《计算机基础》-第１章

１.１计算机发展概述计算机是一种能够在其内部存储的指令的控制下自动运行的电子设备。它可以接收数据（称为输入），依据指定的规则处理数据（简称处理），生成结果（称为输出），并将结果存储起来以备后用（称为存储）。所以，也可以说，计算机是一种可以接收输入、处理数据、生成输出并能够存储数据的自动运行的电子设备。它的特点是具有极快的处理速度、很大的存储能力、强大的计算和判断能力。１.１.１计算机的发展简史世界上第一台计算机于１９４６年在美国宾夕法尼亚大学诞生，取名为电子数值积分计算机（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＮｕｍｅｒｉｃａｌＩｎｔｅｇｒａｔｏｒａｎｄＣａｌｃｕｌａｔｏｒ，ＥＮＩＡＣ）。下一页返回１.１计算机发展概述ＥＮＩＡＣ奠定了计算机的发展基础。自ＥＮＩＡＣ问世以来，计算机技术得到了飞速发展，１９６４年国际商用机器（ＩＢＭ）公司耗资５０亿美元，历时５年研发生产了世界上第一台商用ＩＢＭ３６０计算机系统。１９７１年，Ｉｎｔｅｌ公司开发了Ｉｎｔｅｌ４００４微处理器，在３ｍｍ×４ｍｍ的大规模集成电路芯片上有２２５０个晶体管，每秒运算速度６万次，从而产生了世界上第一台微型计算机。美国微型仪器和遥感系统公司１９７２年推出的ＭＩＴＳ－８１６，是世界上第一台供个人使用的数字微型计算机。上一页下一页返回１.１计算机发展概述１９７７年，苹果公司推出“苹果Ⅱ型”，这是世界上第一台有彩色图形界面的个人计算机，其使用摩托罗拉６５０２芯片，４８ＫＢ基本内存，每秒运行５０万次加法。１９８１年８月，ＩＢＭ推出ＩＢＭ５１５０个人计算机，使用Ｉｎｔｅｌ８０８８芯片、４.７７ＭＨｚ主频、６４ＫＢ内存、ＭＳ－ＤＯＳ操作系统，其售价为单色显示器３０００美元，彩色显示器６０００美元。根据计算机的性能和使用的主要元器件的不同，一般将计算机的发展分成五代（表１－１）：第一代是电子管计算机；第二代是晶体管计算机；第三代是集成电路计算机；第四代是大规模、超大规模集成电路计算机；第五代是人工智能计算机。上一页下一页返回１.１计算机发展概述计算机未来的发展趋势是巨型化、微型化、网络化、多媒体化和智能化。未来计算机的研究目标是打破计算机现有的体系结构，使得计算机能够具有像人那样的思维、推理和判断能力。计算机一般可分为超级计算机、大型计算机、小型计算机和微型计算机等，见表１－２。微型计算机又称微机、个人计算机或ＰＣ。微机有体积小、价格低廉、灵活性好、可靠性高和使用方便等特点，主要在办公室和家庭中使用，是使用最广泛的计算机，现在一般用户接触的计算机基本上都是ＰＣ。上一页下一页返回１.１计算机发展概述经过半个多世纪的发展，计算机的应用已经渗透到国防、科研、教育、医药、工商、政府、家庭等领域，应用类型主要见表１－２。应用类型主要包括科学计算、数据处理、办公自动化（ＯＡ）、电子商务（ＥＢ）、过程控制、计算机辅助设计（ＣＡＤ）、计算机辅助教学（ＣＡＩ）、计算机辅助制造（ＣＡＭ）、人工智能（ＡＩ）、虚拟现实（ＶＲ）、多媒体技术应用、计算机网络通信等。１.１.２计算机系统的组成一个完整的计算机系统应包括计算机硬件系统和计算机软件系统两大部分，如图１－１所示。上一页下一页返回１.１计算机发展概述计算机硬件（Ｈａｒｄｗａｒｅ）系统是指构成计算机的各种物理装置，是看得见、摸得着的物理实体，它包括计算机系统中的一切电子、机械、光电等设备，是计算机工作的物质基础。计算机软件（Ｓｏｆｔｗａｒｅ）系统是指为运行、维护、管理、应用计算机所编制的所有程序和数据的集合。硬件和软件相互依存、缺一不可。通常，把不装备任何软件的计算机称为裸机，裸机向外部世界提供的只是机器指令，只有安装了必要的软件后，用户才能方便地使用计算机。