大學計算機基礎案例教程,科學出版社,第一章 計算機與信息技術,1.1 信息與信息技術,1.2 計算機概述,1.3 微型計算機系統基礎知識,1.4 信息的表示與編碼,1.5 多媒體技術,1.6 信息安全,目 錄,1.7 知識產權,1.8 項目實例,本章重點及難點,重點：計算機的體系結構、計算機的組成、微型計算機的 結構、機器數的表示和編碼及計算機病毒的知識。 難點：編碼、微機的組成及功能和多媒體技術應用知識。,一、信息的概念、特征和分類,1.1 信息與信息技術,1、概念： （1）信息是不確定性的減少或消除。 1948年，信息論的創始人香農（Shannon）提出。,（2）信息是控制系統進行調節活動時，與外界相互作用、相互交換的內容。 1950年，控制論的創始人維納（N.Wiener）提出。,2、信息的主要特征： 社會性、共享性、不滅性、時效性、能動性 、客觀性、 傳遞性,（3）信息是事物運動的狀態和狀態變化的形式。 （4）信息是經過加工的、能夠對接受者的行為和決策產生影響的數據。,二、信息技術,1、信息技術的概念 根據使用的目的、范圍、層次不同有以下表述：,中義：是指對信息進行采集、傳輸、存儲、加工、表達的各種技術總和。（功能與過程的角度）,廣義：是指能充分利用與擴展人類信息器官功能的各種 方法、工具與技能的總和。（哲學角度）,狹義：利用計算機、網絡、廣播電視等各種硬件設備、軟件工具與科學方法，對圖、文、聲、像等各種信息進行獲取、加工、存儲、傳輸與使用的技術之和。（強調信息技術的現代化與高科技含量）,2、 信息技術的影響,積極影響： 1）對經濟的影響。 2）對教育的影響。 3）對管理的影響。 4）對科研的影響。 5）對文化的影響。 6）對生活的影響。,負面影響： 1）信息泛濫。 2）信息污染。 3）信息犯罪。 4）信息滲透。,三、信息化與信息化社會,1、信息化的概念 信息化是指在國民經濟各部門和社會活動各領域普遍地、大量地采用現代信息技術，從而大大提高社會生產力和生活質量的過程。,信息化的過程包括三層面、六要素: 三層面：信息技術的開發與應用過程（基礎） 信息資源的開發與利用過程（核心與關鍵） 信息產品制造業發展的過程（重要支撐）,六要素：信息網絡、信息資源、信息技術、信息產品、信息法規環境、信息人才 2、了解信息化社會的特征 高深透性；網絡化；信息勞動者、腦力勞動者的作用日益在增大 3、了解我國的信息化建設 （1）通信產業迅猛發展。 （2）計算機產業持續增長。 （3）信息化應用產業迅猛發展。,四、信息素養,1、信息素養的概念 廣義而言，信息素養包括信息意識、信息能力和信息 道德等方面的素質。 狹義而言，信息素養通常只指信息能力。,1.2.1 計算機的發展 1.2.2 計算機的特點 1.2.3 計算機的分類 1.2.4 計算機的應用 1.2.5 計算機系統的組成 1.2.6 計算機工作原理,1.2 計算機概述,1、計算機的誕生 戰國時代算籌,唐末出現算盤。 1642年法國數學家發明了加減法機械計算器。 1654年英國人制造出第一把計算尺。 1654年德國數學家研制出能進行加減乘除的計算尺。 1887年出現了手搖計算機。 1946年美國誕生了第一臺電子計算機ENIAC， 埃尼阿克（Electronic Numerical Integrator And Calculator）,即電子數值積分計算機。,1.2.1 計算機的發展,1822 差分機,1833 分析機,ENIAC,5000次加法/秒 體重28噸 占地170m2 18800只電子管 1500個繼電器 功率150KW,世界上第一臺計算機ENIAC,圖1,圖2,圖3,計算機的發展階段,（1）第一代計算機 194620世紀50年代末，電子管時代計算機。,電子管,（2）第二代計算機 19581964年，晶體管計算機時代,晶體管,（3）第三代計算機 19641972年，集成電路計算機時代。 中、小規模集成電路做主要邏輯部件。,集成電路,（4）第四代計算機 1972年至今，大規模、超大規模集成電路計算機時代。 大規模、超大規模集成電路作基本邏輯部件。,大規模集成電路,圖表,幾MB,幾百MB,面向對象,2、我國計算機的發展情況,我國電子計算機的研究是從1953年開始的； 1958年中國研制出第一臺計算機； 1965年該所又研制出第一臺大型晶體管計算機； 1974年設計、研制成功集成電路小型計算機； 1983年研制成功 “銀河”巨型機，這是我國高速計算機研制的一個重要里程碑； 1992年研制成功的“銀河”巨型機； 1997年研制的“銀河”巨型機。,3、計算機的發展趨勢：,（1）微型化：追求體積的進一步縮小，運算速度進一步提高。微型化反映了計算機的應用程度。