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大学计算机基础案例教程,科学出版社,本课程的主要内容及要求,本课程按照教学规律和学生的认知特点，采用“学习目标实现方法和步骤相关知识”的案例教学的新范式，符合学生思维的构建方式。本教材共7章，内容主要包括：计算机与信息技术、操作系统、文字处理、电子表格处理、电子演示文稿制作、网页制作、计算机网络基础与基本应用。,第一章 计算机与信息技术,1.1 信息与信息技术,1.2 计算机概述,1.3 微型计算机系统基础知识,1.4 信息的表示与编码,1.5 多媒体技术,1.6 信息安全,目 录,本章重点及难点,重点：计算机的体系结构、计算机的组成、微型计算机的结构、机器数的表示和编码及计算机病毒的知识。难点：编码、微机的组成及功能和多媒体技术应用知识。,一、信息的概念、特征和分类,1.1 信息与信息技术,1、概念：（1）信息是不确定性的减少或消除。1948年，信息论的创始人香农（Shannon）提出。,（2）信息是控制系统进行调节活动时，与外界相互作用、相互交换的内容。1950年，控制论的创始人维纳（N.Wiener）提出。,2、信息的主要特征：社会性、共享性、不灭性、时效性、能动性、客观性、传递性,（3）信息是事物运动的状态和状态变化的形式。（4）信息是经过加工的、能够对接受者的行为和决策产生影响的数据。,3、分类：（1）按内容：社会信息与非社会信息（2）按价值观念：有害信息和无害信息（3）按状态：动态信息和静态信息（4）按存在形式：内储信息和外化信息（5）按符号种类：语言信息和非语言信息（6）按信息论方法：未知信息和冗余信息,二、信息技术,1、信息技术的概念根据使用的目的、范围、层次不同有以下表述：,中义：是指对信息进行采集、传输、存储、加工、表达的各种技术总和。（功能与过程的角度）,广义：是指能充分利用与扩展人类信息器官功能的各种 方法、工具与技能的总和。（哲学角度）,狭义：利用计算机、网络、广播电视等各种硬件设备、软件工具与科学方法，对图、文、声、像等各种信息进行获取、加工、存储、传输与使用的技术之和。（强调信息技术的现代化与高科技含量）,2、信息技术的分类：,（1）按表现形态：硬技术（物化技术）与软技术（非物化技术）。,（4）按功能层次：主体层次、应用层次、外围层次。,（3）按使用信息的设备：电话技术、电视技术、广播技术、复印技术、卫星技术、计算机技术及网络技术等。,（2）按工作流程中的基本环节：信息获取技术、信息传递技术、信息存储技术、信息加工技术、信息标准化技术。,（1）高速化：高速度、大容量。（2）网络化：信息网络分为电信网、广电网、计算机网。（3）数字化：采用0、1组成的二进制编码加以处理和传输，是最易表达、物理状态最稳定的信号。（4）个人化：将以实现个人通信的可移动性和全球性为目标。（5）智能化：利用计算机模拟人的智能。机器人、医疗诊断专家等。,3、信息技术的特点：,三、信息化与信息化社会,1、信息化的概念 信息化是指在国民经济各部门和社会活动各领域普遍地、大量地采用现代信息技术，从而大大提高社会生产力和生活质量的过程。,信息化的过程包括三层面、六要素:三层面：信息技术的开发与应用过程（基础）信息资源的开发与利用过程（核心与关键）信息产品制造业发展的过程（重要支撑）,六要素：信息网络、信息资源、信息技术、信息产品、信息法规环境、信息人才2、了解信息化社会的特征 高深透性；网络化；信息劳动者、脑力劳动者的作用日益在增大3、了解我国的信息化建设（1）通信产业迅猛发展。（2）计算机产业持续增长。（3）信息化应用产业迅猛发展。,1.2.1 计算机的发展1.2.2 计算机的特点1.2.3 计算机的分类1.2.4 计算机的应用 计算机系统的组成 计算机工作原理,1.2 计算机概述,1、计算机的诞生 战国时代算筹,唐末出现算盘。1642年法国数学家发明了加减法机械计算器。1654年英国人制造出第一把计算尺。1654年德国数学家研制出能进行加减乘除的计算尺。1887年出现了手摇计算机。1946年美国诞生了第一台电子计算机ENIAC，埃尼阿克（Electronic Numerical Integrator And Calculator）,即电子数值积分计算机。,1.2.1 计算机的发展,1822 差分机,1833 分析机,ENIAC,在美国宾夕法尼亚大学诞生。为计算弹道和射击表而设计。它的主要元器件采用的是电子管。