一級注冊結(jié)構(gòu)工建師基礎(chǔ)考試-第七章信息與計算機(jī)-1~4節(jié)

1、第七章 信號與信息和計算機(jī)基礎(chǔ)信號與信息共考題 6 道，所以應(yīng)重視基本概念第一節(jié) 信號與信息一、 考試大綱 的規(guī)定信號；信息；信號的分類；模擬信號與信息；數(shù)字信號與信息。二、重點內(nèi)容 1 信號與信息概述信息，一般地指人的大腦通過感官所直接感受或間接獲取的關(guān)于外部世界中事物的存在形式及其運動變化的狀況。信號，是指物理對象上可被觀測到的現(xiàn)象，如光、電、聲、熱、力等物理現(xiàn)象。信號是信息的載體，并經(jīng)由媒體傳送至人的感官并被人所獲取?？梢?，信號是“車”，媒體是“路”，信息是“貨”，車經(jīng)路送貨。人們通過兩種渠道從信號獲取信息：一是直接觀測對象；二是通過人與人之間的交流，即用符號對信息進(jìn)行編碼后再以信號的形

2、式傳送出去，人們在收到這種編碼信號并對它進(jìn)行必要的翻譯處理之后間接獲取信息，如書籍、報刊用的文字符號編碼、數(shù)字通信系統(tǒng)中使用的數(shù)字信號編碼等。此外，信號是具體的，可對它進(jìn)行加工、處理和傳輸；信息和數(shù)據(jù)是抽象的，它們都必須借助信號才能得以加工、處理和傳輸。 2 信號的分類根據(jù)信息自身的形態(tài)及其承載信息的方式不同，信號可分為多種類型。（1）時間信號與代碼信號直接觀測對象所獲取的信號，因觀測是在現(xiàn)實世界的時間域里進(jìn)行的，故是隨時間變化的，稱之為時間信號。時間信號可以用時間函數(shù)、時間曲線或時間序列加以描述。代碼信號是指人為生成并按照既定的編碼規(guī)則用來對信息進(jìn)行編碼的信號。代碼信號只能用它的序列式波形圖

3、或自身所代表的符號代碼序列來表示。（2）連續(xù)時間信號與離散時間信號時間信號包括兩大類型：連續(xù)時間信號和離散時間序號。連續(xù)時間信號是指可以用連續(xù)時間函數(shù)或連續(xù)時間曲線表述的信號。離散時間信號是指只能用離散時間函數(shù)或離散時間曲線描述的信號。它是一種只有在特定的時間點上才出現(xiàn)的信號，因此，在它的描述中，時間軸上是不能連續(xù)取值的。信號的時間曲線表述形式稱為信號的波形圖。此外，在信號分析中，把時間離散，或數(shù)值離散，或時間數(shù)值都離散的信號稱為離散信號，而把時間和數(shù)值都連續(xù)的信號稱為連續(xù)信號。（3）模擬信號與數(shù)字信號由于電氣與信息工程中只處理電信號，因此，對于經(jīng)觀測所得到的各種原始狀態(tài)的時間信號都換成電信號

4、（電壓或電流信號）之后才能加以處理。這種轉(zhuǎn)換稱為“模擬”，相應(yīng)地，由原始時間信號轉(zhuǎn)換而來的電信號被稱為模擬信號。在電氣與信息工程中，為了保證模擬轉(zhuǎn)換不丟失信息，模擬信號的幅值范圍為05V（電壓信號）或020mA （電流信號）。在電氣與信息工程中實際所處理的信號都是連續(xù)時間信號，故模擬信號實際上是連續(xù)時間信號；而離散時間信號通常是運用模擬轉(zhuǎn)換技術(shù)變換為數(shù)字信號之后再加以處理的。數(shù)字信號是指以二進(jìn)制數(shù)字符號“0”或“1”為代碼對信息進(jìn)行編碼的信號。在實際應(yīng)用中，數(shù)字信號是一種電壓信號，它通常取值0V和5V兩個離散值，這兩個具體的離散值分別用來表示兩個抽象的代碼“0”和“1”，數(shù)字信號也稱為代碼信號

5、。模擬信號的特點是具體、直觀，便于人的理解和運用；數(shù)字信號則便于計算機(jī)處理。（4）確定性信號和不確定性信號在任何指定的時刻都有確定數(shù)值的信號是確定性信號，否則稱為不確定性信號。一般地，確定性信號來自確定性的對象；不確定性信號（或稱為隨機(jī)信號）則源于不確定性對象。（5）采樣信號與采樣保持信號采樣是指按等時間間隔讀取連續(xù)信號的瞬間值。采樣所得到的信號稱為采樣信號?？墒遣蓸有盘柺且环N離散信號，是連續(xù)信號的離散化形式。按照采樣定理，取采樣頻率 f （ f 1 / T ）為信號中最高諧波頻率的 2 倍以上時，采樣信號即可保留原始信號的全部信息。在實際應(yīng)用中，常將采樣得到的每一個瞬間信號在其采樣周期內(nèi)予以