目前，微型計算機已進入電視、電冰箱、空調器等家用電器、儀器儀表等小型設備中。 （2）巨型化：追求大容量、高速度，為尖端科學領域的數值分析與計算提供有力的幫助。它代表了計算機的發展水平。 （3）多媒體技術：當前開發和研究的熱點。其中技術關鍵是處理視頻和音頻數據。,（4）非馮諾依曼體系結構：例如，神經網絡計算機、DNA計算機、光子計算機。 （5）智能化：目前人們正在研制第五代計算機，它具有類似人學習和推理的思維能力，能“說”、能“看”、能“聽”、能“想”、能“做”，具有人的部分功能，能代替人的一些體力勞動和腦力勞動，是一種智能型的電子計算機。 （6）計算機與通信相結合的網絡技術：計算機網絡。,1. 運算速度快 : 如巨型機可達十幾萬億次/秒。 2. 計算精度高：目前微型計算機的計算精度可以達到32位二進制。 3. 具有記憶和邏輯判斷功能:指能進行與、或、非等的邏輯運算。,1.2.2 計算機的特點,4. 能自動運行且支持人機交互：把編好的程序存入計算機，發出運行指令后，計算機不需要人工干預可以依次逐條執行。人工干預時計算機能對其問題做出相應的回答。,1.2.3 計算機的分類,計算機及其應用已經滲透到社會的各行各業，正在改變著傳統的工作、學習和生活的方式，推動著社會的發展，如在以下領域中： 科研、工商、教育、醫藥、政府、娛樂、家庭等。,1.2.4 計算機的應用,歸納起來主要有以下幾種用途 1.科學計算：通常是指用于完成科學研究和工程技術中提出的數學問題的計算。 2.數據處理：非數值計算，是指對大量的數據進行采集、查詢、分類、排序、統計、存儲及傳輸等。,3.過程控制：實時控制，是指用計算機及時采集檢測數據，按最佳值迅速地對控制對象進行自動控制或自動調節。,4.計算機輔助工程：計算機輔助設計CAD、計算機輔助制造CAM、計算機輔助教學CAI、計算機輔助測試CAT等 。,5.人工智能（Artificial Intelligence,AI)：利用計算機模擬人的智能。研究方向：模式識別、自然語言理解、自動定理證明、自動程序設計、專家學習、機器人、機器學習等。 6.網絡應用：利用通信設備將異地計算機系統連接起來，實現資源共享和信息傳播。,1946年 馮.諾依曼提出“存儲程序”的方案。,(1)計算機由5個基本部分組成: 運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備。,(2)指令和數據以二進制表示。,(3)指令和數據存放在存儲器中, 并要按地址尋訪。,該方案核心是：程序存儲、程序控制,1.2.5 計算機系統的組成,John von Neumann 馮諾依曼,硬件系統：由電子部件和機電裝置組成的計算機實體。,一、計算機硬件系統,功能:接受計算機程序；并在程序的控制下完成數據輸入、數據處理和輸出結果等任務。,1.馮.諾依曼計算機系統基本組成,各類計算機（硬件系統）都是由5大基本部件組成:,（1）運算器ALU: Arithmetical and Logical Unit 功能:算術運算和邏輯運算。 運算器中的數據來自內存,運算的結果又送回內存。,（2） 控制器（CU：Control Unit） 功能:控制計算機各部件協調地工作。 工作過程:從內存中取出指令，譯碼分析，根據指令的功能發出控制信號。當各部件執行完控制器發來的命令后，都會向控制器反饋執行的情況。,運算器和控制器組成中央處理單元，即CPU(Central Processing Unit) 。,（3）存儲器（Memory） 存放程序和數據的記憶裝置。使用時，對存儲器 有兩種操作： 讀操作：從存儲器中取出信息，不破壞原有的內容。 寫操作：把信息寫入存儲器，原來的內容被抹掉。,存儲器通常分為：內存儲器、外存儲器。,內存儲器：簡稱內存（又稱主存），是計算機中信息交流中心。內存與運算器、控制器和輸入、輸出設備間直接進行數據交換。 通過輸入設備輸入的程序和數據最初送入內存，控制器執行的指令和運算器處理的數取自內存，運算的中間結果和最終結果保存在內存中，最后將內存中的信息由輸出設備輸出。所以，內存的存取速度直接影響計算機的運算速度。 特點：容量小、存取速度快、斷電后數據丟失。,外存儲器:用來存儲大量暫時不參與運算的數據程序及運算結果。外存不與其他部件直接交換數據，只是與內存成批的交換信息。,特點：容量大、存取速度慢、斷電后數據不丟失。常見的外存設備：軟盤、硬盤、U盤、光盤等。,2.存儲器有關術語 地址：標識每個存儲單元的編號。 位： 一個二進制數（0或1）稱一位（bit，比特） 字節：基本存儲單位，八位二進制為一個字節，,1024=210,Byte簡寫B 1B=8 Bit （二進制位） 1KB=1024 B 1MB=1024 KB 1GB=1024 MB 1TB=1024 GB,字： 作為一個整體被存取或運算的最小信息單位。 