第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識

第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識2課程簡介MSOffice，是Microsoft公司推出的辦公套裝軟件，主要版本有MSOffice97/2000/2003/XP/2007/2010等，它包括Word、Excel、Access、PowerPoint等應(yīng)用軟件。Windows，是Microsoft公司推出的基于圖形用戶界面的操作系統(tǒng)，最近的新版本包括Windows

7/Windows8。MSOffice套裝系列應(yīng)用軟件的運(yùn)行平臺是Windows3課程學(xué)習(xí)內(nèi)容計(jì)算機(jī)發(fā)展簡史、特點(diǎn)、分類、及其應(yīng)用領(lǐng)域計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)、字符和漢字的編碼多媒體技術(shù)的基本知識計(jì)算機(jī)病毒的概念和防治4第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識1.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展1.2信息的表示與存儲1.3多媒體技術(shù)簡介1.4計(jì)算機(jī)病毒及其防治1.5本章小結(jié)1.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展在人類文明的發(fā)展中，計(jì)算工具從簡單到復(fù)雜，從低級到高級。561.1.1電子計(jì)算機(jī)簡介世界上第一臺計(jì)算機(jī)問世：電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)（ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator）于1946年，在美國賓夕法尼亞大學(xué)研制成功。使科學(xué)家從繁重的計(jì)算中解放出來。ENIAC的問世標(biāo)志著計(jì)算機(jī)時代的到來。71.1.1電子計(jì)算機(jī)簡介馮·諾依曼型計(jì)算機(jī)原理

二進(jìn)制：計(jì)算機(jī)的程序和程序運(yùn)行所需要的數(shù)據(jù)以二進(jìn)制形式表示和存儲。

程序存儲，自動執(zhí)行：程序和數(shù)據(jù)存放在存儲器中，計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序時，無需人工干預(yù)，能自動、連續(xù)地執(zhí)行程序，并得到預(yù)期的結(jié)果。81.1.1電子計(jì)算機(jī)簡介計(jì)算機(jī)發(fā)展的四個階段(因采用的物理器件不同)第一代(1946~1959)電子管幾千（次/秒）第二代(1959~1964)晶體管幾萬~幾十萬（次/秒）第三代(1964~1972)中、小集成電路幾十萬~幾百萬（次/秒）第四代(1972~至今)大、超大規(guī)模集成電路上千萬~萬億（次/秒）91.1.1電子計(jì)算機(jī)簡介中國電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展1958年，研制出第一臺電子計(jì)算機(jī)。1964年，研制出第二代晶體管計(jì)算機(jī)。1971年，研制出第三代集成電路計(jì)算機(jī)。1977年，研制出第一臺微型機(jī)DJS050。1983年，研制出1萬次/秒的“深騰1800”計(jì)算機(jī)。2003年12月，自主研發(fā)出10萬億次/秒的“曙光4000A”高性能計(jì)算機(jī)。2010年，研制出千萬億次/秒的“天河一號”計(jì)算機(jī)101.1.2計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)應(yīng)用和分類1.計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)1)高速、精確的運(yùn)算能力2012年6月公布的世界超級計(jì)算機(jī)排名顯示，排名第一的IBM公司“紅杉”(Sequoia)運(yùn)算速度達(dá)到每秒16324萬億次浮點(diǎn)運(yùn)算。

2013年我國“天河二號”實(shí)測運(yùn)算速度可達(dá)每秒33.86千萬億次浮點(diǎn)運(yùn)算，排名世界第一。2)準(zhǔn)確的邏輯判斷能力

在信息檢索方面，能夠根據(jù)要求進(jìn)行匹配檢索。113)強(qiáng)大的存儲能力

計(jì)算機(jī)能夠長期保存大量數(shù)字、文字、圖像、視頻、聲音等信息。如：能夠“記住”一個大型圖書館的所有資料。4)自動功能

計(jì)算機(jī)能夠自動執(zhí)行預(yù)先編寫好的一組指令(稱為程序)。工作過程完全自動化，無需人工干預(yù)，而且可以反復(fù)進(jìn)行。5)網(wǎng)絡(luò)與通信功能目前廣泛應(yīng)用的“國際互聯(lián)網(wǎng)”(Internet)連接了全世界200多個國家和地區(qū)的數(shù)億臺各種計(jì)算機(jī)。網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)用戶可以共享網(wǎng)上資料、交流信息。1.1.2計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)應(yīng)用和分類122.計(jì)算機(jī)的應(yīng)用1)科學(xué)計(jì)算

科學(xué)計(jì)算主要是使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)學(xué)方法的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用。許多科研研究仍然需要大量的運(yùn)算需求，如：著名的人類基因序列分析計(jì)劃氣象預(yù)報前，對氣象衛(wèi)星云圖數(shù)據(jù)進(jìn)行處理?！?)數(shù)據(jù)/信息處理

數(shù)據(jù)/信息處理也稱為非數(shù)值運(yùn)算。如：計(jì)算機(jī)在文字處理方面的應(yīng)用。1.1.2計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)應(yīng)用和分類133)過程控制

過程控制計(jì)算是指利用計(jì)算機(jī)對生產(chǎn)過程、制造過程或運(yùn)行過程進(jìn)行檢測與控制，即通過實(shí)時監(jiān)控目標(biāo)對象的狀態(tài)，及時調(diào)整被控對象，使被控對象能夠正確地完成生產(chǎn)、制造或運(yùn)行。過程控制廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)環(huán)境中。4)計(jì)算機(jī)輔助

計(jì)算機(jī)輔助（或稱為計(jì)算機(jī)輔助工程）包括：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造、計(jì)算機(jī)輔助教育、計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真模擬等。1.1.2計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)應(yīng)用和分類145)網(wǎng)絡(luò)通信

計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字通信技術(shù)的融合產(chǎn)生了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)極大地改變?nèi)藗兊纳詈凸ぷ鞣绞健?)人工智能

