《计算机应用 基础》-第1章

计算机(Computer）是一种既能自动、高速地进行大量计算，又能高效地实施信息处理的电子机器。从1946年第一台计算机诞生至今，已有半个多世纪，计算机已经渗透到社会的各个领域，有力地推动了整个信息化社会的发展。计算机技术的普及应用水平已经成为衡量一个国家或地区现代化程度的重要标志。1.1.1计算机的发展历史1946年2月15日，世界上第一台计算机ENIAC(中文名字为“埃尼阿克”，电子数字积分计算机的简称，英文全称为ElectronicNumericalIntegratorAndComputer）在美国宾夕法尼亚大学诞生了。ENIAC是第一台真正意义上的数字电子计算机，它长30.48米，宽1米，占地面积约63平方米，约相当于10间普通房间的大小，重达30吨，耗电量150千瓦，造价48万美元。如图1−1所示。ENIAC虽然每秒只能进行5000次加法运算，然而它使科学家们从奴隶般的计算中解脱出来。至今人们仍公认，ENIAC的问世，表明了计算机时代的到来，具有划时代的巨大意义。1.1计算机概述下一页返回60多年来，计算机的系统结构不断变化，应用领域也在不断地拓宽。人们根据计算机采用的物理器件把计算机的发展分成4个阶段：电子管时代、晶体管时代、中小规模集成电路时代、大规模和超大规模集成电路时代。如表1−1所示。1.1.2计算机的特点计算机之所以在几十年能够不断迅速发展，渗透到社会各个领域，是由它的特点决定的。概括地说，计算机有以下几个方面的特点。1.运算速度快计算机的运算速度是指每秒钟所执行的指令条数。现在普通的微型计算机每秒可执行几十万条指令，而巨型机则达到每秒几十亿次甚至几百亿次。随着计算机技术的发展，计算机的运算速度还在提高。例如天气预报，由于需要分析大量的气象资料数据，单靠手工完成计算是不可能的，而用巨型计算机只需十几分钟就可以完成。1.1计算机概述上一页下一页返回2.运算精度高计算机采用二进制数字进行运算，只要配置相关的硬件电路就可增加二进制数值的长度，从而提高计算精度。目前的计算机已达到小数点后上亿位的精度。3.具有逻辑判断和记忆能力人是有思维能力的，而思维能力本质上是一种逻辑判断能力。计算机借助于逻辑运算，可以进行逻辑判断，并根据判断结果自动地确定下一步该做什么。计算机的存储系统由内存和外存组成，具有存储和“记忆”大量信息的能力，现代计算机的内存容量已达到上百兆甚至几千兆，而外存也有惊人的容量。4.能自动地运行程序且支持人机交互“自动运行”是指人们把需要计算机处理的问题编成程序存入计算机中，当发出指令后，计算机便在该程序控制下依次逐条执行，不需要人的干预。1.1计算机概述上一页下一页返回“人机交互”是指人要想干预时，采用人机之间一问一答的形式，有针对性地解决问题。1.1.3计算机的分类计算机的分类有多种方式，可以从计算机的数据表示、构成器件、规模等进行划分。从数据表示来说，计算机可分为数字计算机、模拟计算机以及混合计算机3类；按构成的电子器件划分，有电子管计算机、晶体管计算机、集成电路计算机、大规模集成电路计算机，以及正在研究的光计算机、量子计算机、生物计算机、神经计算机，等等；按规模或系统功能划分，可分为巨型、大型、中型、小型、微型计算机和单片机。通常计算机的分类是按照功能划分的，如表1−2所示。1.1.4计算机的应用计算机的应用领域已渗透到社会的各行各业，正在改变着传统的工作、学习和生活方式，推动着社会的发展。计算机的主要应用领域有以下几个方面。1.1计算机概述上一页下一页返回1.科学计算(或数值计算)这是计算机应用最早也是最成熟的领域。科学计算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。在现代科学技术工作中，科学计算问题是大量的和复杂的。利用计算机的高速计算、大存储容量和连续运算的能力，可以实现人工无法解决的各种科学计算问题。例如，建筑设计中为了确定构件尺寸，通过弹性力学导出一系列复杂方程，长期以来由于计算方法跟不上而一直无法求解。而计算机不但能求解这类方程，而且引起了弹性理论上的一次突破，出现了有限单元法。2.数据处理(或信息处理)数据处理也称非数值计算，是指对各种数据进行收集、存储、整理、分类、统计、加工、利用、传播等一系列活动的统称。与科学计算不同，数据处理涉及的数据量大，但计算方法较简单。据统计，80%以上的计算机主要用于数据处理，这类工作量大面宽，决定了计算机应用的主导方向。1.1计算机概述上一页下一页返回目前，数据处理已广泛地应用于办公自动化、企事业计算机辅助管理与决策、情报检索、图书管理、电影电视动画设计、会计电算化等各行各业。3.辅助技术(或计算机辅助设计与制造)计算机辅助技术包括CAD、CAM和CAI等。(1）计算机辅助设计(ComputerAidedDesign，简称CAD)。计算机辅助设计是利用计算机系统辅助设计人员进行工程或产品设计，以实现最佳设计效果的一种技术。它已广泛地应用于飞机、汽车、机械、电子、建筑和轻工等领域。例如，在电子计算机的设计过程中，利用CAD技术进行体系结构模拟、逻辑模拟、插件划分、自动布线等，从而大大提高了设计工作的自动化程度。又如，在建筑设计过程中，可以利用CAD技术进行力学计算、结构计算、绘制建筑图纸等，这样不但提高了设计速度，而且可以大大提高设计质量。(2)计算机辅助制造(ComputerAidedManufacturing，简称CAM)。计算机辅助制造是利用计算机系统进行生产设备的管理、控制和操作的过程。1.1计算机概述上一页下一页返回例如，在产品的制造过程中，用计算机控制机器的运行，处理生产过程中所需的数据，控制和处理材料的流动以及对产品进行检测等。使用CAM技术可以提高产品质量，降低成本，缩短生产周期，提高生产率和改善劳动条件。将CAD和CAM技术集成，实现设计生产自动化，这种技术被称为计算机集成制造系统(CIMS)，它的实现将真正做到无人化工厂(或车间)。(3)计算机辅助教学(ComputerAidedInstruction，简称CAI)。计算机辅助教学是利用计算机系统使用课件来进行教学。课件可以用高级语言来开发制作，它能引导学生循环渐进地学习，使学生轻松自如地从课件中学到所需要的知识。CAI的主要特色是交互教育、个别指导和因人施教。4.过程控制(或实时控制)过程控制是利用计算机及时采集检测数据，按最优值迅速地对控制对象进行自动调节或自动控制。采用计算机进行过程控制，不仅可以大大提高控制的自动化水平，而且可以提高控制的及时性和准确性，从而改善劳动条件、提高产品质量及合格率。1.1计算机概述上一页下一页返回因此，计算机过程控制已在机械、冶金、石油、化工、纺织、水电、航天等部门得到广泛的应用。5.人工智能(或智能模拟)人工智能(ArtificialIntelligence）是指计算机模拟人类的智能活动，诸如感知、判断、理解、学习、问题求解和图像识别等。现在人工智能的研究已取得不少成果，有些已开始走向实用阶段。例如，能模拟高水平医学专家进行疾病诊疗的专家系统，具有一定思维能力的智能机器人，等等。

