資源簡介

(共18張PPT)
第7章
課時22 計算機硬件
信息技術
要點導引·定錨點
課標梳理·微知著
教材重點 課標要求 學業質量水平
計算機硬件組成 通過實例分析計算機硬件的種類和功能;理解硬件在系統中的作用和與其他要素的關系 2-1
計算機的
工作原理 結合實際案例展開硬件工作原理的探究 1-1
教材研析·固基礎
1
計算機硬件組成
1.計算機硬件概述
計算機硬件是信息系統中最主要的組成部分,主要負責對信息進行加工、處理和存儲。
2.計算機硬件組成
(1)計算機硬件主要由運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備五大部分組成。
(2)從外觀上看,計算機一般由主機、顯示器、鍵盤和鼠標組成,主機中最重要的部件是主板,主板上有中央處理器(CPU)、內存條和適配器的插
槽等。
中央處理器(CPU)是計算機最核心的部件,由運算器和控制器組成?，F代處理器芯片中還包含浮點處理部件(FPU)、內部高速緩沖存儲器(Cache)和存儲管理部件,以加快計算機執行指令的速度。
(3)存儲器的功能是存放程序和數據,按用途可分為主存儲器(內存)、輔助存儲器(外存)和高速緩沖存儲器。內存通常分為只讀存儲器(ROM)和隨機存取存儲器(RAM)兩種,兩者之間最大的區別是在關閉電源后,RAM中的信息會丟失,而ROM中的信息仍然會保留。
(4)常用的輸入設備有鍵盤和鼠標,主要功能是將程序和數據以機器能識別和接受的信息形式輸入計算機;常用的輸出設備有顯示器和打印機,主要功能是將計算機處理的結果以人們能接受的信息形式輸出。而在輸入輸出設備中,兼具輸入輸出功能的主要有聲卡、網卡、光盤驅動器等。
3.計算機的性能指標
影響計算機的性能指標有CPU、存儲器、顯示系統、硬盤等硬件。
CPU作為整個系統最高的執行單元,是決定計算機性能的核心部件。它的性能指標有:主頻——控制CPU工作節奏的是時鐘,時鐘是周期性變化的信號,用于控制CPU工作節奏的時鐘頻率稱為主頻;字長——CPU字長是CPU能夠同時進行運算的二進制位數,字長越長,CPU的運算精度越高;高速緩存——為了減少CPU的等待時間,提高計算機的效率,引入高速緩沖存儲器Cache;多核——指的是單個大規模集成電路內集成了多個CPU,這些CPU可以同時執行指令。
存儲器是計算機的核心部件之一,CPU執行的指令和需要運算的操作數及運算結果都存儲在存儲器中。它的性能指標有:容量——指存儲器總的位數,容量越大,運算速度越快;速度——指存儲器的讀寫速度(完成一次讀操作或寫操作的時間)。
顯示系統,它是由顯卡和顯示器組成,顯示系統的主要性能指標有分辨率與像素的色彩深度。
硬盤,它是計算機中最重要的外設之一。它的性能指標:容量——容量越大,存儲的信息也越多;硬盤轉速——轉速越高,性能越好。
4.常見的輸入與輸出設備
(1)常見的輸入設備
①字符輸入設備:鍵盤;
②光學閱讀設備:光學標記閱讀機,光學字符閱讀機;
③圖形輸入設備:鼠標器、操縱桿、光筆;
④圖像輸入設備:攝像機、掃描儀、傳真機;
⑤模擬輸入設備:語言模數轉換識別系統。
(2)常見的輸出設備:顯示器、打印機、繪圖儀、影像輸出系統、語音輸出系統等。
典例1 小張準備買個電腦一體機,在某購物網站上刊登兩款可以考慮的配置,分別是:
①i5-4460T 四核1.9GHz L36MB/8GB DDR3/1TB SATA/NVDIA GeForce 800M 2GB/23英寸
②i5-7200雙核2.5GHz L33MB/4GB DDR4/1TB 7200轉/分/NVIDIA GeForce 920MX 2GB/23.8英寸
以下說法正確的是(　　)
A.①的內存容量更大,但②的內存速度更快
B.①的CPU主頻更小,因此它的性能更差
C.兩者的CPU緩存不同,但不會影響CPU性能
D.各參數對應的硬件名稱是CPU/硬盤/內存/顯卡/顯示器
A
解析 ①的內存是8GB,規格是DDR3,②的內存是4GB,規格是DDR4,所以①的內存大,②的速度快;主頻是CPU很重要的性能參數,但不是唯一影響CPU性能的參數,不能因為主頻小就說性能差,故選項B說法錯誤;緩存大小會影響CPU的性能,故選項C說法錯誤;各參數對應的硬件名稱是CPU/內存/硬盤/顯卡/顯示器。
典例2 以下幾種存儲器屬于主存儲器的是(　　)
A.內存條
B.閃存盤
C.固態硬盤
D.普通硬盤
解析 本題考查的是計算機硬件。以上四個選項中,閃存盤、固態硬盤、普通硬盤均屬于輔助存儲器,內存條屬于主存儲器。
A
典例3 下列選項全屬于計算機輸入設備的是(　　)
A.打印機、攝像頭、顯示器
B.掃描儀、鼠標、鍵盤
C.音箱、話筒、打印機
D.顯示器、打印機、音箱
解析 本題考查的是計算機的硬件組成。計算機常見的輸出設備有音箱、顯示器和打印機等。題中ACD選項都含有輸出設備,而選項B掃描儀、鼠標、鍵盤都屬于計算機輸入設備。
B
典例4 下列設備中,讀取速度由快到慢排列分別為(　　)
A.內存、CPU高速緩存、硬盤、光盤
B.CPU高速緩存、硬盤、內存、光盤
C.軟盤、硬盤、CPU高速緩存、內存
D.CPU高速緩存、內存、硬盤、光盤
解析 CPU高速緩存的容量比內存小得多但是交換速度卻比內存要快得多,內存比硬盤小但是交換速度比硬盤快,光盤數據讀取速度最慢。
D
典例5 (2023浙江1月選考)某水果連鎖店“智能收銀系統”中,AI收銀秤具備自動識別水果品種、稱重、應付金額計算、掃碼支付等功能,同時還具備和服務器數據庫進行數據交換的功能。該系統主要設備的部分參數與功能如下表所示:
服務器 AI收銀秤
顯示器:
1280×1024
CPU:八核2.30GHz
硬盤:4TB
操作系統:Linux 顯示器:1920×1080
AI攝像頭:自動識別水果品種
CPU:四核1.80GHz