6、保持，生成所謂的采樣保持信號，它兼有離散和連續(xù)的雙重性質(zhì)。3.模擬信號與信息通過觀測直接從對象獲取的信號，它提供對象原始形態(tài)的信息。在時間域里，它的瞬時量值表示對象的狀態(tài)信息，它隨時間的變化情況提供對象的過程信息。在頻率域里，模擬信號是由諸多頻率不同、大小不同、相位不同的信號疊加組成的，是有自身特定頻譜結(jié)構(gòu)。由此可見，信息被裝載于模擬信號的頻譜結(jié)構(gòu)之中，故通過頻率域分析可以從中提取更加豐富、更加細(xì)微的信息。模擬信號的頻率域內(nèi)容在本章第二節(jié)作進(jìn)一步闡述。4.數(shù)字信號與信息數(shù)字信號是現(xiàn)代信息技術(shù)中最常用的一種代碼信號。數(shù)字信號是信息的物理代碼。數(shù)字信號可以用來對“數(shù)”進(jìn)行編碼，實現(xiàn)數(shù)值信息的表示、

7、運算、傳送和處理；它可以用來對文字和其他符號進(jìn)行編碼，實現(xiàn)符號信息的表達(dá)、傳送和處理；它還可以用來表示邏輯關(guān)系，實現(xiàn)邏輯演變、邏輯控制等。數(shù)字信號的邏輯編碼、數(shù)值編碼等內(nèi)容的闡述，見第三節(jié)。例：1下列關(guān)于信號的表述中，正確的是（）A 模擬信號是從對象發(fā)出的原始信號B 模擬信號是從對象發(fā)出的采樣信號C 模擬信號屬于代碼信號D 模擬信號是時間信號 【 解 】 根據(jù)模擬信號的定義及特點， A 、 B 、 C 項均不正確，模擬信號是時間信號，數(shù)字信號才是代碼信號，故應(yīng)選 D 項。2 下列信號中屬于代碼信號的是（C）。A 模擬信號 B 模擬信號的采樣信號 C 數(shù)字信號 D 采樣保持信號3 模擬信號是（C

8、）。 A 從對象發(fā)出的原始信號B 從對象發(fā)出并由人的感官所接收的信號C從對象發(fā)出的原始信號的電模擬信號D 從對象發(fā)出的原始信號的采樣信號4 在信號分析中，屬于連續(xù)信號的是（C）。A 時間連續(xù)而數(shù)據(jù)離散的信號 B 數(shù)值連續(xù)而時間離散的信號。 C 時間連續(xù)數(shù)值連續(xù)的信號；D 上述 A 、 B 、 C 均不對 5 在電氣與信息工程中，關(guān)于模擬信號的表述，不正確的是（B）。 A 模擬信號的幅值范圍為 05V 電壓信號 B 模擬信號是連續(xù)時間信號和離散時間信號 C 模擬信號是電信號 D 模擬信號的變化規(guī)律必須與原始信號相同 6下列信號中，屬于模擬信號的是（B）7下列說法中，正確的是（C）。 A 信息是信

9、號的載體 B 書籍上的文字符號是信息而不是信號 C 化學(xué)反應(yīng)器中的溫度是原始的物理信號 D 信息是可以直接觀測到的 第二節(jié) 模擬信號一、 考試大綱 的規(guī)定模擬信號描述方法；模擬信號的頻譜；模擬信號增強(qiáng)；模擬信號濾波；模擬信號變換二、重點內(nèi)容 1 模擬信號的描述方法模擬信號是連續(xù)時間信號，它可分為周期性信號和非周期性信號兩種類型。它們都是由一系列頻率、幅度和相位各不相同的正弦交流信號，即所謂的諧波信號疊加而成，故模擬信號可以描述為頻率函數(shù)的形式?？梢姡M信號既是時間信號又是頻率信號，在模擬信號分析中總是從時間域和頻率域兩個角度加以描述、分析和處理。從這個意義講，正弦信號在模擬信號分析中具有特別

10、重要的意義。 2 模擬信號的時間域描述模擬信號在時間域中可以用連續(xù)的時間函數(shù)加以描述，即：周期信號用周期時間函數(shù)描述；非周期信號用非周期時間函數(shù)描述。如交流電壓信號是一種周期信號，在時間域中它描述為：u （ t ）um sin （ t）階躍信號是一種非周期信號，它可以借助所謂的單位階躍函數(shù)（如圖 7 2 lb 所示）I（t）1，當(dāng)t>0 0，當(dāng)t<0加以描述為： （t）=R.I（t）3.模擬信號的頻率域描述模擬信號的頻率域描述是建立在模擬信號分析的基礎(chǔ)之上的。（1）周期信號的分析與頻譜在高等數(shù)學(xué)中，任何滿足狄里赫利條件（函數(shù)在一個周期內(nèi)包含有限個第一類間斷點和有限個極大值與極小值）

