計算機第1章-概論-ok課件

概論第1章概論第1章主要內(nèi)容1.2計算機的發(fā)展1.4計算機中字符的編碼1.1電子計算機的誕生1.3數(shù)制與數(shù)制轉(zhuǎn)換1.5多媒體數(shù)據(jù)的編碼主要內(nèi)容1.2計算機的發(fā)展1.4計算機中字符的編碼1.1電子計算機的誕生1.1電子計算機的誕生電子計算機的問世1946年2月由賓州大學(xué)研制成功的ENIAC電子計算機時代的到來

ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator電子數(shù)字積分計算機重達30噸占地170m2啟動工耗150000瓦18000個電子管保存80個字節(jié)1.1電子計算機的誕生電子計算機的問世1946年2月由賓州大學(xué)研制成功的ENIAC第一臺數(shù)字電子計算機

ENIAC(埃尼阿克）：1946年誕生在美國賓夕法尼亞大學(xué)，元器件為：18000支電子管、70000個電阻、10000支電容，性能為重30噸，耗電150千瓦，速度5000次加減運算/秒；用途：火炮彈道計算。該計算機不具備“存儲程序”的功能。

馮.諾依曼結(jié)構(gòu)：采用二進制表示數(shù)據(jù)或指令計算機的硬件由運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備組成指令存儲在計算機內(nèi)且能自動執(zhí)行1.1電子計算機的誕生第一臺數(shù)字電子計算機1.1電子計算機的誕生1.2.1電子計算機的發(fā)展歷程1.2.2微型計算機的發(fā)展1.2計算機的發(fā)展1.2.3我國計算機技術(shù)的發(fā)展1.2.4計算機應(yīng)用技術(shù)的新發(fā)展1.2.1電子計算機的發(fā)展歷程1.2.2微型計算機

第一代電子管，磁鼓、磁芯，幾千～幾萬次，數(shù)據(jù)處理、科學(xué)計算，機器語言和匯編語言

第二代晶體管，磁芯、磁盤，幾十萬～幾百萬次，科學(xué)計算、數(shù)據(jù)處理、工業(yè)控制，高級語言FORTRAN、COBOL、ALGOL60等

第三代中、小規(guī)模集成電路，半導(dǎo)體存儲器，幾百萬～千萬次，應(yīng)用在各個領(lǐng)域，在硬件設(shè)計上實現(xiàn)了系列化、通用化和標準化，軟件形成了操作系統(tǒng)、編譯系統(tǒng)和應(yīng)用程序

第四代大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路，半導(dǎo)體存儲器，幾萬億～十萬億次，出現(xiàn)了微型計算機，應(yīng)用到各行各業(yè)，正向多媒體計算機和計算機網(wǎng)絡(luò)發(fā)展1.2.1電子計算機的發(fā)展歷程第一代電子管，磁鼓、磁芯，幾千～幾萬次，數(shù)據(jù)處理時代年份器件軟件應(yīng)用一46-58電子管機器語言匯編語言科學(xué)計算二58-64晶體管高級語言數(shù)據(jù)處理工業(yè)控制三64-71集成電路操作系統(tǒng)文字處理圖形處理四71年迄今大規(guī)模集成電路數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)等社會的各個領(lǐng)域1.2.1電子計算機的發(fā)展歷程時代年份器件軟件應(yīng)用一46-58電子管機器語言匯編語言科5．第五代計算機：智能計算機

第五代計算機指具有人工智能的新一代計算機，它具有推理、聯(lián)想、判斷、決策、學(xué)習(xí)等功能。

第五代計算機的系統(tǒng)設(shè)計中考慮了編制知識庫管理軟件和推理機，機器本身能根據(jù)存儲的知識進行判斷和推理。同時，多媒體技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，使人們能用語音、圖像、視頻等更自然的方式與計算機進行信息交互。智能計算機的主要特征是具備人工智能，能像人一樣思維，并且運算速度極快，其硬件系統(tǒng)支持高度并行和推理，其軟件系統(tǒng)能夠處理知識信息。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機（也稱神經(jīng)元計算機）是智能計算機的重要代表。

第五代計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)將突破傳統(tǒng)的馮·諾依曼的體系結(jié)構(gòu)。這方面的研究課題應(yīng)包括邏輯程序設(shè)計機、函數(shù)機、相關(guān)代數(shù)機、抽象數(shù)據(jù)型支援機、數(shù)據(jù)流機、關(guān)系數(shù)據(jù)庫機、分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、分布式信息通信網(wǎng)絡(luò)等。1.2.1電子計算機的發(fā)展歷程5．第五代計算機：智能計算機1.2.1電子計算機的發(fā)展歷6．第六代計算機：生物計算機研究人員發(fā)現(xiàn)，脫氧核糖核酸（DNA）的雙螺旋結(jié)構(gòu)能容納巨量信息，其存儲量相當于半導(dǎo)體芯片的數(shù)百萬倍。一個蛋白質(zhì)分子就是存儲體，而且阻抗低、能耗小、發(fā)熱量極低。基于此，利用蛋白質(zhì)分子制造出基因芯片，研制生物計算機（也稱分子計算機、基因計算機），已成為當今計算機技術(shù)的最前沿。生物計算機比硅晶片計算機在速度、性能上有質(zhì)的飛躍，被視為極具發(fā)展?jié)摿Φ摹暗诹嬎銠C”。

與普通計算機不同的是，由于生物芯片的原材料是蛋白質(zhì)分子，所以，生物計算機芯片既有自我修復(fù)的功能，又可直接與生物活體結(jié)合。同時，生物芯片具有發(fā)熱少、功能低、電路間無信號干擾等優(yōu)點。

生物計算機與以邏輯處理為主的第五代計算機不同，它本身可以判斷對象的性質(zhì)與狀態(tài)，并能采取相應(yīng)的行動，而且它可同時并行處理實時變化的大量數(shù)據(jù)，并引出結(jié)論。以往的信息處理系統(tǒng)只能處理條理清晰、經(jīng)絡(luò)分明的數(shù)據(jù)。而人的大腦活動具有能處理零碎、含糊不清信息的靈活性，第六代電子計算機將類似人腦的智慧和靈活性。1.2.1電子計算機的發(fā)展歷程6．第六代計算機：生物計算機1.2.1電子計算機的發(fā)展歷20世紀70年代出現(xiàn)了微型計算機。微型計算機開發(fā)的先驅(qū)是兩個年青的工程師，美國英特爾（Intel）公司的霍夫（Hoff）和意大利的弗金（Fagin）?；舴蚴紫忍岢隽丝删幊掏ㄓ糜嬎銠C的設(shè)想，這個設(shè)想首先由弗金實現(xiàn)。

凡由集成電路構(gòu)成的中央處理器（centralprocessingunit，CPU），人們習(xí)慣上稱為微處理器（microprocessor）。由不同規(guī)模的集成電路構(gòu)成的微處理器，形成了微型計算機的幾個發(fā)展階段。從1971年世界上出現(xiàn)第一個4位的微處理器Intel4004算起，至今微型計算機的發(fā)展經(jīng)歷了6個階段。1.2.2微型計算機的發(fā)展20世紀70年代出現(xiàn)了微型計算機。微型計算機開發(fā)的先（1）第一代微型計算機

