《信息技術(shù)概述》PPT課件.ppt

第1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(mén) 1.4 數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ),1.1 信息與信息技術(shù),（1）什么是信息 （2）信息處理與信息技術(shù) （3）信息處理系統(tǒng),信息是什么？(1),關(guān)于信息（information），至今并沒(méi)有統(tǒng)一的定義 日常生活中比較籠統(tǒng)和模糊的幾種解釋是： 語(yǔ)言、文字、圖畫(huà)、照片等表示的內(nèi)容（新聞、消息或知識(shí)） 讀書(shū)、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(wèn)題等所需要的數(shù)據(jù)、資料 ,信息是什么？(2),中國(guó)大百科全書(shū)的解釋：從認(rèn)識(shí)論層次來(lái)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(也稱為信息的載體或媒體) 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(shū)寫(xiě)、攝影、錄音、錄像等) 信息的傳遞(如郵寄、電報(bào)、電話、廣播等 ) 信息的施用(如控制、顯示等),人工進(jìn)行信息處理的過(guò)程,人工信息處理的不足： 算不快 記不住 傳不遠(yuǎn) 看（聽(tīng)）不清,手/腳/身,眼/耳/鼻/舌/身,什么是信息技術(shù)？,信息技術(shù)（Information Technology，簡(jiǎn)稱IT）指的是用來(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)。 信息技術(shù)包括： 擴(kuò)展感覺(jué)器官功能的感測(cè)(獲取)與識(shí)別技術(shù) 擴(kuò)展神經(jīng)系統(tǒng)功能的通信技術(shù) 擴(kuò)展大腦功能的計(jì)算(處理) 與存儲(chǔ)技術(shù) 擴(kuò)展效應(yīng)器官功能的控制與顯示技術(shù) ,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） ,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)） 以數(shù)字技術(shù)（計(jì)算機(jī)）為基礎(chǔ) 以軟件為核心 內(nèi)容： 計(jì)算機(jī)、微電子、通信、廣播、遙感遙測(cè)、自動(dòng)控制、機(jī)器人等,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) 信息處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：,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 電視/廣播：以單向、點(diǎn)到多點(diǎn)的信息傳遞為主要目的 電話：以雙向、點(diǎn)到點(diǎn)的信息交互為主要目的 銀行：以處理金融信息為目的 圖書(shū)館：以信息收藏和檢索為主要目的 因特網(wǎng)：跨越全球的多功能信息處理系統(tǒng),1.2 微電子技術(shù)簡(jiǎn)介,（1）微電子技術(shù)與集成電路 （2）集成電路的制造 （3）集成電路的發(fā)展趨勢(shì) （4）IC卡,(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),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(guò)程中發(fā)展起來(lái)的。,電子管 (1904),什么是集成電路？,集成電路 (Integrated Circuit，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,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：,附：常見(jiàn)集成電路產(chǎn)品的類型,(2)集成電路的制造(選學(xué)),集成電路的制造工序繁多，從原料熔煉開(kāi)始到最終產(chǎn)品包裝大約需要400多道工序，工藝復(fù)雜且技術(shù)難度非常高，有一系列的關(guān)鍵技術(shù)。許多工序必須在恒溫、恒濕、超潔凈的無(wú)塵廠房?jī)?nèi)完成。 目前興建一個(gè)有兩條生產(chǎn)線能加工8英寸晶圓的集成電路工廠需投資人民幣10億元以上。,集成電路的制造流程,集成電路的封裝,集成電路封裝目的： 電功能、散熱功能、機(jī)械與化學(xué)保護(hù)功能 常見(jiàn)的封裝方式： 單列直插式（SIP） 雙列直插式 （DIP） 陣列式（PGA） 塑料有引線芯片載體（PLCC） 扁平貼片式(PQFP) 球柵陣列封裝(BGA) 小外形封裝（SOP）,集成電路的封裝形式,(3)集成電路的發(fā)展趨勢(shì),集成電路的工作速度主要取決于晶體管的尺寸。晶體管的尺寸越小，其極限工作頻率越高，門(mén)電路的開(kāi)關(guān)速度就越快，相同面積的晶片可容納的晶體管數(shù)目就越多。 所以從集成電路問(wèn)世以來(lái)，人們就一直在縮小晶體管、電阻、電容、連接線的尺寸上下功夫。,IC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 (Gordon E.Moore,1965年),晶體管數(shù),例：Intel微處理器集成度的發(fā)展,酷睿2雙核 （2006） 291410M晶體管 酷睿2四核 （2007） 820M 晶體管,集成電路技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),減小蝕刻尺寸，縮小晶體管、電阻、電容和連線的尺寸 增大硅晶圓的面積：使每塊晶圓能生產(chǎn)更多的芯片,進(jìn)一步提高集成度的問(wèn)題與出路,問(wèn)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(wú)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(kāi)發(fā)出新的納米芯片和量子計(jì)算機(jī) 同時(shí)，正在研究將光作為信息的載體，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,(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。