（P29）将单晶硅经切割、研磨、抛光，制成硅抛光片。经氧化、光刻、掺杂,互连等工艺，制成含有成百上千独立集成电路的晶圆。将晶圆切开，剔除废品，就成
3、了一批芯片。将芯片安装在陶瓷基座上，将芯片与插脚连线并加盖封装，就成了集成电路.常见的封装形式（3）发展趋势集成电路的特点是体积小，重量轻，可靠性高。工作速度主要取决于晶体管的尺寸。单块集成电路的集成度平均每 1824 个月翻一番，这叫做Moore 定律。集成度是有极限的，因此，Moore 定律不可能永远成立。集成电路朝着纳米技术，集成光路，光电子集成方向发展。（4）IC 卡集成电路卡分类：按集成电路芯片分：存储器卡 和 CPU 卡（智能卡）按使用方式分： 接触式 IC 卡 和 非接触式 IC 卡个人整理 仅供参考 第 3 页 共 58 页 3考点 1.2 信息技术的分类、特点与发展趋势（1）
4、信息含义：是事物运动的状态及状态变化的方式，是认识主体所感知或所描述的事物运动及其变化方式的形式、内容和效用。（2）信息处理内涵：信息的收集、加工、存储、传递、施用。（3）信息技术含义及基本内容：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。基本内容有：扩展感觉器官功能的感测（获取）与识别技术；扩展神经系统功能的通信技术；扩展大脑功能的计算（处理）与存储技术；扩展效应器官功能的控制与显示技术。（4）信息处理系统含义：用于协助人们进行信息获取、传递、存储、加工处理、控制及显示的综合使用各种信息技术的系统，通称为信息处理系统。（5）信息处理系统分类：按自动化程度分：人工的、半自
5、动的、全自动的；按技术手段分：机械的、电子的和光学的；按通用性分：专用的和通用的；按应用领域分：几乎涉及所有领域，无法细分（6）现代信息技术的主要特征：以数字技术为基础，以计算机及其软件为核心，采用电子技术（包括激光技术）进行信息的收集、传递、加工、存储、显示与控制，包括通信、广播、计算机、微电子、 遥感遥测、自动控制、机器人等诸多领域。个人整理 仅供参考 第 4 页 共 58 页 4考点 1.3 计算机的发展、特点与应用 发展：按元器件分类代别 年代 主要元器件 软件类型 应用领域第一代20 世纪 40年代中期50年代末期CPU：电子管内存：磁鼓机器语言和汇编语言编写程序科学和工程计算第二代
6、20 世纪 50年代中期60年代中期CPU：晶体管内存：磁芯FORTRAN等高级程序设计语言数据处理领域第三代20 世纪 60年代中期70年代初期CPU：SSI MSI内存：SSI MSI 的半导体存储器OS 和DBMS普遍使用科学计算、数据处理、工业控制领域第四代20 世纪 70年代以来CPU：LSI VLSI内存：LSI VLSI 的半导体存储器软件开发工具和平台、分布式计算机软件广泛使用家庭、 PC机开始使用特点：1) 速度快，通用性强 2) 信息处理能力强 3) 存储功能强4) 具有互连、互通和互操作特性作用：应用于科学研究、工农业生产、社会服务、文化等领域改变人们工作、生活方式，影响
7、国家发展个人整理 仅供参考 第 5 页 共 58 页 5考点 1.4 信息化与信息化建设的有关问题（1） 信息化的含义和主要内容所谓信息化就是工业社会向信息社会前进的过程，加快高科技发展及其产业化，提高信息技术在经济和社会各领域的推广应用水平，推动经济和社会发展的过程信息化建设的主要内容包括三个层面、六个要素三个层面：一是信息基础设施与信息资源的开发和建设，这是信息化建设的基础；二是信息技术与信息资源的应用，这是信息化建设的核心与关键；三是信息产品制造业的不断发展，这是信息化建设的重要支撑。六个要素：指信息基础设施、信息资源、信息技术与应用、信息产业、信息化法规与科技人才。我国发展信息化的战略