第一代微型計算機是以4位微處理器和早期的8位微處理器為核心的微型計算機。4位微處理器的典型產(chǎn)品是Intel4004/4040。第一代產(chǎn)品采用了PMOS工藝，字長4位或8位，指令系統(tǒng)簡單，速度慢。微處理器的功能不全，實用價值不大。早期的8位微處理器的典型產(chǎn)品是Intel8008。（2）第二代微型計算機1973年12月，Intel8080的研制成功，標志著第二代微型計算機的開始。其特點是采用了NMOS工藝，集成度比第一代產(chǎn)品提高了一倍。1976—1977年，高檔8位微處理器以Z80和Intel8085為代表，使運算速度和集成度又提高了一倍，已具有典型的計算機體系結(jié)構(gòu)及中斷、直接數(shù)據(jù)存取等控制功能，指令系統(tǒng)比較完善。它們所構(gòu)成的微型計算機的功能顯著增強，最著名的是Apple公司的AppleⅡ，軟件可以使用高級語言進行交互式會話操作，此后微型計算機的發(fā)展開始進入全盛期。1.2.2微型計算機的發(fā)展（1）第一代微型計算機1.2.2微型計算機的發(fā)展（3）第三代微型計算機1978年，Intel公司推出第三代微處理器代表產(chǎn)品Intel8086，1979年又推出了Intel8088，同年Zilog公司也推出了Z8000。這些微處理器都是16位微處理器，采用HMOS工藝，各方面的性能比第二代又提高了一個數(shù)量級。由它們構(gòu)成的微型計算機具有豐富的指令系統(tǒng)，采用多級中斷、多重尋址方式、段式寄存器結(jié)構(gòu)，并且配有強有力的系統(tǒng)軟件。1982年，Intel公司在8086的基礎(chǔ)上又推出了性能更為優(yōu)越的80286，80286微處理器芯片的問世，使20世紀80年代后期286微型計算機風(fēng)靡全球。（4）第四代微型計算機1985年10月，Intel公司推出了32位字長的微處理器Intel80386，標志著第四代微型計算機的開始。1989年，研制出的80486，把80386的浮點運算處理器和8KB的高速緩存集成到一個芯片，并支持二級Cache，極大地提高了內(nèi)存訪問的速度。用該微處理器構(gòu)成的微型計算機的功能和運算速度完全可以與20世紀70年代的大中型計算機相匹敵。1.2.2微型計算機的發(fā)展（3）第三代微型計算機1.2.2微型計算機的發(fā)展（5）第五代微型計算機1993年Intel公司推出了更新的微處理器芯片Pentium，中文名為“奔騰”。隨后Intel公司又陸續(xù)推出了ClassicPentium（經(jīng)典奔騰）、PentiumPro（高能奔騰）、PentiumMMX（多能奔騰，1997年初）、PentiumII（奔騰二代，1997年5月）、PentiumIII（奔騰三代，1999年）和PentiumIV（奔騰第四代產(chǎn)品，2001年）的微型計算機。在Intel公司各階段推出微處理器的同時，各國廠家也相繼推出與奔騰微處理器結(jié)構(gòu)和性能相近的微型機。（6）第六代微型計算機2006年Intel公司推出了酷睿系列的64位雙核微處理器Core2，之后Intel和AMD公司又相繼推出了四核的處理器。2008年11月，Intel公司推出了第一代智能酷睿Corei系列，其性能相較之前的產(chǎn)品提升了20%～30%。

目前，Intel已經(jīng)發(fā)布的Corei7系列處理器中有四核八線程，六核12線程，八核16線程，10核20線程等幾種規(guī)格。64位技術(shù)和多核技術(shù)的應(yīng)用使得微型計算機進入了一個新的時代，現(xiàn)代微型計算機的性能遠遠超過了早期的巨型機。隨著近些年來微型機的發(fā)展異常迅速，芯片集成度不斷提高，并向著重量輕、體積小、運算速度快、功能更強和更易使用的方向發(fā)展。1.2.2微型計算機的發(fā)展（5）第五代微型計算機1.2.2微型計算機的發(fā)展1956年國家制定12年科學(xué)規(guī)劃時，把發(fā)展計算機、半導(dǎo)體等技術(shù)學(xué)科作為重點1958年組裝調(diào)試成第一臺電子管計算機（103機）

1959年研制成大型通用電子管計算機（104機）1960年研制成第一臺自己設(shè)計的通用電子管計算機（107機）1964年，我國開始推出第一批晶體管計算機。

1971年，研制成第三代集成電路計算機。

1974年后，DJS-130晶體管計算機形成了小批量生產(chǎn)。

1982年，采用大、中規(guī)模集成電路研制成16位的DJS-150機。

1983年，長沙國防科技大學(xué)推出向量運算速度達1億次的銀河Ⅰ巨型計算機。1.2.3我國計算機技術(shù)的發(fā)展1956年國家制定12年科學(xué)規(guī)劃時，把發(fā)展計

進入20世紀90年代，我國的計算機開始步入高速發(fā)展階段，不論是大型、巨型計算機，還是微型計算機，都取得長足的發(fā)展。其中，作為代表國家綜合實力象征的巨型機領(lǐng)域，我國已經(jīng)處在世界的前列。1.2.3我國計算機技術(shù)的發(fā)展

根據(jù)最新的統(tǒng)計，在2016年6月20日國際TOP500組織公布的最新全球超級計算機500強排行榜榜單中，排在榜首的是由中國國家超級計算無錫中心研制的“神威·太湖之光”，浮點運算速度為每秒9.3億億次。排名第二的也是我國的計算機，是由中國國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研制的“天河二號”，而在此前的3年中，“天河二號”一直處在該榜單首位的位置，其浮點運算速度也達到了每秒3.386億億次。進入20世紀90年代，我國的計算機開始步入高

軟件方面，1992年我國的軟件產(chǎn)業(yè)銷售額僅為43億元，2001年我國的軟件產(chǎn)業(yè)銷售額達796億元。到2002年8月，我國通過認定的軟件企業(yè)為4200家，銷售額超億元的有十幾家，登記的軟件產(chǎn)品達9830個，共有各類軟件從業(yè)人員近50萬。

2000年國務(wù)院發(fā)布《關(guān)于鼓勵軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干政策的通知》，為發(fā)展軟件提供了有力的政策支持。20多年來，一大批優(yōu)秀的國產(chǎn)應(yīng)用軟件在辦公自動化、財稅、金融電子化建設(shè)等電子政務(wù)、企業(yè)信息化方面以及國民經(jīng)濟和社會生活中得到廣泛應(yīng)用，成功地為“金卡”、“金稅”、“金關(guān)”等國家信息化工程開發(fā)了應(yīng)用軟件系統(tǒng)，為貫徹落實“以信息化帶動工業(yè)化，以工業(yè)化促進信息化”和大力推廣信息技術(shù)應(yīng)用，改造提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和推動國家信息化建設(shè)工作發(fā)揮了重要作用。1.2.3我國計算機技術(shù)的發(fā)展軟件方面，1992年我國的軟件產(chǎn)業(yè)銷售額僅為1．普適計算

普適計算又稱普存計算、普及計算（pervasivecomputing或Ubiquitouscomputing），這一概念強調(diào)將計算和環(huán)境融為一體。在普適計算的模式下，人們能夠在任何時間、任何地點、以任何方式進行信息的獲取與處理。

普適計算的核心思想是小型、便宜、網(wǎng)絡(luò)化的處理設(shè)備廣泛分布在日常生活的各個場所，計算設(shè)備將不只依賴命令行、圖形界面進行人機交互，而更依賴“自然”的交互方式。

普適計算的目的是建立一個充滿計算和通信能力的環(huán)境，同時使這個環(huán)境與人們逐漸地融合在一起。

在信息時代，普適計算可以降低設(shè)備使用的復(fù)雜程度，使人們的生活更輕松、更有效率。實際上，普適計算是網(wǎng)絡(luò)計算的自然延伸，它使得不僅個人電腦，而且其它小巧的智能設(shè)備也可以連接到網(wǎng)絡(luò)中，從而方便人們即時地獲得信息并采取行動。1.2.4計算機應(yīng)用技術(shù)的新發(fā)展1．普適計算1.2.4計算機應(yīng)用技術(shù)的新發(fā)展2．網(wǎng)格計算

網(wǎng)格計算（GridComputing）是伴隨著互聯(lián)網(wǎng)而迅速發(fā)展起來的專門針對復(fù)雜科學(xué)計算的新型計算模式。這種計算模式是利用互聯(lián)網(wǎng)把分散在不同地理位置的電腦組織成一個“虛擬的超級計算機”，其中每一臺參與計算的計算機就是一個“節(jié)點”，而整個計算是由成千上萬個“節(jié)點”組成的“一張網(wǎng)格”。網(wǎng)格計算的優(yōu)勢有兩個：一個是數(shù)據(jù)處理能力超強；另一個是能充分利用網(wǎng)上的閑置處理能力。