,什么是 IC卡？,IC卡(chip card、smart card)，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(qián)包（如電話卡、公交卡、加油卡等）,IC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(guò)讀卡器改寫(xiě)。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，還配有芯片操作系統(tǒng)(Chip Operating System)，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。,IC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(guò)金屬觸點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)。 用于信息量大、讀寫(xiě)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(wú)線傳輸數(shù)據(jù)，解決了無(wú)源（卡中無(wú)電源）和免接觸問(wèn)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(xiě)信息較簡(jiǎn)單的場(chǎng)合，如身份驗(yàn)證等,非接觸式IC卡,非接觸式IC卡的工作原理（選學(xué)）,讀卡器發(fā)出一組固定頻率的無(wú)線電波(射頻信號(hào))，通過(guò)天線向外發(fā)射,IC卡激活后，通過(guò)輻射電磁信號(hào)將卡內(nèi)數(shù)據(jù)發(fā)射出去(或接收讀卡器送來(lái)的數(shù)據(jù)),當(dāng)IC卡處在讀卡器有效范圍(一般為510cm)內(nèi)時(shí)，卡內(nèi)的一個(gè)LC串聯(lián)諧振電路(諧振頻率相同的)便產(chǎn)生電磁共振，使電容充電，從而為卡內(nèi)其它電路提供2V的工作電壓,讀卡器收到數(shù)據(jù)后，通過(guò)接口將IC卡數(shù)據(jù)傳送給PC，PC將判斷該卡的合法性，作出相應(yīng)處理,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(guò)加密后存儲(chǔ)在芯片中，需要時(shí)可通過(guò)非接觸式讀卡器讀出進(jìn)行驗(yàn)證。以后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(xiě) 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，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,1.3 通信技術(shù)入門(mén),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(wú)線通信 1.3.4 移動(dòng)通信,1.3.1 通信的基本原理,（1） 通信系統(tǒng)的基本模型 （2） 調(diào)制與解調(diào) （3） 多路復(fù)用技術(shù),什么是通信(communication)？,廣而言之，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(wú)線電報(bào)通信 1918年出現(xiàn)收音機(jī)和無(wú)線電廣播 1938年第一個(gè)電視臺(tái)開(kāi)始播出 1940s 出現(xiàn)彩色電視 1960s 出現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),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)生到接收的延遲時(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?通信系統(tǒng)的模型,通信的三要素：,舉例:,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?被傳輸?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,模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào),通信系統(tǒng)中被傳輸?shù)男畔⒈仨氜D(zhuǎn)換成某種電信號(hào)(或光信號(hào)) 才能進(jìn)行傳輸,電信號(hào)(或光信號(hào)) 有兩種形式： 模擬信號(hào)形式: 通過(guò)連續(xù)變化的物理量（如信號(hào)的幅度）來(lái)表示信息，例如人們打電話或者播音員播音時(shí)聲音經(jīng)話筒(麥克風(fēng))轉(zhuǎn)換得到的電信號(hào)； 數(shù)字信號(hào)形式: 使用有限個(gè)狀態(tài)(一般是2個(gè)狀態(tài))來(lái)表示（編碼）信息，例如電報(bào)機(jī)、傳真機(jī)和計(jì)算機(jī)發(fā)出的信號(hào)都是數(shù)字信號(hào),0 0 1 1 0 1 0 0 0 1,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(guò)載波來(lái)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,模擬信號(hào)如何進(jìn)行載波傳輸？ 三種調(diào)制方法,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”：,數(shù)字信號(hào)如何傳輸？