信息概述复习知识.docx
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信息概述复习知识
1.1.1信息与信息处理
1、信息具有多种特征和定义（从不同的角度）：
（1）控制论创始人维纳：
信息就是信息，它既有不是物质也不是能量。
（2）客观事物立场：
信息是事物运动的状态及状态变化的方式。
（3）认识主体立场：
信息是认识主体所感知或表述的事物运动及其变化方式的形式、内容和效用。
（4）信息普遍存在，是一种基本资源。
例1：
（单选）信息是一种 。
A．物质B．能量C．资源D．知识
参考答案：
C
例2：
（多选）下列关于信息的叙述，正确的有（ ）
A.信息是指事物运动的状态及状态变化的方式
B.信息就是数据
C.信息往往以文字，图像，图形，声音等形式出现
D.信息是人们认识世界，改造世界的一种基本资源
参考答案：
ACD
2、信息处理
信息处理是指为获取有效的信息而施加于初始信息的所有操作。
包括：
信息的收集、信息的加工、信息的存储、信息的传递、信息的施用。
例1：
（多选）信息处理是指为了更多、更有效地获取和使用信息而施加于信息的各种操作，包括 的全过程。
A．信息收集B．信息加工和存储C．信息传输D．信息维护及使用
参考答案：
ABCD
1、定义：
信息技术是指能扩展人的信息器官功能、协助人们进行信息处理并改变事物状态的一类技术。
例1：
（判断）信息技术是指用来取代人的信息器官功能，代替人类进行信息处理的一类技术。
（ ）
参考答案：
错
2、基本信息技术
（1）感测（获取）与识别技术：
扩展感觉器官功能
感测与识别技术主要解决信息的获取与识别问题。
感测技术利用红外线、紫外线、次声波、超声波、传感器等手段以及遥感、遥测等技术来获取更多的信息。
识别技术则对所获取的信息类别做出判断。
感测与识别技术克服了人在感知与识别信息时具有的局限性，增强了信息感知的范围、精度和灵敏度，是人的感觉器官功能的扩展。
（2）通信技术：
扩展神经系统功能
通信技术主要解决信息的传递问题。
通信的实质是将信息附着于一个事物（称之为载体），并通过后者的运动将信息从空间上的一点传送到另一点。
现代通信技术使用的载体是电波或光波。
通信技术突破了人在交流信息时所受到的空间和时间上的限制，是人的神经网络系统功能的扩展。
（3）计算（处理）与存储技术：
扩展大脑功能
计算（处理）技术主要解决信息的转换和加工处理问题，即对信息去粗取精、去伪存真，从初始信息中分析、推导、演算或抽象出可用的信息。
计算（处理）技术克服了人在处理信息时具有的局限性，增强了信息加工处理和控制的能力，是人的思维器官（大脑）功能的扩展。
存储技术主要解决大量信息长期、可靠的存储问题，是人的记忆器官（大脑）的扩展。
（4）控制与显示技术：
扩展效应器官功能
控制与显示技术主要解决信息的施效问题。
控制的本质是根据输入的指令信息（决策信息）改变外部事物的运动状态和方式。
控制显示技术克服了人在改变事物运动状态及再现信息时的局限性，是人的效应器官（手、脚、嘴等）功能的扩展。
例1：
（单选）用于扩展人得神经网络系统和记忆器官功能，消除信息交流的空间障碍和时间障碍的信息技术是（ ）
A．感测与识别技术 B．控制与显示技术
C．计算处理技术 D．通信与存储技术
参考答案：
D
例2：
（单选）信息技术指的是用来扩展人的信息器官功能，协助人们进行信息处理的一类技术。
下列基本信息技术中，用于扩展人的效应器官功能的是（ ）
A．感测与识别技术 B．控制与显示技术
C．计算处理技术 D．通信与存储技术
参考答案：
B
1、定义：
信息处理系统是指用于辅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。
2、分类
（1）自动化程度：
人工的、半自动的、全自动的
（2）技术手段：
机械的、电子的、光学的
（3）通用性：
专用的、通用的
（4）应用领域：
信息处理系统五花八门
例如：
雷达：
以感测与识别为主要目的的系统
电视广播：
单向、点到多点（面）的，以信息传递为主要目的的系统
电话：
双向、点到点的，以信息交互为主要目的的信息系统
银行：
处理金融信息为主的系统
