第2章 办公自动化相关技术.ppt

第2章办公自动化相关技术 2 1微型计算机的发展与应用2 2多媒体技术2 3数据库知识2 4计算机网络基础知识2 5数据通信技术2 6存储技术2 7显示技术2 8大规模集成电路技术思考题 2 1微型计算机的发展与应用 2 1 1微型计算机的发展趋势1 快速化和微型化快速化和微型化始终是微型计算机发展追求的目标 未来发展也不例外 2 网络化计算机技术和现代通信技术的结合将今日世界带入了Internet时代 2 网络化计算机技术和现代通信技术的结合将今日世界带入了Internet时代 3 智能化智能化是让计算机具有模拟人的感觉和思维过程的能力 即具有推理 联想 学习等人工智能 4 多媒体化多媒体化是指计算机不但具有处理文字 数字 符号 信息的能力 而且具有处理声音 图像 动画和影像等多种媒体的能力 即成为多媒体计算机 2 1 2计算机的应用计算机的应用范围广泛 可归纳为如下七大方面 科学计算 数值计算 数据处理 自动控制 计算机辅助系统 CAD CAM CIMS CAI等 人工智能 多媒体应用和网络应用 1 科学计算 2 数据处理 3 自动控制 4 计算机辅助系统 5 人工智能 6 多媒体应用 7 网络应用 2 2多媒体技术 2 2 1概述1 多媒体计算机的定义2 多媒体技术的基本特性多媒体技术主要具有以下基本特性 1 数字化 2 多样化 3 集成化 4 交互性 3 多媒体中的关键技术 1 大容量的存储技术 2 数据压缩和解压缩技术 数据压缩包括两个过程 一个是数据编码 即对原始数据进行编码 以减少数据量 另一个是数据解码 把压缩的数据还原成为原始表示形式 3 音频 视频专业处理芯片 2 2 2声音技术1 模拟音频和数字音频数字音频质量取决于采样频率 取样大小和声道数 1 采样频率 2 取样大小 3 声道数 几种常见数字声音的主要参数如表2 1所示 表2 1几种常见数字声音的主要参数 2 数字音频存储1 WAV文件WAV文件又称波形文件 对声音进行数字化处理所得到的结果就是数字化音频 这是对外界声音进行采样并量化的结果 WAV文件的字节数 每秒 采样频率 Hz 量化位数 声道数 8例如 用44 1kHz的采样频率对声波进行采样 每个采样点的量化位数选用16位 则录制1秒的立体声节目 其波形文件所需要的存储容量为44100 16 2 8 176400Byte 2 MIDI文件乐器数字接口 MIDI MusicalInstrumentDigitalInterface 是数字音乐的国际标准 它是一种技术规范 规定不同厂家的电子乐器和计算机硬件设备间的数据通信协议 3 MP3文件MP3是MPEGLayer3的简称 简单地说 就是一种数字音频格式 音频 即声音 4 CDDACDDA音频是数字音频光盘 CompactDiscDigitalAudio 即大家日常使用的CD唱片 3 计算机语音处理基础计算机语音处理就是利用计算机对语音信息进行理解 识别 合成与播出的技术 语言信号的表示方法应该满足以下几点 1 能够保存语音信号的消息内容 2 便于存储和传输 3 可以实现多种变换而不损害所含消息的内容 4 表现形式能使消息内容易于被人或机器所提取 4 语音识别与合成技术在办公室自动化系统中计算机要与人交换信息 所以 人机对话 十分重要 语音识别 speechrecognition 就是让计算机听懂人说的话 1 语音识别方法常见的语音识别系统是模板匹配方式 它利用话筒采样 为了提高高频信号的作用要进行高频提升 并作信号头尾的判定 然后将模拟声波用A D转换器转换成数字信号 人耳是最佳的语音识别器 人耳有极强的分辨语音的特性 有抽取语音共性的本能 有极强的容错和适应能力 2 汉语语音识别方法汉语语音识别目前主要是在两个方面进行研究 孤立词的模板匹配识别和有限词汇的连续识别 