掃碼攝像頭:支持多種付款碼掃碼
硬盤:64GB
秤體:內置傳感器支持精確稱重
操作系統:Windows
打印機:打印購物小票
下列關于該信息系統組成的說法,正確的是(　　)
A.Linux屬于該系統的應用軟件
B.該信息系統中的用戶只有客戶和店員
C.服務器和AI收銀秤均屬于該系統的硬件
D.服務器硬盤容量是AI收銀秤硬盤容量的16倍
解析 本題考查信息系統組成知識。Linux屬于該系統的操作系統,屬于系統軟件,故選項A錯誤;該信息系統中的用戶除了客戶和店員外,還有系統維護人員、程序設計人員和系統分析員等,故選項B錯誤;服務器硬盤容量是AI收銀秤硬盤容量的4 1024/64=64倍,故選項D錯誤。
C
2
計算機的工作原理
在研究可計算問題的過程中,原始遞歸函數、lambda演算和圖靈機三種計算機制被相繼提出,這三種計算機制在性能上是等效的。
存儲程序式體系結構的計算機工作原理
現代計算機都采用“存儲程序式”結構,采用二進制形式來表示數據和指令。計算機處理信息主要包括輸入、處理(運算與控制)、存儲和輸出四個步驟。首先將數字、文字、圖片或聲音等信息輸入計算機,經過計算機的處理,主要是運算與控制,將處理完成的數據輸出給用戶,在此過程中對信息進行存儲,原始數據被臨時存儲(一般存儲在RAM中)直到被處理,而處理后的信息再存儲(一般存儲在外存中),以便查詢。(共13張PPT)
第7章
課時23 計算機軟件
信息技術
課標梳理·微知著
教材重點 課標要求 學業質量水平
系統軟件及其功能 1.理解信息系統中的軟件
2.理解軟件在信息系統中的作用 1-1
應用軟件及其功能 1-1
教材研析·固基礎
根據軟件所起的作用不同,計算機軟件可分為系統軟件和應用軟件等。
1
系統軟件
系統軟件是指控制和協調計算機及外部設備,支持應用軟件開發和運行的軟件。它的主要功能是幫助用戶管理計算機的硬件,控制程序調度,執行用戶命令,方便用戶使用、維護和開發計算機等。系統軟件一般包括操作系統、語言處理程序、數據庫管理系統和網絡管理系統等。
1.操作系統
①操作系統是管理軟硬件資源、控制程序執行,改善人機界面,合理組織計算機工作流程和為用戶使用計算機提供良好運行環境的一種系統軟件。
②操作系統是用戶和計算機之間的接口,是系統軟件中最重要的一種,是系統軟件的核心,它提供了軟件的開發環境和運行環境。
③常用的操作系統有:DOS、Windows、Unix、Mac OS、Linux等。
2.語言處理程序
①語言處理程序有匯編程序、編譯程序、解釋程序等。
②它的作用是把我們所寫的源程序轉換成計算機能識別并執行的目標程序。例如Python、VB、VC++等程序設計語言。
2
應用軟件
應用軟件是指為了解決各類應用問題而設計的各種計算機軟件。
辦公軟件滿足用戶在文字處理、表格制作、幻燈片制作、圖形圖像處理、簡單數據庫處理等方面的常見辦公需求。工具軟件則滿足用戶在系統維護、系統美化、圖像編輯、音視頻處理等方面的專業工作需求。
典例1 對電腦、智能手機、智能電視來說,必不可少的軟件是(　　)
A.操作系統軟件
B.視頻播放軟件
C.辦公軟件
D.圖形處理軟件
解析 軟件分為系統軟件和應用軟件。系統軟件是設備運行必備的軟件,對于電腦、智能手機、智能電視來說,系統軟件是基礎軟件;視頻播放軟件、辦公軟件等是應用軟件。
A
典例2 下列軟件系統中,不屬于網絡數據庫管理系統的是(　　)
A.MySQL
B.SQL Server
C.SQLite
D.VB
解析 MySQL、SQL Server、SQLite都屬于網絡數據庫管理系統,VB不屬于數據庫管理系統。
D
典例3 根據軟件所起的作用不同,計算機軟件可分為(　　)
A.系統軟件　應用軟件
B.系統軟件　管理軟件
C.應用軟件　管理軟件
D.管理軟件　辦公軟件
解析 本題考查的是計算機軟件的相關知識。根據軟件所起的作用不同,計算機軟件可分為系統軟件和應用軟件等;為了滿足用戶不同領域需求,可將應用軟件分為辦公軟件、工具軟件、娛樂軟件、管理軟件等等。
A
典例4 關于系統軟件和應用軟件,說法錯誤的是(　　)
A.系統軟件和應用軟件都屬于計算機軟件
B.操作系統是最重要的系統軟件
C.系統軟件可以滿足用戶的特定需求,拓寬計算機系統的應用領域
D.常用的計算機操作系統有Windows、Mac OS、Linux、Unix等
解析 本題考查的是計算機軟件的相關內容。應用軟件可以滿足用戶的特定需求,拓寬計算機系統的應用領域。
C
典例5 (2023浙江7月學考)閱讀下列材料,回答下面問題。
小明家安裝了某智能家居系統,該系統具備室溫自動調節功能:溫度傳感器采集溫度數據,并上傳到服務器,當室溫超過或低于所設定的閾值時,由服務器發出指令,控制空調設備實現室溫自動調節。系統通過“光貓”接入互聯網,小明在移動終端安裝該系統的APP,可以遠程查看、控制家里的溫度。
(1)下列關于該信息系統組成的說法,正確的是(　　)
A.該系統的數據包含溫度、閾值
B.該系統的用戶只有小明及其家人
C.該系統的硬件只有服務器和“光貓”
D.該系統的軟件均為應用軟件
(2)下列關于該信息系統支撐技術的說法,正確的是(　　)
A.使用APP遠程查看家里的溫度無需服務器支持
B.該系統功能的實現需要傳感與控制技術的支持
C.該系統的使用與家庭網絡環境無關
D.該系統的性能僅由硬件決定
A
B
解析 (1)本題考查信息系統組成知識。該系統的用戶除了小明及其家人外,還有開發人員、維護人員等;該系統的硬件除服務器和“光貓”外,還有傳感器、執行器、智能終端等;該系統的軟件既需要應用軟件,還需要系統軟件。故選A。
(2)本題考查信息系統支撐技術。使用APP遠程查看家里的溫度一定需要服務器的支持和配合,APP程序無法單獨工作。該系統的使用與家庭網絡環境密切相關。該系統的性能由軟、硬件等參數共同決定。(共33張PPT)