图书馆：
以信息收藏和检索为主的系统
因特网：
是一种跨越全国的多功能信息处理系统
例1：
（单选）下列关于信息系统的叙述，错误的是（ ）
A．电话是一种双向、点到点的，以信息交互为主要目的的信息系统
B．网络聊天是一种双向的，以信息交互为目的的系统
C．广播是一种点到面的，双向信息交互系统
D．因特网是一种跨越全球的多功能的信息系统
参考答案：
C
1、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，涉及到通信，广播，计算机，微电子，遥感遥测，自动控制，机器人等诸多领域。
2、现代信息技术的三大核心技术：
微电子技术、通信技术和计算机技术
例1：
（填空）现代信息技术的主要特征是以数字技术为基础，以 为核心。
参考答案：
计算机及其软件
例2：
（填空）现代信息技术是以 技术为基础，以计算机及其软件为核心，采用电子技术进行信息的收集，传递，加工，存储，显示与控制。
参考答案：
数字
1、微电子技术
（1）定义：
微电子技术是实现电子电路和电子系统小型化和微型化的技术，它以集成电路为核心。
（2）电子电路中使用的基础元件的演变是：
真空电子管→晶体管→中小规模集成电路→大规模超大规模集成电路。
2、集成电路（IntegratedCircuit，简称IC）
（1）定义：
20世纪50年代开始，以半导体单晶片作为材料，经平面工艺加工制造，将大量晶体管、电阻、电容等元器件及互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系统。
（2）现代集成电路使用的半导体材料：
主要是硅，也可以是化合物半导体，如砷化镓等
（3）分类
所包含的晶体管、电阻、电容的数目：
小规模集成电路（SSI）、中规模集成电路（MSI）、大规模集成电路（LSI）、超大规模集成电路（VLSI）、极大规模集成电路（ULSI）。
（现在PC机种使用的微处理器，芯片组，图形加速芯片等都是超大规模和极大规模集成电路）
所用晶体管结构、电路和工艺：
双极型集成电路、金属-氧化物-半导体集成电路、双极-金属-氧化物-半导体集成电路。
电信号类型和集成电路功能：
数字集成电路，如逻辑电路、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（线性电路），如信号放大器、功率放大器等。
用途：
通用集成电路和专用集成电路（ASIC）。
（处理器和存储器芯片等都属于集成电路，而专用集成电路是按照某种应用的特定要求专门设计，定制的集成电路）
（4）集成电路的集成度
集成电路集成度的基本含义是指单个集成电路芯片中包含的电子元件（如晶体管、电阻、电容等）的数目。
例1：
（判断）集成电路根据它所包含的晶体管数目可以分为小规模、中规模、大规模、超大规模和极大规模集成电路，现在PC机中使用的微处理器属于大规模集成电路。
（ ）
参考答案：
错
分析：
PC机中使用的微处理器包含运算器、控制器、寄存器和控制电路等，结构很复杂，集成度很高，属于超大规模或极大规模集成电路。
例2：
（单选）下列关于集成电路（IC）的说法中错误的是（ ）。
A．集成电路是现代信息产业的基础
B．制造集成电路的材料只能是硅（Si）
C．集成电路的特点是体积小、重量轻、可靠性高
D．集成电路的工作速度与组成逻辑门电路的晶体管的尺寸密切相关
参考答案：
B
例3：
（判断）集成电路按用途可分为通用集成电路和专用集成电路，PC机中的存储器芯片属于专用集成电路。
（ ）
参考答案：
错
晶圆切片（简称晶圆）是圆形单晶硅薄片，是供芯片生产的基本材料。
集成电路芯片（简称芯片）是集成电路主体，以晶圆切片作为基本材料，经多道工艺加工制造，在它上面集成晶体管、电阻、电容等元器件及互连线构成的电子线路。
经封装后成为集成电路成品，如CPU、内存单元以及其他各种用途的集成电路。
每一晶圆切片上可以制造一个或者同时制造许多个独立的集成电路芯片。
封装是将单个的晶粒（芯片）固定在塑胶或陶瓷制的芯片基座上，并将晶粒上蚀刻出的并且需要引出的引线与基座伸出的插脚进行连接，以作为与外界电路连接之用，盖上塑胶或陶瓷或者其他材料的盖板，用胶水和其他方法固定封装。