１.计算机硬件系统计算机硬件系统按照美籍匈牙利数学家冯·诺依曼（ＪｏｈｎＶｏｎＮｅｕｍａｎ）的体系结构观点，包括运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五个基本部分，如图１－２所示。上一页下一页返回１.１计算机发展概述图中实线为数据流（各种原始数据、中间结果等），虚线部分为控制流（各种控制指令）。通常，把控制器、运算器和主存储器一起称为主机，而其余的输入／输出设备、外存储器和网络设备等称为外部设备。输入／输出设备用于输入原始数据和输出处理后的结果，输入设备和输出设备统称为外部设备。主机各部分的作用概括为以下几方面：①运算器用于执行指定的运算。②控制器负责从存储中取出指令，对指令进行分析、判断，确定指令的类型并对指令进行译码，然后向其他部件发出控制信号，指挥计算机各部件协调工作，控制整个计算机系统一步步地完成各种操作。上一页下一页返回１.１计算机发展概述运算器和控制器通常被集成在一块芯片上，称为中央处理器（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ，ＣＰＵ）。③存储器用于存储程序和数据，分为内存和外存。内存又称为主存储器，主要用于存放计算机运行期间所需要的程序和数据。内存的存取速度较快，容量较小，但掉电后存储的信息会消失。内存的大小和性能的优劣直接影响计算机的运行速度。外存储器简称外存，又称为辅助存储器，用于存储需要长期保存的信息。外存储器存储的信息必须通过内存才能被ＣＰＵ使用，计算机通过内存、外存之间不断的信息交换来使用外存中的信息。与内存相比较，外存容量大，速度慢，价格低，掉电后信息不会丢失。上一页下一页返回１.１计算机发展概述２.计算机软件系统计算机软件系统是指为运行、维护、管理、应用计算机所编制的所有程序和数据的集合，通常按功能分为系统软件和应用软件两大类，如图１－３所示。计算机的软件系统的功能可概括为以下四个方面：①控制和管理硬件资源，协调各组成部件的工作，以便使计算机安全而高效地运行（操作系统）。②为用户提供尽可能方便、灵活且富于个性化的计算机操作使用界面（操作系统）。上一页下一页返回１.１计算机发展概述③为专业人员提供开发多种应用软件所需的各种工具和环境（软件工具与环境）。④为用户能完成特定信息处理任务而提供各种处理软件（应用软件）。计算机软件按照其完成的功能来分，可以划分为两大类别：（１）系统软件系统软件是指不需要用户干预就能生成、准备和执行其他程序所需的一组程序，它们就是为计算机所配置的，用于完成上述功能①②③的基础性的软件。上一页下一页返回１.１计算机发展概述①操作系统。操作系统（ＯｐｅｒａｔｉｎｇＳｙｓｔｅｍ，ＯＳ）是最基本、最核心的系统软件，任何其他软件都必须在操作系统的支持下才能运行。操作系统的作用是管理计算机系统中所有的硬件和软件资源，合理地组织计算机的工作流程；同时，操作系统又是用户和计算机之间的接口，为用户提供一个使用计算机的工作环境。目前，常用的操作系统有Ｗｉｎｄｏｗｓ２０００、ＷｉｎｄｏｗｓＸＰ、Ｗｉｎｄｏｗｓ７、Ｌｉｎｕｘ、ＵＮＩＸ等。②语言处理程序。人们要利用计算机来解决问题，就必须采用计算机语言来编写程序。上一页下一页返回１.１计算机发展概述编写程序的过程称为程序设计，计算机语言又称为程序设计语言。计算机语言可分为机器语言、汇编语言和高级语言。机器语言：机器指令格式分操作码和操作数两部分，机器语言是用二进制代码形式来表示操作码和操作数的。操作码指出应该进行什么样的操作，操作数指出参与操作的操作数本身或它在内存中的地址。