第7章
課時24 移動終端、傳感與控制
信息技術
課標梳理·微知著
教材重點 課標要求 學業質量水平
移動終端的
硬件與軟件 通過分析典型的信息系統,能夠理解移動終端在信息系統中的作用 1-1
移動終端
的工作原理 理解移動終端的工作原理 1-1
常見的傳
感器技術 了解常見的傳感器技術,并能夠使用智能終端獲取傳感器信息。傳感信息的獲取 1-1
射頻識別技術 了解射頻識別技術,并體驗RFID電子標簽的識別過程 1-1
信息系統中
的控制 了解常見的傳感與控制機制,并體驗智能終端和計算機的互動控制 1-1
教材研析·固基礎
1
移動終端的硬件與軟件
1.移動終端同普通計算機一樣,也是由硬件和軟件組成。
2.硬件普遍采用計算機經典的體系結構,軟件也分為系統軟件和應用軟件。
3.移動終端要求尺寸小、功耗低、性能高,但性能的提高往往意味著尺寸和功耗都會增加。因此,尺寸、功耗與性能三者之間需要合理平衡。同時,移動終端的軟件和硬件也要互相匹配、緊密融合,才能使性能更佳。
4.移動終端的中央處理器是整個設備的控制中樞系統和邏輯控制中心,通過運行存儲器內的軟件及調用存儲器內的數據庫,實現語音處理、輸入輸出控制等。
5.移動終端的操作系統主要有安卓(Android)系統、蘋果iOS系統、Windows系統等。
移動終端的應用軟件往往與工作、生活密切相關,針對性較強,如出游有專門的訂票、訂房APP,購物有專門的購物APP等。
【知識拓展】安卓系統
安卓系統是一種基于Linux的操作系統,最初主要支持手機,現在已逐漸擴展到平板電腦及其他領域,如智能家電、數碼相機、游戲機等。
6.智能手機作為最常見的移動終端設備,有著豐富的移動應用軟件,讓我們在手機上足不出戶就能正常地生活、工作和學習。
【知識拓展】手機的性能指標:影響智能手機的主要性能指標有CPU、存儲和屏幕分辨率等。
①CPU:手機的核心部件之一,直接關系到手機運行的快慢。一般情況下核心數量越多性能越好。
②運行內存:類似于計算機中的“內存條”,越大越好,目前大小在GB級別。智能手機實現多任務處理、復制和粘貼、運行大型游戲程序等非常依賴RAM。
③存儲內存:類似于計算機中的“硬盤”,采用靜態內存,越大越好,目前大小在GB級別。
④屏幕:手機屏幕的大小、分辨率直接關系到顯示的效果。屏幕越大、分辨率越高、顯示顏色越多,畫面效果越好。
7.移動支付是用戶使用移動終端(通常是手機)對所消費的商品或服務進行賬務支付的一種方式。“無現金支付”成為當前消費方式的主流:如支付寶、微信、翼支付;NFC是一種短距離的高頻無線通信技術,能在短距離內與兼容設備進行識別和數據交換,移動終端采用NFC技術可實現移動支付。
典例1 移動終端是可以在移動中使用的計算機設備。下列選項中均屬于移動終端的是(　　)
A.智能手機、平板電腦
B.數據庫服務器、自動取票機
C.電子秤、PDA智能終端
D.公交卡、圖書館借閱系統
解析 智能手機、平板電腦、PDA智能終端均屬于移動終端。
A
典例2 下列關于安卓系統的說法,錯誤的是(　　)
A.安卓操作系統最初由安迪·魯賓(Andy Rubin)開發
B.安卓操作系統只支持手機使用
C.安卓系統是一種基于Linux的操作系統
D.安卓系統屬于主流移動終端的操作系統
解析 本題考查的是移動終端的軟件的相關知識。安卓系統一開始主要支持手機,現在已逐漸擴展到平板電腦及其他領域,如智能家電、數碼相機、游戲機等。
B
典例3 下列關于移動支付的說法,錯誤的是(　　)
A.移動支付是無現金支付
B.支付寶、微信支付等都是移動支付
C.移動支付在無網絡的狀態下不能進行
D.移動支付成為當前消費方式的主流
解析 本題考查的是移動支付的相關知識。移動支付可以通過掃碼支付和NFC支付,NFC是一種短距離的高頻無線通信技術,能在短距離內與兼容設備進行識別和數據交換,移動終端采用NFC技術可實現無網絡支付。
C
2
移動終端的工作原理
1.原理:移動終端跟計算機一樣,包括輸入、處理(運算與控制)、存儲和輸出四個部分,其工作原理與計算機基本相同。
2.特點:移動終端具備的“移動性”和“智能性”,使移動終端在工作時表現出更多的人性化功能和強大的多媒體特性。
3.移動終端的智能性
移動終端的“智能性”在硬件上主要基于傳感器的植入。傳感器增加了移動終端的自動檢測與適應功能,使移動終端能根據不同人群的使用習慣自動做出調整。
典例4 (2023浙江7月學考)下列關于移動終端的說法,不正確的是(　　)
A.中央處理器是移動終端的核心部件之一
B.智能手機、平板電腦、POS機都屬于移動終端
C.傳感器的植入,增加了移動終端的自動檢測與適應功能
D.移動終端與其他設備的網絡通信,無需遵循網絡協議
解析 本題考查移動終端知識。移動終端與其他設備的網絡通信,同樣需遵循網絡協議,如TCP/IP這些網絡協議的支持。故選項D錯誤。
D
典例5 下列關于移動終端的敘述,正確的是(　　)
A.移動終端包括輸入、處理(運算與控制)和輸出三個部分
B.移動終端具有智能性主要基于傳感器的植入,但是傳感器沒有自動檢測功能
C.共享單車的使用體現的是移動終端具備智能性
D.移動終端的工作原理與計算機基本相同
解析 本題考查的是移動終端的工作原理的相關知識。移動終端跟計算機一樣,包括輸入、處理(運算與控制)、存儲和輸出四個部分;傳感器具有移動終端的自動檢測與適應功能,使移動終端能根據不同人群的使用習慣自動做出調整;共享單車的使用體現的是移動終端具備移動性;移動終端的工作原理與計算機基本相同。
D
3
信息系統與外部世界的聯系
在由傳感與控制技術支持的信息系統中,將采集到的外部世界的各種信息輸入到信息系統;控制技術則實現信息系統對外部世界的控制。目前,傳感與控制技術已在日常工作生活中廣泛應用,例如天網監控系統、火車站的閘機、微信智能鎖和QQ物聯功能。
