一級(jí)注冊(cè)結(jié)構(gòu)工建師基礎(chǔ)考試-第七章信息與計(jì)算機(jī)-1~4節(jié)

1、第七章 信號(hào)與信息和計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)信號(hào)與信息共考題 6 道，所以應(yīng)重視基本概念第一節(jié) 信號(hào)與信息一、 考試大綱 的規(guī)定信號(hào)；信息；信號(hào)的分類；模擬信號(hào)與信息；數(shù)字信號(hào)與信息。二、重點(diǎn)內(nèi)容 1 信號(hào)與信息概述信息，一般地指人的大腦通過(guò)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(yùn)動(dòng)變化的狀況。信號(hào)，是指物理對(duì)象上可被觀測(cè)到的現(xiàn)象，如光、電、聲、熱、力等物理現(xiàn)象。信號(hào)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?jiàn)，信號(hào)是“車”，媒體是“路”，信息是“貨”，車經(jīng)路送貨。人們通過(guò)兩種渠道從信號(hào)獲取信息：一是直接觀測(cè)對(duì)象；二是通過(guò)人與人之間的交流，即用符號(hào)對(duì)信息進(jìn)行編碼后再以信號(hào)的形

2、式傳送出去，人們?cè)谑盏竭@種編碼信號(hào)并對(duì)它進(jìn)行必要的翻譯處理之后間接獲取信息，如書籍、報(bào)刊用的文字符號(hào)編碼、數(shù)字通信系統(tǒng)中使用的數(shù)字信號(hào)編碼等。此外，信號(hào)是具體的，可對(duì)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(hào)才能得以加工、處理和傳輸。 2 信號(hào)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(hào)可分為多種類型。（1）時(shí)間信號(hào)與代碼信號(hào)直接觀測(cè)對(duì)象所獲取的信號(hào)，因觀測(cè)是在現(xiàn)實(shí)世界的時(shí)間域里進(jìn)行的，故是隨時(shí)間變化的，稱之為時(shí)間信號(hào)。時(shí)間信號(hào)可以用時(shí)間函數(shù)、時(shí)間曲線或時(shí)間序列加以描述。代碼信號(hào)是指人為生成并按照既定的編碼規(guī)則用來(lái)對(duì)信息進(jìn)行編碼的信號(hào)。代碼信號(hào)只能用它的序列式波形圖

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

4、（電壓或電流信號(hào)）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(shí)間信號(hào)轉(zhuǎn)換而來(lái)的電信號(hào)被稱為模擬信號(hào)。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(hào)的幅值范圍為05V（電壓信號(hào)）或020mA （電流信號(hào)）。在電氣與信息工程中實(shí)際所處理的信號(hào)都是連續(xù)時(shí)間信號(hào)，故模擬信號(hào)實(shí)際上是連續(xù)時(shí)間信號(hào)；而離散時(shí)間信號(hào)通常是運(yùn)用模擬轉(zhuǎn)換技術(shù)變換為數(shù)字信號(hào)之后再加以處理的。數(shù)字信號(hào)是指以二進(jìn)制數(shù)字符號(hào)“0”或“1”為代碼對(duì)信息進(jìn)行編碼的信號(hào)。在實(shí)際應(yīng)用中，數(shù)字信號(hào)是一種電壓信號(hào)，它通常取值0V和5V兩個(gè)離散值，這兩個(gè)具體的離散值分別用來(lái)表示兩個(gè)抽象的代碼“0”和“1”，數(shù)字信號(hào)也稱為代碼信號(hào)

