【正文】 ，有助于學(xué)習(xí)理論知識 ?“知其所以然”，使信息處理工具得到更有效的使用 ?打下繼續(xù)學(xué)習(xí) (終身學(xué)習(xí) )的基礎(chǔ)。 2022 教材與實驗指導(dǎo) 第 4版 2022 教材與實驗指導(dǎo) 第 2022 教材與實驗指導(dǎo) 第 2022 教材與實驗指導(dǎo) 第 5版 13 二、 第 5版教材修訂介紹 14 修訂的指導(dǎo)思想 1. 以課時 (30～ 36)為約束 2. 面向非電類專業(yè) 3. 內(nèi)容的組織更有利于教學(xué) 4. 更新部分材料和數(shù)據(jù) 把教材內(nèi)容劃分為 4個層次： – 第 1層次 ：正文 ， 它們是教材的核心內(nèi)容 ，大多屬于基本概念和基礎(chǔ)知識 ， 希望教學(xué)中給予重點保證； – 第 2層次 ：正文中的 “ 細節(jié) /枝節(jié) ” 部分 ，教學(xué)中可粗略提及即可 – 第 3層次 ：閱讀材料中正文內(nèi)容的深入 ， 理工專業(yè)在課時富裕時可以選講 – 第 4層次 ：閱讀材料中的知識性 、 參考性材料 ， 供課外閱讀 15 課時分配建議 建議課時分配 第 1章 4 第 2章 6～ 7 第 3章 5～ 6 第 4章 8～ 10 第 5章 5～ 6 第 6章 2～ 6 合計 30～ 36 16 修訂內(nèi)容介紹 ? 課時分配 ? 結(jié)構(gòu)調(diào)整 ? 內(nèi)容變化 17 第 1 章 信息技術(shù)概述 ?建議課時： 4 課時 ?課時分配： 信息與信息技術(shù) 信息與信息處理 信息技術(shù)和信息產(chǎn)業(yè) 信息化與信息社會 數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ) 信息的基本單位 ——比特 比特與二進制數(shù) 信息在計算機中的表示 比特的運算 小結(jié) 微電子技術(shù)簡介 微電子技術(shù)與集成電路 集成電路的制造 集成電路的發(fā)展趨勢 IC卡 2課時 2課時 18 第 1章 結(jié)構(gòu)調(diào)整 1. 原 “ 通信技術(shù)入門” 移入第 4章，作為第 4章第 1節(jié) （考慮：便于教學(xué)） 2. 原“ 微電子技術(shù)簡介”與“ 數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)”交換 （考慮：便于教學(xué)） 3. 增加 信息產(chǎn)業(yè) 、移入 信息化與信息社會 的介紹 （考慮：擴大視野，面向就業(yè)） 二進制 邏輯運算 門電路 集成電路 通 信 數(shù)字通信 計算機網(wǎng)絡(luò) 因特網(wǎng) 19 內(nèi)容變化 1 —— 增加關(guān)于信息產(chǎn)業(yè)的介紹 ? 信息技術(shù)孕育和催生了許多新興產(chǎn)業(yè)，特別是“信息產(chǎn)業(yè)”（ Information Technology Industry） ? 信息產(chǎn)業(yè) 是指信息設(shè)備生產(chǎn)制造，以及利用這些設(shè)備進行信息采集、儲存、傳遞、處理、制作與服務(wù)的所有行業(yè)與部門的總和 信息產(chǎn)業(yè) 信息技術(shù)產(chǎn)業(yè) 信息內(nèi)容產(chǎn)業(yè) 信息服務(wù)產(chǎn)業(yè) 芯片 ,計算機 ,手機 ,通信設(shè)備 ,數(shù)字電視 ,軟件 ,電子器件等 內(nèi)容數(shù)字化 ,數(shù)字文化 ,教育科技 ,知識產(chǎn)業(yè) ,數(shù)字娛樂 ,電子游戲等 信息基礎(chǔ)設(shè)施 電子政務(wù) ,商務(wù) ,金融 ,物流 ,教育 ,醫(yī)療 ,社區(qū) ,認證 ,娛樂 ,游戲等 電信網(wǎng)絡(luò) ,廣播電視網(wǎng)絡(luò) ,互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)等 20 關(guān)于信息產(chǎn)業(yè) ? 