11、的周期函數(shù)： （ T 為周期， n 一 1 , 2 ， ）都可以分解為傅立葉級數(shù)形式，即： 從式（721）可知：在時間域中，周期函數(shù)可分解為一個恒定分量和一系列正弦函數(shù)的疊加形式，這些正弦函數(shù)稱為諧波分量。又由于恒定分量（或稱直流分量）也可稱之為零次諧波，由此可見，模擬信號是一系列諧波信號疊加而成的。需注意的是，不同周期信號的諧波構(gòu)成情況是不相同的，周期信號的波形不同，其諧波組成情況也就不同，因此，信息是表現(xiàn)在周期信號的諧波組成方式之中的，而信號的諧波組成情況通常用頻譜的形式來描述。為了分析周期信號的頻譜特性，如圖 72一2 所示方波信號的描述為：從上式可知：隨著諧波次數(shù)k的增加，方波信號各個

12、諧波的幅值按照（k1，3，5，7，。）的規(guī)律衰減，但它們的初相位0o不變。將方波信號諧波成分的這種特性用圖形的方式描述，就形成了如圖7 一 2 一 3 （ a ）、（ b ）所示的譜線形式。這種表示方波信號性質(zhì)的譜線稱為頻譜。圖723（a）中虛線所表示的諧波幅值譜線隨頻率的分布狀況稱為幅度頻譜，圖723（b）則稱為相位頻譜，它表示諧波的初相與頻率的關(guān)系。譜線頂點的連線稱為頻譜的包絡(luò)線，如圖 7 一 2 一 3 （ a ）中虛線，它形象地表示了頻譜的分布狀況。從上述分析，可以發(fā)現(xiàn)：周期信號的頻譜是離散的頻譜，其譜線只出現(xiàn)在周期信號頻率整數(shù)倍的地方。周期信號的幅度頻譜隨著諧波次數(shù)的增大而迅速衰減。

13、模擬信號的最低次諧波頻率fL和最高次諧波頻率fH之差定義為頻帶寬度，簡稱帶寬： BWfH一fL任何周期信號都有自己的離散形式的頻譜。不同的周期信號，它們的頻譜分布即包絡(luò)線的形狀也不同。 隨著信號周期的加長，各次諧波之間的距離在縮短，它的譜線也變得更密。（ 2 ）非周期信號分析與頻譜模擬信號的普遍形式是非周期信號，因此，對非周期信號描述是模擬信號描述的一般性問題。對于非周期信號，可以定義為周期 T（或 f0 ）的周期信號。當(dāng)周期趨于無窮大時，由上述 知，各次諧波之間的譜線距離趨于消失，信號的頻譜從離散形式變成了連續(xù)形式。相應(yīng)地，式（ 721 ）轉(zhuǎn)化為積分形式，稱為傅里葉積分或傅里葉變換，即：可見

14、，傅里葉積分將實數(shù)域中的時間函數(shù) f （ t ）變換為復(fù)數(shù)域中的頻率函數(shù)F（j）。需注意的是，非周期信號的幅值頻譜和相位頻譜都是連續(xù)的。由于頻譜是連續(xù)的，故可用它的包絡(luò)線的形狀來表示。 （3）模擬信號的頻率域描述從上述（ 1 ）、（ 2 ）分析中，可知：頻率域是一個復(fù)數(shù)域，時間域是一個實數(shù)域，在實數(shù)域中，模擬信號可描述為時間函數(shù)；在復(fù)數(shù)域中，模擬信號可描述為頻率的函數(shù)。因此，模擬信號既是時間的信號又是頻率的信號。 4 模擬信號的處理在系統(tǒng)中，對信號的處理服從于信息處理的需要。如信號增強(qiáng)服務(wù)于信息的增強(qiáng)，信號的濾波、整形則服務(wù)于信息的識別和提取，信號之間的算術(shù)運算、微分積分運算則服務(wù)于信息的處理

15、。 （1）模擬信號增強(qiáng)模擬信號放大的核心問題是保證放大前后的信號是同一信號，即經(jīng)過放大處理后的信號的波形或頻譜結(jié)構(gòu)保持不變，也即信號所攜帶的信息保持不變。這一目標(biāo)的實現(xiàn)受較多因素的影響，如：電子器件的非線性問題； 電子電路的頻率特性問題； 電路內(nèi)部電子噪聲和外部的干擾信號問題等。（2）模擬信號濾波從模擬信號中濾除部分諧波信號稱為濾波。濾波有三種類型：低通濾波、高通濾波和帶通濾波。低通濾波，指從模擬信號中濾除所有頻率高于某一特定值（fH）的諧波信號。它通過低通濾波器實現(xiàn)。低通濾波器的通帶和阻帶分別為 （ 0 ，fH）和（fH，）。高通濾波，指從模擬信號中濾除所有頻率低于某一特定值（fL）的諧波信