,近距離傳輸方法基帶傳輸 近距離傳輸時(shí)：不加處理直接進(jìn)行（如：USB連接） 較長(zhǎng)距離傳輸：需作碼型轉(zhuǎn)換（如：以太網(wǎng)中傳輸數(shù)字信號(hào)）,含有直流成分，不便于同步，不適合直接傳輸,平均直流電平為0，電平的變化可作為同步信號(hào),遠(yuǎn)距離傳輸方法通過(guò)載波來(lái)傳輸數(shù)字信號(hào)(頻帶傳輸),數(shù)字信號(hào)的三種調(diào)制方法,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),信源信號(hào)通過(guò)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(lái)，恢復(fù)為原始信號(hào)的形式,經(jīng)過(guò)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,怎樣降低傳輸成本？,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(wú)線電波）的容量通常遠(yuǎn)超過(guò)傳輸1路用戶信號(hào)所需的能力 降低成本采用的技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)(Multiplexing) 多路信號(hào)使用同一條傳輸線同時(shí)進(jìn)行傳輸 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）,頻分多路復(fù)用(Frequency Division Multiplexing, 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(guò)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(lái)，送到不同的接收設(shè)備 工作原理：,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),頻分多路復(fù)用舉例1,廣播電臺(tái)節(jié)目的發(fā)送與接收,常見(jiàn)廣播電臺(tái)使用的載波頻率 中波 900 KHz(南京經(jīng)濟(jì)臺(tái)) 中波1008 KHz (南京新聞臺(tái)) 短波 15.28 MHz(英國(guó)BBC) 短波 15.29 MHz(VOA美國(guó)之音) 調(diào)頻104.3MHz (南京體育臺(tái)) 調(diào)頻105.8MHz(南京音樂(lè)臺(tái)),頻分多路復(fù)用舉例2,電視節(jié)目的發(fā)送與接收,時(shí)分多路復(fù)用(Time Division Multiplexing, TDM),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：,應(yīng)用：主要使用在數(shù)字通信領(lǐng)域，如電話中繼通信、GSM手機(jī)、總線式以太網(wǎng)等,同步和異步時(shí)分多路復(fù)用,異步TDM的條件：發(fā)送信息中必須包含接收設(shè)備的地址！,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,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,1.3.2 模擬通信與數(shù)字通信,（1） 模擬通信 （2） 數(shù)字通信 （3） 數(shù)字通信系統(tǒng),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(guò)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(wú)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(guò)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(lái)越多地被數(shù)字通信所取代,模擬通信技術(shù)應(yīng)用舉例（1）,傳統(tǒng)的有線載波電話,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),模擬通信技術(shù)應(yīng)用舉例（2）,家庭計(jì)算機(jī)用戶通過(guò)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(guò)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： 56Kbps,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,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(guò)用數(shù)字信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行數(shù)字調(diào)制來(lái)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(wú)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,數(shù)字通信采用的技術(shù),數(shù)字調(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),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,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(guò)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(tīng)方的電話機(jī),數(shù)字信號(hào)經(jīng)調(diào)制和復(fù)用后，通過(guò)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),補(bǔ)充：PCM編碼,PCM（脈沖編碼調(diào)制）原理：將模擬信號(hào)按時(shí)間間隔T取樣，再把取樣得到的每一個(gè)樣本用二進(jìn)制整數(shù)表示,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,小結(jié)：數(shù)字通信系統(tǒng)的模型,為了進(jìn)行可靠的傳輸,為了高效率地進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸,1.3.3 光纖通信與無(wú)線通信,（1） 傳輸介質(zhì)的類型與特點(diǎn) （2） 光纖通信 （3） 無(wú)線通信,傳輸介質(zhì)的類型與特點(diǎn),雙絞線和同軸電纜,原理：利用電流(電壓)傳輸信息 