人工智能（ArtificialIntellibence,AI）是用計(jì)算機(jī)模擬人類的某些智力活動。其主要研究內(nèi)容包括：自然語言理解、專家系統(tǒng)、機(jī)器人以及自動定理證明等等。1.1.2計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)應(yīng)用和分類151.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展7)多媒體應(yīng)用

多媒體是包括文本、圖形、圖像、音頻、視頻、動畫等多種信息類型的綜合。

多媒體技術(shù)是指人和計(jì)算機(jī)交互地進(jìn)行上述多種媒介信息的捕捉、傳輸、轉(zhuǎn)換、編輯、存儲、管理，并由計(jì)算機(jī)綜合處理為表格、文字、圖形、動畫、音頻、視頻等視聽信息有機(jī)結(jié)合的表現(xiàn)形式。8)嵌入式系統(tǒng)

嵌入式系統(tǒng)（Embeddedsystem），是一種“完全嵌入受控器件內(nèi)部，為特定應(yīng)用而設(shè)計(jì)的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”。163.計(jì)算機(jī)的分類1)巨型機(jī)：型機(jī)是指速度最快、處理能力最強(qiáng)的計(jì)算機(jī)，現(xiàn)在又稱其為高性能計(jì)算機(jī)。2)大型通用機(jī)：大型通用計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是通用性強(qiáng)，具有較高的運(yùn)算速度、極強(qiáng)的綜合處理能力和極大的性能覆蓋。3)微型機(jī)：微型機(jī)具有小、巧、輕、使用方便的特點(diǎn)，是目前計(jì)算機(jī)應(yīng)用的主流。1.1.2計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)應(yīng)用和分類174)工作站

工作站是一種高檔微型計(jì)算機(jī)，它比微型機(jī)有更大的存儲容量和更快的運(yùn)算速度，通常配有高分辨率的大屏幕顯示器及容量很大的內(nèi)部和外部存儲器，并具有較強(qiáng)的信息處理功能和高性能的圖形、圖像處理功能和聯(lián)網(wǎng)功能。5)服務(wù)器

服務(wù)器通常以各種應(yīng)用的服務(wù)提供者角色出現(xiàn)。

例如，服務(wù)器可以作為網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，存儲、處理網(wǎng)上80%的數(shù)據(jù)、信息，因此也被稱為網(wǎng)絡(luò)的靈魂。1.1.2計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)應(yīng)用和分類181.1.3計(jì)算機(jī)科學(xué)研究與應(yīng)用1.人工智能人工智能的主要內(nèi)容是研究如何讓計(jì)算機(jī)完成過去只有人才能做的智能的工作，核心目標(biāo)是賦予計(jì)算機(jī)人腦一樣的智能。例如：

模式識別中的指紋識別技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用；

計(jì)算機(jī)輔助翻譯極大地提高了翻譯效率；

手寫輸入技術(shù)已經(jīng)在手機(jī)上得以普及；……191.1.3計(jì)算機(jī)科學(xué)研究與應(yīng)用2.網(wǎng)格計(jì)算

網(wǎng)格計(jì)算是專門針對復(fù)雜科學(xué)計(jì)算的新型計(jì)算模式，這種計(jì)算模式是利用互聯(lián)網(wǎng)把分散在不同地理位置的計(jì)算機(jī)組織成一個“虛擬的超級計(jì)算機(jī)”，其中每個參與計(jì)算的計(jì)算機(jī)就是一個“結(jié)點(diǎn)”，成千上萬個“結(jié)點(diǎn)”組成一張“網(wǎng)格”，所以稱其為“網(wǎng)格計(jì)算”。網(wǎng)格計(jì)算有兩個優(yōu)勢：(1)處理能力超強(qiáng)；(2)能充分利用網(wǎng)上的閑置處理能力。

將全世界的計(jì)算機(jī)聯(lián)合起來協(xié)同工作，這視為21世紀(jì)的新型網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)。201.1.3計(jì)算機(jī)科學(xué)研究與應(yīng)用3.中間件技術(shù)中間件是介于應(yīng)用軟件與操作系統(tǒng)之間的系統(tǒng)軟件。211.1.3計(jì)算機(jī)科學(xué)研究與應(yīng)用4.云計(jì)算

云計(jì)算分布式計(jì)算、網(wǎng)格計(jì)算、并行計(jì)算網(wǎng)絡(luò)存儲及虛擬化計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展融合的產(chǎn)物。

云計(jì)算的核心思想是對大量用網(wǎng)絡(luò)連接計(jì)算資源進(jìn)行統(tǒng)一管理和調(diào)度，構(gòu)成一個計(jì)算資源池向用戶提供按需服務(wù)。提供資源的網(wǎng)絡(luò)被稱為“云”。

云計(jì)算的構(gòu)成包括硬件、軟件和服務(wù)。用戶可用極低成本的終端設(shè)備，并支付相應(yīng)的服務(wù)費(fèi)用給“云計(jì)算”服務(wù)商，通過網(wǎng)絡(luò)就可以方便地獲取所需要的計(jì)算、存儲等資源。221.1.4未來計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢1.電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展方向巨型化

巨型化是指計(jì)算速度更快、存儲容量更大、功能更完善、可靠性更高、運(yùn)算速度可達(dá)萬萬億次/秒、存儲容量超過幾百T字節(jié)。2)微型化

微型計(jì)算機(jī)正在循序向便攜機(jī)、掌上機(jī)發(fā)展的價格、方便的使用、豐富的軟件，使其受到用戶的青睞。231.1.4未來計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢3)網(wǎng)絡(luò)化

網(wǎng)絡(luò)化是指利用技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，把分布在不同地點(diǎn)的計(jì)算機(jī)互聯(lián)起來，按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議互相通信，以共享軟件、硬件和數(shù)據(jù)資源。4)智能化

