大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)+超全題庫(kù)

大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)+超全題庫(kù)

第一章計(jì)算機(jī)及信息技術(shù)概述（了解）

1、計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史上的重要人物和思想

1、法國(guó)物理學(xué)家帕斯卡（1623—1662）：在1642年發(fā)明了第一

臺(tái)機(jī)械式加法機(jī)。該機(jī)由齒輪組成，靠發(fā)條驅(qū)動(dòng)，用專用的鐵筆來(lái)?yè)?/p>

動(dòng)轉(zhuǎn)輪以輸入數(shù)字。

2、德國(guó)數(shù)學(xué)家萊布尼茨：在1673年發(fā)明了機(jī)械式乘除法器。

基本原理繼承于帕斯卡的加法機(jī)，也是由一系列齒輪組成，但它能夠

連續(xù)重復(fù)地做加減法，從而實(shí)現(xiàn)了乘除運(yùn)算。

3、英國(guó)數(shù)學(xué)家巴貝奇：1822年，在歷經(jīng)10年努力終于發(fā)明了

“差分機(jī)”。它有3個(gè)齒輪式寄存器，可以保存3個(gè)5位數(shù)字，計(jì)算

精度可以達(dá)到6位小數(shù)。巴貝奇是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)思想的奠基人。

英國(guó)科學(xué)家阿蘭？圖靈（理論計(jì)算機(jī)的奠基人）

圖靈機(jī)：這個(gè)在當(dāng)時(shí)看來(lái)是紙上談兵的簡(jiǎn)單機(jī)器，隱含了現(xiàn)代計(jì)

算機(jī)中“存儲(chǔ)程序”的基本思想。半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，數(shù)學(xué)家們提出的各

種各樣的計(jì)算模型都被證明是和圖靈機(jī)等價(jià)的。

美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮?諾依曼（計(jì)算機(jī)鼻祖）

計(jì)算機(jī)應(yīng)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、

輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部件組成；

應(yīng)采用二進(jìn)制簡(jiǎn)化機(jī)器的電路設(shè)計(jì)；

采用“存儲(chǔ)程序”技術(shù)，以便計(jì)算機(jī)能保存和自動(dòng)依次執(zhí)行指令。

七十多年來(lái)，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)仍然是“馮?諾依曼計(jì)算機(jī)”。

2、電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程

1、1946年2月由賓夕法尼亞大學(xué)研制成功的ENIAC是世界上

第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)?！闭Q生了一個(gè)電子的大腦“致命缺陷：沒(méi)有

存儲(chǔ)程序。

2、電子技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了電子計(jì)算機(jī)的更新?lián)Q代：電子管、晶

體管、集成電路、大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路

3、計(jì)算機(jī)的類型

按計(jì)算機(jī)用途分類：通用計(jì)算機(jī)和專用計(jì)算機(jī)

按計(jì)算機(jī)規(guī)模分類：巨型機(jī)、大型機(jī)、小型機(jī)、微型機(jī)、工作站、

服務(wù)器、嵌入式計(jì)算機(jī)

按計(jì)算機(jī)處理的數(shù)據(jù)分類：數(shù)字計(jì)算機(jī)、模擬計(jì)算機(jī)、數(shù)字模擬

混合計(jì)算機(jī)

1.1.4計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域

計(jì)算機(jī)是一種能按照事先存儲(chǔ)的程序，自動(dòng)、高速地進(jìn)行大量數(shù)

值計(jì)算和各種信息處理的現(xiàn)代化智能電子設(shè)備。（含義）

1、運(yùn)算速度快

2、計(jì)算精度高

3、存儲(chǔ)容量大

4、具有邏輯判斷能力

5、按照程序自動(dòng)運(yùn)行

應(yīng)用領(lǐng)域：科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、過(guò)程與實(shí)時(shí)控制、人工智能、

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造、遠(yuǎn)程通訊與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、多媒體與虛擬現(xiàn)實(shí)

1.1.5計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢(shì)：巨型化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化

1、光計(jì)算機(jī)2、生物計(jì)算機(jī)3、量子計(jì)算機(jī)

1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成

?一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成

?硬件系統(tǒng)是指能夠收集、加工、處理數(shù)據(jù)以及輸出數(shù)據(jù)所需

的設(shè)備實(shí)體，是看得見(jiàn)、摸得著的部件總和。

?軟件系統(tǒng)是指為了充分發(fā)揮硬件系統(tǒng)性能和方便人們使用硬

件系統(tǒng)，以及解決各類應(yīng)用問(wèn)題而設(shè)計(jì)的程序、數(shù)據(jù)、文檔總和，它

們?cè)谟?jì)算機(jī)中體現(xiàn)為一些觸摸不到的二進(jìn)制狀態(tài)，存儲(chǔ)在內(nèi)存、磁盤、

閃存盤、光盤等硬件設(shè)備上。

1.3.1信息技術(shù)概念

信息是一種知識(shí)，是接受者事先不知道不了解的知識(shí)。

數(shù)據(jù)是信息的載體。數(shù)值、文字、語(yǔ)言、圖形、圖像等都是不同

形式的數(shù)據(jù)。4次信息革命：文字、造紙和印刷術(shù)、電報(bào)電話廣

播電視、計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)代信息技術(shù)：計(jì)算機(jī)技術(shù)+微電子技術(shù)+

通信技術(shù)

1.3.1信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)與人才

信息產(chǎn)業(yè)是信息社會(huì)的支柱，主要包括：計(jì)算機(jī)硬件制造業(yè)、計(jì)

算機(jī)軟件業(yè)、信息服務(wù)業(yè)以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)中傳統(tǒng)行業(yè)的信息化

信息產(chǎn)業(yè)屬資本密集型、知識(shí)密集型、人才密集型的產(chǎn)業(yè)。

信息技術(shù)教育包括：

對(duì)信息科學(xué)的理解

?對(duì)信息應(yīng)用的實(shí)踐能力

?對(duì)信息社會(huì)的認(rèn)識(shí)和態(tài)度

第二章計(jì)算機(jī)信息基礎(chǔ)

2.1.1數(shù)制的概念

位權(quán)：在數(shù)制中，各位數(shù)字所表示值的大小不僅與該數(shù)字本身的

大小有關(guān)，還與該數(shù)字所在的位置有關(guān)，我們稱這關(guān)系為數(shù)的位權(quán)。

位權(quán)：一個(gè)與數(shù)字位置有關(guān)的常數(shù)，位權(quán)=Rn

2.1.3二進(jìn)制和其它進(jìn)制的轉(zhuǎn)換

十進(jìn)制轉(zhuǎn)二進(jìn)制：整數(shù)部分除以2取余，直至商為0；小數(shù)部分

乘以2取整，直至小數(shù)部分為0或達(dá)到所需精度為止。

十進(jìn)制轉(zhuǎn)八進(jìn)制：方法同上。整數(shù)部分除以8,小數(shù)部分乘以8。

十進(jìn)制轉(zhuǎn)十六進(jìn)制：方法同上。整數(shù)部分除以16,小數(shù)部分乘

以16o

2.2計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)單位

位(bit)：計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的最小單元(0、1)

字節(jié)(Byte)：處理數(shù)據(jù)的基本單位(8bit/Byte)

常用的字節(jié)計(jì)數(shù)單位：

1KB=1O24Byte(210B)1MB=1024

KB(220B)1GB=1O24

MB(230B)1TB=1O24GB(240B)

字長(zhǎng)：CPU一次處理數(shù)據(jù)的二進(jìn)制位數(shù)。

2.3信息表示與編碼

所謂編碼，就是利用數(shù)字串來(lái)標(biāo)識(shí)所處理對(duì)象的不同個(gè)體。

2.3.1整數(shù)的表示

在數(shù)學(xué)中，數(shù)值是用“+”和“一”表示正數(shù)和負(fù)數(shù)的，而在計(jì)

算機(jī)中只有0和1,所以正負(fù)號(hào)也用0和1表示，即數(shù)值符號(hào)數(shù)字化。

補(bǔ)碼的概念是怎么來(lái)的？

“?！笔侵敢粋€(gè)系統(tǒng)所能表示的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。按模運(yùn)算是指運(yùn)算結(jié)

果超過(guò)模時(shí)，模(或模的整數(shù)倍)將溢出而只剩下余數(shù)。

假設(shè)M為模，若數(shù)a,b滿足a+b=M,則稱a,b互為補(bǔ)

數(shù)。在有模運(yùn)算中，減去一個(gè)數(shù)等于加上這個(gè)數(shù)對(duì)模的

補(bǔ)數(shù)。

2.3.2實(shí)數(shù)的表示定點(diǎn)數(shù):小數(shù)點(diǎn)位置固定的數(shù)稱為定點(diǎn)數(shù)。

浮點(diǎn)數(shù)：小數(shù)點(diǎn)位置不固定的數(shù)稱為浮點(diǎn)數(shù)

與漢字有關(guān)的編碼：

(1)、輸入碼

(2)國(guó)標(biāo)碼和區(qū)位碼：每個(gè)漢字占兩個(gè)字節(jié)的編碼，且每個(gè)字節(jié)

最高位均為0。所有漢字分94個(gè)區(qū)，每個(gè)區(qū)94個(gè)漢字。由此構(gòu)成區(qū)

位碼。而區(qū)位碼的區(qū)碼和位碼各加32就得到國(guó)標(biāo)碼。

(3)機(jī)內(nèi)碼

(4)字型碼：漢字存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)采用機(jī)內(nèi)碼，但輸出時(shí)必須

轉(zhuǎn)換成字形碼，再根據(jù)字形碼輸出漢字。字形碼又稱漢字字模，用于

在顯示器或打印機(jī)上輸出各種文字和符號(hào)。點(diǎn)陣漢字：每一個(gè)漢字以

點(diǎn)陣形式存儲(chǔ)，有點(diǎn)的地方為“1”，空白的地方為“0”。有16X

16、24X24、48X48點(diǎn)陣等。點(diǎn)陣越大，字形分辨率越好，字形也

越美觀，但漢字存儲(chǔ)的字節(jié)數(shù)就多，字庫(kù)也就越龐大。

2.3.6多媒體信息的數(shù)字化

數(shù)字化就是對(duì)模擬世界的一種量化，表示信息的最小單位是位

(bit)——“0”或“1"o多媒體信息在計(jì)算機(jī)中也要轉(zhuǎn)換為0和1,

因此也需要進(jìn)行編碼。

第三章計(jì)算機(jī)硬件體系結(jié)構(gòu)