该机使用了1500个继电器，18800个电子管，占地170平方米，重量30多吨，耗电150千瓦，耗资40万美元。每秒能完成5000次加法运算，300多次乘法运算，比当时最快的计算工具快300倍。,1958年我国研制出第一台电子管计算机。,5000次加法/秒 体重28吨 占地170m2 18800只电子管 1500个继电器 功率150KW,世界上第一台计算机ENIAC,图1,图2,图3,2、计算机的发展阶段,（1）第一代计算机194620世纪50年代末，电子管时代计算机。电子管作为主要逻辑部件。体积大，耗电量大，寿命短，可靠性差，成本高。采用电子射线管、磁鼓存储信息，容量小。输入输出装置落后，主要使用穿孔卡片，速度慢，容易出错，使用不方便。软件，使用机器语言和汇编语言编程。,电子管,典型机器：国外的：ENIAC、UNIVAC。国内的：103、104等。,（2）第二代计算机19581964年，晶体管计算机时代主要特点：晶体管作为主要逻辑部件，体积减小，重量减轻，成本下降，能耗降低，可靠性和运算速度到了提高。采用磁芯作主存储器，磁盘、磁鼓作外存储器。软件方面有了系统软件（监控程序），提出了操作系统的概念，出现了高级语言。这一时期的典型机器：国外的：IBM7090等 国内的：441B等,晶体管,（3）第三代计算机 19641972年，集成电路计算机时代。中、小规模集成电路做主要逻辑部件。采用半导体存储器做主存储器。软件：系统软件出现了分时操作系统，多用户可以共享计算机资源。程序设计方法：采用了结构化程序设计。,典型机器：国外IBM-360等;国内709等,集成电路,（4）第四代计算机 1972年至今，大规模、超大规模集成电路计算机时代。大规模、超大规模集成电路作基本逻辑部件。存储器：半导体存储器；外存除了使用软、硬磁盘外，引进了光盘。输入输出设备：如鼠标、图像扫描仪、纯平及液晶显示器、激光打印机、绘图仪等。各种实用软件层出不穷。多媒体技术崛走。,大规模集成电路,图表,几MB,几百MB,面向对象,3、计算机的发展趋势：,（1）微型化：追求体积的进一步缩小，运算速度进一步提高。微型化反映了计算机的应用程度。目前，微型计算机已进入电视、电冰箱、空调器等家用电器、仪器仪表等小型设备中。（2）巨型化：追求大容量、高速度，为尖端科学领域的数值分析与计算提供有力的帮助。它代表了计算机的发展水平。（3）多媒体技术：当前开发和研究的热点。其中技术关键是处理视频和音频数据。,（4）非冯诺依曼体系结构：例如，神经网络计算机、DNA计算机、光子计算机。（5）智能化：目前人们正在研制第五代计算机，它具有类似人学习和推理的思维能力，能“说”、能“看”、能“听”、能“想”、能“做”，具有人的部分功能，能代替人的一些体力劳动和脑力劳动，是一种智能型的电子计算机。（6）计算机与通信相结合的网络技术：计算机网络。,1.运算速度快:如巨型机可达十几万亿次/秒。2.计算精度高：目前微型计算机的计算精度可以达到32位二进制。3.具有记忆和逻辑判断功能:指能进行与、或、非等的逻辑运算。,1.2.2 计算机的特点,4.能自动运行且支持人机交互：把编好的程序存入计算机，发出运行指令后，计算机不需要人工干预可以依次逐条执行。人工干预时计算机能对其问题做出相应的回答。,1.2.3 计算机的分类,计算机及其应用已经渗透到社会的各行各业，正在改变着传统的工作、学习和生活的方式，推动着社会的发展，如在以下领域中：科研、工商、教育、医药、政府、娱乐、家庭等。,1.2.4 计算机的应用,归纳起来主要有以下几种用途1.科学计算：通常是指用于完成科学研究和工程技术中提出的数学问题的计算。2.数据处理：非数值计算，是指对大量的数据进行采集、查询、分类、排序、统计、存储及传输等。,3.过程控制：实时控制，是指用计算机及时采集检测数据，按最佳值迅速地对控制对象进行自动控制或自动调节。,4.计算机辅助工程：计算机辅助设计CAD、计算机辅助制造CAM、计算机辅助教学CAI、计算机辅助测试CAT等。,5.人工智能（Artificial Intelligence,AI)：利用计算机模拟人的智能。研究方向：模式识别、自然语言理解、自动定理证明、自动程序设计、专家学习、机器人、机器学习等。6.网络应用：利用通信设备将异地计算机系统连接起来，实现资源共享和信息传播。,1946年 冯.诺依曼提出“存储程序”的方案。,(1)计算机由5个基本部分组成:运算器、控制器、存储器、输入 设备和输出设备。