《信息與計算機基礎》ppt課件

1、 第一章 信息與計算機根底本章主要內容 信息與信息技術 計算機的概略 計算機的信息表示和編碼 計算機系統(tǒng)及其組成 個人計算機選配 信息平安技術1.1.2 信息的加工和處置 信息應經過組織、加工、提煉處置后才干為人們所利用。信息處置就是對原始信息進展加工，使之成為適用的信息。信息處置過程包括信息獲取、信息加工、信息轉換、信息反響及信息輸出5個階段，如以下圖所示： 信宿 發(fā)出 傳輸 傳輸 接收 信息反饋 信息轉換 信息加工 信息獲取 信源 1.2 計算機的概略 1. 計算機的開展2. 計算機的分類和特點3. 計算機的運用和趨勢世界上第一臺計算機ENIAC埃尼阿克產生：1946年，美國18000個電

2、子管, 10000多只電容器7000只電阻，1500多個繼電器。重達30噸，占地179平方米耗電：150kw/時速度：5000次加法運算/秒1. 第一代計算機第一代為電子管計算機從1946年到20世紀50年代末期，其主要電子器件是電子管。特 點： 體積大、耗能高、速度慢普通每秒數千次至數萬次、 價錢昂貴，主要運用于科學計算、軍事等領域。2第二代計算機 第二代為晶體管計算機從20世紀50年代中期到60年代末期，其主 要電子器件是晶體管。 添加了浮點運算，運用了FORTRAN、COBOL和ALGOL60等高級程序 設計言語，有了操作系統(tǒng)的雛形系統(tǒng)管理軟件。 3第三代計算機 第三代為中、小規(guī)模集成電

3、路計算機從20世紀60年代中期到70年代初期，其主要電子器件是中小規(guī)模集成電路Integrated Circuit，IC，內存儲器普遍采用半導體器件，存儲容量進一步提高，可靠性和存取速度也有了明顯的改善。4第四代計算機 第四代計算機由大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路組裝成的計算機從20世紀70年代初期至今。采用VLSID超大規(guī)模集成電路和ULSID極大規(guī)模集成電路、中央處置器高度集成化是這一代計算機的主要特征。 當前市場上常見的微型計算機都是第四代計算機產品。1.2.2 計算機的分類和特點 “分代代表了計算機縱向的開展，而“分類可用來闡明計算機的橫向比較。 根據美國電氣和電子工程師協會IEEE的一個委

4、員會于1989年11月提出的規(guī)范來劃分，可把計算機劃分為巨型機、大型機、小型機、任務站和個人計算機5類。1.2.3 計算機的運用和趨勢 數值計算 數據及事務處置 自動控制與人工智能 計算機輔助系統(tǒng) 通訊與網絡1.3 計算機的信息表示和編碼計算機的信息表示是采用二進制數據，緣由如下:1容易實現 僅有兩種穩(wěn)定形狀的物理元件在技術上是很容易實現的，如電位的高和低，0和1這兩個數字就表示這兩種形狀。2運算簡單 二進制的運算規(guī)那么是“逢2進1，借1當2。3邏輯運算 二進制的0和1與邏輯量“假和“真相對應，便于計算機進展邏輯判別和邏輯運算。1 十進制計數DBHbyte/bit4 數據單位 2 二進制數及其

5、運算3 十六進制數1十進制計數 十進制中運用0、1、2、3、4、5、6、7、8、9這10個 符號來計數，稱為10個數碼。 計數規(guī)那么：逢10進1。例如：3468.7953103410261018100710191025103 2. 二進制數Binary 二進制數的數碼是用0和1這兩個符號來表示。 計數規(guī)那么：“逢2進1，借1當2。例如： (101.01)2122021120021122(5.25)10對二進制數可作兩種根本運算，即算術運算和邏輯運算。二進制數的算術運算包括加、減、乘、除，詳細規(guī)那么如下：加法：000 101 011 110有進位減法：000 011有借位101 110乘法：00

6、0 010 100 111除法：010 111二進制數的邏輯運算包括與、或、非三種根本運算，它們的詳細運算規(guī)那么如下：與運算：000 010 100 111或運算：000 011 101 111非運算：3. 八進制數Octonaryp 八進制數運用0、1、2、3、4、5、6、7八個符號p 計數規(guī)那么：逢八進一p例如：p(365.2)8= 382681580 281 = (245.25)104十六進制數p 十六進制數的數碼是用09、AF共16個符號來表示。p 計數規(guī)那么：逢16進1，借1當16。p例如：p1CB.D81611621216111160131618162小 結為了區(qū)分一個數是幾進制表

