人工智能基礎(chǔ)與應(yīng)用（含典型案例視頻分析）-課件 第2章 認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)

2.1通用計(jì)算機(jī)的體結(jié)構(gòu)電子技術(shù)與數(shù)學(xué)的發(fā)展1939年，阿塔納索夫與貝利制造出阿塔納索夫-貝利計(jì)算機(jī)（ABC），采用電子與電器的結(jié)合，電路系統(tǒng)裝有300個(gè)電子真空管，使用二進(jìn)制計(jì)數(shù)方法，使用電容器進(jìn)行數(shù)值存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)輸入采用打孔讀卡方法。20世紀(jì)以來，電子技術(shù)與數(shù)學(xué)充分發(fā)展，數(shù)學(xué)的發(fā)展又為設(shè)計(jì)及研制新型計(jì)算機(jī)提供了理論依據(jù)。1946年，美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)研制成功埃尼阿克計(jì)算機(jī)，完全采用電子線路執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算和信息存儲(chǔ)，運(yùn)算速度比繼電器計(jì)算機(jī)快1000倍。阿塔納索夫-貝利計(jì)算機(jī)埃尼阿克計(jì)算機(jī)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展現(xiàn)代計(jì)算機(jī)具有自動(dòng)執(zhí)行、運(yùn)算速度快、運(yùn)算精度高、高存儲(chǔ)能力和可靠性高等主要特點(diǎn)?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)計(jì)算機(jī)器件從電子管到晶體管，再?gòu)姆至⒃郊呻娐纺酥廖⑻幚砥?，促使?jì)算機(jī)的發(fā)展出現(xiàn)了三次飛躍?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展及特點(diǎn)1945年，馮·諾依曼提出了計(jì)算機(jī)共同遵守的基本規(guī)則，被稱為“馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)”。馮·諾依曼1949年EDSAC六十多年來，計(jì)算機(jī)技術(shù)突飛猛進(jìn)，但計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)沒有變○五大基本部件;○采用二進(jìn)制數(shù)表示指令和數(shù)據(jù);○存儲(chǔ)程序原理馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)典型的馮·諾依曼計(jì)算機(jī)組成---運(yùn)算器為核心五大構(gòu)成部件輸入設(shè)備：程序和數(shù)據(jù)送至計(jì)算機(jī)中；運(yùn)算器：完成各種算術(shù)、邏輯運(yùn)算；存儲(chǔ)器：長(zhǎng)期記憶程序、數(shù)據(jù)、結(jié)果的能力；輸出設(shè)備：按照要求將處理結(jié)果輸出給用戶。控制器：根據(jù)需要控制程序走向，并能根據(jù)指令控制機(jī)器的各部件協(xié)調(diào)操作；現(xiàn)代計(jì)算機(jī)組成---以存儲(chǔ)器為中心（外）存儲(chǔ)器（內(nèi)）存儲(chǔ)器中央處理器（CPU）控制器輸入設(shè)備輸出設(shè)備數(shù)據(jù)流地址控制流運(yùn)算器結(jié)果完成二進(jìn)制編碼的算術(shù)或邏輯運(yùn)算的部件?？刂普麄€(gè)計(jì)算機(jī)自動(dòng)地、連續(xù)地和協(xié)調(diào)地完成一條條指令。程序通過輸入設(shè)備送入計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中二進(jìn)制存儲(chǔ)進(jìn)制僅是一種計(jì)數(shù)策略---何種進(jìn)制都有存在的價(jià)值二進(jìn)制：1111八進(jìn)制：17十進(jìn)制：15十六進(jìn)制：F計(jì)算機(jī)采用二進(jìn)制簡(jiǎn)單：技術(shù)實(shí)現(xiàn)、運(yùn)算控制可靠：抗干擾輸入R進(jìn)制4+8轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制100+10001100轉(zhuǎn)換為R進(jìn)制R進(jìn)制顯示12存儲(chǔ)程序原理計(jì)算機(jī)的工作原理：“存儲(chǔ)程序”+“程序控制”問題程序描述求解步驟運(yùn)行內(nèi)存CPU取指分析執(zhí)行回寫外存無需干預(yù)自動(dòng)完成程序的執(zhí)行過程機(jī)器指令格式操作碼操作數(shù)機(jī)器執(zhí)行什么操作執(zhí)行對(duì)象（具體數(shù)、存放位置）例如：1011000000000101這是一條2字節(jié)指令，第1個(gè)字節(jié)（即10110000）表示操作碼，第2個(gè)字節(jié)（即00000101）表示操作數(shù)。含義：把數(shù)5送入累加器A。指令與程序指令是對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行程序控制的最小單位。計(jì)算機(jī)所識(shí)別的指令集合稱為計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)。指令系統(tǒng)：CISC（20世紀(jì)90年代前）、RISC（ARM）。不同的CPU架構(gòu)，采用不同的指令集。指令系統(tǒng)IntelX86ARMARMv1~ARMv7RISCAMDamd64CISC+3D-Now!指令集CISC完成一項(xiàng)特定任務(wù)的一組指令序列。源程序（高級(jí)語(yǔ)言書寫）處理器A-指令系統(tǒng)A處理器B-指令系統(tǒng)N處理器N-指令系統(tǒng)N……編譯程序A編譯程序B編譯程序……編譯程序N程序2.2微型計(jì)算機(jī)的組成相互依賴協(xié)同工作相互促進(jìn)協(xié)同發(fā)展硬件：物理實(shí)體，決定性能；軟件：邏輯實(shí)體，決定功能。硬件與軟件語(yǔ)言處理程序數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)軟件系統(tǒng)服務(wù)程序等操作系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)系統(tǒng)軟件各種應(yīng)用軟件軟硬件層次關(guān)系5大部件輸入設(shè)備輸出設(shè)備存儲(chǔ)器運(yùn)算器控制器配件部件與配件總線總線是計(jì)算機(jī)各種功能部件之間傳送信息的公共通信干線。主機(jī)的各個(gè)部件通過總線相連接，外部設(shè)備通過相應(yīng)的接口電路與總線相連接，形成了計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)。系統(tǒng)總線架構(gòu)圖依據(jù)傳輸?shù)男畔⒎N類地址總線AB用于傳送地址信息：讀寫位置地址總線數(shù)據(jù)總線控制總線數(shù)據(jù)總線DB用于傳送數(shù)據(jù)信息雙向：可把CPU的數(shù)據(jù)傳送到存儲(chǔ)器或輸入輸出接口等其它部件，也可將其它部件的數(shù)據(jù)傳送到CPU控制總線主要用來傳送控制信號(hào)和時(shí)序信號(hào)讀寫信號(hào)，中斷請(qǐng)求、回答與響應(yīng)信號(hào)，工作狀態(tài)信號(hào)以及其他各種功能控制信號(hào)。分類單向：只能從CPU傳向存儲(chǔ)器或I/O端口X86架構(gòu)CPU總線Intel從8086開始，286、386、486、586、P1、P2、P3、P4都用的同一種CPU架構(gòu)，統(tǒng)稱X86。早期PC，CPU/RAM/IO都是在一條總線上，所有部件必須在同步的模式下工作。CPU內(nèi)存I/O設(shè)備北橋主要控制