雙絞線分類 3類線(10 Mb/s)；5類線(100Mb/s)； 6類線(200Mb/s) 無(wú)屏蔽雙絞線 (UTP)；屏蔽雙絞線 (STP),同軸電纜分類 基帶同軸電纜（50） 傳輸數(shù)字信號(hào) 寬帶同軸電纜（75） 傳輸模擬信號(hào),光纖與光纜,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(guò)程，光就沿著光纖傳播下去）,光波,光纜,光纖通信原理,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10141015Hz，目前一束光每秒能攜帶2.5G或10G的二進(jìn)位信號(hào)，通過(guò)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(guò)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,波分多路復(fù)用(Wave Division Multiplexing, 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(guò)復(fù)用器（稱為合波器）合并起來(lái)，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(kāi)，分別送到各自的光電檢測(cè)器恢復(fù)出原始信號(hào),光纖通信的發(fā)展與應(yīng)用,從上世紀(jì)80年代起，世界各國(guó)開(kāi)始大規(guī)模鋪設(shè)光纖通信線路，光纖傳輸網(wǎng)已經(jīng)成為幾乎所有現(xiàn)代通信的基礎(chǔ)平臺(tái) 高速光纖數(shù)字傳輸線路采用統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，稱為同步數(shù)字系列(SDH)，又稱為同步光纖網(wǎng)(SONET)，它既是電話和有線電視的骨干傳輸網(wǎng)，又是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的骨干網(wǎng) SDH的速率等級(jí)：,無(wú)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,微波通信,微波：300MHz300GHz范圍內(nèi)的電磁波，波長(zhǎng)為1 m1mm,特點(diǎn)： 直線傳播，不能沿地球表面?zhèn)鞑ィo(wú)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,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,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,衛(wèi)星通信的重要應(yīng)用GPS,例美國(guó)研制GPS系統(tǒng) 24顆衛(wèi)星在1.2萬(wàn)公里高空以12小時(shí)的周期繞地球運(yùn)行 地面任意點(diǎn)在任何時(shí)刻都可同時(shí)觀測(cè)到4顆以上衛(wèi)星 原理： 由于衛(wèi)星的位置是精確可知的，通過(guò)地面接收機(jī)可測(cè)得與衛(wèi)星的距離，利用三維坐標(biāo)中的距離計(jì)算公式，就可以推導(dǎo)出接收機(jī)的地理位置(經(jīng)度、緯度和高程) 定位精度： 民用大約幾十米 軍用可高得多,GPS衛(wèi)星接收機(jī),根據(jù)用途有：導(dǎo)航型、測(cè)地型、授時(shí)型等 產(chǎn)品形式：獨(dú)立的GPS導(dǎo)航儀，也可集成在電腦、手機(jī)、MP3(MP4)播放器、甚至手表中,1.3.4 移動(dòng)通信,（1） 什么是移動(dòng)通信 （2） 移動(dòng)通信原理 （3） 第2代和第3代移動(dòng)通信,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(wú)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),蜂窩移動(dòng)通信原理,每10km20km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(guò)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,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139135、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，Code Division Multiple Access) 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，,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(guò)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(wú)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：1885 MHz 2025MHz，2110MHz2200MHz 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),國(guó)外3G的進(jìn)展,2007年底統(tǒng)計(jì), 40個(gè)國(guó)家共190個(gè) 3G 網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)投入運(yùn)行，71個(gè)國(guó)家的154 HSDPA 網(wǎng)絡(luò)已投入運(yùn)行 2007.6統(tǒng)計(jì), 全球3G用戶數(shù)約2億，占全球移動(dòng)電話用戶總數(shù)30億的6.7%， 日本（W-CDMA）和韓國(guó)（CDMA2000）3G用戶數(shù)超過(guò)50（不兼容2G） 歐洲：意大利、英國(guó)，超過(guò)20 （兼容2G） 北美、亞太、歐洲(俄羅斯)、非洲等：CDMA2000,我國(guó)3G通信的進(jìn)展,已初步形成了TD-SCDMA核心網(wǎng)、基站、終端以及各種芯片的配套產(chǎn)品體系，打造了一條完整的產(chǎn)業(yè)鏈。 