常见的封装形式有：
单列直插式（SIP）、两边带插脚的双列直插式（DIP）、四边带插脚的阵列式（PGA）、扁平贴片式（QFP）、PLCC式、交错网格式等。
封装的作用：
①密封，防止物理损伤，防尘；②标准接口。
1、集成电路特点
体积小，重量轻，可靠性高
2、集成电路的工作速度
集成电路的工作速度取决于芯片中组成逻辑门电路的晶体管的尺寸。
晶体管尺寸越小，其极限工作频率越高，逻辑门电路的开关速度就越快，集成电路的工作速度也就越快。
从另一个角度来看，芯片中晶体管的尺寸越小，线路就越细，相同面积的芯片中可容纳的晶体管等电子元件的数量就越多（集成度越高），功能就越强，工作速度也就越快。
3、Moore定律
摩尔（G.E．Moore）在1965年预测：
单块集成电路的集成度平均每18--24个月翻一番。
其后30多年来，x86系列微处理器集成度的发展大体上是符合这个预测的，业界称其为Moore定律。
实质上，Moore定律是对一段时期内集成电路制造技术发展的预测。
4.集成电路技术进步日新月异
至2005年初，世界上集成电路大生产的主流技术已经达到12~14英寸晶园，0.09微米的工艺水平，并还在进一步提高。
5.存在的问题
集成电路的发展十分迅猛，但也存在许多问题。
如：
缩小线宽以及它们的相互距离，带来线路干扰严重；进一步降低电压，减小电流（减小功耗），可能会出现量子现象和效应。
例1:
（判断）30多年来，集成电路技术的发展，大体遵循这单块集成电路的集成度平均每18~24个月翻一番的规律，未来的十多年还将继续这个规律，这个规律就是著名的Moore定律。
参考答案：
对
例2：
（判断）集成电路的工作速度主要取决于组成逻辑门电路的晶体管尺寸，尺寸越小，速度越快。
参考答案：
对
1.2.4IC卡
1、定义
IC卡是“集成电路卡”的简称，把集成电路芯片密封在塑料卡基片内部，使其成为能存储，处理和传输数据的载体。
与磁卡相比，IC卡不受磁场干扰，而且还能可靠地存储数据。
2、分类
（1）所镶嵌的集成电路芯片：
存储器卡和CPU卡
存储器卡：
这种卡封装的集成电路为存储器，其容量大约为几KB到几十KB，
信息可长期保存，也可通过读卡器改写。
存储卡结构简单，使用方便，读卡器不需要联网就可以工作。
主要用于安全性不高的场合，如电话卡，水电费卡，公交卡，医疗卡等。
还有一种带加密逻辑的存储卡器，，这种IC卡出了存储器外，还专设有加密电路，因此安全性强，常用于安全性要求高的场所。
CPU卡：
也叫智能卡。
卡上集成了中央处理器（CPU），程序存储器和数据存储器，还配有操作系统。
这种卡处理能力强，保密性更好，常用于作为证件和信用卡使用的重要场合，手机中使用的SIM卡就是一种特殊的CPU卡，他不但存储了用户的身份信息，而且可将电话号码，短消息等也存储在卡上。
（2）使用方式：
接触式IC卡和非接触式IC卡
接触式IC卡（如电话IC卡）：
其表面上有一个方形镀金接口，有8个或6个镀金触点。
使用时必须将IC卡插入读卡机卡口内，通过金属触点传输数据。
这种IC卡多用于存储信息量大，读写操作比较复杂的场合。
非接触式IC卡：
又叫射频卡，感应卡。
它采用电磁感应方式无线传输数据，解决了无源（卡中无电源）和免接触这一难题，操作方便，快捷。
这种IC卡记录的信息简单，读写数据不多，常用于身份验证等场合。
由于采用全密封胶固化，防水，防污，所以使用寿命很长。
1、通信（广义的角度）：
各种信息的远距离传递。
2、现代通信技术：
使用电波或光波双向传递信息的技术，通常称为电信（Telecommunication）。
3、通信有三个要素：
信源（信息的发送者）、信宿（信息的接收者）和信道（信息的载体与传播媒介）。
通信系统的任务是完成信息的收和发。
现在，通信系统已从单纯的信息传输发展到具有信息存储、检索、识别、转换和处理等多种功能的信息系统。
4、通信系统最简单模型为：
信源（宿）↔信道↔信源（宿）
5、组成：
通信系统由终端设备、传输设备、交换设备等组成，它连接着大量的用户（终端）
6、通信系统分类
（1）按传输介质分为：
有线（电缆、光缆）、无线（短波、微波、红外线）
（2）按信息的信号形式分为：
模拟通信网、数字通信网、数字模拟混合网等
