計算機應用基礎(chǔ)教學課件ppt作者 武馬群第1章

1、計算機信息處理技術(shù),高等教育出版社同名教材配套電子教案,1.1 計算機基本概念,,第1章 計算機基礎(chǔ)知識,1.1.1 計算機的概念 電子計算機(Digital Computer)是一種能夠按照指令對各種數(shù)據(jù)和信息進行自動加工和處理的電子設(shè)備，簡稱計算機(Computer)，俗稱電腦。,第一代（1946年—1958年）是電子管計算機時代。這一代計算機的邏輯元件采用電子管(見圖1-1，圖1-2)，使用機器語言編程，爾后又產(chǎn)生

2、了匯編語言。代表機型有ENIAC、IBM650(小型機)、IBM709(大型機)等。,,1.1.2 計算機的發(fā)展,,,第二代（1959年—1964年）是晶體管計算機時代。這一代計算機邏輯元件采用晶體管（見圖1-3，圖1-4），并出現(xiàn)了管理程序和COBOL、FORTRAN等高級編程語言。代表機型有IBM7090、IBM7094、CDC7600等。,,,,第三代（1965年—1970年）是中小規(guī)模集成電路計算機時代。這一代計算機邏輯元件采

3、用中、小規(guī)模集成電路（見圖1-5，圖1-6），出現(xiàn)了操作系統(tǒng)和診斷程序，高級語言更加流行，如BASIC、Pascal、APL等。代表機型有IBM360系列、富士通F230系列等。,,,,第四代（1971年至今）是大規(guī)模集成電路計算機時代。這一代計算機邏輯元件是大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路，使用微處理器(Microprocessor)芯片（見圖1-7）。這一代計算機速度快、存儲容量大、外部設(shè)備種類多、用戶使用方便、操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)進一步發(fā)

4、展。計算機技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)相結(jié)合，使計算機應用進入了網(wǎng)絡(luò)時代，多媒體技術(shù)的興起擴大了計算機的應用領(lǐng)域。,,,,我國于1958年研制出第一臺電子計算機，此后我國的計算機科學研究和計算機應用得到迅猛發(fā)展，代表性成就是成功研制出具有世界先進水平的曙光、天河系列超級計算機。2010年11月，天河一號曾以每秒4.7千萬億次的峰值速度，首次將五星紅旗插上超級計算領(lǐng)域的世界之巔。2013年5月由國防科大研制的天河二號超級計算機系統(tǒng)，以峰值計算

5、速度每秒5.49億億次、持續(xù)計算速度每秒3.39億億次雙精度浮點運算的優(yōu)異性能再次位居榜首，成為全球最快超級計算機（見圖1-8）。,,1971年美國Intel公司首次把中央處理器（CPU）制作在一塊芯片上，研制出了第一個4位單片微處理器Intel4004，它標志著微型計算機的誕生。微型計算機稱為個人計算機、PC機或電腦，是各類計算機中發(fā)展最快、使用最多的一種計算機，我們?nèi)粘W習、生活、工作中使用的多數(shù)是微型計算機。微型計算機又有臺式機和

6、筆記本等多種形式，如圖1-9，圖1-10所示。,,,,,介于普通微型計算機和小型計算機之間有一類高級微機稱為工作站，具有速度快、容量大、通信功能強的特點，適合于復雜數(shù)值計算，價格便宜，常用于圖像處理、輔助設(shè)計、辦公自動化等方面。蘋果工作站如圖1-11所示。,,,最小的單片機則把計算機做在了一塊半導體芯片上，使它可直接嵌入到其他機器設(shè)備中進行數(shù)據(jù)處理和過程控制。例如，ATMEL 公司的AT89S51單片機如圖1-12所示。,微型計算機隨著

7、集成電路技術(shù)的進步已經(jīng)出現(xiàn)了五個發(fā)展階段： 第一代（1971年－1973年）4位或準８位微型計算機。其CPU的代表是Intel4004、Intel8008。 第二代（1974年－1977年）8位微型計算機。其CPU的代表是Intel8080、M6800、Z80。 第三代（1978年－1980年）16位微型計算機。其CPU的代表為Intel8086、M68000、Z8000。

8、 第四代（1981年－1992年）32位微型計算機。其CPU的代表是Intel80386、Intel 80486、IAPX432、MAC2、HP32、M68020等。 第五代（1993年至今）64位微型計算機。其CPU的代表是Pentium（奔騰）芯片和PowerPc芯片以及Alpha芯片。,,1．科學計算 科學計算（Scientific Calculation）是計算機應用最早的領(lǐng)域。在科學研究和工程設(shè)

9、計中，經(jīng)常會遇到各種各樣的數(shù)值計算問題，例如：我國嫦娥一號衛(wèi)星從地球到達月球要經(jīng)過一個十分復雜的運行軌跡（如圖1-13所示），為設(shè)計運行軌跡要進行大量的計算工作。計算機具有速度快、精度高的特點以及它能夠按指令自動運行、準確無誤的運算能力，可以高效率地解決這類問題。科學計算又稱為數(shù)值計算。,,1.1.3 計算機的應用領(lǐng)域,2．信息處理 信息處理（Information Processing）是指用計算機對信息進行收集、加