5、。模擬信號(hào)的特點(diǎn)是具體、直觀，便于人的理解和運(yùn)用；數(shù)字信號(hào)則便于計(jì)算機(jī)處理。（4）確定性信號(hào)和不確定性信號(hào)在任何指定的時(shí)刻都有確定數(shù)值的信號(hào)是確定性信號(hào)，否則稱為不確定性信號(hào)。一般地，確定性信號(hào)來(lái)自確定性的對(duì)象；不確定性信號(hào)（或稱為隨機(jī)信號(hào)）則源于不確定性對(duì)象。（5）采樣信號(hào)與采樣保持信號(hào)采樣是指按等時(shí)間間隔讀取連續(xù)信號(hào)的瞬間值。采樣所得到的信號(hào)稱為采樣信號(hào)?？墒遣蓸有盘?hào)是一種離散信號(hào)，是連續(xù)信號(hào)的離散化形式。按照采樣定理，取采樣頻率 f （ f 1 / T ）為信號(hào)中最高諧波頻率的 2 倍以上時(shí)，采樣信號(hào)即可保留原始信號(hào)的全部信息。在實(shí)際應(yīng)用中，常將采樣得到的每一個(gè)瞬間信號(hào)在其采樣周期內(nèi)予以

6、保持，生成所謂的采樣保持信號(hào)，它兼有離散和連續(xù)的雙重性質(zhì)。3.模擬信號(hào)與信息通過(guò)觀測(cè)直接從對(duì)象獲取的信號(hào)，它提供對(duì)象原始形態(tài)的信息。在時(shí)間域里，它的瞬時(shí)量值表示對(duì)象的狀態(tài)信息，它隨時(shí)間的變化情況提供對(duì)象的過(guò)程信息。在頻率域里，模擬信號(hào)是由諸多頻率不同、大小不同、相位不同的信號(hào)疊加組成的，是有自身特定頻譜結(jié)構(gòu)。由此可見(jiàn)，信息被裝載于模擬信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)之中，故通過(guò)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(hào)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(hào)與信息數(shù)字信號(hào)是現(xiàn)代信息技術(shù)中最常用的一種代碼信號(hào)。數(shù)字信號(hào)是信息的物理代碼。數(shù)字信號(hào)可以用來(lái)對(duì)“數(shù)”進(jìn)行編碼，實(shí)現(xiàn)數(shù)值信息的表示、

7、運(yùn)算、傳送和處理；它可以用來(lái)對(duì)文字和其他符號(hào)進(jìn)行編碼，實(shí)現(xiàn)符號(hào)信息的表達(dá)、傳送和處理；它還可以用來(lái)表示邏輯關(guān)系，實(shí)現(xiàn)邏輯演變、邏輯控制等。數(shù)字信號(hào)的邏輯編碼、數(shù)值編碼等內(nèi)容的闡述，見(jiàn)第三節(jié)。例：1下列關(guān)于信號(hào)的表述中，正確的是（）A 模擬信號(hào)是從對(duì)象發(fā)出的原始信號(hào)B 模擬信號(hào)是從對(duì)象發(fā)出的采樣信號(hào)C 模擬信號(hào)屬于代碼信號(hào)D 模擬信號(hào)是時(shí)間信號(hào) 【 解 】 根據(jù)模擬信號(hào)的定義及特點(diǎn)， A 、 B 、 C 項(xiàng)均不正確，模擬信號(hào)是時(shí)間信號(hào)，數(shù)字信號(hào)才是代碼信號(hào)，故應(yīng)選 D 項(xiàng)。2 下列信號(hào)中屬于代碼信號(hào)的是（C）。A 模擬信號(hào) B 模擬信號(hào)的采樣信號(hào) C 數(shù)字信號(hào) D 采樣保持信號(hào)3 模擬信號(hào)是（C