3.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成

一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是由硬件和軟件組成。

硬件是由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五部分

組成。其中：中央處理器(簡(jiǎn)稱CPU)二運(yùn)算器+控制

器

主機(jī)=中央處理器+主存儲(chǔ)器

軟件是指各類程序和數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)軟件包括計(jì)算機(jī)本身運(yùn)行所需

要的系統(tǒng)軟件和用戶完成任務(wù)所需要的應(yīng)用軟件。

3.1.2馮?諾依曼型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)

馮?諾依曼型計(jì)算機(jī)是將程序和數(shù)據(jù)事先存放在外存儲(chǔ)器中，在

執(zhí)行時(shí)將程序和數(shù)據(jù)先從外存裝入內(nèi)存中，然后使計(jì)算機(jī)在工作時(shí)自

動(dòng)地從內(nèi)存中取出指令并加以執(zhí)行，這就是存儲(chǔ)程序概念的基本原

理。

馮?諾依曼計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是:

(1)采用二進(jìn)制形式表示程序和數(shù)據(jù)。

(2)計(jì)算機(jī)硬件是由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出

設(shè)備五大部分組

(3)程序和數(shù)據(jù)以二進(jìn)制形式存放在存儲(chǔ)器中。

(4)控制器根據(jù)存放在存儲(chǔ)器中的指令(程序)工作。

3.1.3微型計(jì)算機(jī)的誕生與發(fā)展

微型機(jī)屬于第四代電子計(jì)算機(jī)產(chǎn)品，即大規(guī)模及超大規(guī)模集成電

路計(jì)算機(jī)。微機(jī)的核心部件是CPU

3.2微型計(jì)算機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)

微型機(jī)基本是由顯示器、鍵盤和主機(jī)構(gòu)成。在主機(jī)箱內(nèi)有CPU、

主板、內(nèi)存、硬盤、光驅(qū)、電源等。

3.2.1中央處理器CPU

CPU：運(yùn)算器部件、寄存器部件和控制器部件。

CPU從存儲(chǔ)器取出指令，放入CPU內(nèi)部的指令寄存器，并對(duì)指令

譯碼。它把指令分解成一系列的微操作，然后發(fā)出各種控制命令，執(zhí)

行微操作系列，從而完成一條指令的執(zhí)行。

CPU的主要性能指標(biāo)：

(1)主頻/外頻(主頻二外頻X倍頻，即CPU工作頻率)

(2)數(shù)據(jù)總線寬度(即字長(zhǎng)，指CPU傳輸數(shù)據(jù)的位數(shù))

(3)地址總線寬度(決定了CPU可訪問(wèn)的地址空間)

(4)工作電壓(低電壓可減少CPU過(guò)熱，降低功耗)

(5)高速緩存Cache(加速CPU與其它設(shè)備間數(shù)據(jù)交換)

(6)運(yùn)算速度(CPU每秒能處理的指令數(shù))

1.運(yùn)算器

運(yùn)算器是完成算術(shù)和邏輯運(yùn)算的部件，又稱算術(shù)和邏輯運(yùn)算單

元。計(jì)算機(jī)所完成的全部運(yùn)算都是在運(yùn)算器中進(jìn)行的。運(yùn)算器的核心

部件是：

(1)運(yùn)算邏輯部件

(2)寄存器部件

2.控制器

控制器負(fù)責(zé)從存儲(chǔ)器中取出指令，并對(duì)指令進(jìn)行譯碼，并根據(jù)指

令譯碼的結(jié)果，按指令先后順序，負(fù)責(zé)向其它各部件發(fā)出控制信號(hào),

保證各部件協(xié)調(diào)一致地完成各種操作。

控制器主要由以下部件組成：

①程序計(jì)數(shù)器。存放下一條將要執(zhí)行的指令在內(nèi)存中的地

址；②指令寄存器。保存現(xiàn)在正在執(zhí)行的指令；

③指令譯碼器。用來(lái)識(shí)別指令的功能，分析指令的操作要求；

④時(shí)序部件。產(chǎn)生計(jì)算機(jī)工作中所需的各種定時(shí)控制信號(hào)，對(duì)

各種微操作控制信號(hào)進(jìn)行定時(shí)控制。以協(xié)調(diào)各部件的工作順序；

⑤微操作控制電路。一條指令的執(zhí)行可以分解為一系列不可再

分的微操作命令信號(hào)，即微命令，以指揮整個(gè)計(jì)算機(jī)有條不紊地工作。

3.2.2高級(jí)CPU技術(shù)

1、超線程技術(shù)

2、雙核心CPU技術(shù)：由于組建雙CPU系統(tǒng)的高成本和復(fù)雜性,

桌面電腦上并未得到普及。用“雙核”技術(shù)，就是在單個(gè)CPU中真正

集成兩個(gè)物理運(yùn)行核心，因此在實(shí)際使用中，這種“雙核心處理器”

和使用兩個(gè)獨(dú)立CPU組基的系統(tǒng)在工作原理和性能上基本沒(méi)有區(qū)別。

目前，CPU已從雙核向4核、8核和多核方向發(fā)

3.2.3主板

主板是電腦中各種設(shè)備的連接載體。它提供CPU、各種接口卡、

內(nèi)存條和硬盤、軟驅(qū)、光驅(qū)的插槽，其它的外部設(shè)備也會(huì)通過(guò)主板上

的I/O接口連接到計(jì)算機(jī)上。早期的PC機(jī)主板是將快速的CPU、中

速的內(nèi)存、慢速的外設(shè)都連接在一條總線上，使系統(tǒng)的總體性能得不

到優(yōu)化。

3.2.4內(nèi)存儲(chǔ)器

內(nèi)存儲(chǔ)器(簡(jiǎn)稱內(nèi)存)，由半導(dǎo)體材料構(gòu)成。內(nèi)存分為只讀存儲(chǔ)

器和隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器。

1.只讀存儲(chǔ)器ROM

?特點(diǎn)：存儲(chǔ)的信息只能讀出，不能隨機(jī)改寫或存入，斷電后

信息不會(huì)丟失，可靠性高。

?ROM分類

(1)掩膜式ROM(MaskROM)

(2)可編程PROM(ProgrammableROM)

(3)可擦除EPROM(ErasablePROM)

(4)電可擦EEPROM(ElectricallyEPROM)

(5)快擦寫ROM(FlashROM)

2.隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM

特點(diǎn)：用于存放原始數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、最終結(jié)果。開機(jī)前是空的,

斷電后數(shù)據(jù)消失。

RAM分類：

(1)SRAM：靜態(tài)RAM。不需要充電來(lái)保持?jǐn)?shù)據(jù)完整性，成本高且

集成低，一般做高速緩沖存儲(chǔ)器。

(2)DRAM：動(dòng)態(tài)RAM。需要定時(shí)充電來(lái)保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性，通常

所說(shuō)的“內(nèi)存”主要由它構(gòu)成。一般指以下兩種類型：

①SDRAM-—同步動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器

②DDR雙倍速率內(nèi)存

(DDR2——四倍速率內(nèi)存\DDR3)

3.Cache(高速緩存)

Cache是一種高速緩沖存儲(chǔ)器，是為了解決CPU與主存之間速度

不匹配而采用的一種重要技術(shù)。其中片內(nèi)Cache是集成在CPU芯片中,

片外Cache是安插在主板上。高速緩沖存儲(chǔ)器的存取速度比主存要快

一個(gè)數(shù)量級(jí)，大體與CPU的處理速度相當(dāng)。

4.多級(jí)緩存

最早的CPU緩存容量很低。當(dāng)集成在CPU內(nèi)核中的緩存已不能滿

足CPU的需求，而制造工藝上的限制又不能大幅度提高緩存的容量

時(shí)，出現(xiàn)了集成在與CPU同一塊主板上的緩存，此時(shí)把CPU內(nèi)核集成

的緩存稱為一級(jí)緩存，而外部的稱為二級(jí)緩存。

現(xiàn)在多數(shù)CPU內(nèi)部也有二級(jí)緩存，于是二級(jí)緩存又可分為內(nèi)部二

級(jí)緩存和外部二級(jí)緩存。較高端的CPU中還會(huì)帶有三級(jí)緩存。

6.存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)

既要速度快，又要求容量大，同時(shí)價(jià)格又要求合理，在目前技術(shù)

條件下這三項(xiàng)指標(biāo)很難用單一種類的存儲(chǔ)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。折衷的方法是采

用層次結(jié)構(gòu)。

3.3外部存儲(chǔ)器

外部存儲(chǔ)器通常用來(lái)存放需要長(zhǎng)期保存的各種程序和數(shù)據(jù)。當(dāng)需

要執(zhí)行或處理這些程序和數(shù)據(jù)時(shí),必須將其先調(diào)入到內(nèi)存中然后再被

CPU處理，所以外存實(shí)際上屬于輸入/輸出設(shè)備。

目前微機(jī)常用的外存儲(chǔ)器主要有軟盤、硬盤、光盤、U盤等。

3.3.2硬盤

硬盤是微機(jī)最重要的外部存儲(chǔ)器，常用于安裝微機(jī)運(yùn)行所需的系

統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，以及存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)。

(1)硬盤存儲(chǔ)格式

硬盤是由多個(gè)涂有磁性物質(zhì)的金屬圓盤盤片組成，盤片的每一面

都有一個(gè)讀寫磁頭，在對(duì)硬盤進(jìn)行格式化時(shí)，將對(duì)盤片進(jìn)行劃分磁道

和扇區(qū)，對(duì)于大容量的硬盤還將多個(gè)扇區(qū)組織起來(lái)成為一個(gè)塊——

“簇”，簇成為磁盤讀寫的基本單位。有的簇是一個(gè)扇區(qū)，有的有好

幾個(gè)扇區(qū)，可以在格式化的參數(shù)中給定。

(2)硬盤性能指標(biāo)