（3）按业务种类分为：
电话网、电报网、数据通信网等
（4）按服务范围分为：
本地电信网、长途电信网、移动通信网、国际电信网等
7、通信系统中的物理设备：
（1）终端设备：
信源和信宿（如：
电话机／电视机／计算机终端等）
（2）传输介质：
信道（如：
电缆／光缆／短波／红外线／激光）
（3）交换设备：
信道（如：
程控交换机／交换单元／路由器）
8、信道
（1）定义：
信道是信息的传输通道（通信线路），是向某个方向传输信息的载体。
（2）组成：
信道由传输介质和相关的中间通信设备组成。
一条通信线路通常包含一个发送信道和一个接收信道。
（3）信道的传输模式（根据信号在信道上的传输方向）有：
①单工，数据单向传输（如无线电广播）；②半双工，数据可以双向传输，但不能在同一时刻双向传输（如对讲机）；③全双工，数据可同时双向传输（如电话，RS-232串行通信）。
（4）分类
①按构成信道的传输介质，信道可分为有线信道和无线信道。
有线信道的传输介质为传输线（双绞线、同轴电缆、光缆）和中继器。
无线信道的传输介质为空间电磁波（无线电波、微波、红外线、激光）和中继器。
②按信道中能够传输的信号类型，信道分为模拟信道和数字信道。
模拟信道能传输模拟信号，但不能传输数字信号（衰减较大）。
例如，电话线、宽带同轴电缆、光纤。
其特点是传输模拟信号要求频带窄，信道利用率高，但受噪声干扰大。
1、调制与解调技术（远距离传输信息）
（1）调制（Modulation）：
将基带数字信号的波形变换为适合于模拟信道传输的模拟信号波形。
（将数字信号转换成模拟信号）
（2）解调（Demodulation）：
将由调制器变换过的模拟信号波形恢复成原来的基带数字信号波形（将模拟信号转换成数字信号）
（3）基本调制方法：
调幅（幅移键控法ASK），调频（频移键控法FSK），调相（相移键控法 PSK）
2、多路复用技术（提高线路利用率，降低成本传输信息）
（1）定义：
为了提高线路利用率，总是设法在一条传输线路上，传输多个模拟信号（例如，语音信息）或数字信号，这就是多路复用。
（2）多路复用技术通常有：
频分复用，时分复用，波分复用
①频分多路复用：
将传输线路的频带分成N部分，每一个部分均可作为一个独立的传输信道使用。
这样在一对传输线路上可有N对话路信息传送，而每一对话路所占用的只是其中的一个频段。
频分制通信又称载波通信，它是模拟通信的主要手段。
②时分多路复用：
把一个传输通道进行时间分割以传送若干话路的信息。
把N个话路设备接到一条公共的通道上，按一定的次序轮流的给各个设备分配一段使用通道的时间。
当轮到某个设备时，这个设备与通道接通，执行操作。
与此同时，其它设备与通道的联系均被切断。
待指定的使用时间间隔一到，则通过时分多路转换开关把通道联接到下一个要连接的设备上去。
它是数字通信的主要手段。
③波分多路复用：
在单一光纤内同步传输多个不同波长的光波，使得数据传输速度和容量获得倍增。
3、交换技术
（1）定义：
在任意两个需要进行通信的计算机之间建立一个临时的通信链路，通信结束后再拆除链路，称为交换技术。
由中转节点参与的通信，中转的节点称为交换节点。
（2）电路交换（线路交换）
为发送端和接收端建立一条临时的实际物理通道，供通信双方使用，通信完毕后，交换机内的连线被拆除。
例如：
电话交换机
优点：
交换方式简单，适合远距离成批数据传输，建立一次连接可传送大量数据。
缺点：
线路利用率低，通信成本高。
（3）分组交换（包交换）
把需要传输的数据块分割成若干小块，然后为每个小块数据加上有关的地址信息及分组信息，组成一个数据包（也称为“分组”）。
通信网络中每个结点为其相连的每条链路准备了一个缓冲区，每个数据包按照去向不同送入各个缓冲区排队，当某一条链路空闲时，就从相应的缓冲区中取出一个数据包发送到下一结点，下一结点再进行转发，直至数据包到达接收端。
接收端的计算机按照数据包的编号，将它们重新组装成为原来形式的数据块。
例如：
互联网络
优点：
线路利用率高；收发双方不需同时工作，当接收方忙碌时，整个网络都可以作为它的缓冲；可以给数据包建立优先级，使得一些重要应用的数据包能优先传递。
缺点：
延时长，不宜用于实时通信或交互通信.
