第3章 信息系统的基础设施学考知识清单-2025-2026学年人教/中图版高中信息技术必修二

该高中信息技术高考复习学案系统梳理了信息系统基础设施核心考点，涵盖计算机体系结构、存储设备、通信网络、软件分类及物联网技术，按“硬件-网络-软件-信息获取”逻辑构建知识体系。通过问题链和任务单设计，引导学生自主区分RAM与ROM特性、分析IP地址分类等，形成结构化认知框架。 亮点在于诊断性自测与任务驱动学习，如设置IP地址合法性判断例题、家庭局域网拓扑分析任务，培养信息意识与计算思维。每个模块配有知识对比表和错题归因工具，帮助学生自主诊断薄弱点，教师可依据学情精准指导，提升复习实效。

第3章 信息系统的基础设施 3.1 信息系统中的计算机与移动终端 1 计算机、移动终端与信息系统的关系 一个信息系统通常需要与其他信息系统联合工作。信息系统通常 采用某些具有强大运算能力或海量运算资源的计算机来充当各种 服务器，这些作为服务器的计算机是信息系统的“核心”。同时， 信息系统又会通过个人计算机、智能手机等终端提供更人性化的 应用界面。 2 计算机体系结构（重要） 计算机采用二进制、具备可编程能力，其核心分为运算器、控制 器、存储器、输入设备、输出设备五个部分。 不管是巨型计算机、个人计算机，还是移动终端（手机、平板 电脑）等，其基本的体系结构都是大体相同的。 中央处理器（CPU）= 运算器 + 控制器 3 随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）（重要） 随机存储器（RAM）：可以随时读写数据，速度非常快。但它的 致命弱点是断电后数据立刻消失。 只读存储器（ROM）：数据一旦写入，就只能读取，不能随意修 改或删除。它的特点是断电后数据不会丢失。 4 台式电脑的主要组成部分及其功能‌：（拓展） ①‌CPU（中央处理器）‌：CPU是电脑的核心部件，负责执行所有计 算任务。它决定了电脑的整体性能和处理速度‌。 ②‌主板‌：主板是电脑各部件之间的桥梁，负责连接CPU、内存、 显卡等硬件，并进行数据传输和管理。‌ ③‌内存（RAM）‌：内存用于暂时存储正在运行的数据和程序，是 CPU进行数据处理的重要载体‌。 ④‌硬盘‌：硬盘是电脑的存储设备，用于保存操作系统、应用程序 和数据。硬盘分为机械硬盘和固态硬盘，固态硬盘读写速度更快 但价格较高。‌ ⑤‌显卡（GPU）‌：显卡负责图形处理和输出，对于游戏和图形设 计等需要高图形处理能力的任务至关重要。‌ ⑥‌电源、散热器、机箱‌：电源为电脑各部件提供稳定的电力供应， ‌散热器用于降低CPU等部件的温度，防止过热损坏硬件。‌机箱用 于容纳和保护电脑硬件，提供物理支撑和保护。‌ ⑦‌其他外部设备‌：如显示器、键盘、鼠标等，是用户与电脑交互 的重要工具。 5 程序设计原理 即“解决问题所需的程序和数据都保存在存储器中，执行时按顺 序执行指令”。程序存储原理使得程序设计与电路设计彻底分离。 此后，程序设计成为一个独立于计算机硬件的领域——软件。 3.2 信息系统中的通信网络 1 信息系统与通信网络 通信网络可以将多个信息系统连接，完成“发送使用请求→接收 反馈信息”这一过程。网络是信息传输的通道。‌ 2 局域网（LAN）和广域网（WAN）（重要） 按网络覆盖的地理范围大小，可以把计算机网络划分为局域网和 广域网，一般情况下，若一个网络的覆盖范围跨越地区或城市， 则为广域网，否则为局域网。（因特网是最大的广域网） 3 数据交换技术 网络中的计算机相互通信（交换数据）。数据交换技术分为三类： 电路交换（实时，稳定）报文交换（经济）和分组交换（兼顾实 时和经济）。