16、號。它通過低通濾波器實現(xiàn)。高通濾波器的通帶和阻帶分別為（fL，）和（ 0 ，fL）。帶通濾波，指從模擬信號中濾除一定頻率區(qū)間（ffL， f fH）內(nèi)的諧波信號。它通過帶通濾波器實現(xiàn)。如圖 724 所示，對于落入通帶fLffH的諧波信號可暢通無阻；U2k/U1k表示帶通濾波器對不同頻率諧波信號的通過能力。（3）模擬信號變換從信息處理的角度，信號變換是從信號中提取信息的重要手段。如通過信號相加提取求和信息，從相減提取差異信息，通過比例變換提取增強(qiáng)后的信息，從微分變換提取信號時間變化率信息，從積分變換提取信號對時間的累積信息等。（4）模擬信號識別信號識別是從一種夾雜著許多其他信號的信號中把所需要的信

17、號提取出來。它是信息提取的一種前期處理過程。信號識別的主要方法是利用頻率差異，采用濾波器濾除夾雜信號。但由于濾波器并非理想的，故對于與信號頻率相通的夾雜信號，濾波器無能為力。其次，通過增強(qiáng)信號自身強(qiáng)度進(jìn)行識別，但對于微弱信號，這種方法也有其局限性。例：1.周期信號中的諧波信號頻率是（）A固定不變的；B按周期信號頻率的偶數(shù)倍變化C按周期信號頻率的奇數(shù)倍變化；D 按周期信號頻率的整數(shù)倍變化據(jù)周期信號的傅立葉級數(shù)形式，諧波信號頻率是按整數(shù)倍變化的，故應(yīng)選D2.周期信號的頻譜是（A）A離散的B連續(xù)的C幅度頻譜有離散的也有連續(xù)的D 幅度頻譜是離散的，相位頻譜是連續(xù)的3 下列圖形中，屬于非周期信號的是（C

18、）4 下列關(guān)于周期信號的頻譜的表述中，不正確的是（B）。 A 周期信號的頻譜是離散的 B 周期信號的幅度頻譜隨著諧波次數(shù)的減小而迅速減小或衰減 C 任何周期信號都有自己的頻譜 D 不同的周期信號，其頻譜分布狀況是不相同 5 非周期信號的頻譜的說法中，正確的是（D）。A 幅值頻譜是離散的，相位頻譜是離散的 B 幅值頻譜是離散的，相位頻譜是連續(xù)的 C 幅值頻譜是連續(xù)的，相位頻譜是離散的 D 幅值頻譜是連續(xù)的，相位頻譜是連續(xù)的 6 下列屬于信息變換的是（A）。 A 信號之間的微分積分運算 B 信號的濾波 C 信號的增加 D 信號的整形 7 模擬信號的濾波類型不包括（D）。 A 低通濾波 B 高通濾波

19、 C 帶通濾波 D 通帶濾波 8 低通濾波器的通帶是指（A）。 A 頻率范圍（ 0 ，fH） B 頻率范圍（fH，） C 頻率范圍（ 0 ，fL） D 頻率范圍（fL，） 9 下列說法中，不正確的是（C）。 A 圖（ a ）為周期信號； B 圖（ b ）為周期信號 C 圖（ c ）為非周期信號； D 圖（ d ）為非周期信號 第三節(jié) 數(shù)字信號一、 考試大綱 的規(guī)定數(shù)字信號的邏輯編碼與邏輯演算；數(shù)字信號的數(shù)值編碼與數(shù)值運算。二、重點內(nèi)容 1 數(shù)字信號的數(shù)值編碼數(shù)字信號是二進(jìn)制數(shù)字符號“ 0 ”和“ 1 ”的物理實現(xiàn)形式，用它來表示數(shù)值并進(jìn)行數(shù)值運算，就必須采取二進(jìn)制形式表示數(shù)。二進(jìn)制數(shù)的位按從右

20、向左的順序排列，分別記為第0位，第 1 位，第 2 位， 。最右邊的位稱為最低位，記為 LSB （ List Significant Bit ） ；最左邊的位稱為最高位，記為 MSB （ Most significant Bit ）。每一位稱為一個比特 （ bit ） ，二進(jìn)制數(shù)的每一位對應(yīng)于數(shù)字信號的一個脈動位置，故一個 n bit 的二進(jìn)制數(shù)可以用一個 n bit 的數(shù)字信號來表示。在數(shù)字系統(tǒng)中，通常以 4bit 代碼為基本單元來編碼數(shù)，基本單元組可以表示 2416 個數(shù)，故從技術(shù)的角度，以 16 為基數(shù)按十六進(jìn)制來表示數(shù)較為合理，所以計算機(jī)技術(shù)中使用十六進(jìn)制數(shù)或十六進(jìn)制代碼進(jìn)行數(shù)的運算和

21、信息的處理。表 731 列出的是二進(jìn)制、十進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)的對照表，為便于區(qū)別，在十六進(jìn)制數(shù)代碼后面加上一個字母 H 作為標(biāo)記。二進(jìn)制數(shù)、十進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)，以及八進(jìn)制數(shù)等，統(tǒng)稱 R 進(jìn)制數(shù)。 R 進(jìn)制數(shù)需注意的是： R 進(jìn)制數(shù)中的最大數(shù)符為 R1 ，而不是 R ； 每一數(shù)符只能用一個字符來表示。不同計數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換，具體如下： （ 1 ） R 進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)基數(shù)為R的數(shù)字，在將其轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)時，只要將各位數(shù)字與它的位權(quán)相乘的積相加，其和數(shù)就是十進(jìn)制數(shù)。如下列：二進(jìn)制數(shù)（ 1101101 . 01 ） 2 轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)，則：（ 2 ）十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為 R 進(jìn)制數(shù)將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為基數(shù)為