8、：以信息化带动工业化，以工业化促进信息化人类社会发展的三个阶段：农业社会、工业社会和信息社会考点 2 计算机组成原理(第二章 计算机组成原理)考点 2.1 计算机硬件的组成及其功能；计算机的分类；微处理器（1） 计算机硬件的组成与功能硬件组成 功能个人整理 仅供参考 第 6 页 共 58 页 6CPU 承担系统软件和应用软件的运行任务内存储器（内存/主存）直接与 CPU 相连，存放已经启动运行的程序和需要立即处理的数据外存储器（外存/辅存）长期存放计算机系统中信息（外存存取速度慢容量大，内存与之相反）输入设备 将信息输入计算机（输入信息用二进位表示）输出设备 将信息输出计算机（输入和输出设备通
9、称 I/O设备）（2） 计算机的分类：巨型计算机 大型计算机 小型计算机 个人计算机 （P41 ）（3） 微处理器：简称 MP 或 P，通常指使用单片大规模集成电制成、具有运算和控制功能的部件。考点 2.2 CPU 的结构；指令与指令系统；指令的执行过程；CPU的性能指标（1） CPU 的结构及 CPU 的性能指标（ P44）CPU 组成：寄存器组：由十几个甚至几十个寄存器组成，速度快，用来存放参加运算的数据和运算得到的中间（或最后）结果 运算器：用来对数据进行加减乘除或者与、或、非等各种基本算术运算和逻辑运算，也称为算术逻辑部件（ALU） ，参加运算的数据来自寄存器，运算结个人整理 仅供参考
10、 第 7 页 共 58 页 7果也送回寄存器控制器：CPU 指挥中心，有一个指令计数器，用来存放 CPU 正在执行的命令，还有指令寄存器。用来保存当前正在执行的命令性能指标： A 字长（位数）：指 CPU 中整数寄存器和定点运算器的宽度（即二进制整数运算的位数）亦即在一个时钟脉冲内，能够处理的计算机位数。B 主频（CPU 时钟频率）：指 CPU 中电子线路的工作频率，决定着 CPU 芯片内部传输与操作速度的快慢。一般而言，主频越高，CPU 处理速度越快。C CPU 总线速度：决定着 CPU 与内存之间传输数据的速度快慢，总线速度越快，CPU 性能发挥的越充分。D 高速缓存（cache ）的容量
11、与结构：cache 容量越大、级数越多、越有利于减少CPU 访问内存次数E 指令系统：指令的类型、数目和功能都会影响程序执行的快慢。F 逻辑结构：影响指令执行速度。个人整理 仅供参考 第 8 页 共 58 页 8（2） 指令与指令系统及指令执行过程（P46）a 指令与指令系统：指令是构成程序的基本单位，采用二进制表示，用来规定计算机执行的操作内容，由两部分组成：操作码操作数地址操作码是指出计算机应执行何种操作的命令词；操作地址是指出该指令所操作（处理）的数据或数据所在的位置.指令系统：CPU 所能执行的全部指令。 （向下兼容方式开发新处理器）B b 指令执行过程：S1 CPU 控制器从存储器读
12、取一条指令并放入指令寄存器S2 指令寄存器中的指令经译码，决定该指令应进行何种操作、操作数在哪里S3 根据操作数的位置读取操作数S4 运算器按照操作码要求对操作数完成规定运算，并根据运算结果修改或设置处理器的状态标志S5 把运算结构保存到指定寄存器，需要时将结果从寄存器保存至内存单元S6 修改指令计数器，决定下一条指令的地址考点 2.3 PC 机的主板、芯片组与 BIOS；Cache 存储器与主存储个人整理 仅供参考 第 9 页 共 58 页 9器（1） PC 机主板、芯片组与 BIOS（P49P51 ）A 主板又称母版，通常安装有 CPU 插座、芯片组、存储器插槽、扩充卡插槽、显卡插槽、BI
13、OS、CMOS 存储器、辅助芯片和若干用于连接外围设备的 I/O 插口。两块重要集成电路：闪烁存储器：存放基本输入/输出系统（BIOS） 非易失性存储器 CMOS 存储器：存放配置信息 易失性存储器 需电池供电B 芯片组：是 PC 机各组成部分相互连接和通信的枢纽，既实现了 PC 机总线的功能，又提供了各种 I/O 接口及相关的控制。无芯片组，CPU 无法与内存、扩充卡、外设等交换信息。芯片组组成：北桥芯片和南桥芯片；北桥芯片是存储控制中心（MCH ） ；南桥芯片是 I/O 控制中心 两者互联。C BIOS：中文名基本输入 /输出系统 是存放于闪烁存储器中的一组机器语言程序。BIOS 组成：