智能化是指模擬人的感覺和思維能力。智能計(jì)算機(jī)具有解決問題和邏輯推理的功能，以及處理知識和知識庫管理的功能等。241.1.4未來計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢2.未來新一代的計(jì)算機(jī)1)模糊計(jì)算機(jī)：基于模糊理論，能夠?qū)崿F(xiàn)模糊的、不確切的判斷進(jìn)行工程處理的計(jì)算機(jī)。2)生物計(jì)算機(jī)：以生物元件構(gòu)建的計(jì)算機(jī)。3)光子計(jì)算機(jī)：一種用光信號進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算、信息存儲和處理的計(jì)算機(jī)。4)超導(dǎo)計(jì)算機(jī)：用超導(dǎo)材料替代半導(dǎo)體材料制造的計(jì)算機(jī)。超導(dǎo)計(jì)算機(jī)具有能耗小、運(yùn)算速度快的特點(diǎn)。5)量子計(jì)算機(jī)：基于量子動力學(xué)規(guī)律進(jìn)行高速數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算、存儲及處理量子信息的計(jì)算機(jī)。信息(information)是什么？信息有多種多樣的含義，至今并沒有統(tǒng)一的定義日常生活中比較籠統(tǒng)和模糊的理解是：語言、文字、圖畫、照片等所表達(dá)的內(nèi)容、事實(shí)或消息讀書、聽課、交談等所學(xué)習(xí)和了解的知識、方法和情況為了做判斷、訂計(jì)劃或解決問題等所需要的數(shù)據(jù)和資料···比較正式也比較抽象一些的描述是：

信息是事物運(yùn)動狀態(tài)和特征的反映信息就是信息，它不是物質(zhì)也不是能量

信息與物質(zhì)、能量是客觀世界的三大構(gòu)成要素。

美國哈佛大學(xué)的研究小組提出了著名的資源三角形：沒有物質(zhì)，什么也不存在；沒有能量，什么也不會發(fā)生；沒有信息，任何事物都沒有意義。25信息有哪些性質(zhì)？普遍性：凡有事物的地方，就必然存在信息，信息廣泛存在動態(tài)性：事物是在不斷運(yùn)動變化之中的，信息也必然隨之而改變時效性：由于信息的動態(tài)性，信息的使用價值會隨著時間而衰減多樣性：語言、文字、聲音、圖片等(通稱為信息的載體或媒體)都是信息的表現(xiàn)形式可傳遞性：信息可通過媒體在人-人，人-物，物-物之間傳遞，信息傳遞才能發(fā)揮信息的作用可共享性：信息與物質(zhì)、能量不同，同一信息在同一時間可被多個主體共有，信息能無限地進(jìn)行復(fù)制和傳遞，不因使用而有損耗快速增長性：隨著社會的發(fā)展，信息在快速增長！(信息爆炸)26什么是信息處理？信息處理指的是與下列內(nèi)容相關(guān)的行為和活動：信息的收集(如信息的感知、測量、獲取、輸入等)信息的傳遞(如郵寄、出版、電報、電話、廣播等)信息的加工(如分類、計(jì)算、分析、轉(zhuǎn)換、檢索等)信息的存儲(如書寫、攝影、錄音、錄像等)信息的施用(如控制、顯示、指揮等)27人工進(jìn)行信息處理的過程人工信息處理的不足：

算不快記不住傳不遠(yuǎn)

看（聽）不清事物客體信息獲取(感覺器官)信息加工與存儲(大腦)信息傳遞(神經(jīng)系統(tǒng))信息施用(效應(yīng)器官)信息傳遞(神經(jīng)系統(tǒng))信息技術(shù)（IT）手/腳/身眼/耳/鼻/舌/身28291.1.5

信息技術(shù)1.信息技術(shù)的定義狹義定義：一般來說，信息的采集、加工、存儲、傳輸和利用過程中的每一種技術(shù)都是信息技術(shù)。

聯(lián)合國教科文組織的定義：應(yīng)用在信息加工和處理中的科學(xué)、技術(shù)與工程的訓(xùn)練方法和管理技巧；上述反復(fù)面的技巧和應(yīng)用；計(jì)算機(jī)及其與人、機(jī)的相互作用；與之相應(yīng)的社會、經(jīng)濟(jì)、和文化等諸種事物。

信息技術(shù)≠現(xiàn)代信息技術(shù)：信息技術(shù)不僅包括現(xiàn)代信息技術(shù)，還包括在現(xiàn)代文明之前的原始時代和古代社會中與那個時代相對應(yīng)的信息技術(shù)。信息技術(shù)的發(fā)展歷史◎語言的形成和使用

◎文字的創(chuàng)造

◎造紙技術(shù)的出現(xiàn)

◎印刷技術(shù)的發(fā)明◎電報和電話通信

◎廣播、電視

◎雷達(dá)、衛(wèi)星

◎計(jì)算機(jī)

◎因特網(wǎng)

···

第1次信息技術(shù)革命（35000～50000年之前）第3次信息技術(shù)革命第5次信息技術(shù)革命（20世紀(jì)40～）第4次信息技術(shù)革命（19世紀(jì)30～20世紀(jì)40年代）（1000年之前）第2次信息技術(shù)革命（大約3500年之前）現(xiàn)代信息技術(shù)30311.1.5信息技術(shù)2.現(xiàn)代信息技術(shù)的內(nèi)容1)信息基礎(chǔ)技術(shù)

新材料、新能源、新器件的開發(fā)和制造技術(shù)。2)信息系統(tǒng)技術(shù)

感測技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)與智能技術(shù)、控制技術(shù)。3)信息應(yīng)用技術(shù)