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

9、號(hào)的載體 B 書籍上的文字符號(hào)是信息而不是信號(hào) C 化學(xué)反應(yīng)器中的溫度是原始的物理信號(hào) D 信息是可以直接觀測(cè)到的 第二節(jié) 模擬信號(hào)一、 考試大綱 的規(guī)定模擬信號(hào)描述方法；模擬信號(hào)的頻譜；模擬信號(hào)增強(qiáng)；模擬信號(hào)濾波；模擬信號(hào)變換二、重點(diǎn)內(nèi)容 1 模擬信號(hào)的描述方法模擬信號(hào)是連續(xù)時(shí)間信號(hào)，它可分為周期性信號(hào)和非周期性信號(hào)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(hào)，即所謂的諧波信號(hào)疊加而成，故模擬信號(hào)可以描述為頻率函數(shù)的形式?？梢?jiàn)，模擬信號(hào)既是時(shí)間信號(hào)又是頻率信號(hào)，在模擬信號(hào)分析中總是從時(shí)間域和頻率域兩個(gè)角度加以描述、分析和處理。從這個(gè)意義講，正弦信號(hào)在模擬信號(hào)分析中具有特別

10、重要的意義。 2 模擬信號(hào)的時(shí)間域描述模擬信號(hào)在時(shí)間域中可以用連續(xù)的時(shí)間函數(shù)加以描述，即：周期信號(hào)用周期時(shí)間函數(shù)描述；非周期信號(hào)用非周期時(shí)間函數(shù)描述。如交流電壓信號(hào)是一種周期信號(hào)，在時(shí)間域中它描述為：u （ t ）um sin （ t）階躍信號(hào)是一種非周期信號(hào)，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(hào)的頻率域描述模擬信號(hào)的頻率域描述是建立在模擬信號(hào)分析的基礎(chǔ)之上的。（1）周期信號(hào)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(gè)周期內(nèi)包含有限個(gè)第一類間斷點(diǎn)和有限個(gè)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(jí)數(shù)形式，即： 從式（721）可知：在時(shí)間域中，周期函數(shù)可分解為一個(gè)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(jiàn)，模擬信號(hào)是一系列諧波信號(hào)疊加而成的。需注意的是，不同周期信號(hào)的諧波構(gòu)成情況是不相同的，周期信號(hào)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(hào)的諧波組成方式之中的，而信號(hào)的諧波組成情況通常用頻譜的形式來(lái)描述。為了分析周期信號(hào)的頻譜特性，如圖 72一2 所示方波信號(hào)的描述為：從上式可知：隨著諧波次數(shù)k的增加，方波信號(hào)各個(gè)

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(hào)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(hào)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(diǎn)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(hào)的頻譜是離散的頻譜，其譜線只出現(xiàn)在周期信號(hào)頻率整數(shù)倍的地方。周期信號(hào)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(hào)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(jiǎn)稱帶寬： BWfH一fL任何周期信號(hào)都有自己的離散形式的頻譜。不同的周期信號(hào)，它們的頻譜分布即包絡(luò)線的形狀也不同。 隨著信號(hào)周期的加長(zhǎng)，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(hào)分析與頻譜模擬信號(hào)的普遍形式是非周期信號(hào)，因此，對(duì)非周期信號(hào)描述是模擬信號(hào)描述的一般性問(wèn)題。對(duì)于非周期信號(hào)，可以定義為周期 T（或 f0 ）的周期信號(hào)。當(dāng)周期趨于無(wú)窮大時(shí)，由上述 知，各次諧波之間的譜線距離趨于消失，信號(hào)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(jiàn)

14、，傅里葉積分將實(shí)數(shù)域中的時(shí)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(hào)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(lái)表示。 （3）模擬信號(hào)的頻率域描述從上述（ 1 ）、（ 2 ）分析中，可知：頻率域是一個(gè)復(fù)數(shù)域，時(shí)間域是一個(gè)實(shí)數(shù)域，在實(shí)數(shù)域中，模擬信號(hào)可描述為時(shí)間函數(shù)；在復(fù)數(shù)域中，模擬信號(hào)可描述為頻率的函數(shù)。因此，模擬信號(hào)既是時(shí)間的信號(hào)又是頻率的信號(hào)。 4 模擬信號(hào)的處理在系統(tǒng)中，對(duì)信號(hào)的處理服從于信息處理的需要。如信號(hào)增強(qiáng)服務(wù)于信息的增強(qiáng)，信號(hào)的濾波、整形則服務(wù)于信息的識(shí)別和提取，信號(hào)之間的算術(shù)運(yùn)算、微分積分運(yùn)算則服務(wù)于信息的處理

