(共18张PPT)
第7章
课时22 计算机硬件
信息技术
要点导引·定锚点
课标梳理·微知著
教材重点 课标要求 学业质量水平
计算机硬件组成 通过实例分析计算机硬件的种类和功能;理解硬件在系统中的作用和与其他要素的关系 2-1
计算机的
工作原理 结合实际案例展开硬件工作原理的探究 1-1
教材研析·固基础
1
计算机硬件组成
1.计算机硬件概述
计算机硬件是信息系统中最主要的组成部分,主要负责对信息进行加工、处理和存储。
2.计算机硬件组成
(1)计算机硬件主要由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。
(2)从外观上看,计算机一般由主机、显示器、键盘和鼠标组成,主机中最重要的部件是主板,主板上有中央处理器(CPU)、内存条和适配器的插
槽等。
中央处理器(CPU)是计算机最核心的部件,由运算器和控制器组成。现代处理器芯片中还包含浮点处理部件(FPU)、内部高速缓冲存储器(Cache)和存储管理部件,以加快计算机执行指令的速度。
(3)存储器的功能是存放程序和数据,按用途可分为主存储器(内存)、辅助存储器(外存)和高速缓冲存储器。内存通常分为只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)两种,两者之间最大的区别是在关闭电源后,RAM中的信息会丢失,而ROM中的信息仍然会保留。
(4)常用的输入设备有键盘和鼠标,主要功能是将程序和数据以机器能识别和接受的信息形式输入计算机;常用的输出设备有显示器和打印机,主要功能是将计算机处理的结果以人们能接受的信息形式输出。而在输入输出设备中,兼具输入输出功能的主要有声卡、网卡、光盘驱动器等。
3.计算机的性能指标
影响计算机的性能指标有CPU、存储器、显示系统、硬盘等硬件。
CPU作为整个系统最高的执行单元,是决定计算机性能的核心部件。它的性能指标有:主频——控制CPU工作节奏的是时钟,时钟是周期性变化的信号,用于控制CPU工作节奏的时钟频率称为主频;字长——CPU字长是CPU能够同时进行运算的二进制位数,字长越长,CPU的运算精度越高;高速缓存——为了减少CPU的等待时间,提高计算机的效率,引入高速缓冲存储器Cache;多核——指的是单个大规模集成电路内集成了多个CPU,这些CPU可以同时执行指令。
存储器是计算机的核心部件之一,CPU执行的指令和需要运算的操作数及运算结果都存储在存储器中。它的性能指标有:容量——指存储器总的位数,容量越大,运算速度越快;速度——指存储器的读写速度(完成一次读操作或写操作的时间)。
显示系统,它是由显卡和显示器组成,显示系统的主要性能指标有分辨率与像素的色彩深度。
硬盘,它是计算机中最重要的外设之一。它的性能指标:容量——容量越大,存储的信息也越多;硬盘转速——转速越高,性能越好。
4.常见的输入与输出设备
(1)常见的输入设备
①字符输入设备:键盘;
②光学阅读设备:光学标记阅读机,光学字符阅读机;
③图形输入设备:鼠标器、操纵杆、光笔;
④图像输入设备:摄像机、扫描仪、传真机;
⑤模拟输入设备:语言模数转换识别系统。
(2)常见的输出设备:显示器、打印机、绘图仪、影像输出系统、语音输出系统等。
典例1 小张准备买个电脑一体机,在某购物网站上刊登两款可以考虑的配置,分别是:
①i5-4460T 四核1.9GHz L36MB/8GB DDR3/1TB SATA/NVDIA GeForce 800M 2GB/23英寸
②i5-7200双核2.5GHz L33MB/4GB DDR4/1TB 7200转/分/NVIDIA GeForce 920MX 2GB/23.8英寸
以下说法正确的是( )
A.①的内存容量更大,但②的内存速度更快
B.①的CPU主频更小,因此它的性能更差
C.两者的CPU缓存不同,但不会影响CPU性能
D.各参数对应的硬件名称是CPU/硬盘/内存/显卡/显示器
A
解析 ①的内存是8GB,规格是DDR3,②的内存是4GB,规格是DDR4,所以①的内存大,②的速度快;主频是CPU很重要的性能参数,但不是唯一影响CPU性能的参数,不能因为主频小就说性能差,故选项B说法错误;缓存大小会影响CPU的性能,故选项C说法错误;各参数对应的硬件名称是CPU/内存/硬盘/显卡/显示器。
典例2 以下几种存储器属于主存储器的是( )
A.内存条
B.闪存盘
C.固态硬盘
D.普通硬盘
解析 本题考查的是计算机硬件。以上四个选项中,闪存盘、固态硬盘、普通硬盘均属于辅助存储器,内存条属于主存储器。
A
典例3 下列选项全属于计算机输入设备的是( )
A.打印机、摄像头、显示器
B.扫描仪、鼠标、键盘
C.音箱、话筒、打印机
D.显示器、打印机、音箱
解析 本题考查的是计算机的硬件组成。计算机常见的输出设备有音箱、显示器和打印机等。题中ACD选项都含有输出设备,而选项B扫描仪、鼠标、键盘都属于计算机输入设备。
B
典例4 下列设备中,读取速度由快到慢排列分别为( )
A.内存、CPU高速缓存、硬盘、光盘
B.CPU高速缓存、硬盘、内存、光盘
C.软盘、硬盘、CPU高速缓存、内存
D.CPU高速缓存、内存、硬盘、光盘
解析 CPU高速缓存的容量比内存小得多但是交换速度却比内存要快得多,内存比硬盘小但是交换速度比硬盘快,光盘数据读取速度最慢。
D
典例5 (2023浙江1月选考)某水果连锁店“智能收银系统”中,AI收银秤具备自动识别水果品种、称重、应付金额计算、扫码支付等功能,同时还具备和服务器数据库进行数据交换的功能。该系统主要设备的部分参数与功能如下表所示:
服务器 AI收银秤
显示器:
1280×1024
CPU:八核2.30GHz
硬盘:4TB
操作系统:Linux 显示器:1920×1080
AI摄像头:自动识别水果品种