机器语言具有直接被计算机识别和执行、执行速度快等优点，但机器语言程序由于是由０、１代码组成的，所以可读性差、容易出错、编程工作量大、调试修改麻烦，只能被少数专业人员掌握，不易推广。汇编语言：汇编语言采用助记符代替机器语言的二进制编码，如用ＡＤＤ表示加法指令，用ＭＯＶ表示传送数据指令等。上一页下一页返回１.１计算机发展概述汇编语言比机器语言易读、易检查、易修改，同时也保持了机器语言执行速度快、占用存储空间少的优点，因此汇编语言比机器语言前进了一步。但汇编语言还是面向机器的，不具有通用性和可移植性，而且汇编语言与人习惯使用的数学语言、自然语言差异仍然很大，一般人也较难掌握。高级语言：为了提高编程效率，使编程更加方便，在２０世纪５０年代中期出现了高级语言。与人们日常熟悉的自然语言和数学语言比较接近，用高级语言编制程序，程序员不必了解计算机的指令系统，只要把主要精力放在算法和过程的描述上即可。上一页下一页返回１.１计算机发展概述ＢＡＳＩＣ语言、Ｐａｓｃａｌ语言、Ｃ语言、ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ（简称ＶＢ）、ＶｉｓｕａｌＣ（简称ＶＣ）等都属于高级语言。高级语言可分为面向过程和面向对象两种。③数据库管理系统。数据处理是计算机应用最广泛的领域，利用数据库系统可以有效地保存和管理数据，并利用这些数据得到各种有用的信息。数据库系统（ＤａｔａＢａｓｅＳｙｓｔｅｍ，ＤＢＳ）主要包括数据库（ＤａｔａＢａｓｅ，ＤＢ）和数据库管理系统（ＤａｔａＢａｓｅＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍ，ＤＢＭＳ）。数据库管理系统按数据模型的不同，分为层次型、网状型和关系型三种类型。上一页下一页返回１.１计算机发展概述（２）应用软件应用软件是为解决某个应用领域中的具体任务而开发的软件，如各种科学计算程序、企业管理程序、生产过程自动控制程序、数据统计与处理程序、情报检索程序等。由于应用软件具有多样性，现在尚无十分一致的分类标准。如果按照应用软件的开发方式和应用范围，可将应用软件大致分为两类：①定制软件。这是指根据用户的特定需求而专门开发的应用软件，它的针对性强，运行效率高，但同时成本也很高。②通用应用软件。上一页下一页返回１.１计算机发展概述这是指为满足广大用户和多种行业的普遍需求而开发的应用软件，例如文字处理软件（如Ｗｏｒｄ）、电子表格处理软件（如Ｅｘｃｅｌ）、绘图软件（如Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ）、课件制作软件（如ＰｏｗｅｒＰｏｉｎｔ、Ａｕｔｈｏｒｗａｒｅ）、网页制作软件（如Ｄｒｅａｍｗａｒｅ、Ｆｌａｓｈ、Ｆｉｒｅｗｏｒｋｓ）、网络通信软件（如OutlookExpress、InternetＥｘｐｌｏｒｅｒ）等。它们的通用性强，版本升级更新快，使用效率和易用性也比较好。１.１.３计算机的工作原理美籍匈牙利数学家冯·诺依曼（ＪｏｈｎＶｏｎＮｅｕｍａｎ）于１９４６年提出了计算机设计的三个基本思想：上一页下一页返回１.１计算机发展概述①计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五个基本部分组成。②采用二进制形式表示计算机的指令和数据。③将程序和数据存放在存储器中，计算机依次自动地执行程序。冯·诺依曼设计的计算机，工作原理是将需要执行的任务用程序设计语言写成程序，与需要处理的原始数据一起，通过输入设备，输入并存储在计算机的内存储器中，即“程序存储”；在需要执行时，由控制器取出程序并按照程序规定的步骤或用户提出的要求，向计算机的有关部件发送命令并控制它们执行相应的操作，执行过程不需要人工干预而自动连续进行，即“程序控制”。