7、示的數，可以運用兩種方法： 加一個大寫字母 加一個數字下標如：101B或1012表示二進制數457O或4578表示八進制數3567.35D或3567.3510表示十進制數789AH或789A16表示十六進制數 4數據單位 1位 位bit也稱為比特，是計算機存儲數據的最小單位，是二進制數據中的一個位，一位表示二進制信息0或1。 例如，1001001一共有8位。2字節(jié) 字節(jié)byte簡記為B，一個字節(jié)由8個位組成，即1B8bits。 字節(jié)是計算機數據處置的根本單位。 例如，“10001100是一個字節(jié)。通常一個字節(jié)可以存放一個ASCII碼，兩個字節(jié)可以存放一個漢字機內碼。經常運用的度量單位主要還有K

8、B、MB、GB和TB等，它們之間的換算關系：1KB千字節(jié)210 B1024B1MB兆字節(jié)210 KB1024KB1GB吉字節(jié)210 MB1024MB1TB太字節(jié)210 GB1024GB 1.3.2 數制的轉換 二進制數與十進制數之間的轉換二進制數與十進制數之間的轉換十進制數化成二進制數方法：除十進制數化成二進制數方法：除2 取余數，然后倒排余數。取余數，然后倒排余數。用此方法求：用此方法求：30 D= 11110 B 302 15余數余數 02 7 12 132 112 1 0除到商為除到商為0時止時止數字陳列方向數字陳列方向用乘2取整法將小數部分(0.6875)10轉換為二進制方式： 0.

9、6875 2 1.3750 整數部分為1 高位 0. 3750 2 0. 7500 整數部分為0 0. 7500 2 1. 5000 整數部分為1 0. 5000 2 1. 0000 整數部分為1 低位即：即：(0.6875)10 = (0.1011)2 二進制和十六進制數的轉換二進制數轉換成十六進制數，以小數點為分界限。整數部分從低位右向高位左方向每4位用1個等值的十六進制數來交換，最后缺乏4位時在高位補0湊滿4位；小數部分從高位左向低位右方向每4位用1個等值的十六進制數來交換，最后缺乏4位時在低位補0湊滿4位?！纠?.4】將11000101.100112 轉換成十六進制數。 解：先把數按每

10、4位分割的方法，有： 轉換表 八進制數 二進制數 八進制數 二進制數 0 000 4 100 1 001 5 101 2 010 6 110 3 011 7 111 二進制數轉換為八進制數舉例：001 101 001 110.110 100B 1516.64Q 八進制數轉換為二進制數舉例： 2467.32Q 010 100 110 111.011 010B 八進制數與二進制數的轉換二進制十進制十六進制八進制000000000011110010222001133301004440101555011066601117771000881010019911101010A12101111B1311001

11、2C14110113D15111014E16111115F17各進制之間的轉換1.3.3 編碼 文本在計算機中的處置包括輸入、編輯、存儲、傳輸和顯示等過程，每個環(huán)節(jié)對文本的編碼都能夠不同，下面引見幾種主要編碼方案。 1. 西文字符的編碼 2. GB23121980漢字編碼 3. Unicode碼1西文字符的編碼 目前，計算機中運用得最廣泛的西文字符編碼是美國規(guī)范信息交換碼American Standard Code For Information Interchange，簡稱ASCII碼，同時對應的國際規(guī)范是ISO646。 根本ASCII碼采用一個字節(jié)表示一個字符，但只運用字節(jié)的低7位，所以可

12、以表示0127共128個字符。 2. GB23121980漢字編碼 GB23121980是我國于1981年公布的一個國家規(guī)范信息交換用漢字編碼字符集，簡稱國標字符集，其編碼稱為國標碼。國標碼用兩個字節(jié)編碼一個漢字。3. Unicode碼 Unicode采用兩個字節(jié)編碼體系，因此它允許表示65 536個字符。前128個Unicode字符是規(guī)范ASCII字符，接下來是128個擴展的ASCII字符，其他的字符供不同言語的文字和符號運用。 在Unicode中，ASCII字符也采用兩個字節(jié)表示，這樣，ASCII字符與其他字符的處置就一致同來了，這就大大簡化了處置的過程。1.3.4 多媒體信息 媒體承載或