網(wǎng)格計算不僅受到需要大型科學(xué)計算的國家級部門，如航天、氣象部門的關(guān)注，目前很多大公司也開始追捧這種計算模式。專家預(yù)測，網(wǎng)格計算在未來將會形成一個年產(chǎn)值20萬億美元的大產(chǎn)業(yè)。目前，網(wǎng)格計算主要被各大學(xué)和研究實驗室用于高性能計算的項目。

綜合來說，網(wǎng)格能及時響應(yīng)需求的變動，通過匯聚各種分布式資源和利用未使用的容量，網(wǎng)格技術(shù)極大地增加了可用的計算和數(shù)據(jù)資源的總量?？梢哉f，網(wǎng)格是未來計算世界中的一種劃時代的新事物。1.2.4計算機應(yīng)用技術(shù)的新發(fā)展2．網(wǎng)格計算1.2.4計算機應(yīng)用技術(shù)的新發(fā)展3．云計算

云計算（CloudComputing），是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計算方式，通過這種方式，共享的軟硬件資源和信息可以按需提供給計算機和其他設(shè)備。

狹義云計算是指IT基礎(chǔ)設(shè)施的交付和使用模式，指通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴展的方式獲得所需的資源（硬件、平臺、軟件）。

廣義云計算是指服務(wù)的交付和使用模式，指通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴展的方式獲得所需的服務(wù)。這種服務(wù)可以是IT和軟件、互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的，也可以是任意其他的服務(wù)，這意味著計算能力也可作為一種商品通過互聯(lián)網(wǎng)進行流通。云計算是通過網(wǎng)絡(luò)提供可伸縮的廉價的分布式計算能力。

云計算的一個核心理念就是通過不斷提高“云”的處理能力，進而減少用戶終端的處理負擔(dān)，最終使用戶終端簡化成一個單純的輸入輸出設(shè)備，并能按需享受“云”的強大計算處理能力。1.2.4計算機應(yīng)用技術(shù)的新發(fā)展3．云計算1.2.4計算機應(yīng)用技術(shù)的新發(fā)展3．云計算

云計算的基本原理是，通過使計算分布在大量的分布式計算機上，企業(yè)數(shù)據(jù)中心的運行將更與互聯(lián)網(wǎng)相似。這使得企業(yè)能夠?qū)①Y源切換到需要的應(yīng)用上，根據(jù)需求訪問計算機和存儲系統(tǒng)。這是一種革命性的舉措，它意味著計算能力也可以作為一種商品進行流通，就像煤氣、水電一樣，取用方便，費用低廉。

云計算主要分為三種服務(wù)模式：SaaS，PaaS和IaaS。

云計算是科技業(yè)的一次革命，它帶來了工作方式和商業(yè)模式的根本性改變。首先，對中小企業(yè)和創(chuàng)業(yè)者來說，云計算意味著巨大的商業(yè)機遇，他們可以借助云計算在更高的層面上和大企業(yè)競爭。其次，從某種意義上說，云計算意味著硬件之死。那些對計算需求量越來越大的中小企業(yè)，不再試圖去買價格高昂的硬件，而是從云計算供應(yīng)商那里租用計算能力。當計算機的計算能力不受本地硬件的限制，企業(yè)可以以極低的成本投入獲得極高的計算能力，不用再投資購買昂貴的硬件設(shè)備，負擔(dān)頻繁的保養(yǎng)與升級。1.2.4計算機應(yīng)用技術(shù)的新發(fā)展3．云計算1.2.4計算機應(yīng)用技術(shù)的新發(fā)展4．人工智能

人工智能，簡稱AI，是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。人工智能是計算機學(xué)科的一個分支，二十世紀七十年代以來被稱為世界三大尖端技術(shù)之一（空間技術(shù)、能源技術(shù)、人工智能），也被認為是二十一世紀基因工程、納米科學(xué)、人工智能三大尖端技術(shù)之一。這是因為近三十年來它獲得了迅速的發(fā)展，在很多學(xué)科領(lǐng)域都獲得了廣泛應(yīng)用，并取得了豐碩的成果，人工智能已逐步成為一個獨立的分支，無論在理論和實踐上都已自成體系。

人工智能研究的一個主要目標是使機器能夠勝任一些通常需要人類智能才能完成的復(fù)雜工作。

人工智能的發(fā)展歷史是和計算機科學(xué)技術(shù)的發(fā)展史聯(lián)系在一起的。除了計算機科學(xué)以外，人工智能還涉及信息論、控制論、自動化、仿生學(xué)、生物學(xué)、心理學(xué)、數(shù)理邏輯、語言學(xué)、醫(yī)學(xué)和哲學(xué)等多門學(xué)科。

人工智能主要的應(yīng)用領(lǐng)域有機器翻譯、智能控制、專家系統(tǒng)、機器人學(xué)、語言和圖像理解、遺傳編程機器人工廠、自動程序設(shè)計、航天應(yīng)用、龐大的信息處理、儲存與管理、執(zhí)行化合生命體無法執(zhí)行的或復(fù)雜或規(guī)模龐大的任務(wù)等等。1.2.4計算機應(yīng)用技術(shù)的新發(fā)展4．人工智能1.2.4計算機應(yīng)用技術(shù)的新發(fā)展5．物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)有兩層意思：第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴展的網(wǎng)絡(luò)；第二，其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通訊。

物聯(lián)網(wǎng)的定義是：通過射頻識別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。

從技術(shù)架構(gòu)上來看，物聯(lián)網(wǎng)可分為三層：感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。其中感知層由各種傳感器以及傳感器網(wǎng)關(guān)構(gòu)成，它是物聯(lián)網(wǎng)識別物體，采集信息的來源，其主要功能是識別物體，采集信息；網(wǎng)絡(luò)層由各種私有網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)、有線和無線通信網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和云計算平臺等組成，負責(zé)傳遞和處理感知層獲取的信息；應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)和用戶（包括人、組織和其他系統(tǒng)）的接口，它與行業(yè)需求結(jié)合，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能應(yīng)用。1.2.4計算機應(yīng)用技術(shù)的新發(fā)展5．物聯(lián)網(wǎng)1.2.4計算機應(yīng)用技術(shù)的新發(fā)展5．物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)根據(jù)其實質(zhì)用途可以歸結(jié)為三種基本應(yīng)用模式。

★對象的智能標簽。通過二維碼，RFID等技術(shù)標識特定的對象，用于區(qū)分對象個體。

★環(huán)境監(jiān)控和對象跟蹤。利用多種類型的傳感器和分布廣泛的傳感器網(wǎng)絡(luò)，可以實現(xiàn)對某個對象的實時狀態(tài)的獲取和特定對象行為的監(jiān)控。

★對象的智能控制。物聯(lián)網(wǎng)基于云計算平臺和智能網(wǎng)絡(luò)，可以依據(jù)傳感器網(wǎng)絡(luò)用獲取的數(shù)據(jù)進行決策，改變對象的行為進行控制和反饋。

和傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)相比，物聯(lián)網(wǎng)有其鮮明的特征。

★它是各種感知技術(shù)的廣泛應(yīng)用：

★它是一種建立在互聯(lián)網(wǎng)上的泛在網(wǎng)絡(luò)：

★物聯(lián)網(wǎng)具有智能處理的能力，能夠?qū)ξ矬w實施智能控制：

物聯(lián)網(wǎng)是利用無所不在的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立起來的，是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)與移動通信網(wǎng)之后的又

一次信息產(chǎn)業(yè)浪潮，是一個全新的技術(shù)領(lǐng)域。物聯(lián)網(wǎng)用途廣泛，遍及多個領(lǐng)域。預(yù)計物聯(lián)網(wǎng)是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)與移動通信網(wǎng)之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)浪潮。有專家預(yù)測隨著物聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模普及，這一技術(shù)將會發(fā)展成為一個上萬億元規(guī)模的高科技市場。1.2.4計算機應(yīng)用技術(shù)的新發(fā)展5．物聯(lián)網(wǎng)1.2.4計算機應(yīng)用技術(shù)的新發(fā)展6．大數(shù)據(jù)