①硬盤的容量。現(xiàn)在微機(jī)上所配置的硬盤一般在200GB以

±o②硬盤的轉(zhuǎn)速。硬盤的轉(zhuǎn)速越快，硬盤尋找文

件的速度也就越快?，F(xiàn)在的主流硬盤轉(zhuǎn)速一般為7200rpm以上。

③緩存。硬盤自帶的緩存，緩存越多，越能提高硬盤的訪問(wèn)速

度。

(3)硬盤接口

硬盤接口分為IDE、SATA、SCSI和光纖通道四種，IDE接口硬盤

多用于家用產(chǎn)品中，SATA是種新生的硬盤接口類型。

(4)硬盤格式化

①硬盤低級(jí)格式化。主要是對(duì)一個(gè)新硬盤劃分磁道和扇

區(qū)。②硬盤分區(qū)。把硬盤劃分為成若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立的

邏輯分區(qū)。

③硬盤高級(jí)格式化。高級(jí)格式化主要是對(duì)指定的硬盤分區(qū)進(jìn)行

初始化，建立文件分配表以便系統(tǒng)按指定格式存儲(chǔ)文件。。

3.3.3光盤存儲(chǔ)器

光盤簡(jiǎn)稱CD(CompactDisc)是利用塑料盤片表面凹凸不平的特

征，通過(guò)光的反射來(lái)記錄和識(shí)別二進(jìn)制的0、1信息。

光盤的分類：

1.只讀型光盤

只讀光盤中的數(shù)據(jù)是在制作時(shí)寫入的，用戶只能讀數(shù)據(jù)，而不能

寫入或修改光盤中的數(shù)據(jù)。音頻光盤CD-DA、數(shù)據(jù)光盤CD-ROM.VCD、

DVD等都屬于只讀光盤。

2.一次寫入光盤

這種光盤允許一次寫入數(shù)據(jù)，但不能修改和擦除數(shù)據(jù)，如CD-Ro

3.可擦寫光盤

這種光盤可多次寫入或修改數(shù)據(jù)，如CD-RW。

從光盤中讀取數(shù)據(jù)的設(shè)備我們稱之為光驅(qū)。光驅(qū)把經(jīng)過(guò)聚焦后的

激光投射到光盤上，利用光盤的凹坑或非凹坑邊緣反射的激光強(qiáng)度不

同而將其表示為不同的電信號(hào)。

光驅(qū)倍數(shù)是指光盤的數(shù)據(jù)傳輸率（150KB/S為單倍，以此類推）。

CD-ROM光盤驅(qū)動(dòng)器能讀除DVD以外的所有光盤。而DVD光盤要用DVD

驅(qū)動(dòng)器才能讀，DVD驅(qū)動(dòng)器兼容CD-ROM所能讀的光盤。

DVD光盤

DVD盤片的物理規(guī)格與CD盤片是一樣的，CD盤只使用一個(gè)面記

錄一層的信息，而DVD盤可分為單面單層、單面雙層、雙面單層以及

雙面雙層4種結(jié)構(gòu)。

DVD按用途可分為以下幾類：

應(yīng)用最廣的是DVD-Video格式，用于存儲(chǔ)影音信息。此外還有

DVD-ROM（只讀DVD）、DVD-Audio（音頻DVD）、DVD土R（可寫DVD）、

DVD-RAM或DVD土RW（可擦寫DVD）。

另外，還有藍(lán)光高清DVD光盤。

光盤刻錄機(jī)

是指可讀寫的光盤驅(qū)動(dòng)器。包括CD和DVD兩種刻錄機(jī)。

①CD刻錄機(jī)既有CD-ROM光驅(qū)的功能，也能夠向刻錄CD光盤。

其傳輸速率一般標(biāo)注為A/B/C的形式（如20/10/40）,其中A表示

寫CD-R盤的倍速，B表示寫CD-RW盤的倍速，C表示讀盤的倍速。

②DVD刻錄機(jī)既具有DVD-ROM光驅(qū)的功能，也能夠刻錄DVD光

盤和CD光盤。

3.3.4USB盤

通過(guò)USB接口與電腦連接，實(shí)現(xiàn)即插即用，具有小巧、可靠、易

于操作等特點(diǎn)。閃存盤中無(wú)任何機(jī)械式裝置，抗震性能強(qiáng)。U盤中的

存儲(chǔ)模塊其實(shí)就是Flash-ROMo

移動(dòng)硬盤一般由筆記本硬盤和硬盤盒組成。

3.4.1輸入設(shè)備

(1)鍵盤

(2)鼠標(biāo)

(3)掃描儀

3.4.2輸出設(shè)備

(1)顯示器

(2)打印機(jī)

(1)顯示器

CRT顯示器在工作時(shí)，電子槍發(fā)出電子束轟擊熒光粉層上的某一

點(diǎn)，使該點(diǎn)發(fā)光，每個(gè)像素有紅、綠、藍(lán)三基色組成，通過(guò)對(duì)三基色

的強(qiáng)度的控制就能合成各種不同顏色。

液晶顯示器LCD的優(yōu)點(diǎn)在于：

①圖像穩(wěn)定。由于只有在畫面內(nèi)容發(fā)生變化時(shí)才需要刷新，因

此沒(méi)有閃爍感；

②液晶底板整體發(fā)光，真正的完全平面;

③LCD顯示器基本上沒(méi)有輻射；

④能耗低。約為CRT顯示器的三分之一。

(2)打印機(jī)

常用的有針式打印機(jī)、噴墨打印機(jī)和激光打印機(jī)等。

①針式打印機(jī)特點(diǎn)。利用鋼針擊打色帶把色帶上的墨打印在紙

上形成文本或圖形。缺點(diǎn)是打印質(zhì)量差、速度慢、噪聲大；優(yōu)點(diǎn)是可

以打多聯(lián)紙，耗材相對(duì)較便宜。

②噴墨打印機(jī)特點(diǎn)。打印頭上有若干個(gè)噴頭，打印時(shí)，墨水以

每秒近

萬(wàn)次的頻率噴射到紙上。與其它兩類打印機(jī)相比，在打印質(zhì)量、

速度、噪聲及成本方面處于中等層次。

③激光打印機(jī)特點(diǎn)。利用激光可以形成很細(xì)的光點(diǎn)，將碳粉固

著在紙上，加熱后碳粉固定在紙上，最后印出文字和圖片。優(yōu)點(diǎn)是打

印速度快、噪音低、質(zhì)量好，缺點(diǎn)是價(jià)格及打印成本較高。

對(duì)三種打印機(jī)的打印效果對(duì)比來(lái)說(shuō)，激光最好，噴墨其次，而針

式相對(duì)較差。

3.4.3其他外部設(shè)備

(1)多媒體設(shè)備(第七章)

(2)調(diào)制解調(diào)器

3.5.1計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)

指令：是指計(jì)算機(jī)執(zhí)行特定操作的命令。是程序設(shè)計(jì)的最小語(yǔ)言

單位。

指令系統(tǒng)：是指一臺(tái)計(jì)算機(jī)所能執(zhí)行的全部指令的集合。不同型

號(hào)的計(jì)算機(jī)有不同的指令系統(tǒng)。它反映了計(jì)算機(jī)的處理能力。

可分為以下四個(gè)步驟：

開始執(zhí)行程序時(shí)，先給程序計(jì)數(shù)器PC賦以第一條指令的首地址

OlOOHo①取指令按照計(jì)數(shù)器中的地址從內(nèi)存中取

出指令(070270H),并送往指令寄存器。然后計(jì)數(shù)器PC自動(dòng)加1指向

下一指令地址。

②分析指令對(duì)指令寄存器中存放的指令(070270H)進(jìn)行分析,

由譯碼器對(duì)操作碼(07H)進(jìn)行譯碼，由地址碼(0270H)確定操作數(shù)地

址。

③執(zhí)行指令取出操作數(shù)，去完成該指令所要求的操作。例如做

加法指令，取內(nèi)存單元(0270H)的值和累加器的值相加，結(jié)果還是放

在累加器。④一條指令執(zhí)行完成，再回到①取指令階

段開始下一指令的執(zhí)行。

3.5.3計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的性能指標(biāo)

(1)CPU的主頻。主頻越高，單位時(shí)間內(nèi)完成的指令數(shù)也越多，

CPU工作的速度也就越快，

(2)字長(zhǎng)。字長(zhǎng)越長(zhǎng)，計(jì)算機(jī)一次所能處理信息的位數(shù)就越多，

表現(xiàn)為計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度越快。

(3)運(yùn)算速度。它是一項(xiàng)綜合性的性能指標(biāo)。是指計(jì)算機(jī)每秒鐘

執(zhí)行的指令數(shù)，單位是MIPS,即每秒百萬(wàn)條指令。

(4)內(nèi)存容量。內(nèi)存容量越大，一次讀入的程序、數(shù)據(jù)就越多,

計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度也就越快。

(5)內(nèi)存存取速度。內(nèi)存連續(xù)啟動(dòng)兩次獨(dú)立的“讀”或“寫”操

作所需的最短時(shí)間，稱為存取周期。

(6)I/O速度。I/O的速度是指CPU與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的

速度。目前系統(tǒng)性能的瓶頸越來(lái)越多地體現(xiàn)在I/O速度上。

第四章計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)

操作系統(tǒng)是配置在計(jì)算機(jī)硬件上的第一層軟件，是控制計(jì)算機(jī)所

有操作的軟件。

4.1.1操作系統(tǒng)的概念

操作系統(tǒng)：是管理計(jì)算機(jī)軟硬件資源的程序，同時(shí)它又是用戶與

計(jì)算機(jī)硬件的接口。

4.1.2操作系統(tǒng)的構(gòu)成

進(jìn)程管理、內(nèi)存管理、文件管理、輸入/輸出系統(tǒng)管理、二級(jí)存

儲(chǔ)管理、聯(lián)網(wǎng)、保護(hù)系統(tǒng)、命令解釋程序

4.2.1操作系統(tǒng)的類別

經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，操作系統(tǒng)多種多樣。為提高大型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的