中國(guó)移動(dòng)從2008年4月1日起正式在北京、上海、天津、沈陽(yáng)、廣州、深圳、廈門(mén)和秦皇島8個(gè)城市啟動(dòng)3G的社會(huì)化業(yè)務(wù)測(cè)試和試用，3G手機(jī)正式放號(hào) 2009年，我國(guó)另2家電信運(yùn)營(yíng)商（中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通）也獲準(zhǔn)3G移動(dòng)通信牌照的發(fā)放，3G開(kāi)始在我國(guó)大范圍布點(diǎn),2008中國(guó)電信業(yè)重組，力推3G,附：現(xiàn)代電話通信網(wǎng)絡(luò),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(wú)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(wú)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、智能化！,1.4 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),1.4.1 信息的基本單位 比特(bit),（1）什么是比特 （2）比特的邏輯 （3）比特的存儲(chǔ),什么是比特？,比特（bit，binary digit的縮寫(xiě)）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和1，一般無(wú)大小之分 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(lái)表示，其具體的表示方法就稱為“編碼”或“代碼”,例 用比特表示圖像,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(pán)) 光盤(pán)面上的凹凸?fàn)顟B(tài)(光盤(pán)) ,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0,磁盤(pán)表面微小區(qū)域中，磁性材料粒子的兩種不同的磁化狀態(tài)分別表示0和1,例2：磁盤(pán)存儲(chǔ)器中比特的表示,例3：CD/DVD盤(pán)片上比特的表示,光盤(pán)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(pán)表面 DVD光盤(pán)表面,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“”表示）,邏輯運(yùn)算的規(guī)則,邏輯加： F = A B A: 0 0 1 1 B: 0 1 0 1 F: 0 1 1 1 邏輯乘： F = A B A: 0 0 1 1 B: 0 1 0 1 F: 0 0 0 1 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: 0010,邏輯運(yùn)算是用“門(mén)”電路實(shí)現(xiàn)的,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(kāi)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(lái)存儲(chǔ) 觸發(fā)器有兩個(gè)狀態(tài)，可分別用來(lái)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,斷電后信息不再保持！,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(lái)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,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！,比特的存儲(chǔ)（3）,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,光盤(pán)：通過(guò)“刻”在光盤(pán)片表面上的微小凹坑來(lái)記錄二進(jìn)位信息,斷電后信息可以保持！,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(xiě)B(tài)表示） 計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)器容量的計(jì)量單位： KB: 1 KB=210字節(jié)=1024 B （千字節(jié)） MB: 1 MB=220字節(jié)=1024 KB（兆字節(jié)） GB: 1 GB=230字節(jié)=1024 MB（吉字節(jié)、千兆字節(jié)） TB: 1 TB=240字節(jié)=1024 GB（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(lái)計(jì)算： 1MB103 KB 1 000 KB 1GB106 KB 1 000 000 KB 1TB 109 KB = 1 000 000 000 KB,現(xiàn) 象,160GB的移動(dòng)硬盤(pán) 實(shí)際容量160,041,885,696 字節(jié),為什么？,原 因:,相同的符號(hào)，有兩種不同的含義！,不同進(jìn)位制前綴的使用場(chǎng)合,內(nèi)存、cache、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片的容量均使用二進(jìn)制前綴： 512MB的內(nèi)存條（ 1M220 ） 256KB 的cache（1K 210 ） 文件和文件夾的大小使用二進(jìn)制前綴 頻率、傳輸速率等使用十進(jìn)制前綴： 主頻 1GHz（1G109） 傳輸速率 100Mbps（1M106） 外存儲(chǔ)器（硬盤(pán)、DVD光盤(pán)、U盤(pán)、存儲(chǔ)卡等）容量： 廠商標(biāo)注的容量使用十進(jìn)制前綴 操作系統(tǒng)顯示的容量使用二進(jìn)制前綴,解決方案：使用兩種不同的前綴符號(hào),已經(jīng)采用IEC建議符號(hào)的有： Mozilla Firefox，BitTornado，Linux，以及其他一些GNU自由軟件 尚未采用IEC建議符號(hào)的有：微軟公司,1.4.2 比特與二進(jìn)制數(shù),（1）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 （3）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,“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)鯓颖硎荆科鋽?shù)值如何計(jì)算？