大數(shù)據(jù)是指無法在一定時間內(nèi)用常規(guī)軟件工具對其內(nèi)容進行抓取、管理和處理的數(shù)據(jù)集合，它具有4個基本特征：一是數(shù)據(jù)體量巨大；二是數(shù)據(jù)類型多樣；三是處理速度快；四是價值密度低，商業(yè)價值高。業(yè)界將這4個特征歸納為4個“V”，Volume（大量）、Variety（多樣）、Velocity（高速）、Value（價值）。

大數(shù)據(jù)技術(shù)是指從各種各樣類型的數(shù)據(jù)中，快速獲得有價值信息的能力。大數(shù)據(jù)技術(shù)的戰(zhàn)略意義不在于掌握龐大的數(shù)據(jù)信息，而在于對這些含有意義的數(shù)據(jù)進行專業(yè)化處理。

大數(shù)據(jù)的分析方法在大數(shù)據(jù)領(lǐng)域尤為重要，可以說是決定最終信息

是否有價值的決定性因素。

大數(shù)據(jù)的作用體現(xiàn)在如下的四個方面：

第一，對大數(shù)據(jù)的處理分析正成為新一代信息技術(shù)融合應(yīng)用的結(jié)點。

第二，大數(shù)據(jù)是信息產(chǎn)業(yè)持續(xù)高速增長的新引擎。

第三，大數(shù)據(jù)利用將成為提高核心競爭力的關(guān)鍵因素。

第四，大數(shù)據(jù)時代科學(xué)研究的方法手段將發(fā)生重大改變。1.2.4計算機應(yīng)用技術(shù)的新發(fā)展6．大數(shù)據(jù)1.2.4計算機應(yīng)用技術(shù)的新發(fā)展

1.3.1數(shù)制

1.3.2各類數(shù)制間的轉(zhuǎn)換

1.3.3數(shù)據(jù)存儲單位及存儲方式1.3數(shù)制與數(shù)制轉(zhuǎn)換

1.3.4數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼1.3.1數(shù)制1.3.2各類數(shù)制間的轉(zhuǎn)換1.3

1.3.1數(shù)制

人們在生產(chǎn)實踐和日常生活中，創(chuàng)造了各種表示數(shù)的方法，這種數(shù)的表示系統(tǒng)稱為數(shù)制。

按照進位方式計數(shù)的數(shù)制叫進位計數(shù)制。在日常生活中，會遇到不同進制的數(shù)。例如，十進制，逢十進一；十二進制（一年等于十二個月），逢十二進一；七進制（一周等于七天），逢七進一；六十進制（一小時等于六十分），逢六十進一。平常用的最多的是十進制數(shù)，而計算機內(nèi)部使用的是二進制數(shù)據(jù)，有時編寫程序時還要用到八進制和十六進制數(shù)據(jù)，因此，需要了解不同進制是如何轉(zhuǎn)換的。1.3.1數(shù)制人們在生產(chǎn)實踐和日常生活中，創(chuàng)造基數(shù)：某進制數(shù)中允許選用的基本數(shù)字符號的個數(shù)?！锸M制（Decimal）：其每位數(shù)位上允許使用的是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9這10個數(shù)字符號中的一個，故基數(shù)為10?！锒M制（Binary）：其每位數(shù)位上允許使用的是0和1兩個數(shù)字，故基數(shù)為2?！锇诉M制（Octal）：其每位數(shù)位上允許使用0、1、2、3、4、5、6、7這8個數(shù)字符號中的一個，故基數(shù)為8。★十六進制（Hexadecimal）：其每位數(shù)位上允許使用0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F這16個數(shù)字符號中的一個，故基數(shù)為16。其中A～F分別代表十進制數(shù)的10～15。位權(quán)：每個數(shù)位上的數(shù)字所表示的數(shù)值等于該數(shù)字乘以一個與數(shù)字所在位置有關(guān)的常數(shù)，這個常數(shù)就是位權(quán)。位權(quán)的大小是以基數(shù)為底，以數(shù)字所在位置的序號為指數(shù)的整數(shù)冪。

1.3.1數(shù)制基數(shù)：某進制數(shù)中允許選用的基本數(shù)字符號的個數(shù)。1.3.1（1）十進制基數(shù)為10，即“逢十進一”。它含有10個數(shù)字符號：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。位權(quán)為10i，（i=-m～n-1，其中m、n為自然數(shù)）。（2）二進制基數(shù)為2，即“逢二進一”。它含有兩個數(shù)字符號：0、1。位權(quán)為2i（i=-m～n-1，其中m、n為自然數(shù)）。二進制是計算機中采用的計數(shù)方式，（3）八進制基數(shù)為8，即“逢八進一”。它含有8個數(shù)字符號：0、1，2、3、4、5、6、7。位權(quán)為8i（i=-m～n-1，其中m、n為自然數(shù)）。（4）十六進制基數(shù)為16，即“逢十六進一”。它含有16個數(shù)字符號：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F，其中A、B、C、D、E，F(xiàn)分別表示十進制數(shù)10、11、12、13、14、15。位權(quán)為16i（i=-m～n-1，其中m、n為自然數(shù)）。

1.3.1數(shù)制（1）十進制（2）二進制（3）八進制（4）十六進制1.3.★十進制數(shù)886.88可以表示成：886.788×102＋8×101＋6×100＋8×101＋8×102。

這里，10是十進制數(shù)的基數(shù)，10i（i

m～n1，m、n為自然數(shù)）就是每位數(shù)位上的位權(quán)。十進制計數(shù)時按“逢十進一”的原則進行計算。★二進制數(shù)110.011則可以表示成(110.011)21×22＋1×21＋0×20＋0×21＋1×22＋1×23。

這里，2是二進制數(shù)的基數(shù)，2i（im～n，m、n為自然數(shù)）就是每位數(shù)位上的位權(quán)。二進制計數(shù)時按“逢二進一”的原則進行計算?！锇诉M制數(shù)的基數(shù)為8，位權(quán)為8i（i

m～n1，m、n為自然數(shù)），其進位方式按“逢八進一”的原則進行計算

★十六進制數(shù)的基數(shù)為16，位權(quán)為16i（im～n1，m、n為自然數(shù)），其進位方式按“逢十六進一”的原則進行計算。

為了區(qū)分各種數(shù)制，在數(shù)后加D、B、O、H分別表示十進制、二進制、八進制、十六進制數(shù)，也可用下標來表示各種數(shù)制的數(shù)。如(1010)2、(1010)8、(1010)10、(1010)16

1.3.1數(shù)制★十進制數(shù)886.88可以表示成：886.788×

1.3.2各類數(shù)制間的轉(zhuǎn)換

只要將某種數(shù)制的數(shù)按位權(quán)展開然后求和，就可以把這個數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)?！锒M制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)：(11.101)2

1×21＋1×20＋1×21＋0×22＋1×23(3.625)10★八進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)：(1276)81×83＋2×82＋7×81＋6×80512＋128＋56＋6(702)10★十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)：(32CF)163×163＋2×162＋12×161＋15×16012288＋512＋192＋15(13007)101．其他數(shù)制轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)1.3.2各類數(shù)制間的轉(zhuǎn)換只要將某種數(shù)制的數(shù)按★把十進制整數(shù)轉(zhuǎn)換成任意r進制整數(shù)

采用“除r取余”法。具體步驟是：把十進制整數(shù)除以r得一商數(shù)和一余數(shù)；再將所得的商除以r，又得到一個新的商數(shù)和余數(shù)；這樣不斷地用r去除所得的商數(shù)，直到商等于0為止。每次相除所得的余數(shù)便是對應(yīng)的二進制整數(shù)的各位數(shù)碼。第一次得到的余數(shù)為最低有效位，最后一次得到的余數(shù)為最高有效位?？梢岳斫鉃椋撼齬取余，自下而上。★把十進制小數(shù)轉(zhuǎn)換成任意r進制小數(shù)