15、。 （1）模擬信號(hào)增強(qiáng)模擬信號(hào)放大的核心問(wèn)題是保證放大前后的信號(hào)是同一信號(hào)，即經(jīng)過(guò)放大處理后的信號(hào)的波形或頻譜結(jié)構(gòu)保持不變，也即信號(hào)所攜帶的信息保持不變。這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)受較多因素的影響，如：電子器件的非線性問(wèn)題； 電子電路的頻率特性問(wèn)題； 電路內(nèi)部電子噪聲和外部的干擾信號(hào)問(wèn)題等。（2）模擬信號(hào)濾波從模擬信號(hào)中濾除部分諧波信號(hào)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(hào)中濾除所有頻率高于某一特定值（fH）的諧波信號(hào)。它通過(guò)低通濾波器實(shí)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(hào)中濾除所有頻率低于某一特定值（fL）的諧波信

16、號(hào)。它通過(guò)低通濾波器實(shí)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(hào)中濾除一定頻率區(qū)間（ffL， f fH）內(nèi)的諧波信號(hào)。它通過(guò)帶通濾波器實(shí)現(xiàn)。如圖 724 所示，對(duì)于落入通帶fLffH的諧波信號(hào)可暢通無(wú)阻；U2k/U1k表示帶通濾波器對(duì)不同頻率諧波信號(hào)的通過(guò)能力。（3）模擬信號(hào)變換從信息處理的角度，信號(hào)變換是從信號(hào)中提取信息的重要手段。如通過(guò)信號(hào)相加提取求和信息，從相減提取差異信息，通過(guò)比例變換提取增強(qiáng)后的信息，從微分變換提取信號(hào)時(shí)間變化率信息，從積分變換提取信號(hào)對(duì)時(shí)間的累積信息等。（4）模擬信號(hào)識(shí)別信號(hào)識(shí)別是從一種夾雜著許多其他信號(hào)的信號(hào)中把所需要的信

17、號(hào)提取出來(lái)。它是信息提取的一種前期處理過(guò)程。信號(hào)識(shí)別的主要方法是利用頻率差異，采用濾波器濾除夾雜信號(hào)。但由于濾波器并非理想的，故對(duì)于與信號(hào)頻率相通的夾雜信號(hào)，濾波器無(wú)能為力。其次，通過(guò)增強(qiáng)信號(hào)自身強(qiáng)度進(jìn)行識(shí)別，但對(duì)于微弱信號(hào)，這種方法也有其局限性。例：1.周期信號(hào)中的諧波信號(hào)頻率是（）A固定不變的；B按周期信號(hào)頻率的偶數(shù)倍變化C按周期信號(hào)頻率的奇數(shù)倍變化；D 按周期信號(hào)頻率的整數(shù)倍變化據(jù)周期信號(hào)的傅立葉級(jí)數(shù)形式，諧波信號(hào)頻率是按整數(shù)倍變化的，故應(yīng)選D2.周期信號(hào)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(hào)的是（C