CPU內(nèi)存顯卡等高速設(shè)備。南橋芯片負(fù)責(zé)I/O總線之間的通信。南橋、北橋芯片解決速度不匹配問題。前端總線橋間總線AGP總線內(nèi)存總線外部總線軟件：與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)操作有關(guān)的程序和文檔。程序-指完成特定功能的指令序列以及所處理的數(shù)據(jù)；文檔-與軟件開發(fā)、維護(hù)和使用有關(guān)的文字材料，是軟件的必要的組成部分。軟件的概念及特點(diǎn)軟件軟件的基本特點(diǎn)邏輯實(shí)體無明顯的制造過程對(duì)硬件和環(huán)境依賴復(fù)雜、會(huì)更復(fù)雜開發(fā)成本昂貴牽扯到很多社會(huì)因素系統(tǒng)軟件指控制和協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)及外部設(shè)備，支持應(yīng)用軟件開發(fā)和運(yùn)行的系統(tǒng)。操作系統(tǒng)語(yǔ)言處理程序數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)軟件的分類應(yīng)用軟件為滿足用戶不同領(lǐng)域、不同問題的應(yīng)用需求而開發(fā)的軟件。文字處理軟件、媒體播放軟件、輔助設(shè)計(jì)軟件、信息管理軟件、導(dǎo)航系統(tǒng)等。操作系統(tǒng)簡(jiǎn)稱OS，負(fù)責(zé)管理和控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的全部軟、硬件資源，合理地組織計(jì)算機(jī)的工作流程，為用戶應(yīng)用程序的運(yùn)行提供一個(gè)友好的界面和良好的工作環(huán)境。計(jì)算機(jī)硬件操作系統(tǒng)應(yīng)用軟件人機(jī)接口支持管理管理地位：是系統(tǒng)硬件之上的第一層軟件，為其他軟件提供單向支撐作用。主要設(shè)計(jì)目標(biāo)：向用戶提供方便、簡(jiǎn)單的使用環(huán)境；提高系統(tǒng)資源的利用。操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介處理機(jī)管理的主要任務(wù)是對(duì)中央處理機(jī)的分配和運(yùn)行實(shí)施有效的管理，提高CPU的利用率。處理機(jī)管理進(jìn)程控制進(jìn)程調(diào)度進(jìn)程同步進(jìn)程通信程序只有裝入主存時(shí)才有可能被處理機(jī)執(zhí)行，存儲(chǔ)器管理為更多的任務(wù)分配所需的存儲(chǔ)空間。存儲(chǔ)器管理內(nèi)存分配存儲(chǔ)保護(hù)存儲(chǔ)擴(kuò)充I/O設(shè)備種類繁多，特性和操作方式相差甚大設(shè)備管理成為操作系統(tǒng)中最繁雜且與硬件最緊密的部分。設(shè)備管理設(shè)備是計(jì)算機(jī)中的重要資源，設(shè)備管理的主要任務(wù)是控制設(shè)備和CPU之間的I/O操作。緩沖區(qū)管理設(shè)備分配虛擬設(shè)備設(shè)備處理設(shè)備獨(dú)立性(1)