采用“乘r取整，自上而下”法。具體步驟是：把十進制小數(shù)乘以r得一整數(shù)部分和一小數(shù)部分；再用r乘所得的小數(shù)部分，又得到一整數(shù)部分和一小數(shù)部分；這樣不斷地用r去乘所得的小數(shù)部分，直到所得小數(shù)部分為0或達到要求的精度為止。每次相乘后所得乘積的整數(shù)部分就是相應(yīng)二進制小數(shù)的各位數(shù)字，第一次相乘所得的整數(shù)部分為最高有效位，最后一次得到的整數(shù)部分為最低有效位。2．十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成其他數(shù)制

1.3.2各類數(shù)制間的轉(zhuǎn)換★把十進制整數(shù)轉(zhuǎn)換成任意r進制整數(shù)★把十進制小數(shù)轉(zhuǎn)換成任例：(10.6875)10=(?)2

用除2取余法求出整數(shù)9對應(yīng)的二進制

用乘2取整法求出小數(shù)部分0.6875的二進制

(9.6875)10=(1001.1011)2上一頁下一頁0.6875×2=1.375……取出整數(shù)10.375×2=0.75……取出整數(shù)00.75×2=1.50……取出整數(shù)10.5×2=1.00……取出整數(shù)1

(0.6875)10=(0.1011)2

(10)10=(1010)2210----余數(shù)為025----余數(shù)為1

22

----余數(shù)為021

----余數(shù)為10高位低位2．十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成其他數(shù)制

1.3.2各類數(shù)制間的轉(zhuǎn)換例：(10.6875)10=(?)2上一頁下

用二進制數(shù)編碼，存在這樣一個規(guī)律：n位二進制數(shù)最多能表示2n種狀態(tài)?？梢?，3位二進制數(shù)就可對應(yīng)表示一位八進制數(shù)；4位二進制數(shù)就可對應(yīng)表示一位十六進制數(shù)。利用這樣的規(guī)律可以進行二進制數(shù)與八進制或十六進制數(shù)間的轉(zhuǎn)換上一頁下一頁★八進制、十六進制轉(zhuǎn)換為二進制每位八進制可用3位二進制數(shù)表示每位十六進制可用4位二進制數(shù)表示★二進制轉(zhuǎn)換為八進制、十六進制

從小數(shù)點開始分別向左、向右按每3位一組劃分，不足3位的組以“0”補足，然后將每組3位二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為等值的一位八進制數(shù)。

從小數(shù)點開始分別向左、向右按每4位一組劃分，不足4位的組以“0”補足，然后將每組4位二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為等值的一位十六進制數(shù)。3．二進制數(shù)與八進制、十六進制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換

1.3.2各類數(shù)制間的轉(zhuǎn)換用二進制數(shù)編碼，存在這樣一個規(guī)律：n位二進制數(shù)最多能上一頁下一頁八進制、十六進制轉(zhuǎn)換為二進制的例子：（2C1D)16=(0010

1100

0001

1101)22C1D

(7123)8=(111

001

010

011)2

7123二進制轉(zhuǎn)換為八進制、十六進制的例子：

(0011

0110

1110.1101

0100)2=(36E.D4)1636ED4(001

101

101

110.110

101)2=(1556.65)81556653．二進制數(shù)與八進制、十六進制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換

1.3.2各類數(shù)制間的轉(zhuǎn)換上一頁下一頁八進制、十六進制轉(zhuǎn)換為二進制的例子：二進制轉(zhuǎn)換為

要實現(xiàn)八進制數(shù)與十六進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換，最簡單的方法是借助于二進制數(shù)來實現(xiàn)，即將八進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)，再將二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進制數(shù)；同理，十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換為八進制數(shù)時，也可采用相同的方法，即將十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)，再將二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為八進制數(shù)即可。3．二進制數(shù)與八進制、十六進制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換

1.3.2各類數(shù)制間的轉(zhuǎn)換要實現(xiàn)八進制數(shù)與十六進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換，最簡單的方法是十進制二進制八進制十六進制

000000000100010011200100022300110033401000044501010055601100066701110077810000108910010119

101010012A111011013B121100014C131101015D141110016E151111017F161000002010上一頁下一頁十進制數(shù)與二進制數(shù)、八進制數(shù)和十六進制數(shù)的對照表

應(yīng)當指出，二、八、十六和十進制都是計算機中常用的數(shù)制，所以在一定數(shù)值范圍內(nèi)直接寫出它們之間的對應(yīng)表示，也是經(jīng)常遇到的。右表列出了0～15這16個十進制數(shù)與其他3種數(shù)制的對應(yīng)關(guān)系。

1.3.2各類數(shù)制間的轉(zhuǎn)換上一頁下一頁十進制數(shù)與二進制數(shù)、八進制數(shù)和十六進制數(shù)的對照表1．數(shù)據(jù)的存儲單位（1）位（bit）

計算機只識別二進制數(shù)，即在計算機內(nèi)部，運算器運算的是二進制數(shù)。因此，計算機中數(shù)據(jù)的最小單位就是二進制的一位數(shù)，簡稱為位，英文名稱是bit，音譯為“比特”，它是表示信息量的最小單位，只有0、1兩種二進制狀態(tài)。（2）字節(jié)（Byte）

由于bit太小，一個比特只能表示兩種狀態(tài)（0或1），而對于人們平時常用的字母、數(shù)字和符號，只需要用8位二進制進行編碼就能將它們區(qū)分開來。因此，將8個二進制位的集合稱做“字節(jié)”，英文名稱是Byte（簡寫為B），它是計算機存儲和運算的基本單位。通常，一個數(shù)字、字母或字符就可以用1個字節(jié)來表示。如字符“A”就表示成“01000001”。由于漢字不像英文那樣可以由26個字母組合而成，為了區(qū)分不同的漢字，每個漢字需要用兩個字節(jié)來表示。

1.3.3數(shù)據(jù)存儲單位及存儲方式1．數(shù)據(jù)的存儲單位1.3.3數(shù)據(jù)存儲單位及存儲方式常用存儲單位換算關(guān)系

除了字節(jié)（B）外，計算機常用的存儲單位還有千字節(jié)（KB）、兆字節(jié)（MB）等，它們之間的換算關(guān)系如下：1024B=1KB千字節(jié)1024EB=1ZB皆字節(jié)1024KB=1MB兆字節(jié)1024ZB=1YB佑字節(jié)1024MB=1GB吉字節(jié)1024YB=1BB珀字節(jié)1024GB=1TB太字節(jié)1024BB=1NB諾字節(jié)1024TB=1PB拍字節(jié)1024NB=1DB刀字節(jié)1024PB=1EB艾字節(jié)

1.3.3數(shù)據(jù)存儲單位及存儲方式常用存儲單位換算關(guān)系1.3.3數(shù)據(jù)存儲單位及存儲方式1．數(shù)據(jù)的存儲單位（3）字長（WordSize）

在計算機內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳送過程中，數(shù)據(jù)通常是按字節(jié)的整數(shù)的倍數(shù)傳送的，將計算機一次能同時傳送數(shù)據(jù)的位數(shù)稱為字長（WordSize）。字長是由CPU本身的硬件結(jié)構(gòu)所決定的，它與數(shù)據(jù)總線的數(shù)目是對應(yīng)的。不同的計算機系統(tǒng)內(nèi)的字長是不同的。計算機中常用的字長有8位、16位、32位、64位等。

1.3.3數(shù)據(jù)存儲單位及存儲方式1．數(shù)據(jù)的存儲單位1.3.3數(shù)據(jù)存儲單位及存儲方式

一個字長最右邊的一位稱為最低有效位，最左邊的一位稱最高有效位。在8位字長中，自右而左，依次為b0～b7，為一個字節(jié)。在16位字長中，自右而左，依次為b0～b15，為兩個字節(jié)，左邊8位為高位字節(jié)，右邊8位為低位字節(jié)。b7b6b5b4b3b2b1b0LSBMSB一個字

1個字節(jié)

8位二進制數(shù)MSBLSBb15b14b13b12b11b10b9b8b7b6b5b4b3b2b1b0一個字

2個字節(jié)