資源利用率，操作系統(tǒng)從批處理，多道程序發(fā)展為分時(shí)操作系統(tǒng)。為

了滿足計(jì)算機(jī)處理實(shí)時(shí)事件的需要，就有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。為適應(yīng)個(gè)人

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的需要又出現(xiàn)了桌面操作系統(tǒng)。為適應(yīng)并行系統(tǒng)的需要,

就有了多處理器操作系統(tǒng)。為滿足網(wǎng)絡(luò)和分布計(jì)算的需要，就有了網(wǎng)

絡(luò)操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng)。此外，還有為支持嵌入式計(jì)算機(jī)的嵌

入式操作系統(tǒng)。

4.2.2計(jì)算環(huán)境

從計(jì)算機(jī)誕生至今，操作系統(tǒng)總是與具體的計(jì)算環(huán)境相聯(lián)系，它

總是在某種計(jì)算環(huán)境中設(shè)置和使用，就目前來(lái)看計(jì)算環(huán)境可分為以下

幾類：

1.傳統(tǒng)計(jì)算環(huán)境

指普通意義下的獨(dú)立或聯(lián)網(wǎng)工作的通用計(jì)算機(jī)所形成的計(jì)算環(huán)

境。

2.基于Web的計(jì)算環(huán)境

互聯(lián)網(wǎng)的普及使得計(jì)算被延伸到Web環(huán)境。

3.嵌入式計(jì)算環(huán)境

嵌入式計(jì)算機(jī)就是安裝在某些設(shè)備上的計(jì)算部件，其計(jì)算相對(duì)比

較簡(jiǎn)單。

4.3.1進(jìn)程的概念

什么是進(jìn)程？它與程序有什么區(qū)別？

程序：用戶為完成某一個(gè)特定問(wèn)題而編寫的操作步驟。

進(jìn)程：可以簡(jiǎn)單地被看作是正在執(zhí)行的程序。但是進(jìn)程需要一定

的資源來(lái)完成它的任務(wù)（例如CPU時(shí)間、內(nèi)存、文件和I/O設(shè)備）。

進(jìn)程與程序的區(qū)別在于進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的、有生命力的，而程序是靜

態(tài)的。一個(gè)程序加載到內(nèi)存，系統(tǒng)就創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程，程序執(zhí)行結(jié)束后,

該進(jìn)程也就消亡了。在計(jì)算機(jī)中，由于多個(gè)程序共享

系統(tǒng)資源，就必然引發(fā)對(duì)CPU的爭(zhēng)奪。如何有效地利用CPU資源，如

何在多個(gè)請(qǐng)求CPU的進(jìn)程中選擇取舍，這就是進(jìn)程管理要解決的問(wèn)

題。

4.3.3進(jìn)程控制塊PCB(略)

為了控制進(jìn)程，操作系統(tǒng)就必須知道進(jìn)程存儲(chǔ)在哪里，以及進(jìn)程

的一些屬性。進(jìn)程控制塊是進(jìn)程實(shí)體的一部分，是操

作系統(tǒng)中記錄進(jìn)程的專用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。一個(gè)新的進(jìn)程創(chuàng)建時(shí)，操作系統(tǒng)

就會(huì)為該進(jìn)程建立一個(gè)進(jìn)程控制塊。操作系統(tǒng)根據(jù)進(jìn)程控制塊對(duì)并發(fā)

進(jìn)程進(jìn)行控制。

4.3.4進(jìn)程調(diào)度及隊(duì)列圖

計(jì)算機(jī)采用多道程序的目的是使得計(jì)算機(jī)系統(tǒng)無(wú)論何時(shí)都有進(jìn)

程運(yùn)行，單處理器的計(jì)算機(jī)在某一時(shí)刻CPU只能運(yùn)行一個(gè)進(jìn)程，如果

存在多個(gè)進(jìn)程，其它進(jìn)程就需要等待CPU空閑時(shí)才能被調(diào)度執(zhí)行。

當(dāng)一個(gè)進(jìn)程處于等待或CPU時(shí)間片用完時(shí)，操作系統(tǒng)就會(huì)從該進(jìn)

程中拿走CPU控制權(quán),然后再交給其它進(jìn)程使用，這就是進(jìn)程的調(diào)度。

4.3.5CPU調(diào)度及其準(zhǔn)則

在設(shè)計(jì)CPU調(diào)度程序時(shí)主要應(yīng)該考慮的準(zhǔn)則包括：

(1)CPU使用率。讓CPU盡可能地忙。

(2)吞吐量。讓CPU在一定時(shí)間內(nèi)完成的進(jìn)程數(shù)盡可能多。

(3)周轉(zhuǎn)時(shí)間。讓進(jìn)程從提交到運(yùn)行完成的時(shí)間盡可能短。

(4)等待時(shí)間。讓進(jìn)程在就緒隊(duì)列中等待所花時(shí)間之和盡可能

短。

(5)響應(yīng)時(shí)間。讓進(jìn)程從提交請(qǐng)求到產(chǎn)生第一響應(yīng)之間的時(shí)間盡

可能短。主要的CPU調(diào)度算法

1、先到先服務(wù)

2、最短作業(yè)優(yōu)先

3、優(yōu)先權(quán)

4、輪轉(zhuǎn)

5、多級(jí)隊(duì)列

6、多級(jí)反饋隊(duì)列

4.3.7進(jìn)程的同步與互斥

進(jìn)程的同步就是指相互協(xié)作的進(jìn)程不斷調(diào)整它們之間的相對(duì)速

度，以實(shí)現(xiàn)共同有序地推進(jìn)。

換句話說(shuō)，在操作系統(tǒng)中，允許多個(gè)進(jìn)程并發(fā)運(yùn)行。然而，有些

進(jìn)程之間本身存在某種聯(lián)系，它們?cè)谙到y(tǒng)中需要一種協(xié)作，以保證進(jìn)

程能正確有序地執(zhí)行并維護(hù)數(shù)據(jù)的一致性。

在操作系統(tǒng)中，可能存在著多個(gè)進(jìn)程。而系統(tǒng)中一些資源一次只

允許一個(gè)進(jìn)程使用，這類資源被稱為臨界資源。在進(jìn)程中訪問(wèn)臨界資

源的那段程序稱為臨界區(qū)。當(dāng)一個(gè)進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)執(zhí)行時(shí)，其它進(jìn)程

就不允許進(jìn)入臨界區(qū)執(zhí)行，否則就會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤結(jié)果。由此得出：多個(gè)

進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行時(shí)，只允許一個(gè)進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)運(yùn)行，這就是進(jìn)程的互

斥。例如：多個(gè)進(jìn)程在競(jìng)爭(zhēng)使用打印機(jī)時(shí)表現(xiàn)為互斥。

一個(gè)文件可供多個(gè)進(jìn)程共享，其中有一個(gè)進(jìn)程在寫操作時(shí)，其它

進(jìn)程則不允許同時(shí)寫或讀，表現(xiàn)為互斥。

4.3.8進(jìn)程的死鎖及處理方法

在多道程序設(shè)計(jì)中，多個(gè)進(jìn)程可能競(jìng)爭(zhēng)一定數(shù)量的資源。一個(gè)進(jìn)

程在申請(qǐng)資源時(shí),如果所申請(qǐng)資源不足，該進(jìn)程就必須處于等待狀態(tài)。

如果所申請(qǐng)的資源被其它進(jìn)程占有，那么進(jìn)程的等待狀態(tài)就可能無(wú)法

改變，從而形成進(jìn)程之間相互一直等待的局面，這就是死鎖。競(jìng)

爭(zhēng)資源引起死鎖

引起死鎖的四個(gè)必要條件：

?互斥：任一時(shí)刻只能有一個(gè)進(jìn)程獨(dú)占某一資源，若另一進(jìn)

程申請(qǐng)?jiān)撡Y源則需延遲到該資源釋放為止。

?占有并等待：即該進(jìn)程占有部分資源后還在等待其它資源,

而該資源被其它進(jìn)程占有。

-非搶占：某進(jìn)程已占用資源且不主動(dòng)放棄它所占有的資源

時(shí)，其它進(jìn)程不能強(qiáng)占該資源，只有等其完成任務(wù)并釋放資源。

-循環(huán)等待：在出現(xiàn)死鎖的系統(tǒng)中，一定存在這樣一個(gè)進(jìn)程

鏈，其中每個(gè)進(jìn)程至少占有其它進(jìn)程所必需的資源，從而形成一個(gè)等

待鏈。

處理死鎖問(wèn)題的三種方式：

?可使用協(xié)議預(yù)防和避免死鎖，確保系統(tǒng)從不會(huì)進(jìn)入死鎖狀

態(tài)。?可允許系統(tǒng)進(jìn)入死鎖狀態(tài)，然后檢測(cè)出死鎖狀態(tài)，并加

以恢復(fù)。

?可忽略進(jìn)程死鎖問(wèn)題，并假裝系統(tǒng)中死鎖從來(lái)不會(huì)發(fā)生。

即沒(méi)有必要把精力花在小概率事件上。

處理死鎖優(yōu)先考慮的順序：先預(yù)防和避免再檢測(cè)和恢復(fù)

0內(nèi)存物理地址空間劃分為若干個(gè)大小相等的塊（頁(yè)框）

0進(jìn)程的邏輯地址空間也劃分為同樣大小的塊（頁(yè)面）

0內(nèi)存分配時(shí)每個(gè)頁(yè)面對(duì)應(yīng)地分配一個(gè)頁(yè)框，而一個(gè)進(jìn)程所分得

頁(yè)框在位置

上不必是連續(xù)的。

頁(yè)表：操作系統(tǒng)為每個(gè)用戶程序建立一張頁(yè)表，該表記錄用戶程

序的每個(gè)邏輯頁(yè)