10、工、存儲和傳遞等工作，其目的是為有各種需求的人們提供有價值的信息，作為管理和決策的依據(jù)。例如：人口普查資料的統(tǒng)計、股市行情的實時管理、企業(yè)財務管理、市場信息分析、個人理財記錄等都是信息處理的例子。計算機信息處理已廣泛應用于企業(yè)管理、辦公室自動化、信息檢索等諸多領(lǐng)域，成為計算機應用最活躍、最廣泛的領(lǐng)域之一。3．過程控制 計算機過程控制（Process Control）是指用計算機對工業(yè)過程或生產(chǎn)裝置的運行狀況進行檢測，并

11、實施生產(chǎn)過程自動控制。例如：用火箭將嫦娥一號衛(wèi)星送向月球的過程，就是一個典型的計算機控制過程。將計算機信息處理與過程控制有機結(jié)合起來，能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)過程自動化，甚至能夠出現(xiàn)計算機管理下的無人工廠。,,,4．計算機輔助設(shè)計／輔助教學 計算機輔助設(shè)計（Computer-Aided Design縮寫CAD）是指利用計算機來幫助設(shè)計人員進行工程設(shè)計。輔助設(shè)計系統(tǒng)配有專業(yè)繪圖軟件用來協(xié)助設(shè)計人員繪制設(shè)計圖紙，模擬裝配過程，甚至設(shè)計結(jié)

12、果能夠直接驅(qū)動機床加工制造。用計算機進行輔助設(shè)計，不但速度快，而且質(zhì)量高，可以縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量。 計算機輔助教學（Computer-Aided Instruction縮寫CAI）是指利用計算機來輔助教學和學習。教師可以利用計算機創(chuàng)設(shè)仿真的情境，向?qū)W生提供豐富的學習資源，提高教學效果；可以開發(fā)網(wǎng)絡(luò)化學習資源庫，支持學生遠程學習，并實現(xiàn)在計算機輔助下的師生交互，構(gòu)成新型的人機交互學習系統(tǒng)，學習者可以自主確定學習

13、計劃和進度，既靈活又方便。,,5．人工智能 人工智能（Artificial Intelligence）是利用計算機對人的智能進行模擬，模仿人的感知能力、思維能力和行為能力等，例如在語音識別、語言翻譯、邏輯推理、聯(lián)想決策、行為模擬等等。最具有代表性的應用是機器人，包括機械手、智能機器人（圖1-14 機器人）。,,1.2 計算機系統(tǒng)組成1.2.2 微型計算機系統(tǒng)組成,典型的以存儲器為中心的計算機組成結(jié)構(gòu)如圖1-15所

14、示。計算機的硬件系統(tǒng)由運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五個部分構(gòu)成。,運算器（Arithmetic and Logic Unit,ALU）是計算機中對數(shù)據(jù)進行加工處理的部件。它的主要功能是對二進制形式的數(shù)據(jù)進行加、減、乘、除等算術(shù)運算和與、或、非等邏輯運算。 控制器（Control Uniit,CU）是計算機中指揮其它各功能單元協(xié)調(diào)工作的控制部件。它的基本功能是根據(jù)程序指令的要求，發(fā)出一系列控制信號，使運算器、

15、存儲器、輸入、輸出設(shè)備等相互配合完成數(shù)據(jù)處理任務。 存儲器（Memory）是計算機中存儲程序和數(shù)據(jù)的部件。它的主要功能是將待處理的數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)的程序（指令的集合）、經(jīng)處理后的結(jié)果數(shù)據(jù)等，有序地保存起來，并在控制器的控制下可以隨時進行“存”、“取”操作，配合整個計算機的數(shù)據(jù)處理工作。 運算機、控制器、存儲器構(gòu)成計算機系統(tǒng)的硬件核心，人們常稱這部分為計算機的“主機”。 輸入設(shè)備和輸出設(shè)備（I

16、nput/Output devices,I/O設(shè)備）是計算機主機與人（或其它裝備）交換信息的設(shè)備，也是人們使用計算機時接觸最多的設(shè)備。,,1.2.2 微型計算機系統(tǒng)組成微型計算機的典型組成結(jié)構(gòu)如圖1-16所示。,從圖1-16可以看出，微型計算機是以CPU為核心，通過系統(tǒng)總線將存儲器、外存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備等連接起來，形成完整的硬件系統(tǒng)。 系統(tǒng)總線（Bus）是計算機系統(tǒng)部件之間傳送數(shù)據(jù)和控制信號的公共通道。系統(tǒng)總

17、線由三個部分構(gòu)成：數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線，分別主要承擔數(shù)據(jù)、地址和控制信號的傳送任務。,一個完整的計算機系統(tǒng)應該包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩個部分，如圖1-17所示。計算機硬件（Hardware）是指那些由電子元器件和機械裝置組成的“硬”設(shè)備，如鍵盤、顯示器、主板等，它們是計算機能夠工作的物質(zhì)基礎(chǔ)。計算機軟件（Software）是指那些在硬件設(shè)備上運行的各種程序、數(shù)據(jù)和有關(guān)的技術(shù)資料，如Windows操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等。沒有軟