22、 R 的等效數(shù)值，可將此十進(jìn)制數(shù)分成整數(shù)和小數(shù)兩部分分別進(jìn)行各自的轉(zhuǎn)換，然后再拼接起來即可。對于十進(jìn)制數(shù)的整數(shù)部分，采用“除 R 記余”法，即用十進(jìn)制數(shù)的整數(shù)連續(xù)地除以 R ，其余數(shù)即為 R 進(jìn)制的各位系數(shù)。如下列：對于十進(jìn)制數(shù)的小數(shù)部分，可采用“乘 R 取整”法，即小數(shù)部分連續(xù)地乘以尺，直到小數(shù)部分為0或達(dá)到所要求的精度為止（小數(shù)部分可能永不會為0 ） ，得到的整數(shù)即組成 R 進(jìn)制的小數(shù)部分。如下例：所以，（ 0.125 ） 10 （ 0.001 ）2需注意的是，十進(jìn)制小數(shù)常常不能完整準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)換成等值的二進(jìn)制小數(shù)（或其他 R 進(jìn)制數(shù)），通常會有轉(zhuǎn)換誤差存在。將十進(jìn)制數(shù) 17.125 轉(zhuǎn)換成二

23、進(jìn)制數(shù)，即為： （ 17.125 ） 10 （ 1001 . 001 ） 2 同理，將十進(jìn)制數(shù) 987 轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制，如下：所以， （ 987 ） 10（ 3DB ） 16（ 3 ）二、八、十六進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換由于二、八、十六進(jìn)制數(shù)的權(quán)之間有內(nèi)在的聯(lián)系，即 238 , 2416 ，即每位八進(jìn)制數(shù)相當(dāng)于三位二進(jìn)制數(shù)，每位十六進(jìn)制數(shù)相當(dāng)于四位二進(jìn)制數(shù)，反之亦然。在轉(zhuǎn)換時，位組的劃分是以小數(shù)點為中心向左、右兩邊分別進(jìn)行，中間的0不能省略，兩頭不夠時可以補(bǔ)0。如下例：將（ 10110001 . 00101 ） 2 轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)，則： 將（ 3 AFB . 4B ） 16 轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)，則：同樣

24、，將（10101001 . 00101 ） 2 轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制數(shù)，則： 所以， （ 10101001 . 00101 ） 2（ 251 . 12 ） 8 將（ 2 6 . 53 ） 8 轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)，則：所以， （ 26 . 53 ） 8 = （ 10110 . 101011 ） 22 數(shù)字信號的數(shù)值運算除了進(jìn)位規(guī)則不同外，二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運算法則與十進(jìn)制數(shù)相同。 （ 1 ）加法，它是以最低位開始逐位完成兩數(shù)相加和進(jìn)位操作。 （ 2 ）減法，先引人反碼、補(bǔ)碼的概念，反碼是一個二進(jìn)制數(shù)按位取反，即0 變 1 , 1 變。后組成的代碼。如數(shù) 1010的反碼是 0101 ；補(bǔ)碼是一個數(shù)的反碼加 1 后

25、所得的代碼。如數(shù) 1010 的反碼是 0101 ，其補(bǔ)碼為：0101 + 1 0110 。補(bǔ)碼原理是：一個數(shù)和另一個數(shù)相加等于零，則這個數(shù)和另一個數(shù)的大小相等符號相反，則其中一個數(shù)的代碼就是另一個數(shù)的補(bǔ)碼。如數(shù) 1010與它的補(bǔ)碼 0110 之和： 1010 0110（1） 0000 ，舍去進(jìn)位后正好是 0 。因此，在二進(jìn)制數(shù)減法運算中，將減法運算轉(zhuǎn)化為被減數(shù)代碼和減數(shù)補(bǔ)碼之間的加法運算。此外，為了區(qū)分正數(shù)和負(fù)數(shù)，在計算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)，把二進(jìn)制代碼的最高位作為符號位，0 表示正數(shù)， 1 表示負(fù)數(shù)。由此，一組 4bit 代碼所能表示的正數(shù)、負(fù)數(shù)如表 7 32 所示。（ 3 ）乘法，二進(jìn)制的乘法也是從右

26、向左逐位操作的，如圖 731 （ a ）所示。從圖 7 31 （a）可發(fā)現(xiàn)：它實際上是由一系列“移動”和“相加”操作組成，即被乘數(shù)逐步左移并逐步相加即可完成乘法計算。 （ 4 ）除法，二進(jìn)制數(shù)除法運算也是從左向右操作的，如圖 7 一 3 一 1 （ b ）所示。從圖 7 一 3 一 1 （ b ）可發(fā)現(xiàn)：它實際上是由一系列“移動”和“相減”操作組成，即以被除數(shù)逐步右移并逐步與被減數(shù)相減的方式完成除法運算?？梢?，二進(jìn)制數(shù)的運算都可以用它的代碼“移位”和“相加”（相減轉(zhuǎn)換為補(bǔ)碼后相加）兩種操作來實現(xiàn)。由此，它們可以用數(shù)字信號的“移位”和數(shù)字信號的“移位”操作由移位寄存器電路來實現(xiàn)，實現(xiàn)。 3數(shù)字信