三种交换技术各有特点，根据实际需求灵活选择。 （1）电路交换：通信双方建立一条通道（专线），所有数据都通 过这条通道实时传输（如：电话网）。优点是实时性非常好，可 以实时传输。缺点是使用率较低，如果通道一直被占（占线）， 则其他人无法使用。 （2）报文交换：不要求在通信双方之间建立物理通道，发送方把 发送的数据作为整体发给网络中的交换设备，这些交换设备依次 传递，最终把数据发送到目的地。每次转发数据只占用网络中的 一小段线路，空闲的线路段可供其他通信任务使用。优点是网络 利用率高，缺点是延迟比较严重（需要不断存储转发）。 （3）分组交换（包交换）：与报文交换相似，但分组交换时每次 传送的数据长度是有限的，原来的信息会按照限定大小分成许多 个“小包”，这些“小包”可以沿同一线路按顺序发送和接收， 也可以沿不同的线路随机发送和接收。按顺序收发属于虚电路交 换，随机收发属于数据报交换。分组交换兼有前两者的优点。 三种交换技术示意图：（P78-80） 4 网络拓扑 网络中各种设备的物理布局。常见的网络拓扑主要包括线状、星 状、环状三种基本结构。家庭局域网，其网络拓扑大多是星状。 5 什么是IP地址？（本节指IPv4地址，IPv6地址作为了解）（重要） 互联网连接着难以计数的计算机，为了区分它们，人们给计算机 设置了数字形式的唯一标识，即IP地址。（为了确保网络中的信 息能够准确无误的发送和接收，每个接入互联网的设备都有唯一 的网络地址即IP地址，否则就会出现IP冲突；就像现实中的发送 快递一样，正因为地址的唯一性，快递才能准确发送到目的地） 从表面上看，IP地址由用“.”隔开的4个十进制数来表示，这种 表示方法被称为“点分十进制”法。但实际上，IP 地址是一个 32位长的二进制数，例如： 注意：由于用32位二进制数表示的IP地址太长，难以记忆，所 以采用“点分十进制”法来表示，它由三个“.”隔开的四个十进 制数组成，每个十进制数对应一个八位二进制数（将32位二进制 数等分成4份，每份就是一个8位二进制数），转换方法参考必 修一学过的二进制和十进制的转换方法。所以在上面的例子中， 相同颜色的数字表示相互对应（相等）。 6 IP地址的组成（重要） 互联网是由各种网络连接而成的庞大网络，这些网络也要有自己 的标识。为此，IP地址分为网络号和主机号两部分。根据网络号 和主机号的位数，把常用IP地址分为A类、B类和C类。 7 常用IP地址的表示范围（重要） 地址分类 开始 结束 网络号+主机号位数 A类 0.0.0.0 127.255.255.255 8+24 B类 128.0.0.0 191.255.255.255 16+16 C类 192.0.0.0 223.255.255.255 24+8 注意：采用“点分十进制”法表示的 IP 地址时，各个位置上的 十进制数必须是自然数，而且最大值不能超过255（因为一位二 进制数只能表示2个数0和1，两位二进制数可以表示4个数， 00、01、10、11，以此类推，8位二进制数最多可以表示256个 数，00000000-11111111，转换成十进制数就是0-255） 例1：判断一个IP地址是否合法 61.13.20.233（√） 221.11.15（×）IP地址是由三个“.”隔开的四个十进制数组成 192:168:30:1（×）用“.”隔开，不是“:” 120.11.256.2（×）256超过IP地址每一位的最大表示范围 例2：判断一个IP地址是哪一类（A/B/C） 192.168.10.20（C类）看第一个数字，0-127是A类，128-191是B 类，192-223是C类 8 子网掩码与子网号 为了便于网络管理，常常会把同一段的IP地址分配给同一组织或 机构。