文件存儲(chǔ)空間的管理。(2)

目錄管理。(3)

文件保護(hù)。(4)文件操作管理。文件管理是操作系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)文件統(tǒng)一管理的一組軟件、被管理的文件以及為實(shí)施文件管理所需要的一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的總稱。從系統(tǒng)角度來看，文件系統(tǒng)是對(duì)文件存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)空間進(jìn)行組織，分配和回收，負(fù)責(zé)文件的存儲(chǔ)，檢索，共享和保護(hù)。文件管理操作系統(tǒng)提供兩種形式的接口供用戶使用。命令接口提供一組命令供用戶直接或間接控制自己的作業(yè)；(2)程序接口提供一組系統(tǒng)調(diào)用供用戶應(yīng)用程序和其他系統(tǒng)程序調(diào)用操作系統(tǒng)的功能。用戶接口手機(jī)操作系統(tǒng)安卓操作系統(tǒng)Google發(fā)布基于Linux平臺(tái)的開源移動(dòng)手機(jī)平臺(tái)。優(yōu)點(diǎn)：具備觸摸屏、高級(jí)圖形顯示和上網(wǎng)功能，界面強(qiáng)大。硬件廠商：摩托羅拉、三星、LG、聯(lián)想，中興等。缺點(diǎn)：由于跨平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)導(dǎo)致了安卓系統(tǒng)的不兼容性；開放性帶來的不安全。常見操作系統(tǒng)IOS操作系統(tǒng)硬件廠商：蘋果公司優(yōu)點(diǎn)：全觸摸設(shè)計(jì)，第三方軟件多。特點(diǎn)：系統(tǒng)封閉最初為iPhone設(shè)計(jì)，后來用到iPodtouch、iPad以及AppleTV等產(chǎn)品上。IOS產(chǎn)品的封閉性，所有的APP都運(yùn)行在iPhone，iPad等iOS產(chǎn)品當(dāng)中，有著很高的硬件利用效率。Microsoft開發(fā)的用于PocketPC和Smartphone的軟件平臺(tái)。將Windows桌面擴(kuò)展到了個(gè)人設(shè)備中。WindowsMobile硬件廠商：HTC、三星電子、LG、山寨廠商。優(yōu)點(diǎn)：界面和操作都和Windows十分接近，各種保存在電腦或手機(jī)里的信息、資料可以輕松實(shí)現(xiàn)共享，有大量的應(yīng)用軟件可供用戶選擇。缺點(diǎn)：占用系統(tǒng)資源高、容易系統(tǒng)崩潰。計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)主流：Windows系統(tǒng)、Linux系統(tǒng)和MacOS系統(tǒng)。微軟公司開發(fā)的窗口化操作系統(tǒng)。采用GUI圖形化操作模式，使用廣泛。Windows系統(tǒng)蘋果計(jì)算機(jī)公司為它的Macintosh計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的操作系統(tǒng)。最早采用GUI圖形用戶界面、多媒體應(yīng)用、鼠標(biāo)等。MacOS操作系統(tǒng)Linux是一種自由和開放源碼的操作系統(tǒng)，存在多種不同的Linux版本（都使用Linux內(nèi)核）。Linux可安裝在各種計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備中，比如手機(jī)、平板電腦、路由器、視頻游戲控制臺(tái)、臺(tái)式計(jì)算機(jī)、大型機(jī)和超級(jí)計(jì)算機(jī)。Linux世界上運(yùn)算最快的10臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)運(yùn)行的都是Linux操作系統(tǒng)。適合普通用戶：熟悉，好用，圖形圖像軟件多。用戶不知道自己想要什么，也不明白自己在做什么，更不打算為自己的行為負(fù)責(zé)。WindowsLinuxMacOS適合it工作人員：主要占據(jù)服務(wù)器領(lǐng)域市場(chǎng)。用戶知道自己想要什么，也明白自己在做什么，并且會(huì)為自己的行為負(fù)責(zé)。前端工程師的主流選擇：Mac系統(tǒng)只被裝在蘋果公司的電腦上。選擇程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是用于書寫計(jì)算機(jī)程序的一組記號(hào)和一組規(guī)則。低級(jí)面向過程面向非過程高級(jí)語(yǔ)言處理程序機(jī)器語(yǔ)言機(jī)器語(yǔ)言是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)唯一能識(shí)別的、不需要翻譯直接供機(jī)器使用的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。用機(jī)器語(yǔ)言編寫程序難度大、直觀性差、容易出錯(cuò)，修改、調(diào)試也不方便，計(jì)算機(jī)能夠直接識(shí)別，程序運(yùn)行速度最快。1+2+……100的部分代碼匯編語(yǔ)言機(jī)器語(yǔ)言助記表示。和機(jī)器語(yǔ)言一樣，也是面向機(jī)器的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，通用性差，使用不方便。機(jī)器語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言一般都稱為低級(jí)語(yǔ)言。MOVAX,20