18、件的計算機稱為“裸機”，裸機無法工作,,一個完整的計算機系統(tǒng)應該包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩個部分，如圖1-17所示。,當今計算機采用Von Neumann (馮?諾依曼)體系結(jié)構(gòu)，其硬件系統(tǒng)由五個基本部分組成，即運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備，如圖1-15所示。在微型計算機中，運算器和控制器構(gòu)成計算機的中央處理器（CPU——Central Processing Unit），中央處理器與內(nèi)存儲器構(gòu)成計算機的主機，其他外存儲器、輸

19、入和輸出設(shè)備統(tǒng)稱為外部設(shè)備。1．中央處理器（CPU） CPU是一個超大規(guī)模集成電路芯片，它包含了運算器和控制器的功能，因此CPU又稱為微處理器（MPU）。,,1.2.2 計算機硬件系統(tǒng),目前，中央處理器型號很多，主流產(chǎn)品是Intel系列、AMD系列等等，如圖1-18所示。CPU的主要技術(shù)指標包括：（1）字長。字（Word）是中央處理器處理數(shù)據(jù)的基本單位，字中所包含的二進制數(shù)的位數(shù)稱為字長，它反映了計算機一次可以處理

20、的二進制代碼的位數(shù)。CPU的字長通常由其內(nèi)部數(shù)據(jù)總線的寬度決定，它是CPU最重要的指標之一。字長越長，數(shù)據(jù)處理精度越高，速度越快。通常以字長來稱呼CPU，如Pentium 4 CPU的字長32位，稱為32位微處理器。（2）主頻。CPU的主頻是指CPU的工作時鐘頻率，是衡量CPU運行速度的指標，Pentium 4 2.0GHz CPU的主頻是2.0GHz。（3）整數(shù)和浮點數(shù)性能。整數(shù)運算由ALU實現(xiàn)，而浮點數(shù)運算由浮點處理器（Floa

21、ting Point Unit, FPU）實現(xiàn)。浮點運算主要應用在圖形軟件、游戲程序處理等。浮點運算能力是選擇CPU需要考慮的重要因素之一。（4）高速緩沖存儲器。高速緩沖存儲器（Cache）設(shè)置在CPU內(nèi)部，工作過程完全由硬件電路控制，數(shù)據(jù)的存取速度快，其速度高出訪問內(nèi)存速度的數(shù)倍，設(shè)置Cache可以提高計算機的速度。Cache容量較小，通常在1MB以下。在相同的主頻下，Cache容量越大，CPU性能越好。,,,,2．存儲器,,,,,

22、計算機的存儲器分為3種：高速緩沖存儲器（Cache）、主存儲器（內(nèi)存）和外存儲器。在計算機中采取如圖1-19所示的三級存儲器策略來解決存儲器的大容量、低成本與適應CPU高速度之間的矛盾。,,主存儲器（內(nèi)存）分為ROM和RAM兩種，ROM存放固定不變的程序和數(shù)據(jù)，關(guān)機后不會丟失；RAM用來在計算機運行時存放系統(tǒng)程序和應用程序以及數(shù)據(jù)結(jié)果等，關(guān)機后內(nèi)容消失。在計算機系統(tǒng)中，內(nèi)存容量主要由RAM的容量來決定，習慣上將RAM直接稱為內(nèi)存。內(nèi)存條

23、如圖1-20所示，內(nèi)存條安裝在主板上CPU的附近。內(nèi)存容量從幾十兆字節(jié)（MB）到幾個吉字節(jié)（GB），如：64MB，128MB，256MB，512MB，1GB等，可根據(jù)需要配置。,,,,只讀存儲器ROM，在計算機工作時只能讀出（?。?，不能寫入（存）。ROM中存儲的程序或數(shù)據(jù)是在組裝計算機之前就寫好了的。只讀存儲器芯片有3類：MROM稱為掩模ROM，存儲內(nèi)容在芯片生產(chǎn)過程中就寫好了；PROM稱為可編程ROM，存儲內(nèi)容由使用者一次寫定，不能再

24、更改；EPROM稱為可擦除可編程ROM，使用者可以多次更改寫入的內(nèi)容。 隨機存取存儲器RAM，可隨時讀出和寫入，分為DRAM（動態(tài)RAM）和SRAM（靜態(tài)RAM）兩大類。DRAM存儲容量大、速度較慢、價格便宜，內(nèi)存的大部分都是由DRAM構(gòu)成的；SRAM速度快、價格較貴，常用于高速緩沖存儲器。,,外存儲器簡稱外存，也叫做輔助存儲器。外存儲器由磁性材料或光反射材料制成，價格低，容量大，存取速度慢，用于長期存放暫時不用的程序和

25、數(shù)據(jù)，常用的有硬盤、光盤和移動存儲器等（圖1-21，圖1-22，圖1-23）。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,存儲容量的單位用B（字節(jié)Byte）、KB（千字節(jié)）、MB（兆字節(jié)）、GB（吉字節(jié)）、TB（T字節(jié)）來表示，1TB=1024GB，1GB=1024MB，1MB=1024KB，1KB=1024B。,硬盤是計算機的基本配件，