,(2)指令和数据以二进制表示。,(3)指令和数据存放在存储器中,并要按地址寻访。,该方案核心是：程序存储、程序控制,1.2.5 计算机系统的组成,John von Neumann 冯诺依曼,程序存储和程序控制“程序存储”：计算机利用“存储器”（内存）来存放所要执行的程序，CPU依次从存储器中取出程序中的每一条指令，并加以分析和执行，直至完成全部指令任务为止。,系统组成Flash演示,硬件系统：由电子部件和机电装置组成的计算机实体。,一、计算机硬件系统,功能:接受计算机程序；并在程序的控制下完成数据输入、数据处理和输出结果等任务。,1.冯.诺依曼计算机系统基本组成,各类计算机（硬件系统）都是由5大基本部件组成:,（1）运算器ALU:Arithmetical and Logical Unit 功能:算术运算和逻辑运算。运算器中的数据来自内存,运算的结果又送回内存。,（2）控制器（CU：Control Unit）功能:控制计算机各部件协调地工作。工作过程:从内存中取出指令，译码分析，根据指令的功能发出控制信号。当各部件执行完控制器发来的命令后，都会向控制器反馈执行的情况。,运算器和控制器组成中央处理单元，即CPU(Central Processing Unit)。,（3）存储器（Memory）存放程序和数据的记忆装置。使用时，对存储器有两种操作：读操作：从存储器中取出信息，不破坏原有的内容。写操作：把信息写入存储器，原来的内容被抹掉。,存储器通常分为：内存储器、外存储器。,内存储器：简称内存（又称主存），是计算机中信息交流中心。内存与运算器、控制器和输入、输出设备间直接进行数据交换。通过输入设备输入的程序和数据最初送入内存，控制器执行的指令和运算器处理的数取自内存，运算的中间结果和最终结果保存在内存中，最后将内存中的信息由输出设备输出。所以，内存的存取速度直接影响计算机的运算速度。特点：容量小、存取速度快、断电后数据丢失。,外存储器:用来存储大量暂时不参与运算的数据程序及运算结果。外存不与其他部件直接交换数据，只是与内存成批的交换信息。,特点：容量大、存取速度慢、断电后数据不丢失。常见的外存设备：软盘、硬盘、U盘、光盘等。,2.存储器有关术语 地址：标识每个存储单元的编号。位：一个二进制数（0或1）称一位（bit，比特）字节：基本存储单位，八位二进制为一个字节，Byte简写B1B=8 Bit（二进制位）1KB=1024 B 1MB=1024 KB 1GB=1024 MB 1TB=1024 GB,1024=210,字：作为一个整体被存取或运算的最小信息单位。字长：对CPU在单位时间内(同一时间)能一次处理的 二进制数的位数叫字长。CPU字长可以是8、16、32、64位。,字长直接关系到计算机的计算精度、功能和速度,（4）输入设备（Input Device）键盘、鼠标、扫描仪、触摸屏等。,1.显示器,2.打印机,（5）输出设备（Output Device）显示器、打印机、绘图仪和音响等。,软件是指为了运行、管理和维护计算机而编制的各种程序、数据、文档的总称。计算机软件按功能分为系统软件和应用软件。1、系统软件（System Software）是指控制计算机的运行，管理计算机的各种资源，为应用软件提供支持和帮助的软件。（1）操作系统（OS：Operating System）操作系统是对计算机的硬件和软件资源进行控制和管理的程序，是系统软件的核心。,二、计算机软件系统,对计算机全部软、硬件资源进行控制和管理的大型程序，由一系列模块组成。是对计算机硬件的第一级扩充，是软件系统最基本的部分。进行作业管理、处理器管理、存储管理、文件管理、设备管理对硬件的接口、对其他软件的接口、对用户的接口、对网络的接口。,图1.3 计算机系统各层次之间的关系,第二代计算机语言，采用助记符代替机器语言中的指令和数据。(1)面向机器，速度快，占用存储空间小，必须通过汇编程序翻译成机器语言。(2)通用性和可移植性差。,（2）程序设计语言,接近自然语言，由各种意义的“词”和“数学公式”按照一定的“语法规则”组成。(1)面向问题，而不是面向机器(2)易学易改、通用性、可移植性强；,（3）语言处理程序 将高级语言编写的程序翻译成机器语言的翻译程序。,将高级语言程序翻译成与之等价的机器语言程序时，前者称为“源程序”，后者称为“目标程序”,翻译有两种方式:编译方式、解释方式。,编译方式:将高级语言源程序通过编译程序翻译成机器语言目标代码，再连接装配得到执行程序并运行。