13、傳送信息的載體。 在計算機領域中， .媒體有兩種含義： 用以存儲信息的實體，如磁帶、光盤和半導體存儲器； 信息的載體，如數字、文字、聲音、圖形和圖像。1.3.4 多媒體信息1. 模擬量的數字化處置2. 聲音信息的采集與數字化3. 圖像信息的采集與數字化4. 視頻信息的采集與數字化1模擬量的數字化處置 采樣：將延續(xù)變化的模擬信號在時間軸上分割，轉成離散型的數字信號。 量化：將采樣得到的離散量用數值來度量。 編碼：將采樣、量化得到的信息用數值來度量，即用假設干位二進制數來表示這些離散量。量化采樣聲音的采樣與量化2聲音信息的采集與數字化聲音信息經過采樣、量化后通常采用的編碼方案有脈沖編碼調制PCM和

14、數字式音樂光盤CD-DA兩種。幾種存儲聲音信息的文件格式:1WAVE文件*.wav,一種聲音文件格式。2MPEG文件*.mp1/*.mp2/*.mp3,運動圖像專家組MPEG代表的MPEG規(guī)范中的音頻部分。3MIDI文件*.mdi/*.rmi,數字音樂/電子合成樂器的一致國家規(guī)范。4RA文件*.ra，Real Audio，一種音樂緊縮文件格式。5WMA文件*.wma,是Windows Media Audio的一個子集，表示Windows Media音頻格式。聲音錄制與播放的處置過程3圖像信息的采集與數字化 圖像信息的采樣方法是將畫面劃分成MN個網格，每個網格是1個采樣點像素，pixel，量化時

15、將采樣點的顏色用數值量表示，普通用8位、16位、24位或32位的二進制來表示圖像的顏色。 圖像文件主要有以下幾種格式 ：BMP*.bmpGIF*.gifJPEG*.jpgTIFF*.tifPNG*.png4. 視頻信息的采集與數字化 視頻信息實踐是一組內容隨時間變化的動態(tài)圖像，其中每一幅圖像稱為一幀。日常生活中的電影為24幀/秒，電視為24幀/秒。 在PAL制式的電視信號中采用YUV彩色空間亮度、緊縮幅度、色差，由于CRT顯示器采樣RGB彩色空間紅、綠、藍，這就要求把YUV彩色分量再轉換成RGB值。視頻信號的編碼技術主要有JPEG、MPEG及H264規(guī)范。 4. 視頻信息的采集與數字化1影像視

16、頻 AVIaudio video interleaved：音頻視頻交錯格式。 MOV(*.mov)：美國Apple公司開發(fā)的一種視頻格式，默許的播放器 是蘋果公司的QuickTime Player。 MPEGMoving Picture Expert Group運動圖像專家組格式，家里?？吹腣CD、SVCD、DVD就是這種格式。2流媒體文件 rm和rmvb格式 ASF、MP3、WMA及WMV QuickTime1.4 計算機系統(tǒng)及其組成一個完好的計算機系統(tǒng)由計算機硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。計算機系統(tǒng)計算機系統(tǒng)計算機軟件系統(tǒng)計算機軟件系統(tǒng)計算機硬件系統(tǒng)計算機硬件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件運用軟件

17、運用軟件中央處置器中央處置器存儲器存儲器輸入設備輸入設備輸出設備輸出設備1.4.1 計算機硬件系統(tǒng)構造 計算機硬件是計算機系統(tǒng)中一切實踐物理安裝的總稱。 例如，計算機的處置芯片、主板、機箱、鍵盤、鼠標、顯示器、打印機、硬盤等。 計算機硬件系統(tǒng)邏輯構造由運算器Calculator、控制器Controller、存儲器Memory、輸入設備Input Device和輸出設備Output Device5大部件組成。輸入設備輸入設備存儲器存儲器輸出設備輸出設備運算器運算器控制器控制器程序程序數據數據處置結果處置結果數據流向數據流向控制信號流向控制信號流向存儲器就是計算機的記憶和存儲部件，用來存放信息，主

18、要功能是保管大量的程序和數據信息，并能在計算機運轉中高速地完成指令和數據的存取。存儲器分為主存儲器或稱內部存儲器和輔助存儲器或稱為外存儲器。 內部存儲器訪問速度快暫時性存儲容量小價錢高內存儲器與外存儲器外部存儲器訪問速度慢永久性存儲容量大價錢低軟件為了運轉、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(tǒng)軟件和運用軟件。 1. 系統(tǒng)軟件 指控制計算機的運轉，管理計算機的各種資源，為運用軟件提供支 持和協助的軟件。2. 運用軟件 指為處理某一領域的詳細問題而編制的軟件產品。目前常用的群眾運用軟件有辦公軟件Office、WPS等，閱讀軟件IE、NetScape等。 計算