4
常見的傳感器技術
1.傳感器的組成:傳感器屬于信息輸入設備,一般由敏感元件、轉換元件、其他輔助元件三部分組成。
2.傳感器各部分結構的功能:通過敏感元件感受(或響應)和檢出被測對象的待測信息;通過轉換元件將敏感元件所感受(或響應)的信息直接轉換成有用信號(一般為電信號)。輔助元件主要包括信號調節與轉換電路及其所需的電源。
傳感器的結構示意圖
3.傳感器的種類:根據基本感知功能的不同,通常把傳感器分為熱敏、光敏、氣敏、力敏、磁敏、濕敏、聲敏、色敏和味敏等傳感器。類似于人的五大感覺器官。
4.傳感器在智能手機中的應用
智能手機已經成為一種具有多種綜合功能的智能終端,傳感器發揮著重要的作用。
①通過光線傳感器,可以自動調節屏幕背光的亮度;
②通過距離傳感器,可以檢測手機是否貼在耳朵上正在打電話,以便自動調暗屏幕達到省電的目的;
③通過重力傳感器,可以實現手機橫豎屏智能切換、拍照照片朝向切換;
④通過加速度傳感器,可以實現計步功能;
⑤通過指紋傳感器,可以實現加密、解鎖、電子支付等功能;
⑥通過霍爾傳感器,可以實現翻蓋自動解鎖、合蓋自動鎖屏等功能。
【特別提醒】同一種傳感器采用不同的算法,還可以實現不同的功能。如智能手環中的加速度傳感器,除了實現計步功能外,通過特定的算法,還可以監測用戶的睡眠狀況;磁場傳感器,除了可以制作電子指南針以外,還可用于制作電子金屬探測器。
典例6 (2023浙江7月學考)有如下三個傳感器的應用場景:
(1)拍手時樓道內的燈自動點亮
(2)手機根據環境亮度自動調節屏幕亮度
(3)智能手環具有計步功能
為上述三個應用場景依次選擇一種適用的傳感器,下列選項正確的是(　　)
A.聲音傳感器、光線傳感器、壓力傳感器
B.聲音傳感器、光線傳感器、加速度傳感器
C.壓力傳感器、距離傳感器、光線傳感器
D.光線傳感器、聲音傳感器、加速度傳感器
B
解析 本題考查傳感器知識。拍手時樓道內的燈自動點亮,這個應用中使用了聲音傳感器。手機根據環境亮度自動調節屏幕亮度使用了光線傳感器。智能手環或手機的計步功能使用了加速度傳感器。故本題答案為B。
典例7 關于傳感器的說法,正確的是(　　)
A.移動終端的“移動性”在硬件上主要基于傳感器的植入
B.所有傳感器都由敏感元件和轉換元件組成
C.空調這一家用電器中使用了溫度傳感器,而不使用壓力傳感器
D.傳感器是一種檢測裝置,能感受到被測量的信息
解析 本題考查的是移動終端的工作原理的相關知識。移動終端的“智能性”在硬件上主要基于傳感器的植入;傳感器是指能感受被測量并按照一定的規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置,通常由敏感元件和轉換元件組成;空調不僅使用了溫度傳感器,其控制按鈕也可以使用壓力傳感器。
D
5
傳感器信息的獲取
1.信息系統從傳感器獲取信息的方式:無線網絡、藍牙、串口(COM接
口)等。
【知識拓展】串口
串口是串行接口的簡稱,也稱串行通信接口,是采用串行通信方式的擴展接口。
特點:通信線路簡單,一般只要一對傳輸線就可以實現雙向通信,從而大大降低了成本,特別適用于遠距離通信,但傳送速度較慢。
目前串口多用于工業控制和測量設備以及部分通信設備中。
2.傳統的計算機一般沒有傳感器的接口,需要借助其他具備傳感器接口的智能終端來實現信息的獲取。而計算機和智能終端的通信一般采用COM接口或通過USB接口模擬COM接口來實現。
【知識拓展】micro:bit
①micro:bit是一款由英國廣播電視公司(BBC)為青少年編程教育設計的入門級開發板。
②應用實例:使用micro:bit設備作為采集傳感器數據的智能終端,通過Python編程,獲取溫度傳感器的信息。
操作步驟:
a.通過USB連接線將micro:bit接到計算機,并安裝串口驅動。
b.編寫程序,獲取環境數據。
c.通過串口調試工具,查看串口數據。
③micro:bit的代碼采用MicroPython語言編寫。MicroPython是Python的子集,為單片機(Microcontroller Unit,簡稱MCU)應用領域開發而定制的一種語言,即運行在單片機上的Python程序。
典例8 在一個智能家居系統中,根據季節的變化或者用戶的需求來調整溫度需要用到(　　)
A.濕度傳感器
B.溫度傳感器
C.激光測距傳感器
D.超聲傳感器
解析 溫度調節首先需要具有感受溫度的裝置,溫度傳感器正是溫度感應的裝置,通過溫度傳感器可以將溫度信號轉化為數字信號,然后通過智能家居系統做出溫度調節。
B
6
射頻識別技術
1.射頻識別,又稱無線射頻識別(RFID),屬于通信技術的范疇,可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數據,而無須在特定目標與識別系統之間建立機械或光學接觸。同時,從信息采集的角度來看,射頻識別技術也屬于傳感器技術。
2.射頻及其原理
①射頻(RF)是指具有遠距離傳播能力的高頻電磁波。
②原理:當電流流過導體,導體周圍會形成磁場,交變電流通過導體,導體周圍會形成交變的電磁場。交變的電磁場向空中傳播就形成了電磁波。頻率范圍在300 kHz~30 GHz之間的高頻交變電流,會在導體周圍的空間產生高頻電磁波,并向外遠距離傳播出去,這些高頻電磁波,就是射頻。
3.射頻識別的實質:是一種無線傳輸,發射端發送特定的射頻信號,接收端接收到射頻信號后,從中提取出有用信息。
4.信息系統利用RFID技術識別外部世界的事物。
①RFID標簽,也稱電子標簽,由芯片與天線(線圈)組成,每個標簽具有唯一的電子編碼。
②種類:a.無源標簽(被動式標簽)最為常見,依靠從讀寫器的電磁波中獲得能量,激活標簽中的芯片,芯片產生電磁波發送給讀寫器,無源電子標簽具有價格便宜的優勢,但其工作距離、存儲容量等受到能量來源的限制。