3 语音合成技术语音合成 speechsynthesis 技术是利用计算机产生出音素 音节 字 词或句子的技术 20世纪80年代由于超大规模集成电路的发展 语音合成技术已进入实用化 语音合成的方法有 波形数字化 参数合成法和规则合成法 参数合成法属于分析合成 它提取语音信息 较好地反映了语音的频谱特性 5 语音应答式信息管理系统语音识别与语音合成技术为语音应答式信息管理系统奠定了技术基础 2 2 3图形与图像技术1 图形与图像的含义图形与图像的区别如表2 2所示 表2 2图形与图像的主要区别 2 数字图像的类型计算机中的图像有两种描述方式 一种是位图 又称点阵图像 bitmapimage 另一种是矢量图 又称几何图形 vectorgraphics 1 位图 2 矢量图 3 图像的重要参数图像具有以下几个重要参数 1 分辨率 屏幕分辨率 是指屏幕上的最大显示区域 即水平与垂直方向的像素个数 屏幕分辨率与显示模式有关 图像分辨率 是指图像的实际尺寸 即该图像的水平和垂直方向的大小 像素分辨率 是指一个像素的宽和长之比 2 颜色深度 3 图像文件的大小 未压缩的图像文件的大小与图像分辨率以及颜色深度的关系见表2 3 4 色彩模型 表2 3未压缩的图像文件的大小与图像分辨率以及颜色深度的关系 4 图像的压缩编不同的图像压缩有不同的适用范围 评价压缩编码优劣的主要指标如下 1 压缩倍数 指原始图像数据量与压缩后图像数据量的比值 通过压缩倍数可计算出压缩图像的像素深度 反之亦然 2 重建图像质量 使用主观评价法就可对重建图像质量作评价 按5级计分打分 3 算法复杂性 指编码和解码时的计算复杂性 4 时间延迟 与算法复杂性 编码解码硬件实现技术有关 5 图像的文件格式 1 PCX格式 2 BMP BitmapFile 格式 3 GIF格式 4 TIFF TagImageFileFormat 格式 5 JPG JointPhotographicExpertGoup 和PIC格式 6 PNG PortableNetworkGraphicFormat 格式 6 图形处理技术声音 图像是人类信息最重要的两个来源 声音是一维空间 图像是二维或三维空间 所以图像比声音具有更多的信息 过去一直是用模拟图像处理 如光学图像处理 由于计算机的应用出现了数字图像处理 数字图像处理主要用于以下几个方面 1 改善图像质量 2 进行图像识别 3 图像数据压缩 图像处理具有各种各样的应用 但其基本技术可归纳如下 1 图像的表示 2 图像增强技术 3 图像恢复 4 图像分析 5 图像数据压缩 6 投影数据的图像重建 7 图像处理系统的组成用计算机处理图像 需要把模拟图像转换成数字图像 这个过程叫数字化 一张单色数字图像一般有512 512个像素 每个像素用8位表示 彩色数字图像的像素有红 绿 蓝三色 每一种颜色也用8位表示 数字图像处理系统用于进行数字图像的处理 1 图像处理器 2 数字化仪 3 显示器 4 记录设备 8 图形图像处理系统的功能我们所讲的图形图像处理系统是基于计算机控制的 其主要功能有 1 输入 2 存储 3 处理 4 图与数据的相互转换 5 传输 6 输出 9 图形图像处理在办公活动中的应用图形图像处理具有非常广泛的应用领域 仅就其在办公活动中的应用就有多种 如下所述 1 输出各类统计图 2 交互式作图 3 文件输入 4 档案管理 5 签名 笔迹管理 2 2 4动画与视频技术1 概述视频 Video 是一种特殊的图像数据 将许多图像数据连续播放就可以形成视频 即视频是指内容连续变化的运动图像 计算机设计动画的方法有如下两种 1 造型动画 2 帧动画 2 视频编码的国际标准压缩技术是多媒体技术中最关键的技术 多媒体数据最大的特点是信息量巨大 图像的采集 存储 显示 传输均涉及到大容量存储技术和大容量高速传输技术 