1、概念：概念：現代信息技術是以微電子技術為基礎，計算機技術為核心，現代信息技術是以微電子技術為基礎，計算機技術為核心，通信技術為三大支柱，以信息應用技術為目標的科學技術群，具通信技術為三大支柱，以信息應用技術為目標的科學技術群，具體實現對信息的獲取、通信、存儲、處理和控制。體實現對信息的獲取、通信、存儲、處理和控制。現代信息技術的結構分類：現代信息技術的結構分類：基礎技術：新材料和新能量等基礎技術：新材料和新能量等支撐技術支撐技術:電子技術（尤其是微電子技術）新材料和新能電子技術（尤其是微電子技術）新材料和新能源、源、 激光技術和生物技術激光技術和生物技術主體技術：通信技術主體技術：通信技術(C

2、ommunication ) 、計算機技術、計算機技術(Computer)和控制技術和控制技術(Control)被稱為信息技術的主體被稱為信息技術的主體技術技術(3C技術技術)應用技術：信息技術在人類生產和生活中的應用應用技術：信息技術在人類生產和生活中的應用信息的獲取感測技術信息的傳輸通信技術，如ISDN，ADSL信息的處理計算機技術信息的控制和存儲（分直接存儲、移動存儲和網絡存儲）現代信息技術的內容現代信息技術的內容ADSL(AsymmetricDigitalSubscriberLine)，中文名字叫非對稱數字用戶線路，中文名字叫非對稱數字用戶線路，當在你身邊的電話線兩端分別放置當在你身邊

3、的電話線兩端分別放置ADSLMODEM時，在這段電話線上便產生了時，在這段電話線上便產生了三個信息通道：三個信息通道：一個速率為一個速率為1.5Mbps-9Mbps的高速下行通道，用于用戶下載的高速下行通道，用于用戶下載信息；信息；一個速率為一個速率為16Kbps-1Mbps的中的中速雙工通道，用于用戶上傳輸出信息；速雙工通道，用于用戶上傳輸出信息；一個普通的老式電話服務通道，用于普一個普通的老式電話服務通道，用于普通電話服務；通電話服務；最關鍵的是這三個通道可最關鍵的是這三個通道可以同時工作以同時工作。n電子管三個基本極電子管三個基本極陰極，屏極，柵極陰極，屏極，柵極 （一級）（一級）n晶體

4、三極管三個級晶體三極管三個級集電極（屏極），基極（柵極），集電極（屏極），基極（柵極），發射極（陰極）發射極（陰極） （一級）（一級）nn集成電路分為：小規模集成電路（集成度集成電路分為：小規模集成電路（集成度100個單元）；個單元）；中規模集成電路（集成度中規模集成電路（集成度1001000單元）單元）n 大規模集成電路（集成度大規模集成電路（集成度100010000單元）；超大規單元）；超大規模集成電路（集成度千萬以上單元）模集成電路（集成度千萬以上單元）n1975年美國人高登年美國人高登摩爾提出了關于摩爾提出了關于集成電路集成度集成電路集成度發展的發展的“摩爾定律摩爾定律”n 集成度（即

5、單片電路芯片中的電子器件數）每集成度（即單片電路芯片中的電子器件數）每18個月翻個月翻一番，而價格保持不變甚至下降。幾十年的發展基本證實了這一番，而價格保持不變甚至下降。幾十年的發展基本證實了這個定律。個定律。n 摩爾定律的極限摩爾定律的極限？ 晶體管的最小尺度約為晶體管的最小尺度約為15納米時，晶納米時，晶體管內部會出現隧道效應，而使工作不正常。體管內部會出現隧道效應，而使工作不正常。摩爾定理當前半導體器件的當前半導體器件的柵極柵極（由金屬細絲組成的篩網狀或螺（由金屬細絲組成的篩網狀或螺旋狀電極旋狀電極,插在電子管另外兩個電極之間插在電子管另外兩個電極之間,起控制板極電流起控制板極電流強度、