解释方式:通过解释程序对高级语言源程序进行逐行解释，解释一句执行一句，不产生机器语言目标代码。,图1.4 编译过程,图1.5 解释过程,便于对源程序进行调试和修改,但处理过程较慢。,（4）数据库管理程序 利用数据库系统可以有效地保存和管理数据，并利用这些数据得到各种有用的信息。（5）工具软件（服务性程序）在系统开发和系统维护时使用的工具。工具软件包括编辑、链接程序，计算机测试和诊断程序，数据库管理软件及网络软件等。,2、应用软件（Application Software）应用软件是为解决某种专门问题而设计的软件。它包括应用软件包和面向问题的应用软件，以及为解决科研及生产中的实际问题而由用户设计的应用程序，均属于应用软件。,应用软件按功能分为：字处理软件、电子表格处理软件、辅助设计软件、网络软件及实时控制软件等。,软件系统的组成,1.2.6 计算机工作原理,1.指令和指令系统的概念：指令是让计算机完成某个具体操作的命令或指令,一条指令通常由两部分组成:操作码和操作数。,一台计算机的所有指令的集合称为该计算机的指令系统。用户为解决某一问题,给计算机发出命令,系统会选用一系列的指令（有序的排列着）,并执行，这一指令系列就称程序。,指令：指挥计算机进行基本操作的命令。指令系统：计算机所能执行的全部指令的集合。程序：完成某一任务的指令的有序集合。,2.计算机的工作过程,计算机依次执行程序指令的过程。,取指令,分析指令,执行指令,1.3 微型计算机系统基础知识,1.3.1 微型计算机的硬件系统,1.3.2 微型计算机分类与主要特性,台式机,PC机分类,便携机（笔记本电脑）,掌上电脑PDA,一、总线（bus）概念：一组各个功能部件共享的信息传输线。总线包括内部总线、系统总线、外部总线 内部总线：是指CPU内部连接各部件的总线。系统总线：是CPU与其他部件之间传送数据、地址和 控制信息的公共通道。外部总线：是指微机与外部设备之间或多机系统之间 的互连。,1.3.1 微型计算机的硬件系统,根据传送信号的不同，将系统总线分为：数据总线（DB:Data Bus）用于与CPU与主存储器、CPU与I/O接口之间传送数据，双向传输。地址总线（AB:Address Bus）用于CPU访问主存储器或外部设备时传送相关的地址，单向传输。控制总线（CB:Control Bus）用于CPU访问主存储器和外部设备时传送控制信号，单向传输。,总线的性能指标主要体现在总线的带宽、总线的工作频率和总线的位宽。(1)总线的带宽：单位时间内总线上可传送的数据量，每秒传输的字节数（数据传输率）。(2)总线的位宽：总线能同时传送的数据位数。用bit（位）表示，如8位、16位、32位和64位。,(3)总线工作频率：也称总线的时钟频率。以MHz为单位，它是反映总线工作快慢的一个重要参数，总线带宽越宽,则总线工作速度越快。,二、中央处理单元（CPU）,1、功能与组成部件,功能：执行主存储器中的程序（机器指令），进行算术和 逻辑运算。,cpu,累加器：存放运算的原始数据或中间结果。算术逻辑运算单元：是运算器的主要部件，其功能是按指令的规定对操作数进行算术或逻辑运算。数据寄存器：用于暂时存放参与运算的数据。地址寄存器等。,CPU主要组成部件程序计数器:存放指令地址的寄存器。控制电路：根据指令要求，生成对各部件的控制信号。,2、CPU的主要性能指标(1)字与字长 基本字长:运算的数的基本位数,由加法器、寄存器、数据总线的位数决定；字长标志着精度。计算机表达和处理信息,以字节为基本单位,用B(byte)表示,一个字节等于8位二进制位(bit)。,(2)主频 主频内核电路的实际运行频率。外频主板为CPU提供的基准时钟频率。倍频主频和外频相差的倍数。主频外频倍频,(3)时钟频率:外频，影响CPU与内存之间的数据交换速度。(4)地址总线宽度:决定CPU访问的物理地址空间。(5)数据总线宽度：决定系统的数据流量的大小。,三、主存（内存）1.内存是由记忆元件和电子线路构成。,（1）半导体随机存储器RAM作用：临时存放正在运行的程序和数据及临时调用的 系统程序。存放当前参与运行的程序和数据。特点：容量大、可读可写、信息无法长期保存。,通常以RAM的容量来表示微机的内存容量。,DDR内存,SDRAM内存,常用的RAM又可分为：静态 RAM：即SRAM（Static RAM），记忆单元电路由六个MOS管组成，其中两个MOS构成一个双稳态触发器，保存信息。