26、幾乎所有的用戶數(shù)據(jù)都要存儲到硬盤存儲器中，如圖1-20所示。硬盤包括硬盤盤片和硬盤驅(qū)動器，驅(qū)動器驅(qū)動盤片旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)數(shù)據(jù)存取。當前主流IDE硬盤的硬盤轉(zhuǎn)速一般為5400rpm和7200rpm，轉(zhuǎn)速反映硬盤的檔次。隨著硬盤容量的不斷增大，硬盤的轉(zhuǎn)速也在不斷提高。目前硬盤容量已經(jīng)達到120GB以上。 CD-ROM光盤容量約650MB，單面DVD光盤容量約4.7GB，雙面雙層DVD容量可達17GB。光盤驅(qū)動器是對光盤進行讀寫操作的

27、一體化設(shè)備，目前流行的光驅(qū)有DVD-ROM和Combo（康寶）。光盤驅(qū)動器可以同時帶有刻錄功能，稱為光盤刻錄機，記作CD-RW或DVD-RW。 移動存儲器主要有移動硬盤和U盤兩類。移動硬盤和普通硬盤沒有本質(zhì)區(qū)別，經(jīng)過防震處理，提供USB接口，實現(xiàn)即插即用。U盤屬于移動半導體存儲設(shè)備（閃存），也采用USB接口，存儲容量已經(jīng)達到32GB以上，成為計算機使用者必備的移動存儲設(shè)備。,,,3．輸入設(shè)備（Input Equipmen

28、t） 輸入設(shè)備用于向計算機輸入程序和數(shù)據(jù)。它將程序和數(shù)據(jù)從人類習慣的形式轉(zhuǎn)換成計算機的內(nèi)部二進制代碼放在內(nèi)存中。常見的輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標、掃描儀、攝像頭等（圖1-24、圖1-25）。 鍵盤是向計算機發(fā)布命令和輸入數(shù)據(jù)的重要輸入設(shè)備。根據(jù)接口的不同，鍵盤可分為PS/2接口鍵盤和USB接口鍵盤，當前的主板大多同時支持這兩種接口的鍵盤。根據(jù)鍵盤與計算機連接方式不同，鍵盤可分為有線鍵盤和無線鍵盤，無線鍵盤在使用

29、時需在主機上加裝配套的接收器，用于接收鍵盤發(fā)出的信號。接收器一般安裝在串口上。 目前常用鼠標分機械式和光電式兩類。機械式鼠標底部有一個可以滾動的橡膠球，通過滾動球的滾動，將位置移動變換成為計算機可以理解的信號。光電式鼠標有一個光電探測器，在具有反光功能的板上使用，檢測鼠標移動產(chǎn)生電信號，傳給計算機完成光標的同步移動。,4．輸出設(shè)備（Output Equipment）,,輸出設(shè)備將計算機內(nèi)的二進制代碼形式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成人類習

30、慣的文字、圖形和聲音等形式輸出出來。常見的輸出設(shè)備有顯示器、打印機、繪圖儀等。 顯示器是必備的輸出設(shè)備，主要有CRT（陰極射線管）顯示器和LED（液晶）顯示器兩類，如圖1-26所示。CRT顯示器接收視頻信號輸入，分辨率為800×600、1024×768或更高，分辨率是指屏幕每行×每列的像素數(shù)。LED顯示器具有體積小、低功耗、無閃爍、無輻射的特點，價格比同檔次的CRT顯示器高很多。,,,打印機

31、是用來打印文字或圖片的設(shè)備，是辦公自動化必不可少的輸出設(shè)備之一。打印機常用針式打印機、噴墨打印機、激光打印機三種，如圖1-27所示。根據(jù)打印顏色可分為單色打印機和彩色打印機，根據(jù)打印幅面可分為窄幅打印機（A4以下）和寬幅打印機。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,軟件是指計算機運行所需的程序及其有關(guān)的文檔資料。軟件系統(tǒng)是指各

32、種軟件的集合，軟件系統(tǒng)可分為系統(tǒng)軟件（System Software）和應用軟件（Application Software）兩大類，如圖1-14所示。1. 系統(tǒng)軟件 系統(tǒng)軟件是為高效使用和管理計算機而編制的軟件。系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)、編程語言、匯編和編譯程序、故障診斷程序、網(wǎng)管程序、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等，用于管理、操縱和維護計算機，并保證其正常運行。系統(tǒng)軟件是為了提高計算機的使用效率，對計算機的各種軟、硬件資源進行管理

33、的一系列軟件的總稱。系統(tǒng)軟件有操作系統(tǒng)、語言處理軟件、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和服務程序等幾大類。,,1.2.3 計算機軟件系統(tǒng),（1）操作系統(tǒng)（Operating System 縮寫OS） 操作系統(tǒng)是最基本的系統(tǒng)軟件，它由一系列程序構(gòu)成，使用戶可以通過簡單命令讓設(shè)備完成指定的任務；這些程序還可以對CPU的時間、存儲器的空間和軟件資源進行管理。操作系統(tǒng)是計算機硬件與用戶之間的界面。例如，一般情況下我們通過Windows操作系統(tǒng)來