信息產(chǎn)業(yè)是全球第一大產(chǎn)業(yè) ? 我國的信息產(chǎn)業(yè)（ 2022）： – 電子信息產(chǎn)業(yè) 收入占全部工業(yè) 收入的 %， 利潤占全部工業(yè) 的 %， 稅金占全部工業(yè) 的 %， 從業(yè)人員占全部工業(yè) 的 %(755萬 )， 進出口占全國外貿(mào) % – 手機、微型計算機、彩電、數(shù)碼相機、激光視盤機產(chǎn)量分別占全球產(chǎn)量的 %、 %、 %、 80%、85%，電子信息產(chǎn)品貿(mào)易額占全球的 15%以上 – IT產(chǎn)業(yè)規(guī)模連續(xù) 5年居世界前二位 21 “大” ≠ “強” “中國制造”實為“世界制造” 22 我國信息產(chǎn)業(yè)存在哪些問題？ (1)核心技術(shù)、關(guān)鍵設(shè)備和元器件受制于人 （高端芯片、核心軟件、關(guān)鍵元器件、高端設(shè)備以及專用設(shè)備等） (2)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)亟需優(yōu)化 （信息產(chǎn)業(yè)位于國際產(chǎn)業(yè)分工的價值鏈低端，加工組裝的比重高，經(jīng)濟效益低，主要依靠降價銷售參與市場競爭） (3)信息技術(shù)應(yīng)用水平不高 (4)體制機制有待完善 23 富士康公司的故事 ? 富士康公司 (FOXCONN)全球 3C電子 (計算機、通訊、消費性電子 ) 代工領(lǐng)域中規(guī)模最大的國際集團 ，專注于電子代工服務(wù) (總裁郭臺銘 ) ? 2022年出口總額 556億美元，占中國大陸出口總額的 ％，連續(xù) 7年雄居大陸出口榜首； 《 財富 》 2022年全球企業(yè) 500強第 109位。 2022年，實現(xiàn)專利申請 13200項，美國財富雜志評鑒入選為全球最佳聲望標(biāo)竿電子企業(yè) 15強。 25 教師參考： 信息的外部表示與內(nèi)部表示 ? 文字信息 ? 圖像信息 ? 聲音信息 ? 數(shù)值信息 ? 邏輯信息 ? 指令信息 ? B 取反： F = NOT A E F A B E F A B A E F R 內(nèi)容變化 3 —— 增加“邏輯運算的實現(xiàn)” 邏輯運算可以用開關(guān)電路實現(xiàn)！ 27 晶體管是一種電子開關(guān) ? 使用 機械 開關(guān)實現(xiàn)邏輯操作 速度太慢，工作也不可靠！ ? 晶體管好像是一個電子開關(guān) , 它可以工作在兩種狀態(tài)：導(dǎo)通狀態(tài) /絕緣狀態(tài)，效果相當(dāng)于 A和 B之間的接通或斷開 開關(guān) 斷開 A B 開關(guān) 接通 A B A B G 晶體管的兩種狀態(tài)由 控制端G的電壓決定 28 幾個晶體管組合可完成邏輯運算 A B C＝ A+B “或”門 C＝ A如 Intel公司微處理器的最新產(chǎn)品（ CORE i7）采用 32 nm工藝，晶體管超過 10億。嵌入式計算機作為計算機類型之一） 2. 原“ 外存儲器”中刪去“軟盤存儲器”小節(jié)，增加“ U盤、存儲卡和固態(tài)硬盤”小節(jié) （考慮：內(nèi)容更新） 36 內(nèi)容變化 1 —— 修改“計算機的分類”內(nèi)容 ? 更新巨型機和大型機的例子 （含 6144個通用處理器和 5120個加速處理器，內(nèi)存總?cè)萘?98TB，峰值計算速度達 1206萬億次， Linpack實測速度為 /秒） 圖 22(a) 國防科技大學(xué)研制的天河 1號巨型計算機 ? 