27、號的邏輯編碼和邏輯運算在邏輯體系中，對邏輯命題只做“真”或“假”、“是”或“非”、“有”和“無”等的簡單判斷，即邏輯命題只取兩個值，用代碼形式可表示為“0”或“ 1 ”兩種狀態(tài)。對邏輯函數(shù)則只做“與”、“或”、“非”三種基本的運算。數(shù)字邏輯體系是指用數(shù)字信號表示并采用數(shù)字信號處理方法實現(xiàn)演算的一種邏輯體系。數(shù)字邏輯是二值的，即“0”“ l ”表示邏輯變量的取值， " 0”表示“假” （ F ） ; " 1 " 表示“真” （ T）。邏輯運算法則，它表述的是一些邏輯等價關(guān)系。在邏輯問題中，兩個真值完全相同的邏輯命題或表達(dá)或相互等價。常用的等價關(guān)系見表 733 。表中

28、，反演率也稱為摩根定理。邏輯函數(shù)的化簡，其目的是簡化其表達(dá)式，凸顯其內(nèi)在邏輯關(guān)系，并簡化邏輯運算電路的組成。但是，在邏輯運算電路中要考慮邏輯系統(tǒng)組建的技術(shù)因素，故邏輯表達(dá)式的簡化形式并非“越簡越好”。當(dāng)用數(shù)字信號表示邏輯變化的取值情況，邏輯函數(shù)的演算即可以通過數(shù)字信號處理的方法來實現(xiàn)。在數(shù)字系統(tǒng)中，使用專門制作的各種邏輯門電路來自動地完成數(shù)字信號之間按位的邏輯運算，并將這些基本的邏輯門電路組合起來組建成組合邏輯系統(tǒng)，就可以完成任意復(fù)雜的邏輯函數(shù)的運算。 4 模一數(shù)（ A / D ）轉(zhuǎn)換和數(shù)一模（ D / A ）轉(zhuǎn)換 （ 1 ）模一數(shù)（ A / D ）轉(zhuǎn)換 A / D 轉(zhuǎn)換是對采樣信號進(jìn)行幅值量

29、化處理，即用二進(jìn)制代碼來表示采樣瞬間信號的值，也即用“0”、“ 1 ”代碼對采樣信號的值進(jìn)行編碼，從而將采樣信號進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號?？梢?， A / D 轉(zhuǎn)換是對模擬信號進(jìn)行編碼，變?yōu)閿?shù)字信號。由于系統(tǒng)誤差和外界干擾的影響， A / D 轉(zhuǎn)換中會產(chǎn)生測量誤差。如一個 8 位的逐次比較型 A / D 轉(zhuǎn)換器組成一個5V量程的直流數(shù)字電壓表，該直流數(shù)字電壓表存在一個字的誤差，即一個量化單位的誤差。一個 8 位逐次比較型 A / D 轉(zhuǎn)換器可以完成 255 （ 28一 l ） 個階梯形逐次增長的電壓，并與被測電壓進(jìn)行比較。而 5V 量程，則需經(jīng)過 255 次的比較才完成對 5V 電壓的測量，所以，每

30、一個階梯的電壓值即一個量化單位為： 所以它的一個字的誤差為19.61mv ，相應(yīng)的滿量程測量精度為： 19.6078mv / 5v = 0. 392 。（2）數(shù)一模（D / A ）轉(zhuǎn)換 D / A 轉(zhuǎn)換則是對數(shù)字信號進(jìn)行解碼，將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號。從工程技術(shù)的角度， D / A 轉(zhuǎn)換只需用簡單的電阻網(wǎng)絡(luò)即可實現(xiàn)。三、解題指導(dǎo)本節(jié)要重點掌握數(shù)字信號的數(shù)值運算。需注意的是二進(jìn)制代碼是帶符號位的。如數(shù)字 4 的補(bǔ)碼是由原碼 0100 ，先得到反碼 1011 ，再加上 0001：1011 + 0001 = 1100 。 【例 7311】 計算機(jī)使用二進(jìn)制代碼運算， 63？的運算式是（ ）。 A .

