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第1章计算机基础知识,1.1计算机概述一、什么是计算机计算机是一种能对各种信息进行存储和高速处理的工具或电子机器。对上述定义要强调两点：计算机不仅是一个计算工具，而且还是一个信息处理机。计算机不同于其它任何机器，它能存储程序，并按程序的引导自动存取和处理数据。,1.1计算机概述(1),二、计算机的发展简史1.早期的计算工具东方的创造：算筹、算盘西方的灵感：机械式计算工具机械-电动式计算机2.电子计算机的诞生1946年2月,美国宾夕法尼亚大学物理学家莫克利和电气工程师埃克特研制成功了世界上第一台通用电子数字计算机(ENIAC)。,ENIAC(ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator)电子数值积分计算机,电子管:18800只电阻:70000个电容:10000只继电器:1500个耗电:140kW/h占地:170m2重量:30吨速度:5000次/秒,1.1计算机概述(2),ENIAC的主要任务是分析炮弹轨迹。当ENIAC公开展出时,一条炮弹的轨道用20秒就能算出来，比炮弹本身的飞行速度还快。,1.1计算机概述(3),1.1计算机概述(4),冯诺依曼(VonNeumann)与计算机结构理论,图灵(Turing)与现代计算机的设计思想,1946年6月发表“电子计算机装置逻辑结构初探”论文采用电子元件的计算机应使用二进制程序应保存在存储器中(存储程序)EDVAC(离散变量自动电子计算机),1936年提出“理想计算机”，论文题目是论可计算数及其在判定问题的应用加、减和比较运算能完成许多数学计算通用图灵机是现代通用数字计算机的数学模型，它把程序和数据都以数码形式存储，属“存储程序”型计算机,1.1计算机概述(5),3.计算机的发展阶段,4.计算机的发展趋势巨型化(功能巨型化)巨型化是指具有高速运算、大存储容量和功能强大的巨型计算机系统。如ILLIAC-IV、银河机。微型化(体积微型化)包括台式微机、笔记本电脑、掌上电脑。网络化(资源网络化)网络化是指利用通信技术和计算机技术，把分散在不同地点的计算机互联起来，按照网,1.1计算机概述(6),1.1计算机概述(7),络协议相互通信，以使所有用户均可共享软件、硬件和数据资源的目的。如Internet。智能化(处理智能化)智能化就是要求计算机能模拟人的感觉和思维能力。如专家系统和智能机器人。5.未来计算机的展望神经网络计算机：神经元生物计算机：生物芯片光子计算机：光子代替电子,三、计算机的特点1.运算速度快(每秒数万亿次)2.计算精度高(理论上不受限制)3.存储能力强(中等规模图书馆)4.具有逻辑判断能力(算术运算、逻辑运算、判断比较)5.具有自动执行能力(无需人工干预),1.1计算机概述(8),1.1计算机概述(9),四、计算机的分类1.按计算机用途分类通用计算机：它是为了能解决多种类型的问题，具有较强的通用性而设计的计算机。专用计算机：它是为了解决一个特定的问题而专门设计的计算机。2.按计算机性能分类巨型机(GiantComputer)它是指运算速度超过每秒1亿次的高性能计算机，如Cray系列机、银河系列机。,1.1计算机概述(10),大型机(Large-ScaleComputer)它是指运算速度在每秒100万次几千万次的计算机,如IBM,DEC,日立等都是大型机厂商。中型机(Medium-ScaleComputer)小型机(Minicomputer)DECPDP-11,VAX-II,DJS-130微型机(Microcomputer)IBMPC/XT/AT,386,486,Pentium,苹果机IEEE-1989：巨型机、小巨型机、大型机、小型机、工作站、个人计算机六大类。,五、计算机的应用领域1.科学计算它是指利用计算机来完成科学研究和工程技术中提出的数学问题的计算。2.信息处理信息处理是指对各种信息进行收集、存储、整理、分类、统计、加工、利用和传播等一系列活动的统称。3.过程检测与控制它是指用计算机及时采集检测数据，按最,1.1计算机概述(11),1.1计算机概述(12),优值迅速地对控制对象进行自动调节或控制。4.辅助技术与制造计算机辅助设计-CAD计算机辅助制造-CAMCIMS-计算机集成制造系统计算机辅助教学-CAI5.人工智能人工智能是用计算机来模拟人的感应、判断、理解、学习、问题求解等人类智能活动。6.网络应用,一、数制及其转换1.什么是进位计数制非进位计数制其特点是：表示数值大小的数码与它在数中的位置无关。典型的非进位计数制是罗马数字，例如,罗马数字中:,进位计数制其特点是：表示数值大小的数码与它在数中的位置有关。