b.有源標簽(主動式標簽)能量由電池提供,能夠主動向讀寫器發送射頻信號。
有源電子標簽通常具有更遠的通信距離,但體積較大,價格也相對較高,主要應用于貴重物品遠距離檢測等領域。
5.RFID讀寫器
RFID讀寫器(Reader)的主要任務是控制射頻模塊向標簽發射讀取信號,并接收標簽的應答,對標簽的對象標識信息進行解碼,然后將對象標識信息和標簽上其他相關信息傳輸到信息系統以供處理。根據應用不同,讀寫器可以是手持式或固定式。
6.射頻識別技術的應用
無源RFID產品開發較早,市場應用廣泛,如公交卡、食堂餐卡、銀行卡、賓館門禁卡、第二代居民身份證、物流貨物追蹤、不停車收費、野生動物的跟蹤、藥品生產、病人看護、自動化生產、質量追蹤等。從互聯網到物聯網,能夠識別“萬物”的RFID技術是其中的關鍵技術之一。
典例9 以下屬于RFID(射頻識別技術)應用的是(　　)
A.ETC不停車計費系統
B.手機中的指南針
C.測溫槍自動測溫系統
D.導彈的熱紅外追蹤系統
解析 RFID射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術,識別工作無須人工干預,可工作于各種惡劣環境,RFID可識別高速運動物體并可識別多個標簽,ETC不停車計費系統屬于RFID射頻識別技術的應用。
A
典例10 下列關于射頻識別技術的說法,正確的是(　　)
A.射頻識別屬于通信技術的范疇,但不屬于傳感器技術
B.射頻識別的過程,實際上是一種無線傳輸
C.射頻是指具有遠距離傳播能力的低頻電磁波
D.射頻識別的兩大基本元素是發射端和處理端
解析 本題考查的是射頻識別技術。射頻識別又稱無線射頻識別(簡稱RFID),屬于通信技術的范疇,同時從信息采集的角度來看,射頻識別技術也屬于傳感器技術;所謂射頻(簡稱RF),是指具有遠距離傳播能力的高頻電磁波;射頻識別技術的兩大基本元素是發射端——RFID標簽(也稱電子標簽)和接收端——RFID讀寫器。
B
7
信息系統中的控制
執行器是指在控制系統中接受控制信息并對受控對象施加控制作用的
裝置。
控制的基礎是信息,一切信息傳遞都是為了控制,任何控制又依賴信息反饋來實現。
控制與反饋示意圖
【知識拓展】控制分為開環控制和閉環控制兩種。
開環控制指控制的結果不會影響當前的控制輸出。
閉環控制將控制的結果反饋回來與系統設定的希望值比較,并根據它們的誤差調整控制作用。
典例11 上海世博會上有一種機器人能主動走近參觀者并與之對話。關于這種機器人,下列說法正確的是(　　)
①機器人應用了能“看”能“聽”的感測技術
②機器人內部不需要存儲設備
③機器人應用了控制技術來保持肢體的平衡
④機器人說話的聲音是模仿人的語音經計算加工處理合成的
A.①③④ B.①②④
C.②③④ D.①②③
解析 機器人可以回答、做動作正是應用了能“看”能“聽”的感測技術;機器人能夠站立、行走應用了控制技術來保持肢體的平衡;機器人說話的聲音是模仿人的語音經計算加工處理合成的,故①③④說法正確。
A
典例12 下列關于信息系統中的控制的說法正確的是(　　)
A.信息系統可以不通過傳感器能夠獲取外部世界的各種信息
B.信息系統通過執行器才可以作用于外部世界
C.傳感器指在控制系統中接受控制信息并對受控對象施加控制作用的
裝置
D.智能手環通過簡單的震動來提醒用戶是控制器在信息系統中的應用
解析 本題考查的是信息系統中的控制的相關知識。信息系統通過傳感器能夠獲取外部世界的各種信息,通過執行器,則可以作用于外部世界;在控制系統中接收控制信息并對受控對象施加控制作用的裝置是指執行器;智能手環通過簡單的震動來提醒用戶屬于執行器在信息系統中的應用。
B(共36張PPT)
第7章
課時25 網絡系統、網絡應用軟件開發
信息技術
課標梳理·微知著
教材重點 課標要求 學業質量水平
網絡的功能
與作用 理解網絡在信息系統中的功能與作用 1-1
網絡的分類 了解網絡的分類及其發展趨勢 1-1
網絡的組
成與構建 了解網絡的組成及其各部分的作用,并掌握無線局域網的構建方法及步驟 1-1
網絡應用的
規劃設計 了解網絡應用軟件的規劃設計及其流程 1-1
編寫網絡應
用程序 了解網絡應用軟件的基本組成結構,并掌握網絡程序代碼編寫的基本方法和步驟 1-1
教材研析·固基礎
1
網絡的功能與作用
①數據通信功能。數據通信是通信技術和計算機技術相結合而產生的一種通信方式,是網絡系統最基本的功能。
②資源共享功能。資源共享是指網絡中所有的軟件、硬件、數據資源等能被網絡中的所有用戶共同使用。
③分布處理功能。分布式處理是指將不同地點或具有不同功能或擁有不同數據的多臺計算機通過通信網絡連接起來,并在控制系統的統一管理控制下,協調地完成大規模信息處理任務。
對于大型綜合性問題,則可將各部分問題交給不同的計算機分頭處理,既增強了實用性又提高了設備利用率。
典例1 小明將制作的校園微電影存放到某網站的“云盤”中,并分享給全班同學,“云盤”主要利用了計算機網絡的(　　)
A.資源共享功能
B.分布處理功能
C.數據通信功能
D.WWW服務功能
解析 資源共享是指網絡中所有的軟件、硬件、數據資源等能被網絡中的所有用戶共同使用。題目中“云盤”很明顯利用了計算機網絡的資源共享功能。故選A。
A
典例2 下列選項中,不屬于網絡的三個主要功能的是(　　)
A.數據防偽功能
B.數據通信功能
C.資源共享功能
D.分布處理功能
解析 本題考查的是網絡的功能與作用。網絡將信息系統的各類軟、硬件設施連接在一起,從而使信息能在系統中被發送、接收和傳輸,它具有的三個主要功能是數據通信功能、資源共享功能和分布處理功能。
A
典例3 某些部門的設備,如打印機、掃描儀及存儲設備等,可供其他部門使用體現的是網絡具有(　　)
A.數據通信功能
B.分布處理功能
C.控制運算功能