上一页下一页返回１.１计算机发展概述冯·诺依曼计算机工作原理的核心是“程序存储”和“程序控制”。按照这一原理设计的计算机称为冯·诺依曼计算机，其体系结构称为冯·诺依曼体系结构。１.计算机的指令系统指令是能被计算机识别并执行的命令。每一条指令都规定了计算机要完成的一种基本操作，所有指令的集合称为计算机的指令系统。计算机的本能就是识别并执行其自身指令系统中的每条指令。指令以二进制代码的形式来表示，由操作码和操作数两部分组成。操作码指出应该进行什么操作，操作数表示指令所需要的数值本身，或数值在内存中所存放的单元地址。上一页下一页返回１.１计算机发展概述２.计算机执行指令的过程计算机的工作过程实际上就是快速地执行指令的过程，认识指令的执行过程就能了解计算机的工作原理。计算机在执行指令的过程中有两种信息在流动，即数据流和控制流。数据流是指原始数据、中间结果、结果数据、源程序等；控制流是由控制器对指令进行分析、解释后向各部件发出的控制命令，指挥各部件协调地工作。计算机执行指令一般分为四个步骤：①取指令。控制器根据程序计数器的内容（存放指令的内存单元地址），从内存中取出一条指令送到ＣＰＵ的指令寄存器。上一页下一页返回１.１计算机发展概述②分析指令。控制器对指令寄存器中的指令进行分析和译码。③执行指令。根据分析和译码的结果，判断该指令要完成的操作，然后按照一定的时间顺序向各部件发出完成操作的控制信号，完成该指令的功能。④一条指令执行后，程序计数器自动加１后，将下条将要执行的指令的地址送入程序计数器，然后回到①，进入下一条指令的取指阶段。３.计算机执行程序的过程程序是为解决某一问题而编写的指令序列和数据的集合。上一页下一页返回１.１计算机发展概述计算机能直接执行的是机器指令，用高级语言或汇编语言编写的程序必须先翻译成机器语言，然后ＣＰＵ从内存中取出一条指令并执行，指令执行完，再从内存中取出下一条指令到ＣＰＵ中执行，直到完成全部指令为止。ＣＰＵ不断地取指令、分析指令和执行指令，这就是程序的执行过程。上一页返回１.２数制和信息编码１.２.１数制的概念数制（ＮｕｍｂｅｒＳｙｓｔｅｍ）又称计数法，是人们用一组统一规定的符号和规则来表示数的方法。计数法通常使用的是进位计数制，即按进位的规则进行计数。在进位计数中，有“基数”和“位权”两个基本概念。基数（Ｒａｄｉｘ）是进位计数制中所用的数字符号的个数。假设以ｂ为基数进行计数，其规则是“逢ｂ进一”，则称为ｂ进制。在进位计数制中，基数的若干次幂称为权，幂次的大小随该位数字所在的位置变化，整数部分从最低位（即小数点左边第一位）开始依次为０，１，２，３，４，…；小数部分从最高位（即小数点右边第一位）开始依次为－１，－２，－３，－４，…。下一页返回１.２数制和信息编码由此可见，任何一种用进位计数制表示的数，其数值都可以写成按位权展开的多项式之和：在计算机内部，信息都是采用二进制的形式进行存储、运算、处理和传输的，即在计算机内部是通过数字“０”或“１”两种数字符号来表示所有信息。采用二进制编码的好处如下：上一页下一页返回１.２数制和信息编码①可行性。二进制只用０和１这两个数码表示，在计算机中可用一个电子器件的两种稳定的状态来表示二进制数，这在物理上更易于实现。②可靠性。二进制只有０、１两个数码，用两种截然不同的状态代表这两个数码，在数字传输和处理时容易识别，不易出错。③简易性。二进制的运算法则非常简单。④逻辑性。计算机的工作是建立在逻辑运算基础上的，二进制只有０和１这两个数码，正好分别代表逻辑运算中的“假”和“真”。上一页下一页返回１.２数制和信息编码１.２.２二进制的运算１.二进制数的算术运算一种数制可进行两种基本的算术运算：加法和减法。利用加法和减法就可以进行乘法、除法和其他数值运算。