34、操作使用微型計算機，它就是使用者與硬件系統(tǒng)之間的界面，它將使用者（用戶）發(fā)出的指令轉(zhuǎn)換成復雜的對計算機硬件系統(tǒng)進行指揮和管理的內(nèi)部操作。操作系統(tǒng)的任務是更加有效的管理和使用計算機系統(tǒng)的各種資源，發(fā)揮各個功能部件的最大功效，方便用戶使用計算機系統(tǒng)。它通常具有進程管理、存儲管理、設(shè)備管理、作業(yè)管理、文件管理等5個方面的功能。（2）語言處理軟件 語言處理軟件是指各種編程語言以及匯編程序、編譯系統(tǒng)和解釋系統(tǒng)等語言轉(zhuǎn)換程序。編

35、程語言包括機器語言、匯編語言和高級語言，用來編寫計算機程序或開發(fā)應用軟件。,,（3）常用的服務程序 服務程序是人們能夠順利使用計算機的幫手，是系統(tǒng)軟件的一個重要組成部分。常用的工具軟件有診斷程序、調(diào)試程序和編輯程序等。（4）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（Data Base Management System 縮寫DBMS） 所謂數(shù)據(jù)庫（Data Base），就是實現(xiàn)有組織地、動態(tài)地存儲大量相關(guān)數(shù)據(jù)，方便多用戶訪問的由計算機

36、軟、硬件資源組成的系統(tǒng)。為數(shù)據(jù)庫的建立、操縱和維護而配置的軟件稱為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。例如，目前微機上配備的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)有MS Access、FoxPro、MS SQL Server、Oracle、DB2等。2. 應用軟件 應用軟件是指為解決計算機用戶的特定應用而編制的軟件，它運行在系統(tǒng)軟件之上，運用系統(tǒng)軟件提供的手段和方法，完成我們實際要做的工作。如：財務管理軟件、文字處理軟件、繪圖軟件、信息管理軟件等等。,,3．基本

37、輸入/輸出系統(tǒng)（Basic Input/Output System 縮寫B(tài)IOS） 我們已經(jīng)知道，完整的可以工作的計算機系統(tǒng)是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。但是，計算機硬件系統(tǒng)的生產(chǎn)和軟件系統(tǒng)的生產(chǎn)一般是分離的，他們有不同的專業(yè)化企業(yè)來設(shè)計制造開發(fā)。我們接觸的微型計算機系統(tǒng)，屬于通用計算機類型，即各種不同需求的用戶都可以通過在這些計算機的硬件系統(tǒng)基礎(chǔ)上選擇安轉(zhuǎn)自己需要的軟件來實現(xiàn)自己特定的使用目標。因此，就會有我們大

38、家都熟悉的情景，新購買的計算機都要進行軟件安裝才能正常運行。 由于企業(yè)生產(chǎn)的專業(yè)分工和通用性的要求，計算機硬件生產(chǎn)企業(yè)出廠的計算機整機不配備軟件系統(tǒng)，此時的計算機稱為“裸機”。此時的計算機好比只有身體而沒有任何知識和能力的人，即聽不懂語言也不會做任何事情，因此，“裸機”不能正常運行，用戶無法使用。但是，只要“裸機”具有基本的輸入和輸出功能，用戶（或計算機銷售公司）就可以將操作系統(tǒng)、應用軟件等安裝上去，使其成為一臺符合用戶

39、要求的計算機系統(tǒng)。這好比一個人出生時要具有吃喝拉撒的本能和學習能力，以后就會成長為一個真正的社會人。 從上面的說明可知，“裸機”必須具備基本輸入/輸出系統(tǒng)（BIOS），它是嵌入在計算機硬件系統(tǒng)之中抹不掉的軟件，也可以說是和計算機硬件系統(tǒng)融為一體的最基礎(chǔ)層面的軟件。由BIOS開始，通過用戶逐層安裝構(gòu)成：BIOS、操作系統(tǒng)、高級語言和數(shù)據(jù)庫、應用軟件等軟件環(huán)境。如圖1-28所示。,,由BIOS開始，通過用戶逐層安裝構(gòu)成：BI

40、OS、操作系統(tǒng)、高級語言和數(shù)據(jù)庫、應用軟件等軟件環(huán)境。如圖1-28所示。,,,1.3 計算機中的數(shù)與信息編碼,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1.3.1 計算機中的數(shù)制,1.3.1 計算機中的數(shù)制,1.3.1 計算機中的數(shù)制,1.3.1 計算機中的數(shù)制,1．十進制（Decimal） 十進制數(shù)用0，1，2，．．．，

41、9十個數(shù)碼表示，并按“逢十進一”、“借一當十”的規(guī)則計數(shù)。十進制的基數(shù)是10，不同位置具有不同的位權(quán)。,計算機通過對二進制形式的數(shù)字進行運算加工，實現(xiàn)對各種信息的加工處理。信息（Information）泛指人類社會中傳播的一切內(nèi)容，是以適合于通信、存儲或處理的形式來表示的知識或消息。人們將各種信息用二進制數(shù)字（代碼）來表示，便可以輸入到計算機中進行快速、準確、自動的加工處理。本節(jié)主要學習計算機中數(shù)的表示、常見的信息編碼和計算機中數(shù)據(jù)處