19、機軟件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)用戶系統(tǒng)軟件應用軟件操作系統(tǒng)圖1.3 計算機系統(tǒng)各層次之間的關系匯編言語匯編言語機器言語機器言語高級言語高級言語第二代計算機言語，采用助記符代第二代計算機言語，采用助記符代替機器言語中的指令和數據。替機器言語中的指令和數據。(1)面向機器，速度快，面向機器，速度快，占用存儲空間小，必需經過占用存儲空間小，必需經過匯編程序翻譯成機器言語。匯編程序翻譯成機器言語。(2)通用性和可移植性差。通用性和可移植性差。3. 計算機言語第一代計算機言語，由第一代計算機言語，由0.1代碼組成代碼組成、能被機器直接識別。、能被機器直接識別。優(yōu)點：編程質量高，執(zhí)行速度快；優(yōu)點：編程質量高，執(zhí)行速度

20、快；缺陷：不易學習和修正，可移植性缺陷：不易學習和修正，可移植性差、通用性差。差、通用性差。接近自然言語，由各種意義的接近自然言語，由各種意義的“詞詞和和“數學公式按照一定的數學公式按照一定的“語法規(guī)語法規(guī)那么組成。那么組成。(1)面向問題，而不是面向機器面向問題，而不是面向機器 (2)易學易改、通用性、可移植性強；易學易改、通用性、可移植性強；言語處置程序將高級言語編寫的程序翻譯成機器言語的翻譯程序。將高級言語程序翻譯成與之等價的機器言語程序時，前者稱為源程序，后者稱為目的程序。翻譯有兩種方式：編譯方式、解釋方式。編譯方式:將高級言語源程序經過編譯程序翻譯成機器言語目的代碼，再銜接裝配得到執(zhí)

21、行程序并運轉。 解釋方式:經過解釋程序對高級言語源程序進展逐行解釋，解釋一句執(zhí)行一句，不產活力器言語目的代碼。高級語言源程序編譯程序機器語言目標代碼鏈接執(zhí)行（編譯） 圖1.4 編譯過程 圖1.5 解釋過程 便于對源程序進展便于對源程序進展調試和修正調試和修正, ,但處但處置過程較慢。置過程較慢。 解釋程序 高級語言源程序 目標程序 1.4.3 微型計算機的 配置、選購與組裝1計算機配件的選購原那么在購買和組裝計算機時，對計算機配件的選購可以根據以下原那么:1需求購買原那么是以實踐需求為主要目的。 用于：專業(yè)制圖？編程？設計？辦公？文娛游戲等？2選配以視頻制造為主的計算機，需求性能高的CPU、高

22、配置的顯卡、大容量內存和硬盤。以辦公、學習、文娛、上網等為主的計算機，參照市場主流配置，能運轉主流的操作系統(tǒng)和常用的辦公軟件就可以了。以軟件開發(fā)為主的計算機，需求配置性能高的CPU、大容量內存和硬盤。3預算和詢價可以經過網上和計算機市場多個途徑了解產品信息和價錢信息。 4優(yōu)化方案5市場采購(1)字與字長 根本字長:運算的數的根本位數, 由加法器、存放器、數據總線的位數決議；字長標志著精度。 計算機表達和處置信息,以字節(jié)為根本單位,用B(byte)表示,一個字節(jié)等于8位二進制位(bit)。(2)主頻 主頻內核電路的實踐運轉頻率。 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。

23、主頻外頻倍頻1. CPU的主要性能目的(3)(3)時鐘頻率時鐘頻率: : 外頻，影響外頻，影響CPUCPU與內存之間的數據交換速度。與內存之間的數據交換速度。(4)(4)地址總線寬度地址總線寬度: :決議決議CPUCPU訪問的物理地址空間。訪問的物理地址空間。(5)(5)數據總線寬度：決議系統(tǒng)的數據流量的大小。數據總線寬度：決議系統(tǒng)的數據流量的大小。cpucpu插座1.1.內存是由記憶元件和電子線路構成。內存是由記憶元件和電子線路構成。1 1半導體隨機存儲器半導體隨機存儲器RAMRAM作用：暫時存放正在運轉的程序和數據及暫時調用的作用：暫時存放正在運轉的程序和數據及暫時調用的 系統(tǒng)程序。存放當