信息管理、信息控制、信息決策而發(fā)展起來的具體的技術(shù)類群。如，工廠的自動化、辦公自動化……等。它們是信息技術(shù)開發(fā)的根本目的所在?，F(xiàn)代信息技術(shù)有什么特征？三大特征：采用微電子和光電子器件以數(shù)字技術(shù)（計(jì)算機(jī)）為基礎(chǔ)以計(jì)算機(jī)軟件為核心核心技術(shù)：計(jì)算機(jī)與軟件、集成電路、通信與互聯(lián)網(wǎng)、自動控制、機(jī)器人等32現(xiàn)代信息技術(shù)的基礎(chǔ)與核心信息安全信息管理基礎(chǔ)：微(光)電子、數(shù)字技術(shù)、軟件技術(shù)信息獲取信息處理信息傳輸、交換信息存儲信息的隨動執(zhí)行和應(yīng)用集成電路計(jì)算機(jī)通信/廣播互聯(lián)網(wǎng)自動控制機(jī)器人核心技術(shù)33341.1.5信息技術(shù)3.現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展趨勢1)數(shù)字化

當(dāng)信息被數(shù)字化并經(jīng)由數(shù)字網(wǎng)絡(luò)流通時，便可以利用數(shù)字處理設(shè)備（最典型的是計(jì)算機(jī)）對信息進(jìn)行各種所需要的處理。2)多媒體化

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，多媒體技術(shù)將文字、聲音、圖形、圖像、視頻等信息媒體與計(jì)算機(jī)集成在一起，使計(jì)算機(jī)的應(yīng)用由單純的文字處理擴(kuò)展到文、圖、聲、影集成處理。351.1.5信息技術(shù)3)高速度、網(wǎng)絡(luò)化、寬頻帶

目前，幾乎所有國家都在進(jìn)行新一代的信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，即建設(shè)寬頻信息高速公路。

下一代的Internet的傳輸速率可達(dá)2.4GB/s。4)智能化

隨著信息技術(shù)向智能化方向發(fā)展，在超媒體世界里，“軟件代理”可以替代人們在網(wǎng)上漫游；“軟件代理”不再需要瀏覽器，它本身就是信息的尋找器。1.2信息的表示與存儲36擴(kuò)展感覺器官功能的感測(獲取)技術(shù)擴(kuò)展神經(jīng)系統(tǒng)功能的通信技術(shù)擴(kuò)展大腦功能的計(jì)算與存儲技術(shù)擴(kuò)展效應(yīng)器官功能的控制與顯示技術(shù)擴(kuò)展神經(jīng)系統(tǒng)功能的通信技術(shù)外部世界事物371.2信息的表示與存儲數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)是對客觀事物的符號表示。如，數(shù)值、文字、語言、圖形、圖像等都是不同形式的數(shù)據(jù)。信息：信息是既是對客觀事物變化和特征的反映，又是事物之間相互作用、相互聯(lián)系的表征。

信息必須數(shù)字化編碼，才能用計(jì)算機(jī)進(jìn)行傳送、存儲和處理。

信息具有針對性和時效性。1.2.1數(shù)據(jù)與信息381.2信息的表示與存儲數(shù)據(jù)與信息的區(qū)別：數(shù)據(jù)是信息的載體，信息是數(shù)據(jù)處理之后產(chǎn)生的結(jié)果。信息有意義，而數(shù)據(jù)沒有。

例如：數(shù)據(jù)2、4、8、16、32是一組數(shù)據(jù)，本身是沒有意義的，我們從中可以分析出是一組等比數(shù)列，很清楚的得到后面的數(shù)字，便賦予了意義，這就是信息。是有用的數(shù)據(jù)。391.2信息的表示與存儲二進(jìn)制的優(yōu)點(diǎn)物理上容易實(shí)現(xiàn)，信息的存儲更加容易，可靠性強(qiáng)，運(yùn)算簡單，通用性強(qiáng)。1.2.2計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)ENIAC采用十進(jìn)制

馮·諾依曼研制IAS時，提出了二進(jìn)制的表示方法

1.2.3計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的單位1、比特（bit，binarydigit的縮寫）中文翻譯為“二進(jìn)位數(shù)字”、“二進(jìn)位”或簡稱為“位”比特只有2種取值：0和1，一般無大小之分如同DNA是人體組織的最小單位、原子是物質(zhì)的最小組成單位一樣，比特是組成數(shù)字信息的最小單位數(shù)值、文字、符號、圖像、聲音、命令······都可以使用比特來表示40比特在計(jì)算機(jī)中如何表示？在計(jì)算機(jī)中表示與存儲二進(jìn)位的方法：電路的高電平狀態(tài)或低電平狀態(tài)(CPU)電容的充電狀態(tài)或放電狀態(tài)(RAM)兩種不同的磁化狀態(tài)(磁盤)光盤面上的凹凸?fàn)顟B(tài)(光盤)···41例1：CPU內(nèi)部比特的表示CPU內(nèi)部通常使用高電平表示1，低電平表示00.0V0.5V2.8V3.3V010V+3v01042磁盤表面微小區(qū)域中，磁性材料粒子的兩種不同的磁化狀態(tài)分別表示0和1例2：磁盤中比特的表示與存儲磁性材料粒子磁頭，用于寫入和讀出信息“0”“1”旋轉(zhuǎn)方向磁盤片43例3：內(nèi)存儲器中比特的存儲計(jì)算機(jī)存儲器中用電容器存儲二進(jìn)位信息：當(dāng)電容的兩極被加上電壓，它就被充電，電壓去掉后，充電狀態(tài)仍可保持一段時間，因而1個電容可用來存儲1個比特信息存儲原理電容C處于充電狀態(tài)時，表示1電容C處于放電狀態(tài)時，表示0存儲單元字線位線C讀放大器集成電路技術(shù)可以在半導(dǎo)體芯片上制作出以億計(jì)的微型電容器，從而構(gòu)成了可存儲大量二進(jìn)位信息的半導(dǎo)體存儲器芯片斷電后信息不再保持！44451.2.3