31、 0110 + 1100 = ? ；B . 0110 + 0011 = ? C . 0110 + 1001 = ?； D . 0110 + 1101 = ? 【 解 】 636 +（- 3 ） ，數(shù) 6 的二進(jìn)制代碼是 0110 ；3 的二進(jìn)制代碼是 1101 ，故有：01101101？，選D【例 7312】 八進(jìn)制數(shù)（12321.2）8轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)是（ ）。 A . （5329.25）10；B . （5326.25）10 C . （5325.25）10； D . （5323.25）10 【 解 】 （12321.2）81×842×833×822×81

32、1×802×81（5329.25）10 ，選A3將二進(jìn)制1001 0010.011轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)為（C）A A2.4；B A2.25；C 92.6；D 92.254.二進(jìn)制邏輯運算式，1101100100001111等于（C）A 11111111；B 11011011；C 11101000；D 110110015.二進(jìn)制的1011轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)為（D）A 13；B 14；C 12；D 116.邏輯函數(shù) FAB + AB 簡化結(jié)果為（C）。 A . A + ； B . A ； C . A + B； D . AB第四節(jié) 計算機(jī)系統(tǒng)一、 考試大綱 的規(guī)定計算機(jī)系統(tǒng)組成；計算機(jī)的

33、發(fā)展；計算機(jī)的分類；計算機(jī)系統(tǒng)特點；計算機(jī)硬件系統(tǒng)組成； CPU ；存儲器；輸入輸出設(shè)備及控制系統(tǒng)；總線；數(shù)模模數(shù)轉(zhuǎn)換；計算機(jī)軟件系統(tǒng)組成；系統(tǒng)軟件；操作系統(tǒng)；操作系統(tǒng)定義；操作系統(tǒng)特征；操作系統(tǒng)功能；操作系統(tǒng)分類；支撐軟件；應(yīng)用軟件；計算機(jī)程序設(shè)計語言。二、重點內(nèi)容 1 計算機(jī)的發(fā)展自 1946 年 2 月美國賓夕法尼亞大學(xué)誕生世界上第一臺電子數(shù)字積分計算機(jī) ENIAC 以來，計算機(jī)的發(fā)展隨著其主要部件的演變經(jīng)歷了如下幾代歷程： （ l ）第一代計算機(jī)（19461956 年），其主要基本特征是其主要部件為電子管； （ 2 ）第二代計算機(jī)（19561962 年），其主要特征是其主要部件為晶體管

34、； （ 3 ）第三代計算機(jī)（19621970 年），其主要特征是其主要部件為中、小規(guī)模集成電路； （ 4 ）第四代計算機(jī)（1971 年至今），其主要特征是其主要部件為大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路。如 1971 年英特爾公司（ Intel ）推出了第一代微處理器芯片 Inte14004 。未來的計算機(jī)發(fā)展趨勢是：高性能、人性化、網(wǎng)絡(luò)化、多媒體、多極化和智能化。 2 計算機(jī)的分類計算機(jī)的分類方法有多種，具體為： （ 1 ）按計算機(jī)所處理的量值不同，可分為模擬計算機(jī)和數(shù)字計算機(jī)。 （ 2 ）按數(shù)字計算機(jī)用途，可分為專用計算機(jī)和通用計算機(jī)。 （ 3 ）按計算機(jī)內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)，可分為復(fù)雜指令系統(tǒng)計算機(jī)和精簡指

35、令系統(tǒng)計算機(jī)。 （ 4 ）按計算機(jī)的字長不同，可分為 8 位機(jī)、 16 位機(jī)、 32 位機(jī)和 64 位機(jī)。隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，計算機(jī)分類方法也會發(fā)生變化。 3 計算機(jī)系統(tǒng)組成及其特點一個完整的計算機(jī)系統(tǒng)是由計算機(jī)硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組合而成的，如圖 741 所示。計算機(jī)系統(tǒng)的特點是：具有計算、判斷、存儲、快速操作能力，精確計算能力，通用性好，通俗易用和聯(lián)網(wǎng)功能。 4 計算機(jī)硬件系統(tǒng)組成。按照馮·諾依曼結(jié)構(gòu)原理，計算機(jī)至少應(yīng)由運算器、控制器、存儲器、輸人設(shè)備和輸出設(shè)備五部分組成。通常將運算器和控制器統(tǒng)稱為中央處理器，簡稱 CPU 。由中央處理器和內(nèi)存儲器構(gòu)成主機(jī)。 CPU 是分析指

36、令和執(zhí)行指令的部件，是計算機(jī)的核心，它主要由運算器、控制器和通用寄存器組成。存儲器，其主要功能是存放程序和數(shù)據(jù)，可分為內(nèi)存儲器（主存）和外存儲器（輔助）。目前內(nèi)存儲器多數(shù)是半導(dǎo)體存儲器，外存儲器通常是磁盤、磁帶、光盤等。輸人輸出設(shè)備（I / O） ，如圖 741 所示。輸入輸出設(shè)備控制系統(tǒng)，其主要功能是控制輸人輸出設(shè)備的工作過程，它包括控制輸入輸出操作的通道、輸入輸出處理器、輸人輸出設(shè)備控制器等。 （ 1 ）總線在計算機(jī)中，各部件之間傳遞的信息可分為：地址信息、數(shù)據(jù)信息（包括指令）和控制信息三種類型?？偩€是計算機(jī)內(nèi)部傳輸各種信息的通道，是一組公共信息傳輸線路，并能為多個部件服務(wù)，可分時地發(fā)送和