CPU:四核1.80GHz
扫码摄像头:支持多种付款码扫码
硬盘:64GB
秤体:内置传感器支持精确称重
操作系统:Windows
打印机:打印购物小票
下列关于该信息系统组成的说法,正确的是( )
A.Linux属于该系统的应用软件
B.该信息系统中的用户只有客户和店员
C.服务器和AI收银秤均属于该系统的硬件
D.服务器硬盘容量是AI收银秤硬盘容量的16倍
解析 本题考查信息系统组成知识。Linux属于该系统的操作系统,属于系统软件,故选项A错误;该信息系统中的用户除了客户和店员外,还有系统维护人员、程序设计人员和系统分析员等,故选项B错误;服务器硬盘容量是AI收银秤硬盘容量的4 1024/64=64倍,故选项D错误。
C
2
计算机的工作原理
在研究可计算问题的过程中,原始递归函数、lambda演算和图灵机三种计算机制被相继提出,这三种计算机制在性能上是等效的。
存储程序式体系结构的计算机工作原理
现代计算机都采用“存储程序式”结构,采用二进制形式来表示数据和指令。计算机处理信息主要包括输入、处理(运算与控制)、存储和输出四个步骤。首先将数字、文字、图片或声音等信息输入计算机,经过计算机的处理,主要是运算与控制,将处理完成的数据输出给用户,在此过程中对信息进行存储,原始数据被临时存储(一般存储在RAM中)直到被处理,而处理后的信息再存储(一般存储在外存中),以便查询。(共13张PPT)
第7章
课时23 计算机软件
信息技术
课标梳理·微知著
教材重点 课标要求 学业质量水平
系统软件及其功能 1.理解信息系统中的软件
2.理解软件在信息系统中的作用 1-1
应用软件及其功能 1-1
教材研析·固基础
根据软件所起的作用不同,计算机软件可分为系统软件和应用软件等。
1
系统软件
系统软件是指控制和协调计算机及外部设备,支持应用软件开发和运行的软件。它的主要功能是帮助用户管理计算机的硬件,控制程序调度,执行用户命令,方便用户使用、维护和开发计算机等。系统软件一般包括操作系统、语言处理程序、数据库管理系统和网络管理系统等。
1.操作系统
①操作系统是管理软硬件资源、控制程序执行,改善人机界面,合理组织计算机工作流程和为用户使用计算机提供良好运行环境的一种系统软件。
②操作系统是用户和计算机之间的接口,是系统软件中最重要的一种,是系统软件的核心,它提供了软件的开发环境和运行环境。
③常用的操作系统有:DOS、Windows、Unix、Mac OS、Linux等。
2.语言处理程序
①语言处理程序有汇编程序、编译程序、解释程序等。
②它的作用是把我们所写的源程序转换成计算机能识别并执行的目标程序。例如Python、VB、VC++等程序设计语言。
2
应用软件
应用软件是指为了解决各类应用问题而设计的各种计算机软件。
办公软件满足用户在文字处理、表格制作、幻灯片制作、图形图像处理、简单数据库处理等方面的常见办公需求。工具软件则满足用户在系统维护、系统美化、图像编辑、音视频处理等方面的专业工作需求。
典例1 对电脑、智能手机、智能电视来说,必不可少的软件是( )
A.操作系统软件
B.视频播放软件
C.办公软件
D.图形处理软件
解析 软件分为系统软件和应用软件。系统软件是设备运行必备的软件,对于电脑、智能手机、智能电视来说,系统软件是基础软件;视频播放软件、办公软件等是应用软件。
A
典例2 下列软件系统中,不属于网络数据库管理系统的是( )
A.MySQL
B.SQL Server
C.SQLite
D.VB
解析 MySQL、SQL Server、SQLite都属于网络数据库管理系统,VB不属于数据库管理系统。
D
典例3 根据软件所起的作用不同,计算机软件可分为( )
A.系统软件 应用软件
B.系统软件 管理软件
C.应用软件 管理软件
D.管理软件 办公软件
解析 本题考查的是计算机软件的相关知识。根据软件所起的作用不同,计算机软件可分为系统软件和应用软件等;为了满足用户不同领域需求,可将应用软件分为办公软件、工具软件、娱乐软件、管理软件等等。
A
典例4 关于系统软件和应用软件,说法错误的是( )
A.系统软件和应用软件都属于计算机软件
B.操作系统是最重要的系统软件
C.系统软件可以满足用户的特定需求,拓宽计算机系统的应用领域
D.常用的计算机操作系统有Windows、Mac OS、Linux、Unix等
解析 本题考查的是计算机软件的相关内容。应用软件可以满足用户的特定需求,拓宽计算机系统的应用领域。
C
典例5 (2023浙江7月学考)阅读下列材料,回答下面问题。
小明家安装了某智能家居系统,该系统具备室温自动调节功能:温度传感器采集温度数据,并上传到服务器,当室温超过或低于所设定的阈值时,由服务器发出指令,控制空调设备实现室温自动调节。系统通过“光猫”接入互联网,小明在移动终端安装该系统的APP,可以远程查看、控制家里的温度。
(1)下列关于该信息系统组成的说法,正确的是( )
A.该系统的数据包含温度、阈值
B.该系统的用户只有小明及其家人
C.该系统的硬件只有服务器和“光猫”
D.该系统的软件均为应用软件
(2)下列关于该信息系统支撑技术的说法,正确的是( )
A.使用APP远程查看家里的温度无需服务器支持
B.该系统功能的实现需要传感与控制技术的支持
C.该系统的使用与家庭网络环境无关
D.该系统的性能仅由硬件决定
A
B
解析 (1)本题考查信息系统组成知识。该系统的用户除了小明及其家人外,还有开发人员、维护人员等;该系统的硬件除服务器和“光猫”外,还有传感器、执行器、智能终端等;该系统的软件既需要应用软件,还需要系统软件。故选A。
(2)本题考查信息系统支撑技术。使用APP远程查看家里的温度一定需要服务器的支持和配合,APP程序无法单独工作。该系统的使用与家庭网络环境密切相关。该系统的性能由软、硬件等参数共同决定。(共33张PPT)