（１）二进制加法二进制加法的运算规则是：●０＋０＝０●１＋１＝１０，其中１０中１为进位●１＋０＝１上一页下一页返回１.２数制和信息编码●０＋１＝１（２）二进制减法二进制减法的运算规则是：●０－０＝０●１－１＝０●１－０＝１●０－１＝１，借位１（３）二进制乘法二进制乘法所遵循的一般原则与十进制乘法的相同，但由于只有１或０两种可能的乘数位，故二进制乘法更简单。上一页下一页返回１.２数制和信息编码二进制乘法的运算规则是：●０×０＝０●０×１＝０●１×０＝０●１×１＝１（４）二进制除法二进制除法与十进制除法类似，不过，由于基数是２而不是１０，所以它更简单。二进制除法的运算规则是：●０÷０无意义上一页下一页返回１.２数制和信息编码●０÷１＝０●１÷０无意义●１÷１＝１运用长除时，从被除数的最高位开始检查，并定出需要超过除数值的位数。找到这个位时，则商记１，并把选定的被除数值减除数，然后把被除数的下一位移到余数上。如果新余数不够减除数，则商记为０，把被除数的下一位移到余数上；若余数够减，则商记为１，然后将余数减去除数，并把被除数的下一个低位再移到余数上。继续这一过程直到全部被除数的位都下移完为止。上一页下一页返回１.２数制和信息编码二进制中每右移１位相当于除以２，右移ｎ位相当于除以２ｎ，所以除法可以转化为减法和右移位运算。２.二进制数的逻辑运算在计算机中，以０或１两种取值表示的变量叫作逻辑变量。它们不是数学中的“０”和“１”，不代表数值大小，而是代表所要研究的问题的两种状态或可能性，如电压的高或低、脉冲的有或无等。逻辑变量之间的运算被称为逻辑运算。逻辑运算包括３种基本运算：逻辑加法（或运算）、逻辑乘法（与运算）和逻辑否定（非运算）。上一页下一页返回１.２数制和信息编码（１）与运算与运算通常用符号“·”或者“∧”表示。它的运算规则如下：●０·０＝０或者０∧０＝０，读成０与０等于０。●０·１＝０或者０∧１＝０，读成０与１等于０。●１·０＝０或者１∧０＝０，读成１与０等于０。●１·１＝１或者１∧１＝１，读成１与１等于１。可见，只有参加与运算的逻辑变量同时为１时，其运算结果才等于１。（２）或运算上一页下一页返回１.２数制和信息编码或运算通常用符号“＋”或者“∨”表示。它的运算规则如下：●０＋０＝０或者０∨０＝０，读成０或０等于０。●０＋１＝１或者０∨１＝１，读成０或１等于１。●１＋０＝１或者１∨０＝１，读成１或０等于１。●１＋１＝１或者１∨１＝１，读成１或１等于１。在给定的逻辑变量中，只要有一个１，或运算的结果就为１；只有逻辑变量都为０时，或运算的结果才为０。（３）非运算非运算又称逻辑否定。它是在逻辑变量上方加一横线表示非，其运算规则如下：上一页下一页返回１.２数制和信息编码●＝１，读成非０等于１。●＝０，读成非１等于０。（４）异或运算异或运算通常用符号“⊕”表示。它的运算规则如下：●０⊕０＝０，读成０同０异或，结果为０。●０⊕１＝１，读成０同１异或，结果为１。●１⊕０＝１，读成１同０异或，结果为１.●１⊕１＝０，读成１同１异或，结果为０。在给定的两个逻辑变量中，只要两个逻辑变量相同，则异或运算的结果就为０；当两个逻辑变量不同时，异或运算的结果才为１。上一页下一页返回１.２数制和信息编码（５）逻辑表达式的计算用逻辑算符或括号将逻辑变量或逻辑常数连接而成的式子叫逻辑表达式，其值为逻辑值。求值过程应按照如下顺序进行：如有括号，先括号内后括号外；逻辑运算的优先顺序为先“非”，后“与”，再“或”。３.二进制小数为了扩展二进制计数法的计数范围，有必要引用二进制小数，即用小数点左边的数字表示数值的整数部分，小数点右边的数字表示数值的小数部分。小数点右边的第１位的权为２－１，第２位的权为２－２，第３位的权为２－３，后面依此类推（与十进制对应）。