目前最流行的关于压缩编码的国际标准有如下三种 1 静止图像压缩标准JPEG 2 运动图像压缩标准MPEG MPEG标准描述如下 MPEG I标准是针对传输速率为1 1 5Mb s的普通电视质量的视频信号的压缩标准 目前VCD普遍采用MPEG I标准 MPEG II标准是对每秒30帧的720 572像素分辨率的视频信号进行压缩的标准 传输速率为5 15Mb s 它主要面向DVD 150路电视直播 540路CATV和HDTV等 MPEG III标准是针对每秒20帧的1920 1080像素分辨率的视频信号进行压缩的标准 它主要面向高清晰度电视HDTV 在实际应用时 发现画面有轻度扭曲等缺陷 该标准已经放弃 MPEG IV标准是利用帧重建的方法传输图像 满足低成本视频通讯的要求 它是真正意义上的数字化多媒体技术 它广泛应用于通讯 计算机和电视 电影等领域 3 视频通信编码标准H 261 3 视频文件压缩的格式视频文件压缩的格式主要有以下四种 1 AVI文件 2 MOV文件 3 MPG文件 4 DAT文件 2 3数据库知识 2 3 1数据库技术的历史和发展1 人工管理阶段这个时期数据管理的特点如下 1 数据不保存 2 没有对数据进行管理的软件系统 3 没有文件的概念 4 一组数据对应于一个程序 数据是面向应用的 2 文件系统阶段文件系统阶段是指计算机不仅用于科学计算 还大量用于管理数据的阶段 20世纪50年代后期到60年代中期 在硬件方面 外存储器有了磁盘 磁鼓等直接存取的存储设备 在软件方面 操作系统中已经有了专门用于管理数据的软件 称为文件系统 这个时期数据管理的特点如下所述 1 数据需要长期保存在外存上供反复使用 2 程序之间有了一定的独立性 3 文件的形式已经多样化 4 数据的存取基本上以记录为单位 3 数据库系统阶段数据库系统阶段是从20世纪60年代后期开始的 在这一阶段中 数据库中的数据不再是面向某个应用或某个程序 而是面向整个企业 组织 或整个应用的 数据库系统阶段的特点是 1 采用复杂的结构化的数据模型 2 较高的数据独立性 3 最低的冗余度 4 数据控制功能 4 三代数据库系统的发展数据模型是数据库系统的核心 按照数据模型发展的主线 数据库技术的形成过程和发展可从以下三个方面反映出来 1 第一代数据库系统 层次和网状数据库管理系统 2 第二代数据库系统 关系数据库管理系统 RDBMS 3 新一代数据库技术的研究和发展 面向对象的方法和技术对数据库发展的影响最为深远 数据库技术与多学科技术的有机结合 面向专门应用领域的数据库技术的研究 2 3 2数据模型1 数据处理的抽象描述 1 现实世界 RealWorld 2 信息世界 InformationWorld 实体 Entity 属性 Attribute 键 Key 联系 Relation 3 机器世界 字段 Field 记录 Record 文件 File 4 三个世界的转换 2 数据模型数据模型通常由数据结构 数据操作和完整性约束三部分组成 下面分别介绍各种数据模型 1 信息模型 概念模型 与E R方法 用矩形框表示实体 实体名 如学生 写在框内 用椭圆框表示实体的属性 框内写上属性名 并用线段连到相应的实体上 用菱形框表示实体间的联系 在框内写上联系名 用线段连接菱形框与矩形框 在线段旁注上联系的类型 一对一 一对多或多对多 如果联系也具有属性 那么把属性和菱形框用线段连上 如图2 1所示分别表示了二个实体间的三种不同的联系方式 图2 1E R图画法 二个实体间的三种不同的联系方式 2 结构数据模型 层次模型 如图2 2所示的就是一个教育层次模型的例子 图2 2教育层次模型 网状模型 如图2 3所示的是学生的网状模型 图2 3学生的网状模型 关系模型 用一个二维表格表示实体和实体之间联系的模型称为关系模型 