第7章
课时24 移动终端、传感与控制
信息技术
课标梳理·微知著
教材重点 课标要求 学业质量水平
移动终端的
硬件与软件 通过分析典型的信息系统,能够理解移动终端在信息系统中的作用 1-1
移动终端
的工作原理 理解移动终端的工作原理 1-1
常见的传
感器技术 了解常见的传感器技术,并能够使用智能终端获取传感器信息。传感信息的获取 1-1
射频识别技术 了解射频识别技术,并体验RFID电子标签的识别过程 1-1
信息系统中
的控制 了解常见的传感与控制机制,并体验智能终端和计算机的互动控制 1-1
教材研析·固基础
1
移动终端的硬件与软件
1.移动终端同普通计算机一样,也是由硬件和软件组成。
2.硬件普遍采用计算机经典的体系结构,软件也分为系统软件和应用软件。
3.移动终端要求尺寸小、功耗低、性能高,但性能的提高往往意味着尺寸和功耗都会增加。因此,尺寸、功耗与性能三者之间需要合理平衡。同时,移动终端的软件和硬件也要互相匹配、紧密融合,才能使性能更佳。
4.移动终端的中央处理器是整个设备的控制中枢系统和逻辑控制中心,通过运行存储器内的软件及调用存储器内的数据库,实现语音处理、输入输出控制等。
5.移动终端的操作系统主要有安卓(Android)系统、苹果iOS系统、Windows系统等。
移动终端的应用软件往往与工作、生活密切相关,针对性较强,如出游有专门的订票、订房APP,购物有专门的购物APP等。
【知识拓展】安卓系统
安卓系统是一种基于Linux的操作系统,最初主要支持手机,现在已逐渐扩展到平板电脑及其他领域,如智能家电、数码相机、游戏机等。
6.智能手机作为最常见的移动终端设备,有着丰富的移动应用软件,让我们在手机上足不出户就能正常地生活、工作和学习。
【知识拓展】手机的性能指标:影响智能手机的主要性能指标有CPU、存储和屏幕分辨率等。
①CPU:手机的核心部件之一,直接关系到手机运行的快慢。一般情况下核心数量越多性能越好。
②运行内存:类似于计算机中的“内存条”,越大越好,目前大小在GB级别。智能手机实现多任务处理、复制和粘贴、运行大型游戏程序等非常依赖RAM。
③存储内存:类似于计算机中的“硬盘”,采用静态内存,越大越好,目前大小在GB级别。
④屏幕:手机屏幕的大小、分辨率直接关系到显示的效果。屏幕越大、分辨率越高、显示颜色越多,画面效果越好。
7.移动支付是用户使用移动终端(通常是手机)对所消费的商品或服务进行账务支付的一种方式。“无现金支付”成为当前消费方式的主流:如支付宝、微信、翼支付;NFC是一种短距离的高频无线通信技术,能在短距离内与兼容设备进行识别和数据交换,移动终端采用NFC技术可实现移动支付。
典例1 移动终端是可以在移动中使用的计算机设备。下列选项中均属于移动终端的是( )
A.智能手机、平板电脑
B.数据库服务器、自动取票机
C.电子秤、PDA智能终端
D.公交卡、图书馆借阅系统
解析 智能手机、平板电脑、PDA智能终端均属于移动终端。
A
典例2 下列关于安卓系统的说法,错误的是( )
A.安卓操作系统最初由安迪·鲁宾(Andy Rubin)开发
B.安卓操作系统只支持手机使用
C.安卓系统是一种基于Linux的操作系统
D.安卓系统属于主流移动终端的操作系统
解析 本题考查的是移动终端的软件的相关知识。安卓系统一开始主要支持手机,现在已逐渐扩展到平板电脑及其他领域,如智能家电、数码相机、游戏机等。
B
典例3 下列关于移动支付的说法,错误的是( )
A.移动支付是无现金支付
B.支付宝、微信支付等都是移动支付
C.移动支付在无网络的状态下不能进行
D.移动支付成为当前消费方式的主流
解析 本题考查的是移动支付的相关知识。移动支付可以通过扫码支付和NFC支付,NFC是一种短距离的高频无线通信技术,能在短距离内与兼容设备进行识别和数据交换,移动终端采用NFC技术可实现无网络支付。
C
2
移动终端的工作原理
1.原理:移动终端跟计算机一样,包括输入、处理(运算与控制)、存储和输出四个部分,其工作原理与计算机基本相同。
2.特点:移动终端具备的“移动性”和“智能性”,使移动终端在工作时表现出更多的人性化功能和强大的多媒体特性。
3.移动终端的智能性
移动终端的“智能性”在硬件上主要基于传感器的植入。传感器增加了移动终端的自动检测与适应功能,使移动终端能根据不同人群的使用习惯自动做出调整。
典例4 (2023浙江7月学考)下列关于移动终端的说法,不正确的是( )
A.中央处理器是移动终端的核心部件之一
B.智能手机、平板电脑、POS机都属于移动终端
C.传感器的植入,增加了移动终端的自动检测与适应功能
D.移动终端与其他设备的网络通信,无需遵循网络协议
解析 本题考查移动终端知识。移动终端与其他设备的网络通信,同样需遵循网络协议,如TCP/IP这些网络协议的支持。故选项D错误。
D
典例5 下列关于移动终端的叙述,正确的是( )
A.移动终端包括输入、处理(运算与控制)和输出三个部分
B.移动终端具有智能性主要基于传感器的植入,但是传感器没有自动检测功能
C.共享单车的使用体现的是移动终端具备智能性
D.移动终端的工作原理与计算机基本相同
解析 本题考查的是移动终端的工作原理的相关知识。移动终端跟计算机一样,包括输入、处理(运算与控制)、存储和输出四个部分;传感器具有移动终端的自动检测与适应功能,使移动终端能根据不同人群的使用习惯自动做出调整;共享单车的使用体现的是移动终端具备移动性;移动终端的工作原理与计算机基本相同。
D
3
信息系统与外部世界的联系
在由传感与控制技术支持的信息系统中,将采集到的外部世界的各种信息输入到信息系统;控制技术则实现信息系统对外部世界的控制。目前,传感与控制技术已在日常工作生活中广泛应用,例如天网监控系统、火车站的闸机、微信智能锁和QQ物联功能。
4
常见的传感器技术