MOVCX,100

ADDAX,CX計(jì)算機(jī)不識(shí)別，需要翻譯。高級(jí)語(yǔ)言高級(jí)語(yǔ)言的書寫方式更接近人們的思維習(xí)慣，程序更便于閱讀和理解，出錯(cuò)時(shí)也容易檢查和修改。Main(){inti,sum=0;for(i=1;i<=100;i++)sum=sum+i;printf(“d%”,sum);}MOVAL,0

MOVBL,0

LAB:INCAL

ADDBL,AL

CMPAL,100

JNELABC語(yǔ)言匯編語(yǔ)言語(yǔ)言處理程序一般是由匯編程序、編譯程序、解釋程序和相應(yīng)的操作程序等組成，其作用是將源程序翻譯成計(jì)算機(jī)能識(shí)別的目標(biāo)程序。語(yǔ)言處理程序使用機(jī)器語(yǔ)言書寫的程序，無需翻譯。匯編語(yǔ)言書寫的程序無法獨(dú)立于機(jī)器(特定的CPU體系結(jié)構(gòu))，要翻譯成機(jī)器指令才能執(zhí)行。高級(jí)語(yǔ)言獨(dú)立于機(jī)器的特性，靠編譯器為不同機(jī)器生成不同的目標(biāo)代碼。將高級(jí)語(yǔ)言編譯到什么程度跟編譯的技術(shù)有關(guān)。解釋和編譯生成可執(zhí)行的EXE文件，指令序列，依賴具體的硬件平臺(tái)。跨平臺(tái)需要重新編譯。通過編譯器將java源程序編譯成java字節(jié)碼文件（.class）一種中間格式，和硬件無關(guān)。虛擬機(jī)由軟件實(shí)現(xiàn)，將字節(jié)碼文件轉(zhuǎn)換為具體平臺(tái)可執(zhí)行的機(jī)器指令，實(shí)現(xiàn)了JAVA的跨平臺(tái)性。JAVA有多種JVM，不同的JVM中有針對(duì)不同平臺(tái)的解釋器，可以把相同的字節(jié)碼文件翻譯成相應(yīng)平臺(tái)可以識(shí)別執(zhí)行的機(jī)器指令碼。虛擬機(jī)技術(shù)2.3數(shù)值的存儲(chǔ)數(shù)制2進(jìn)制8進(jìn)制10進(jìn)制16進(jìn)制用一組固定的數(shù)字和一套統(tǒng)一的規(guī)則來表示數(shù)目的方法。0、1，逢2進(jìn)10……7，逢8進(jìn)10……9，逢10進(jìn)10……9、A……F，逢16進(jìn)1基數(shù)位權(quán)RRN2進(jìn)制：2，2n-1,2n-2,……21,20,2-1,2-2,……8進(jìn)制：8，8n-1,8n-2,……81,80,8-1,8-2,……10進(jìn)制：10，10n-1,10n-2,……101,100,10-1,10-2,……16進(jìn)制：16，16n-1,16n-2,……161,160,16-1,16-2,……總結(jié)R進(jìn)制：R，Rn-1,Rn-2,……R1,R0,R-1,R-2,……不同進(jìn)制，計(jì)數(shù)功能等價(jià)，可以相互轉(zhuǎn)換。數(shù)制轉(zhuǎn)換2進(jìn)制------10機(jī)制：人類習(xí)慣2進(jìn)制------8機(jī)制：程序設(shè)計(jì)，處理方便性2進(jìn)制------16機(jī)制：程序設(shè)計(jì)，處理方便性(1001.1)2=1╳23+0╳22+0╳21+1╳20+1╳2-1

=（8+0+1+0.5）10=（9.5）10例：(2019.8)10=2╳103+0╳102+1╳101+9╳100+8╳10-1“權(quán)”二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)規(guī)則：按“權(quán)”展開求和10N2N(6B.8)2=6╳161+11╳160+8╳16-1=（96+11+0.5）10=（107.5）108N二進(jìn)制和十進(jìn)制的轉(zhuǎn)換十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制整數(shù)整數(shù)部分：除以2取余，直到商為0，從下往上讀數(shù)。例：將十進(jìn)制數(shù)87轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制

2|87……1 2|43……12|21……1 2|10……02|5……1 2|2…02|1……10所以,(87)10=(1010111)2小數(shù)部分：乘二取整，直到小數(shù)部分為零或給定的精度為止，從前向后讀數(shù)。0.81252X1.6250……1整數(shù)0.62521.250……10.2520.5……00.521.0……1XXX所以,(0.8125)10=(0.1101)2(0.65)10=(0.10100110011)210---R進(jìn)制整數(shù)部分：除以R取余小數(shù)部分：乘以R取整2進(jìn)制到8進(jìn)制：3位歸并8進(jìn)制到2進(jìn)制：1位分3位例如：將（10101101.10111）2轉(zhuǎn)換成8進(jìn)制數(shù)。（10101101.10111）2=（010