6.网络应用计算机技术与现代通信技术的结合构成了计算机网络。计算机网络的建立，不仅解决了一个单位、一个地区、一个国家中计算机与计算机之间的通信，各种软、硬件资源的共享，也大大促进了国际间的文字、图像、视频和声音等各类数据的传输与处理。1.1计算机概述上一页下一页返回1.1.5计算机发展趋势当前，计算机的研制朝着智能化、网络化、巨型机和微型机等方面展开。1.智能化近年来，超大规模集成电路与人工智能技术的发展，给研制新型计算机提供了技术和物质条件。智能化，就是使计算机具有人工智能，使计算机能够识别图像、证明定理、学习研究、探索、联想、启发、理解人类语言以及会说话等。2.网络化目前，友好的人机界面和计算机网络技术已成为发展计算机的重要任务，计算机网络应用汇集了人类的智慧和文明。网络化，就是按约定的协议，将若干台计算机资源(硬件、软件及数据资源等）汇集，它们彼此通过传输介质(同轴电缆，光纤、卫星及无线链路，双绞线或电话线等）互连起来，以便用户共享信息资源。Internet国际互联网将世界各地生动地连接起来，它使国家与国家、人与人之间变得更亲近。1.1计算机概述上一页下一页返回3.巨型化为适应尖端技术和科学计算，特别是国防科研计算的需要，国际上和我国早已着手研制速度更快的巨型计算机，其方向侧重于进一步强化目前计算机所具有的数值计算功能。在内容上侧重于研制新型的高速器件和有利于发挥高速性的物理构件，在应用上侧重于强化计算机在尖端高新科技研究中的作用。4.微型化若在计算机应用上侧重于强化计算机的大众化和普及化方面的性能和效益，就应研制性能高而价格低的普及型微型计算机。目前，微型机发展十分迅速，以高档微处理器构成的微机系统功能相当强大，已超过了传统的小型计算机的功能。由于微型机具有高速度、大容量、高可靠性和低价格等特点，在性能价格比上具有明显优势，因此它开拓了普及计算机应用的新纪元。1.1计算机概述上一页下一页返回展望未来，在计算机发展过程中，将会是半导体技术、光学技术、超导和电子仿生技术与计算机相结合的一种发展趋势，计算机技术将展现一个更先进的水平，成为科学技术进步的象征。计算机及其应用形成的强大信息产业，与国家发展息息相关。1.1计算机概述上一页返回计算机系统由硬件系统和软件系统两部分组成，计算机硬件是能看到的各种零部件，计算机软件是一系列的计算机控制、应用程序。要想理解这个概念，可以以人为例子来说明，例如完整的人不但要有肉体(硬件)，还要有思想和意识(软件)，就像计算机不但得有硬件，还得有控制硬件的软件一样。1.2.1计算机硬件系统第一台计算机ENIAC的诞生不仅仅表明人类发明了计算机，从而进入了“计算”时代，而且对后来的计算机在体系结构和工作原理上具有重大影响。在同一时期，美籍匈牙利数学家冯·诺依曼和他的同事们研制了著名的EDVAC计算机。在EDVAC计算机中采用了“程序存储”的概念。以此概念为基础的各类计算机统称为冯·诺依曼机。冯·诺依曼机的主要特点可以归结为以下3个方面。(1)计算机应由5个基本部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。1.2计算机系统组成下一页返回(2)程序和数据以同等的地位存放在存储器中，并要按存储器的地址访问存储器中的数据。(3)程序和数据以二进制表示，即以0，1两个数字信号表示。60多年来，虽然计算机系统从性能指标、运算速度、工作方式、应用领域和其他方面与当时的计算机有很大差别，但基本结构没有改变，都属于冯·诺依曼结构体系计算机，其结构如图1−2所示。1.运算器(或称算术逻辑单元)(ArithmeticalandLogicalUnit)运算器的主要功能是对数据进行各种运算。这些运算除了常规的加、减、乘、除等基本的算术运算之外，还包括进行逻辑判断的“与”“或”“非”这样的基本逻辑运算以及数据的比较、移位等操作。但不管是算术运算还是逻辑运算，都只是基本运算。也就是说，运算器只能做这些最简单的运算，复杂的计算只能通过基本运算一步步实现。另外，运算器中的数据取自内存，运算的结果又送回内存。运算器对内存的读写操作是在控制器的控制之下进行的。1.2计算机系统组成上一页下一页返回2.存储器(MemoryUnit)存储器的主要功能是存放程序和数据。存储器是由成千上万个“存储单元”构成的，每个存储单元存放一定位数(微机上为8位）的二进制数，每个存储单元都有唯一的编号，称为存储单元的地址。“存储单元”是基本的存储单位，不同的存储单元是用不同的地址来区分的，就好像居民区的一条街道上的住户是用不同的门牌号码来区分一样。计算机采用按地址访问的方式到存储器中存数据和取数据，即在计算机程序中，每当需要访问数据时，要向存储器送去一个地址指出数据的位置，同时发出一个“存放”或者发出一个“取出”命令。这种按地址存储方式的特点是：只要知道了数据的地址就能直接存取。但也有缺点，即一个数据往往要占用多个存储单元，必须连续存取有关的存储单元才是一个完整的数据。计算机在计算之前，程序和数据通过输入设备送入存储器，计算机开始工作之后，存储器还要为其他部件提供信息，也要保存中间结果和最终结果。因此，存储器的存数和取数的速度是衡量计算机系统的一个非常重要的性能指标。1.2计算机系统组成上一页下一页返回3.控制器(ControlUnit)控制器是整个计算机系统的控制中心，它指挥计算机各部分协调地工作，保证计算机按照预先规定的目标和步骤有条不紊地进行操作及处理。控制器的具体工作过程为：控制器从存储器中逐条取出指令，分析每条指令规定的是什么操作以及所需数据的存放位置等，然后根据分析的结果向计算机有关硬件发出控制信号，控制它们完成这条指令的功能。当各部件执行完控制器发来的命令后，都会向控制器反馈执行的情况。这样逐一执行这一系列指令，就使计算机能够按照由这一系列指令组成的程序的要求自动完成各项任务。因此，计算机自动工作的过程，实际上是自动执行程序的过程，而程序中的每条指令都是由控制器来分析执行的，它是计算机实现“程序控制”的主要部件。通常把控制器与运算器合称为中央处理器(CentralProcessingUnit)，简称CPU。工业生产中总是采用最先进的超大规模集成电路技术来制造中央处理器，即CPU芯片。它是计算机的核心部件。1.2计算机系统组成上一页下一页返回4.输入设备(InputDevice)用来向计算机输入各种原始数据和程序的设备叫输入设备。输入设备把各种形式的信息，如数字、文字、图像等转换为数字形式的“编码”，即计算机能够识别的用1和0表示的二进制代码(实际上是电信号)，并把它们“输入”(Input）到计算机内存储起来。键盘是必备的输入设备，常用的输入设备还有鼠标、扫描仪、光笔、图形输入板、视频摄像机等。5.输出设备(OutputDevice)从计算机输出各类数据的设备叫做输出设备。输出设备把计算机加工处理的结果(仍然是数字形式的编码）变换为人或其他设备所能接收和识别的信息形式，如文字、数字、图形、声音、电压等。常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪等。通常把输入设备和输出设备合称为I/O设备(输入/输出设备)。