,十進(jìn)制數(shù),每一位可使用十個(gè)不同數(shù)字表示（0、1、2、3、4、5、6、7、8、9） 低位與高位的關(guān)系是：逢10進(jìn)1 各位的權(quán)值是10的整數(shù)次冪（基數(shù)是10 ） 標(biāo)志： 尾部加“D”或缺省 例： 204.96=21020101410091016102,二進(jìn)制數(shù),每一位使用兩個(gè)不同數(shù)字表示（0、1），即每一位使用 1 個(gè)“比特”表示 低位與高位的關(guān)系是：逢2進(jìn)1 各位的權(quán)值是 2 的整數(shù)次冪（基數(shù)是2 ） 標(biāo)志： 尾部加B 例： 101.01 B =122021120 021122 5.25,八進(jìn)制數(shù),每一位使用八個(gè)不同數(shù)字表示（0、1、2、3、4、5、6、7） 低位與高位的關(guān)系是：逢8進(jìn)1 各位的權(quán)值是8的整數(shù)次冪（基數(shù)是8 ） 標(biāo)志：尾部加Q 例： 365.2Q = 382+ 681+ 580 + 281 = 245.25,十六進(jìn)制數(shù),每一位使用十六個(gè)數(shù)字和符號(hào)表示（0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F ） 逢16進(jìn)1, 基數(shù)為16 各位的權(quán)值是16的整數(shù)次冪（基數(shù)是16 ） 標(biāo)志：尾部加H 例： F5.4H=15161 + 5160 + 4161 = 245.25,不同進(jìn)位制數(shù)的比較,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(xiě)程序和設(shè)計(jì)數(shù)字邏輯電路時(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,十進(jìn)制數(shù) 二進(jìn)制數(shù),轉(zhuǎn)換方法： 整數(shù)和小數(shù)放開(kāi)轉(zhuǎn)換 整數(shù)部分：除以2逆序取余 小數(shù)部分：乘以2順序取整 例如：29.6875 11101.1011 B 注意：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(wú)窮小數(shù)，這時(shí)只能取近似值,二進(jìn)制數(shù) 十進(jìn)制數(shù),轉(zhuǎn)換方法： 二進(jìn)制數(shù)的每一位乘以其相應(yīng)的權(quán)值，然后累加即可得到它的十進(jìn)制數(shù)值 例： 11101.1011B = 124123122021120 121022123124 = 29.6875,八進(jìn)制數(shù)與二進(jìn)制數(shù)的互換,八進(jìn)制二進(jìn)制：把每個(gè)八進(jìn)制數(shù)字改寫(xiě)成等值的3位二進(jìn)制數(shù)，且保持高低位的次序不變 例： 2467.32Q 010 100 110 111 . 011 010 B 二進(jìn)制八進(jìn)制：整數(shù)部分從低位向高位每3位用一個(gè)等值的八進(jìn)制數(shù)來(lái)替換，不足3位時(shí)在高位補(bǔ)0湊滿3位；小數(shù)部分從高位向低位每3位用一個(gè)等值八進(jìn)制數(shù)來(lái)替換，不足3位時(shí)在低位補(bǔ)0湊滿三位 例： 1 101 001 110.110 01 B 001 101 001 110.110 010 B 1516.62 Q,1位八進(jìn)制數(shù)與3位二進(jìn)制數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系：,十六進(jìn)制數(shù)與二進(jìn)制數(shù)的互換,轉(zhuǎn)換方法：與八、二進(jìn)制互換的方法類似 例1：35A2.CFH 11 0101 1010 0010.1100 1111B 例2：11 0100 1110.1100 11B 34E.CCH,1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：,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：,2個(gè)多位二進(jìn)制數(shù)的加、減法運(yùn)算舉例：,兩個(gè)1位二進(jìn)制數(shù)加法的實(shí)現(xiàn),設(shè)被加數(shù)A ，加數(shù)B，用半加器完成加法，產(chǎn)生和數(shù)S ，進(jìn)位C,則半加器的規(guī)則是：,半加器的邏輯結(jié)構(gòu)為：,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(mén)電路（與門(mén)、或門(mén)、非門(mén)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(mén)電路來(lái)實(shí)現(xiàn) 成千上萬(wàn)個(gè)門(mén)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,1.4.3 整數(shù)(定點(diǎn)數(shù))的表示,（1）計(jì)算機(jī)中數(shù)的類型 （2）無(wú)符號(hào)整數(shù)的表示 （3）帶符號(hào)整數(shù)的表示,PC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),小數(shù)點(diǎn)固定隱含在個(gè)位數(shù)右面,小數(shù)點(diǎn)不固定,無(wú)符號(hào)整數(shù)的表示,采用“自然碼”表示： 取值范圍由位數(shù)決定： 8位： 可表示0255 (28-1)范圍內(nèi)的所有正整數(shù) 16位： 可表示065535(216-1)范圍內(nèi)的所有正整數(shù) n位： 可