1.传感器的组成:传感器属于信息输入设备,一般由敏感元件、转换元件、其他辅助元件三部分组成。
2.传感器各部分结构的功能:通过敏感元件感受(或响应)和检出被测对象的待测信息;通过转换元件将敏感元件所感受(或响应)的信息直接转换成有用信号(一般为电信号)。辅助元件主要包括信号调节与转换电路及其所需的电源。
传感器的结构示意图
3.传感器的种类:根据基本感知功能的不同,通常把传感器分为热敏、光敏、气敏、力敏、磁敏、湿敏、声敏、色敏和味敏等传感器。类似于人的五大感觉器官。
4.传感器在智能手机中的应用
智能手机已经成为一种具有多种综合功能的智能终端,传感器发挥着重要的作用。
①通过光线传感器,可以自动调节屏幕背光的亮度;
②通过距离传感器,可以检测手机是否贴在耳朵上正在打电话,以便自动调暗屏幕达到省电的目的;
③通过重力传感器,可以实现手机横竖屏智能切换、拍照照片朝向切换;
④通过加速度传感器,可以实现计步功能;
⑤通过指纹传感器,可以实现加密、解锁、电子支付等功能;
⑥通过霍尔传感器,可以实现翻盖自动解锁、合盖自动锁屏等功能。
【特别提醒】同一种传感器采用不同的算法,还可以实现不同的功能。如智能手环中的加速度传感器,除了实现计步功能外,通过特定的算法,还可以监测用户的睡眠状况;磁场传感器,除了可以制作电子指南针以外,还可用于制作电子金属探测器。
典例6 (2023浙江7月学考)有如下三个传感器的应用场景:
(1)拍手时楼道内的灯自动点亮
(2)手机根据环境亮度自动调节屏幕亮度
(3)智能手环具有计步功能
为上述三个应用场景依次选择一种适用的传感器,下列选项正确的是( )
A.声音传感器、光线传感器、压力传感器
B.声音传感器、光线传感器、加速度传感器
C.压力传感器、距离传感器、光线传感器
D.光线传感器、声音传感器、加速度传感器
B
解析 本题考查传感器知识。拍手时楼道内的灯自动点亮,这个应用中使用了声音传感器。手机根据环境亮度自动调节屏幕亮度使用了光线传感器。智能手环或手机的计步功能使用了加速度传感器。故本题答案为B。
典例7 关于传感器的说法,正确的是( )
A.移动终端的“移动性”在硬件上主要基于传感器的植入
B.所有传感器都由敏感元件和转换元件组成
C.空调这一家用电器中使用了温度传感器,而不使用压力传感器
D.传感器是一种检测装置,能感受到被测量的信息
解析 本题考查的是移动终端的工作原理的相关知识。移动终端的“智能性”在硬件上主要基于传感器的植入;传感器是指能感受被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成;空调不仅使用了温度传感器,其控制按钮也可以使用压力传感器。
D
5
传感器信息的获取
1.信息系统从传感器获取信息的方式:无线网络、蓝牙、串口(COM接
口)等。
【知识拓展】串口
串口是串行接口的简称,也称串行通信接口,是采用串行通信方式的扩展接口。
特点:通信线路简单,一般只要一对传输线就可以实现双向通信,从而大大降低了成本,特别适用于远距离通信,但传送速度较慢。
目前串口多用于工业控制和测量设备以及部分通信设备中。
2.传统的计算机一般没有传感器的接口,需要借助其他具备传感器接口的智能终端来实现信息的获取。而计算机和智能终端的通信一般采用COM接口或通过USB接口模拟COM接口来实现。
【知识拓展】micro:bit
①micro:bit是一款由英国广播电视公司(BBC)为青少年编程教育设计的入门级开发板。
②应用实例:使用micro:bit设备作为采集传感器数据的智能终端,通过Python编程,获取温度传感器的信息。
操作步骤:
a.通过USB连接线将micro:bit接到计算机,并安装串口驱动。
b.编写程序,获取环境数据。
c.通过串口调试工具,查看串口数据。
③micro:bit的代码采用MicroPython语言编写。MicroPython是Python的子集,为单片机(Microcontroller Unit,简称MCU)应用领域开发而定制的一种语言,即运行在单片机上的Python程序。
典例8 在一个智能家居系统中,根据季节的变化或者用户的需求来调整温度需要用到( )
A.湿度传感器
B.温度传感器
C.激光测距传感器
D.超声传感器
解析 温度调节首先需要具有感受温度的装置,温度传感器正是温度感应的装置,通过温度传感器可以将温度信号转化为数字信号,然后通过智能家居系统做出温度调节。
B
6
射频识别技术
1.射频识别,又称无线射频识别(RFID),属于通信技术的范畴,可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据,而无须在特定目标与识别系统之间建立机械或光学接触。同时,从信息采集的角度来看,射频识别技术也属于传感器技术。
2.射频及其原理
①射频(RF)是指具有远距离传播能力的高频电磁波。
②原理:当电流流过导体,导体周围会形成磁场,交变电流通过导体,导体周围会形成交变的电磁场。交变的电磁场向空中传播就形成了电磁波。频率范围在300 kHz~30 GHz之间的高频交变电流,会在导体周围的空间产生高频电磁波,并向外远距离传播出去,这些高频电磁波,就是射频。
3.射频识别的实质:是一种无线传输,发射端发送特定的射频信号,接收端接收到射频信号后,从中提取出有用信息。
4.信息系统利用RFID技术识别外部世界的事物。
①RFID标签,也称电子标签,由芯片与天线(线圈)组成,每个标签具有唯一的电子编码。
②种类:a.无源标签(被动式标签)最为常见,依靠从读写器的电磁波中获得能量,激活标签中的芯片,芯片产生电磁波发送给读写器,无源电子标签具有价格便宜的优势,但其工作距离、存储容量等受到能量来源的限制。
b.有源标签(主动式标签)能量由电池提供,能够主动向读写器发送射频信号。