D.資源共享功能
解析 本題考查的是網絡的功能與作用。資源共享是指網絡中所有的軟件、硬件、數據資源等能被網絡中的所有用戶共同使用。某些部門的設備可供其他部門使用體現的是網絡具有資源共享功能。
D
2
網絡的分類
計算機網絡、移動通信網絡和廣播電視網絡現已成為覆蓋面廣、影響力大的三大網絡。
1.計算機網絡是將不同地理位置的具有獨立功能的多臺計算機及其外部設備,通過通信線路連接起來,在網絡操作系統、網絡管理軟件及網絡通信協議的管理和協調下,實現資源共享和信息傳遞的計算機系統。
計算機網絡按網絡的覆蓋范圍進行分類,可以分為三類:局域網、城域網和廣域網。
①局域網(LAN)。在有限范圍內(如一個實驗室、一幢大樓),將各種計算機、終端與外部設備互聯組成的計算機通信網。特點:限于較小的地理區域內,一般不超過2千米,通常是由一個單位組建擁有的。
②城域網(MAN)。城域網是在一個城市范圍內建立的計算機通信網。它主要滿足幾十千米范圍內企事業單位的多個局域網互連需求,從而實現大量用戶之間的數據、語音、圖形與視頻等多種信息的傳輸功能。
③廣域網(WAN)。廣域網也稱為遠程網,它所覆蓋的地理范圍在幾十千米以上。廣域網覆蓋一個國家、地區或橫跨幾個洲,形成國際性的遠程網絡。廣域網通過公用分組交換網、衛星通信網和無線分組交換網,將分布在不同地區的計算機系統互連起來,達到資源共享的目的。
2.移動通信是移動設備(如手機、平板電腦或其他便攜式工具)之間或移動設備與固定設備之間的通信,其實質就是利用無線電波來傳遞信息。移動通信網絡指的是通過移動通信鏈路使移動設備連接到公共網絡設施,從而實現互聯網訪問所形成的網絡。移動網絡接入互聯網,從而使用戶能隨時隨地通過移動設備來訪問Web站點和各種網絡應用。
3.廣播電視網絡也稱為混合光纖同軸網絡(HFC),是利用有線電視鋪設的同軸電纜和光纜為傳輸物理鏈路所構成的混合網絡。
優點:頻帶寬、容量大、功能多、成本低、抗干擾能力強、支持多種業務等優勢。
缺點:有被搭線竊聽的危險;極易造成單點故障;由于共享總線,因此隨著用戶數量的增加會出現網絡擁堵。
4.下一代互聯網、寬帶通信網和數字電視網的演化
①數字技術得到迅猛的發展和應用。所有的信息都能在不同的網絡中被傳輸,并最終通過數字終端呈現在用戶面前。
②光纖通信技術廣泛應用。光纖通信技術的發展應用為傳送業務信息提供了必要的技術基礎。
③計算機網絡互連通信技術(IP技術)進一步發展。TCP/IP協議的普遍采用,使得各種以IP為基礎的業務都能在不同的網上實現互通。
典例4 下列關于網絡的分類,說法正確的是(　　)
A.移動通信按網絡的覆蓋范圍可分為局域網、城域網和廣域網
B.廣播電視網絡的特點是成本低、抗干擾能力強
C.計算機網絡的實質是利用無線電波來傳遞信息
D.計算機網絡互連通信技術的發展屬于計算機網絡的更新與應用
解析 本題考查網絡基礎知識。計算機網絡按網絡的覆蓋范圍可分為局域網、城域網和廣域網;廣播電視網絡的優點是頻帶寬、容量大、多功能、成本低、抗干擾能力強、支持多種業務;移動通信的實質是利用無線電波來傳遞信息;計算機網絡互連通信技術的發展屬于廣播電視網絡的更新與應用。
B
3
網絡的組成
1.網址一般稱URL(統一資源定位器),用來在因特網上定位一個文件。
網址由三部分組成:網絡協議、服務器地址及文件名。
2.網絡的組成:
①計算機系統:主要用于完成數據信息的收集、存儲、處理和輸出等任務,并提供各種網絡資源。根據在網絡中的用途分為兩類:服務器和終端。
服務器負責數據處理和網絡控制,并構成網絡的主要資源。
終端是用戶進行網絡操作、實現人機對話的工具。
②數據通信系統:主要由傳輸介質和網絡互連設備等組成。傳輸介質是傳輸數據信號的物理通道,用于連接網絡中的各種設備。常用的有線傳輸介質有雙絞線、同軸電纜、光纜等;無線傳輸介質有無線電微波信號、紅外信號等。網絡互連設備主要包括調制解調器(Modem)、路由器(Router)和交換機(Switch)等。數據通信系統是網絡的一個重要組成部分,如果數據通信系統出現問題,那么網絡信號的傳輸將會延時或中斷,它是整個網絡的生命線。
③網絡軟件和網絡協議:網絡軟件主要有兩方面作用,一方面授權給用戶,使用戶能訪問網絡資源,并且方便、安全地使用網絡;另一方面管理和調度網絡資源,提供網絡通信和用戶所需的各種網絡服務。
網絡軟件一般包括網絡操作系統、通信軟件以及管理和服務軟件等。
網絡協議是實現網絡不同終端、不同網絡之間相互識別和正確通信的一組標準及規則,它是計算機網絡正常工作的基礎。
常用網絡協議一覽表
網絡協議 作用
傳輸控制協議TCP 管理被傳送內容的完整性
網際協議IP 負責將信息從一個地方傳送到另一個地方
應用程序協議AP 將傳輸的信息轉換成人類能識別的內容
動態主機配置協議DHCP 集中管理和分配局域網中的動態IP地址
超文本傳輸協議HTTP 在本地瀏覽器與Web服務器間傳送超文本HTML信息
TCP/IP協議 最重要的網絡協議,沒有該協議計算機無法聯網
典例5 能把兩個或兩個以上的不同網絡互相連接成為互聯網絡的連接設備是(　　)
A.中繼器
B.集線器
C.交換機
D.路由器
解析 路由器是連接因特網中各局域網、廣域網的設備,它會根據信道的情況自動選擇和設定路由,以最佳路徑,按前后順序發送信號。要把兩個或兩個以上的不同網絡互相連接成為互聯網絡,應使用路由器。
D
典例6 網絡協議中最重要的協議是(　　)
A.超文本傳輸協議HTTP
B.傳輸控制協議TCP和網際協議IP
C.應用程序協議AP
D.文件傳輸協議FTP
解析 本題考查的是網絡協議的相關知識。網絡協議中最重要的是TCP/IP協議,即傳輸控制協議(TCP)和網際協議(IP)。其他的應用層協議如HTTP、FTP及Telnet等都是建立在TCP/IP協議的基礎上。
B
4
網絡的構建