24、前參與運轉的程序和數據。系統(tǒng)程序。存放當前參與運轉的程序和數據。特點：容量大、可讀可寫、信息無法長期保管。特點：容量大、可讀可寫、信息無法長期保管。通常以通常以RAM的容量來表示微機的內存容量。的容量來表示微機的內存容量。DDRDDR內存內存SDRAMSDRAM內存內存2.主存內存動態(tài)動態(tài)RAMRAM：DRAM(Dynamic RAM)DRAM(Dynamic RAM)， 可由四個、三個或單可由四個、三個或單個個MOSMOS管組成，依托管組成，依托MOSMOS管中的柵極電容來存儲信息。管中的柵極電容來存儲信息。特點：比特點：比SRAMSRAM集成度高、功耗小，本錢低，普通用集成度高、功耗小，本

25、錢低，普通用 來組成大容量主存系統(tǒng)。來組成大容量主存系統(tǒng)。2 2半導體只讀存儲器半導體只讀存儲器ROMROMRead Only MemoryRead Only Memory 作用：存放一些需長期保管的程序和數據，作用：存放一些需長期保管的程序和數據，CPUCPU對它只對它只能讀取數據，不能寫存數據，能讀取數據，不能寫存數據， ROM ROM保管的信息保管的信息不受斷電或關機的影響。不受斷電或關機的影響。 ROM ROM種類有很多，常見的有：種類有很多，常見的有： 固定固定ROMROM：廠商寫入，用戶無法改寫。：廠商寫入，用戶無法改寫。 一次可編程一次可編程ROMROMPROM)PROM)：允許

26、用戶利用專門的設備：允許用戶利用專門的設備編程器或寫入器寫入本人的程序，但一旦寫入便無法編程器或寫入器寫入本人的程序，但一旦寫入便無法修正?？蓪懭胄拚??？蓪懭?可擦除可編程可擦除可編程ROMROMEPROMEPROM：可以利用編程器寫入程：可以利用編程器寫入程序，也可以對內容進展多次修正。序，也可以對內容進展多次修正。 有兩種：紫外線擦除和電擦除?？尚拚袃煞N：紫外線擦除和電擦除。可修正 3 3高速緩沖存儲器高速緩沖存儲器CacheCacheCPUCPU速度越來越快，動態(tài)隨機尋存儲器速度越來越快，動態(tài)隨機尋存儲器DRAM)DRAM)的速度的速度遭到制造技術的限制，無法與遭到制造技術的限制，無法

27、與CPUCPU的速度同步，因此導致的速度同步，因此導致CPUCPU需進入等待形狀因此速度降低。需進入等待形狀因此速度降低。作用：緩解高速的作用：緩解高速的CPU和低速的和低速的DRAM之間的矛盾，提高之間的矛盾，提高 整機的任務效率。整機的任務效率。特點：速度快、信息不能長期保管。為提高的任務效率特點：速度快、信息不能長期保管。為提高的任務效率, 盡量增大盡量增大Cache的容量和采用回寫方式更新數據。的容量和采用回寫方式更新數據。 Cache Cache 通常分為兩種：通常分為兩種： L1 L1一級一級Cache Cache ：CPUCPU內部的內部的CacheCache 集成在集成在CPU

28、CPU芯片上，容量小。芯片上，容量小。 L2 L2二級二級 ：CPUCPU外部的外部的CacheCache 集成在主板上，容量比一級的大集成在主板上，容量比一級的大目前的目前的CPU，一級二級緩存都集成在芯片中，可，一級二級緩存都集成在芯片中，可以設置以設置L3三級三級Cache。2.2.內存的性能目的內存的性能目的1 1存儲容量。存儲容量。 常用單位有常用單位有MB,GBMB,GB等。等。2 2存取周期存取周期 指存儲器進展兩次延續(xù)、獨立的操作之間所需求的指存儲器進展兩次延續(xù)、獨立的操作之間所需求的最短時間。時間越短速度越快，以最短時間。時間越短速度越快，以nsns為單位。為單位。3 3功耗功耗指存儲器耗電量的大小。指存儲器耗電量的大小。 1. 1.主板為主板為CPU CPU 、內存和各種功能、內存和各種功能( (聲音、圖形、通聲音、圖形、通訊、網絡、訊、網絡、TVTV等卡等卡) )提供平安插座提供平安插座, ,為各種磁、光存儲為各種磁、光存儲設備、打印機和鍵盤等設備、打印機和鍵盤等I/OI/O設備及數碼相機、攝像頭、設備及數碼相機、攝像頭、 MODEMMODEM等多媒體通訊設備提供接口等多媒體通訊設備提供接口, ,即經過主板將即經過主板將CP