計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的單位2.字節(jié)(Byte)

一個字節(jié)(Byte)由8位(bit)二進(jìn)制數(shù)字組成。8個比特＝1個字節(jié)（byte，用大寫B(tài)表示）計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲器容量的計(jì)量單位：KB:1KB=210字節(jié)=1024B（千字節(jié)）MB:1MB=220字節(jié)=1024KB（兆字節(jié)）GB:1GB=230字節(jié)=1024MB（吉字節(jié)、千兆字節(jié)）TB:1TB=240字節(jié)=1024GB（太字節(jié)、兆兆字節(jié)）外存儲器容量經(jīng)常使用10的冪次來計(jì)算：1MB＝103KB

＝1000KB1GB＝106KB

＝1000000KB1TB＝109

KB

=1000000000KB現(xiàn)象160GB的移動硬盤為什么160GB的硬盤顯示出來的容量只有149.05GB？8GB的U盤顯示出來的容量只有7.46GB？46原因:前綴名稱前綴符號十進(jìn)制前綴二進(jìn)制前綴比值kilok/K103210=1,0240.976megaM106220=1,048,5760.954gigaG109230=1,073,741,8240.931teraT1012240=1,099,511,627,7760.909petaP1015250=1,125,899,906,842,6240.888exaE1018260=1,152,921,504,606,846,9760.867zettaZ1021270=1,180,591,620,717,411,303,4240.847yottaY1024280=

1,208,925,819,614,629,174,706,1760.827相同的符號，有兩種不同的含義！廠商標(biāo)注的容量使用十進(jìn)制前綴操作系統(tǒng)顯示的容量使用二進(jìn)制前綴47不同進(jìn)位制前綴的使用場合內(nèi)存、cache、半導(dǎo)體存儲器芯片的容量均使用二進(jìn)制前綴：512MB的內(nèi)存條（其中1M＝220

）256KB的cache（其中1K＝210

）文件和文件夾的大小使用二進(jìn)制前綴頻率、傳輸速率等使用十進(jìn)制前綴：主頻1GHz（1G＝109）傳輸速率100Mbps（其中1M＝106）外存儲器（硬盤、DVD光盤、U盤、存儲卡等）容量：廠商標(biāo)注的容量使用十進(jìn)制前綴操作系統(tǒng)顯示的容量使用二進(jìn)制前綴48491.2.3計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的單位3.字長字長是指計(jì)算機(jī)一次能夠同時處理的二進(jìn)制位數(shù)，即CPU在一個機(jī)器周期中最多能夠并行處理的二進(jìn)制位數(shù)。字長是計(jì)算機(jī)(CPU)的一個重要指標(biāo)，直接反映一臺計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力和運(yùn)算精度。字長越長，計(jì)算機(jī)的處理能力通常越強(qiáng)。計(jì)算機(jī)字長常常是字節(jié)的整倍數(shù)，如8位、16位、32位，發(fā)展到今天微型機(jī)的64位，大型機(jī)/巨型機(jī)已達(dá)128位。501.2.4

進(jìn)位計(jì)數(shù)制及其轉(zhuǎn)換1.進(jìn)位計(jì)數(shù)制

多位數(shù)碼中每一位構(gòu)成方法以及從低位到高位的進(jìn)位規(guī)則稱為進(jìn)位計(jì)數(shù)制（簡稱數(shù)制）。

如果采用R個基本符號(0,1,…,R-1)表示數(shù)值，則稱R數(shù)制，R稱為該數(shù)制的基數(shù)(Radix)。

例如，十進(jìn)制采用10個基本符號0,1,…,9表示數(shù)值，十進(jìn)制的基數(shù)是10。511.2.4進(jìn)位計(jì)數(shù)制及其轉(zhuǎn)換任何一個R進(jìn)制數(shù)D都可以展開為：其中，R為計(jì)數(shù)的基數(shù)；

ki為第i位的系數(shù)，可以為0,1,…,R-1中的任意1個；

Ri稱為第i位的權(quán)521.2.4進(jìn)位計(jì)數(shù)制及其轉(zhuǎn)換表1-2計(jì)算機(jī)中常用的幾種進(jìn)位計(jì)數(shù)制的表示進(jìn)位制基數(shù)基本符號權(quán)形式表示二進(jìn)制20,12iB八進(jìn)制80,1,…78iO十進(jìn)制100,1,…910iD十六進(jìn)制160,1,…9,A,B,C,D,E,F16iH十進(jìn)制數(shù)每一位可使用十個不同數(shù)字表示（0、1、2、3、4、5、6、7、8、9）低位與高位的關(guān)系是：逢10進(jìn)1各位的權(quán)值是10的整數(shù)次冪（基數(shù)是10）標(biāo)志：尾部加“D”或缺省例：2×1026×1014×1009×10－16×10－2264.96=200+60+4+0.9+0.06=264.9653二進(jìn)制數(shù)每一位使用兩個不同數(shù)字表示（0、1），即每一位使用1個“比特”表示低位與高位的關(guān)系是：逢2進(jìn)1

各位的權(quán)值是2的整數(shù)次冪（基數(shù)是2）標(biāo)志：尾部加B例：1×220×211×200×2－11×2－2101.01B=4＋0＋1＋0＋1/4

＝5.2554八進(jìn)制數(shù)每一位使用八個不同數(shù)字表示（0、1、2、3、4、5、6、7）低位與高位的關(guān)系是：逢8進(jìn)1

各位的權(quán)值是8的整數(shù)次冪（基數(shù)是8）標(biāo)志：尾部加Q例：

3×826×815×802×8－1192＋48＋5＋2/8

＝245.25365.2Q=55十六進(jìn)制數(shù)每一位使用十六個數(shù)字和符號表示（0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F）逢16進(jìn)1,基數(shù)為16各位的權(quán)值是16的整數(shù)次冪（基數(shù)是16）標(biāo)志：尾部加H例：