1.2计算机系统组成上一页下一页返回1.2.2计算机软件系统计算机软件系统是计算机系统的灵魂，没有安装软件系统的计算机称为“裸机”，“裸机”是无法正常工作的，必须在裸机上安装相应的软件，才能利用计算机进行各种工作。要想理解计算机软件系统，首先需要弄清楚几个概念。(1)指令。在计算机系统中，指令是指示计算机执行某种操作的命令，它由一串二进制数码(下一节具体介绍）组成。一条指令通常由两个部分组成：操作码和地址码。操作码指明该指令要完成的操作，如加、减、乘、除等。操作数是指参加运算的数或者数所在的单元地址。一台计算机的所有指令的集合，称为该计算机的指令系统。(2)数据。在计算机科学中，数据是指所有能输入到计算机并被计算机程序处理的信息的总称，是用于输入计算机进行处理，具有一定意义的数字、字母、符号和模拟量等的通称。(3)程序(Program)。它是为了使计算机执行一个或多个操作，或执行某一任务，按序设计的一系列计算机指令的集合。1.2计算机系统组成上一页下一页返回显然，程序中的每一条指令必须是所用计算机的指令系统中的指令。因此指令系统是提供给使用者编制程序的基本依据。指令系统反映了计算机的基本功能，不同的计算机其指令系统也不相同。(4)软件。计算机软件就是可以实现某种特定功能的程序的有机集合。计算机软件系统的组织结构如图1−3所示。计算机软件根据功能可以分为系统软件和应用软件两大类。1.系统软件系统软件是指控制计算机的运行，管理计算机的各种资源，并为应用软件提供支持和服务的一类软件。在系统软件的支持下，用户才能运行各种应用软件。系统软件通常包括操作系统、语言处理程序、数据库系统和各种实用工具软件等。(1)操作系统(OperatingSystem，简称OS)。为了使计算机系统的所有软、硬件资源协调一致，有条不紊地工作，就必须有一个软件来进行统一的管理和调度，这种软件就是操作系统。1.2计算机系统组成上一页下一页返回操作系统的主要功能是管理和控制计算机系统的所有资源(包括硬件和软件)。一般而言，引入操作系统有两个目的。一是从用户的角度来看，操作系统将裸机改造成一台功能更强，服务质量更高，用户使用起来更加灵活方便、更加安全可靠的虚拟机，以使用户能够无需了解许多有关硬件和软件的细节就能使用计算机，从而提高用户的工作效率。二是为了合理地使用系统内包含的各种软、硬件资源，提高整个系统的使用效率和经济效益。操作系统的出现是计算机软件发展史上的一个重大转折，也是计算机系统的一个重大转折。操作系统是最基本的系统软件，是现代计算机必配的软件。现代计算机系统绝对不能缺少操作系统，正如人不能没有大脑一样，而且操作系统的性能很大程度上直接决定了整个计算机系统的性能。常用的操作系统有：Windows、Unix、Linux、OS/2、NovellNetware等。1.2计算机系统组成上一页下一页返回(2)语言处理程序。计算机语言是程序设计的最重要的工具，它是指计算机能够接受和处理的、具有一定格式的语言。从计算机诞生至今，计算机语言已经发展到了第四代。①机器语言是第一代计算机语言。它是由0、1代码组成的，能被机器直接理解、执行的指令集合。这种语言编程质量高、所占空间少、执行速度快，是机器唯一能够执行的语言，但机器语言不易学习和修改，且不同类型计算机的机器语言不同，只适合专业人员使用。现在已经没有人用机器语言直接编程了。②第二代计算机语言是汇编语言。它采用一定的助记符来代替机器语言中的指令和数据，又称为符号语言。汇编语言一定程度上克服了机器语言难读难改的缺点，同时保持了其编程质量高、占存储空间少、执行速度快的优点，故在程序设计中，对实时性要求较高的地方，如过程控制等，仍经常采用汇编语言。但该语言也依赖于机器，不同的计算机一般也有着不同的汇编语言。1.2计算机系统组成上一页下一页返回③汇编语言再向自然语言方向靠近，便发展到了高级语言阶段，这是第三代计算机语言，即面向过程的语言。用高级语言编写的程序易学、易读、易修改，通用性好，不依赖于机器。但机器不能对其编制的程序直接运行，必须经过语言处理程序的翻译后才可以被机器接受。高级语言的种类繁多，如面向过程的FORTRAN、PASCAL、C等，面向对象的C++、Java、VisualBasic，等等。无论是第二代的汇编语言，还是第三代的高级语言，用它们编制的源程序都不能在计算机上直接运行，而需要借助于语言处理程序加工成目标程序后，才能够被机器执行。在所有的程序设计语言中，除了用机器语言编制的程序能够被计算机直接理解和执行外，其他的程序设计语言编写的程序都必须经过一个翻译过程才能转换为计算机所能识别的机器语言程序，实现这个翻译过程的工具是语言处理程序。针对不同的程序设计语言编写出的程序，语言处理程序也有不同的形式。1.2计算机系统组成上一页下一页返回汇编程序是将汇编语言编制的程序(源程序）翻译成机器语言程序(目标程序）的工具。而编译程序则是将高级语言编写的程序(源程序）翻译成目标程序的工具。从高级语言程序到获得运行结果的一般过程见图1−4。大部分高级语言都是采用编译程序进行翻译的，C语言便是其中之一。还有一些高级语言则是采用另外一种翻译程序——解释程序进行处理的。解释程序直接对源代码中的语句进行解释执行，产生运行结果，它不产生目标代码。其优点是易于实现人机对话，能及时帮助用户发现错误和改正错误；但其效率低，耗时较多，如BASIC就是采用解释程序进行处理的。

(3)数据库系统。数据库系统是一个复杂的系统，通常所说的数据库系统并不单指数据库和数据库管理系统本身，而是将它们与计算机系统作为一个总体而构成的系统看作数据库系统。数据库系统通常由硬件、操作系统、数据库管理系统(DataBaseManagementSystem简称DBMS)、数据库及应用程序组成。1.2计算机系统组成上一页下一页返回数据库是按一定的方式组织起来的数据的集合，它具有数据冗余度小、可共享等特点。数据库管理系统其作用就是管理数据库。一般具有以下功能及特点：建立数据库，编辑、修改、增删数据库内容等对数据的维护功能；对数据的检索、排序、统计等使用数据库的功能；友好的交互式输入/输出能力；使用方便、高效的数据库编程语言；允许多用户同时访问数据库；提供数据独立性、完整性、安全性的保障；等等。不同的数据库管理系统以不同的方式将数据组织到数据库中，组织数据的方式称为数据模型。数据模型有4种类型：以二维表格形式组织数据的关系型、采用树型结构组织数据的层次型和采用网状结构组织数据的网络型，此外还有一种关系对象型。目前常用的数据库管理系统有：Access、FoxPro、SQLServer、Oracle、Sybase、DB2等。(4)实用工具软件。实用工具软件完成一些与管理计算机系统资源及文件有关的任务。1.2计算机系统组成上一页下一页返回通常情况下，计算机能够正常地运行，但有时也会发生各种类型的问题，如硬盘损坏、病毒的感染、运行速度下降等。在这些问题严重或扩散之前解决所存在的问题是一些实用工具软件的作用之一。另外，有些实用工具软件是为了用户能更容易、更方便地使用计算机，如压缩磁盘上的文件，以提高文件在Internet上的传输速度。实用工具软件有许多，最基本的是下面5种。①诊断程序。