101

101.101

110）2

=（255.56）8

例如：將（255.56）8轉(zhuǎn)換成2進(jìn)制數(shù)。（255.56）8=（255.56）8

=（010

101

101.101

110）2二進(jìn)制和八進(jìn)制的轉(zhuǎn)換2進(jìn)制到16進(jìn)制：4位歸并16進(jìn)制到2進(jìn)制：1位分4位例如：將（10101101.10111）2轉(zhuǎn)換成16進(jìn)制數(shù)。（10101101.10111）2=（1010

1101.1011

1000）2

=（AD.B8）16

例如：將（AD.B8）8轉(zhuǎn)換成2進(jìn)制數(shù)。（AD.B8）8=（AD.B8）16

=（1010

1101.1011

1000）2二進(jìn)制和十六進(jìn)制的轉(zhuǎn)換以8位整數(shù)存儲(chǔ)為例數(shù)字的存儲(chǔ)易實(shí)現(xiàn)、易運(yùn)算原則+90-90符號(hào)位：0表示+，1表示-+37：00100101原碼反碼補(bǔ)碼-38：10100110+37：00100101-38：11011001+37：00100101-38：11011010整數(shù)數(shù)值部分按位取反反碼+1整數(shù)在計(jì)算機(jī)中以補(bǔ)碼形式存儲(chǔ)計(jì)算:37-38111111111111111010000001編碼設(shè)計(jì)很重要補(bǔ)碼反碼原碼2.4文字的存儲(chǔ)三種編碼文字需三種編碼鍵盤上的按鍵組合存儲(chǔ)的二進(jìn)制編碼決定文字形狀的二進(jìn)制編碼123存儲(chǔ)碼字形碼輸入碼英文：字母拼寫順序computer漢字：

從音：wang拼音

從形：gggg五筆借助已有鍵盤按鍵，為文字所構(gòu)建的可區(qū)分的編碼。重碼率低，編碼短，易記憶。輸入碼英文：ASCII碼漢字：GB2312，GB18030存儲(chǔ)時(shí)，為文字所構(gòu)建的可區(qū)分的二進(jìn)制編碼。存儲(chǔ)碼A10000017b存儲(chǔ)

010000018b基于x86的系統(tǒng)基本都支持使用ASCII碼DOS，VC編譯器ASCII碼國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)總局發(fā)布，1981年5月1日實(shí)施。收錄簡(jiǎn)化漢字及符號(hào)、字母、日文假名等共7445個(gè)圖形字符，其中漢字占6763個(gè)。圖形字符采用兩個(gè)字節(jié)表示，每個(gè)字節(jié)采用七位編碼表示。GB2312GBK-1995GB180301995年實(shí)施。GBK向下與GB2312完全兼容，向上支持ISO10646國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，共收入21886個(gè)漢字和圖形符號(hào)。圖形字符采用雙字節(jié)表示。GB18030-2005是我國(guó)最新的內(nèi)碼字集，與GB2312-1980和GBK兼容，共收錄漢字70244個(gè)。采用多字節(jié)編碼：1個(gè)、2個(gè)或4個(gè)字節(jié)。解決傳統(tǒng)的字符編碼方案的局限。為每種語(yǔ)言中的每個(gè)字符設(shè)定唯一的二進(jìn)制編碼。滿足跨語(yǔ)言、跨平臺(tái)進(jìn)行文本轉(zhuǎn)換、處理的要求。1990年開始研發(fā)，1994年正式公布。UNICODE碼編碼方案：UTF-8、UTF-16、UTF-32。Unicode5.0版本中，用了238605個(gè)碼位。點(diǎn)陣字形碼矢量字形碼輸出碼所有文字字形碼形成字庫(kù)輸出碼又稱字形碼，用于描述文字輸出形狀的編碼。點(diǎn)陣字形碼把漢字按圖形符號(hào)設(shè)計(jì)成點(diǎn)陣圖，就得到了相應(yīng)的點(diǎn)陣代碼（字形碼）放大變形、鋸齒邊界保存每一個(gè)文字的描述信息，筆劃的起始、終止坐標(biāo)，半徑、弧度等。通常使用貝塞爾曲線，繪圖指令和數(shù)學(xué)公式進(jìn)行繪制。理論上可以被無限地放大，筆劃輪廓仍然能保持圓滑。矢量字形碼英文的輸入漢字的輸入2.5多媒體數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)采樣量化編碼圖像的數(shù)字化數(shù)字化圖像的優(yōu)勢(shì)數(shù)學(xué)運(yùn)算：基本運(yùn)算，特征提取，檢索等。128灰度級(jí)64灰度級(jí)32灰度級(jí)16灰度級(jí)8灰度級(jí)4灰度級(jí)2灰度級(jí)256灰度級(jí)采樣列采樣行在一幅圖像的每個(gè)像素位置上測(cè)量顏色值。圖像傳感元件完成。將像素處的亮度轉(zhuǎn)換成與其成正比的電壓值/電流值。采樣數(shù)字圖像僅僅是真實(shí)場(chǎng)景的一個(gè)近似。將把取樣后所得的用連續(xù)量表示的像素值離散化為整數(shù)值的過程叫量化。量化256級(jí)灰度圖象子圖（16x16）