42、理的一般過程。,2．二進制（Binary） 二進制數(shù)用0，1兩個數(shù)碼表示，二進制的基數(shù)是2，不同位置具有不同的位權(quán)。例如： (1011.101)2 =1×2 3 ＋ 0×22 ＋ 1×21 ＋ 1×2 0 ＋ 1×2 – 1 ＋ 0×2 – 2 ＋ 1×2 –3= (11.625) 10 二進制數(shù)的位權(quán)展開式可以得到其表征的十進制數(shù)

43、大小。二進制數(shù)常用(N)2來表示，也可以記作(N) B。二進制數(shù)的運算很簡單，遵循“逢二進一”、“借一當二”的規(guī)則。1+1=0（進1）1+0=10+1=10+0=01-1=01-0=10-1=1（借1）0-0=01×1=11×0=10×1=00×0=0,,3．十六進制（Hexadecimal） 十六進制數(shù)用0，1，2，…，9，A，B，C，D，E，F(xiàn)十六個數(shù)

44、碼表示，A表示10，B表示11，……，F(xiàn)表示15?；鶖?shù)是16，不同位置具有不同的位權(quán)。例如： (3AB.11)16 =3×16 2 ＋A×161 ＋ B×16 0 ＋1×16 –1 ＋ 1×16 -2= (939.0664) 10,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

45、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1.3.2 數(shù)制間的轉(zhuǎn)換,1.3.2 數(shù)制間的轉(zhuǎn)換,1．十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)① 十進制數(shù)整數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)將十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)，要將十進制數(shù)的整數(shù)部分和小數(shù)部分分開進行。將十進制的整數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制整數(shù)，遵循“除2取余、逆序排列”的規(guī)則；將十進制小數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制小數(shù)，遵循“乘2取整、順序排列”

46、的規(guī)則；然后再將二進制整數(shù)和小數(shù)拼接起來，形成最終轉(zhuǎn)換結(jié)果。例如：（45.8125）10=（101101.1101）2,轉(zhuǎn)換結(jié)果：（45）10 =（101101）2,,② 十進制小數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制小數(shù),,2．十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進制數(shù) 將十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進制數(shù)與轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)的方法相同，也要將十進制數(shù)的整數(shù)部分和小數(shù)部分分開進行。將十進制的整數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進制整數(shù)，遵循“除16取余、逆序排列”的規(guī)則；將十進制小數(shù)轉(zhuǎn)換成

47、十六進制小數(shù)，遵循“乘16取整、順序排列”的規(guī)則；然后再將十六進制整數(shù)和小數(shù)拼接起來，形成最終轉(zhuǎn)換結(jié)果。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,3．二進制數(shù)與十六進制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換（1）十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù) 由于一位十六進制數(shù)正好對應四位二進制數(shù)，對應關(guān)系見表1-1，因此將十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)，每一位十六進制數(shù)

48、分別展開轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)即可。例如：將十六進制數(shù)（3ACD.A1）16轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)。,,（2）二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進制數(shù) 將二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進制數(shù)的方法，可以表述為：以二進制數(shù)小數(shù)點為中心，向兩端每四位組成一組（若高位端和低位端不夠四位一組，則用0補足），然后每一組對應一個十六進制數(shù)碼，小數(shù)點位置對應不變。 例如： 將二進制（10101111011.0011001011）2轉(zhuǎn)換成十六進制數(shù)。,,,,,,

49、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1.3.3 計算機中的數(shù),計算機中最小的數(shù)據(jù)單位是二進制的一個“位”（bit）。在上面的圖中，b０，b１，…，b７分別表示八個二進制位，每一位的取值“０”或“1”，就表示了一個８位的二進制數(shù)。 相鄰8個二進制位稱為一個“字節(jié)”（Byte），簡寫為“Ｂ”，字節(jié)是最基本的容量單位，可以用來表示

50、數(shù)據(jù)的多少和存儲空間的大小。現(xiàn)代計算機的軟件和存儲器容量已經(jīng)相當大，容量單位常用KB（千）、MB（兆）、GB（吉）、TB（特）來表示，它們之間的關(guān)系是： 1 KB = 210 B=1 024 B 1 MB =210 KB=1 024 KB 1 GB = 210 MB=1 024 MB 1 TB =210 GB=1 024 GB 例如，某一個文件的大小是76KB，某

51、個存儲設(shè)備的存儲空間有40GB等。,,1．整數(shù)的表示 在計算機中數(shù)分為整數(shù)和浮點數(shù)。整數(shù)分有符號數(shù)和無符號數(shù)。計算機中的地址和指令通常用無符號數(shù)表示。8位無符號數(shù)的范圍為00000000~11111111，即0~255。計算機中的數(shù)通常用有符號數(shù)表示，有符號數(shù)的最高位為符號位，用“0”表示正，用“1”表示負。正數(shù)和零的最高位為0，負數(shù)的最高位為1。8位有符號數(shù)的范圍為11111111~01111111，即-127~+12

