第二章计算机基础知识

1第二章计算机基础知识2.1

计算机系统的组成与工作原理

2.1.1计算机系统的组成

2.1.2计算机系统的硬件组成

2.1.3计算机基本工作原理2.2数制转换及运算

2.2.1进位计数制

2.2.2不同进位计数制间的转换

2.2.3二进制数的算术运算

2.2.4二进制数的逻辑运算

2.3数据在计算机中的表示

2.3.1数值

2.3.2字符

2.3.3声音

2.3.4图形和图像2.4

多媒体和流媒体概述

2.4.1多媒体概述

2.4.2流媒体概述

2.4.3数据压缩技术

2.4.4文件压缩和解压缩软件22.1计算机系统的组成与工作原理

2.1.1计算机系统的组成

系统软件应用软件计算级系统分为：硬件+软件硬件软件3计算机硬件组成

计算机硬件包括主机和外设

主机外设输入设备输出设备外存设备网络设备4计算机系统的组成

输入设备：键盘、鼠标、扫描仪

输出设备：显示器、打印机

外

存：软、硬盘、光盘、闪存

网络设备：网卡、调制解调器等

计算机系统软件外部设备系统软件应用软件硬件运算器寄存器控制器主机内存CPU随机存储器(RAM)只读存储器(ROM)高速缓冲存储器

操作系统：Windows、Unix、Linux语言处理程序：C、Pascal、VB等实用程序：诊断程序、排错程序等

办公软件包、数据库管理系统

52.1.2计算机系统的硬件组成

冯.诺依曼思想：

二进制程序与数据一样存放在内存五大模块存储器数据流控制流运算器外存储器输出设备内存储器输入设备控制器6处理器存放程序和数据处理器控制器运算器控制整个计算机所有部件的工作执行算术运算和逻辑运算存储器大容量存储器I/O设备I/O子系统7存储器存储器是计算机存储数据和程序的记忆单元集合每个记忆单元由8位二进制位组成。可读写其中的数据。1KB=1024B1MB=1024KB1GB=1024MB1TB=1024GB字节BYTE76543210位Bit8存储器的访问过程111011011100110110001101111011011110100111101101111011011110110111101101111011011110110111101101100011011100110110001101111011010000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111地址0001控制:写数据1000000010000000存储器的访问过程：向[0001]单元写数据9输入设备常用输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪等。常用输出设备：显示器、打印机、绘图仪等。102.1.3计算机基本工作原理计算机的指令系统操作码

操作数

数据传送指令数据处理指令程序控制指令输入输出指令

其它指令

IfGoto……＋－×÷AndOr……CPU内存I/O设备主机对计算机的硬件进行管理等指令

11计算机基本工作原理

122.2数制转换及运算

2.2.1进位计数制

N=an-1×rn-1＋an-2×rn-2＋…＋a0×r0＋a-1×r-1＋…＋a-m×r-mr进制数N可表示为：R进制数用

r个基本符号（例如0，1，2，…，r-1）表示数值基数权数码132.2.2不同进位计数制间的转换

1.r进制转化成十进制r进制转化成十进制：数码乘以各自的权的累加例：

10101(B)=24+22+1=21101.11(B)=22+1+2-1+2-2=5.75101(O)=82+1=6571(O)=7

8+1=5101A(H)=163+16+10＝4106进制表示符号B二进制O八进制D十进制H十六进制14十进制转化成r进制整数部分：除以r取余数，直到商为0，余数从右到左排列。小数部分：乘以r取整数，整数从左到右排列。100(D)=144(O)=64(H)~例100.345(D)=1100100.01011(B)1.3800.34520.69022

0.7602

1.5202

10025022521226232100010011

1.04八进制100812818044110016604616十六进制15二进制、八进制、十六进制数间的相互转换

64(H)=0110

0100(B)64144(O)=001

100

100(B)1441

101

101

110.110

101(B)=1556.65(O)15566511

0110

1110.1101

01(B)=36F.D4(H)36FD4一位八进制数对应三位二进制数一位十六进制数对应四位二进制数二进制转化成八(十六)进制

整数部分：从右向左按三(四)位进行分组小数部分：从左向右按三(四)位进行分组不足补零162.2.3二进制数的算术运算

1.二进制数的加法运算2.二进制数的减法运算加法运算法则0+0=00+1=1+0=11+1=0

1101+111011011减法运算法则0-0=1-1=01-0=10-1=111011-1110110117二进制数的算术运算

3.二进制数的乘法运算4.二进制数的减法运算乘法运算法则0×0=00×1=1×0=01×1=1减法运算法则0÷0=00÷1=01÷1=11101×1010000011010000+1101100000101011011111011101111111011100182.2.4二进制数的逻辑运算