例如，十进制数123.45,1.2数制与编码(1),任何进位计数制的要素：基数：它是指各种进位计数制中允许选用基本数码的个数。例如十进制的数码有：0,1,2,3,4,5,6,7,8,9则十进制的基数为10。权值：每个数码所表示的数值等于该数码乘以一个与数码所在位置相关的常数，这个常数叫做权值。例如：123.4=1102+2101+3100+410-1,1.2数制与编码(2),2.几种进位计数制,1.2数制与编码(3),几种进位计数制的对应关系,1.2数制与编码(4),几种进位计数制的对应关系,1.2数制与编码(5),3.不同进制之间的转换二进制数与十进制数的互换二进制数转换成十进制数采用按权展开式求和，就可把二进制数转换成十进制数。例如：(101.1)2=1*22+0*21+1*20+1*2-1=(?)10十进制数转换成二进制数十进制数有整数和小数两部分。在转换时,整数部分采用除2取余法,小数部分采用乘2取整法。例如：(105.625)10=(?)2,1.2数制与编码(6),二进制数与八进制数的互换二进制数转换成八进制数可概括为三位并一位。即以小数点为基准，整数部分从右到左，小数部分从左到右，每三位一组，不足三位添0补足,然后把每组的三位二进制数按权展开相加，得到相应的一位八进制数码，再按权的顺序连接即得相应的八进制数。例如:(1011100.00101011)2=(?)8(001,011,100.001,010,110)2=(134.126)8134.126,1.2数制与编码(7),八进制数转换成二进制数可概括为一位拆三位。即把每一位八进制数写成对应的三位二进制数，然后按权连接即可。例如：(123.67)8=(?)2123.67(八进制)001,010,011.110111(二进制)(123.67)8=(1010011.110111)2,1.2数制与编码(8),二进制数与十六进制数的互换二进制数转换成十六进制数可概括为四位并一位。即以小数点为基准，整数部分从右到左，小数部分从左到右，每四位一组，不足四位添0补足,然后把每组的四位二进制数按权展开相加，得到相应的一位十六进制数码，再按权的顺序连接即得相应的十六进制数。例如：(1011110.00011)2=(?)16(0101,1110.0001,1000)2=(5E.18)165E.18,1.2数制与编码(9),十六进制数转换成二进制数可概括为一位拆四位。即把一位十六进制数写成对应的四位二进制数，然后按权连接即可。例如：(123.EF)16=(?)2123.EF(十六进制)0001,0010,0011.1110,1111(二进制)(123.EF)16=(100100011.11101111)2十进制数:512D或512二进制数:1011B八进制数:127Q十六进制数:A8H,1.2数制与编码(10),4.计算机采用二进制的原因电路简单：计算机是由逻辑电路组成，而逻辑电路通常只有两个状态。可靠性高：两个状态表示的二进制两个数码，数字传输和处理不容易出错。运算简单：二进制运算法则简单。逻辑性强计算机工作原理是建立在逻辑运算基础上的，逻辑代数是逻辑运算的理论依据。,1.2数制与编码(11),二、二进制的算术运算1.加法运算法则：0+0=00+1=11+0=11+1=10(逢二进一)例如：(1011011)2+(1010.11)2=(?)21011011+)1010.111100101.11(1011011)2+(1010.11)2=(1100101.11)2,1.2数制与编码(12),2.减法运算法则：0-0=00-1=1(借一当二)1-0=11-1=0例如：(1010110)2-(1111.11)2=(?)21010110-)1111.111000110.01(1010110)2+(1111.11)2=(1000110.01)2,1.2数制与编码(13),3.乘法运算法则：00=010=001=011=1例如：(1011.01)2(101)2=(111000.01)2二进制乘法运算可归结为加法与移位。4.除法运算法则：00=010=(无意义)01=011=1例如：(100100.01)2(101)2=(111.01)2二进制除法运算可归结为减法与移位。,1.2数制与编码(14),三、二进制的逻辑运算1.什么是逻辑运算逻辑是指条件与结论之间的关系，因此逻辑运算是指对因果关系进行分析的一种运算。逻辑运算的结果并不表示数值大小，而是表示一种逻辑概念，若成立用真或1表示,若不成立用假或0表示。2.三种基本逻辑运算与运算(逻辑乘法)两个二进制数进行与运算是按位进行的。