有源电子标签通常具有更远的通信距离,但体积较大,价格也相对较高,主要应用于贵重物品远距离检测等领域。
5.RFID读写器
RFID读写器(Reader)的主要任务是控制射频模块向标签发射读取信号,并接收标签的应答,对标签的对象标识信息进行解码,然后将对象标识信息和标签上其他相关信息传输到信息系统以供处理。根据应用不同,读写器可以是手持式或固定式。
6.射频识别技术的应用
无源RFID产品开发较早,市场应用广泛,如公交卡、食堂餐卡、银行卡、宾馆门禁卡、第二代居民身份证、物流货物追踪、不停车收费、野生动物的跟踪、药品生产、病人看护、自动化生产、质量追踪等。从互联网到物联网,能够识别“万物”的RFID技术是其中的关键技术之一。
典例9 以下属于RFID(射频识别技术)应用的是( )
A.ETC不停车计费系统
B.手机中的指南针
C.测温枪自动测温系统
D.导弹的热红外追踪系统
解析 RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术,识别工作无须人工干预,可工作于各种恶劣环境,RFID可识别高速运动物体并可识别多个标签,ETC不停车计费系统属于RFID射频识别技术的应用。
A
典例10 下列关于射频识别技术的说法,正确的是( )
A.射频识别属于通信技术的范畴,但不属于传感器技术
B.射频识别的过程,实际上是一种无线传输
C.射频是指具有远距离传播能力的低频电磁波
D.射频识别的两大基本元素是发射端和处理端
解析 本题考查的是射频识别技术。射频识别又称无线射频识别(简称RFID),属于通信技术的范畴,同时从信息采集的角度来看,射频识别技术也属于传感器技术;所谓射频(简称RF),是指具有远距离传播能力的高频电磁波;射频识别技术的两大基本元素是发射端——RFID标签(也称电子标签)和接收端——RFID读写器。
B
7
信息系统中的控制
执行器是指在控制系统中接受控制信息并对受控对象施加控制作用的
装置。
控制的基础是信息,一切信息传递都是为了控制,任何控制又依赖信息反馈来实现。
控制与反馈示意图
【知识拓展】控制分为开环控制和闭环控制两种。
开环控制指控制的结果不会影响当前的控制输出。
闭环控制将控制的结果反馈回来与系统设定的希望值比较,并根据它们的误差调整控制作用。
典例11 上海世博会上有一种机器人能主动走近参观者并与之对话。关于这种机器人,下列说法正确的是( )
①机器人应用了能“看”能“听”的感测技术
②机器人内部不需要存储设备
③机器人应用了控制技术来保持肢体的平衡
④机器人说话的声音是模仿人的语音经计算加工处理合成的
A.①③④ B.①②④
C.②③④ D.①②③
解析 机器人可以回答、做动作正是应用了能“看”能“听”的感测技术;机器人能够站立、行走应用了控制技术来保持肢体的平衡;机器人说话的声音是模仿人的语音经计算加工处理合成的,故①③④说法正确。
A
典例12 下列关于信息系统中的控制的说法正确的是( )
A.信息系统可以不通过传感器能够获取外部世界的各种信息
B.信息系统通过执行器才可以作用于外部世界
C.传感器指在控制系统中接受控制信息并对受控对象施加控制作用的
装置
D.智能手环通过简单的震动来提醒用户是控制器在信息系统中的应用
解析 本题考查的是信息系统中的控制的相关知识。信息系统通过传感器能够获取外部世界的各种信息,通过执行器,则可以作用于外部世界;在控制系统中接收控制信息并对受控对象施加控制作用的装置是指执行器;智能手环通过简单的震动来提醒用户属于执行器在信息系统中的应用。
B(共36张PPT)
第7章
课时25 网络系统、网络应用软件开发
信息技术
课标梳理·微知著
教材重点 课标要求 学业质量水平
网络的功能
与作用 理解网络在信息系统中的功能与作用 1-1
网络的分类 了解网络的分类及其发展趋势 1-1
网络的组
成与构建 了解网络的组成及其各部分的作用,并掌握无线局域网的构建方法及步骤 1-1
网络应用的
规划设计 了解网络应用软件的规划设计及其流程 1-1
编写网络应
用程序 了解网络应用软件的基本组成结构,并掌握网络程序代码编写的基本方法和步骤 1-1
教材研析·固基础
1
网络的功能与作用
①数据通信功能。数据通信是通信技术和计算机技术相结合而产生的一种通信方式,是网络系统最基本的功能。
②资源共享功能。资源共享是指网络中所有的软件、硬件、数据资源等能被网络中的所有用户共同使用。
③分布处理功能。分布式处理是指将不同地点或具有不同功能或拥有不同数据的多台计算机通过通信网络连接起来,并在控制系统的统一管理控制下,协调地完成大规模信息处理任务。
对于大型综合性问题,则可将各部分问题交给不同的计算机分头处理,既增强了实用性又提高了设备利用率。
典例1 小明将制作的校园微电影存放到某网站的“云盘”中,并分享给全班同学,“云盘”主要利用了计算机网络的( )
A.资源共享功能
B.分布处理功能
C.数据通信功能
D.WWW服务功能
解析 资源共享是指网络中所有的软件、硬件、数据资源等能被网络中的所有用户共同使用。题目中“云盘”很明显利用了计算机网络的资源共享功能。故选A。
A
典例2 下列选项中,不属于网络的三个主要功能的是( )
A.数据防伪功能
B.数据通信功能
C.资源共享功能
D.分布处理功能
解析 本题考查的是网络的功能与作用。网络将信息系统的各类软、硬件设施连接在一起,从而使信息能在系统中被发送、接收和传输,它具有的三个主要功能是数据通信功能、资源共享功能和分布处理功能。
A
典例3 某些部门的设备,如打印机、扫描仪及存储设备等,可供其他部门使用体现的是网络具有( )
A.数据通信功能
B.分布处理功能
C.控制运算功能
D.资源共享功能
解析 本题考查的是网络的功能与作用。资源共享是指网络中所有的软件、硬件、数据资源等能被网络中的所有用户共同使用。某些部门的设备可供其他部门使用体现的是网络具有资源共享功能。