它能够识别并且改正计算机系统存在的问题。例如，Windows操作系统中控制面板上“系统”图标所表示的程序列出了安装在系统中所有设备的详细情况，如果某个设备安装不正确，就会指出这个问题。②反病毒程序。它可以查找并删除计算机上的病毒。因为每一天都有病毒产生，所以反病毒程序必须不断地更新才能保持杀毒效力。如国产的金山毒霸、360杀毒等。③卸载程序。它能够从硬盘上安全和完全地删除一个没有用的程序和相关的文件。如Windows操作系统中控制面板上“添加/删除程序”图标所表示的程序等。1.2计算机系统组成上一页下一页返回④备份程序。它能够把硬盘上的文件复制其他存储设备上，以便原文件丢失或损坏后能够恢复，如Windows操作系统中的备份程序等。⑤文件压缩程序。它能够压缩磁盘上的文件，减小文件的长度，以便更有效地在Internet上传输，如ARJ、WinZip等。2.应用软件利用计算机的软硬件资源为某一专门的应用目的而开发的软件称为应用软件。下面对一些常见的软件做些简单介绍。(1)办公软件。办公软件用来完成文字的录入、编辑，幻灯片的制作、演示，以及报表的处理等。现在流行的有微软公司的Office2003、Office2007，以及国内金山公司开发的WPS2010。(2)浏览器。浏览器用来连接远地的计算机，打开和传输文件，显示文本和图像，以及提供一个访问Internet的统一的界面。浏览器的主要作用是导航、查找信息和通信。最常用的两个浏览器是MicrosoftInternetExplorer和NetscapeNavigator。1.2计算机系统组成上一页下一页返回(3)实时控制软件。在现代化工厂里，计算机普遍用于生产过程的自动控制。例如，在化工厂中，用计算机控制配料、温度、阀门的开闭；在炼钢车间，用计算机控制加料、炉温、冶炼时间等；在发电厂，用计算机控制发电机组等。用于生产过程自动控制的计算机一般都是实时控制的。它们对计算机的速度要求不高，但可靠性要求很高，否则会生产出不合格的产品，或造成重大的事故。这类软件一般统称为SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition，监察控制和数据采集)软件。目前，在PC机上常用的SCADA软件有FIX、InTouch、Lookout等。(4)图形图像处理软件。在平面设计领域有用来制作、编辑图片的Adobe公司的Photoshop、Illustrator以及Corel公司的Coreldraw；在三维动画制作领域有Autodesk公司开发的3dsMax；在建筑和工程机械领域有AutoCAD；在影视编辑制作领域有Maya等。(5)工程设计和数学计算软件。工程设计包括建筑设计、机械设计、电路设计等，常用软件有AutoCAD、MATLAB等。数据计算软件用于数值计算、建模和模拟等，常用软件有MAPLE、Mathematica等。1.2计算机系统组成上一页下一页返回(6)多媒体创作软件。这类工具可以用来制作计算机辅助课件、广告、影视、游戏以及创建虚拟现实等。常用的软件有Toolbook、Director、Authorware等。(7)网上出版应用软件。网上出版应用软件主要用于制作网页和创建网站。常用的有Dreamweaver、CorelWebDesigner、NetscapeComposer等。综合前面介绍的内容，一个完整的计算机系统如图1−5所示。1.2.3微型计算机的组成微型计算机又称为个人计算机。这是计算机领域中发展最快的一类计算机，它被广泛地应用在各个领域。微型计算机系统也由硬件系统和软件系统两大部分组成。1.微型计算机硬件系统微型计算机的硬件系统一般采用冯·诺依曼体系结构，由CPU(包括运算器和控制器)、存储器、输入设备和输出设备组成，另外还必须由总线加以连接。1.2计算机系统组成上一页下一页返回微型计算机的硬件组成有两个特点：一是采用微处理器，二是采用总线结构。常见的微机系统基本配置有CPU、主板、内存、外存(硬盘、光盘)、输入设备(键盘、鼠标、扫描仪)、输出设备(显示器、音箱）等。微型计算机通过系统总线将各部件相连。其中，微处理器(CPU)、ROM和RAM3部分构成了主机。如图1−6所示。(1)总线。总线技术是目前微型计算机中广泛采用的连接方法。所谓总线就是系统部件之间传送信息的公告通道，各部件由总线连接并通过它传递数据和控制信号。采用总线结构配以适当的接口电路，与CPU、内存储器各部件以及外部设备连接。根据所连接的部件不同，总线可分为内部总线、系统总线和外部总线。内部总线是指同一部件(如CPU）内部连接各元件的总线；系统总线指连接CPU、存储器和各种I/O模块等主要部件的总线；外部总线则是微机和外部设备之间的总线。这里主要介绍系统总线。根据传递的内容不同，系统总线分为数据总线、地址总线、控制总线3种。数据总线用于CPU与主存储器、CPU与I/O接口之间传送数据和代码信息。1.2计算机系统组成上一页下一页返回数据总线的宽度决定了每次能同时传输信息的位数。因此，数据总线的宽度等于计算机的字长，是计算机性能的主要指标之一。地址总线用来传递地址信息，用于给出源数据或目标数据所在的存储单元或I/O总线的地址。地址总线的宽度决定CPU的直接寻址能力。若微型计算机采用n位地址总线，则该计算机的寻址范围为0～2n−1。控制总线用来传送控制信号，如控制对数据线和地址线的访问和使用、实现命令、状态传送、中断、直接对存储器存取的控制，以及提供系统使用的时钟和复位信号等。控制总线的数目由CPU的控制能力决定，因此，不同的微处理器控制功能具有较大的差异。常用的总线标准主要有ISA(IndustryStandardArchitecture)，即工业标准体系结构；EISA(ExtendedIndustryStandardArchitecture)，即扩展工业标准体系结构；VESA(VideoElectronicsStandardAssociation)，即视频电子标准体系结构；PCI(PeripheralComponentInterconnection)，即外围部件互连；AGP(AcceleratedGraphicPorts)，即图形加速接口标准。在众多总线标准中，PCI总线标准已经成为总线标准的主流。1.2计算机系统组成上一页下一页返回(2)主板。总线体现在硬件上就是计算机主板，如图1−7所示。它是配置计算机时的主要硬件之一。主板上有控制芯片组、CPU插座、BIOS芯片、内存条插槽，另外主板上也集成了软盘接口、硬盘接口、一个并行接口、两个串行接口、两个USB(UniversalSerialBus，通用串行总线)接口、AGP(AcceleratedGraphicsPort，加速图形接口)总线扩展槽、PCI(PeripheralComponentInterconnect）局部总线扩展槽、ISA(IndustryStandardArchitecture）总线扩展槽、键盘和鼠标接口以及一些连接其他部件的接口等。计算机的主要硬件设备，如CPU安装在CPU插槽上，内存条安装在内存槽上。而总线扩展槽又称I/O插槽，在它上面可以安装许多标准选件，如显卡、声卡、网卡等。