字長：對CPU在單位時間內(同一時間)能一次處理的 二進制數的位數叫字長。CPU字長可以是8、 16、32、64位。,字長直接關系到計算機的計算精度、功能和速度,（4）輸入設備（Input Device） 鍵盤、鼠標、掃描儀、觸摸屏等。,1. 顯示器,2.打印機,（5）輸出設備（Output Device） 顯示器、打印機、繪圖儀和音響等。,軟件是指為了運行、管理和維護計算機而編制的各種程序、數據、文檔的總稱。 計算機軟件按功能分為系統軟件和應用軟件。 1、 系統軟件（System Software） 是指控制計算機的運行，管理計算機的各種資源，為應用軟件提供支持和幫助的軟件。 （1）操作系統（OS：Operating System） 操作系統是對計算機的硬件和軟件資源進行控制和管理的程序，是系統軟件的核心。,二、計算機軟件系統,對計算機全部軟、硬件資源進行控制和管理的大型程序，由一系列模塊組成。 是對計算機硬件的第一級擴充，是軟件系統最基本的部分。 進行作業管理、處理器管理、存儲管理、文件管理、設備管理 對硬件的接口、對其他軟件的接口、對用戶的接口、對網絡的接口。,圖1.3 計算機系統各層次之間的關系,第二代計算機語言，采用助記符代 替機器語言中的指令和數據。 (1)面向機器，速度快， 占用存儲空間小，必須通過 匯編程序翻譯成機器語言。 (2)通用性和可移植性差。,（2）程序設計語言,接近自然語言，由各種意義的“詞” 和“數學公式”按照一定的“語法規 則”組成。 (1)面向問題，而不是面向機器 (2)易學易改、通用性、可移植性強；,（3）語言處理程序 將高級語言編寫的程序翻譯成機器語言的翻譯程序。,將高級語言程序翻譯成與之等價的機器語言程序時，前者稱為“源程序”，后者稱為“目標程序”,翻譯有兩種方式:編譯方式、解釋方式。,編譯方式:將高級語言源程序通過編譯程序翻譯成機器語言目標代碼，再連接裝配得到執行程序并運行。 解釋方式:通過解釋程序對高級語言源程序進行逐行解釋，解釋一句執行一句，不產生機器語言目標代碼。,圖1.4 編譯過程,圖1.5 解釋過程,便于對源程序進行調試和修改,但處理過程較慢。,（4）數據庫管理程序 利用數據庫系統可以有效地保存和管理數據，并利用這些數據得到各種有用的信息。 （5）工具軟件（服務性程序） 在系統開發和系統維護時使用的工具。工具軟件包括編輯、鏈接程序，計算機測試和診斷程序，數據庫管理軟件及網絡軟件等。,2、應用軟件（Application Software） 應用軟件是為解決某種專門問題而設計的軟件。 它包括應用軟件包和面向問題的應用軟件，以及為解決科研及生產中的實際問題而由用戶設計的應用程序，均屬于應用軟件。,應用軟件按功能分為：字處理軟件、電子表格處理軟件、輔助設計軟件、網絡軟件及實時控制軟件等。,軟件系統的組成,1.2.6 計算機工作原理,1.指令和指令系統的概念： 指令是讓計算機完成某個具體操作的命令或指令, 一條指令通常由兩部分組成:操作碼和操作數。,一臺計算機的所有指令的集合稱為該計算機的指令系統。用戶為解決某一問題,給計算機發出命令,系統會選用一系列的指令（有序的排列著）,并執行，這一指令系列就稱程序。,1.指令和指令系統的概念： 指令：指揮計算機進行基本操作的命令。 指令系統：計算機所能執行的全部指令的集合。 程序：完成某一任務的指令的有序集合。,2.計算機的工作過程,計算機依次執行程序指令的過程。,1.2.6 計算機工作原理,1.3 微型計算機系統基礎知識,1.3.1 微型計算機的硬件系統,1.3.2 微型計算機分類與主要特性,臺式機,PC機分類,便攜機（筆記本電腦）,掌上電腦 PDA,一、總線（bus） 概念：一組各個功能部件共享的信息傳輸線。 總線包括內部總線、系統總線、外部總線 內部總線：是指CPU內部連接各部件的總線。 系統總線：是CPU與其他部件之間傳送數據、地址和 控制信息的公共通道。 外部總線：是指微機與外部設備之間或多機系統之間 的互連。,1.3.1 微型計算機的硬件系統,根據傳送信號的不同，將系統總線分為： 數據總線（DB: Data Bus）用于與CPU與主存儲器、CPU與I/O接口之間傳送數據，雙向傳輸。 地址總線（AB: Address Bus）用于CPU訪問主存儲器或外部設備時傳送相關的地址，單向傳輸。 控制總線（CB: Control Bus）用于CPU訪問主存儲器和外部設備時傳送控制信號，單向傳輸。,總線的性能指標主要體現在總線的帶寬、總線的 工作頻率和總線的位寬。 (1)總線的帶寬：單位時間內總線上可傳送的數據量，每秒傳輸的字節數（數據傳輸率）。 (2)總線的位寬：總線能同時傳送的數據位數。用bit（位）表示，如8位、16位、32位和64位。,(3) 總線工作頻率：也稱總線的時鐘頻率。以MHz為單位，它是反映總線工作快慢的一個重要參數，總線帶寬越寬,則總線工作速度越快。,二、中央處理單元（CPU）,1、功能與組成部件,功能：執行主存儲器中的程序（機器指令），進行算術和邏輯運算。,cpu,累加器：存放運算的原始數據或中間結果。 算術邏輯運算單元：是運算器的主要部件，其功能是按 指令的規定對操作數進行算術或邏輯運算。 數據寄存器：用于暫時存放參與運算的數據。 地址寄存器等。,CPU主要組成部件 程序計數器:存放指令地址的寄存器。 控制電路：根據指令要求，生成對各部件的控制信號。,2、CPU的主要性能指標 (1)字與字長 基本字長:運算的數的基本位數, 由加法器、寄存器、數據總線的位數決定；字長標志著精度。 計算機表達和處理信息,以字節為基本單位,用B(byte)表示,一個字節等于8位二進制位(bit)。,(2)主頻 主頻內核電路的實際運行頻率。 外頻主板為CPU提供的基準時鐘頻率。 倍頻主頻和外頻相差的倍數。 主頻外頻倍頻,(3)時鐘頻率: 外頻，影響CPU與內存之間的數據交換速度。 (4)地址總線寬度:決定CPU訪問的物理地址空間。 (5)數據總線寬度：決定系統的數據流量的大小。,三、主存（內存） 1.內存是由記憶元件和電子線路構成。,（1）半導體隨機存儲器RAM 作用：臨時存放正在運行的程序和數據及臨時調用的 系統程序。存放當前參與運行的程序和數據。 特點：容量大、可讀可寫、信息無法長期保存。,通常以RAM的容量來表示微機的內存容量。,DDR內存,SDRAM內存,（2）半導體只讀存儲器ROM（Read Only Memory） 作用：存放一些需長期保留的程序和數據，CPU對它只能讀（取數據），不能寫（存數據）， ROM保存的信息不受斷電或關機的影響。,ROM種類有很多，常見的有： 固定ROM：廠商寫入，用戶無法改寫。 一次可編程ROM（PROM)：允許用戶利用專門的設備（編程器或寫入器）寫入自己的程序，但一旦寫入便無法修改。（可寫入） 可擦除可編程ROM（EPROM）：可以利用編程器寫入程序，也可以對內容進行多次修改。 有兩種：紫外線擦除和電擦除。（可修改）,（3）高速緩沖存儲器（Cache） CPU速度越來越快，動態隨機尋存儲器（DRAM)的速度受到制造技術的限制，無法與CPU的速度同步，因此導致CPU需進入等待狀態因此速度降低。,作用：緩解高速的CPU和低速的DRAM之間的矛盾，提高 整機的工作效率。 特點：速度快、信息不能長期保留。為提高的工作效率, 盡量增大Cache的容量和采用回寫方式更新數據。,2.內存的性能指標,（1）存儲容量。 常用單位有MB,GB等。,（2）存取周期 指存儲器進行兩次連續、獨立的操作之間所需要的 最短時間。時間越短速度越快，以ns為單位。,（3）功耗 指存儲器耗電量的大小。,1.主板為CPU 、內存和各種功能(聲音、圖形、通信、網絡、TV等卡)提供安全插座,為各種磁、光存儲設備、打印機和鍵盤等I/O設備及數碼相機、攝像頭、 MODEM等多媒體通信設備提供接口,即通過主板將CPU等各種器件和外部設備有機地結合起來形成一套完整地系統。 電腦的整體運行速度和穩定性相當程度上取決于主板的性能。,四、主板,CPU插座,內存插槽,PCI插槽,AGP插槽,磐英8KHA+,2.圖示,精英K7S5A,技嘉GA 8IRX,主板BIOS,3. 主要輔助電路 芯片組是系統主板的靈魂，它決定了主板的結構及CPU的使用，控制著整個主板的運作。 Intel系列目前主要是以BX芯片組、ZX芯片組和810芯片組為主。,（1）CMOS電路：小型RAM，工作電壓底、耗電量少,保存為系統的正常運行提供所需數據。,（2） BIOS 芯片：“基本輸入輸出系統”程序專用存儲芯片。主板通電后，芯片對各部件進行自檢，當一切正常時開始啟動操作系統。,五、外存儲器（輔存）,.磁盤存儲器：由磁盤、磁盤驅動器和驅動器接口電路組成。通常使用的有軟盤和硬盤兩種。 .光盤驅動器：由光盤、光盤驅動器和驅動器接口電路組成。,1. 軟盤:,按尺寸分：8英寸、3.5英寸、2.5英寸 按記錄面分：單面、雙面 按記錄密度分：單密度、雙密度、高密度,容量=面數每面磁道數每磁道扇區數 每扇區字節數（512字節）,內部結構,2 . 硬盤: (1)結構:平行安裝若干個圓形盤片，同軸旋轉同 半徑的磁道為一個柱面,常用溫徹斯特式硬盤機。,(2) 容量= 磁頭數柱面數每磁道扇區數 每扇區字節數,3. 