D
2
网络的分类
计算机网络、移动通信网络和广播电视网络现已成为覆盖面广、影响力大的三大网络。
1.计算机网络是将不同地理位置的具有独立功能的多台计算机及其外部设备,通过通信线路连接起来,在网络操作系统、网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下,实现资源共享和信息传递的计算机系统。
计算机网络按网络的覆盖范围进行分类,可以分为三类:局域网、城域网和广域网。
①局域网(LAN)。在有限范围内(如一个实验室、一幢大楼),将各种计算机、终端与外部设备互联组成的计算机通信网。特点:限于较小的地理区域内,一般不超过2千米,通常是由一个单位组建拥有的。
②城域网(MAN)。城域网是在一个城市范围内建立的计算机通信网。它主要满足几十千米范围内企事业单位的多个局域网互连需求,从而实现大量用户之间的数据、语音、图形与视频等多种信息的传输功能。
③广域网(WAN)。广域网也称为远程网,它所覆盖的地理范围在几十千米以上。广域网覆盖一个国家、地区或横跨几个洲,形成国际性的远程网络。广域网通过公用分组交换网、卫星通信网和无线分组交换网,将分布在不同地区的计算机系统互连起来,达到资源共享的目的。
2.移动通信是移动设备(如手机、平板电脑或其他便携式工具)之间或移动设备与固定设备之间的通信,其实质就是利用无线电波来传递信息。移动通信网络指的是通过移动通信链路使移动设备连接到公共网络设施,从而实现互联网访问所形成的网络。移动网络接入互联网,从而使用户能随时随地通过移动设备来访问Web站点和各种网络应用。
3.广播电视网络也称为混合光纤同轴网络(HFC),是利用有线电视铺设的同轴电缆和光缆为传输物理链路所构成的混合网络。
优点:频带宽、容量大、功能多、成本低、抗干扰能力强、支持多种业务等优势。
缺点:有被搭线窃听的危险;极易造成单点故障;由于共享总线,因此随着用户数量的增加会出现网络拥堵。
4.下一代互联网、宽带通信网和数字电视网的演化
①数字技术得到迅猛的发展和应用。所有的信息都能在不同的网络中被传输,并最终通过数字终端呈现在用户面前。
②光纤通信技术广泛应用。光纤通信技术的发展应用为传送业务信息提供了必要的技术基础。
③计算机网络互连通信技术(IP技术)进一步发展。TCP/IP协议的普遍采用,使得各种以IP为基础的业务都能在不同的网上实现互通。
典例4 下列关于网络的分类,说法正确的是( )
A.移动通信按网络的覆盖范围可分为局域网、城域网和广域网
B.广播电视网络的特点是成本低、抗干扰能力强
C.计算机网络的实质是利用无线电波来传递信息
D.计算机网络互连通信技术的发展属于计算机网络的更新与应用
解析 本题考查网络基础知识。计算机网络按网络的覆盖范围可分为局域网、城域网和广域网;广播电视网络的优点是频带宽、容量大、多功能、成本低、抗干扰能力强、支持多种业务;移动通信的实质是利用无线电波来传递信息;计算机网络互连通信技术的发展属于广播电视网络的更新与应用。
B
3
网络的组成
1.网址一般称URL(统一资源定位器),用来在因特网上定位一个文件。
网址由三部分组成:网络协议、服务器地址及文件名。
2.网络的组成:
①计算机系统:主要用于完成数据信息的收集、存储、处理和输出等任务,并提供各种网络资源。根据在网络中的用途分为两类:服务器和终端。
服务器负责数据处理和网络控制,并构成网络的主要资源。
终端是用户进行网络操作、实现人机对话的工具。
②数据通信系统:主要由传输介质和网络互连设备等组成。传输介质是传输数据信号的物理通道,用于连接网络中的各种设备。常用的有线传输介质有双绞线、同轴电缆、光缆等;无线传输介质有无线电微波信号、红外信号等。网络互连设备主要包括调制解调器(Modem)、路由器(Router)和交换机(Switch)等。数据通信系统是网络的一个重要组成部分,如果数据通信系统出现问题,那么网络信号的传输将会延时或中断,它是整个网络的生命线。
③网络软件和网络协议:网络软件主要有两方面作用,一方面授权给用户,使用户能访问网络资源,并且方便、安全地使用网络;另一方面管理和调度网络资源,提供网络通信和用户所需的各种网络服务。
网络软件一般包括网络操作系统、通信软件以及管理和服务软件等。
网络协议是实现网络不同终端、不同网络之间相互识别和正确通信的一组标准及规则,它是计算机网络正常工作的基础。
常用网络协议一览表
网络协议 作用
传输控制协议TCP 管理被传送内容的完整性
网际协议IP 负责将信息从一个地方传送到另一个地方
应用程序协议AP 将传输的信息转换成人类能识别的内容
动态主机配置协议DHCP 集中管理和分配局域网中的动态IP地址
超文本传输协议HTTP 在本地浏览器与Web服务器间传送超文本HTML信息
TCP/IP协议 最重要的网络协议,没有该协议计算机无法联网
典例5 能把两个或两个以上的不同网络互相连接成为互联网络的连接设备是( )
A.中继器
B.集线器
C.交换机
D.路由器
解析 路由器是连接因特网中各局域网、广域网的设备,它会根据信道的情况自动选择和设定路由,以最佳路径,按前后顺序发送信号。要把两个或两个以上的不同网络互相连接成为互联网络,应使用路由器。
D
典例6 网络协议中最重要的协议是( )
A.超文本传输协议HTTP
B.传输控制协议TCP和网际协议IP
C.应用程序协议AP
D.文件传输协议FTP
解析 本题考查的是网络协议的相关知识。网络协议中最重要的是TCP/IP协议,即传输控制协议(TCP)和网际协议(IP)。其他的应用层协议如HTTP、FTP及Telnet等都是建立在TCP/IP协议的基础上。
B
4
网络的构建
网络的构建是通过数据通信系统将不同地理位置的计算机系统连接起来,并在网络软件和网络协议的协调管理下进行工作。网络的构建首先要从局域网开始,最小网络就是局域网。