例1：
（单选）计算机网络中采用的最基本的多路复用技术是（ ）复用技术。
A.时分 B.频分 C.码分 D.波分
参考答案：
A
例2：
（多选）关于多路复用技术，下列叙述正确的是（ ）
A．将同一信号沿多条线路传输，以提高可靠性
B．将多路信号沿同一信道传输，以提高利用率
C.将同一信号多次传输，以提高正确性
D.将多路信号沿多条线路传输，以减少干扰
参考答案：
B
例3：
（单选）调制解调器用于电话网上传输数字信号，下列叙述正确的是（ ）
①在发送端，将数字信号调制成模拟信号；②在发送端，将模拟信号调制成数字信号③在接收端，将数字信号调制成模拟信号；④在接收端，将模拟信号调制成数字信号
A.①③ B.②④ C.①④ D.②③
参考答案C
1、模拟通信
（1）定义：
直接传输信源产生的模拟信号或者通过模拟信号对载波调制后进行传输的通信技术称为模拟通信技术。
（2）应用：
传统的有线载波电话，无线电广播，模拟电视
（3）优点：
结构比较简单，成本低
（4）缺点：
在信号的调制和传输过程中不可避免地会受到噪音信号的干扰，传输质量不够稳定
2、数字通信
（1）定义：
将信源产生的模拟信号转换为数字信号（或信源本身就是数字信号），然后直接传输数字信号或通过用数字信号对载波进行数字调制来传输信息的技术称为数字通信技术。
（2）与模拟通信技术相比的优点
①抗干扰能力强，差错可控制，没有噪音积累，可以实现长距离，高质量的传输
②灵活性好，能适应各种应用的要求，无论是电话，图像，数据均可以转换为统一的二进制数字信号在信道上进行传输，并实现综合处理
③由于传输的是数字信号，因而可以直接由计算机进行存储，管理和处理
④由于对数字信号的加密对模拟信号的加密容易的多，所以通信的安全性更容易得到保证
⑤数字通信中使用的大多数是数字电路，数字电路比模拟电路更容易用超大规模集成电路实现，有利于通信设备的小型化，微型化，也降低了功耗。
3、数字通信的应用
（1）长途电话（最早）
（2）卫星电视 （3）数字有线电视
4、数字通信系统的性能指标
（1）信道带宽。
一条物理传输线路可以承载一个或多个通信通道。
在模拟传输系统中，带宽指的是可以几乎无失真地传输的模拟信号的频率变化范围，通常由信号的最高频率减去最低频率而得到的，单位为赫兹（Hz）。
而在数字通信系统中，一个信道允许的最大数据传输速率称为该信道的带宽，也称为信道容量。
信道带宽与采用的传输介质，传输距离，多路复用方法，调制解调方法等密切相关，是数字通信系统的重要性能参数之一。
（2）数据传输的速率，简称数据速率。
指实际进行数据传输时单位时间内传送的二进位数目，通常使用“千位∕秒”（kbps），“兆位∕秒”（Mbps）或“千兆位∕秒”（Gbps）等作为计量单位。
（3）误码率。
指数据传输中规定的时间内（例如15分钟）出错数据占被传输数据总数的比例。
（4）端-端延迟。
指数据从信源传到信宿所花费的时间。
例1:
（判断）在通信系统中，信道的带宽就是信道的容量。
（ ）
参考答案：
错
例2：
（单选）数据通信中数据传输速率是最重要的性能指标之一，它指单位时间内传送的二进位数目，计量单位Gb/s的正确含义是（ ）。
A.每秒兆位 B.每秒千兆位 C.每秒百兆位 D.每秒百万位
参考答案：
B
例3：
（多选）下列属于数据通信系统性
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