16位二進制數(shù)高位字節(jié)（高8位）低位字節(jié)（低8位）

1.3.3數(shù)據(jù)存儲單位及存儲方式一個字長最右邊的一位稱為最低有效位，最左邊的一位稱最2．內(nèi)存地址和數(shù)據(jù)的存取在計算機處理數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)是存放在內(nèi)存儲器中的，簡稱為內(nèi)存。實際上，內(nèi)存儲器是由許許多多個二進制位的線性排列構(gòu)成的，為了存取到指定位置的數(shù)據(jù)，通常將每8位二進制位（即1個字節(jié)）組成的存儲空間稱為基本的存儲單元，并給每個單元編上一個號碼，稱為地址（address）。計算機需要存取數(shù)據(jù)時，只要指定該數(shù)據(jù)的地址，即可到對應(yīng)的存儲單元對數(shù)據(jù)進行存取操作，就像人們在旅館中根據(jù)門牌號碼找房間一樣。因此，可將內(nèi)存描述為由若干行組成的一個矩陣，每一行就是一個存儲單元（字節(jié)）且有一個編號，稱為存儲單元地址。每行中有8列，每列代表一個存儲元件，它可存儲一位二進制數(shù)（“0”或“1”）。

1.3.3數(shù)據(jù)存儲單位及存儲方式2．內(nèi)存地址和數(shù)據(jù)的存取計算機需要存取數(shù)據(jù)時，只要指定該數(shù)據(jù)1.機器數(shù)

在計算機中，只有“0”和“1”兩種形式，所以數(shù)的正、負號，也必須以“0”和“1”表示。通常把一個數(shù)的最高位定義為符號位，用“0”表示正，“1”表示負，稱為數(shù)符，其余位表示數(shù)值。把在機器內(nèi)存放的正、負號數(shù)碼化的數(shù)稱為機器數(shù)；把機器外部由正、負號表示的數(shù)稱為真值數(shù)。例如，真值為-00101100B的機器數(shù)為10101100B，存放在機器中。128瓦32瓦64瓦16瓦8瓦4瓦1瓦2瓦11111000上一頁下一頁

1.3.4數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼1.機器數(shù)在計算機中，只有“0”和“1”兩種形式，所上一頁下一頁

符號位小數(shù)點定點小數(shù)：－0.6875D=－0.1011000B|N|≤1-2-M－1100001（1）定點小數(shù)的表示法定點小數(shù)是指小數(shù)點準確固定在數(shù)據(jù)某一個位置上的小數(shù)。一般把小數(shù)點固定在最高位的左邊，小數(shù)點前邊再設(shè)一位符號位。按此規(guī)則，任何一個小數(shù)都可以寫成：N=NSN-1N-2……N-M

其中NS為符號位。2．數(shù)的定點和浮點表示

1.3.4數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼上一頁下一頁符號位2．數(shù)的定點和浮點表示上一頁下一頁（2）整數(shù)的表示法整數(shù)所表示的數(shù)據(jù)的最小單位為1，可以認為它是小數(shù)點定在數(shù)值最低位（最右面）的一種表示法。整數(shù)分為帶符號整數(shù)和無符號整數(shù)兩類。對于帶符號整數(shù)，符號位放在最高位。可以表示為：N=NSNN-1NN-2……N2N1N0,NS為符號位小數(shù)點|N|≤2N-1定點整數(shù):139D=11000001B（無符號位）

符號位±

無符號位小數(shù)點0≤|N|≤2N+1-1100111011100000N位定點整數(shù):±75D=±1001011B（帶符號位）

1.3.4數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼2．數(shù)的定點和浮點表示上一頁下一頁（2）整數(shù)的表示法小數(shù)點|注:尾數(shù)的位數(shù)決定數(shù)的精度,階碼的位數(shù)決定數(shù)的范圍上一頁下一頁110.011B=0.110011×2+11N=數(shù)符×尾數(shù)×2階符×階碼階符階碼數(shù)符尾數(shù)01101100112．數(shù)的定點和浮點表示（3）浮點數(shù)的表示方法浮點表示法對應(yīng)于科學(xué)（指數(shù)）計數(shù)法，如數(shù)110.011可表示為N＝110.011＝1.10011×210＝11001.1×2-10＝0.110011×2+11

在計算機中一個浮點數(shù)由兩部分構(gòu)成：階碼和尾數(shù)。階碼是指數(shù)，尾數(shù)是純小數(shù)。浮點數(shù)存儲格式存儲在計算機中的浮點數(shù)

1.3.4數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼注:尾數(shù)的位數(shù)決定數(shù)的精度,階碼的位數(shù)決定數(shù)的范圍上一頁下一

1.4.1ASCII碼

1.4.2Unicode編碼

1.4.3BCD碼1.4計算機中字符的編碼

1.4.4漢字的編碼1.4.1ASCII碼1.4.2Unicode編上一頁下一頁

1.4.1ASCII碼

計算機中的信息都是用二進制編碼表示的。用于表示字符的二進制編碼稱為字符編碼。計算機中常用的字符編碼有EBCDIC（ExtendedBinaryCodedDecimalInterchangeCode）碼和ASCII（AmericanStandardCodeforInformationInterchange）碼。IBM系列，大型機采用EBCDIC碼，微型機采用ASCII碼。ASCII碼是美國標準信息交換碼，被國際標準化組織指定為國際標準。ASCⅡ碼有7位碼和8位碼兩種版本。國際通用的7位ASCⅡ碼是用7位二進制數(shù)表示一個字符的編碼，其編碼范圍從0000000B～1111111B，共有27（128）個不同的編碼，相應(yīng)可以表示128個不同字符的編碼?？崭?0H320～930H～39H48～57A～Z41H～5AH65～90a～z61H～7AH97～122控制字符:0～32,127;普通字符:94個每個字符占一個字節(jié),用7位,最高位為0上一頁下一頁1.4.1ASCII碼計算機中的信ASCII碼是美國信息交換標準代碼(American

Standard

Codefor

InformationInterchange)包括0~9十個數(shù)字，大小寫英文字母及專用符號等95種可打印字符和33種控制符COMPUTER01000011010011110100110101010000010101010101010001000101010100106543210上一頁下一頁ASCII碼ASCII碼是美國信息交換標準代碼COMPUTER01000上一頁下一頁1.4.2Unicode編碼

擴展的ASCII碼所提供的256個字符，用來表示世界各國的文字編碼還顯得不夠，還需要表示更多的字符和意義，因此又出現(xiàn)了Unicode編碼。

Unicode是一種16位的編碼，能夠表示65000多個字符或符號。目前世界上的各種語言一般所使用的字母或符號都在3400個左右，所以Unicode編碼可以用于任何一種語言。

Unicode編碼與現(xiàn)在流行的ASCII碼完全兼容，二者的前256個符號是一樣的。目前，Unicode編碼已經(jīng)在WindowsNT、OS/2、Office2000等軟件中使用。上一頁下一頁1.4.2Unicode編碼擴展的A上一頁下一頁

1.4.3BCD碼BCD（BinaryCodedDecimal）碼是二進制編碼的十進制數(shù)，有4位BCD碼、6位BCD碼和擴展的BCD碼3種。（1）8421BCD碼

8421BCD碼是用4位二進制數(shù)表示一個十進制數(shù)字，4位二進制數(shù)從左到右其位權(quán)依次為8、4、2、1，它只能表示十進制數(shù)的0～9十個字符。為了能對一個多位十進制數(shù)進行編碼，需要有和十進制數(shù)的位數(shù)一樣多的4位組。每位十進制數(shù)用四位二進制數(shù)編碼表示25=（0010

0101）BCD25上一頁下一頁1.4.3BCD碼BCD（Binar上一頁下一頁（2）擴展BCD碼由于8421BCD碼只能表示10個十進制數(shù)，所以在原來4位BCD碼的基礎(chǔ)上又產(chǎn)生了6位BCD碼。它能表示64個字符，其中包括10個十進制數(shù)，26個英文字母和28個特殊字符。但在某些場合，還需要區(qū)分英文字母的大、小寫，這就提出了擴展BCD碼，它是由8位組成的，可表示256個符號，其名稱為ExtendedBinaryCodedDecimalInterchangeCode，縮寫為EBCDIC。