静态是指数据写入后，除非重新写入新数据或关机，写入的数据不变。,特点：状态稳定，接口简单，但集成度低，成本高，功 耗大，但速度高，常用于做高速缓存。,动态RAM：DRAM(Dynamic RAM)，可由四个、三个或单个MOS管组成，依靠MOS管中的栅极电容来存储信息。特点：比SRAM集成度高、功耗小，成本低，一般用 来组成大容量主存系统。,（2）半导体只读存储器ROM（Read Only Memory）作用：存放一些需长期保留的程序和数据，CPU对它只能读（取数据），不能写（存数据），ROM保存的信息不受断电或关机的影响。,ROM种类有很多，常见的有：固定ROM：厂商写入，用户无法改写。一次可编程ROM（PROM)：允许用户利用专门的设备（编程器或写入器）写入自己的程序，但一旦写入便无法修改。（可写入）可擦除可编程ROM（EPROM）：可以利用编程器写入程序，也可以对内容进行多次修改。有两种：紫外线擦除和电擦除。（可修改）,（3）高速缓冲存储器（Cache）CPU速度越来越快，动态随机寻存储器（DRAM)的速度受到制造技术的限制，无法与CPU的速度同步，因此导致CPU需进入等待状态因此速度降低。,作用：缓解高速的CPU和低速的DRAM之间的矛盾，提高 整机的工作效率。特点：速度快、信息不能长期保留。为提高的工作效率,尽量增大Cache的容量和采用回写方式更新数据。,Cache 通常分为两种：L1（一级）Cache：CPU内部的Cache 集成在CPU芯片上，容量小。L2（二级）：CPU外部的Cache 集成在主板上，容量比一级的大,目前的CPU，一级二级缓存都集成在芯片中，可以设置L3（三级）Cache。,2.内存的性能指标,（1）存储容量。常用单位有MB,GB等。,（2）存取周期 指存储器进行两次连续、独立的操作之间所需要的最短时间。时间越短速度越快，以ns为单位。,（3）功耗指存储器耗电量的大小。,1.主板为CPU、内存和各种功能(声音、图形、通信、网络、TV等卡)提供安全插座,为各种磁、光存储设备、打印机和键盘等I/O设备及数码相机、摄像头、MODEM等多媒体通信设备提供接口,即通过主板将CPU等各种器件和外部设备有机地结合起来形成一套完整地系统。电脑的整体运行速度和稳定性相当程度上取决于主板的性能。,四、主板,CPU插座,内存插槽,PCI插槽,AGP插槽,磐英8KHA+,2.图示,精英K7S5A,技嘉GA 8IRX,主板BIOS,3.主要辅助电路 芯片组是系统主板的灵魂，它决定了主板的结构及CPU的使用，控制着整个主板的运作。Intel系列目前主要是以BX芯片组、ZX芯片组和810芯片组为主。,（1）CMOS电路：小型RAM，工作电压底、耗电量少,保存为系统的正常运行提供所需数据。,（2）BIOS 芯片：“基本输入输出系统”程序专用存储芯片。主板通电后，芯片对各部件进行自检，当一切正常时开始启动操作系统。,五、外存储器（辅存）,.磁盘存储器：由磁盘、磁盘驱动器和驱动器接口电路组成。通常使用的有软盘和硬盘两种。.光盘驱动器：由光盘、光盘驱动器和驱动器接口电路组成。,1.软盘:,按尺寸分：8英寸、3.5英寸、2.5英寸 按记录面分：单面、双面 按记录密度分：单密度、双密度、高密度,容量=面数每面磁道数每磁道扇区数 每扇区字节数（512字节）,内部结构,2.硬盘:(1)结构:平行安装若干个圆形盘片，同轴旋转同 半径的磁道为一个柱面,常用温彻斯特式硬盘机。,(2)容量=磁头数柱面数每磁道扇区数 每扇区字节数,3.光 盘:特点:无接触,无退磁问题,保存时间长.(1)CD-ROM(只读型)(2)WORM(简写WO):一次写入型(3)DVD-ROM,4.闪 盘（也称U盘）可抽取式硬盘，USB接头。可视其为计算机的另一个硬盘。,内存和外存本质的区别是能否被CPU直接访问。CPU不能直接执行外存中的程序、处理外存中的数据。,六、输入设备,1.键盘(1)功能：是用户向计算机输入数据或命令的最基本的设备。(2)按键的功能和位置，键盘分为四部分：,打字键盘,功能键,编辑键,数字小键盘,（1）打字键盘,输入各类字母、数字、符号、汉字等，还包含几个控制键。,如何输入上排字符?,如何输入大写字母？,（2)功能键,从F1F12共12个键，每个键的功能由操作系统或应用程序所定义。如按F1键常常能得到帮助信息。,光标的作用：确定操作的位置 换行：Enter键(回车键)删除:DELETE、退格键 移动光标：8个键,（3）编辑键 用于编辑输入内容。