另外利用主板上的接口可以将主板与其他的硬件进行连接。例如，借助于IDE接口可以连接硬盘和光驱，借助于并行接口(LPT\PRN）可以连接打印机，借助于串行接口(COM1\COM2）可以连接鼠标，借助于USB接口可以连接U盘、数码相机等。1.2计算机系统组成上一页下一页返回(3)CPU(CentralProcessingUnit)。CPU是计算机的运算核心和控制核心。CPU主要由运算器、控制器、寄存器等组成，并采用超大规模集成电路制成芯片。运算器的主要功能是完成各种算术运算和逻辑运算，控制器的主要功能是从内存读取指令，并对指令进行分析，按照指令的要求控制各部件工作。寄存器是在处理器内部的暂时存储部件。CPU外观如图1−8所示。现在世界上CPU市场主要被美国的Intel公司和AMD公司占领。CPU的主要性能指标包括字长、主频、外频、地址总线宽度、数据总线宽度、内部缓存等。①字长。是指计算机数据总线所包含的二进制位数，字长越长，表示计算机一次处理的数据二进制位越多，运算能力越强，计算精度越高。目前，Pentium系列CPU字长为64位。②主频。是指CPU的时钟频率。主频越高，一个时钟周期内完成的指令数越多，CPU的运算速度也越快。目前CPU的主频可达2GHz以上。1.2计算机系统组成上一页下一页返回③外频。是指CPU的外部时钟频率，它直接影响CPU与内存之间的数据交换速度。外频由计算机主板提供。目前Intel公司的芯片组BX提供100Hz以上的外频。④地址总线宽度。它决定了CPU可以访问的物理地址空间。简单地说就是CPU能够使用多大容量的内存。假设CPU有n根地址线，则其可访问的物理地址为2n。目前Pentium系列微机的地址总线有32位。⑤数据总线宽度。它决定了CPU与主存储器、CPU与I/O接口之间一次数据传输的信息量。数据总线的宽度等于计算机的字长。目前Pentium系列微机采用的数据总线为64位。⑥内部缓存。这是封闭在CPU芯片内部的高速缓存，用于暂存CPU运算时的部分指令和数据，存取速度与CPU主频一致。(4)内存(Memory)。内存(存储器）也被称为内存储器，是计算机中重要的部件之一，其作用是用于暂时存放CPU中的运算数据以及与硬盘等外部存储器交换的数据。微机的内存储器分为随机存储器(RAM，RandomAccessMemory)、只读存储器(ROM，ReadOnlyMemory）和高速缓冲存储器(Cache）3种。1.2计算机系统组成上一页下一页返回①随机存储器(RAM)。用于存放当前参与运行的程序和数据，存放的内容可随时读、写。但其中的信息不能长期保留，断电后其中存放的信息全部丢失，所以关机前应将信息转移到外存。目前微型计算机中常用的内存以内存条的形式插于主板上，如图1−9所示。②只读存储器(ROM，即ReadOnlyMemory)。用于存放系统的引导程序、开机自检、系统参数等固定不变的信息，由生产厂家将其固化在其中。ROM只能读出不能写入数据，但是存放的信息能够长期保留，断电也不消失。③高速缓冲存储器(Cache)。这是封闭在CPU芯片内部的一种存储器，用于暂存CPU运算时的部分指令和数据。高速缓冲存储器属于可读可写的存储器，存取速度要比RAM快，与CPU主频一致。内存的主要性能指标包括存储容量、存取周期和功耗等。a.存储容量。是指存储器可以容纳的二进制信息量。通常以RAM的存储容量表示微机的内存容量。存储器的存储容量以字节(Byte）为单位，一个字节为8个二进制位(bit)。常用的单位还有KB、MB、GB等。1.2计算机系统组成上一页下一页返回b.存取周期。是指存储器进行两次连续、独立的操作(读/写）之间所需要的最短时间，单位为ns(毫微秒)。c.功耗。该指标反映存储器耗电量的大小，也反映发热程度。功耗小，对存储器的工作稳定有利。(5)外存。一些大型的项目往往涉及几百万个数据，甚至更多。这就需要配置第二类存储器(辅助存储器)，如磁盘、磁带、光盘等，也称为外部存储器，简称外存。外存中的数据一般不能直接送到运算器，只能成批地将数据转运到内存，再由CPU进行处理。只有配置了大容量、高速存取的外存储器，才能处理大型项目。常用的外存储器有硬盘、光盘和U盘等。①硬盘。是计算机主要的存储媒介之一，由一个或者多个磁性碟片组成。大多数硬盘都是固定硬盘，被永久性地密封固定在硬盘驱动器中。硬盘中存储的数据在计算机断电后不会丢失，硬盘的外观和内部结构如图1−10所示。一个硬盘由若干个磁性圆盘组成，每个圆盘有两个面，每个面各有一个读写磁头。1.2计算机系统组成上一页下一页返回每个面上由若干个磁道构成，每个磁道上又分若干个扇区，各面上磁道号相同的磁道合称为一个柱面。每个面上的磁道数和每个磁道上的扇区也随硬盘规格的不同而不同。硬盘的存储容量计算公式如下所示。硬盘的存储容量=磁头数×柱面数×每磁道扇区数×每扇区字节数(512字节)②U盘。又称USB快闪存储器，它是利用闪存(FlashMemory）在断电后还能保持存储的数据不丢失的特点而制成的，如图1−11所示。其优点是重量轻，体积小，通过计算机的USB接口即插即用，使用方便，存储容量较大。③光盘存储器。它也是微机上使用较多的存储设备。其中，只读型光盘CD-ROM(CompactDisk-ROM）只能从盘上读取预先存入的数据或程序。使用得较多的是一次性可写入光盘CD-R(CD-Recordable)，但需要专门的光盘刻录机完成数据的写入。CD-ROM的后继产品DVD-ROM(DigitalVersatileDisk-ROM）向下兼容，可读音频CD和CD-ROM。DVD-ROM单面单层的容量为4.7GB；单面双层的容量为7.5GB；双面双层的容量可达到17GB。图1－12所示为DVD－ROM的外观。1.2计算机系统组成上一页下一页返回(6)输入\输出设备。输入设备将数据、程序等转换成计算机能接受的二进制代码，并将它们送入内存。微型计算机常用的输入设备是键盘、鼠标和扫描仪等，如图1−13所示。输出设备将计算机处理的结果转换成人们能够识别的数字、字符、图像和声音等形式显示、打印或播放出来。微型计算机常用的输出设备是显示器、打印机和绘图仪等，如图1−14所示。2.微型计算机软件系统我们日常学习、办公用的微型计算机的软件系统同样分为系统软件和应用软件两大部分。具体内容参见第1.2.2节计算机软件系统。1.2计算机系统组成上一页返回计算机最基本的功能是对数据进行计算和加工处理，这些数据可以是数值、字符、图形、图像和声音等。在计算机内部，不管是什么样的数值，都是以二进制编码的形式表示的。本节介绍各种形式的数据在计算机中的存储表示。1.3.1基本概念任何形式的数据，输入到计算机中都必须进行0和1的二进制编码转换。采用二进制编码的好处包括以下两个方面。(1)物理上容易实现，可靠性强。电子元器件大都具有两种稳定的状态：电压的高和低；晶体管的导通和截止；电容的充电和放电等。这两种状态正好用来表示二进制数的两个数码0和1。两种状态分明，工作可靠，抗干扰能力强。(2)运算简单，通用性强。如二进制数乘法运算规则有3种：1×0=0×1=0；0×0=0；1×1=1。若用十进制的运算法则，则有55种。