关系模型由三部分组成 关系数据结构 关系操作集合和关系的完整性 3 面向对象数据模型 一个面向对象数据库系统应具备的主要性质和特征可以分为以下三个方面 必备的 可选类 开放的 2 3 3数据库系统1 数据库系统的三级模式结构 1 模式 2 外模式 3 内模式 2 数据库系统的用户数据库系统的用户是指使用和访问数据库中数据的人 其用户有以下四种 1 数据库设计者 2 数据库管理员 3 应用程序设计者 4 普通用户 3 数据库管理系统数据库管理系统 DBMS 是指帮助用户建立 使用和管理数据库的软件系统 它通常由下面三个部分组成 1 数据描述语言 DDL 2 数据操作语言 DML 3 其他管理和控制例行程序 数据库管理系统提供了用户和数据库之间的软件界面 使用户能更方便地操作数据库 一般来说 它应有如下功能 数据定义 数据处理 数据安全性 完整性和并发性控制 效率 2 3 4数据库设计的基本理论考虑数据的合理组织应注意以下几个方面 1 数据的结构和文件记录的设置应满足管理上的需要 系统开发是针对今后管理的需要而进行的 2 数据记录要反映各级管理的要求 3 要使得信息的冗余度较小 4 要考虑到数据的具体内容 2 4计算机网络基础知识 2 4 1计算机网络的功能计算机网络就是利用通信线路将具有独立功能的计算机连接起来而形成的计算机集合 网络中的计算机之间可以借助于通信线路传递信息 共享软件 硬件和数据等资源 从以上的定义可以看出 计算机网络建立在通信网络的基础之上 是以资源共享和在线通信为目的的 在各行各业 计算机网络所表现的应用面不同 但功能是相同的 可以总结如下 1 数据通信 2 资源共享 3 集中管理 4 实现分布式处理 5 负荷均衡 6 提高可靠性 7 综合信息服务功能 8 提高系统的性能价格比 维护方便 扩展灵活 2 4 2计算机网络的分类计算机网络可按以下四种方式分类 1 计算机网络按网络的地域或覆盖范围可分为广域网 城域网和局域网 2 计算机网络按网络拓扑结构可分为星型网 树型网 环型网和总线型网 3 计算机网络按信息交换可分为电路交换网 分组交换网和综合交换网 4 计算机网络按通信介质可分为双绞线网 同轴线网 光纤网和卫星网 2 4 3计算机网络的组成计算机网络由硬件和软件两部分组成 1 硬件计算机网络中的硬件包括以下几个重要组成部分 网络设备 包括集线器 交换机和路由器等 计算机 计算机网络最核心的主体就是计算机 计算机在网络中扮演不同的角色 它可以作为服务器 也可以作为工作站 传输介质 网络传输介质包括铜缆 光纤 无线电波 微波和红外线以及激光等 外部设备 网络中共享的外部设备包括打印机和扫描仪等 2 软件计算机网络中的软件可以分为两大类 一类是服务器操作系统 另一类是客户端 或工作站 操作系统 2 5数据通信技术 2 5 1数据通信的基本概念数据通信系统在计算机网络中占有重要的地位 它的功能是通过各种不同的方式和传输介质 把处在不同位置的终端与计算机 或者是计算机与计算机连接起来 从而完成数据传输 信息交换和通信处理等任务 1 数据信息 数据是传递信息的实体 它将客观存在的事件 事物 人们头脑中的概念或图像等抽象成用于通信的一种形式化的表示 通常 数据信息有数字量和模拟量两种类型 2 数据通信 数据通信是指一台计算机 终端设备或其他通信设备与另一台计算机 终端设备或其他通信设备之间的通信 它包括数据处理和数据传输两层含义 3 信道 信道是指能传送电信号的通路 它可分为物理信道和逻辑信道 4 带宽 5 信息传输速率 6 信道延迟 2 5 2数据传输方式根据被传输的数据信号的特点 数据传输可以分为四种方式 基带信号传输 频带信号传输 宽带传输和数字数据传输 1 基带信号传输 2 频带传输方式 3 宽带传输方式 4 数字数据传输方式 2 5 3数据交换技术 1 电路交换方式 2 