6、改變電子管性能的作用）長度已小于強度、改變電子管性能的作用）長度已小于50納米，為納米，為了維持摩爾定律，到了維持摩爾定律，到2010年半導體器件的柵極長度必須年半導體器件的柵極長度必須縮小至縮小至20納米。在此種情況下，器件的絕緣層也相應地納米。在此種情況下，器件的絕緣層也相應地按比例縮小。此時，絕緣層厚度約按比例縮小。此時，絕緣層厚度約0.7納米，即納米，即5個原子個原子的厚度。從理論上講，不可能制作出比原子更薄的絕緣的厚度。從理論上講，不可能制作出比原子更薄的絕緣層。此時，半導體器件的集成化將面臨本質性的難題。層。此時，半導體器件的集成化將面臨本質性的難題。實際上，在微細化程度達到接近實

7、際上，在微細化程度達到接近1個原子時，由于量子力個原子時，由于量子力學的隧道效應，幾個原子厚度的絕緣層會發生學的隧道效應，幾個原子厚度的絕緣層會發生“穿通穿通”現象，從而失去其絕緣性。到那一時刻，必須要有更新現象，從而失去其絕緣性。到那一時刻，必須要有更新的材料和史無前例的更先進的器件工藝，才能維持摩爾的材料和史無前例的更先進的器件工藝，才能維持摩爾定律的正確性。而這需要眾多科學家的共同努力。定律的正確性。而這需要眾多科學家的共同努力。IntelPENTIUM7171年年-現在現在主攻目標主攻目標讓計算機具有人的聽、讓計算機具有人的聽、說、讀、寫和思維推理能力說、讀、寫和思維推理能力神經網絡計

8、算機神經網絡計算機用數據單元模擬用數據單元模擬人腦的神經元，并利人腦的神經元，并利用神經元結點的分布用神經元結點的分布式存儲和相互關聯來式存儲和相互關聯來模擬人腦活動模擬人腦活動生物計算機生物計算機 使用蛋白分子為主使用蛋白分子為主要原料制成的生物芯要原料制成的生物芯片構成，存儲能力巨片構成，存儲能力巨大，而且以波的形式大，而且以波的形式來傳播信息來傳播信息8008晶晶體體管管數數目目4004奔騰奔騰PROPRO2,300750萬萬24年年每每1818個月芯片能力增長一倍個月芯片能力增長一倍晶晶體體管管數數10K100K1M10M100M197519801985199519902000500每

9、每秒秒百百萬萬條條指指令令數數0.11102580808088802868038680486400420002000年的年的微處理器微處理器PentiumGarden Moore改進微處理器改進微處理器 的兩種方法：的兩種方法：1. .提高工作速度提高工作速度2.同時處理同時處理更多的數據更多的數據Intel8088Intel80486Pentium4.7MHz100MHz500MHz8 8 位位32 32 位位64 64 位位Altair8800第第一一臺臺微微電電腦腦代次代次起止年份起止年份CPU數據位數數據位數主頻（主頻（MHZ）第一代第一代19711972Intel4004、80084

10、位、位、8位位1第二代第二代19731977Intel80808位位2第三代第三代19781980Intel808616位位5第四代第四代19811992Intel80386、8048632位位25第五代第五代19931998Pentium及及PentiumPro64位位60400第六代第六代1999今今Pentium64位位450800微型計算機的六個發展階段微型計算機的六個發展階段20、120、21、22、232-1、2-2、1101.11B = 12312202112012-112-2=13.7580、1、2、3、4、5、6、780、81、82、838-1、8-2、324.6O= 382

11、28148068-1=212.75160、1、2、9、A、B、C、D、E、F160、161、162、16316-1、16-2 、=212.75D4.CH = 1316141601216-1013613265310721521101011111010111B按權展開按權展開除基取余除基取余乘基取整乘基取整121+120+02-1+12-2=3.2500.68750.37500.75000.50000.00001.37500.75001.50001.00000.1011B1 F ADH001010101111B四位并一位四位并一位一位拆四位一位拆四位13.CH1101101110.110101(B