F5.4H=15×1615×1604×16－1240＋5＋4/16

＝245.2556不同進(jìn)位制數(shù)的比較十進(jìn)制二進(jìn)制八進(jìn)制十六進(jìn)制零0000000壹1000111貳2001022叁3001133肆4010044伍5010155陸6011066柒7011177捌81000108玖91001119拾10101012A拾壹11101113B拾貳12110014C拾叁13110115D拾肆14111016E拾伍15111117F57581.2.4進(jìn)位計(jì)數(shù)制及其轉(zhuǎn)換2.R進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制

將R進(jìn)制數(shù)按前述展開式展開求和即可得到相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。例如：(234)H=(2×162+3×161+4×160)H

=(512+48+4)D

=(564)D(10110)B

=(1×24

+0×23

+1×22

+1×21

+0×20)B

=(16+4+2)D

=(22)D例：11101.1011B1.2.4進(jìn)位計(jì)數(shù)制及其轉(zhuǎn)換=1×24＋1×23＋1×22＋0×21＋1×20

＋1×2－1＋0×2－2＋1×2－3＋1×2－4

=29.6875

59記住2n的值很有用！21=222=423=824=1625=3226=6427=12828=25629=512210=1024=1K211=2048212=4096213=8192214=16384215=32768216=65536···220=1M230=1G240=1T250=1P260=1E270=1Z記住常用二進(jìn)制小數(shù)的值！二進(jìn)制十進(jìn)制值0.1 0.50.01 0.250.11 0.750.001 0.1250.011 0.3750.101 0.6250.111 0.87560舉例：二進(jìn)制整數(shù)的表示范圍十進(jìn)制數(shù)可表示數(shù)的數(shù)目可表示的最大數(shù)二進(jìn)制數(shù)可表示數(shù)的數(shù)目可表示的最大數(shù)2位102=100994位24=161111=153位103=10009998位28=25611111111=2554位104=10000999916位216=6553611···111=655355位105=1000009999932位232=429496729611····111=232-16位106=100000099999964位264=1844674407370955161611······111=264-161621.2.4進(jìn)位計(jì)數(shù)制及其轉(zhuǎn)換3.十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為R進(jìn)制

將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為R進(jìn)制數(shù)時，可將此數(shù)分為整數(shù)和小數(shù)兩部分分別進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后再拼接起來即可。

一種常見的十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為R進(jìn)制數(shù)的方法是：

整數(shù)部分用“除R取余”；

小數(shù)部分用“乘R取整”。631.2.4進(jìn)位計(jì)數(shù)制及其轉(zhuǎn)換【例1-1】將十進(jìn)制數(shù)225.8125轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。整數(shù)部分小數(shù)部分2|225

余1低位0.8125

2|112

余1

×2

取整高位2|56

余11.625012|28

余1×22|14

余11.250012|7

余1

×2

2|3

余10.50000

2|1

余1

×20高位1.00001低位十進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換方法： 整數(shù)和小數(shù)放開轉(zhuǎn)換整數(shù)部分：除以2逆序取余小數(shù)部分：乘以2順序取整例如：29.6875

11101.1011B

注意：十進(jìn)制小數(shù)（如0.63）在轉(zhuǎn)換時會出現(xiàn)二進(jìn)制無窮小數(shù)，這時只能取近似值

0.63

0.10101010…129371421222200111余數(shù)低位高位整數(shù)部分小數(shù)部分0.6875×21.37500.75001.50001.0000×2×2×2高位低位64651.2.4進(jìn)位計(jì)數(shù)制及其轉(zhuǎn)換4.八進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制

二進(jìn)制數(shù)雖然非常適合計(jì)算機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)表示，但是書寫起來位數(shù)比較長，很不方便，也不直觀。

因此，在書寫程序和數(shù)據(jù)用到二進(jìn)制數(shù)的地方。往往采用八進(jìn)制數(shù)或十六進(jìn)制數(shù)的形式。

1位八進(jìn)制數(shù)相當(dāng)于3位二進(jìn)制數(shù)；1位十六進(jìn)制數(shù)相當(dāng)于4位二進(jìn)制數(shù)；

根據(jù)這種對應(yīng)關(guān)系，二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制數(shù)/十六進(jìn)制數(shù)時，以小數(shù)點(diǎn)為中心，向左右兩邊分組，每3/4位為一組，兩頭不足3/4位補(bǔ)0即可。661.2.4進(jìn)位計(jì)數(shù)制及其轉(zhuǎn)換表1-5八進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)與二進(jìn)制數(shù)的對應(yīng)關(guān)系八進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)0000000008100010011000191001201020010A1010301130011B1011410040100C1100510150101D1101611060110E1110711170111F1111八進(jìn)制數(shù)與二進(jìn)制數(shù)的互換八進(jìn)制→二進(jìn)制：把每個八進(jìn)制數(shù)字改寫成等值的3位二進(jìn)制數(shù)，且保持高低位的次序不變例：2467.32Q

→010100110111.011010B二進(jìn)制→八進(jìn)制：整數(shù)部分從低位向高位每3位用一個等值的八進(jìn)制數(shù)來替換，不足3位時在高位補(bǔ)0湊滿3位；小數(shù)部分從高位向低位每3位用一個等值八進(jìn)制數(shù)來替換，不足3位時在低位補(bǔ)0湊滿三位例：

1101001110.11001B

→001101001110.110010B

→1516.62Q

八進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)八進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)

000041001001510120106110301171111位八進(jìn)制數(shù)與3位二進(jìn)制數(shù)的對應(yīng)關(guān)系：67十六進(jìn)制數(shù)與二進(jìn)制數(shù)的互換轉(zhuǎn)換方法：與八、二進(jìn)制互換的方法類似例1：35A2.CFH

→11010110100010.11001111B例2：1101001110.110011B→34E.CCH十六進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)