,1.2数制与编码(15),与运算规则：00=001=010=011=1例如：1011100111110011=?10111001)11110011101100011011100111110011=10110001,1.2数制与编码(16),或运算(逻辑加法)或运算规则：00=001=110=111=1例如：1010000110011011=?10100001)10011011101110111010000110011011=10111011,1.2数制与编码(17),非运算(逻辑否定)非运算实现逻辑否定，即进行求反运算。非运算规则：0=11=0例如：10111101=010000103.逻辑运算的应用(A=b7b6b5b4b3b2b1b0)对指定位进行运算若将A的b5位置1,则A(00100000)A对一个字节进行运算若将A各位全部清0,则A(00000000)A,四、信息存储单位1.位(bit)位是计算机存储信息的最小单位，表示一位二进制数据。2.字节(Byte,拜特)字节是信息处理的基本单位，一个字节由八位二进制数组成，即1Byte=8bit。计算机存储器容量大小是以字节数来度量的，常用的单位有KB、MB或GB。,1.2数制与编码(18),1.2数制与编码(19),1KB=210=1024B1MB=210210=10241024=1048576B1GB=210210210=102410241024=1073741824B3.字(Word)字是CPU通过数据总线一次存取、加工和传送数据的长度。一个字通常由一个或若干个字节组成，字长越长，性能越强。常用的字长有8位、16位、32位、64位。,1.2数制与编码(20),五、信息编码1.ASCII码ASCII码是AmericanStandardCodeforInformationInterchange,即美国标准信息交换代码的简称,它被国际标准化组织ISO采纳为国际通用的信息交换标准代码,称为ISO646。ASCII码是用七位二进制表示一个字符,它可表示128个不同的字符，即00000001111111,ASCII码表(7位),高三位b6b5b4,低四位b3b2b1b0,1.2数制与编码(21),一个字节中ASCII编码位的使用,1.2数制与编码(22),例将China五个字符的ASCII码查出并存放在内存中。,例有一个ASCII码为b70110010问：该字符=当采用偶校验时，b7=2.汉字编码汉字编码标准汉字编码基本集(GB2312-80,国标码)信息交换用汉字编码字符集-基本集一级汉字3755个(按拼音排序)二级汉字3008个(按部首排序)英文字母、数字和特殊图形记号等,1.2数制与编码(23),2,1,图形字符(7445个),1.2数制与编码(24),国标码规定：一个汉字采用两个字节来表示，两个字节可以组成一个编码平面。第一字节第二字节汉字内码汉字国标码8080H例如“啊”的内码为3021H+8080H=B0A1H汉字内码扩展规范(GBK)1996年3月全国信息标准化技术委员会公布了汉字内码扩展规范，包含GB2312、BIG5、ISO10646/CJK。,汉字编码分类利用计算机处理汉字首先要解决汉字输入、内部处理和输出问题。输入码它是一种用计算机标准键盘上按键的不同排列组合来对汉字进行编码。目前可将各种汉字输入码分成四类，它们分别是：汉字流水码：电报码、区位码、国标码汉字拼音码：全拼、简拼、双拼汉字拼形码：五笔字型、郑码、表形码,1.2数制与编码(25),汉字音形码：自然码、钱码、智能ABC机内码不论使用哪种输入码，汉字进入计算机后必须转换为机内码。机内码是在设备和信息处理系统内部存储、处理、传输汉字用的代码。目前我国使用的机内码是国标码或GBK。字形码字形码是一种用点阵表示汉字字形的编码，是汉字的输出形式。常用的点阵有1616、2424、3232、4848或更高。,1.2数制与编码(26),以16*16点阵为例,把一个方块横向和纵向都分为16格。若用1表示黑点,用0表示白点,则一个16*16的点阵汉字可用256位二进制数来表示，存储时占用32B。汉字“宝”的16*16点阵的数字化信息可用下列一串十六进制数表示。,1.2数制与编码(27),02H00H01H04H7FHFEH40H04H80H08H00H00H3FHF8H01H00H01H00H1FHF0H01H00H01H40H01H20H01H20H7FHFCH00H00H所有不同字体、字号的汉字字形码的集合构成汉字库。,1.2数制与编码(28),各种汉字编码的关系汉字编码转换都需要各自的转换程序来实现。,1.3计算机基本结构(1),一、计算机硬件组成1.