52、7。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,為了便于計算，計算機中的數(shù)通常使用補碼的形式。最高位為符號位，其它位表示數(shù)值大小的絕對值，這種數(shù)的表示方法稱為原碼；最高位為符號為，正數(shù)的其它位不變，負數(shù)的其它位按位取反，這種數(shù)的表示方法稱為反碼；最高位為符號為，正數(shù)的其它位不變，負數(shù)的其它位在反碼的基礎(chǔ)上再加1（即按位取反加1），這種數(shù)的

53、表示方法稱為補碼。例如：有符號數(shù)： +11 -11原 碼： 00001011 10001011反 碼： 00001011 11110100補 碼： 00001011 11110101,,2.浮點數(shù)的表示 在計算機中，實數(shù)通常用浮點數(shù)來表示。浮點數(shù)采用科學計數(shù)法來表征，科學計數(shù)表示：十進制數(shù)：57.625 = 102 ×（0.57625）

54、 -0.00456 = 10-2 ×（-0.456） 二進制數(shù)：110.101 = 2 +11 ×（0.110101）浮點數(shù)由階碼和尾數(shù)兩部分組成，如下圖所示。,階碼表示指數(shù)的大?。ㄎ矓?shù)中小數(shù)點左右移動的位數(shù)），階符表示指數(shù)的正負（小數(shù)點移動的方向）；尾數(shù)表示數(shù)值的有效數(shù)字，為純小數(shù)（即小數(shù)點位置固定在數(shù)符與尾數(shù)之間），數(shù)符表示數(shù)的正負。階符和數(shù)符各占一位，階碼和尾數(shù)的位數(shù)因精度不同而異。,,

55、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1.3.4 常見信息編碼,1．BCD碼 計算機中的數(shù)用二進制表示，而人們習慣使用十進制數(shù)。計算機提供了一種自動進行二進制與十進制轉(zhuǎn)換的功能，它要求用BCD碼作為輸入輸出的橋梁，以BCD碼輸入十進制數(shù)，或以BCD碼輸出十進制數(shù)。 BCD碼（Binary-Coded D

56、ecimal）就是將十進制的每一位數(shù)用多位二進制數(shù)表示的編碼方式，最常用的是8421碼，用四位二進制數(shù)表示一位十進制數(shù)。表1-2列出了十進制數(shù)與BCD碼之間的8421碼對應關(guān)系。,,2．字符的ASCII碼計算機中常用的基本字符包括十進制數(shù)字符號0～9，大小寫英文字母A～Z，a～z，各種運算符號、標點符號以及一些控制符，總數(shù)不超過128個，在計算機中它們都被轉(zhuǎn)換成能被計算機識別的二進制編碼形式。目前，在計算機中普遍采用的一種字符編碼方式

57、，就是已被國際標準化組織ISO采納的ASCII碼（American Standard Code for Information Interchange 美國標準信息交換碼），見表1-3。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

58、,,,,,,,,,,,,,,,,,3．漢字的編碼 對漢字進行編碼是為了使電腦能夠識別和處理漢字，在漢字處理的各個環(huán)節(jié)中，由于要求不同，采用的編碼也不同，圖1-29表示了漢字在不同階段的編碼。,,（1）漢字的輸入碼 漢字的輸入碼是為用戶能夠利用西文鍵盤輸入漢字而設(shè)計的編碼。由于漢字數(shù)量眾多，字形、結(jié)構(gòu)都很復雜，因此要找出一種簡單易行的方案不那么簡單。人們從不同的角度總結(jié)出了各種漢字的構(gòu)字規(guī)律，設(shè)計出了多種的

59、輸入碼方案。主要有以下四種。①數(shù)字編碼，如區(qū)位碼。②字音編碼，如各種全拼、雙拼輸入方案。③字形編碼，如五筆字型。④音形編碼，根據(jù)語音和字形雙重因素確定的輸入碼。,,（2）國標碼 1980年，我國頒布了《信息交換用漢字編碼字符集?基本集》（GB2312-80），稱為國標碼。GB2312-80中共收錄了漢字6763個，682個非漢字字符（圖形、符號）。漢字又分一級漢字3755個和二級漢字3008個，一級漢字按拼音字

60、母順序排列，二級漢字按部首順序排列。 國標碼中每個漢字或字符用雙字節(jié)表示，每個字節(jié)最高位都置0，而低7位中又有34種狀態(tài)做控制用，所以每個字節(jié)只有94（127?34=94）種狀態(tài)可以用于漢字編碼。前一字節(jié)表示區(qū)碼（表示行，區(qū)號0~94），后一字節(jié)表示位碼（表示列，位號0~94），形成區(qū)位碼，區(qū)碼和位碼各用兩位十六進制數(shù)字表示，例如漢字“啊”的國標碼為3021H。 有了統(tǒng)一的國標碼，不同系統(tǒng)之間的漢字信息就

61、可以互相交換了。,,（3）漢字的機內(nèi)碼 漢字的機內(nèi)碼是漢字在計算機系統(tǒng)內(nèi)部實際存儲、處理統(tǒng)一使用的代碼，又稱漢字內(nèi)碼。機內(nèi)碼用兩個字節(jié)表示一個漢字，每個字節(jié)的最高位都為“1”，低7位與國標碼相同。這種規(guī)則能夠使?jié)h字與英文字符方便地區(qū)別開來（ASCII碼的每個字節(jié)的最高位為0）。例如：“啊”的國標碼：00110000 00100001“啊”的機內(nèi)碼：10110000 10100001,,（4）漢字的字形碼（輸出碼）