18、）4 下列關(guān)于周期信號(hào)的頻譜的表述中，不正確的是（B）。 A 周期信號(hào)的頻譜是離散的 B 周期信號(hào)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(hào)都有自己的頻譜 D 不同的周期信號(hào)，其頻譜分布狀況是不相同 5 非周期信號(hào)的頻譜的說(shuō)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(hào)之間的微分積分運(yùn)算 B 信號(hào)的濾波 C 信號(hào)的增加 D 信號(hào)的整形 7 模擬信號(hào)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(shuō)法中，不正確的是（C）。 A 圖（ a ）為周期信號(hào)； B 圖（ b ）為周期信號(hào) C 圖（ c ）為非周期信號(hào)； D 圖（ d ）為非周期信號(hào) 第三節(jié) 數(shù)字信號(hào)一、 考試大綱 的規(guī)定數(shù)字信號(hào)的邏輯編碼與邏輯演算；數(shù)字信號(hào)的數(shù)值編碼與數(shù)值運(yùn)算。二、重點(diǎn)內(nèi)容 1 數(shù)字信號(hào)的數(shù)值編碼數(shù)字信號(hào)是二進(jìn)制數(shù)字符號(hào)“ 0 ”和“ 1 ”的物理實(shí)現(xiàn)形式，用它來(lái)表示數(shù)值并進(jìn)行數(shù)值運(yùn)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(gè)比特 （ bit ） ，二進(jìn)制數(shù)的每一位對(duì)應(yīng)于數(shù)字信號(hào)的一個(gè)脈動(dòng)位置，故一個(gè) n bit 的二進(jìn)制數(shù)可以用一個(gè) n bit 的數(shù)字信號(hào)來(lái)表示。在數(shù)字系統(tǒng)中，通常以 4bit 代碼為基本單元來(lái)編碼數(shù)，基本單元組可以表示 2416 個(gè)數(shù)，故從技術(shù)的角度，以 16 為基數(shù)按十六進(jìn)制來(lái)表示數(shù)較為合理，所以計(jì)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(yùn)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(duì)照表，為便于區(qū)別，在十六進(jìn)制數(shù)代碼后面加上一個(gè)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(gè)字符來(lái)表示。不同計(jì)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(shí)，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(lái)即可。對(duì)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(duì)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(huì)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(huì)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(shí)，位組的劃分是以小數(shù)點(diǎn)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(shí)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(hào)的數(shù)值運(yùn)算除了進(jìn)位規(guī)則不同外，二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算法則與十進(jìn)制數(shù)相同。 （ 1 ）加法，它是以最低位開(kāi)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(gè)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(gè)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(gè)數(shù)和另一個(gè)數(shù)相加等于零，則這個(gè)數(shù)和另一個(gè)數(shù)的大小相等符號(hào)相反，則其中一個(gè)數(shù)的代碼就是另一個(gè)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(yùn)算中，將減法運(yùn)算轉(zhuǎn)化為被減數(shù)代碼和減數(shù)補(bǔ)碼之間的加法運(yùn)算。此外，為了區(qū)分正數(shù)和負(fù)數(shù)，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)，把二進(jìn)制代碼的最高位作為符號(hào)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(shí)際上是由一系列“移動(dòng)”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(jì)算。 （ 4 ）除法，二進(jìn)制數(shù)除法運(yùn)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(shí)際上是由一系列“移動(dòng)”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(yùn)算?？梢?jiàn)，二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)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(lái)實(shí)現(xiàn)。由此，它們可以用數(shù)字信號(hào)的“移位”和數(shù)字信號(hào)的“移位”操作由移位寄存器電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)。 3數(shù)字信

27、號(hào)的邏輯編碼和邏輯運(yùn)算在邏輯體系中，對(duì)邏輯命題只做“真”或“假”、“是”或“非”、“有”和“無(wú)”等的簡(jiǎn)單判斷，即邏輯命題只取兩個(gè)值，用代碼形式可表示為“0”或“ 1 ”兩種狀態(tài)。對(duì)邏輯函數(shù)則只做“與”、“或”、“非”三種基本的運(yùn)算。數(shù)字邏輯體系是指用數(shù)字信號(hào)表示并采用數(shù)字信號(hào)處理方法實(shí)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(yùn)算法則，它表述的是一些邏輯等價(jià)關(guān)系。在邏輯問(wèn)題中，兩個(gè)真值完全相同的邏輯命題或表達(dá)或相互等價(jià)。常用的等價(jià)關(guān)系見(jiàn)表 733 。表中