37、接收各部件的信息。根據(jù)總線傳送信息的類別，總線可分為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線?？偩€工作方式通常是由發(fā)送信息的部件分時地將信息發(fā)往總線，再由總線將這些信息同時發(fā)往各個接收信息的部件。對于由哪個部件接收信息，則由輸人脈沖控制決定。總線的數(shù)據(jù)通路寬度是指能夠一次并行傳送的數(shù)據(jù)位數(shù)。 （ 2 ）數(shù)模模數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備計算機(jī)硬件系統(tǒng)中的新成員包括輔助存儲器和數(shù)模模數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備。其中，數(shù)模模數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備，其功能是在實時控制系統(tǒng)或過程控制系統(tǒng)中，將模擬量變換為相應(yīng)的數(shù)字量，輸人計算機(jī)；或?qū)⒂嬎銠C(jī)中數(shù)字量變換為相應(yīng)的模擬量，輸出到被測試對象。 5 計算機(jī)軟件系統(tǒng)組成根據(jù)軟件的功能和特點，一般將計算機(jī)軟件分為兩大類：

38、系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。按照應(yīng)用和虛擬機(jī)的觀點，計算機(jī)軟件又可分為三大類：系統(tǒng)軟件、支撐軟件和應(yīng)用軟件。沒有軟件支持的計算機(jī)稱之為“裸機(jī)”。 （ 1 ）系統(tǒng)軟件一般地，系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)、語言處理程序、診斷程序等。操作系統(tǒng)是計算機(jī)硬件和各種用戶程序之間的接口程序，位于各種軟件的最底層。操作系統(tǒng)的特征是：并發(fā)性、共享性、隨機(jī)性。操作系統(tǒng)有兩個主要功能：資源管理和提供友好的界面。操作系統(tǒng)的分類，具體為： 按系統(tǒng)功能分：批處理操作系統(tǒng)、分時操作系統(tǒng)、實時操作系統(tǒng)； 按計算機(jī)配置分：單機(jī)配置（又分為大、小、微型和多媒體操作系統(tǒng)）、多機(jī)配置（又分為網(wǎng)絡(luò)、分布式操作系統(tǒng)） ; 按用戶數(shù)目分：單用戶操作系統(tǒng)（

39、如 MS DOS 、 Windows2000 、 XP ）、多用戶操作系統(tǒng)（如 UNIX ） ; 按任務(wù)數(shù)量分：單任務(wù)操作系統(tǒng)、多任務(wù)操作系統(tǒng)。批處理操作系統(tǒng)的特點是：批處理、多道程序操作系統(tǒng)。分時操作系統(tǒng)的特點是：同時性、交互性、獨占性。實時操作系統(tǒng)的特點是：及時性，即及時接收來自現(xiàn)場的數(shù)據(jù)，及時對其進(jìn)行分析處理，及時作出相應(yīng)的響應(yīng)。實時操作系統(tǒng)通常包括實時控制系統(tǒng)和實時處理系統(tǒng)。分布式操作系統(tǒng)的特征是：統(tǒng)一性、共享性、透明性和自治性。它與網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)相比，具有更短的響應(yīng)時間，高容量和高可靠性。兩者的主要區(qū)別在于資源管理、通信和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，如 Windows NT 、 Windo

40、ws 2000 。對網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的要求是保證信息傳輸?shù)臏?zhǔn)確性、安全性和保密性。 （ 2 ）支撐軟件與應(yīng)用軟件目前，支撐軟件主要包括：各種接口軟件、工具軟件和數(shù)據(jù)庫。其中，常見的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)有： Microsoft Access 、 Foxpro 、 Oracle 、 SQL Server 。應(yīng)用軟件，如文字處理軟件、表格處理軟件、輔助設(shè)計軟件、實時控制軟件（像 FIX 、 InTouch , Lookout ）等。 6 計算機(jī)程序設(shè)計語言計算機(jī)程序設(shè)計語言的發(fā)展歷程為： 第一代語言 機(jī)器語言； 第二代語言 匯編語言； 第三代語言 高級語言、算法語言； 第四代語言 面向問題的語言，如 SQL的數(shù)據(jù)庫查詢語言， 第五代語言 智能性語言，如 PROLOG 語言。 （ 1 ）匯編程序與編譯程序匯編程序是指把由匯編語言編寫的源程序，翻譯成目標(biāo)程序（即計算機(jī)可執(zhí)行程序）的軟件。編譯程序是指把由高級語言編寫的源程序，翻譯成計算機(jī)可執(zhí)行程序的軟件。計算機(jī)能執(zhí)行高級語言編寫的程序，實際上是先將用高級語言編寫的程序（稱為源程序），用解釋或編譯的方法，變?yōu)橛嬎銠C(jī)可執(zhí)行程序（或稱為機(jī)器語言程序），再由計算機(jī)執(zhí)行這個機(jī)器語言程序。所以，一個計算機(jī)程序的執(zhí)行過程可分為編程、編譯、連接和運行四個過程。上述解釋或編譯的方法，可用編譯程序和解釋程序，兩者的本質(zhì)區(qū)別是：在