14、加电自检程序 系统主引导记录的装入程序 CMOS 设置程序 基本外围设备的驱动程序（2）Cache 存储器与主存储器（P52）Cache 存储器：位于主存和 CPU 之间，工作速度比主存快。个人整理 仅供参考 第 10 页 共 58 页 10用于存放 CPU 访问频率较高的程序和数据。内存储器概述与分类内存储器由称为存储器芯片的半导体集成电路组成主存储器： 主要由 DRAM 芯片组成包含大量的存储单元，每个存储单元可存放一个字节。在物理结构上由若干内存条组成。存储器存储时间：指从 CPU 给出存储器地址开始到存储器读出数据并送到 CPU(或把 CPU 数据写入存储器)所需要的时间。单位是 ns
15、。考点 2.4 PC 机 I/O 操作的原理；I/O 总线与 I/O 接口（1） PC 机 I/O 操作原理（ P54）I/O 操作的任务是将输入设备的信息送入内存的指定区域，或将内存指定区域的内容送到输出设备。（2） I/O 总线与 I/O 接口（P57 表 22）I/O 总线：是各类 I/O 设备控制器与 CPU、存储器之间半导体存储器随机存取存储器（RAM ）易失性存储器只读存储器（ROM）非易失性存储器静态随机存储器（SRAM）高速缓冲存储器动态随机存储器（DRAM）主存储器不可在线改写内容的 ROM 快擦除存储器（Flash ROM ）BIOS 存储器个人整理 仅供参考 第 11 页
16、 共 58 页 11相互交换信息、传输数据的一组公用信号线。总线上有三类信号：数据信号、地址信号和控制信号，负责传输的线路分别称为、数据线、地址线和控制线。总线带宽（传输速率）=（数据线宽度/8）总线工作频率（MHz）每个总线周期的传输次数I/O 接口：计算机中用于连接 I/O 设备的各种插头/ 插座及相应的通信规程及电气特性类型： 按数据传输方式分为 串行和并行 按数据传输速率分为 低速和高速按连接设备可以分为 总线式和独占式 按是否符合标准分为 标准接口和专用接口附：USB（通用串行总线）：最高传输速率 480MB/s 理论上能连 127 个设备 总线式串行接口IEEE1394：最高速率
17、50100MB/s 最多连接 63 个设备 二者均支持即插即用和热插拔考点 2.5 常用输入设备（键盘鼠标器扫描仪数码相机）的功能,性能指标及基本工作原理（1） 键盘（P60 ）：将字母、数字、标点、符号等输入到计算机中，从而向计算机发出命令，输入中西文字和数据，键盘上的按键大多是电容式，其优点是击键声小、无接触，不存在磨损和接触不良。原理：每个按键会发出不同信号，这些信号由键盘内部的个人整理 仅供参考 第 12 页 共 58 页 12电子线路转换成相应的二进制代码，然后通过键盘接口（PS/2或 USB）送入计算机。（2）鼠标器：控制鼠标箭头准确定位在指定位置，并通过按键完成各种操作。原理：借
18、助机电或光学原理，鼠标移动的距离和方向将分别变换成脉冲信号输入计算机，计算机中的鼠标驱动程序把接收到的脉冲信号再转换成鼠标器在水平和垂直方向的位移量，控制鼠标移动。接口种类：PS/2 接口和 USB 接口（3）扫描仪：将原稿的影像输入计算机的一种输入设备。分类：手持式、平板式、胶片专用和滚筒式（后两者为高分辨率专业扫描仪）原理：光电转换原理（P63）性能指标： 扫描仪分辨率 色彩位数（色彩深度） 扫面画面 与主机的接口（4）数码相机：图像输入设备原理：将影像聚焦在 CCD（成像芯片）上，并由 CCD转换为电信号，再经模数转换成数字图像，经过必要图像处理和数据压缩后存储在相机内部的存储器中。性能
19、指标：CCD 像素的数目 存储卡容量考点 2.6 常用输出设备（显示器 打印机）的功能、分类、性能指标及基本工作原理个人整理 仅供参考 第 13 页 共 58 页 13（1） 显示器：作用是将数字信号转换为光信号，使文字与图形在屏幕上显示出来。分类：CRT 显示器 和 液晶显示器（P66 ）CRT 显示器原理：显像管后部电子枪发出电子束，经过偏转磁场，轰击到荧光屏上某一点，使该点发光，每一个像素由红、绿、蓝三基色组成，通过对三基色亮度的控制能合成出各种不同的颜色。电子束从左到右，从上至下、逐行逐点轰击荧光屏，从而形成一帧图像。液晶显示器原理：借助对光线进行调制而显示图像的一种显示器。 （P89