,用于快速输入数字,（4）数字小键盘,直腰：身体坐直，手腕平直，打字 的全部动作都在手指上。弓手：手指弯曲，手型成勺状，两 食指总保持在F、J处。立指：手指尖垂直向键位用力，瞬 间完成，并立即反弹回去。弹键：力度适中。,打字姿势：直腰、弓手、立指、弹键,指法（根据地）,分工(承包到指）,各手指分工明确，各守其职。,2、鼠标,鼠标是在可视化界面中操作更为简单的输入工具，利用它可输入汉字、符号、输入各种操作命令及绘图等各种操作，用于图形标定。,.单击:按一下左键。.双击:在短时间内快速连续 按鼠标左键两次.右击:按一下鼠标右键。.拖动:鼠标指向目标，按下左 键不释放，移动到目的 地，再松开左键。,主要操作,鼠标的几种形状,几款时尚鼠标：,1.显示器:按颜色分：单色、彩色 按显示器件分：阴极射线管显示器（CRT）液晶显示器（LCD）发光二极管显示器（LED）等离子体显示器（PDP）,七、输出设备,3、打印机分类:.按工作方式可分为击打式和非击打式.击打式：点阵式打印机.非击打式：喷墨打印机、激光打印机,连接CPU和显示器的接口电路。,2、显示卡:,1、分类（1）按CPU字长：8位机、16位机、32位机、64位机（2）按结构：单片机、单板机、多板机（3）按用途：工业控制机、数据处理机（4）按CPU型号：286机、386机、486机、Pentium机2、主要性能指标：（1）字长:指计算机内部一次可以处理的二进制位数（2）运算速度：MIPS（百万条指令/每秒）（3）时钟频率：指CPU的外部时钟频率（外频）,1.3.2 微型计算机分类与主要特性,（4）内存容量：决定可运行程序的大小和程 序运行的效率。（5）硬盘容量：反映了微机存取数据的能力。,1.4 信息的表示与编码,1.4.1 计算机中的数,1.4.2 计算机常用编码,计算机内部的数据全部是以二进制表示，由于：电路简单，物理上容易实现，可靠性高。运算简单，通用性强。,1.4.1 计算机中的数,1、数制的有关概念数制：数制是以表示数值所用的数字符号的个数来命名的，并按一定进位规则进行计数的方法,是人们利用符号来记数的科学方法。,数码：进位计数系统中使用的数字符号。（十进制：09，二进制0，1，八进制07）,基数：数制中所使用的数码的个数。（十进制的基数是10,八进制的基数是8）,位权与基数的关系：位权的值等于基数的若干次幂。进位计数制的计数原则：逢基数进一任何一种数制表示的数都可以写成按位权展开的多 项式之和。,书写规则(1)在数字后面加写相应英文字母作为标识：B(Binary)-二进制1100可表示为1100B O(Octonary)-八进制172可表示为172O D(Decimal)-十进制95可表示为95D H(Hexadecimal)-十六进制6FA2可写成6FA2H(2)在括号外面加数字下标：(100)2-二进制(100)8-八进制(100)10-十进制(100)16-十六进制,在R进位计数中，任意一个数值均可以表示为如下形式：a na n-1a n-2 a 2a 1a 0.a-1 a-2 a a-m 其值为：N=a n Rn a n-1 Rn-1 a n-2 Rn-2 a 2 R2 a 1 R1a0 R0 a-1 R-1 a-2 R-2 a-m R-m 每位上的数值=该位上的数码该位的位权 其数值为多项式的和这种多项式的表示方法称为“位权展开求和”法。,例1：十进制数 1 9 9 8.2 1 5各位的权 10 10 10 10 10-1 10-2 10-3数值为：(1998.215)10=110+910+910+810+210-1+110-2+510-3,又如：二进制数：1 0 1 1 0 1 1.1 0 1 各位权:26 25 24 23 22 21 20 2-1 2-2 2-3(1011011.101)2=126+025+124+123+022+121+120+12-1+02-2+12-3,2、常用计数制比较,说明：八进制10表示18088,P36 表,3、常用计数制的对应关系,(1)r进制数与十进制数之间的转换（r进制包括：二进制、八进制、十六进制）r进制转换为十进制 使用“位权展开式求和”的方法例如：(1101.011)2=12+12+02+12+02-1+12-2+12-3=(13.375)10,4、不同进制数间的转换,(102.5)8=18+08+28+58-1=(66.625)10,(1C2D.9)16=116+C16+216+D16+916-1=116+1216+216+1416+916-1=(7213.5625)10,十进制转换为r进制整数和小数分别进行转换，再组合起来。