光 盤: 特點:無接觸,無退磁問題,保存時間長. (1) CD-ROM(只讀型) (2) WORM(簡寫WO):一次寫入型 (3) DVD-ROM,4. 閃 盤（也稱U盤） 可抽取式硬盤，USB接頭。 可視其為計算機的另一個硬盤。,內存和外存本質的區別是能否被CPU直接訪問。CPU不能直接執行外存中的程序、處理外存中的數據。,六、輸入設備,1.鍵盤 (1)功能：是用戶向計算機輸入數據或命令的最基本的設備。 (2)按鍵的功能和位置，鍵盤分為四部分：,打字鍵盤,功能鍵,編輯鍵,數字小鍵盤,（1） 打字鍵盤,輸入各類字母、數字、符號、漢字等，還包含幾個控制鍵。,如何輸入上排字符?,如何輸入大寫字母？,（2) 功能鍵,從F1F12共12個鍵，每個鍵的功能由操作系統或應用程序所定義。如按F1鍵常常能得到幫助信息。, 光標的作用： 確定操作的位置 換行：Enter鍵(回車鍵) 刪除: DELETE、退格鍵 移動光標：8個鍵,（3） 編輯鍵 用于編輯輸入內容。,用于快速輸入數字,（4） 數 字 小 鍵 盤,直腰：身體坐直，手腕平直，打字 的全部動作都在手指上。 弓手：手指彎曲，手型成勺狀，兩 食指總保持在F、J處。 立指：手指尖垂直向鍵位用力，瞬 間完成，并立即反彈回去。 彈鍵：力度適中。,打字姿勢：直腰、弓手、立指、彈鍵,指法（根據地）,分工(承包到指）,各手指分工明確，各守其職。,2、鼠標,鼠標是在可視化界面中操作更為簡單的輸入工具，利用它可輸入漢字、符號、輸入各種操作命令及繪圖等各種操作，用于圖形標定。,主要操作（P31-32）,雙擊:在短時間內快速連按 鼠標左鍵兩次 （爭取在半秒鐘內完成）,單擊:按一下鼠標左鍵,拖動:鼠標指向目標，按下左鍵不釋放，移動到目的地，再松開左鍵,右擊:按一下鼠標右鍵 (用中指),鼠標的幾種形狀,幾款時尚鼠標：,1.顯示器: 按顏色分：單色、彩色 按顯示器件分：陰極射線管顯示器（CRT） 液晶顯示器（LCD） 發光二極管顯示器（LED） 等離子體顯示器（PDP）,七、輸出設備,3、打印機分類: .按工作方式可分為擊打式和非擊打式 .擊打式：點陣式打印機 .非擊打式：噴墨打印機、激光打印機,連接CPU和顯示器的接口電路。,2、顯示卡:,1、分類 （1）按CPU字長：8位機、16位機、32位機、64位機 （2）按結構：單片機、單板機、多板機 （3）按用途：工業控制機、數據處理機 （4）按CPU型號：286機、386機、486機、Pentium機 2、主要性能指標： （1）字長:指計算機內部一次可以處理的二進制位數 （2）運算速度：MIPS（百萬條指令/每秒） （3）時鐘頻率：指CPU的外部時鐘頻率（外頻）,1.3.2 微型計算機分類與主要特性,（4）內存容量：決定可運行程序的大小和程 序運行的效率。 （5）硬盤容量：反映了微機存取數據的能力。,1.4 信息的表示與編碼,1.4.1 計算機中的數,1.4.2 計算機常用編碼,計算機內部的數據全部是以二進制表示，由于： 電路簡單，物理上容易實現，可靠性高。 運算簡單，通用性強。,1.4.1 計算機中的數,1、數制的有關概念 數制：數制是以表示數值所用的數字符號的個 數來命名的，并按一定進位規則進行計數的方 法,是人們利用符號來記數的科學方法。,數碼：進位計數系統中使用的數字符號。 （十進制：09，二進制0，1，八進制07）,基數：數制中所使用的數碼的個數。 （十進制的基數是10,八進制的基數是8）,位權與基數的關系：位權的值等于基數的若干次冪。 進位計數制的計數原則：逢基數進一 任何一種數制表示的數都可以寫成按位權展開的多 項式之和。,書寫規則 (1)在數字后面加寫相應英文字母作為標識： B(Binary) - 二進制1100可表示為1100B O(Octonary) - 八進制172可表示為172O D(Decimal)- 十進制95可表示為95D H(Hexadecimal)-十六進制6FA2可寫成6FA2H (2)在括號外面加數字下標： (100)2 - 二進制 (100)8 - 八進制 (100)10 - 十進制 (100)16 -十六進制,在R進位計數中，任意一個數值均可以表示為如下形式： a na n-1a n-2 a 2a 1a 0 . a -1 a -2 a a -m 其值為：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 每位上的數值=該位上的數碼該位的位權 其數值為多項式的和 這種多項式的表示方法稱為“位權展開求和”法。,例1： 十進制數 1 9 9 8 . 2 1 5 各位的權 10 10 10 10 10-1 10-2 10-3 數值為： (1998.215)10 = 110 + 910 + 910 + 810 + 210-1 + 110-2 +510-3,又如： 二進制數： 1 0 1 1 0 1 1 . 