子圖對(duì)應(yīng)的量化數(shù)據(jù)圖像編碼與壓縮的本質(zhì)對(duì)將要處理的圖像源數(shù)據(jù)按照一定的規(guī)則進(jìn)行變換和組合，可以用盡可能少的符號(hào)來表示盡可能多的信息。圖像編碼與壓縮的依據(jù)源圖像中冗余，諸如空間冗余、時(shí)間冗余、信息熵冗余、結(jié)構(gòu)冗余、知識(shí)冗余等。指在滿足一定質(zhì)量（信噪比的要求或主觀評(píng)價(jià)得分）的條件下，以較少比特?cái)?shù)表示圖像或圖像中所包含信息的技術(shù)。編碼文件類型與壓縮編碼圖像原始格式數(shù)據(jù)量大，1200萬像素24位圖，文件大小為36MB。壓縮存儲(chǔ)文件類型文件類型決定文件封裝格式，一般由文件后綴名體現(xiàn)。壓縮編碼數(shù)據(jù)部分采用何種方式編碼，是文件內(nèi)容的一部分。不壓縮，兩種存儲(chǔ)格式：左下角開始，從左向右，從下向上依次記錄。左上角開始，從左向右，從上向下依次存儲(chǔ)。bmp圖像塊可重復(fù)：多幅圖像----動(dòng)畫采用串表壓縮算法來存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)支持256色gifJPG文件使用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式有多種。最常用的是JPEG文件交換格式（JPEGFileInterchangeFormat，JFIF）。文件由一個(gè)個(gè)數(shù)據(jù)段組成：標(biāo)記碼(Tag)、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、數(shù)據(jù)。

標(biāo)記碼（Tag）

2Bytes

數(shù)據(jù)長(zhǎng)度（大端序）2Bytes數(shù)據(jù)n-2Bytes……下一個(gè)數(shù)據(jù)段離散余弦變換小波變換有損壓縮視覺敏感視覺不敏感jpgpng文件：無損壓縮，采用LZ77算法的派生算法進(jìn)行壓縮，高壓縮比?；叶葓D像深度可到16位，彩色圖像深度可到48位。瀏覽器上采用流式瀏覽：完全下載之前提供一個(gè)基本的圖像內(nèi)容，然后逐漸清晰。最主要是：IHDR（圖像描述信息，如寬度，高度，是否真彩色..）IDAT（圖像數(shù)據(jù)）IEND（文件尾終止符）文件頭（89504E470D0A1A0A）數(shù)據(jù)塊Chunk數(shù)據(jù)塊Chunk……數(shù)據(jù)塊Chunkpng采樣量化編碼視頻的數(shù)字化xy平面(a,b)先在時(shí)間軸上采樣，再按靜止圖像處理。兩次采樣完成。采樣及量化通過特定的壓縮技術(shù)，將某個(gè)視頻格式的文件轉(zhuǎn)換成另一種視頻格式文件的方式。常見編解碼標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際電聯(lián)的H.264；ISO的MPEG系列標(biāo)準(zhǔn)；Real-Networks的RealVideo；微軟公司的WMV；Apple公司的QuickTime；google力推的WebM格式。編碼兩大類影像文件：VCD。流式視頻文件：構(gòu)架在流式視頻技術(shù)之上的，采用“邊傳邊播”技術(shù)，即先從服務(wù)器上下載一部分視頻文件，形成視頻流緩沖區(qū)后實(shí)時(shí)播放，同時(shí)繼續(xù)下載，為接下來的播放做好準(zhǔn)備。常見視頻文件視頻壓縮數(shù)據(jù)的某種格式封裝。AVI格式音頻視頻交錯(cuò)格式，將視頻和音頻交織在一起進(jìn)行同步播放。圖像質(zhì)量好，跨多個(gè)平臺(tái)使用。文件擴(kuò)展名.aviDVD-AVI格式索尼、JVC、松下等多家廠商聯(lián)合提出的一種家用數(shù)字視頻格式。數(shù)碼攝像機(jī)使用該格式記錄視頻數(shù)據(jù)。習(xí)慣稱為DV-AVI格式。文件擴(kuò)展名.avi。MOV格式

Apple公司開發(fā)的一種視頻格式，跨平臺(tái)性，即不僅能支持MacOS，同樣也能支持Windows系列。文件擴(kuò)展名.mov。

采用MPEG壓縮標(biāo)準(zhǔn)的文件采用有損壓縮方法減少運(yùn)動(dòng)圖像中的冗余信息。MPEG-1、MPEG-2和MPEG-4MPEG-1：文件擴(kuò)展名.mpg、.mlv、.mpe、.mpeg及VCD光盤中的.dat文件等。