網絡的構建是通過數據通信系統將不同地理位置的計算機系統連接起來,并在網絡軟件和網絡協議的協調管理下進行工作。網絡的構建首先要從局域網開始,最小網絡就是局域網。
無線局域網構建步驟
(1)確定網絡結構,連接網絡設備
在各類網絡結構中,樹形網絡是一種分層結構,網絡節點呈樹狀排列,適用于多分支的管理和控制,其特點是易于擴展和隔離故障。因此在構建網絡時可按樹形網絡結構來連接網絡設備。首先將ISP光纖接入光調制解調器,俗稱“光貓”,然后將“光貓”用雙絞線連接至路由器的WAN口;再將計算機、數碼攝像頭等有線終端用雙絞線連接至路由器的LAN口,而筆記本電腦、手機及平板電腦等無線終端則通過WLAN與路由器連接。
網絡結構示意圖
(2)互聯網的接入
要將整個局域網接入互聯網,必須通過路由器將局域網的私有地址轉化為公有地址。這就需要對路由器進行兩個操作:一是設置路由器連接因特網的方式;二是啟用路由器的網絡地址轉換功能。路由器連接因特網的方式對于個人用戶來說一般都使用PPPoE上網連接方式(即撥號上網),只要在路由器的WAN口設置中輸入PPPoE用戶名和密碼即可。至于網絡地址轉換功能一般默認是自動開啟的。
(3)有線終端設備接入局域網
終端設備接入路由器都需要一個與路由器處于相同網段的IP地址。路由器、交換機及服務器等設備,為了便于訪問和管理,可以使用靜態地址。PC機、網絡電視機頂盒及數字攝像頭等設備,為了避免煩瑣的設置,可以使用動態地址。若使用動態地址來接入終端設備,則路由器必須開啟DHCP服務。
(4)移動設備接入局域網
要將移動設備接入到局域網,就必須開啟路由器的無線網絡功能。如果路由器不具備無線網絡功能,應該為路由器外接一個無線AP(無線網絡接入點)或無線路由器。要正常使用無線路由器或AP,還需設置SSID、加密方式及共享密鑰等,該設置在路由器的無線網絡設置界面中操作。
(5)網絡連通性測試
網絡架設完成后需對網絡進行連通性測試,以便確定網絡是否能正常工作。可以通過終端瀏覽網頁是否正常等簡單方法來測試。
典例7 (2023浙江1月選考)下列關于網絡技術的說法,正確的是(　　)
A.無線網絡中的數據通信不需要傳輸介質
B.網絡協議是實現不同網絡之間正確通信的基礎
C.網絡中的資源就是指網絡中的所有硬件資源
D.移動終端之間只能通過移動通信網絡進行通信
解析 本題考查網絡技術相關概念。在傳輸數據過程中離不開傳輸媒介,因為信息具有載體依附性,故選項A錯誤;網絡協議就是一組標準規則,以實現在不同網絡、終端間相互識別正確通信,故選項B正確;網絡中的資源包括所有的硬件資源還有軟件資源,例如網絡所用到的應用程序、語言處理程序、服務程序等,故選項C錯誤;移動通信網絡是專指通過移動通信鏈路使移動設備連接到公共網絡設施,還可以使用計算機網絡、移動通信網絡、衛星通信等方式進行通信,故選項D錯誤。
B
5
網絡應用開發概述
網絡應用軟件的實現架構有兩種,分別是客戶端/服務器架構(Client/Server架構,簡稱C/S架構)和瀏覽器/服務器架構(Browser/Server架構,簡稱B/S架構)。其優缺點如下表:
網絡開
發架構 優點 缺點
客戶端/服
務器架構
(C/S) 降低了系統的通信開銷和開發
難度
安全性比B/S高 客戶端軟件需安裝才能使用,給應用程序的升級和維護帶來一定的困難
瀏覽器/服
務器架構
(B/S) 客戶端無需專門程序,應用程序的升級和維護都可以在服務器端完成,升級和維護都較C/S方便 服務器的負荷較重,對服務器的要求較高;安全性沒有C/S高;開發難度較高
典例8 下列關于網絡應用軟件的實現架構的說法,正確的是(　　)
A.網絡應用軟件的實現架構有C/S、B/S、S/C三種
B.B/S架構的優點是降低了系統的通信開銷和開發的難度
C.B/S架構無需安裝專門的客戶端程序,但服務器的負荷較重
D.C/S是對B/S架構改進后產生的一種軟件系統體系結構
解析 本題考查網絡應用軟件開發架構。A選項中,網絡應用軟件的實現架構有兩種;B選項中,降低了系統的通信開銷和開發的難度是C/S服務器架構的優點;C選項正確;D選項B/S架構是對C/S架構改進后產生的一種軟件系統體系結構。
C
典例9 客戶端軟件需安裝才能使用,具有這一特點的網絡架構是(　　)
A.C/S架構
B.P To P架構
C.B/S架構
D.B To C架構
解析 本題考查的是網絡應用開發概述的內容?？蛻舳?服務器架構,簡稱C/S架構,其優點是降低了系統的通信開銷和開發的難度,缺點是客戶端軟件需安裝才能使用,給應用程序的升級和維護帶來一定的困難。
A
6
網絡應用的規劃設計
1.網絡應用的規劃設計流程
首先要對網絡應用進行詳細的分析→要在分析的基礎上確定應用的架構模式→根據架構模式選擇合適的開發工具及現有的應用框架→明確各個模塊的功能→用統一、規范的圖表和書面語言表達出來。
2.“網絡聊天機器人”應用的規劃設計
應用的目的→應用的總體架構→應用的功能組成→界面設計及代碼實現。
7
編寫網絡應用程序
1.編寫網絡應用程序首先要確定相應的Web應用框架,在Python中常用的Web應用框架有Flask、Django及Tronado,其中Flask Web框架非常精簡,屬于小型框架。
Flask Web框架具有一個包含基本服務的核心,并且是一個可擴展的框架,很多功能可以通過擴展來實現。它允許開發者任意挑選符合項目需求的擴展,甚至可以自行開發。
2.使用Flask Web框架編寫網絡應用流程
①導入框架模塊。
from flask import Flask　#導入Flask框架模塊
②創建應用實例。
app=Flask(_name_)
③編寫路由和視圖函數。
建立URL到程序代碼的關聯。
@app.route('/')　　　#路由
def index():　　　　#視圖函數
return'這是我的第一個網頁程序!'