62、 字形碼提供輸出漢字時所需要的漢字字形，在顯示器或打印機中輸出所用字形的漢字或字符。字形碼與機內(nèi)碼對應，字形碼集合在一起，形成字庫。字庫分點陣字庫和矢量字庫兩種。由于漢字是由筆畫組成的方字，所以對于漢字來講，不論其筆畫多少，都可以放在相同大小的方框里。如果我們用m行n列的小圓點組成這個方塊（稱為漢字的字模點陣），那么每個漢字都可以用點陣中的一些點組成。圖1-30所示為漢字“中”的字模點陣。,,1.3.5 數(shù)據(jù)在計算機中的

63、處理過程,計算機系統(tǒng)從硬件結(jié)構(gòu)上由輸入輸出設(shè)備和主機構(gòu)成，主機由中央處理器（CPU）和內(nèi)存其組成，為加強計算機功能和方便人們使用還配備了各種外存儲器，這樣計算機硬件系統(tǒng)構(gòu)成可用圖1-31表示。,,1.4 多媒體基礎(chǔ)知識,1.4.1 多媒體技術(shù)及常用多媒體設(shè)備1、多媒體概念 多媒體（Multimedia）是文字、聲音、圖像、動畫、視頻等多種媒體信息的統(tǒng)稱。計算機多媒體技術(shù)（Multimedia Technology）

64、則是指計算機綜合處理多種媒體信息的技術(shù)。習慣上，人們常把“多媒體”當成“計算機多媒體技術(shù)”的同義語。2、多媒體計算機 多媒體計算機是指能夠?qū)β曇簟D像、視頻等多媒體信息進行綜合處理的計算機。當前，多媒體計算機一般指多媒體個人計算機（MPC），其主要功能是把文字、聲音、圖形、圖像、視頻、動畫和計算機交互控制結(jié)合起來，進行綜合處理，以滿足人們的需要。,,3、常見多媒體設(shè)備 常見的多媒體輸入設(shè)備有麥克風、觸

65、摸屏、掃描儀、數(shù)字攝像頭、數(shù)位繪圖板等，如表1-4所列。,,常見的多媒體輸出設(shè)備有顯示器（即電腦屏幕）、音箱、投影機等,,1.4.2 多媒體信息的主要類型,1.多媒體核心技術(shù) 在多媒體計算機中，主要使用了兩種核心技術(shù)，一種是模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換技術(shù)，一種是壓縮編碼技術(shù)。 計算機處理多媒體信息的前提是，要將多媒體信息轉(zhuǎn)換成二進制形式的數(shù)據(jù)。 模數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D）技術(shù)是將多媒體信息轉(zhuǎn)換為計算機可以處

66、理的二進制數(shù)據(jù)的技術(shù)。首先，通過采集設(shè)備（如聲音使用麥克風、靜態(tài)圖像通過數(shù)碼相機、動態(tài)圖像使用攝像機）將現(xiàn)實世界的聲音、圖像等信息轉(zhuǎn)化為模擬電信號，然后對這個模擬電信號進行數(shù)字化轉(zhuǎn)換（即A/D），獲得表示多媒體信息的數(shù)據(jù)。 數(shù)模轉(zhuǎn)換（D/A）技術(shù)是將計算機中的二級制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬電信號形式的多媒體信息的技術(shù)。模擬電信號形式的信息通過顯示器、音箱等多媒體輸出設(shè)備顯示出圖像、視頻或播放出音響，人們就可以順利地接受這些信息。

67、壓縮技術(shù)是將體量很大的數(shù)據(jù)集以一定的算法重新組合編碼，在不丟失信息的前提下獲得體量更小數(shù)據(jù)集的技術(shù)。壓縮技術(shù)是一種軟件技術(shù)，經(jīng)過壓縮后多媒體信息數(shù)據(jù)量大大減小，以便于保存和傳輸。解壓縮技術(shù)是將一個經(jīng)過壓縮的文檔、文件（多媒體信息或其它數(shù)據(jù)文件），通過還原算法將數(shù)據(jù)恢復成壓縮前的原始狀態(tài)，以便于還原多媒體信息。,,2.多媒體信息的類型 多媒體信息在計算機中是以文件方式保存的，不同多媒體信息的獲取、播放和處理所使用的軟件也

68、各不相同。常見的多媒體信息與文件類型如表1-6所示。,,在人身安全方面，微型計算機屬于在弱電狀態(tài)工作的電器設(shè)備，并且機械運動裝置均封閉在機箱之內(nèi)，對使用計算機的人不構(gòu)成威脅。只有兩點需要注意：(1)在接觸電源線時，不要濕手操作,以防觸電；(2)計算機屏幕的輻射,這一點目前還沒有定論。,1.5 計算機的安全使用,,1．設(shè)備安全 設(shè)備安全主要是指計算機硬件的安全。計算機硬件設(shè)備安全產(chǎn)生影響的因素主要是電源、環(huán)境與操作三個方