面存放在哪一個(gè)內(nèi)存物理頁(yè)框。

4.5虛擬內(nèi)存方案

虛擬內(nèi)存是一個(gè)容量很大的存儲(chǔ)器的邏輯模型，它不是任何實(shí)際

的物理存儲(chǔ)

器，它一般是借助硬盤來(lái)擴(kuò)大主存的容量。

虛擬內(nèi)存：對(duì)于一個(gè)進(jìn)程來(lái)講，如果僅將當(dāng)前要運(yùn)行的幾個(gè)頁(yè)面

裝入內(nèi)存便

可以開始運(yùn)行，而其余頁(yè)面可暫時(shí)留在磁盤上，待需要時(shí)再調(diào)入

內(nèi)存，并且調(diào)入

時(shí)也不占用新的內(nèi)存空間，而是對(duì)原來(lái)運(yùn)行過(guò)的頁(yè)面進(jìn)行置換。

這樣，就可以在

計(jì)算機(jī)有限的內(nèi)存中同時(shí)駐留多個(gè)進(jìn)程并運(yùn)行。而對(duì)用戶來(lái)講感

覺(jué)到系統(tǒng)提供了

足夠大的物理內(nèi)存，而實(shí)際上并非真實(shí)的，這就是虛擬內(nèi)存。

4.5.2頁(yè)面請(qǐng)求與頁(yè)面置換算法

頁(yè)面請(qǐng)求:在虛擬內(nèi)存技術(shù)中，進(jìn)程運(yùn)行時(shí)并沒(méi)有將所有頁(yè)面裝

入到內(nèi)存，在運(yùn)

行過(guò)程中進(jìn)程會(huì)不斷地請(qǐng)求頁(yè)面，如果訪問(wèn)的頁(yè)面已在內(nèi)存，就

繼續(xù)執(zhí)行下去；但如果要訪問(wèn)的頁(yè)面尚未調(diào)入到內(nèi)存，便請(qǐng)求操作系

統(tǒng)將所缺頁(yè)面調(diào)入內(nèi)存，以

便進(jìn)程能繼續(xù)運(yùn)行下去。

頁(yè)面置換:如果請(qǐng)求頁(yè)面調(diào)入內(nèi)存時(shí)，分配給該進(jìn)程的頁(yè)框已用

完，就無(wú)法立即裝入所請(qǐng)求頁(yè)面。此時(shí)，必須將進(jìn)程中的某個(gè)頁(yè)面從

內(nèi)存的頁(yè)框調(diào)出

到磁盤上，再?gòu)拇疟P上將所請(qǐng)求的頁(yè)面調(diào)入到內(nèi)存的該頁(yè)框中。

這個(gè)過(guò)程叫做頁(yè)

面置換。

4.6文件管理

文件管理是操作系統(tǒng)最常見(jiàn)的組成部分。文件管理主要提供目錄

及其文件的管

理。

4.6.1文件的概念

文件：保存在外部存儲(chǔ)設(shè)備上的相關(guān)信息的集合。

文件命名：文件主名+擴(kuò)展名

文件存取屬性：

?只讀：只允許授權(quán)用戶進(jìn)行讀操作。

?讀寫：只允許授權(quán)用戶進(jìn)行讀和寫的操作。

?文檔：允許任何用戶進(jìn)行讀寫操作。

?隱藏：不允許用戶直接看到文件名。

文件系統(tǒng)：是對(duì)文件進(jìn)行操作和管理的軟件，是用戶與外存之間

的接口。這個(gè)系

統(tǒng)將所有文件組織成目錄結(jié)構(gòu)保存在外存，一個(gè)文件對(duì)應(yīng)其中的

一個(gè)目錄條。目

錄條記錄有文件名、文件位置等信息。

操作系統(tǒng)對(duì)文件的基本操作包括：

創(chuàng)建文件、文件寫、文件讀、文件重定位、文件刪除、文件截短。

對(duì)文件的其它操作包括：文件復(fù)制、重命名、更改屬性等。

4.6.2文件的物理結(jié)構(gòu)和邏輯結(jié)構(gòu)

文件結(jié)構(gòu)分物理和邏輯結(jié)構(gòu)。其中物理結(jié)構(gòu)是文件在外存上的存

儲(chǔ)組織形

式，它與具體的存儲(chǔ)設(shè)備有關(guān)。文件邏輯結(jié)構(gòu)是指用戶能直接感

受到的文件組織

結(jié)構(gòu)，它與具體的存儲(chǔ)設(shè)備無(wú)關(guān)。

無(wú)結(jié)構(gòu)文件

文件的邏輯結(jié)構(gòu)有結(jié)構(gòu)文件流式文件順序文件索引

文件

索引順序文件

無(wú)結(jié)構(gòu)的流式文件：是一維的、連續(xù)的、無(wú)結(jié)構(gòu)的字符序列，可

以看成是由一條無(wú)結(jié)構(gòu)的記錄組成的文件。

有結(jié)構(gòu)的記錄式文件：是帶有結(jié)構(gòu)的、性質(zhì)相同的記錄的集合。

順序文件：文件所包含的一系列記錄按照某種順序依次連續(xù)存

儲(chǔ)。

索引文件：由主文件和索引表構(gòu)成?？梢詫?shí)現(xiàn)快速訪問(wèn)。

(1)按輸入記錄的先后次序建立數(shù)據(jù)區(qū)和索引表。

(2)待全部記錄輸入完畢后對(duì)索引表進(jìn)行排序，排序后的索引表

和主文件一起就形成了索引文件。

索引順序文件：順序文件和索引文件特點(diǎn)的結(jié)合。順序文件是按

主關(guān)鍵字有序排列的，將順序文件的所有記錄分組，索引表中為每組

的首記錄建立一索引項(xiàng)，組與組之間按關(guān)鍵字大小有序排列，組內(nèi)記

錄順序查找。

4.6.3文件的訪問(wèn)方式

L順序訪問(wèn)方式

順序訪問(wèn)方式主要適合于對(duì)順序文件的訪問(wèn)。其訪問(wèn)的位置是由

指針定位的。讀操作是讀取指針?biāo)甘疚恢玫膬?nèi)容，并自動(dòng)將指針向

后移動(dòng)，以指示下一次讀的位置。而對(duì)寫操作，所寫的內(nèi)容總是添加

到文件的尾部。

順序訪問(wèn)方式是基于磁帶的模型，不僅適合順序存儲(chǔ)設(shè)備(如磁

盤),對(duì)直接存儲(chǔ)設(shè)備(如磁盤)也適合。

2.直接訪問(wèn)方式

直接訪問(wèn)也稱隨機(jī)訪問(wèn)，它指的是允許跳躍式地隨意存取文件中

的任何記錄，而不需要任何順序限制。直接訪問(wèn)是最為常見(jiàn)和高效的

文件訪問(wèn)方式。直接訪問(wèn)方式是基于磁盤的模型。

3.索引訪問(wèn)方式

在進(jìn)行文件訪問(wèn)時(shí)，首先對(duì)索引文件按關(guān)鍵字進(jìn)行檢索，查找到

指向數(shù)據(jù)記錄的指針，根據(jù)該指針實(shí)現(xiàn)對(duì)具體數(shù)據(jù)記錄的訪問(wèn)。

4.6.4文件的目錄結(jié)構(gòu)

通常，一個(gè)磁盤至少應(yīng)包含一個(gè)分區(qū)，每個(gè)分區(qū)用來(lái)保存文件和

目錄結(jié)構(gòu)。文件目錄的組成：每個(gè)文件有一個(gè)文件控制塊FCB,它

是文件存在的標(biāo)志，存放了為管理文件所需的所有有關(guān)信息。把所有

的文件控制塊組織在一起，就構(gòu)成了文件目錄，每個(gè)文件控制塊就是

其中的一個(gè)目錄項(xiàng)。

文件的目錄系統(tǒng)可以組織成單層目錄結(jié)構(gòu)、雙層目錄結(jié)構(gòu)、樹型

目錄結(jié)構(gòu)、無(wú)環(huán)路目錄結(jié)構(gòu)和通用圖目錄結(jié)構(gòu)。

樹型目錄結(jié)構(gòu)是目前使用最為廣泛的一種目錄結(jié)構(gòu)。這種目錄結(jié)

構(gòu)在邏輯上的構(gòu)成是一棵樹，子目錄是樹枝，而文件是樹葉。一個(gè)用

戶所擁有的子目錄位置不需要統(tǒng)一，在一個(gè)子目錄下可以再創(chuàng)建子目

錄。

4.7輸入/輸出系統(tǒng)管理

每臺(tái)計(jì)算機(jī)都配備了許多外部設(shè)備，它們的性能和操作方式都不

一樣。操作系統(tǒng)對(duì)設(shè)備（即輸入/輸出系統(tǒng)）管理的主要目標(biāo)是：方便

用戶使用外部設(shè)備，提高CPU和設(shè)備的利用率。

4.7.1基本概念

L端口(port)：I/O設(shè)備與計(jì)算機(jī)通信的連接點(diǎn)被稱為端口。

2.控制器(controller)：用于操作端口、總線和設(shè)備的一組電子

器件，是設(shè)備與

總線的連接裝置。

4.7.2輸入/輸出控制方式

CPU通過(guò)端口對(duì)外設(shè)進(jìn)行控制的方式有以下幾種：

(1)程序控制方式

早期計(jì)算機(jī)采用的方式。CPU向設(shè)備控制器發(fā)出一條I/O指令啟

動(dòng)設(shè)備進(jìn)行

一個(gè)字節(jié)的輸入或輸出，然后CPU就等待I/O設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送,

直到一個(gè)字

節(jié)傳送完畢。接下來(lái)，CPU按以上方式處理下一個(gè)字節(jié)的輸入或

輸出。

CPU絕大部分時(shí)間都用于循環(huán)等待及測(cè)試I/O是否完成，造成CPU

資源的極

大浪費(fèi)。CPU和外圍設(shè)備只能串行工作。

(2)中斷驅(qū)動(dòng)方式

當(dāng)某進(jìn)程要啟動(dòng)某個(gè)I/O設(shè)備工作時(shí)，首先由CPU向相應(yīng)設(shè)備的

控制器發(fā)