冯诺依曼的设计思想冯诺依曼设计思想可概括为以下三点：计算机应由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五个基本部件组成计算机应采用二进制来表示指令和数据计算机能自动逐条取出指令和执行任务上述设计思想集中到一点，就是“存储程序”的概念。这样的计算机被称为冯诺依曼结构计算机。,1.3计算机基本结构(2),2.计算机原理框图按“存储程序”思想组成的计算机应由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大部件组成，其原理框图是：,1.3计算机基本结构(3),3.计算机的基本部件运算器(ArithmeticLogicUnit-ALU)它是用来对数据进行算术运算或逻辑运算的部件。即在控制器的操纵下，它对取自内存或内部寄存器的数据进行算术或逻辑运算，其结果暂存内部寄存器或送到内存。控制器(Controller)控制器的功能是使计算机能够自动执行程序，并控制各部件协调工作。即程序执行时，控制器按顺序先从内存取出一条指令，并对指令进行分析，然后向有关部件发出控制命令，,控制它们执行这条指令所规定的任务。这样周而复始，保证了计算机自动、连续地工作。存储器(Memory)它是用来存放大量程序或数据的部件。存储器可分为内部存储器和外部存储器两类。内存的特点是存取速度快、存储容量小；外存的特点是存取速度慢、存储容量大。输入设备(InputDevice)输入设备是用来接受用户输入的原始数据和程序，并将它们转变为计算机能识别的形式存放的内存中。,1.3计算机基本结构(4),常用的输入设备有：键盘、鼠标器、扫描仪、触摸屏、光笔、磁盘机等。输出设备(OutputDevice)输出设备是用来将处理结果转变为人们或现场所能接受的形式。常用的输出设备有：显示器、打印机、绘图仪、磁盘机等。4.名词术语中央处理器(CPU)=运算器+控制器主机=CPU+内部存储器外部设备=输入设备+输出设备,1.3计算机基本结构(5),1.3计算机基本结构(6),二、计算机工作原理1.指令和程序的概念指令是计算机硬件可执行的、完成一个基本操作所发出的命令。一台计算机的基本指令的集合称为该计算机的指令系统。一条指令是用一串二进制代码表示，它可分成两部分：操作码操作数程序是指用户根据某一问题的解决步骤，选用一条条指令进行有序排列的集合。,1.3计算机基本结构(7),2.指令的执行过程计算机执行指令可分为两个阶段：一是将要执行的指令从内存取到CPU中；二是CPU对该指令进行分析译码，再向各部件发出完成该操作的控制信号。例如：要求计算简单算题5+4=?,计算程序文字简写形式,指令操作码表,操作数存放单元,用二进制表示的计算程序,存储单元地址存储单元内容,00010010001101000101011001111000,54计算结果取数指令加法指令存数指令打印输出指令,存储器布局,1.3计算机基本结构(8),三、计算机软件组成软件是指使计算机为某种特定目的运行所需的各种程序及有关的文档资料。通常软件可分为系统软件和应用软件。1.系统软件系统软件是指管理、监控和维护计算机系统资源的程序和有关资料。它主要包括：操作系统(OperatingSystem-OS)操作系统是负责管理和控制计算机系统硬软件资源与运行程序的系统软件。,操作系统的功能有五种，即处理机管理、存储管理、文件管理、设备管理和作业管理。目前常用的操作系统有：DOS,Windows,Unix,Linux等。程序设计语言与语言处理程序机器语言它是以二进制代码表示的机器指令集合,是计算机能直接识别和执行的语言。机器语言编制的程序表现为一系列二进制信息。例如：用Intel8086指令系统来编写机器语言程序,要求完成9+8=？,1.3计算机基本结构(9),机器语言的优点是占用内存少，执行速度快；缺点是面向机器的语言，通用性差，不易阅读和记忆，编程工作量大，难以维护。汇编语言它是用助记符来表示机器指令的符号语言,下面采用8086汇编语言对9+8=?进行编程。,1.3计算机基本结构(10),汇编语言的优点是比机器语言易学易记，缺点是通用性差，随机而异。汇编语言编写的源程序需要通过汇编程序翻译成机器能够执行的目标程序。高级语言它是人们创造的独立于机型、接近于自然语言和数学表达式的语言。,1.3计算机基本结构(11),常用的高级语言有：BASIC、FORTRAN、C、Java等。例如前面的9+8=?，用C+语言编程如下：main()intal;al=9+8;高级语言的优点是通用性强，程序简短易读，便于维护。高级语言编写的源程序需要通过翻译程序将其变成机器能够执行的目标程序。,1.3计算机基本结构(12),将高级语言或汇编语言编写的程序称为源程序，而把已翻译成机器语言的程序称为目标程序。将源程序翻译成机器指令时，通常有两种翻译方式：即解释方式和编译方式。