12、)=1556.65(O)1556651101101110.110101(B)=36F.D4(H)36FD4144(O)=001100100(B)14464(H)=01100100(B)64二進制與十六（八）進制關系整數部分：除以整數部分：除以r取余數，直到商為取余數，直到商為0，余數從右到左排列。，余數從右到左排列。小數部分小數部分：乘以：乘以r取整數，整數從左到右排列取整數，整數從左到右排列。100.345(D)=1100100.01011(B)1.3800.34520.690220.76021.5202100250225212262321000100111.04100(D)=144(O)=

13、64(H)八進制八進制100812818044110016604616十六進制十六進制(即即ASCII編碼編碼)ASCII編碼的特點編碼的特點:占據占據1個字節個字節,最高位總是最高位總是0128個個ASCII字符的分布字符的分布:常用常用ASCII碼表碼表l34個控制符個控制符(00H20H、7FH，20H為空格符）為空格符）l94個可顯字符個可顯字符09（30H39H）(4857)AZ（41H5AH）(6590)az(61H7AH)(97122)lEBCDICEBCDIC碼（碼（Extended Binary-Coded Decimal Extended Binary-Coded Deci

14、mal Interchange CodeInterchange Code）：）： 256256個字符個字符 數字數字0 0255255544856 50HD6 D0H0001100000011000111111111001100111111111000110000001100000011000地址碼23A07.314.99.22.84.00 1 0 044.00 0 1 132.81 0 0 199.21 1 1 11514.90 1 1 177.3計算機系統組成計算機的基本工作原理計算機硬件計算機軟件輸入設備：輸入設備：鍵盤、鼠標、掃描儀鍵盤、鼠標、掃描儀輸出設備：輸出設備：顯示器、打印機顯

15、示器、打印機外外存：軟、硬盤、光盤、閃存存：軟、硬盤、光盤、閃存網絡設備：網卡、調制解調器等網絡設備：網卡、調制解調器等計計算算機機系系統統軟件軟件外部設備外部設備系統軟件系統軟件應用軟件應用軟件硬件硬件運算器運算器寄存器寄存器控制器控制器主機主機內存內存CPU隨機存儲器隨機存儲器(RAM)只讀存儲器只讀存儲器(ROM)高速緩沖存儲器高速緩沖存儲器操作系統：操作系統：WindowsWindows、UnixUnix、LinuxLinux語言處理程序：語言處理程序：C C、PascalPascal、VBVB等等 實用程序：診斷程序、排錯程序等實用程序：診斷程序、排錯程序等辦公軟件包、數據庫管理系統

16、辦公軟件包、數據庫管理系統硬件系統級機器語言級操作系統級系統應用程序用戶CPU內存硬盤主板指令碼指令碼目標操作數目標操作數源操作數源操作數說明指令說明指令的功能的功能說明指令操說明指令操作的對象作的對象取指令1執行指令1分析指令1取指令2假設將指令執行分為三個步驟：假設將指令執行分為三個步驟：分析分析指令指令3取指令取指令3分析分析指令指令2取指令取指令1執行執行指令指令1取指令取指令2執行執行指令指令2分析分析指令指令1執行執行指令指令3指令2指令2指令2指令2指令3指令3指令3指令3指令4指令4指令4指令4指令5指令5指令5指令5數據1二次和1數據2數據2數據4數據63數據64和1和2和3

17、2二次和16總和6步思考：要完成100個數相乘用并行處理，最少用幾步可以完成計算？中央處理器控制器主存儲器運算器輸入輸出數據指令輸入設備輸出設備輔助存儲器數據數據與指令流向控制信息流向微處理機CPUROM RAM I/O Device 接口 ABDBCBPCI插槽插槽內存以及插槽內存以及插槽CPU并行并行接口并行并行接口IDE硬盤接口硬盤接口BIOS芯片芯片USB接口接口鼠標、鼠標、鍵盤接口鍵盤接口主板電源主板電源AGP接口接口軟驅接口軟驅接口供電電路供電電路Socket7 Slot 1后援存儲器（磁帶庫、光盤庫、網絡存儲）輔助存儲器（軟盤、硬盤、光盤）主存儲器（DRAM）Cache存儲器CPU中的寄存器容量和存取時間遞增價格遞增 最底兩層屬于外部設備的范疇容量單位容量單位 1B