28、，反演率也稱為摩根定理。邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)，其目的是簡(jiǎn)化其表達(dá)式，凸顯其內(nèi)在邏輯關(guān)系，并簡(jiǎn)化邏輯運(yùn)算電路的組成。但是，在邏輯運(yùn)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(jiǎn)化形式并非“越簡(jiǎn)越好”。當(dāng)用數(shù)字信號(hào)表示邏輯變化的取值情況，邏輯函數(shù)的演算即可以通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理的方法來(lái)實(shí)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(lái)自動(dòng)地完成數(shù)字信號(hào)之間按位的邏輯運(yùn)算，并將這些基本的邏輯門電路組合起來(lái)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(yùn)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(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行幅值量

29、化處理，即用二進(jìn)制代碼來(lái)表示采樣瞬間信號(hào)的值，也即用“0”、“ 1 ”代碼對(duì)采樣信號(hào)的值進(jìn)行編碼，從而將采樣信號(hào)進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。可見(jiàn)， A / D 轉(zhuǎn)換是對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行編碼，變?yōu)閿?shù)字信號(hào)。由于系統(tǒng)誤差和外界干擾的影響， A / D 轉(zhuǎn)換中會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差。如一個(gè) 8 位的逐次比較型 A / D 轉(zhuǎn)換器組成一個(gè)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(gè)字的誤差，即一個(gè)量化單位的誤差。一個(gè) 8 位逐次比較型 A / D 轉(zhuǎn)換器可以完成 255 （ 28一 l ） 個(gè)階梯形逐次增長(zhǎng)的電壓，并與被測(cè)電壓進(jìn)行比較。而 5V 量程，則需經(jīng)過(guò) 255 次的比較才完成對(duì) 5V 電壓的測(cè)量，所以，每

30、一個(gè)階梯的電壓值即一個(gè)量化單位為： 所以它的一個(gè)字的誤差為19.61mv ，相應(yīng)的滿量程測(cè)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(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行解碼，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。從工程技術(shù)的角度， D / A 轉(zhuǎn)換只需用簡(jiǎn)單的電阻網(wǎng)絡(luò)即可實(shí)現(xiàn)。三、解題指導(dǎo)本節(jié)要重點(diǎn)掌握數(shù)字信號(hào)的數(shù)值運(yùn)算。需注意的是二進(jìn)制代碼是帶符號(hào)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(jì)算機(jī)使用二進(jìn)制代碼運(yùn)算， 63？的運(yùn)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(yùn)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(jiǎn)化結(jié)果為（C）。 A . A + ； B . A ； C . A + B； D . AB第四節(jié) 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一、 考試大綱 的規(guī)定計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成；計(jì)算機(jī)的

33、發(fā)展；計(jì)算機(jī)的分類；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)特點(diǎn)；計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成； CPU ；存儲(chǔ)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(jì)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(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。二、重點(diǎn)內(nèi)容 1 計(jì)算機(jī)的發(fā)展自 1946 年 2 月美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)誕生世界上第一臺(tái)電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī) ENIAC 以來(lái)，計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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(lái)的計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢(shì)是：高性能、人性化、網(wǎng)絡(luò)化、多媒體、多極化和智能化。 2 計(jì)算機(jī)的分類計(jì)算機(jī)的分類方法有多種，具體為： （ 1 ）按計(jì)算機(jī)所處理的量值不同，可分為模擬計(jì)算機(jī)和數(shù)字計(jì)算機(jī)。 （ 2 ）按數(shù)字計(jì)算機(jī)用途，可分為專用計(jì)算機(jī)和通用計(jì)算機(jī)。 （ 3 ）按計(jì)算機(jī)內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)，可分為復(fù)雜指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)和精簡(jiǎn)指