无线局域网构建步骤
(1)确定网络结构,连接网络设备
在各类网络结构中,树形网络是一种分层结构,网络节点呈树状排列,适用于多分支的管理和控制,其特点是易于扩展和隔离故障。因此在构建网络时可按树形网络结构来连接网络设备。首先将ISP光纤接入光调制解调器,俗称“光猫”,然后将“光猫”用双绞线连接至路由器的WAN口;再将计算机、数码摄像头等有线终端用双绞线连接至路由器的LAN口,而笔记本电脑、手机及平板电脑等无线终端则通过WLAN与路由器连接。
网络结构示意图
(2)互联网的接入
要将整个局域网接入互联网,必须通过路由器将局域网的私有地址转化为公有地址。这就需要对路由器进行两个操作:一是设置路由器连接因特网的方式;二是启用路由器的网络地址转换功能。路由器连接因特网的方式对于个人用户来说一般都使用PPPoE上网连接方式(即拨号上网),只要在路由器的WAN口设置中输入PPPoE用户名和密码即可。至于网络地址转换功能一般默认是自动开启的。
(3)有线终端设备接入局域网
终端设备接入路由器都需要一个与路由器处于相同网段的IP地址。路由器、交换机及服务器等设备,为了便于访问和管理,可以使用静态地址。PC机、网络电视机顶盒及数字摄像头等设备,为了避免烦琐的设置,可以使用动态地址。若使用动态地址来接入终端设备,则路由器必须开启DHCP服务。
(4)移动设备接入局域网
要将移动设备接入到局域网,就必须开启路由器的无线网络功能。如果路由器不具备无线网络功能,应该为路由器外接一个无线AP(无线网络接入点)或无线路由器。要正常使用无线路由器或AP,还需设置SSID、加密方式及共享密钥等,该设置在路由器的无线网络设置界面中操作。
(5)网络连通性测试
网络架设完成后需对网络进行连通性测试,以便确定网络是否能正常工作。可以通过终端浏览网页是否正常等简单方法来测试。
典例7 (2023浙江1月选考)下列关于网络技术的说法,正确的是( )
A.无线网络中的数据通信不需要传输介质
B.网络协议是实现不同网络之间正确通信的基础
C.网络中的资源就是指网络中的所有硬件资源
D.移动终端之间只能通过移动通信网络进行通信
解析 本题考查网络技术相关概念。在传输数据过程中离不开传输媒介,因为信息具有载体依附性,故选项A错误;网络协议就是一组标准规则,以实现在不同网络、终端间相互识别正确通信,故选项B正确;网络中的资源包括所有的硬件资源还有软件资源,例如网络所用到的应用程序、语言处理程序、服务程序等,故选项C错误;移动通信网络是专指通过移动通信链路使移动设备连接到公共网络设施,还可以使用计算机网络、移动通信网络、卫星通信等方式进行通信,故选项D错误。
B
5
网络应用开发概述
网络应用软件的实现架构有两种,分别是客户端/服务器架构(Client/Server架构,简称C/S架构)和浏览器/服务器架构(Browser/Server架构,简称B/S架构)。其优缺点如下表:
网络开
发架构 优点 缺点
客户端/服
务器架构
(C/S) 降低了系统的通信开销和开发
难度
安全性比B/S高 客户端软件需安装才能使用,给应用程序的升级和维护带来一定的困难
浏览器/服
务器架构
(B/S) 客户端无需专门程序,应用程序的升级和维护都可以在服务器端完成,升级和维护都较C/S方便 服务器的负荷较重,对服务器的要求较高;安全性没有C/S高;开发难度较高
典例8 下列关于网络应用软件的实现架构的说法,正确的是( )
A.网络应用软件的实现架构有C/S、B/S、S/C三种
B.B/S架构的优点是降低了系统的通信开销和开发的难度
C.B/S架构无需安装专门的客户端程序,但服务器的负荷较重
D.C/S是对B/S架构改进后产生的一种软件系统体系结构
解析 本题考查网络应用软件开发架构。A选项中,网络应用软件的实现架构有两种;B选项中,降低了系统的通信开销和开发的难度是C/S服务器架构的优点;C选项正确;D选项B/S架构是对C/S架构改进后产生的一种软件系统体系结构。
C
典例9 客户端软件需安装才能使用,具有这一特点的网络架构是( )
A.C/S架构
B.P To P架构
C.B/S架构
D.B To C架构
解析 本题考查的是网络应用开发概述的内容。客户端/服务器架构,简称C/S架构,其优点是降低了系统的通信开销和开发的难度,缺点是客户端软件需安装才能使用,给应用程序的升级和维护带来一定的困难。
A
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网络应用的规划设计
1.网络应用的规划设计流程
首先要对网络应用进行详细的分析→要在分析的基础上确定应用的架构模式→根据架构模式选择合适的开发工具及现有的应用框架→明确各个模块的功能→用统一、规范的图表和书面语言表达出来。
2.“网络聊天机器人”应用的规划设计
应用的目的→应用的总体架构→应用的功能组成→界面设计及代码实现。
7
编写网络应用程序
1.编写网络应用程序首先要确定相应的Web应用框架,在Python中常用的Web应用框架有Flask、Django及Tronado,其中Flask Web框架非常精简,属于小型框架。
Flask Web框架具有一个包含基本服务的核心,并且是一个可扩展的框架,很多功能可以通过扩展来实现。它允许开发者任意挑选符合项目需求的扩展,甚至可以自行开发。
2.使用Flask Web框架编写网络应用流程
①导入框架模块。
from flask import Flask #导入Flask框架模块
②创建应用实例。
app=Flask(_name_)
③编写路由和视图函数。
建立URL到程序代码的关联。
@app.route('/') #路由
def index(): #视图函数
return'这是我的第一个网页程序!'