④啟動web應用。
if_name_=='_main_':
　app.run()
3.在Flask框架中Web服務器是自帶的,調用應用實例APP的run方法就會啟動該集成的開發Web服務器,服務器啟動后就會進入輪詢狀態,等待用戶訪問并處理用戶請求,直到程序停止。“_name_=='_main_'”是確保只有當直接執行這個腳本時才啟動開發Web服務器,如:Python web.py。
4.要開發“網絡聊天機器人”,須在原有的Web應用程序的基礎上解決兩個問題:一是機器人對話能力的實現;二是網頁上的輸入與輸出。第一個問題可以通過導入AIML模塊來解決。AIML即人工智能標記語言,本模塊由理查·華萊士發明。目前AIML已經有了Java、Python、C、C#及Pascal等語言的版本,該模塊的Python版本可以用來解決問題。第二個問題可以通過在網頁中使用提交表單來解決。
8
調試發布
程序在編寫過程中難免會出現錯誤,需要進行調試、修正錯誤。錯誤一般包括兩類:一類是相對簡單的語法錯誤,在程序執行時Python會檢查出相應的錯誤并給出修改建議;另一類是相對復雜的邏輯錯誤,需要編程人員仔細研究和分析。調試結束后,在確保應用能正確運行的情況下,才能將其發布至服務器,供用戶使用。
①調試模式。Flask Web框架提供了一個稱為調試模式的功能,只要在開發配置或程序代碼中設置“debug=True”就能打開調試功能。
②應用發布。當Web應用程序通過調試并修改完善后,最后就是投入實際應用了,在開發環境中我們只需要通過如下命令就可以啟動Web應用,以供他人訪問使用。
Python應用程序.py runserver
在實際生產環境中常見的可靠的Web服務器有很多,如IIS、Apache、Nginx、Tomcat及WebLogic等,只需將自己編寫的Web應用程序以WSGI應用或CGI形式發布至相應的Web服務器即可。
典例10 (2022浙江7月學考)閱讀下列材料,回答下面的問題。
小余搭建了蔬菜大棚溫度監測系統,系統結構示意圖如圖所示。智能終端通過接口接收溫度傳感器采集的數據,IoT模塊(網絡模塊)傳送溫度數據到Web服務器并保存到數據庫。IoT模塊需要設置無線網絡的名稱SSID和共享密鑰PASSWORD連通無線網絡,采用與Web服務器相同的IP和PORT配置連通服務器?？蛻舳送ㄟ^瀏覽器訪問Web服務器。Web服務器將處理的結果經IoT模塊傳送給智能終端,由智能終端啟動執行器實現對溫度的
控制。
(1)下列組合屬于該信息系統硬件的是(　　)
①Web服務器　②小余　③客戶端?、軠囟葦祿?br/>⑤智能終端　 ⑥傳感器
A.①②③⑥ B.②③④⑤
C.①③⑤⑥ D.①④⑤⑥
(2)關于該系統中數據采集與處理的說法,正確的是(　　)
A.該系統的傳感器屬于輸入設備
B.智能終端通過無線網絡接收傳感器的數據
C.系統的數據分析結果只能用表格形式呈現
D.傳感器實現了溫度數據由數字信號轉換為模擬信號的功能
A
C
(3)根據閱讀材料,下列說法正確的是(　　)
A.該系統采用C/S網絡架構
B.執行器由Web服務器直接控制
C.客戶端需要安裝專門的客戶端程序才能完成數據的訪問
D.IoT模塊需要設置無線網絡的名稱SSID和共享密鑰PASSWORD連通無線網絡
D
解析 (1)本題考查信息系統的組成相關知識。信息系統有硬件、軟件、數據、通信網絡和用戶五個關鍵要素,其中硬件是信息系統中看得見、摸得著的設備,包含計算機硬件、移動終端硬件和通信網絡設備等。Web服務器(和終端)是計算機硬件,小余是用戶,客戶端(如電腦、手機等)是硬件,溫度數據是數據,智能終端(如Micro:bit、掌控板等)和傳感器(如溫度傳感器、濕度傳感器等)都是硬件。
(2)本題考查信息系統數據的采集與呈現。傳感設備是信息系統中重要的輸入設備,A正確;由題干知智能終端通過接口接收傳感器采集的數據,B錯誤;系統的數據分析結果可以采用數值、表格、圖表等多種形式呈現,C錯誤;傳感器能感受被測量變化并變換成電信號或其他所需形式的信息輸出,是將模擬信號轉化為電信號或數字信號,D錯誤。
(3)本題考查信息系統的設計與搭建。該信息系統客戶端通過瀏覽器訪問Web服務器,故采用B/S架構,A錯誤;由題干圖知,執行器由智能終端控制,B錯誤;客戶端通過瀏覽器即可訪問數據,不需安裝專門的客戶端軟件,C錯誤;由題干知,IoT模塊需要設置無線網絡的名稱SSID和共享密鑰PASSWORD連通無線網絡,D正確。

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