上一页下一页返回１.２数制和信息编码对于带小数的加法，十进制中的方法同样适用于二进制，即两个带小数点的二进制相加，只要将小数点对齐，按照以前同样的步骤进行即可。１.２.３不同数制间的转换１.几种常用的数制日常生活中人们习惯使用十进制，有时也使用其他进制。在计算机科学中也经常涉及二进制、八进制、十进制和十六进制等。但在计算机内部，不管什么类型的数据都使用二进制编码的形式来表示。下面介绍几种常用的数制：二进制、八进制、十进制和十六进制。上一页下一页返回１.２数制和信息编码（１）常用数制的特点表１－３列出了几种常用数制的特点。（２）常用数制的对应关系常用数制的对应关系见表１－４。（３）常用数制的书写规则为了区分不同数制的数，常采用以下两种方法进行标识。①字母后缀。二进制用Ｂ（Ｂｉｎａｒｙ）表示。八进制用Ｏ（Ｏｃｔｏｎａｒｙ）表示。为了避免与数字Ｏ混淆，字母Ｏ常用Ｑ表示。上一页下一页返回１.２数制和信息编码十进制用Ｄ（Ｄｅｃｉｍａｌ）表示。十进制数的后缀Ｄ一般可以省略。十六进制用Ｈ（Ｈｅｘａｄｅｃｉｍａｌ）表示。２.常用数制间的转换常用的各种数制之间可以相互转换，如图１－４所示。左边是３种非十进制数制（包括二进制、八进制和十六进制）及其转换示意，它们共同以ｂ为基数来表示。它们之间的相互转换以二进制数为中心，即二进制数可以分别和八进制数或十六进制数进行相互转换，而八进制数和十六进制数之间的转换则要首先转换成二进制数，再经由二进制数进行转换。上一页下一页返回１.２数制和信息编码右边部分是表示ｂ（基数）进制数和十进制数之间的相互转换，如果由任一非十进制数转换为十进制数，则按位权展开式直接转换。将十进制数转换为ｂ进制数（二进制、八进制和十六进制等）的方法如下：十进制整数的转换采用“除以ｂ倒取余”法，将待转换的十进制数连续除以ｂ，直到商为０，每次得到的余数按相反的次序（即第一次除以ｂ所得到的余数排在最低位，最后一次除以ｂ所得到的余数排在最高位）排列起来就是相应的ｂ进制数。十进制小数的转换采用“乘以ｂ顺取整”法，将被转换的十进制纯小数反复乘以ｂ，每次相乘乘积的整数部分若为１，则ｂ进制数的相应位为１；若整数部分为０，则相应位为０。上一页下一页返回１.２数制和信息编码由高位向低位逐次进行，直到剩下的纯小数部分为０或达到所要求的精度为止。对具有整数和小数两部分的十进制数，要用上述方法将其整数部分和小数部分分别进行转换，然后用小数点连接起来。当然，十进制数转换为八进制数时，可通过“除以８倒取余”法实现十进制整数转换成八进制整数，“乘以８顺取整”法实现十进制小数转换成八进制小数；十进制数转换十六进制数时，可通过“除以１６倒取余”法实现十进制整数转换成十六进制整数，“乘以１６顺取整”法实现十进制小数转换成十六进制小数。上一页下一页返回１.２数制和信息编码１.２.４信息存储单位在计算机内部，信息都是采用二进制的形式进行存储、运算、处理和传输的。信息存储单位有位、字节和字等几种。各种存储设备存储容量单位有ＫＢ、ＭＢ、ＧＢ和ＴＢ等几种。１.基本存储单位位（ｂｉｔ）：二进制数中的一个数位，可以是０或者１，是计算机中数据的最小单位。字节（Ｂｙｔｅ，Ｂ）：计算机中数据的基本单位，每８位组成一个字节。各种信息在计算机中存储、处理至少需要一个字节。上一页下一页返回１.２数制和信息编码字（Ｗｏｒｄ）：两个字节称为一个字。目前汉字的存储单位都是一个字。２.扩展的存储单位在计算机各种存储介质（例如内存、硬盘、光盘等）的存储容量表示中，用户所接触到的存储单位不是位、字节和字，而是ＫＢ、ＭＢ、ＧＢ等，但这不是新的存储单位，而是基于字节换算的。ＫＢ：１ＫＢ＝１０２４Ｂ。早期用的软盘有３６０ＫＢ和７２０ＫＢ的，不过目前已经很少使用软盘。