1 0 1 各位權: 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、常用計數制比較,說明： 八進制10表示 18088,P36 表,3、常用計數制的對應關系,(1)r進制數與十進制數之間的轉換 （r進制包括：二進制、八進制、十六進制） r進制轉換為十進制 使用“位權展開式求和”的方法 例如：(1101.011)2 = 12 + 12 + 02 + 12 + 02-1 + 12-2 +12-3 = (13.375)10,4、 不同進制數間的轉換,(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) 10,十進制轉換為r進制 整數和小數分別進行轉換，再組合起來。 整數部分的轉換:采取除R取余法 小數部分的轉換:采取乘R取整法, 保留到小 數點后7位。,【例1】 將303.6875D轉換成二進制。, 整數部分的轉換。,1,0,2,2,2,2,2,2,2,2,2,所以, (303)10=(100101111)2,先得到的余權低，后得到的權高,余數,1= a0,1= a1,1= a2,1= a3,0= a4,1= a5,0= a6,0= a7,1= a8, 小數部分的轉換 : 【例2】 把小數部分轉換成二進制數。 積的整數部分 0.68752=1.375 a-1 =1,乘R取整時，先得到的整數權高，后得到的權低，書寫時順序應為：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】:將十進制1852.794轉換成八進制,(2) 二進制和八進制、十六進制間的轉換： 由于8=23,16=24，所以一位八進制數相當于3位二進制數，一位十六進制數相當于4位二進制數。, 二進制數和八進制數之間的轉換。 方法是：用3位二進制數表示每一位八進制數。 整數：從右向左； 小數：以小數點為界，分別向左，向右劃分。,例5 把二進制數10110101.01101轉換為八進制數。 二進制數： 010 110 101 . 011 010 八進制數： 2 6 5 . 3 2,例6 把 (345.23)8轉換成二進制數。 八進制數： 3 4 5 . 2 3 二進制數： 011 100 101 . 010 011,所以， (010110101.011010)2 = (265.32) 8,所以，(345.23) 8 =(011100101.010011) 2, 二進制數和十六進制數之間的轉換。 方法：4位二進制數取代一位十六進制數。 例7 將二進制數10111010111101.10111轉換 成十六進制數。 二進制數： 0010 1110 1011 1101 . 1011 1000 十六進制數： 2 E B D . B 8,所以，(10111010111101.10111)2 =(2EBD.B8) 16,例7 將 (3A8C.9D)16轉換成二進制數。 十六進制數： 3 A 8 C . 9 D 二進制數： 0011 1010 1000 1100 . 1001 1101 所以，(3A8C.9D)8 =(0011101010001100.10011101)2,4、 進制數在計算機中的表示 （1）機器數,注意：機器數表示的范圍受到字長和數據類型的限制。(由硬件決定),（2） 數值型信息的表示 計算機中帶符號數表示方法：原碼、補碼和反碼。 原碼 如上所述，正數的符號為0，負數的符號為1，其它位按一般的方法表示數的絕對值，用這種方法得到的數碼就是該數的原碼。,例如： X=(103)10=(01100111)2 X=(+103)10 ， X原=(01100111)2 X=(-103)10 ， X原=(11100111)2, 反碼 正數反碼= 正數原碼。 負數反碼= 正數原碼取反(除符號位）。,例如： 25D = 00011001B +25反 = +25原 =(00011001) 2 -25原 = (10011001) 2 -25 反 = (11100110) 2, 補碼 正數補碼= 正數原碼， 負數補碼= 負數反碼加1。,例如： +25補 =+25原 = (00011001) 2 -25原 = (10011001) 2 -25反 = (11100110) 2 -25補 = (11100111) 2,（3）定點數和浮點數,N= an-1an-2 a2a1a0,數符,小數點,用N+1個二進制位表示的有符號整數的值的范圍： N2n-1,整數,用N+1個二進制位表示的無符號整數的值的范圍： 0 N2n+1-1,(2)定點小數,(3)浮點數的表示方法,任何一個二進制浮點數可表示為: N=s2j S尾數，j階碼。