出一條I/O命令，然后CPU立即返回繼續(xù)執(zhí)行原來(lái)的任務(wù)，設(shè)備

控制器則按照

命令的要求去控制L/0設(shè)備工作。這時(shí)，CPU與I/O設(shè)備并行工

作。

這種方式CPU的利用率較高。但這種方式的缺點(diǎn)是在一次數(shù)據(jù)傳

送過(guò)程中，發(fā)生中斷次數(shù)較多(每次只傳送一個(gè)字節(jié))，這將耗去大量

CPU處理時(shí)間。

(3)直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)方式

引入設(shè)備DMA控制器，在其控制下，以數(shù)據(jù)塊為單位，將數(shù)據(jù)從

設(shè)備直接

送入內(nèi)存或相反，當(dāng)一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)塊傳送完戰(zhàn)時(shí)才需要CPU

干預(yù)。該方式CPU

的利用率高。

(4)通道控制方式

通道控制方式是DMA的發(fā)展，它把對(duì)每一塊數(shù)據(jù)的讀寫變成對(duì)一

組數(shù)據(jù)塊

的讀寫，可以進(jìn)一步減少CPU的干預(yù)。更大程度地提高了系統(tǒng)資

源的利用率。

4.7.3I/O緩沖管理

現(xiàn)代操作系統(tǒng)中，I/O設(shè)備與CPU(實(shí)際指內(nèi)存)交換數(shù)據(jù)時(shí)，需

要使用緩沖技術(shù)。也就是為I/O設(shè)備設(shè)置緩沖區(qū)暫存數(shù)據(jù)，等到數(shù)據(jù)

積累到一定程度時(shí)，再做批量

處理。

引入緩沖：

(1)緩和CPU與I/O設(shè)備間速度不匹配的矛盾；

(2)減少對(duì)CPU中斷頻率；

(3)提高CPU與I/O設(shè)備間的并行性。

4.7.4設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序

設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序與具體設(shè)備有關(guān)，用戶安裝好硬件后還要再安裝驅(qū)

動(dòng)程序，計(jì)算機(jī)

才能識(shí)別和使用該設(shè)備。每個(gè)外部設(shè)備都有相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程

序，它也是硬件的

身份識(shí)別標(biāo)志，負(fù)責(zé)完成設(shè)備具體的各種動(dòng)作(輸入/輸出操作)。

一旦為I/O設(shè)備安裝了驅(qū)動(dòng)程序，那么應(yīng)用程序在使用I/O設(shè)備

時(shí)，就

不必關(guān)心設(shè)備的特性、I/O控制方式，這樣就實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用程序與

設(shè)備的無(wú)關(guān)性。

4.8典型操作系統(tǒng)

4.8.1Unix

Unix是一個(gè)通用、交互式、分時(shí)多用戶并支持網(wǎng)絡(luò)的操作系統(tǒng),

是可以運(yùn)行在

各種機(jī)型(從微機(jī)到巨型機(jī)在內(nèi))上的通用操作系統(tǒng)。主要適用于

網(wǎng)絡(luò)、大中小型

機(jī)。

缺點(diǎn)：軟件少，價(jià)格貴，難掌握。

4.8.2DOS

DOS是單用戶、單任務(wù)和字符界面的操作系統(tǒng)，主要為16位微

型計(jì)算

機(jī)而設(shè)計(jì)，DOS目前仍在一些微型計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，但屬于淘汰

產(chǎn)品。

4.8.3Windows

界面圖形化，操作便捷

采用多任務(wù)機(jī)制

支持網(wǎng)絡(luò)功能

出色的多媒體功能

硬件更容易使用

具有眾多應(yīng)用程序的支持

4.8.4Linux

Linux是一個(gè)免費(fèi)、源代碼開放、自由傳播、類似于Unix的操

作系統(tǒng)。它既可以做各種服務(wù)器操作系統(tǒng)，也可以安裝在微機(jī)上，并

提供上網(wǎng)軟件、文字

處理軟件、繪圖軟件、動(dòng)畫軟件等，它除了命令操作外還提供了

類似Windows

風(fēng)格的圖形界面，我國(guó)自行開發(fā)的有紅旗、藍(lán)點(diǎn)Linux、麒麟

Linux等。缺點(diǎn)是

兼容性差，應(yīng)用軟件安裝困難，操作性差，使用不習(xí)慣。

4.8.5MacOS

MacOS是一運(yùn)行于軍果系列微型計(jì)算機(jī)上的操作系統(tǒng)。蘋果機(jī)

多用于

圖形領(lǐng)域，它往往代表了潮流和時(shí)尚，代表精美的工業(yè)設(shè)計(jì)，但

它不兼容Windows

軟件，所以叫好不叫座。

第七章多媒體技術(shù)

7.1多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)概述

7.1.1多媒體計(jì)算機(jī)的概念

從一般意義上講，在計(jì)算機(jī)或通訊領(lǐng)域，媒體是指信息的載體或

者信息的存儲(chǔ)實(shí)

體，信息載體包括數(shù)字、文字、聲音、圖形、圖像、視頻，信息

的存儲(chǔ)實(shí)體包括

磁盤、磁帶、光盤、U盤等。而就多媒體計(jì)算機(jī)而言，媒體則是

指信息載體。

根據(jù)國(guó)際電信聯(lián)盟的定義，媒體可分為5種：感覺(jué)媒體、表示

媒體、顯示媒體存儲(chǔ)媒體、傳輸媒體

多媒體：通常所指的多媒體就是文字、聲音、圖像、圖形、動(dòng)畫、

視頻等各

種媒體在計(jì)算機(jī)統(tǒng)一管理下的有機(jī)結(jié)合。

多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)：計(jì)算機(jī)綜合處理多種媒體信息（文本、圖形、

圖像、音頻、視頻和動(dòng)畫），使多種信息建立邏輯連接，集成為一個(gè)

系統(tǒng)且具有交互性。

7.1.2多媒體技術(shù)的發(fā)展歷史

1984年，Apple公司推出Machintosh圖形操作系統(tǒng)。

1985年，世界上第一臺(tái)多媒體計(jì)算機(jī)問(wèn)世。

1986年，推出光盤系統(tǒng)。

1990年，多媒體個(gè)人計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)制定MPC1標(biāo)準(zhǔn)。

1995年，Windows95操作系統(tǒng)問(wèn)世。

7.1.3多媒體技術(shù)的特點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)

多媒體特點(diǎn)是：

(1)多樣性：多媒體不只處理一種媒體，而是綜合處理多種媒體,

包括圖文聲像信息。

(2)集成性：多媒體不是多種媒體簡(jiǎn)單的收集，而是被有機(jī)地集

成為系統(tǒng)。

(3)交互性：多種媒體系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)，用戶可以根據(jù)需

要來(lái)使用系統(tǒng)。關(guān)鍵技術(shù)，包括：

①音頻視頻信號(hào)的獲取技術(shù)

②多媒體數(shù)據(jù)的壓縮編碼和解碼技術(shù)

③音頻視頻數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理和特技

④音頻視頻數(shù)據(jù)的輸出技術(shù)

多媒體信息的主要元素

1.文本：包含字母、數(shù)字、漢字等基本元素。

2.圖形：又稱矢量圖。

3.圖像：又稱位圖或像素圖。

4.動(dòng)畫：采用編程或動(dòng)畫軟件創(chuàng)作的連續(xù)畫面。

5.音頻：指人耳能聽(tīng)到的連續(xù)變化的音波。

6.視頻：動(dòng)態(tài)的影視圖像。

7.1.5未來(lái)多媒體技術(shù)的發(fā)展

(1)多媒體技術(shù)智能化

把人工智能領(lǐng)域某些研究課題與多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合。

(2)多媒體信息實(shí)時(shí)處理和壓縮編碼算法芯片化

把多媒體信息實(shí)時(shí)處理和壓縮編碼算法直接放置到CPU芯片中，

從而大大改善多媒體計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)。

(3)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

是指運(yùn)用多種技術(shù)綜合形成一種模擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的人造環(huán)境，用戶

在該環(huán)境中通過(guò)五官和大腦的親自體驗(yàn)并參與到該虛擬環(huán)境中，可以

與之交互。讓用戶感覺(jué)到如同置身于真實(shí)世界一樣，它是多媒體技術(shù)

的最高境界。

7.2.1多媒體計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)

(1)基本硬件設(shè)備：

①光盤存儲(chǔ)器

光盤存儲(chǔ)器由光盤和光盤驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成。

②音頻卡

又名“聲卡”，主要用于處理聲音，是多媒體計(jì)算機(jī)的基本配置。

目前許多計(jì)算機(jī)的主板上都集成了聲卡的功能,聲卡不再以單獨(dú)形式

存在。

聲卡的作用主要有：

①A/D（模/數(shù)）轉(zhuǎn)換一一將作為模擬量的自然聲音轉(zhuǎn)化成數(shù)字化

的聲音，然后以文件形式保存在計(jì)算機(jī)中。

②D/A（數(shù)/模）轉(zhuǎn)換一一把數(shù)字化的聲音轉(zhuǎn)換成模擬量的自然聲

音并輸出到聲音還原設(shè)備（例如耳機(jī)、有源音箱、音箱放大器等）中。

③輸入、輸出功能一一利用聲卡的輸入/輸出端口可以將模擬信

號(hào)引入聲卡并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；也可以將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)送

到輸出端口驅(qū)動(dòng)音響設(shè)備發(fā)出聲音。

聲卡的主要接口：

2.多媒體產(chǎn)品制作軟件，主要包括圖像、視頻、音頻的編輯制作。

3.多媒體平臺(tái)軟件，用于多媒體素材的組合。

4.工具軟件，用于加工和處理數(shù)據(jù)，如壓縮、加密等。

5,應(yīng)用軟件包括，Windows系統(tǒng)提供的多媒體軟件、動(dòng)畫播放軟

件、聲音播放軟件、光盤刻錄軟件等。

7.3音頻信息的獲取和處理

7.3.1數(shù)字音頻基本概念

聲音是一種機(jī)械振動(dòng)。模擬音頻技術(shù)把這種機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信