逻辑非运算实例192.3数据在计算机中的表示

二进制优点：物理上容易实现，运算简单，可靠性、通用性强11111111101

0

0

10120符号位“0”表示正、“1”表示负

定点整数2.3.1数值符号数的机器数表示

10101100S小数点无符号位S小数点

定点小数

21浮点数表示110.011(B)=1.10011×2+10=11001.1×2-10=0.110011×2+11阶码数符阶符尾数1100110011N=数符

尾数

2阶符

阶码尾数的位数决定数的精度阶码的位数决定数的范围

规格化的形式：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。

22(3)补码0X1|X|0<=XX<=0+7：00000111+0：00000000

－7：10000111－0：10000000[X]原=+7：00000111+0：000000000X1|X|0<=XX<=00X1|X|+10<=XX<=0+7：00000111+0：00000000－7：11111000－0：11111111－7：11111001－0：00000000(2)反码[X]反=[X]反=带符号数的表示

假定一个数在机器中占用8位。(1)原码232.3.2字符

西文字符

ACSII码(AmericanStandardCodeforInformationInterchange)128个常用字符，用7位二进制编码，从0到127

控制字符：0～32，127；普通字符：94个。例如：“a”字符的编码为1100001，对应的十进制数是97；空格 20H

32‘0’～‘9’30H～39H48～57‘A’～‘Z’ 41H～5AH 65～90‘a’～‘z’ 61H～7AH 97～12224汉字编码(1)汉字输入码

音码类全拼、双拼、微软拼音、自然码和智能ABC等 形码类五笔字型法、郑码输入法等。(2)汉字国标码(GB2312－80)

每个汉字占两个字节。 一级汉字：3755个；二级汉字：3008个。 汉字分区，每个区94个汉字。(3)机内码汉字在设备或信息处理系统内部最基本的表达形式。汉字国标码汉字内码

中8680(0101011001010000)B

(1101011011010000)B

华

5942(0011101100101010)B

(1011101110101010)B

区号区中位置25汉字字形编码(4)汉字字形码点阵：汉字字形点阵的代码

16×16、24×24、32×32、48×48。编码、存储方式简单、无需转换直接输出放大后产生的效果差矢量：存储的是描述汉字字形的轮廓特征

矢量方式特点正好与点阵相反（5）汉字地址码每个汉字字形码在汉字字库中的相对位移地址地址码和机内码要有简明的对应转换关系26UCS编码组平面行

字位最高位为0基本多文种平面（BMP）：0组0平面，包含字母、音节及表意文字等。例如：‘A’ 41H(ASCII) 00000041H(UCS) ‘大’ 3473H(GB2312) 00005927H(UCS(6)其他汉字编码UCS码、Unicode码、GBK码、BIG5码等

国际标准：

通用多八位编码字符集UCS(UniversalCodeSet)世界各种文字的统一的编码方案，一个字符占4个字节。分为：27其他汉字编码Unicode码

另一国际标准：采用双字节编码统一地表示世界上的主要文字。其字符集内容与UCS的BMP相同。

GBK码

GBK等同于UCS的新的中文编码扩展国家标准，2字节表示一个汉字第一字节从81H~FEH，最高位为1；第二字节从40H~FEH，第二字节的最高位不一定是1。

BIG5编码台湾、香港地区普遍使用的一种繁体汉字的编码标准，包括440个符号，一级汉字5401个、二级汉字7652个，共计13060个汉字。282.3.3声音

声波采样与数字化

采样频率f：1/T，每秒钟的采样次数

；采样点精度：存放采样点振幅值A的二进制位数；声道数：声音通道的个数，立体声为双声道。每秒钟存储声音容量的公式为：采样频率×采样精度（位数）×声道数/8=字节数

29声音文件Wave格式文件（.Wav）记录了真实声音的二进制采样数据，通常文件较大。MIDI格式文件（.MID）数字音乐的国际标准.

记录的是音符数字，文件小。MPEG音频文件（.MP1/.MP2/.MP3）采用MPEG音频压缩标准进行压缩的文件。

WAV文件MIDI文件302.3.4图形和图像图形和图像

图形：由点、线等组成的有边界画面，文件中存放描述图形的指令。图像：由图像设备输入的无边界画面，数字化后以位图形式存储。图形与图像的数字化分辨率（行、列）和颜色深度真彩色每个像素点占3个字节，224=16777216种颜色。计算存储一秒图像公式：列数×行数×像素的颜色深度/8

×帧/秒=字节数例：1280×1024分辨率的“真彩色”电视图像，按每秒30帧计算，显示1分钟，则需要：

1280×1024×3×30×60秒≈6.6GB

因此，必须进行图像压缩。动画和视频（图形和图像的动态形式）动画：每一幅画面通过软件对图像素材进行编辑制作而成。视频：将视频信号源（电视机、摄像机等）经过采样和数字化后保存。31常用图像文件格式BMP和DIB格式文件与设备无关的位图格式文件，Windows环境中经常使用.GIF格式文件

Internet上的重要文件格式之一，最大不超过64KB，

256色以内，压缩比较高，与设备无关。JPEG格式文件（.JPG）

利用JPEG方法压缩,Internet上重要文件格式之一，适用于处理256色以上、大幅面图像。WMF格式文件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。广泛应用于桌面出版印刷领域。

322.3.5视频

视频是将一幅幅独