EBCDIC碼是常用的編碼之一，IBM及UNIVAC計算機均采用這種編碼。

1.4.3BCD碼上一頁下一頁（2）擴展BCD碼1.4.3BCD碼

為了在計算機內(nèi)表示漢字，用計算機處理漢字，同樣也需要對漢字進行編碼。計算機對漢字信息的處理過程實際上是各種漢字編碼間的轉(zhuǎn)換過程。這些編碼主要包括：漢字輸入碼、漢字內(nèi)碼、漢字字形碼、漢字地址碼及漢字信息交換碼等。上一頁下一頁

1.4.4漢字的編碼1．漢字信息交換碼漢字信息交換碼是用于漢字信息處理系統(tǒng)之間或漢字信息處理系統(tǒng)與通信系統(tǒng)之間進行信息交換的漢字代碼，簡稱交換碼，也叫國標碼。它是為使系統(tǒng)、設(shè)備之間信息交換時能夠采用統(tǒng)一的形式而制定的。我國1981年頒布了國家標準——信息交換用漢字編碼字符集（基本集），代號為GB2312-80，即國標碼。為了在計算機內(nèi)表示漢字，用計算機處理漢字，同樣也需要1．漢字信息交換碼上一頁下一頁（1）常用漢字及其分級國標碼規(guī)定一般漢字信息處理時所用的7445個字符編碼，其中682個非漢字圖形符號和6763個漢字的代碼。漢字代碼中又有一級常用字3755個，二級次常用字3008個。一級常用漢字按漢語拼音字母順序排列，二級次常用字按偏旁部首排列，部首依筆畫多少排序。（2）兩個字節(jié)存儲一個國標碼由于一個字節(jié)只能表示28（256）種編碼，顯然用一個字節(jié)不可能表示漢字的國標碼，所以一個國標碼必須用兩個字節(jié)來表示。

1.4.4漢字的編碼1．漢字信息交換碼上一頁下一頁（1）常用漢字及其分級（2）兩1．漢字信息交換碼上一頁下一頁（3）國標碼的編碼范圍為了中英文兼容，國標GB2312-80規(guī)定，國標碼中所有字符的每個字節(jié)的編碼范圍與ASCII碼表中的94個字符編碼相一致，所以，其編碼范圍是2121H～7E7EH（共可表示94×94個字符）。（4）國標碼是區(qū)位碼類似于ASCII碼表，國標碼也有一張國標碼表。簡單地說，把7445個國標碼放置在一個94行×94列的陣列中。陣列的每一行稱為一個漢字的“區(qū)”，用區(qū)號表示；每一列稱為一個漢字的“位”，用位號表示。區(qū)號范圍是1～94，位號范圍也是1～94。這樣，一個漢字在表中的位置可用它所在的區(qū)號與位號來確定。一個漢字的區(qū)號與位號的組合就是該漢字的“區(qū)位碼”。實際上，區(qū)位碼也是一種輸入法，其最大優(yōu)點是一字一碼的無重碼輸入法，最大的缺點是難以記憶。

1.4.4漢字的編碼1．漢字信息交換碼上一頁下一頁（3）國標碼的編碼范圍（4）國2．漢字輸入碼上一頁下一頁

為將漢字輸入計算機而編制的代碼稱為漢字輸入碼，也叫外碼。漢字輸入碼都是由鍵盤上的字符或數(shù)字組合而成，它是根據(jù)漢字的發(fā)音或字形結(jié)構(gòu)等多種屬性及有關(guān)規(guī)則編制的，目前流行的漢字輸入碼的編碼方案已有許多，如全拼輸入法、雙拼輸入法、自然碼輸入法、五筆輸入法等?？煞譃橐舸a、形碼、音形結(jié)合碼3大類。數(shù)字編碼（順序碼）如：區(qū)位碼、電報碼字音編碼（音碼）如：拼音碼、自然碼字形編碼（形碼）如：五筆字型碼、表形碼音形編碼如：雙拼碼

1.4.4漢字的編碼2．漢字輸入碼上一頁下一頁為將漢字輸入計算機而編制的“補”：國標碼“3239H”0011001000111001

1011001010111001

“補”：機內(nèi)碼“B2B9H”3．漢字內(nèi)碼

漢字內(nèi)碼是為在計算機內(nèi)部對漢字進行存儲、處理而設(shè)置的漢字編碼。當一個漢字輸入計算機后就轉(zhuǎn)換為內(nèi)碼，然后才能在機器內(nèi)傳輸、處理。對應(yīng)于國標碼，漢字的內(nèi)碼也用2個字節(jié)存儲，并把每個字節(jié)的最高位置“1”作為漢字內(nèi)碼的標識。也就是說，國標碼的兩個字節(jié)每個字節(jié)最高位置“1”，即轉(zhuǎn)換為內(nèi)碼。1

國標碼第一字節(jié)1

國標碼第二字節(jié)內(nèi)碼

1.4.4漢字的編碼“補”：國標碼“3239H”0011001000111004．漢字字形碼

漢字信息處理系統(tǒng)中產(chǎn)生漢字字形的方式，大多以點陣的方式形成漢字，漢字字形碼也就是指確定一個漢字字形點陣的編碼，也叫字?；驖h字輸出碼。

漢字是方塊字，將方塊等分成有n行n列的格子，簡稱為點陣。點陣中各點用0，1表示，構(gòu)成的二進制串就形成了漢字字形碼。

漢字點陣類型點陣占用字節(jié)數(shù)簡易型161632

普及型242472

提高型3232128

精密型4848288

點陣越大，字形的質(zhì)量越好，但存儲漢字字形碼所占用的存儲空間也就越大。

1.4.4漢字的編碼4．漢字字形碼漢字信息處理系統(tǒng)中產(chǎn)生漢字字形的方式，5．漢字地址碼上一頁下一頁

漢字地址碼是指漢字庫（這里主要指字形的點陣式字模庫）中存儲漢字字形信息的邏輯地址碼。漢字庫中，字形信息都是按一定順序（大多數(shù)按國標碼中漢字的排列順序）連續(xù)存放在存儲介質(zhì)中，所以漢字地址碼也大多是連續(xù)有序的，而且與漢字內(nèi)碼間有著簡單的對應(yīng)關(guān)系，以簡化漢字內(nèi)碼到漢字地址碼的轉(zhuǎn)換。

1.4.4漢字的編碼5．漢字地址碼上一頁下一頁漢字地址碼是指漢字庫（這里6．各種漢字代碼之間的關(guān)系上一頁下一頁

漢字的輸入、處理和輸出的過程，實際上是漢字的各種編碼之間的轉(zhuǎn)換過程，或者說漢字編碼在系統(tǒng)有關(guān)部件之間傳輸?shù)倪^程。

漢字輸入碼向內(nèi)碼的轉(zhuǎn)換，是通過使用輸入字典（或稱索引表，即外碼與內(nèi)碼的對照表）實現(xiàn)的。一般的系統(tǒng)具有多種輸入方法，每種輸入方法都有各自的索引表。

在計算機的內(nèi)部處理過程中，漢字信息的存儲和各種必要的加工以及向磁盤存儲漢字信息，都是以漢字內(nèi)碼形式進行的。

漢字通信過程中，處理器將漢字內(nèi)碼轉(zhuǎn)換為適合于通信用的交換碼（國標碼）以實現(xiàn)通信處理。

在漢字的顯示和打印輸出過程中，處理器根據(jù)漢字內(nèi)碼計算出漢字地址碼，按地址碼從字庫中取出漢字字形碼，實現(xiàn)漢字的顯示或打印輸出。

1.4.4漢字的編碼6．各種漢字代碼之間的關(guān)系上一頁下一頁漢字的輸入、處輸入碼機內(nèi)碼交換碼(國標碼)字形碼顯示輸出打印輸出漢字信息的數(shù)字化各種漢字代碼之間的關(guān)系