從個人計算機中刪除“工作站” 37 內(nèi)容變化 2 —— 以 Core(酷睿 )微處理器為背景 ? 指令與指令系統(tǒng) – 30多年來 Intel主要 CPU產(chǎn)品的發(fā)展過程為： 8088（ 8086） → 80286→80386→80486→ Pentium → Pentium PRO→ Pentium II →Pentium III →Pentium 4 →Pentium D→ Core 2 →Core i5/i7 – Core 2則在 SSE2基礎(chǔ)上增加了 SSE3指令， Core i5和 Core i7又增加了 SSE4指令 ? CPU的性能指標(biāo) – 近些年使用的 Core 2和 Core i5/i7已經(jīng)擴充了 64位處理功能 ? 閱讀材料 微處理器的發(fā)展與現(xiàn)狀 ? 閱讀材料 Core 系列微處理器的邏輯結(jié)構(gòu) 38 ? 當(dāng)前 PC使用的 CPU芯片共有 4大品種： （ 1） 奔騰（ Pentium） ：包括奔騰 4*、奔騰 M*、奔騰 D*、奔騰至尊 *和奔騰雙核系列； （ 2） 酷睿（ Core） ：包括酷睿 2雙核 (Core 2 Duo)、酷睿 2至尊 (Core 2 Extreme)、酷睿 2四核 (Core 2 Quad) 和 Core i7/i5/i3 處理器系列； （ 3） 賽揚（ Celeron） ：包括賽揚 *、賽揚 D*和賽揚雙核系列（賽揚可以看作是奔騰或 Core 2的簡化版）； （ 4） 凌動（ Atom） ：屬于超低電壓處理器系列，主頻不高，功耗較小，大多使用于上網(wǎng)本或移動終端設(shè)備 （ * 截止到 2022年 6月已經(jīng)停產(chǎn)的處理器型號 ） 教師參考： ——個人計算機使用的 CPU 39 ? 為解決軟件兼容性問題，采用 “ 向下兼容方式 ” 開發(fā)新的處理器，即所有新處理器均保留老處理器的全部指令，同時還擴充功能更強的新指令。 2022，最高主頻 ? Pentium174。 Processor (2022 2022)，引入 Intel 64 ? Pentium174。 D ? Pentium174。 Processor（ 4核、 6核， 2022） ? Atom microarchitecture ? Atom Processor 330（雙核， 2022） ? Nehalem （ 俄勒岡 州景點名） ? Core i7， i5， i3 (2022) 教師參考： ——指令系統(tǒng)、微架構(gòu)與工藝的關(guān)系 指令系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) Intel微體系結(jié)構(gòu) （微架構(gòu)） 不同工藝，不同產(chǎn)品 43 教師參考： —— Core（酷睿）微體系結(jié)構(gòu) 部件 譯碼 、 組 部件 44 教師參考： —— CPU的發(fā)展趨勢 1980’ 1990’ 2022 2022 2022 ’ ’4核 80x86 Pentium 80核 雙核 年代 性能 提高主頻 增加邏輯復(fù)雜度 增加內(nèi)核數(shù)目 ?SSE指令 /SIMD ?超標(biāo)量結(jié)構(gòu) ?流水線技術(shù) ?Cache ?64位指令 ?超級流水線 ?提高主頻 ?提高 FSB速率 ?多級 cache ?雙核 ?多核 ?異構(gòu)的多核 處理器性能與其邏輯復(fù)雜性的平方根成正比，若邏輯復(fù)雜性提高 1倍，至多能提高 40%的性能 最大瓶頸是散熱問題： ? 的 Pentium 4功耗超過 100W，溫度達 70度！ ? 主頻到 ，功耗會達到 150W！ 采用 2個處理器構(gòu)成一個雙核處理器，可以提高 70%～ 80%的性能 電路與封裝技術(shù)的進步，能把多個處理器做在單個芯片上 45 ? 4個或 6個內(nèi)核，主頻達 3GHz以上，共享 L3 cache ? 采用