MPEG-2：文件擴(kuò)展名.mpg、.mpe、.mpeg、.m2v及DVD光盤上的.vob文件等。

MPEG-4：文件擴(kuò)展名.asf、.mov和DivX、AVI等。

WMV格式、RM格式、RMVB格式

、ASF格式……

真的好混亂視頻壓縮編碼

解碼器解碼器的支持能夠?qū)μ囟ǜ袷綌?shù)字壓縮視頻進(jìn)行壓縮或者解壓縮的程序。幅值t一個(gè)周期－+空氣壓強(qiáng)0決定音調(diào)決定音強(qiáng)聲音的數(shù)字化CD-DA數(shù)字音樂、FM廣播、AM廣播和電話的帶寬1020502003.4K7K15K22Kf(Hz)電話AM廣播CD－DAFM廣播1020502003.4K7K15K22Kf(Hz)電話AM廣播CD－DAFM廣播奈奎斯特定理：采樣頻率高于聲音信號(hào)最高頻率兩倍時(shí)，就可把數(shù)字信號(hào)表示的聲音還原為原來的聲音。衡量數(shù)字音頻的主要指標(biāo)包括：采樣頻率 量化位數(shù)通道(聲道)個(gè)數(shù)

常見音頻文件音頻壓縮數(shù)據(jù)的某種格式封裝。兩大類音樂指令文件（如MIDI）：一般由音樂創(chuàng)作軟件制作而成，它實(shí)質(zhì)上是一種音樂演奏的命令，不包括具體的聲音數(shù)據(jù)，故文件很??；聲音文件：通過錄音設(shè)備錄制的原始聲音，其實(shí)質(zhì)上是一種二進(jìn)制的采樣數(shù)據(jù)，故文件較大。聲音文件還可以分為“音頻流”和“非音頻流”兩種。音頻流：夠一邊下載一邊收聽，比如“.WMA”、“.RA”、“.MOV”等。非音頻流：需要等整個(gè)壓縮文件全部下載到自己機(jī)器后才可以觀看。WAVE文件：WAV幾乎是和CD相當(dāng)?shù)?，直接存?chǔ)采樣后的數(shù)據(jù)。MP3文件：MP3就是一種音頻壓縮技術(shù)，這種壓縮方式的全稱叫MPEGAudioLayer3，所以人們把它簡(jiǎn)稱為MP3。有損數(shù)據(jù)壓縮，可以按照不同的位速進(jìn)行壓縮，提供了在數(shù)據(jù)大小和聲音質(zhì)量之間進(jìn)行權(quán)衡的一個(gè)范圍。WMA文件：是微軟公司推出一種音頻格式，在壓縮比和音質(zhì)方面都超過了MP3，在較低的采樣頻率下也能產(chǎn)生較好的音質(zhì)。APE文件：APE是一種無損壓縮音頻技術(shù)，APE的文件大小大概為WAV的一半左右。通過網(wǎng)絡(luò)傳輸音頻CD，APE可以節(jié)約大量的資源。FLAC：無損壓縮格式，可以還原音樂光盤音質(zhì)。已被很多軟件及硬件音頻產(chǎn)品所支持。2.6AI時(shí)代的計(jì)算機(jī)高性能計(jì)算（HPC）大數(shù)據(jù)處理能力AI時(shí)代計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)和趨勢(shì)分布式計(jì)算架構(gòu)智能硬件和軟件自適應(yīng)和可編程性AI與物聯(lián)網(wǎng)融合安全性和隱私保護(hù)量子計(jì)算的探索智能芯片的分類專門為云數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)的高性能、高效率的處理器。目的：用于加速人工智能任務(wù)，如機(jī)器學(xué)習(xí)模型的訓(xùn)練和推理。處理大規(guī)模數(shù)據(jù)集和復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，顯著提升AI應(yīng)用的性能和效率。在數(shù)據(jù)源附近進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。目標(biāo)：將AI計(jì)算能力直接集成到物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設(shè)備、智能攝像頭、機(jī)器人、自動(dòng)駕駛汽車等設(shè)備中，以實(shí)現(xiàn)低延遲、高響應(yīng)速度和數(shù)據(jù)隱私保護(hù)。