整数部分的转换:采取除R取余法 小数部分的转换:采取乘R取整法,保留到小 数点后7位。,【例1】将303.6875D转换成二进制。,整数部分的转换。,1,0,2,2,2,2,2,2,2,2,2,所以,(303)10=(100101111)2,先得到的余权低，后得到的权高,余数,1=a0,1=a1,1=a2,1=a3,0=a4,1=a5,0=a6,0=a7,1=a8,小数部分的转换:【例2】把小数部分转换成二进制数。积的整数部分 0.68752=1.375 a-1=1,乘R取整时，先得到的整数权高，后得到的权低，书写时顺序应为：上到下,所以，(0.6875)10=(.1011)2,0.52=1.0 a-4=1,0.752=1.5 a-3=1,0.3752=0.75 a-2=0,取余 取整 8|1852 4 0.794*8 6.352 8|231 7 0.352*8 2.816 8|28 4 0.816*8 6.528 8|3 3 0.528*8 4.224 0 0.224*8 1.792 0.792*8 6.336 0.336*8 2.688,所以，1852D=3474.6264162B,【例4】:将十进制1852.794转换成八进制,(2)二进制和八进制、十六进制间的转换：由于8=23,16=24，所以一位八进制数相当于3位二进制数，一位十六进制数相当于4位二进制数。,二进制数和八进制数之间的转换。方法是：用3位二进制数表示每一位八进制数。整数：从右向左；小数：以小数点为界，分别向左，向右划分。,例5 把二进制数10110101.01101转换为八进制数。二进制数：010 110 101.011 010 八进制数：2 6 5.3 2,例6 把(345.23)8转换成二进制数。八进制数：3 4 5.2 3 二进制数：011 100 101.010 011,所以，(010110101.011010)2=(265.32)8,所以，(345.23)8=(011100101.010011)2,二进制数和十六进制数之间的转换。方法：4位二进制数取代一位十六进制数。例7 将二进制数.10111转换 成十六进制数。二进制数：0010 1110 1011 1101.1011 1000 十六进制数：2 E B D.B 8,所以，2=(2EBD.B8)16,例7 将(3A8C.9D)16转换成二进制数。十六进制数：3 A 8 C.9 D 二进制数：0011 1010 1000 1100.1001 1101 所以，(3A8C.9D)8 2,4、进制数在计算机中的表示（1）机器数,注意：机器数表示的范围受到字长和数据类型的限制。(由硬件决定),（2）数值型信息的表示计算机中带符号数表示方法：原码、补码和反码。原码 如上所述，正数的符号为0，负数的符号为1，其它位按一般的方法表示数的绝对值，用这种方法得到的数码就是该数的原码。,例如：X=(103)10=(01100111)2 X=(+103)10，X原=(01100111)2 X=(-103)10，X原=(11100111)2,反码正数反码=正数原码。负数反码=正数原码取反(除符号位）。,例如：25D=00011001B+25反=+25原=(00011001)2-25原=(10011001)2-25 反=(11100110)2,补码 正数补码=正数原码，负数补码=负数反码加1。,例如：+25补=+25原=(00011001)2-25原=(10011001)2-25反=(11100110)2-25补=(11100111)2,（3）定点数和浮点数,N=an-1an-2 a2a1a0,数符,小数点,用N+1个二进制位表示的有符号整数的值的范围：N2n-1,整数,用N+1个二进制位表示的无符号整数的值的范围：0 N2n+1-1,(2)定点小数,(3)浮点数的表示方法,任何一个二进制浮点数可表示为:N=s2j S尾数，j阶码。,注意：阶码是定点整数，阶码的位数决定了表示数的范围，尾数是定点小数，尾数的位数决定了数的精度。,计算机解决任何问题，都是建立在“编码”基础上的。数的编码：是人们习惯的十进制和计算机中使用的二进制之间的转换依据。