,注意：階碼是定點整數，階碼的位數決定了表示數的范圍，尾數是定點小數，尾數的位數決定了數的精度。,計算機解決任何問題，都是建立在“編碼”基 礎上的。 數的編碼：是人們習慣的十進制和計算機中使 用的二進制之間的轉換依據。,1.4.2 計算機常用編碼,1 十進制的二進制編碼： BCD碼：BCD(Binary-Coded Decimal)碼又稱“二-十進制編碼”，專門用于解決二進制數表示十進制數問題。 BCD碼最常用的是8421碼，其方法是用四個二進制數表示一位十進制數。,如:寫出十進制數5803的8421碼 5 8 0 3 0101 1000 0000 0011,2 ASCII碼(字符編碼) ASCII(American Standard Code for Information Interchange)碼是美國標準信息交換碼的簡稱,用于字符編碼。 一個字節中的低7位（最高位為0）表示128個不同的字符，其中95個編碼對應鍵盤上可敲入并可以顯示和打印的95個字符及33個控制代碼。具體編碼如表1.2所示。,表1.2 7位ASCII編碼表(B6B5B4B3B2B1B0),根據漢字處理過程中不同的要求有多種編 碼，分為： 漢字輸入編碼 漢字交換碼 漢字內碼 漢字字型碼,3 漢字編碼,目前有幾百種漢字輸入編碼，可大致分為 四類：順序碼、音碼、形碼和音形碼,1.漢字輸入編碼,在不同漢字處理系統間進行漢字交換時所使用的編碼為國標碼。 將國標碼中的漢字和字符符號分成94區，每區94位區位碼。,2.漢字交換碼,漢字內部碼是漢字在設備或信息處理系統內部存儲、處理、傳輸漢字用的代碼。一般用兩個字節來存放漢字的內碼。 ASCII最高位為0，漢字機內代碼中兩個字節的最高位均為1。,3.漢字內碼,漢字字形碼用在顯示或打印輸出漢字時產生的字形，這種編碼通過點陣形式產生（見圖P43）。常用漢字庫（漢字字形碼的集合）有：16X16點陣、24X24點陣、32X32點陣。,4.漢字字形碼,1.5 多媒體技術,1.5.1 多媒體技術的基本概念,1.5.3 多媒體計算機的組成與應用,1.5.2 多媒體應用中的媒體元素,1.5.4 圖像處理工具軟件 Photoshop,1.5.5 動畫制作軟件 Flash MX,本節要點： 一、多媒體的重要媒體元素 二、多媒體信息的數據壓縮技術及其標準 三、多媒體計算機配置的主要硬件。包括：聲卡和視頻卡。,多媒體技術的應用 教育與訓練：如計算機輔助教學 演示、咨詢系統：如產品廣告、信息查詢 電子出版：如多媒體電子出版物 廣播電視：如數字廣播電視，交互式電視 游戲與娛樂：如三維游戲，VCD、DVD 多媒體通信：如可視電話、視頻會議、遠程醫療、 遠程教學等。,1、媒體的概念及其分類 媒體又稱媒介、媒質，是表示和傳播信息的載體它的英文是medium(單數)和media(復數)，指的是用于分發信息和展現信息的手段、方法、工具、設備或裝置。,1.5.1 多媒體技術的基本概念,存儲信息的載體:如磁帶,磁盤,光盤.等。 傳播信息的載體:如電纜,電磁波.等。 表示信息的載體:如文字,聲音,圖形,視頻等。,（3）顯示媒體。顯示感覺媒體的設備。,媒體的分類： （1）感覺媒體。直接作用于人的器官。 （2）表示媒體。為了對感覺媒體進行有效的傳輸 ，以便于進行加工和處理，人為地構造出的一種媒體。如：語言編碼、圖象編碼等。,2、多媒體的概念及其特性 (1)多媒體概念(Multimedia) 多媒體可以理解為：一種以交互方式將文字、聲音、圖形、視頻等多種媒體信息和計算機技術集成到一個數字環境中，并能擴展利用這種組合技術的新應用。,(2)多媒體信息 文本(Text)；聲音(Audio):包括語音、歌曲、音樂和各種發聲；圖形(Graphics):由點、線、面、體組合而成的幾何圖形；圖像(Image):主要指靜態圖像。,視頻(Video):指錄像、電視、視頻光盤(VCD)播放的連續動態圖像。 動畫(Animation):由多幅靜態畫片組合而成,它們在形體動作方面有連續性,從而產生動態效果。,(3)多媒體技術的主要特征 多樣化：多媒體技術可以將多種信息表示形式引入計算機。 數字化: 多媒體技術是一種“全數字”技術，信息媒體都是以數字形式生成、存儲、處理和傳輸。 交互性: 指人機交互,使人能夠參與對信息的控制,使用靈活。,集成性:是將多媒體信息有機的組合到一起,共同表現一個事物或過程，做到圖、文、 聲、像一體化。,實時性：對于需要是實時處理的信息，計算機能及時處理。比如新聞報道、電話會議等，可通過多媒體計算機網絡及時采集、處理和傳送。