ＭＢ：１ＭＢ＝１０２４ＫＢ。早期微型机的内存有１２８ＭＢ、２５６ＭＢ、５１２ＭＢ，目前内存都是１ＧＢ、２ＧＢ甚至更大。上一页下一页返回１.２数制和信息编码ＧＢ：１ＧＢ＝１０２４ＭＢ。早期微型机的硬盘有６０ＧＢ、８０ＧＢ，目前都是５００ＧＢ、１ＴＢ甚至更大。ＴＢ：１ＴＢ＝１０２４ＧＢ。目前个人用的微型机存储容量也都能达到这个级别了，而作为服务器或者专门的计算机，不可缺少这么大的存储容量。１.２.５信息编码在计算机中，不仅数值是用二进制表示的，各种字符和汉字也都是用二进制进行编码的。为了便于信息的表示、存储、处理和传输，需要对字符或汉字有一个统一的编码方法。１.二－十进制编码（ＢＣＤ）上一页下一页返回１.２数制和信息编码二进制在计算机应用中有很多优点，因此，在计算机内部的数据处理采用二进制方式，但在计算机外部数据进行输入／输出时，仍然采用十进制。为了便于机器识别与转换，将每一位十进制数用二进制编码来表示。这种用二进制编码表示十进制数的编码就称为二－十进制编码，简称BCD(ＢｉｎａｒｙＣｏｄｅｄＤｅｃｉｍａｌ)编码。这种编码保留了十进制的权，而数字则用０、１来表示，见表１－５。２.字符编码目前在计算机中普遍使用的字符编码是ＡＳＣＩＩ码（ＡｍｅｒｉｃａｎＳｔａｎｄａｒｄＣｏｄｅｆｏｒＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＩｎｔｅｒｃｈａｎｇｅ，美国信息交换标准代码）。上一页下一页返回１.２数制和信息编码它是用七位二进制数进行编码的，共能表示１２８个字符，包括了计算机处理信息常用的英文字母、数字符号、算术与逻辑运算符号、标点符号等，见表１－６。３.汉字编码（１）汉字输入码为将汉字输入计算机而编制的代码称为汉字输入码，也叫外码。目前流行的汉字输入码的编码方案已有许多，如全拼码、五笔字型码、微软拼音输入码、智能ＡＢＣ、搜狗输入码等。（２）汉字信息交换码上一页下一页返回１.２数制和信息编码汉字信息交换码是用于汉字信息处理系统之间或者与通信系统之间进行信息交换的汉字代码，简称交换码，它也采用统一的标准。阵列的每一行称为一个“区”，每一列称为一个“位”。一个汉字所在的区号和位号的组合就是该汉字的“区位码”。区位码的形式是：高两位为区号，低两位为位号。一个区位码对应着唯一的汉字。（３）汉字机内码汉字的机内码是指在计算机中表示汉字的编码。机内码目前尚没有统一的形式。我国大陆常用的汉字内码形式是：分别将国标码中表示汉字的两个字节的最高位置成“１”。上一页下一页返回１.２数制和信息编码置成“１”的一位用作汉字标识码，目的是与单字节的ＡＳＣＩＩ字符的机内表示相区别。（４）汉字地址码在需要输出一个汉字时，首先根据该汉字的机内码找出其字模信息在汉字库中的位置，然后取出该汉字的字模信息作为图形，在屏幕上显示或在打印机上打印输出。汉字地址码就是指汉字库中存储汉字字形信息的逻辑地址码。汉字字库中，字形信息都是按一定顺序（大多数按标准汉字交换码中汉字的排列顺序）连续存放在存储介质上的，所以汉字地址码也大多是连续有序的，而且与汉字内码间有着简单的对应关系。上一页下一页返回１.２数制和信息编码１.２.６带符号数的表示方式带符号数可以分为原码、反码和补码三种形式。１.原码在原码表示中，最高位用０和１表示该数的符号“＋”和“－”，后面数值部分不变。即正数的符号位为０，负数的符号位为１，后面各位为其二进制的数值。在原码中，０的原码有两种表达方式：上一页下一页返回１.２数制和信息编码２.反码正数的反码与原码的表示方式相同；负数的反码是最高位为１，数值位为原码逐位求反。在反码表示中，０的反码有两种表达方式：３.补码（１）在补码表示中，正数的补码与原码的表示方式相同；负数的补码为该负数的反码加１。