,1.4.2 计算机常用编码,1 十进制的二进制编码：BCD码：BCD(Binary-Coded Decimal)码又称“二-十进制编码”，专门用于解决二进制数表示十进制数问题。BCD码最常用的是8421码，其方法是用四个二进制数表示一位十进制数。,如:写出十进制数5803的8421码 5 8 0 3 0101 1000 0000 0011,2 ASCII码(字符编码)ASCII(American Standard Code for Information Interchange)码是美国标准信息交换码的简称,用于字符编码。一个字节中的低7位（最高位为0）表示128个不同的字符，其中95个编码对应键盘上可敲入并可以显示和打印的95个字符及33个控制代码。具体编码如表1.2所示。,表1.2 7位ASCII编码表(B6B5B4B3B2B1B0),根据汉字处理过程中不同的要求有多种编 码，分为：汉字输入编码 汉字交换码 汉字内码 汉字字型码,3 汉字编码,目前有几百种汉字输入编码，可大致分为 四类：顺序码、音码、形码和音形码,1.汉字输入编码,在不同汉字处理系统间进行汉字交换时所使用的编码为国标码。将国标码中的汉字和字符符号分成94区，每区94位区位码。,2.汉字交换码,汉字内部码是汉字在设备或信息处理系统内部存储、处理、传输汉字用的代码。一般用两个字节来存放汉字的内码。ASCII最高位为0，汉字机内代码中两个字节的最高位均为1。,3.汉字内码,汉字字形码用在显示或打印输出汉字时产生的字形，这种编码通过点阵形式产生（见图P43）。常用汉字库（汉字字形码的集合）有：16X16点阵、24X24点阵、32X32点阵。,4.汉字字形码,1.5 多媒体技术,1.5.1 多媒体技术的基本概念,1.5.3 多媒体计算机的组成与应用,1.5.2 多媒体应用中的媒体元素,本节要点：一、多媒体的重要媒体元素二、多媒体信息的数据压缩技术及其标准三、多媒体计算机配置的主要硬件。包括：声卡和视频卡。,多媒体技术的应用教育与训练：如计算机辅助教学演示、咨询系统：如产品广告、信息查询电子出版：如多媒体电子出版物广播电视：如数字广播电视，交互式电视游戏与娱乐：如三维游戏，VCD、DVD多媒体通信：如可视电话、视频会议、远程医疗、远程教学等。,1、媒体的概念及其分类 媒体又称媒介、媒质，是表示和传播信息的载体它的英文是medium(单数)和media(复数)，指的是用于分发信息和展现信息的手段、方法、工具、设备或装置。,1.5.1 多媒体技术的基本概念,存储信息的载体:如磁带,磁盘,光盘.等。传播信息的载体:如电缆,电磁波.等。表示信息的载体:如文字,声音,图形,视频等。,（3）显示媒体。显示感觉媒体的设备。,媒体的分类：（1）感觉媒体。直接作用于人的器官。（2）表示媒体。为了对感觉媒体进行有效的传输，以便于进行加工和处理，人为地构造出的一种媒体。如：语言编码、图象编码等。,2、多媒体的概念及其特性(1)多媒体概念(Multimedia)多媒体可以理解为：一种以交互方式将文字、声音、图形、视频等多种媒体信息和计算机技术集成到一个数字环境中，并能扩展利用这种组合技术的新应用。,(2)多媒体信息文本(Text)；声音(Audio):包括语音、歌曲、音乐和各种发声；图形(Graphics):由点、线、面、体组合而成的几何图形；图像(Image):主要指静态图像。,视频(Video):指录像、电视、视频光盘(VCD)播放的连续动态图像。动画(Animation):由多幅静态画片组合而成,它们在形体动作方面有连续性,从而产生动态效果。,(3)多媒体技术的主要特征多样化：多媒体技术可以将多种信息表示形式引入计算机。数字化:多媒体技术是一种“全数字”技术，信息媒体都是以数字形式生成、存储、处理和传输。交互性:指人机交互,使人能够参与对信息的控制,使用灵活。,集成性:是将多媒体信息有机的组合到一起,共同表现一个事物或过程，做到图、文、声、像一体化。,实时性：对于需要是实时处理的信息，计算机能及时处理。比如新闻报道、电话会议等，可通过多媒体计算机网络及时采集、处理和传送。,3.多媒体处理的关键技术 多媒体技术是对多种媒体上的信息和多种存储体上的信息进行处理的技术，实际是面向三维图形、立体声和彩色屏幕画面的“实时处理”，核心是以下两项关键技术：（1）视频、音频的数字化 无论是何种视频、音频信号,要用计算机处理必须先数字化（将模拟信号转换成数字信号）。（2）数据压缩与解压缩,数据压缩的目的：用最少的代码表示源信息,