,1.3计算机基本结构(13),数据库管理系统(DBMS)数据库管理系统是在操作系统支持下帮助用户建立、使用和管理数据库的软件系统。目前常用的有:Access,FoxPro,Oracle等。服务程序服务程序是指一些公用的工具性程序，以方便用户对计算机的使用和管理人员对计算机的维护管理。服务程序主要有：编辑程序:EDLIN,EDIT,记事本连接装配程序:LINK测试、诊断程序:QAPLUS,NU,1.3计算机基本结构(14),2.应用软件应用软件是指为解决各类实际问题而编制的程序和有关资料。常用的应用软件有：文字处理软件:Word,WPS电子表格软件:Excel,Lotus1-2-3信息管理软件：财务管理软件绘图软件:Photoshop,3DSMAX课件制作软件:PowerPoint,Authorware网络通信软件:E-mail其它工具软件:Cakewalk,Premiere,1.3计算机基本结构(15),1.3计算机基本结构(16),计算机系统=硬件系统+软件系统硬件系统=各功能部件的集合软件系统=各种程序和有关资料的集合,1.3计算机基本结构(17),四、计算机系统的层次结构1.硬软组成的层次结构,1.3计算机基本结构(18),2.语言功能的层次结构,1.3计算机基本结构(19),五、计算机系统的性能指标1.字长字长是计算机CPU能直接处理二进制数据的位数，它决定了系统数据总线的位数。字长越长，运算精度越高，处理速度越快,但价格也越高。微型机的字长一般为8位、16位、32位、64位不等。2.运算速度运算速度是用每秒能执行多少条指令来表示。运算速度的计算方法有以下三种：,每秒执行定点加法指令的条数;每秒执行机器指令的条数;执行定点加、减、乘、除指令和浮点加、减、乘、除指令的平均时间。3.内存容量内存容量是指计算机系统所配置的主存总字节数，这部分内存CPU可以直接访问。很多复杂软件要求足够大的内存空间才能运行，因此现在高档微机的内存容量一般配置32MB或更多。,1.3计算机基本结构(20),4.外部设备的配置主机允许配置的外设数量和实际配置的具体外设，常常是衡量一台计算机综合性能的重要技术指标。5.软件的配置另外，还要考虑计算机的可靠性、可维护性、兼容性、外部设备和软件的配置以及汉字处理等方面。,1.3计算机基本结构(21),微处理器CPU,键盘鼠标器,显示器打印机,内存,各种外设,其它外设接口,外存接口,硬盘光驱软驱,输入接口,输出接口,1.4微机系统的组成(1),一、微型计算机的结构框图微型计算机由微处理器、存储器、总线、I/O接口及其相应设备组成,它也属于冯诺依曼型计算机。其基本结构框图如下：,组成结构,1.4微机系统的组成(2),安装结构,1.4微机系统的组成(3),二、主机主机通常有CPU、内存、系统主板、总线、扩展槽及其接口电路等。1.CPUCPU由运算器和控制器组成的，它决定了微机的档次。2.内存内存是用来存放运行的程序和当前使用的数据，内存的大小直接影响程序的运行。现在系统主板多采用内存条结构，有8MB、16MB、32MB、64MB等多种容量的内存条。,3.扩展槽和总线系统主板上有一系列的扩展槽，用来连接各种接口板。任何接口板插入扩展槽后，就可通过系统总线与CPU连接。总线是一种内部体系结构，计算机的控制信号和处理的数据通过总线从系统的一部分传送到另一部分。在总线上通常传送三种信号：数据、地址和控制信号，相应地也分为数据总线(DB)、地址总线(AB)、控制总线(CB)。总线接口：ISA,EISA,PCI,IDE,SCSI,1.4微机系统的组成(4),1.4微机系统的组成(5),三、存储系统存储系统包括高速缓冲存储器(Cache)、主存储器(MainMemory)、辅助存储器(AuxiliaryStorage)和海量存储器(MassStorage),这样可采用多种类型的存储器建立存储层次体系。1.内存RAM-RandomAccessMemory随机存取存储器，其特点是存放的内容可随时读写，但断电后RAM存放的内容全丢失。用户输入的数据和程序放在内存的RAM中。,ROM-ReadOnlyMemory只读存储器，其特点是存放的内容只能读出不能写入，但断电后ROM存放的内容仍存在。通常在系统主板上装有ROM-BIOS，它是固化在ROM芯片中的系统引导程序,完成系统加电自检。,1.4微机系统的组成(6),Cache高速缓冲存储器，它通常采用与CPU速度相接近的RAM。其工作方法是将当前要执行的程序段和要处理的数据复制到Cache中，CPU读写时,首先访问Cache。,1.4微机系统的组成(7),从PentiumPro开始，一级和二级Cache都集成在CPU芯片中。,2.外存目前常用的外存有硬盘、光盘和软盘。