20、 ）性能指标： 显示屏尺寸 显示器分辨率：指整屏最多可以显示像素的多少 刷新速率：指所显示的图像每秒钟更新的次数，刷新频率越高图像稳定性越好 可显示颜色数目：一个像素可显示出多少颜色取决于表示这个像素的二进位位数 辐射和环保（2）打印机：PC 机主要输出设备之一，能把程序、数据、字符图形打印在纸上。分类： 针式打印机：击打式打印机 原理：P68 第三段 特点：成本低 能多层套打个人整理 仅供参考 第 14 页 共 58 页 14激光打印机：非击打式打印机 分为黑白和彩色两种 原理：P69 第二段 特点：分辨率较高、印刷质量好 速度高 噪声低喷墨打印机：非击打式打印机 分为压电喷墨技术和热喷墨技
21、术 原理：P92 阅读 2.7特点：喷墨打印机关键技术是喷头，墨水成本高，消耗快，打印效果好 经济环保性能指标：打印精度：打印机的分辨率，用 dpi（每英寸可打印的点数）表示 300dpi 是人眼分辨文本与图形边缘是否有锯齿的临界点打印速度：针式：100200 字符/s 激光和喷墨打印机为页式打印机色彩数目：打印机可打印不同颜色的总数。其他：打印成本 噪音 打印幅面大小 可打印字体数目种类 功耗节能等。考点 2.7 常用外存储器（软盘、硬盘、光盘）的功能、分类、性能指标及基本工作原理（1） 软盘：由软盘片、软盘驱动器、软盘控制器三部分组成软盘上的信息是按照磁道和扇区来存放的。每个同心圆称为一个
22、磁道，每面有 80 个磁道（最外一个为 0 磁道，最里为 79 道），每个磁道分为 18 段（段又叫扇区） ，每个扇区容量是 512 字节。个人整理 仅供参考 第 15 页 共 58 页 15双面记录，总容量为 1.44MB（此处 1M=1000K，1K=1024）软盘片由一张圆形软塑料片涂上可记录信息的磁性材料而制成；软盘驱动器是用来带动盘片旋转、并对盘片中信息进行读写操作的装置，由主轴驱动系统、磁头及其定位系统等组成；软盘控制器是 CPU 与软盘驱动器的接口电路。（2） 硬盘：由磁盘盘片（存储介质） 、主轴与主轴电机、移动臂、磁头和控制电路组成。硬盘上数据的定位：三个参数：柱面号 扇区号
23、磁头号原理：当硬盘工作时，电机带动主轴，主轴带动盘片高速旋转，盘片高速旋转时带动的气流竟盘片上磁头托起，写入或读出盘片上的数据。性能指标：容量平均存取时间= 寻道时间+ 等待时间+数据传输时间（前两者为机械运动时间）缓存容量：Cache 理论上 越快越好 越大越好数据传输速率：分为外部传输速率（主机从硬盘缓存读出或写入数据的速度）内部传输速率（指硬盘在盘片上读写数据的速度）附：U 盘和移动硬盘（P74P75）（3） 光盘：光盘存储器由光盘和光盘驱动器组成。个人整理 仅供参考 第 16 页 共 58 页 16光盘存储数据原理：通过在盘面上压制凹坑的方法记录信息，凹坑的边缘处表示“1” ，坑内和坑
24、外平坦部分表示“0” 。信息读取需激光进行分辨和鉴别。光驱类型：两大类：只读光驱和光盘刻录机光驱类型 性能CD 只读光驱（CD-ROM）只能读出 CD 信息 每张 CD 存储量：600700MB性能指标之一：数据传输（读出）速率（150KB/s 为单位“一倍速” ）DVD 只读光驱（DVD-ROM）只能读 DVD 信息向下兼容 可读出 CD 信息CD 光盘刻录机 可读可写可修可删 CD 信息DVD 光盘刻录机 可读可写 DVD 信息 兼容 CD组合光驱（”康宝” ）（CD-RW/DVD-ROM COMBO）可读 DVD 信息 可刻录 CD-R 和 CD-RW蓝光光驱（BD） 蓝色激光（405n