但一个机构通常没那么多需要联网的设备，这样一来，大 量的地址就被闲置了。为了提高利用率，人们又将主机号的前 几位作为子网号进一步细分网络。 9 域名（重要） 数字形式的 IP 地址，对人来说，还是难以记忆。因而，人们又 采用了字符型的标识——域名。 例如，www.moe.gov.cn就是一个域名，其中cn表示中国，gov表 示政府机构，moe表示中华人民共和国教育部，www是服务器的 名称，合起来可以理解为“中国政府机构之一的中华人民共和国 教育部的一台名为www的服务器”。域名中com表示商业机构， hk表示中国香港，mail表示邮件服务，blog表示网络博客服务。 10 组建无线局域网 认识家庭局域网中的路由器的每个接口的作用，熟悉各个口的连 接方法，要知道每个口连接哪些设备。 11 接入互联网 日常使用的接入互联网的方式包括电话线接入、有线电视电缆接 入、专线接入等。 专门的上网设备——调制解调器（猫），使用不同类型的调制解 调器，可以通过电话线、有线电视电缆、电力线等不同线路上网， 调制解调器的作用：一个是调制过程，把模拟信号转换成数字 信号；另一个是解调过程，把数字信号转换成模拟信号。 12 带宽和网速（重要） 如果把网络比作信息高速路，那么带宽就可以理解为高速路的宽 度，理论上带宽越大，网速越快。带宽的单位是比特每秒，单位 符号是 bit/s 或 b/s。网速一般指实际数据传输速率，如“下载速 度2兆”指实际下载速率是2兆字节每秒，即2 MB/s。 例：小明家装的宽带是千兆网，理论上最大网速是多少？（重要） 千兆网，即带宽为1000Mb/s，而网速的单位一般为MB/s，所以 需要将Mb转换为MB，而1B（字节）= 8b（位），除以8即可， 计算结果为125MB/s，所以千兆网理论最大网速为125MB/s。（百 兆网，200兆，500兆计算方法同理，除以8） 3.3 信息系统中的软件 1 系统软件和应用软件 系统软件包括各种操作系统、开发软件、数据库软件等，用于帮 助用户使用计算机资源。如：Windows操作系统，Unix操作系统， Android安卓，IOS等。 应用软件在系统软件之上工作，用于解决某类具体问题。如：QQ， 微信，office办公，WPS等。 2 网络协议 协议是网络协议的简称。网络协议是通信计算机双方必须共同遵 从的一组约定。例如：怎么样建立连接，怎么样互相识别等。只 有遵守这个约定，计算机之间才能相互通信交流。如：TCP/IP协 议，HTTP和HTTPS协议，FTP协议等。 3.4 信息获取与控制 1 什么是物联网？（重要） 物联网就是物物相连的互联网，其核心和基础仍然是互联网，是 在互联网基础上延伸和扩展的网络。（以前可能只有特定的设备 才能接入互联网，如：手机，电脑等；但现在我们正处于“万物 互联”的物联网阶段，越来越多的物体与网络连接，如：家电， 汽车，共享单车，监控设备，传感设备等），物联网架起了虚拟 世界与现实世界相连接的桥梁。 2 认识传感器（重要） 传感器指能检测、采集物理世界的各种信息，并将信息保存的数 据采集设备，它是构造物联网的基石。设计者可以借助传感器， 让信息系统获得感知并影响物理世界的能力。如：温度、湿度传 感器，压力传感器，光敏、声敏、热敏传感器，超声波传感器等。 3 射频识别（RFID）技术（重要） 是一种无线通信技术，可以通过无线电讯号识别特定目标并读写 相关数据，而不需要识别系统与特定目标之间建立机械或光学接 触。例如：二代身份证、小区门禁卡、校园卡、公交卡、商场防 盗扣、高速ETC收费、手机NFC碰一碰支付等。 1 学科网（北京）股份有限公司 $