硬盘硬盘存储器是由若干个同样大小的、涂有磁性材料的铝合金圆盘片环绕一个共同的轴心组成。每个盘片上下两面各有一个读写磁头，磁头传动装置将磁头快速准确地移到指定的磁道。硬盘驱动器采用温彻斯特技术，即把磁头、盘片及执行机构都密封在一个容器内。硬盘的特点是存储容量大、存取速度快、可靠性高、每兆字节成本低等。,1.4微机系统的组成(8),硬盘存储格式是按柱面、磁道和扇区来衡量的,柱面是由一组盘片上的同一个磁道垂直形成的同心圆柱。硬盘容量=柱面数磁道数扇区数512B硬盘使用前需要做：低级格式化、分区、高级格式化。光驱(CD-ROM,DVD-ROM)光盘是用激光方式进行读写信息的盘片,光驱的工作原理是:光驱马达带动光盘高速旋转，激光读取头在光盘表面横向移动读取存储在光盘数据轨迹中的数据。,1.4微机系统的组成(9),光盘的特点是标准化、存储容量大、价格低廉、不易损坏。光盘存储容量为650MB,数据存取时间为550ms,数据传输率为150kB/s,300kB/s(倍速),600kB/s(4倍速),7200kB/s(48倍速)甚至更高。,1.4微机系统的组成(10),DVD是计算机的数字视盘驱动器，随着其物理格式的兼容和价格的下降,DVD将取代CD-ROM.,软驱软盘是一种两面涂有磁性物质的塑料盘片,软驱是读/写软盘信息的装置。软盘的特点是体积小、价格便宜、携带方便。软盘是由起保护作用的塑料封套和盘片组成，其结构包括塑料外壳、快门、标签、写保护、盘片、金属环等。,1.4微机系统的组成(11),数据在软盘上是按磁道和扇区来存放的。一个软盘的存储容量可由下列公式求出：容量=磁面数磁道数扇区数扇区字节数,1.4微机系统的组成(12),1.4微机系统的组成(13),四、输入设备输入是指将要进行处理的数据送入计算机的过程。输入设备是把程序和原始数据等转变为计算机能识别的信息存放到内存中的设备。输入设备有以下几类：字符输入类：键盘指点输入类：鼠标器、光笔、触摸屏扫描输入类：扫描仪、条形码语音输入类：IBMViaVoice,1.键盘键盘通过一根螺旋形电缆与主机相连，键盘内有一个单片机，它负责控制整个键盘的工作。当按下某个键时，单片机跟据其位置，将该键的二进制代码送给计算机的主机，并将按键字符显示在显示器上。键盘的物理结构有三种形式：机械式键盘、薄膜式键盘和电容式键盘。键盘上键位的排列有一定规律，按其用途可分为四个区域。即打字机键区、功能键区、全屏幕操作键区和小键盘区。,1.4微机系统的组成(14),2.鼠标器鼠标器是一种手持式屏幕定位装置，在图形界面中大多数操作都可用鼠标器来完成。常用的鼠标器有以下两种：机械式鼠标：移动鼠标时，用滚动小球来进行定位。光电式鼠标：在特定的反射板上移动鼠标，用鼠标底部光电转换装置来定位坐标点。鼠标器有两个键(左,右)或三个键(左,中,右),通常使用左边，根据不同的软件系统，右键的功能也不一样。,1.4微机系统的组成(15),1.4微机系统的组成(16),五、输出设备输出是指将计算机处理的数据转换为用户需要的形式。输出设备是把计算机的处理结果以人们或现场所接受的形式表达出来的设备。输出设备可分为四大类：显示器：字符方式,图形方式打印机：击打式,非击打式绘图仪：平板式,滚筒式语音输出系统：语音输出,音乐音响输出,1.显示器显示器是用于显示输入的程序或数据以及程序的运行结果等。显示器的类型可分为：阴极射线显示器件(CRT):台式微机液晶显示器件(LCD):便携式微机发光二极管显示器件(LED):单板机CRT显示器的尺寸用最大对角线表示，一般使用12、14英寸，15、17、20英寸为大屏幕显示器，用于图形处理。CRT显示器的工作原理与电视机的工作原理相同。,1.4微机系统的组成(17),显示器的主要参数：分辨率：显示器分辨率是用图象元素(简称象素)来度量，它是指屏幕上水平方向象素的数目乘上垂直方向象素的数目。例如：标准VGA的分辨率是640*480。点距：点距是指某一荧光材料点与其上下左右同一颜色的荧光点的最近距离。点距越小，图象越清晰。比如：0.26,0.28mm。扫描方式:它分为隔行扫描和逐行扫描。显示卡是主机与显示器之间的接口电路,显示标准有CGA、EGA、VGA、TVGA。,1.4微机系统的组成(18),2.打印机打印机是用于打印输出计算机的处理结果,产生计算机输出的硬拷贝,以便在计算机之外也可使用计算机的处理结果。打印机的类型可分为：,1.4微机系统的组成(19),打印机的技术指标打印速度:用CPS(字符/秒)或LPM(行/分)来度量。印字质量:用分辨率即DPI(印点/英寸)或DMPP(印点/毫米)来衡量,可分为低质量(草稿质量400DPI)。打印噪声:没有统一标准,有些国家规定为55dB。