25、m）读写信息 一张光盘容量可达 25GB 有 BD-ROM 光驱和 BD 刻录机兼容 DVD CD光盘片类型：CD 盘片 DVD 盘片 和 蓝色激光盘片 3 大类个人整理 仅供参考 第 17 页 共 58 页 17进一步可分为：只读盘片 一次可写盘片 和 可擦写盘片CD 光盘片（P77 ）： 只读（CD-ROM 盘） 可写一次（CD-R 盘）可多次读写（CD-RW 盘）DVD 光盘片（P78 ）：品种：单面单层 单面双层 双面单层 双面双层 共四个品种。分类：一次性记录光盘（DVD-R 或DVD+R）可复写光盘（DVD-RAM DVD-RW 或 DVD+RW）蓝光光盘(P78)：单层容量为 2
26、5GB 读写速度可达 4.59MB 有 BD-ROM（只读）BD-R （一次记录）BD-RW（可擦写）之分考点 3 数字媒体及应用（第一章 第 4 节 数字技术基础 数字声音的压缩编码;语音合成与音乐合成的基本原理与应用（1） 数字声音获取方法与设备及压缩编码声音数字化：将模拟信号的声音转换成二进制数字编码的形式，其过程为：个人整理 仅供参考 第 23 页 共 58 页 23 取样（语音 8kHz 音乐 40kHz 以上） 量化 编码 声音播放过程为： 解码 数模转换 插值处理获取设备：麦克风（模拟信号转电信号）和声卡（数字化处理）声卡核心：数字信号处理器（DSP ）压缩编码：分类：全频带声音
27、压缩编码（P220 表 5-4）和 数字语音压缩编码Mp3 音乐：采用 MPEG-1 层 3 编码的音乐；语音压缩后码率( 手机通话码率 )：4.816kb/s压缩前码率= 取样频率 量化位数声道数（压缩后码率=压缩前码率/压缩倍数）波形声音主要参数：取样频率 量化位数 声道数目 压缩编码方法及比特率（每秒钟数据量）（2）语音合成与音乐合成基本原理及应用计算机合成声音：两类 语音合成【 文语转换（TTS ） 】 和 音乐合成原理（P241 阅读材料 5.7）：语音合成分三步：分析文本 分析韵律 和 语音合成音乐合成：音序器软件 基本要素：乐器 乐谱 “演奏人员“应用：语音合成：应用于文稿对校
28、语音秘书 自动报警 残疾人服务等方面个人整理 仅供参考 第 24 页 共 58 页 24音乐合成：应用于音乐作曲 自动配器 自动伴奏等方面考点 3.5 数字视频获取的方法与设备；数字视频的压缩编码；数字视频的应用（1） 数字视频获取方法与设备方法：PC 机视频采集卡（视频卡）将模拟视频信号（及其伴音信号）进行数字化并存在硬盘中。设备：数字摄像头和数字摄像机（2）数字视频的压缩编码与应用压缩编码（P225 表 5-5）： 部分视频压缩编码标准及应用压缩编码标准 应用MPEG-1 VCD 数码相机 数字摄像机MPEG-2（MPML） DVD 数字卫星电视直播 数字有线电视MPEG-2（High-P
29、rofile） 高清晰度电视（ HDTV）领域MPEG-4 ASP 监控 IPTV 手机 MP4 播放器MPEG-4 AVC HDTV 蓝光光盘 IPTV XBOX iPod iPhone应用：VCD 与 DVD 可视电话与视频会议 数字电视 点播电视（）考点四 计算机网络 个人整理 仅供参考 第 25 页 共 58 页 25（第四章：计算机网络与因特网 数字传输干线与接入技术; 分组交换与存储转发原理;常用广域网。（1）计算机广域网的组成计算机广域网是跨越很大地域范围并包含大量计算机的一种计算机网络，利用数字通信线路将局域网和计算机互相连接在一起，使用户能相互通信、共享资源。（2）数字传输干线与接入技术电话网连接 专线连接 虚拟专网（3）分组交换和存储转发原理（P154P156）和常用广域网a 分组交换：也称包交换，节点计算机把需要传输的数据划分为若干小块，为每小块数据附加上地址、编号等有关信息，组成一个包（即分组） ，然后以“包”为单位进行传输。其格式为：发送计算机地址目的计算机地址编号 有效载荷（传输数据）校验信息B b 存储转发：分组交换机基本工作模式，即每当交换机收到一个包后，检查该数据包的目的地地址，决定应发送的端口。存储转