號(hào)，并以模擬電壓的幅度表示聲音強(qiáng)弱。

模擬音頻信號(hào):聲音波形在時(shí)間和幅度上都是連續(xù)的，一般用不

同的電壓表示。由于模擬音頻信號(hào)是連續(xù)的，所以不能由計(jì)算機(jī)直接

處理。

數(shù)字音頻信號(hào):是把表示聲音強(qiáng)弱的模擬電壓用數(shù)字表示。

7.3.2音頻信息的數(shù)字化

數(shù)字音頻信號(hào)是由模擬聲音經(jīng)采樣、量化和編碼得來(lái)的。其信號(hào)

在時(shí)間和幅度上都用離散的數(shù)字序列表示。

(1)采樣一一時(shí)間上的離散

其過(guò)程是每隔一個(gè)時(shí)間間隔在模擬聲音的波形上取一個(gè)幅度值,

把時(shí)間上的連續(xù)信號(hào)變成時(shí)間上的離散信號(hào)。采樣頻率是指計(jì)算機(jī)每

秒鐘采集多少個(gè)聲音樣本。

奈奎斯特(Nyquist)采樣定理:采樣頻率2聲音信號(hào)最高頻率X

2

采樣頻率越高，單位時(shí)間所得到的振幅值就會(huì)越多，因而對(duì)于原

聲音曲線的模擬也就越精確。

主流聲卡的采樣頻率一般可分為22.05KHz、44.lKHz、48KHz三

個(gè)等級(jí)，22.05只能達(dá)到FM廣播的聲質(zhì)，44.1KHZ則是理論上的CD

音質(zhì)界限，48KHz則更加精確一些。

(2)量化一幅度上的離散

量化的過(guò)程是將采樣后的信號(hào)按整個(gè)聲波的幅度劃分成有限個(gè)

區(qū)段(量化間距)，然后把落入某個(gè)間距內(nèi)的值歸為一類，并賦予相

同的量化值。

失真在采樣過(guò)程中是不可避免的，從下面兩幅圖我們可以直觀地

看出，當(dāng)采用更高的采樣頻率、量化精度，就可以減少失真。但由此

得到的數(shù)字音頻信號(hào)數(shù)據(jù)量也就越大。

(3)編碼

由于經(jīng)采樣和量化后的音頻信號(hào)數(shù)據(jù)量很大，所以一般要先對(duì)數(shù)

字化的音頻信息進(jìn)行壓縮和編碼后再在計(jì)算機(jī)內(nèi)傳輸和存儲(chǔ)。在播放

這些聲音時(shí),還需要經(jīng)解碼器將二進(jìn)制編碼恢復(fù)成原來(lái)的模擬聲音信

號(hào)播放。

7.3.3數(shù)字音頻文件格式

(1)WAV文件格式：來(lái)源于對(duì)聲音模擬波形采樣，量化、編碼。

這種文件最大的缺點(diǎn)是占用存儲(chǔ)空間大。適用領(lǐng)域：音頻原始素材保

存。該格式是通用音頻格式。

未壓縮的波形音頻文件WAV和CD音頻光盤的存儲(chǔ)容量計(jì)算如下:

存儲(chǔ)量二采樣頻率X采樣量化位數(shù)X聲道數(shù)X時(shí)間/8

舉例：采樣頻率為44.1KHZ,采樣數(shù)據(jù)量化位數(shù)(或稱采樣精度)

為16位、雙聲道，一張60分鐘的CD唱片所占存儲(chǔ)容量為：(44.1

X1000X16X2X3600)/8=635040000(B)心606(M)

(2)MP3文件格式：采用1:10?L20壓縮率制作的數(shù)字音頻文

件。必須經(jīng)過(guò)解壓縮才能播放，數(shù)據(jù)量小。

(3)RA文件格式：最早的因特網(wǎng)流媒體音頻，音質(zhì)相對(duì)較差。

特點(diǎn)是可在低的帶寬下在網(wǎng)上實(shí)時(shí)播放。

(4)WMA文件格式：因特網(wǎng)流媒體音頻，用于在互聯(lián)網(wǎng)上播放的

壓縮音頻文件。質(zhì)量?jī)?yōu)于RA。

(5)MID文件格式：是一種通過(guò)電子樂(lè)器彈奏，數(shù)字化合成的音

頻文件，占用空間很小。

(6)APE文件格式：是一種音頻無(wú)損壓縮格式，可壓縮到傳統(tǒng)無(wú)

損格式WAV文件的一半;而在音質(zhì)上超越一般的MP3,達(dá)到和CD相

同的音質(zhì)。

(7)AIF文件格式：Apple計(jì)算機(jī)的音頻文件格式。

7.4圖像信息的獲取和處理

7.4.1圖像與圖形的區(qū)別

圖像由像素構(gòu)成，像素是組成圖像最基本的元素，每個(gè)圖像點(diǎn)用

若干個(gè)二進(jìn)制位進(jìn)行描述。圖像通常用于表現(xiàn)自然景觀、人物、動(dòng)物、

植物等復(fù)雜的場(chǎng)景。圖形是由具有方向和長(zhǎng)度的矢量

線段構(gòu)成。圖形使用坐標(biāo)、運(yùn)算關(guān)系以及顏色數(shù)據(jù)進(jìn)行描述，因此把

圖形叫做“矢量圖”。圖形的數(shù)據(jù)量小，常用于表現(xiàn)直線、曲線以及

由各種線段圍成的圖形，不適于描述色彩豐富、復(fù)雜的自然影像。

7.4.2顏色的基本概念

(1)顏色的基本描述

彩色可用亮度、色調(diào)和飽和度來(lái)描述，人眼看到任意彩色光都是

這三個(gè)特性的綜合效果。亮度是光作用于人眼時(shí)所引起的明亮程度的

感覺(jué)。色調(diào)是反映的是顏色的種類。飽和度是指顏色的純度，飽和度

越深顏色越鮮明。

自然界常見(jiàn)的各種彩色光都可以由紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)三種顏

色光按不同比例相配而成，這就是色彩學(xué)中最基本的原理一一三基色

原理。

把三種基色光按不同比例結(jié)合時(shí)便產(chǎn)生一個(gè)完整的光譜，包含所

有的色彩。通常稱之為相加混色。

(2)顏色空間表示

顏色通常用三個(gè)獨(dú)立的屬性來(lái)描述，三個(gè)獨(dú)立的變量綜合就構(gòu)成

了一個(gè)空間坐標(biāo)，這就是顏色空間。顏色空間可分為兩大類：基色顏

色空間(RGB、CMY等)和色、亮分離顏色空間(YUV、HSL等)。

①RGB色彩空間：由紅、綠、藍(lán)3種顏色光按不同比例相配而

成，主要用于計(jì)算機(jī)顯示。

②CMY色彩空間：三基色是青、品紅和黃，簡(jiǎn)稱為CMY,適用于

彩色印刷或彩色打印。

③YUV和YIQ色彩空間：適用于彩色電視系統(tǒng)，其中Y表示亮

度信號(hào)，UV表示色差信號(hào)。美國(guó)、日本采用YIQ彩色系統(tǒng)，Y仍為亮

度信號(hào)，IQ表示色差信號(hào)。

④HSL色彩空間:H表示色調(diào)，S表示顏色的飽和度，L表示光的

亮度。

7.4.3圖像信息的數(shù)字化

一幅圖像在用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理之前必須先轉(zhuǎn)化為數(shù)字形式。圖像

數(shù)字化過(guò)程可分為采樣、量化和編碼。

(1)采樣：圖像采樣就是對(duì)圖像在水平方向和垂直方向上等間隔

地分割成矩形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)矩形網(wǎng)格稱為像素點(diǎn)。像素總數(shù)就是圖

像的分辨率。

(2)量化：是將采樣值劃分成各種等級(jí)，用一定位數(shù)的二進(jìn)制數(shù)

來(lái)表示采樣的值。量化位數(shù)越大，則越能真實(shí)地反映原有圖像的顏色,

但得到的數(shù)字圖像容量也越大。

在量化時(shí)表示量化的色彩值(或灰度值)所需的二進(jìn)制位數(shù)稱為

量化字長(zhǎng)。一般可用8位、16位、24位或更高的量化字長(zhǎng)來(lái)表示圖

像的顏色。

(3)編碼：圖像編碼是按一定的規(guī)則，將量化后的數(shù)據(jù)以二進(jìn)制

形式存儲(chǔ)在文件中。

7.4.4圖像的屬性

(1)圖像分辨率

是指打印圖像時(shí)，在每英寸上打印的像素?cái)?shù)。(圖像的像素大小

是指位圖在高、寬兩個(gè)方向的像素?cái)?shù)相乘的結(jié)果。)

(2)顏色數(shù)量和深度

顏色深度是指在某一顏色系統(tǒng)中圖像的每個(gè)顏色所用的二進(jìn)制

位數(shù)，而顏色數(shù)量是指該顏色系統(tǒng)中共有多少種顏色。

顏色深度小于24bit的圖像稱為索引彩色圖像，其像素顏色取自

一個(gè)顏色查找表中最接近的顏色，這種方法顯示的顏色不是圖像本身

真正的顏色，稱為偽彩色。當(dāng)某個(gè)圖像的顏色深度達(dá)

到或高于24bit時(shí)，其顏色數(shù)量已經(jīng)足夠多，且圖像的色彩和表現(xiàn)力

非常強(qiáng)，基本上還原了自然影像，習(xí)慣上把這種圖像叫做“真彩色圖

像”。

真彩色的每個(gè)像素的顏色由RGB基色分量的數(shù)值直接決定。每個(gè)