同样，二进制也便于逻辑量“真”和“假”的表示和运算。1.3数据在计算机中的表示下一页返回二进制形式，适用于对各种类型数据的编码，图、声、文、数字合为一体，使得数字化社会成为可能。因此进入计算机中的各种数据，都要进行二进制编码的转换；同样，从计算机输出的数据，也需要进行逆向的转换，过程见图1−15。1.3.2数的不同进制转换在日常生活中，会遇到不同进制的数。如十进制数，逢十进一；一周有七天，逢七进一。平时用得最多的是十进制数，而计算机中存放的是二进制数，为了以后的书写方便，计算机系统还引入了八进制数和十六进制数。无论哪种数制，其共同之处都是进位计数制。1.进位计数制在采用进位计数的数字系统中，如果用r个基本符号(例如0，1，2，…，r−1）表示数值，则称其为r进制(rNumberSystem)，r称为该进制的“基数”(Radix)，而进制中每一固定位置对应的单位值称为“权”。如表1−3所示。1.3数据在计算机中的表示上一页下一页返回不同的进制有共同的特点：一是采用进位计数制方式，每一种进制都有固定的基本符号(简称“数码”)；二是都使用位置表示法，即处于不同位置的数码所代表的值不同，与它所在位置的“权”值有关。可以看出，各种进位计数制中的权的值恰好是基数r的某次幂。因此，对任何一种进位计数制表示的数都可以写出按其权展开的多项式之和，即任意一个r进制数N可以表示为：其中：ai是数码，r是基数，ri是权；不同的基数r，表示是不同的进制数。1.3数据在计算机中的表示上一页下一页返回2.各种进位计数制的表示为了区分各种进制，常采用如下两种方法：(1)在数字后面加写相应的英文字母做标识。B(Binary)：表示二进制数。如二进制数10可写成12B。O(Octonary)：表示八进制数。如八进制数12可写成12O。D(Decimal)：表示十进制数。如十进制数625可写成625D。H(Hexadecimal)：表示十六进制数。如十六进制数B3可写成B3H。(2）在括号外加数字下标。(101)2：表示二进制数101。(165)8：表示八进制数165。(269)10：表示十进制数269。(101)16：表示十六进制数101。1.3数据在计算机中的表示上一页下一页返回3.不同进位计数制间的转换(1)r进制数转换成十进制数。方法：按权值展开。展开式本身就提供了将r进制数转换为十进制数的方法。只要将各位数码乘以各自的权值累加即可。

(2)十进制数转换成r进制数。将十进制数转换为r进制数时，可将此十进制数分成整数与小数两部分分别转换，然后再拼接起来即可。整数部分转换成r进制整数时，采用除r取余法，即将十进制整数不断除以r取余数，直到商为0，余数从右到左排列，首次取得的余数在最右面。小数部分转换成r进制小数时，采用乘r取整法，即将十进制小数不断乘以r取整数，直到小数部分为0或达到所求的精度为止(小数部分可能永远不会得到0)；1.3数据在计算机中的表示上一页下一页返回所得的整数从小数点自左往右排列，取有效精度，首次取得的整数在最左面。例如，将(14.32)10转换成二进制数(保留4位小数)：转换结果：(14.32)10=(a3a2a1a0.a−1a−2a−3)2=(1110.0101)2

1.3数据在计算机中的表示上一页下一页返回

(3)二进制和八进制、十六进制数间的相互转换。由上例看到十进制数转换成二进制数转换过程的书写比较长，为了方便起见，人们常把十进制数转换成八进制数或十六进制数，再转换成二进制数。由于二进制、八进制和十六进制之间存在特殊关系：81=23、161=24，即1位八进制数相当于3位二进制数，1位十六进制数相当于4位二进制数，因此转换方法就比较容易，如表1−4所示。根据这种对应关系，二进制数转换成八进制数时，以小数点为中心向左右两边分组，每3位为一组，两头不足3位补0即可。同样二进制数转换成十六进制数只要每4位为一组进行分组即可。注意：转换成二进制数时，整数前的高位0和小数后的低位0可取消。另外，八进制和十六进制之间的转换都可以借助于二进制数相互转换。十进制数转换为八进制或十六进制，也可借助于二进制数相互转换。1.3数据在计算机中的表示上一页下一页返回1.3.3数值型数据的表示—数值型数据的编码计算机中的数据都以二进制形式表示，这个二进制数通常被称为“机器数”。数值型数据有大小、正负之分，能够进行算术运算，所以将数据型数据完整地表示成一个机器数时，应考虑3个因素：机器数的范围、机器数的符号和机器数小数点的位置。1.机器数的范围机器数的二进制位数称为“字长”，其范围由硬件(CPU的寄存器）决定。如使用8位寄存器，字长为8位，则无符号数的最大值是(11111111)2=(255)10，机器数的范围为0～255。2.机器数的符号在计算机中，因为只有“0”和“1”两种形式，为了表示数的正、负号，也必须以“0”和“1”表示。通常把一个数的最高位定义为符号位，用0表示正，1表示负，称为数符；其余位仍表示数值。若一个数占8位，表示形式见图1−16。1.3数据在计算机中的表示上一页下一页返回通常，把在机器内存放的正负号数码化的数称为机器数，把机器外部由正负号表示的数称为真值数。例如，真值数(−0101100)2，其机器数为10101100，存放在机器中见图1−16。3.机器数的小数点位置在机器中，难以表示小数点，故小数点的位置是隐含的。隐含的小数点位置可以固定，也可以是变动的，前者表示形式称为“定点数”，后者表示形式称为“浮点数”。一般而言，整数和小于1的纯小数用定点数表示，而实数(既有整数又有小数）用浮点数表示。(1)定点数。定点数中，小数点位置一旦固定，就不再改变。定点数又有定点整数和定点小数之分。对于定点整数，小数点的位置约定在最低位的右边，用来表示整数，如图1−17所示。假设机器内的定点数长度为两个字节，用定点整数表示(194)10=(11000010)2。对于定点小数，小数点的位置约定在符号位之后，用来表示小于1的纯小数，如图1−18所示。用定点小数表示(−0.6875)10=(−0.101100000000000)2。1.3数据在计算机中的表示上一页下一页返回(2)浮点数。如果要处理的数既有整数又有小数，则采用定点数便会遇到麻烦。为此引出浮点数，即小数点位置不固定的数值存储方式。“浮点数”由两部分组成，即尾数和阶码。在浮点表示方法中，小数点的位置是浮动的，阶码可取不同的数值。如十进制实数−1234.5678可表示为：−1.2345678×10+3、−1234.5678×100、−123456.78×10–2等多种形式。为了便于计算机中小数点的表示，规定将浮点数写成规格化的形式，即尾数的绝对值大于等于0.1并且小于1，从而唯一地规定了小数点的位置。同样，任意二进制数规格化浮点数的表示形式为：式中d是尾数，前面的“±”表示数符(也称尾符)；p是阶码，前面的“±”表示阶符。它在计算机内的存储形式如图1−19所示。阶码只能是一个带符号的整数，阶码本身的小数点约定在阶码最右面；尾数表示数的有效部分，是纯小数，其本身的小数点约定在数符和尾数之间。1.3数据在计算机中的表示上一页下一页返回在浮点数表示中，数符和阶符都各占一位，阶码的位数表示数的大小范围，尾数的位数表示数的精度。例如，设尾数为8位，阶码为6位，则二进制数N=−1101.010=−0.110101×24。浮点数的存放形式见图1−20。4.二进制数常用的单位因为计算机中的所有数据都是用二进制数来表示的，所以这些数据的大小也只能使用二进制的单位进行衡量。常见的二进制单位有位、字节、字等。(1)位(bit)。位是计算机数据中的最小单位，代表二进制数中的一个数位，不是“0”，就是“1”。它也称为比特(bit)。在书写时，有时将bit简写为小写字母b。