打印机寿命:一般用无故障能完整打印的字符数或印点数表示。,1.4微机系统的组成(20),激光打印机是接受由主机发出的信息，然后进行激光扫描，将要输出的信息在磁鼓上形成静电潜像，并转换成磁信号，使碳粉吸附到纸上，经加热定影后输出。其特点是打印速度高、印字质量高、无噪音，但价格高。常用的有HPLaserJet系列、CanonLaserJet系列。喷墨打印机是靠墨水通过精制的喷头射到纸面上而形成输出的字符或图形。其特点是价格便宜、体积小、无噪音、打印质量高，但对纸张要求高、墨水消耗量大。常用的喷墨打印机有HPDeskJet系列和Canon喷墨系列等。,1.4微机系统的组成(21),六、机箱和电源在微机系统中，机箱的作用：为主板、各种I/O卡、软硬盘驱动器、电源等提供安装支架；保护和屏蔽微机系统内板卡免受外界电磁场的干扰；给微机系统建立外观形象。标准机箱控制面板上有一些开关(电源开关、复位键)和指示灯(电源、硬盘、休眠)。从结构上分为：AT、ATX等,1.4微机系统的组成(22),微机电源主要有AT和ATX之分。AT结构两组6芯凹接口并有正反12V,5VATX结构20芯凹插口并有反插保护12V,5V,3.3V(直接为部分设备供电)电源标称功率：200W,230W,250W,300W,1.4微机系统的组成(23),1.5多媒体技术(1),一、多媒体技术概述1.什么是多媒体媒体(两种含义)存储信息的实体,如磁盘、光盘、磁带等；传递信息的载体,如文字、声音、图象等。多媒体与多媒体技术多媒体是多种媒体信息的综合，它包括文本、图形、图象、动画、视频和音频等。多媒体技术是指能同时获取、处理、存储和展示两种以上不同类型信息媒体的技术。,1.5多媒体技术(2),多媒体计算机(MPC)多媒体计算机是指能将多种媒体集成进行处理的计算机。MPC具有三大特征：集成性：图、文、声一体化交互性：人机交互数字化：各种媒体以数字化形式存储2.多媒体的关键技术数据压缩和解压缩技术大规模集成电路制造技术大容量光盘存储器实时多任务操作系统,1.5多媒体技术(3),二、多媒体系统的组成多媒体系统是指对文本、图形、图象、动画、视频和音频等多媒体信息进行逻辑互连、获取、编辑、存储和播放的一种计算机系统。一个完整的多媒体系统具有以下四部分：,1.多媒体硬件系统多媒体硬件系统是由计算机基本硬件设备、光盘存储器、音频输入/输出和处理设备、视频输入/输出和处理设备等选择性组合而成。,1.5多媒体技术(4),2.多媒体操作系统(或多媒体核心系统)多媒体操作系统应具有实时任务调度、多媒体数据转换和同步控制机制，对多媒体设备的驱动和控制以及具有图形和声象功能的用户接口等。通常多媒体操作系统是在已有的操作系统基础上进行扩充和改造，例如微软公司研制的Windows98操作系统。3.多媒体创作工具多媒体创作工具是帮助开发者建立多媒体应用系统的软件工具的统称。,1.5多媒体技术(5),1.5多媒体技术(6),4.多媒体应用软件(或多媒体应用系统)多媒体应用软件是由应用领域的专家或开发人员利用计算机编程语言或多媒体创作工具制作的最终多媒体产品。多媒体系统是通过多媒体应用软件向用户展现其强大的、丰富多彩的视听功能。如教学软件、电子图书、动画制作、音像制作、咨询服务、信息系统、视讯会议和虚拟现实等。,1.5多媒体技术(7),三、多媒体硬件平台1.MPC的配置标准,2.MPC的获取途径直接购买MPC普通PC升级为MPCMPC=PC+CD-ROM+声音卡+视频卡3.光盘驱动器光盘驱动器的功能光盘驱动器的功能是读取光盘上的数据，这些数据包含程序、文字、语音、动画和视频信息等。,1.5多媒体技术(8),光盘驱动器的性能指标数据传输率它是指光驱在单位时间内向主机传送的数据量(kB/s)。单速光驱的数据传输率为150kB/s，倍速、4速、36速、40速以上。平均访问时间(或平均寻道时间)它是指光驱在盘上定位并读取一定量的数据所需要的平均时间。该时间越短，光驱的启动速度越快。,1.5多媒体技术(9),MPC-3规定:平均访问时间250ms数据缓冲区它是指光驱内部缓冲存储器的容量。其大小一般为128kB或256kB，缓冲区越大，光驱的响应速度越快，其动态图象的连续性和稳定性就越好。光盘格式的兼容性不同类型光盘的数据存放格式也不相同，高性能光驱应支持多种格式光盘。,1.5多媒体技术(10),光驱外部结构及接口光盘驱动器的控制面板CD-ROM驱动器的控制面板一般如下图所示，它包含立体声耳机插孔、音量控制、工作状态指示灯、弹出孔、弹出开关和光盘托盘。,1.5多媒体技术(11),光盘驱动器的控制接口电源插口:连接主机的直流电源线跳线设置:设置光驱的物理地址(主从)数据接口:光驱与主机之间的数据传送EIAJ插座:提供数字化声音输出音频输出:与音频卡相连的接口,1.5多媒体技术(12),光驱的数据接口标准专用接口：它是光驱生产厂家针对特定产品提供的。