35、令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)。 （ 4 ）按計(jì)算機(jī)的字長(zhǎng)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(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)分類方法也會(huì)發(fā)生變化。 3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成及其特點(diǎn)一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是由計(jì)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)是：具有計(jì)算、判斷、存儲(chǔ)、快速操作能力，精確計(jì)算能力，通用性好，通俗易用和聯(lián)網(wǎng)功能。 4 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成。按照馮·諾依曼結(jié)構(gòu)原理，計(jì)算機(jī)至少應(yīng)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸人設(shè)備和輸出設(shè)備五部分組成。通常將運(yùn)算器和控制器統(tǒng)稱為中央處理器，簡(jiǎn)稱 CPU 。由中央處理器和內(nèi)存儲(chǔ)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(jì)算機(jī)的核心，它主要由運(yùn)算器、控制器和通用寄存器組成。存儲(chǔ)器，其主要功能是存放程序和數(shù)據(jù)，可分為內(nèi)存儲(chǔ)器（主存）和外存儲(chǔ)器（輔助）。目前內(nèi)存儲(chǔ)器多數(shù)是半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，外存儲(chǔ)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(guò)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(jì)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(jì)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(gè)部件服務(wù)，可分時(shí)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(shí)地將信息發(fā)往總線，再由總線將這些信息同時(shí)發(fā)往各個(gè)接收信息的部件。對(duì)于由哪個(gè)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(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)中的新成員包括輔助存儲(chǔ)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(shí)時(shí)控制系統(tǒng)或過(guò)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(jì)算機(jī)；或?qū)⒂?jì)算機(jī)中數(shù)字量變換為相應(yīng)的模擬量，輸出到被測(cè)試對(duì)象。 5 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)組成根據(jù)軟件的功能和特點(diǎn)，一般將計(jì)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(diǎn)，計(jì)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(méi)有軟件支持的計(jì)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(yǔ)言處理程序、診斷程序等。操作系統(tǒng)是計(jì)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(gè)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(shí)操作系統(tǒng)、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)； 按計(jì)算機(jī)配置分：?jiǎn)螜C(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：?jiǎn)斡脩舨僮飨到y(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：?jiǎn)稳蝿?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(diǎn)是：批處理、多道程序操作系統(tǒng)。分時(shí)操作系統(tǒng)的特點(diǎn)是：同時(shí)性、交互性、獨(dú)占性。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的特點(diǎn)是：及時(shí)性，即及時(shí)接收來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)，及時(shí)對(duì)其進(jìn)行分析處理，及時(shí)作出相應(yīng)的響應(yīng)。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)通常包括實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)和實(shí)時(shí)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(shí)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(duì)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(kù)。其中，常見(jiàn)的數(shù)據(jù)庫(kù)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(jì)軟件、實(shí)時(shí)控制軟件（像 FIX 、 InTouch , Lookout ）等。 6 計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的發(fā)展歷程為： 第一代語(yǔ)言 機(jī)器語(yǔ)言； 第二代語(yǔ)言 匯編語(yǔ)言； 第三代語(yǔ)言 高級(jí)語(yǔ)言、算法語(yǔ)言； 第四代語(yǔ)言 面向問(wèn)題的語(yǔ)言，如 SQL的數(shù)據(jù)庫(kù)查詢語(yǔ)言， 第五代語(yǔ)言 智能性語(yǔ)言，如 PROLOG 語(yǔ)言。 （ 1 ）匯編程序與編譯程序匯編程序是指把由匯編語(yǔ)言編寫的源程序，翻譯成目標(biāo)程序（即計(jì)算機(jī)可執(zhí)行程序）的軟件。編譯程序是指把由高級(jí)語(yǔ)言編寫的源程序，翻譯成計(jì)算機(jī)可執(zhí)行程序的軟件。計(jì)算機(jī)能執(zhí)行高級(jí)語(yǔ)言編寫的程序，實(shí)際上是先將用高級(jí)語(yǔ)言編寫的程序（稱為源程序），用解釋或編譯的方法，變?yōu)橛?jì)算機(jī)可執(zhí)行程序（或稱為機(jī)器語(yǔ)言程序），再由計(jì)算機(jī)執(zhí)行這個(gè)機(jī)器語(yǔ)言程序。所以，一個(gè)計(jì)算機(jī)程序的執(zhí)行過(guò)程可分為編程、編譯、連接和運(yùn)行四個(gè)過(guò)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