基色分量占一個(gè)字節(jié)，共有3個(gè)字節(jié)即24bit,可生成的顏色數(shù)為

224=16777216,即1600萬(wàn)種顏色。

而32位真彩色是用其中的24位描述顏色部分，另外8位記錄

256級(jí)灰度，用以加強(qiáng)真彩色的質(zhì)量。

7.4.6圖像信息的獲取方法

(1)使用數(shù)碼相機(jī)拍照

利用數(shù)碼相機(jī)或者數(shù)碼攝像機(jī)直接拍攝自然影像，是最簡(jiǎn)單的獲

取圖像的手段。

(2)使用掃描儀掃描

在掃描圖像時(shí)，應(yīng)根據(jù)圖像的使用場(chǎng)合，選擇合適的掃描分辨率。

分辨率越大，圖像的細(xì)節(jié)部分越清晰，但是圖像的數(shù)據(jù)量也會(huì)越大。

(3)使用現(xiàn)成圖像

可從正式出版的圖片庫(kù)光盤或互聯(lián)網(wǎng)上獲得。

7.5.1動(dòng)畫的概念和發(fā)展歷史

動(dòng)畫由多幅畫面組成，當(dāng)畫面快速連續(xù)地播放時(shí)，由于人類眼睛

存在“視覺(jué)滯留效應(yīng)”而產(chǎn)生動(dòng)感。所謂“視覺(jué)滯留效應(yīng)”是指當(dāng)被

觀察的物體消失后，物體仍在大腦視覺(jué)神經(jīng)中停留的時(shí)間約為

l/24s。換句話說(shuō)，如果每秒快速更換24個(gè)畫面或更多的畫面，那么,

前一個(gè)畫面在腦海中消失之前，下一個(gè)畫面已經(jīng)映入眼簾，大腦感受

的影像是連續(xù)的。

7.5.2電腦動(dòng)畫

電腦動(dòng)畫有兩大類，一類是幀動(dòng)畫，另一類是矢量動(dòng)畫。

幀動(dòng)畫以幀作為動(dòng)畫構(gòu)成的基本單位，很多幀組成一部動(dòng)畫片。

幀動(dòng)畫借鑒傳統(tǒng)動(dòng)畫的概念，一幀對(duì)應(yīng)一個(gè)畫面，每幀的內(nèi)容不同。

當(dāng)連續(xù)演播時(shí)，形成動(dòng)畫視覺(jué)效果。

矢量動(dòng)畫是經(jīng)過(guò)電腦計(jì)算而生成的動(dòng)畫，其畫面只有一幀，主要

表現(xiàn)變化的圖形、

線條、文字和圖案。矢量動(dòng)畫通常采用編程或矢量動(dòng)畫制作軟件

來(lái)完成。

7.5.3制作動(dòng)畫的設(shè)備和軟件

制作動(dòng)畫應(yīng)盡可能采用高速CPU,足夠大的內(nèi)存容量，以及大的

硬盤空間，制作三維動(dòng)畫時(shí)最好配置較高檔的顯示卡。

常用的動(dòng)畫制作軟件：

Flash網(wǎng)頁(yè)動(dòng)畫軟件。

3DStudioMax三維造型和動(dòng)畫軟件。

7.5.4視頻處理

視頻與動(dòng)畫沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別。視頻來(lái)自于數(shù)碼攝像機(jī)拍攝和經(jīng)數(shù)

字化的模擬攝像資料等，常用于表現(xiàn)真實(shí)場(chǎng)景。動(dòng)畫則是借助于編程

或動(dòng)畫制作軟件生成一系列景物畫面。

常用的視頻編輯軟件：

Premiere視頻編輯軟件。

繪聲繪影一一視頻編輯軟件。

7.5.4動(dòng)畫和視頻常見(jiàn)的文件格式

(1)GIF格式：有兩種類型，一種是固定畫面的圖像文件；另一

種是多畫面動(dòng)畫文件，均采用256色。

(2)SWF格式：用Flash軟件制作的動(dòng)畫文件格式。該格式的動(dòng)

畫主要在網(wǎng)絡(luò)上演播，特點(diǎn)是數(shù)據(jù)量小，動(dòng)畫流暢，但不能進(jìn)行修改

和加工。

(3)AVI格式(標(biāo)準(zhǔn))：通用的視頻文件格式。兼容好、調(diào)用方便、

圖像質(zhì)量好，但缺點(diǎn)是文件體積過(guò)于龐大。

(4)DVAVI格式：數(shù)碼AVI格式。它不同于傳統(tǒng)AVI格式，數(shù)

碼攝像機(jī)就是使用這種格式記錄視頻數(shù)據(jù)的。

(5)DivX格式：采用DivX編碼的AVI格式。它可把DVD視頻壓

縮為原來(lái)的10%,質(zhì)量接近DVD視頻光盤的效果。經(jīng)壓縮后的視頻文

件擴(kuò)展名也是.avi。

(6)MPEG格式：用MPEG算法壓縮得到的視頻文件。VCD是用

MPEGT格式壓縮的，DVD則是用MPEG-2格式壓縮的。

(7)RM格式：視頻流媒體技術(shù)始創(chuàng)者。圖像質(zhì)量較差。特別適

合帶寬較小的網(wǎng)絡(luò)用戶在網(wǎng)上實(shí)時(shí)觀看。

(8)RMVB格式：它是RM格式的升級(jí)。它的文件大小比DivX影

片減少了近45%,而視聽(tīng)覺(jué)效果與其相當(dāng)。

(9)ASF格式:微軟開發(fā)的適合在網(wǎng)頁(yè)中插播的流格式視頻文件。

(10)WMV：也是微軟開發(fā)的一種可在網(wǎng)上實(shí)時(shí)播放流格式視頻文

件。效果好于ASF和RM格式的視頻文件。

7.6.1多媒體數(shù)據(jù)壓縮概述

嚴(yán)格意義上的數(shù)據(jù)壓縮起源于人們對(duì)概率的認(rèn)識(shí)。當(dāng)我們對(duì)文字

信息進(jìn)行壓縮編碼時(shí)，如果為出現(xiàn)概率較高的字母賦予較短的編碼,

為出現(xiàn)概率較低的字母賦予較長(zhǎng)的編碼，總的編碼長(zhǎng)度就能縮短不

少。

壓縮就是去掉信息中的冗余，即保留不確定的信息，去除確定的

信息(可推知的)。

(1)多媒體數(shù)據(jù)壓縮的必要性

圖像(30萬(wàn)像素，真彩色)

(640X480X24)4-84-1024=900KB

視頻(PAL制式，每秒25幀)

(900X25)4-1024222MB/s

聲音(采樣頻率44.IKHz,16位量化，雙聲道)

(44.1X1000X16X2)+8+1024=172KB/s

(2)多媒體數(shù)據(jù)壓縮的可能性

多媒體數(shù)據(jù)可以被壓縮，是因?yàn)槠渲写嬖谥哂嘈畔ⅰ?/p>

L空間冗余：圖像中的某個(gè)區(qū)域相鄰像素的顏色信息相同，則該

相鄰像素在數(shù)字化圖像中就表現(xiàn)為空間冗余。

2.時(shí)間冗余：在一個(gè)圖像序列的兩幅相鄰圖像中，后一幅圖像與

前一幅圖像之間有著較大的相關(guān)。

3.結(jié)構(gòu)冗余：有些圖像的紋理區(qū)，圖像的像素值存在著明顯的

分布模式。于是，已知分布模式，可以通過(guò)某一過(guò)程生成圖像。

4.知識(shí)冗余：有些圖像的理解與某些基礎(chǔ)知識(shí)有相當(dāng)大的相關(guān)

性。例如，人臉的圖像有固定的結(jié)構(gòu)。

5.視覺(jué)冗余：是指人的視覺(jué)分辯率要低于實(shí)際圖像而產(chǎn)生的冗

余。

例如，人的視覺(jué)對(duì)灰度的分辯率為26,而一般圖像量化采用的

灰度等級(jí)為28。

7.6.2多媒體數(shù)據(jù)壓縮的主要方法

多媒體數(shù)據(jù)壓縮的主要方法可分為統(tǒng)計(jì)編碼、預(yù)測(cè)編碼、變換編

碼等。

7.6.3多媒體的主要壓縮標(biāo)準(zhǔn)

(1)JPEG標(biāo)準(zhǔn)：適合靜態(tài)彩色和灰度圖像。一般對(duì)單色和彩色

圖像的壓縮比通常分別為10:1和15：lo以JPEG方式壓縮的文件擴(kuò)

展名為,JPG。JPEG2000：JPEG的

升級(jí)版，其壓縮率比JPEG高約30%左右。

(2)MPEG標(biāo)準(zhǔn)：針對(duì)運(yùn)動(dòng)圖像設(shè)計(jì)的壓縮標(biāo)準(zhǔn)。

MPEG-1是一個(gè)通用標(biāo)準(zhǔn)。VCD采用MPEG-1壓縮標(biāo)準(zhǔn)。

MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)適合HDTV高清電視的視頻及伴音信號(hào)壓縮，DVD采

也用MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)。

MPEG-4可利用很窄的帶寬壓縮和傳輸數(shù)據(jù)，以求用最少數(shù)據(jù)獲

得最佳圖像質(zhì)量。它的目的是用來(lái)做互聯(lián)網(wǎng)視像傳送、交互式視頻游

戲，實(shí)時(shí)可視通信等。

MPEG-7主要用于多媒體信息檢索服務(wù)，本質(zhì)上說(shuō)就是我們常常

在網(wǎng)上使用的搜索引擎，只不過(guò)它提供的是多媒體的信息查詢服務(wù)。

（3）H.261視聽(tīng)通信編碼

H.261是國(guó)際電聯(lián)為可視電話和電視會(huì)議制定的壓縮標(biāo)準(zhǔn)。其主

要缺點(diǎn)是圖像質(zhì)量較差。

第八章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)主要有三種：電信網(wǎng)絡(luò)、有線電視網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，其中

發(fā)展最快并起核心作用的是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（ComputerNetwork）。

7.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生與發(fā)展

第1階段：網(wǎng)絡(luò)誕生階段

（一臺(tái)主機(jī)聯(lián)接多個(gè)終端）

第2階段：網(wǎng)絡(luò)形成階段

（用通信線路將若干臺(tái)主機(jī)互連，實(shí)現(xiàn)資源共享）

?第3階段：互聯(lián)互通階段

?（計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)得到普及化的階段，網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化）

第4階段：大