,3.多媒體處理的關鍵技術 多媒體技術是對多種媒體上的信息和多種存儲體上的信息進行處理的技術，實際是面向三維圖形、立體聲和彩色屏幕畫面的“實時處理”，核心是以下兩項關鍵技術： （1）視頻、音頻的數字化 無論是何種視頻、音頻信號,要用計算機處理必須先數字化（將模擬信號轉換成數字信號）。 （2）數據壓縮與解壓縮,數據壓縮的目的：用最少的代碼表示源信息,減少所占存儲空間,并利用傳輸。 數據壓縮的思路:將圖像中的信息按某種關聯方式進行規范化,改用這些規范化的數據描述圖像,以大量減少數據量。 數據壓縮的分類（按壓縮后丟失信息的多少）,無損壓縮:是指使用壓縮后的數據進行重構(或者叫做還原，解壓縮)，重構后的數據與原來的數據完全相同。,有損壓縮:其做法是在采樣過程中設置一個限值,只取超過限值的數據，即以丟失部分信息達到壓縮目的。,主要的圖像壓縮標準 JPEG “靜態圖像壓縮標準”,于1992年經ISO批準。這一標準適用于照片、傳真及印刷圖片，可以支持很高的圖像分辨率和量化精度。 MPEG (Moving Picture Expert Group)于1988年由ISO和CCITT制定，用于視頻影像和高保真聲音的數據壓縮。,MPEG音頻文件根據對聲音壓縮質量和編碼復雜程序的不同可分為三層：其擴展名分別 .MP1 .MP2 .MP3;,一、文本 二、圖形和圖像 三、音頻,1.5.2 多媒體應用中的媒體元素,音頻信號的數字化:將模擬音頻信號每隔一定的時間間隔對聲波進行采樣, 將獲取的振幅值用一組二進制脈沖序列表示，也叫模數(A/D)轉換;反之將聲音輸出時,進行逆向轉換,還原成模擬的音頻信號,這個過程也稱數模(D/A)轉換。,(1)聲音的數字化技術,數模轉換器DAC,(2)波形聲音數字化的參數:,數字化聲音的質量由采樣頻率、采樣點精度（振幅值的位數）以及聲道數有關。,(3)數據存儲:經ADC數字化后，將數據存放在擴展名為.WAV的音頻文件中。,聲音的波形變化特性,量化,采樣,聲音的采樣與量化,2.數字音樂(MIDI) (1)MIDI：是樂器數字接口（Musical Instrument Digital Interface) ，為了把電子樂器與計算機相連而制定的一個規范，以一系列指令來表示聲音，擴展名為.MID。 (2)MIDI文件與WAVE文件的比較 書P50,目前在多媒體和計算機中常用的聲音文件: (1)Wave格式文件(.WAV) (2)MIDI格式文件 (3)MPEG音頻文件,根據壓縮質量和編碼復雜程度不通分為擴展名為.MP1 .MP2 .MP3 三種格式文件。MPEG是一種壓縮文件的格式 MP1壓縮率為:4:1; MP2壓縮率為6:1-8:1 MP3壓縮率為10:1-12:1,3.CD唱片 CD唱片對聲音的生成,處理,還原方法與WAVE文件基本相同，也是通過數字采樣技術制作，但不生成.WAV文件,而是把采樣數據直接寫在光盤上。,由多媒體計算機硬件系統和軟件系統組成。 1.多媒體計算機硬件系統 (1)多媒體主機。 (2)多媒體輸入設備。攝像機、話筒、錄象機等 (3)多媒體輸出設備。電視機、音響設備等。 (4)外存儲器。磁盤、光盤等。 (5)操縱控制設備。操縱桿、觸摸屏和遙控器等,1.5.3 多媒體計算機的組成與應用,(6)多媒體接口卡 聲卡 又稱音效卡, 是多媒體計算機接收,處理,播放各類音頻信息的重要部件。 聲卡的基本功能 錄音,放音功能. MIDI音樂功能. 混音放音功能. 語音壓縮,解壓縮功能,視卡及其類型 又稱視頻卡, 是多媒體計算機接收、處理,播放各種視頻信號的重要部件。有以下幾類： 視頻采集卡： 又稱視頻捕獲卡或視頻輸入卡 用途：將攝像機、錄像機、影碟機或光盤上的圖像信號進行采樣、量化,然后將數據進行存儲。 電視接收卡：TV卡,用于計算機接收電視節目。 解壓卡：用于對壓縮圖像進行解壓。 視頻輸出卡：也稱視頻轉換卡,多媒體計算機系統的組成框圖,多媒體計算機系統組成,多媒體計算機軟件,聲音錄制與播放的處理過程,2.多媒體計算機軟件系統 (1)多媒體系統軟件 1）多媒體操作系統。 2）媒體處理系統工具。 (2)多媒體應用軟件,3.多媒體的應用 (1)多媒體的應用的分類 1）按多媒體技術的應用劃分 2）按在信息社會的應用劃分 (2)多媒體應用系統 1）可視電話 2）視頻會議系統 3）IP電話 4）VOD系統 5）多媒體消息業務,1.Photoshop的工作界面 2. Photoshop的基本操作 （1）文件基本操作 （2）圖層操作 3.圖像的編輯 4.圖像合成 5.圖像的輸出,1.5.4圖像處理工具軟件 Photoshop,1.Flash 動畫的特點 2.Flash工作界面 3.利用Flash繪制圖形 4. F