IDE接口：它是目前最流行的光驱接口。主板配有两个IDE接口，硬盘接主IDE接口，光驱接从IDE接口。SCSI接口：它属于较高级的接口设备，需要一块SCSI卡与光驱相连。SCSI是一个通用接口标准，可接的外设包括磁带、磁盘、光驱、扫描仪、打印机、通信设备等。,1.5多媒体技术(13),4.声音卡声音卡的主要功能通常声音卡是负责录音、播音和声音合成的一种计算机硬件板卡。声音卡的主要功能有：录制、编辑和回放数字声音文件控制和混合各声源的音量录制和回放时进行压缩和解压缩采用语音合成技术来朗读文本具有MIDI接口和输出功率放大等,1.5多媒体技术(14),声音卡的性能指标采样频率它指单位时间内采样的次数。常用的采样频率为:11.025kHz(语音效果)22.05kHz(音乐效果)44.1kHz(高保真效果)采样值量化位数它是指每一个采样点所表示的数值范围。常用的量化位数有8、16、32位。量化位数越多，音质就越好。,1.5多媒体技术(15),声道数声道数分为单声道和双声道(立体声)，CD唱片基本上采用双声道进行录放。声音文件字节数=录音时间(采样频率量化位数声道数)/8例如：一个语音文件，其采样频率为11.025kHz，量化位数为16，单声道，则一分钟的语音数据量为：60*(11.025*103*16*1)/8=1.26MB,1.5多媒体技术(16),声音卡外部结构及接口声音卡的控制接口,1.5多媒体技术(17),声音卡的总线结构ISA总线：2-6Mb/s带宽PCI总线：100-133Mb/s例两分钟双声道、16位采样位数、22.05kHz采样频率声音的不压缩的数据量？A.10.09MBB.10.58MBC.10.35MBD.5.05MB,1.5多媒体技术(18),5.视频卡视频卡的主要功能视频卡是基于PC机的一种多媒体视频信号处理平台，它汇集了视频源、音频源的信号，经过捕获、压缩、存储、编辑和特技、输出处理等，可产生漂亮的画面。视频卡的功能还包括图像的放大修整、按比例绘制、像素显示调整、捕捉特定镜头、若干视频源图像叠合等。,1.5多媒体技术(19),视频卡的种类视频卡的种类繁多，而且没有统一的分类标准。视频采集卡(视频捕捉卡)视频转换卡(PC-TV或VGA-TV,TV-VGA)视频叠加卡(卡拉OK歌词的叠加)MPEG解压缩卡(电影回放卡)视频压缩卡,1.5多媒体技术(20),视频卡的外部结构RT300视频采集卡的硬件连接。,1.5多媒体技术(21),数字视频的技术参数帧速NTSC制式:30帧/秒,PAL制式:25帧/秒。帧速越高，数据量越大，质量越好。分辨率它是指视频数据的水平与垂直像素点数。视频分辨率越大，数据量越大，质量越好。颜色位数(或颜色深度)它是指视频中最多能使用的颜色数。颜色位数越多,色彩越逼真,数据量越大。,1.5多媒体技术(22),压缩比它是指视频压缩前后数据量之比。关键帧视频数据具有很强的帧间相关性，动态视频压缩是通过前后两个关键帧动态合成中间的视频帧。无压缩的视频数据量可由下式推算：时间帧速分辨率颜色深度/8(B)例如：一分钟24位真彩色640*480的PAL制的视频数据量为,1.28GB,1.5多媒体技术(23),视频文件的常用格式AVI文件AVI(Audio-VideoInterleaved)是音频-视频交错文件,VideoforWindows。MOV文件Apple,QuickTimeforWindowsMPG文件MPG文件是以MPEG压缩、解压缩技术为基础对全运动视频图像进行压缩，再配以具有CD音质的伴音信息。,1.5多媒体技术(24),DAT文件DAT文件是一种基于MPEG压缩、解压缩技术的视频文件格式，它是VCD专用的视频文件格式。例两分钟NTSC制12090分辨率24位真彩色数字视频的不压缩的数据量是多少？A.92.7MBB.97.2MBC.111.24MBD.116.64MB,1.5多媒体技术(25),四、多媒体软件平台多媒体软件平台主要包括多媒体操作系统和多媒体创作工具软件。1.多媒体操作系统多媒体操作系统的功能：适应多媒体的要求，除能处理文字或图形文件外，还能处理音频和视频文件。除能控制普通计算机外部设备外，还能管理声音和图象信息的输入、输出和存储。如录音机、录象机、音响等设备。,1.5多媒体技术(26),2.多媒体创作工具多媒体素材编辑工具音频处理音频处理软件是录制、编辑、播放声音或音乐媒体的工具软件。音频通常包括波形文件和MIDI文件两种，常用的音频处理软件有：WaveStudio,Cakewalk图形与图象处理通过扫描仪或视频卡获得的图象信息一般都要进行处