云端AI芯片邊緣AI芯片高分辨率視頻游戲和復(fù)雜3D場(chǎng)景的渲染.執(zhí)行大量并行計(jì)算，快速生成高質(zhì)量的圖像和動(dòng)畫。人工智能圖形及游戲渲染科學(xué)研究擅長(zhǎng)進(jìn)行大規(guī)模并行計(jì)算。適用于科學(xué)計(jì)算、金融模型、大數(shù)據(jù)分析等領(lǐng)域，特別是在需要處理大量數(shù)據(jù)且計(jì)算步驟相互獨(dú)立的場(chǎng)景。視頻處理GPU是一種專門用于圖像和圖形相關(guān)運(yùn)算工作的微處理器，被稱為顯示核心或視覺處理器。最初用于3D游戲渲染?？焖倬幋a和解碼視頻文件，確保流暢播放和高效編輯。實(shí)時(shí)視頻特效處理，如在直播或視頻會(huì)議中增加濾鏡和虛擬背景。并行計(jì)算能夠加速神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練過程，比傳統(tǒng)CPU更快地處理海量數(shù)據(jù)。提升開發(fā)和研究的效率。用于模擬和建模，如氣候模型,處理大數(shù)據(jù)集合，并進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析和可視化。GPU（圖形處理器）1342除了推理任務(wù)外，在v1的基礎(chǔ)上增加了訓(xùn)練功能，并且比上一代產(chǎn)品有更高的性能。TPUv2系列TPUv3系列主要用于深度學(xué)習(xí)模型的推理階段，比如圖像識(shí)別和自然語(yǔ)言處理，它通過脈動(dòng)陣列設(shè)計(jì)，高效處理大規(guī)模矩陣計(jì)算。TPUv4系列最新的TPU產(chǎn)品，不僅適用于訓(xùn)練和推理，還擴(kuò)展到其他計(jì)算密集型任務(wù)，如科學(xué)模擬和數(shù)據(jù)分析。廣泛應(yīng)用于機(jī)器學(xué)習(xí)訓(xùn)練和推理，特別適用于復(fù)雜模型和大規(guī)模數(shù)據(jù)集。在性能上有了顯著提升，支持更多類型的網(wǎng)絡(luò)層。TPUv1系列TPU（張量處理單元）TPU是一種專門用于機(jī)器學(xué)習(xí)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)任務(wù)的高性能芯片，是Google專門針對(duì)機(jī)器學(xué)習(xí)任務(wù)研發(fā)的芯片，TPU基于TensorFlow框架，極大地提高了機(jī)器學(xué)習(xí)模型的訓(xùn)練速度和推理效率。FPGA/ASICFPGAASIC是現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列的簡(jiǎn)稱。FPGA可以通過編程改變內(nèi)部連接結(jié)構(gòu)和邏輯單元，以實(shí)現(xiàn)特定的功能設(shè)計(jì)。廣泛應(yīng)用于數(shù)字信號(hào)處理、視頻和圖像處理、通信系統(tǒng)、工業(yè)控制、數(shù)據(jù)中心加速以及人工智能等。是專用集成電路的簡(jiǎn)稱，是指為特定應(yīng)用定制的集成電路芯片。這種芯片在設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)固定了內(nèi)部邏輯，專門針對(duì)某一特定應(yīng)用或功能進(jìn)行優(yōu)化，從而提供更高的性能和效率。邊緣AI芯片邊緣AI芯片指的是在網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)進(jìn)行的人工智能計(jì)算的芯片，用于實(shí)現(xiàn)低延遲、高效率且保護(hù)隱私的數(shù)據(jù)處理。此類芯片主要應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、智能家居、自動(dòng)駕駛、智能安防等領(lǐng)域。智能家居如智能行車記錄和駕駛行為檢測(cè)類產(chǎn)品，以及安全監(jiān)控設(shè)備的AI加速。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)家庭自動(dòng)化和智能設(shè)備控制，如語(yǔ)音助手和智能家電控制。在工業(yè)環(huán)境中，用于機(jī)器視覺、預(yù)測(cè)性維護(hù)和自動(dòng)化控制。智能安防車輛中用于輔助駕駛或自動(dòng)駕駛的AI芯片，需要實(shí)時(shí)處理大量傳感器數(shù)據(jù)。如智能手機(jī)中的AI功能，包括屏幕解鎖、人臉識(shí)別、圖像處理和拍照特效等。自動(dòng)駕駛消費(fèi)類電子設(shè)備QualcommSnapdragonApple在A系列芯片中集成的NeuralEngine是專為AI計(jì)算設(shè)計(jì)的加速器，特別適用于機(jī)器學(xué)習(xí)任務(wù)。它在iPhone、iPad和Mac等設(shè)備中提供高性能的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推理能力。IntelMovidiusMyriadXAppleNeuralEngineNVIDIA的Jetson系列模塊，如JetsonNano、JetsonXavierNX和JetsonAGXXavier，是專為邊緣計(jì)算設(shè)計(jì)的高性能AI計(jì)算平臺(tái)。它們集成了GPU、CPU和專用的深度學(xué)習(xí)加速器，適用于復(fù)雜的人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用，如計(jì)算機(jī)視覺和自然語(yǔ)言處理。GoogleCoral基于Google的EdgeTPU（TensorProcessingUnit）技術(shù)，Coral系列模塊和開發(fā)板為邊緣設(shè)備提供強(qiáng)大的機(jī)器學(xué)習(xí)加速能力。EdgeTPU是專為運(yùn)行TensorFlowLite模型設(shè)計(jì)的ASIC（專用集成電路），能夠高效地執(zhí)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推理任務(wù)。Ambarella的CVflow芯片集成了高性能的視頻處理和AI計(jì)算能力，適用于智能攝像頭和無人機(jī)等設(shè)備。它們能夠?qū)崟r(shí)處理高清視頻流，執(zhí)行物體檢測(cè)、識(shí)別和跟蹤等任務(wù)。Qualcomm的Snapdragon移動(dòng)平臺(tái)集成了AI引擎，包括CPU、GPU和HexagonDSP，用于加速AI任務(wù)。Snapdragon888和8Gen1等高端芯片特別強(qiáng)化了AI性能，適用于智能手機(jī)、智能眼鏡和XR（擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)）設(shè)備。NVIDIAJetson系列MovidiusMyriadX視覺處理單元（VPU）是專為邊緣設(shè)備設(shè)計(jì)的低功耗、高性能