报文交换方式 3 分组交换方式 2 5 4传输线路传输线路可分为两类 一类是有线线路 包括明线 电缆和光缆等 另一类是无线线路 包括微波 卫星 短波等 1 有线线路 1 明线 2 双绞线 3 同轴电缆 基带同轴电缆 宽带同轴电缆 4 光纤 光纤分单模和多模两种 2 无线线路 1 微波通信 微波通信常分为模拟微波通信和数字微波通信 2 卫星通信 3 短波通信 短波通信是利用地面发射的无线电波在电离层反射 或在电离层与地面之间多次反射而达到接收点的一种远距离通信方式 它的工作频率范围为3 30MHz 4 散射通信 散射通信是利用地面发射的无线电波在对流层散射而返回地面的一种通信方式 它的工作频率范围为100MHz 10GHz 通信距离一般为150 400km 最高可以达到800 1500km 5 激光通信 由于激光的频率比微波更高 因而可以获得更高的带宽 6 红外线传输通信 红外线是较新采用的无线传输介质 2 5 5无线通信技术回眸与展望1 无线通信技术的发展过程 无线通信有最初的固定方式及后来发展起来的移动方式 移动通信发展至今大约经历了五个阶段 第一阶段 20世纪20年代初至50年代初 第二阶段 20世纪50年代到60年代 第三阶段 20世纪70年代初至80年代初 第四阶段 20世纪80年代初至90年代中 第五阶段 20世纪90年代中至今 2 我国无线通信技术的发展3 无线通信技术的发展趋势 未来无线通信技术发展的主要趋势是宽带化 分组化 综合化和个人化 主要特点体现为以下几个方面 1 宽带化是通信信息技术发展的重要方向之一 2 核心网络综合化 接入网络多样化 3 信息个人化是本世纪初信息业进一步发展的主要方向之一 4 移动通信网络结构正在经历一场深刻的变革 2 6存储技术 2 6 1计算机存储技术及其分类1 按存储器在计算机中的作用分类 1 高速暂存存储器 Scratch padStorage 2 高速缓冲存储器 Cache 3 主存储器 4 辅助存储器 5 其他功能的存储器 2 按存储介质分类 1 半导体存储器SCM SemiconductorMemory 2 磁表面存储器MSM MagneticSurfaceMemory 3 光盘存储器ODM OpticalDiskMemory 4 铁电存储器FeM FerroelectricMemory 3 按存储方式分类存储器按存储方式可分为以下几类 1 随机存取存储器RAM RandomAccessMemory 2 按内容寻址存储器CAM ContentAddressedMemory 3 只读存储器ROM ReadOnlyMemory 4 顺序存取存储器SAS SerialAccessStorage 5 直接存取存储器DAS DAM DirectAccessStorage DirectAccessMemory 4 按信息的可保存性分类1 挥发性存储器和非挥发性存储器挥发性存储器 VolatileMemory 亦称易失性存储器 这种存储器的特点是断电后信息即丢失 2 破坏性读出存储器和非破坏性读出存储器2 6 2磁带存储技术1 LTOLTO由IBM 惠普和希捷公司联合建立 LTO有两种格式 Ultrium和Accelis LTO技术就其本质而言属于线性螺旋技术 它在各个方面均证明自己是当前该种类技术最好的一种应用方式 LTO技术的开发还利用了当今最为先进的伺服以及磁头技术 这些技术保证了高密磁轨的精确度 2 AITAIT是指先进智能磁带 AIT的特点之一是MIC Merry In Cassette 卡匣设计及磁带记录方式 AIT与DLT LTO不同的是 DLT和LTO属于线性记录介质 而AIT是螺旋记录介质 3 DLTDLT采用线性记录技术 其特点是大容量 高速度 DLT的发展是要解决较早的QIC 1 4英寸盒带 的问题 