④启动web应用。
if_name_=='_main_':
app.run()
3.在Flask框架中Web服务器是自带的,调用应用实例APP的run方法就会启动该集成的开发Web服务器,服务器启动后就会进入轮询状态,等待用户访问并处理用户请求,直到程序停止。“_name_=='_main_'”是确保只有当直接执行这个脚本时才启动开发Web服务器,如:Python web.py。
4.要开发“网络聊天机器人”,须在原有的Web应用程序的基础上解决两个问题:一是机器人对话能力的实现;二是网页上的输入与输出。第一个问题可以通过导入AIML模块来解决。AIML即人工智能标记语言,本模块由理查·华莱士发明。目前AIML已经有了Java、Python、C、C#及Pascal等语言的版本,该模块的Python版本可以用来解决问题。第二个问题可以通过在网页中使用提交表单来解决。
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调试发布
程序在编写过程中难免会出现错误,需要进行调试、修正错误。错误一般包括两类:一类是相对简单的语法错误,在程序执行时Python会检查出相应的错误并给出修改建议;另一类是相对复杂的逻辑错误,需要编程人员仔细研究和分析。调试结束后,在确保应用能正确运行的情况下,才能将其发布至服务器,供用户使用。
①调试模式。Flask Web框架提供了一个称为调试模式的功能,只要在开发配置或程序代码中设置“debug=True”就能打开调试功能。
②应用发布。当Web应用程序通过调试并修改完善后,最后就是投入实际应用了,在开发环境中我们只需要通过如下命令就可以启动Web应用,以供他人访问使用。
Python应用程序.py runserver
在实际生产环境中常见的可靠的Web服务器有很多,如IIS、Apache、Nginx、Tomcat及WebLogic等,只需将自己编写的Web应用程序以WSGI应用或CGI形式发布至相应的Web服务器即可。
典例10 (2022浙江7月学考)阅读下列材料,回答下面的问题。
小余搭建了蔬菜大棚温度监测系统,系统结构示意图如图所示。智能终端通过接口接收温度传感器采集的数据,IoT模块(网络模块)传送温度数据到Web服务器并保存到数据库。IoT模块需要设置无线网络的名称SSID和共享密钥PASSWORD连通无线网络,采用与Web服务器相同的IP和PORT配置连通服务器。客户端通过浏览器访问Web服务器。Web服务器将处理的结果经IoT模块传送给智能终端,由智能终端启动执行器实现对温度的
控制。
(1)下列组合属于该信息系统硬件的是( )
①Web服务器 ②小余 ③客户端 ④温度数据
⑤智能终端 ⑥传感器
A.①②③⑥ B.②③④⑤
C.①③⑤⑥ D.①④⑤⑥
(2)关于该系统中数据采集与处理的说法,正确的是( )
A.该系统的传感器属于输入设备
B.智能终端通过无线网络接收传感器的数据
C.系统的数据分析结果只能用表格形式呈现
D.传感器实现了温度数据由数字信号转换为模拟信号的功能
A
C
(3)根据阅读材料,下列说法正确的是( )
A.该系统采用C/S网络架构
B.执行器由Web服务器直接控制
C.客户端需要安装专门的客户端程序才能完成数据的访问
D.IoT模块需要设置无线网络的名称SSID和共享密钥PASSWORD连通无线网络
D
解析 (1)本题考查信息系统的组成相关知识。信息系统有硬件、软件、数据、通信网络和用户五个关键要素,其中硬件是信息系统中看得见、摸得着的设备,包含计算机硬件、移动终端硬件和通信网络设备等。Web服务器(和终端)是计算机硬件,小余是用户,客户端(如电脑、手机等)是硬件,温度数据是数据,智能终端(如Micro:bit、掌控板等)和传感器(如温度传感器、湿度传感器等)都是硬件。
(2)本题考查信息系统数据的采集与呈现。传感设备是信息系统中重要的输入设备,A正确;由题干知智能终端通过接口接收传感器采集的数据,B错误;系统的数据分析结果可以采用数值、表格、图表等多种形式呈现,C错误;传感器能感受被测量变化并变换成电信号或其他所需形式的信息输出,是将模拟信号转化为电信号或数字信号,D错误。
(3)本题考查信息系统的设计与搭建。该信息系统客户端通过浏览器访问Web服务器,故采用B/S架构,A错误;由题干图知,执行器由智能终端控制,B错误;客户端通过浏览器即可访问数据,不需安装专门的客户端软件,C错误;由题干知,IoT模块需要设置无线网络的名称SSID和共享密钥PASSWORD连通无线网络,D正确。