1.4.4漢字的編碼輸入碼機內(nèi)碼交換碼(國標碼)字形碼顯示輸出打印輸出漢字信息的

1.5.1聲音的編碼

1.5.2圖形和圖像的編碼1.5多媒體數(shù)據(jù)的編碼1.5.1聲音的編碼1.5.2圖形和圖像的編碼1上一頁下一頁1．聲音的基本知識

聲音是人耳所感覺到的“彈性”介質(zhì)中的振動，是壓力迅速而微小的起伏變化?！奥暋碑a(chǎn)生于物體的振動，振動的傳播形成“音”。從技術(shù)上來說，聲音是物理能量（如拍手）到空氣壓力擾動的轉(zhuǎn)換?？諝鈮毫χ械倪@種改變通過空氣以一連串振動（聲波）的形式傳播。聲音振動也可以通過其他介質(zhì)傳播，如墻壁或地板。一般的聲音（包括音樂、聲響等）振動以周期形式傳播，我們就說聲音具有波形。

可以看出模擬聲音的信號是個連續(xù)量，由許多具有不同振幅和頻率的正弦波組成。模擬聲音的主要參數(shù)是振幅和頻率：●振幅：聲音波形的振幅表示聲音的大?。ㄒ袅浚?，振幅越大，聲音就越響，反之聲音就越輕?！耦l率：聲音頻率的高低表示聲音音調(diào)的高低（我們平時稱之為高音、低音），兩波峰之間的距離越近，聲音越尖銳（高音），反之聲音越低沉（低音）。

聲音是模擬信號，要用計算機處理，需要將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，這一轉(zhuǎn)換過程稱為模擬音頻的數(shù)字化，模擬音頻信號數(shù)字化過程涉及到音頻的采樣、量化和編碼。

1.5.1聲音的編碼上一頁下一頁1．聲音的基本知識1.5.1聲音的編碼上一頁下一頁

1.5.1聲音的編碼時間振幅上一頁下一頁1.5.1聲音的編碼時間振幅上一頁下一頁2．聲音的數(shù)字化（1）采樣

為將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號（模數(shù)/轉(zhuǎn)換，A/D轉(zhuǎn)換），需要把模擬音頻信號波形進行分割，這種方法稱為采樣。采樣的過程是每隔一個時間間隔在模擬聲音的波形上取一個幅度值，把時間上的連續(xù)信號變成時間上的離散信號。該時間間隔稱為采樣周期，其倒數(shù)為采樣頻率。采樣頻率是指計算機每秒鐘采集多少個聲音樣本。顯然采樣頻率越高，所得到的離散幅值的數(shù)據(jù)點就越逼近于連續(xù)的模擬音頻信號曲線，但同時采樣的數(shù)據(jù)量也越大。

1.5.1聲音的編碼時間振幅采樣點上一頁下一頁2．聲音的數(shù)字化1.5.1聲音的編碼時間振上一頁下一頁2．聲音的數(shù)字化（2）量化采樣只解決了音頻波形信號在時間坐標（即橫軸）上把一個波形切成若干個等分的數(shù)字化問題，但是還需要用某種數(shù)字化的方法來反映某一瞬間聲波幅度的電壓值大小。該值的大小影響音量的高低。我們把對聲波波形幅度的數(shù)字化表示稱之為“量化”。量化的過程是先將采樣后的信號按整個聲波的幅度劃分成有限個區(qū)段的集合，把落入某個區(qū)段內(nèi)的樣值歸為一類，并賦于相同的量化值。簡單說量化就是把采樣得到的聲音信號幅度轉(zhuǎn)換成數(shù)字值，用于表示信號強度。

1.5.1聲音的編碼時間振幅25519664128-64-128-196用多少個二進位來表示每一個采樣值，稱為量化位數(shù)（也稱量化精度）。聲音信號的量化位數(shù)一般是8、16或32位。在相同的采樣頻率下，量化位數(shù)越大，則采樣精度越高，聲音的質(zhì)量也越好，當然信息的存儲量也相應(yīng)的越大。上一頁下一頁2．聲音的數(shù)字化1.5.1聲音的編碼時間振上一頁下一頁2．聲音的數(shù)字化（3）編碼

編碼是將采樣和量化后的數(shù)字數(shù)據(jù)以一定的格式記錄下來。編碼的方式有很多，常用的編碼方式是脈沖編碼調(diào)制（PulseCodeModulation，PCM），其主要優(yōu)點是抗干擾能力強，失真小、傳輸特性穩(wěn)定，但編碼后的數(shù)據(jù)量比較大。因此，為了降低傳輸或存儲的費用，有時還必須對數(shù)字音頻信號進行編碼的壓縮。通過采樣、量化及編碼，即可將模擬音頻信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。

1.5.1聲音的編碼模擬信號采樣量化編碼成數(shù)字信號011010110110上一頁下一頁2．聲音的數(shù)字化1.5.1聲音的編碼模擬信上一頁下一頁2．聲音的數(shù)字化（4）有損和無損

根據(jù)前面對采樣和量化的介紹可以得知，相對自然界的信號，音頻編碼最多只能做到無限接近，相對自然界的信號，任何數(shù)字音頻編碼方案都是有損的，因為無法完全還原。在計算機應(yīng)用中，能夠達到最高保真水平的就是PCM編碼，被廣泛用于素材保存及音樂欣賞，CD、DVD以及我們常見的WAV文件中均有應(yīng)用。因此，PCM約定俗成為無損編碼，它代表了數(shù)字音頻中最佳的保真水準。當然這并不意味著PCM就能夠確保信號絕對保真，PCM也只能做到最大程度的無限接近。而我們習(xí)慣性的把MP3列入有損音頻編碼范疇，是相對PCM編碼的。（5）音頻壓縮技術(shù)

采用PCM編碼后的數(shù)據(jù)量是比較大的，比如存儲一秒鐘采樣率為44.1KHz，量化精度為16位，雙聲道的PCM編碼的音頻信號，需要176.4KB的空間，1分鐘則約為10.34M，這對大部分用戶是不可接受的，尤其是喜歡在電腦上聽音樂的朋友，要降低磁盤占用，只有2種方法，降低采樣指標或者壓縮。降低指標是不可取的，因此專家們研發(fā)了各種壓縮方案。由于用途和針對的目標市場不一樣，各種音頻壓縮編碼所達到的音質(zhì)和壓縮比都不一樣。

1.5.1聲音的編碼上一頁下一頁2．聲音的數(shù)字化1.5.1聲音的編碼上一頁下一頁3．常見的數(shù)字音頻文件格式（1）WAV格式。WAV是MicrosoftWindows本身提供的音頻格式，由于Windows本身的影響力，這個格式已經(jīng)成為了事實上的通用音頻格式。（2）MP3格式。MP3是Fraunhofer-IIS研究所的研究成果。MP3是第一個實用的有損音頻壓縮編碼。（3）MP3PRO格式。與MP3格式是兼容的，最大的特點是能在低達64kbit/s的比特率下仍然能提供近似CD的音質(zhì)（MP3是128KB）。（4）RealMedia。是隨著因特網(wǎng)的發(fā)展而出現(xiàn)的，其特點是可以在非常低的帶寬下提供足夠好的音質(zhì)讓用戶能在線聆聽。（5）WindowsMedia。是微軟公司推出的一種網(wǎng)絡(luò)流媒體技術(shù)，本質(zhì)上跟RealMedia是相同的。（6）MIDI格式。該技術(shù)最初應(yīng)用在電子樂器上，隨著在計算機里面引入了支持MIDI合成的聲音卡之后，MIDI正式地成為了一種音頻格式。（7）AAC格式。是高級音頻編碼的縮寫，目前有蘋果的iPOD以及NOKIA的手機音樂播放器支持這種格式。（8）AIFF格式。是Apple電腦上的標準音頻格式，屬于QuickTime技術(shù)的一部分。該格式的特點就是格式本身與數(shù)據(jù)的意義無關(guān)，因此受到了微軟公司的青睞