0000081000

1000191001

20010A1010

30011B1011

40100C110050101D110160110E111070111F11111位十六進(jìn)制數(shù)與4位二進(jìn)制數(shù)的對應(yīng)關(guān)系：68691.2.5字符的編碼1.西文字符的編碼

計(jì)算機(jī)中最常用的字符編碼是ASCII（美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)交換代碼），為國際標(biāo)準(zhǔn)。ASCII字符集包含96個可打印字符和32個控制字符

國際通用的ASCII碼是7位ASCII碼，用7位二進(jìn)制數(shù)表示一個字符的編碼，共有27=128個不同的編碼值，相應(yīng)可以表示128個不同字符的編碼。

計(jì)算機(jī)用一個字節(jié)（8個二進(jìn)制位）存放一個7位ASCII碼，最高位置為0。

0XXXXXXX701.2信息的表示與存儲

7位ASCII代碼表1.2信息的表示與存儲字符 十六進(jìn)制表示 十進(jìn)制表示空格 20H 32‘0’～‘9’30H～39H48～57‘A’～‘Z’41H～5AH65～90‘a(chǎn)’～‘z’61H～7AH97～122控制字符：0～32，127；普通字符：94個。例：“a”字符的編碼為1100001，十進(jìn)制數(shù)是97

ASCII碼的排列有大小之分：空格<數(shù)字<大寫字母<小寫字母71國家標(biāo)準(zhǔn)GB2312-1980漢字?jǐn)U充規(guī)范GBK(已被GB18030取代)國家標(biāo)準(zhǔn)GB18030-2005港澳臺使用的漢字編碼字符集CNS11643(BIG5，俗稱“大五碼”)UCS/Unicode多文種大字符集Unicode的UTF-8Unicode的UTF-161.2信息的表示與存儲2.漢字的編碼731.2信息的表示與存儲2.漢字的編碼一級漢字：3755個，按漢語拼音排列二級漢字：3008個，按偏旁部首排列由94個區(qū)號和94個位號構(gòu)成每個漢字占兩個字節(jié)國標(biāo)碼（GB2312-80）區(qū)位碼一級漢字（3755個）二級漢字（3008個）（擴(kuò)充使用）字母、數(shù)字和各種符號 ………………19423位號…………191655568794區(qū)號(按漢語拼音排列)(按偏旁部首排列)GB2312漢字編碼字符集1980年頒布《信息交換用漢字編碼字符集·基本集》——GB2312-1980GB2312字符集由三個部分構(gòu)成：拉丁字母、俄文、日文平假名與片假名、希臘字母、漢語拼音等共682個共6763個漢字和682個符號，每個漢字和符號都有一個確定位置751.2信息的表示與存儲例“中”區(qū)位碼（5448）轉(zhuǎn)換為國標(biāo)碼（5448）D+區(qū)、位分別加32

=（8680）D十六進(jìn)制形式（3630）H

＋（2020）H=（5650）H二進(jìn)制形式（0011011000110000）+（0010000000100000）B=（0101011001010000）B區(qū)、位分別加32國標(biāo)碼ASCII表中的控制碼

區(qū)位碼轉(zhuǎn)換為國標(biāo)碼1.2信息的表示與存儲

通過鍵盤輸入漢字的輸入碼

輸出漢字時，將漢字的機(jī)內(nèi)碼通過簡單的對應(yīng)關(guān)系轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的漢字地址碼；通過漢字地址碼對漢字庫進(jìn)行訪問，從字庫中提取漢字的字形碼，最后根據(jù)字形數(shù)據(jù)顯示和打印出漢字。

將輸入碼轉(zhuǎn)換為相應(yīng)國標(biāo)碼，再轉(zhuǎn)換為機(jī)內(nèi)碼。

就可以在計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲和處理了。

763.漢字的處理過程771.2信息的表示與存儲1)漢字輸入碼

為將漢字輸入計(jì)算機(jī)，利用計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)鍵盤上按鍵的不同排列組合來對漢字的輸入進(jìn)行編碼。音碼類：全拼、雙拼、微軟拼音、智能ABC等形碼類：五筆字型法、鄭碼輸入法等其它：語音、手寫輸入或掃描輸入等1.2信息的表示與存儲漢字在計(jì)算機(jī)內(nèi)部進(jìn)行存儲、處理的代碼漢字內(nèi)碼：2個字節(jié)存儲每個字節(jié)最高位置“1”

目地：區(qū)分于ASCII碼方法：漢字的國標(biāo)碼＋8080H“中”字的國標(biāo)碼轉(zhuǎn)換為漢字內(nèi)碼：國標(biāo)碼（5650）H＋（8080）H＝（D6D0）H

或：（

0101011001010000）+（1000000010000000）=1101011011010000

2)

漢字內(nèi)碼78例791.2信息的表示與存儲用于漢字在顯示屏或打印機(jī)輸出。通常有兩種表示方式：點(diǎn)陣和矢量表示方式。

漢字字形碼——漢字字形點(diǎn)陣的代碼16×16點(diǎn)陣顯示漢字，需要多少存儲空間？

計(jì)算16×16／8=32字節(jié)4.