(2)字节(Byte)。字节是计算机数据处理和存储容量的基本单位，代表8位二进制数。因此1Byte=8bit。在书写时，有时将Byte简写为大写字母B。1.3数据在计算机中的表示上一页下一页返回我们平时在讲到计算机存储设备的大小、某个计算机文件的大小、数据传输速度的快慢时，常提到KB、MB、GB这些概念。例如，我们常说这台计算机的内存是2GB，显存是512MB，硬盘是500GB；计算机中的某个文件是4KB，某个MP3歌曲是4MB；这个U盘是2GB。这是什么意思呢？就像我们日常生活中用1km表示1000m，用1t表示1000kg一样，为便于使用和记忆，在计算机中，我们经常用KB、MB、GB表示较大的单位。1KB=210B=1024B=(1024×8)bit1MB=220B=10242B=(1024×1024)Byte1GB=230B=10243B=(1024×1024×1024)Byte(3)字(Word)。字是指计算机一次能存取、加工、运算和传输的数据长度。一个字一般由一个或几个字节组成，它是衡量计算机性能的一个重要指标。1.3数据在计算机中的表示上一页下一页返回1.3.4西文字符的表示—西文字符的编码对西文字符编码最常用的是ASCII字符编码，即AmericanStandardCodeforInformationInterchange(美国信息交换标准代码)。ASCII是用7位二进制编码表示字符的，它可以表示27

即128个字符，如表1−5所示。每个字符用7位二进制码表示，其排列次序为d6d5d4d3d2dld0，d6为高位，d0

为低位。从

ASCII码表中可以看出，ASCII包括32个通用控制字符、10个十进制数码、52个英文大小写字母和34个专用符号，共128个元素。在这些字符中，从“0”～“9”、从“A”～“Z”、从“a”～“z”都是顺序排列的，且小写比大写字母的码值大32。有些特殊的字符编码请读者记住，例如：“a”字母字符的编码为1100001，对应的十进制数是97；则“b”的码值是98；“A”字母字符的编码为1000001，对应的十进制数是65；则“B”的码值是66；1.3数据在计算机中的表示上一页下一页返回“0”数字字符的编码为0110000，对应的十进制数是48；则“1”的码值是49；“”空格字符的编码为0100000，对应的十进制数是32；“LF(换行)”控制符的编码为0001010，对应的十进制数是10；“CR(回车)”控制符的编码为0001101，对应的十进制数是13。计算机的内部存储与操作常以字节为单位，即8个二进制位为单位。因此一个字符在计算机内实际是用8位表示。正常情况下，最高位d7为“0”。在需要奇偶校验时，这一位可用于存放奇偶校验的值，此时称这一位为校验位。西文字符除了常用的ASCII编码外，还有另一种EBCDIC码。这种字符编码主要用在大型机器中。EBCDIC代码，即ExtendedBinaryCodedDecimalInterchangeCode(扩展的二—十进制交换码)。EBCDIC码采用8位二进制码表示一位十进制数，有256个编码状态，但只选用其中一部分。1.3数据在计算机中的表示上一页下一页返回在了解了数值和西文字符在计算机内的表示后，读者可能会产生一个问题：二者在计算机内都是二进制数，如何区分数值和字符呢？例如，内存中有一个字节的内容是65，它究竟表示数值65，还是表示字母“A”？面对一个孤立的字节，确实无法区分，但存放和使用这个数据的软件，会以其他方式保存有关类型的信息，指明这个数据是何种类型。1.3.5汉字的表示—汉字的编码英文是拼音文字，采用不超过128种字符的字符集就能满足英文处理的需要，编码容易，而且在一个计算机系统中，输入、内部处理和存储都可以使用同一编码(一般为ASCII码)。汉字是象形文字，种类繁多，编码比较困难，而且在一个汉字处理系统中，输入、内部处理、输出对汉字编码的要求不尽相同，因此要进行一系列的汉字编码及转换，汉字信息处理中各编码及流程如图1−21所示。其中虚框中的编码对国标码而言，还有很多种汉字内码。1.3数据在计算机中的表示上一页下一页返回1.汉字国标码汉字国标码全称是GB2312—1980《信息交换用汉字编码字符集——基本集》，1980年发布，是中文信息处理的国家标准，也称汉字交换码，简称国标码。国标码共收集了7445个图形字符，其中汉字字符6763个，分成两级，即一级汉字3755个(按汉语拼音排列）和二级汉字3008个(按偏旁部首排列)，其他图形符号682个。国标码规定每个图形字符由两个7位二进制编码表示，即每个编码要占用两个字节，每个字节内占用7位信息，最高位补0。例如汉字“啊”的国标码为3012H，即0011000000100001。Windows系统就是以GB2312为基本汉字编码的。2.汉字机内码一个国标码占两个字节，每个字节最高位为“0”；英文字符的机内代码是7位ASCII码，最高位也为“0”。为了在计算机内部能够区分是国标码还是ASCII码，将国标码的每个字节的最高由“0”变为“1”，变换后的国标码称为汉字机内码。1.3数据在计算机中的表示上一页下一页返回3.汉字输入编码这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的输入进行的编码。目前汉字输入编码法的研究和发展迅速，已有几百种汉字输入编码法。衡量一个输入编码法的好坏应有以下要求：一是编码短，可以减少击键的次数；二是重码少，可以实现盲打；三是好学好记，可以便于学习和掌握。但现在还没有一种全部符合上述要求的汉字输入编码方法。目前常用的输入法大致分为音码类和形码类两类。(1)音码类。主要是以汉语拼音为基础的编码方案，如全拼、双拼、自然码和智能ABC等。全拼的优点是不需要学，与人们的习惯一致。但由于汉字同音字太多，输入重码率很高，因此，按字音输入后还必须进行同音字选择，影响了输入速度。智能ABC输入法以词组为输入单位，很好地弥补了重码、输入速度慢等音码的缺陷。(2)形码类。主要是根据汉字的特点，按汉字固有的形状，把汉字先拆分成部首，然后进行组合，代表的有五笔字型法、郑码输入法等。五笔字型输入法使用广泛，适合专业录入人员，基本可实现盲打；但必须记住字根、学会拆字和形成编码。1.3数据在计算机中的表示上一页下一页返回不管哪种输入法，都是操作者向计算机输入汉字的手段，而在计算机内部都是以汉字机内码表示。4.汉字字形码汉字字形码又称汉字字模，用于汉字在显示屏或打印机输出。汉字字形码通常采用点阵形式产生，所以汉字字型码就是确定一个汉字字形点阵的代码。