DLT也用来替换旧式的4mm和新的8mm磁带格式 在接受这些不同的磁带备份技术时 数据容量 速率和可靠性是关键的考虑因素 DLT技术采用单轴1 2英寸磁带仓 以纵向曲线型记录法为基础 SuperDLT SDLT 技术是昆腾公司2001年推出的格式 它在DLT技术基础上结合新型磁带记录技术 使用激光导引磁记录 LGMR 技术 通过增加磁带表面的记录磁道数使记录容量增加 2 7显示技术 2 7 1CRTCRT 阴极射线管 显示器是最早使用在显示领域的显示器 在电子枪和荧光粉层之间有一个电势差为1 3万伏的直流加速电场 这就是为什么显示器不能随意打开后盖的原因 传统的CRT技术虽然仍占据着非常大的市场份额 但由于产品本身具有耗电多 体积大等固有缺点 并且难以制造出更大的尺寸 目前的技术所能够达到的极限约为45英寸 或更小的尺寸 因此CRT显示器正受到其他显示技术的挑战 为了减小显示器的弧状屏幕所造成的图像失真 以Sony公司开发的特丽珑 Trinitron 港台译作 特丽霓虹 显像管为代表的柱状屏幕显像管进入了市场 它所采用的基本上还是传统的CRT结构 但是在某些部分有了很大的变化 2 7 2LCD1 什么是LCDLCD LiquidCrystalDisplay 液晶显示 是液晶显示技术和投影技术相结合的产物 它利用了液晶的电光效应 通过电路控制液晶单元的透射率及反射率 从而产生不同灰度层次及色彩丰富的图像 LCD投影机的主要成像器件是液晶板 液晶板使用的是活性液晶 可通过相关控制系统控制液晶板的亮度和颜色 LCD不只应用在显示器方面 也应用在电子表 手持游戏机以及PDA等产品中 LCD投影机液晶板的片数可分为单片式和三片式两种 市场上的液晶投影产品大都采用三片式液晶板 三片式液晶投影机取代单片式液晶投影机占据了主流市场 液晶背投电视的亮度和分辨率相对CRT背投电视有明显优势 且无辐射 能耗低 但其成本高 产量不大 在以CRT为主的背投电视市场只占有少量份额 2 LCD的主要特点LCD可分为扭曲向列型 TN LCD 超扭曲向列型 STN LCD 薄膜晶体管 TFT LCD 等几种 现在笔记本电脑和绝大多数台式LCD都是使用TFT LCD 它已经成为目前液晶显示器的主要发展方向 3 LCD的主要技术指标 1 点距 所谓点距 就是指同一像素中两个颜色相近的磷光体之间的距离 2 分辨率 分辨率是一个非常重要的性能指标 它指的是屏幕上水平和垂直方向所能够显示的点数 屏幕上显示的线和面都是由点构成的 的多少 分辨率越高 同一屏幕内能够容纳的信息就越多 3 视角 目前大多数纯平显示器的视角都能达到180 也就是说 从屏幕前的任意一个方向都能清楚地看到所显示的内容 LCD则不同 它的可视角度根据工艺先进与否而有所不同 部分新型产品的可视角度已经能够达到160 左右 和CRT的180 已经非常接近 也有一些LCD虽然标称视角为160 但实际上却达不到这个标准 4 可视面积 可视面积指的是在实际应用中 可以用来显示图像的那部分屏幕的面积 5 亮度与对比度 LCD显示器有一个背光的光源 这个光源的亮度决定整台LCD的画面亮度及色彩的饱和度 6 反应速度 测量反应速度的时间单位是毫秒 ms 指的是像素由亮转暗再由暗转亮所需的时间 这个数值越小越好 数值越小 说明反应速度越快 7 色彩 8 其他问题 2 7 3LCOSLCOS LiquidCrystalonSilicon 属于新型的反射式MicroLCD投影技术 LCOS可视为LCD的一种 2 7 4PDP等离子体大屏幕显示器目前 世界上技术成熟的显示器有两大类 一类是已有近百年历史的阴极射线管CRT CathodeRayTube 显示器 由于色彩好 亮度高 工艺成本低 因此它仍然是中小屏幕彩色电视机和微机显示器的主流产品 第二类是近二三十年发展起来的平板显示器 主要有液