漢字字形碼

79801.2信息的表示與存儲5.漢字地址碼漢字庫中存儲漢字字形信息的邏輯地址碼輸出設(shè)備輸出漢字時，必須通過地址碼。字形信息是按一定順序連續(xù)存放在存儲介質(zhì)上，所以漢字地址碼大多是連續(xù)有序的，與漢字內(nèi)碼間有簡單的對應(yīng)關(guān)系，以簡化漢字內(nèi)碼到漢字地址碼的轉(zhuǎn)換。811.2信息的表示與存儲6.其他漢字內(nèi)碼GBK：擴(kuò)充漢字內(nèi)碼規(guī)范UCS：通用多八位編碼字符集Unicode：國際編碼標(biāo)準(zhǔn)BIG5：繁體漢字編碼標(biāo)準(zhǔn)GBK漢字內(nèi)碼擴(kuò)充規(guī)范GB2312的不足：漢字字?jǐn)?shù)太少，缺少繁體字,無法滿足人名、地名、古籍整理、古典文獻(xiàn)研究等應(yīng)用的需要；與ASCII碼不兼容GBK漢字內(nèi)碼擴(kuò)充規(guī)范（1995）：在GB2312基礎(chǔ)上，增加了1萬多漢字(包括繁體字)和符號共有21003個漢字和883個圖形符號，如“計(jì)算機(jī)”、冃、冄、円、冇等繁體字和生僻字與GB8312保持向下兼容，也使用雙字節(jié)表示，第1字節(jié)最高位必須為“1”：1

X第1字節(jié)第2字節(jié)XXXXXXXXXXXXXXUCS/Unicode多文種大字符集背景：為了實(shí)現(xiàn)全球數(shù)以千計(jì)的不同語言文字的統(tǒng)一編碼方案：ISO將全球所有文字字母和符號集中在一個字符集中進(jìn)行統(tǒng)一編碼(目前共收集了17x216＝1,114,112個)，稱為UCS/UnicodeUCS/Unicode的編碼方案：先實(shí)現(xiàn)部分字符的編碼（近11萬個字符）盡量與已有編碼標(biāo)準(zhǔn)兼容包含有中、日、韓、越統(tǒng)一整理出來的約7萬漢字（稱CJKV漢字）允許有若干不同的編碼方案,常用的兩種是：單字節(jié)：ASCII字符雙字節(jié)：拉丁、希臘、阿拉伯，···三字節(jié)：CJKV漢字四字節(jié)：其他Unicode:UTF-8單字節(jié)可變長編碼應(yīng)用：Linux，Web網(wǎng)頁，電子郵件雙字節(jié)：ASCII字符、拉丁、希臘、阿拉伯，常用CJKV漢字，···四字節(jié)：非常用CJKV漢字Unicode:UTF-16雙字節(jié)可變長編碼應(yīng)用：Windows，Mac，Java，···GB18030漢字編碼標(biāo)準(zhǔn)背景：無論是Unicode的UTF-8還是UTF-16，其CJK漢字字符集雖然覆蓋了我國已使用多年的GB2312和GBK標(biāo)準(zhǔn)中的漢字，但它們的編碼并不相同為了既能與UCS/Unicode編碼標(biāo)準(zhǔn)接軌，又能保護(hù)我國已有的大量漢字信息資源，我國在2000年和2005年兩次發(fā)布GB18030漢字編碼國家標(biāo)準(zhǔn)。GB18030實(shí)質(zhì)上是UCS/Unicode字符集的另一種編碼方案：單字節(jié)編碼（128個）表示ASCII字符雙字節(jié)編碼（23940個）表示漢字，與GBK（以及GB2312）保持向下兼容，GBK不再使用四字節(jié)編碼（約158萬個）用于表示UCS/Unicode中的其他字符GB18030目前已在我國信息處理產(chǎn)品中強(qiáng)制貫徹執(zhí)行。851.3多媒體技術(shù)簡介

多媒體（Multimedia）能夠同時對兩種或兩種以上媒體進(jìn)行采集、操作、編輯、存儲等綜合處理的技術(shù)。是一門跨學(xué)科的綜合技術(shù)。

多媒體的特征交互性：具有人機(jī)交互功能。

集成性：集成多種媒體技術(shù)及獲取、存儲等。

多樣性：信息和媒體傳播、展示手段等的多樣化。

實(shí)時性：聲音和視頻是強(qiáng)實(shí)時的。1.3.1多媒體的特征861.3多媒體技術(shù)簡介1.聲音定義：聲音是一種連續(xù)的模擬信號——聲波。聲音的數(shù)字化聲音文件格式WAV文件(.wav)；MPEG文件(.mp1/.mp2/.mp3)；MIDI(.mid)文件；MOD文件；RealAudio文件等等。1.3.2媒體的數(shù)字化量化采樣編碼模擬信號數(shù)字信號數(shù)字波形聲音的獲取步驟：2.量化（quantization，模數(shù)轉(zhuǎn)換)3.編碼（encoding）1.取樣（sampling）取樣模擬聲音信號取樣的目的是把時間上連續(xù)的信號轉(zhuǎn)換成時間上離散的信號量化量化是把每個樣本從模擬量轉(zhuǎn)換成為數(shù)字量(8位或16位整數(shù)表示)數(shù)字聲音01100011001···編碼將所有樣本的二進(jìn)制代碼組織在一起，并進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮數(shù)字波形聲音的獲取設(shè)備聲音的聯(lián)機(jī)獲取設(shè)備(聲卡)聲波轉(zhuǎn)換為電信號聲音的脫機(jī)獲取設(shè)備：數(shù)碼錄音筆麥克風(fēng)（microphone）聲音卡（soundcard）模擬聲音數(shù)字聲音取樣、量化和編碼891.3多媒體技術(shù)簡介2.圖像定義：圖像是自然界中的客觀景物通過某種系統(tǒng)的映射，使人們產(chǎn)生的視覺感受。圖像有黑白、灰度、彩色、攝影圖像等。靜態(tài)圖像：分為矢量圖形和點(diǎn)位圖圖像兩種。

動態(tài)圖像：分為視頻和動畫。通常將攝像機(jī)拍攝得到的動態(tài)圖像稱為視頻；計(jì)算機(jī)或繪畫方法生成的動態(tài)圖像稱為動畫901.3多媒體技術(shù)簡介常用圖像文件格式BMP（.bmp，標(biāo)準(zhǔn)Windows圖像格式）GIF（.gif，使用LZW壓縮算法，支持多畫面循環(huán)顯示）TIFF（.