全点阵字形中的每一个点用一个二进制位来表示，随着字形点阵的不同，它们所需要的二进制位数也不同。例如，24×24的字形点阵，每字需要72字节；32×32的字形点阵，每字共需128字节。与每个汉字对应的这一串字节，就是汉字的字形码。汉字通常通过汉字输入码，并借助于输入设备输入计算机内，再由汉字系统的输入管理模块进行查表或计算，将输入码转换成汉字机内码存入计算机存储器中。当存储在计算机内的汉字需要在屏幕上显示或在打印机上输出时，要借助于汉字机内码在字模库中找出汉字的字形码才能输出。转换过程如图1−21所示。1.3数据在计算机中的表示上一页下一页返回1.3.6声音媒体的表示—声音的编码声音是随时间而连续变化的波，这种波传到人们的耳朵，引起耳膜振动，这就是人们听到的声音。声音信号又称音频信号，是一种模拟信号，需要通过采样将模拟信号转换成数字信号才能利用计算机对其进行处理。数字化声音的质量与采样频率、采样点数据的测量精度(振幅值位数）以及声道数有关。采样频率越高，采样数据的精度越高，声道数越多，则声音质量就越好。目前主要使用的声音文件有以下3种。1.Wave格式文件(.wav)Wave波形文件由外部音源(麦克风、录音机）录制后，经声卡转换成数字化信息以扩展名.wav存储；播放时还原成模拟信号由扬声器输出。Wave格式文件直接记录了真实声音的二进制采样数据，通常文件较大。Wave格式是Microsoft公司开发的一种声音文件格式，是PC机上最为流行的声音文件格式；由于其文件尺寸较大，多用于存储简短的声音片段。1.3数据在计算机中的表示上一页下一页返回2.MIDI格式文件(.mid)MIDI是乐器数字接口(MusicalInstrumentDigitalInterface）的英文缩写，是为了把电子乐器与计算机相连而制定的一个规范，是数字音乐的国际标准。与波形文件不同的是，MIDI文件(扩展名为．mid）存放的不是声音采样信息，而是将乐器弹奏的每个音符记录为一连串的数字，然后由声卡上的合成器根据这些数字代表的含义进行合成后由扬声器放声音。相对于保存真实采样数据的Wave文件，MIDI文件显得更加紧凑，其文件尺寸通常比声音文件小得多。同样10分钟的立体声音乐，MIDI长度不到70KB，而声音文件要100MB左右。在多媒体应用中，一般Wave文件存放的是解说词，MIDI存放的是背景音乐。3.MPEG音频文件(.mpl/.mp2/.mp3)MPEG指的是采用MPEG音频压缩标准进行压缩的文件。MPEG音频文件根据对声音压缩质量和编码复杂程度的不同可分为3层，1.3数据在计算机中的表示上一页下一页返回分别对应扩展名为.mp1、.mp2和.mp3这3种格式文件。MPEG音频编码具有很高的压缩率，目前使用最多的是mp3文件格式。上述的Wave和MIDI格式文件均可以压缩成MPEG格式文件。

1.3.7图形和图像媒体的表示—图形和图像的编码1.图形和图像的概念在计算机中，图形与图像是不同的两个概念。图形一般是指通过绘图软件绘制的由直线、圆、圆弧、任意曲线等组成的画面，图形文件中存放的是描述图形的指令，以矢量图形文件形式存储；图像是由扫描仪、数字照相机、摄像机等输入的画面，数字化后以位图形式存储。图形和图像的区分如同声音文件中的MIDI和WAV格式文件，特点也相似。动态的图像是由一系列的静态画面按一定的顺序排列组成，并配以同步的声音。每一幅静态画面称为一“帧”，当每秒以25帧的速度播放时由于视觉的暂留现象产生动态效果。动态的图像有动画和视频两种方式。动画的每一幅画面通过一些工具软件(如3DstudioMax、Flash等）对图像素材进行编辑制作而成；1.3数据在计算机中的表示上一页下一页返回而视频影像是对视频信号源(如电视机、摄像机等）同音频相似的方式经过采样和数字化后保存。这如同关于矢量图形与图像的类比一样，动画是用人工合成的方法对真实世界的一种模拟，而视频影像则是对真实世界的记录。2.图形与图像的数字化一幅图像可认为是由若干行和若干列的像素(Pixels）点组成的阵列，每个像素点用若干个二进制进行编码，表示图像的颜色，这就是图像的数字化。描述图像重要的属性是图像分辨率和颜色深度。图像分辨率是用每英寸中有多少点表示，图像越精细，分辨率越高。像素的颜色深度，即每一个像素点表示颜色的二进制位数。例如，单色图像的颜色深度为1，则用一个二进制位表示纯白、纯黑两种情况；通过调整黑白两色的程度(简称颜色灰度）来有效地显示单色图像，一般灰度级别为256级(值为0～255)，因此每个像素的颜色深度为8，占一个字节。1.3数据在计算机中的表示上一页下一页返回彩色图像显示时，由红、绿、蓝3色通过不同的强度混合而成，当强度分成256级(值为0～255)，占24位，就构成了224=16777216种颜色的“真彩色”图像。3.图像文件格式在图形图像处理中，可用于图形图像文件存储的格式非常多，现分类列出常用的文件格式。(1)静态图像格式。①BMP和DIB格式文件(.bmp和.dib)。BMP(Bitmap）是一种与设备无关的图像文件格式，是Windows环境中经常使用的一种位图格式。DIB(DeviceIndependentBitmap）与BMP本质一致，是为了跨平台交换而使用的一种格式。②GIF格式文件(.gif)。GIF(GraphicsInterchangeFormat）是美国联机服务商CompuServe为指定彩色图像传输协议而开发的一种公用的图像文件格式标准，是Internet上WWW中的重要文件格式之一。1.3数据在计算机中的表示上一页下一页返回③JPEG格式文件(.jpg)。JPEG是利用JPEG方法压缩的图像格式，压缩比高，但压缩/解压缩算法复杂、存储和显示速度慢。同一图像的BMP格式的大小是JPG格式的5～10倍；又因为GIF格式最多只能是256色，因此载入256色以上图像、适用于处理大幅面图像，JPG格式成了Internet中最受欢迎的图像格式。④WMF格式文件(.wmf)。WMF是比较特殊的图元文件，属于位图与矢量图的混合体。Windows中许多剪贴画图像是以该格式存储的。WMF格式广泛应用于桌面出版印刷领域。(2)动态图像格式。①AVI格式文件(.avi)。AVI(Audio-VideoInterleaved，音频—视频交错）格式文件将视频与音频信息交错地保存在一个文件中，较好地解决了音频与视频的同步问题，目前已成为Windows视频标准格式文件。该文件数据量较大，要压缩。②MOV格式文件(.mov)。是Apple公司在QuickTimeforWindows视频应用程序中使用的视频文件。原在Macintosh系统中运行，现已移植到Windows平台。1.3数据在计算机中的表示上一页下一页返回利用它可以合成视频、音频、动画、静止图像等多种素材。该文件数据量较大，要压缩。③MPG格式文件(.mpg)。是按照MPEG标准压缩的标准文件，目前很多视频处理软件都支持这种格式的文件。1.3数据在计算机中的表示上一页返回造成计算机安全的因素有很多，例如，计算机硬件故障、软件故障、病毒侵蚀、黑客窃取，等等。其中，最为突出的因素是计算机病毒。1.4