上一页下一页返回１.２数制和信息编码在补码表示中，０的补码只有一种表达方式：（２）补码的加减法运算在计算机中，凡是带符号数的一律用补码表示，运算的结果自然也是补码。补码的加减运算是带符号数加减运算的一种。其运算特点是：符号位与数字位一起参加运算,并且自动获得结果(包括符号位与数字位)。在进行加法时，按两数补码的和等于两数和的补码进行，即［Ｘ］补＋［Ｙ］补＝［Ｘ＋Ｙ］补，在进行减法时，按两数补码的差等于两数差的补码进行，即［Ｘ］补－［Ｙ］补＝［Ｘ］补＋［－Ｙ］补＝［Ｘ－Ｙ］补。上一页下一页返回１.２数制和信息编码所以在计算机系统中，对带符号的数值一律用补码表示，原因如下：①使符号位能与有效值部分一起参加运算，从而简化运算规则。②使减法运算转换为加法运算，进一步简化计算机中运算器的线路设计。上一页返回１.３微型计算机微型计算机简称为“微型机”“微机”，由于其具备人脑的某些功能，所以也称其为“微电脑”，其是由大规模集成电路组成的、体积较小的电子计算机。它是以微处理器为基础，配以内存储器、输入／输出（Ｉ／Ｏ）接口电路和相应的辅助电路而构成的裸机。特点是体积小、灵活性大、价格低廉、使用方便。微型计算机配以相应的外围设备（如打印机）及其他专用电路、电源、面板、机架以及足够的软件构成的系统叫作微型计算机系统（ＭｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒＳｙｓｔｅｍ），即通常说的电脑。微机可分为便携式计算机和台式计算机两种。下一页返回１.３微型计算机１.３.１微机硬件组成微机的原理和结构与普通的电子计算机并无本质的区别，也是由硬件系统和软件系统两大部分组成。计算机的硬件是指计算机中的电子线路和物理装置。从外观来看，微机一般由主机和外部设备组成。以台式机为例，主机包括系统主板、ＣＰＵ、内存、硬盘驱动器、ＣＤ－ＲＯＭ驱动器、显卡、电源等；外部设备包括外存、键盘、鼠标、显示器和打印机等。１.主机系统（１）机箱和电源上一页下一页返回１.３微型计算机机箱作为计算机主机的保护和装置工具，给电源、主板、各种扩展卡、光盘驱动器、硬盘驱动器等存储器设备提供安置空间。它起着保护内部各种设备的作用，能够防尘、防压、防攻击，但是不能防电磁干扰和屏蔽电磁辐射，如图１－５所示。ＡＴＸ（ＡｄｖａｎｃｅｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＥｘｔｅｎｄｅｄ）是目前最常用的机箱。ＡＴＸ是一种主板的标准。微型机箱是在ＡＴＸ机箱的基础之上建立的，为了进一步节省桌面空间，因而比ＡＴＸ机箱体积要小一些。各个类型的机箱只能安装其支持的类型的主板，一般是不能混用的，而且电源也有所差别。上一页下一页返回１.３微型计算机ＢＴＸ，就是ＢａｌａｎｃｅｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＥｘｔｅｎｄｅｄ的简称，是Ｉｎｔｅｌ定义并引导的桌面计算平台新规范。ＢＴＸ架构，可支持下一代电脑系统设计的新外形，使行业能够在散热管理、系统尺寸和形状，以及噪声方面实现最佳平衡。电源是计算机的供电来源，如图１－６所示，它的作用是将交流电变换为各种不同电压的稳定可靠的直流电，供给机箱内的各种设备使用。它是计算机主机的动力核心，担负着为计算机中所有部件提供电能的重任。（２）主板上一页下一页返回１.３微型计算机主板（Ｍａｉｎｂｏａｒｄ）又叫作母板（Ｍｏｔｈｅｒｂｏａｒｄ）或系统板（Ｓｙｓｔｅｍｂｏａｒｄ），它将计算机的各主要部件紧密地联系在一起，并使它们得以进行数据交换，是整台电脑稳定运行的基础。因此，在选购主板时，应注重其性能，要求其工作稳定，兼容性好，功能完善，扩充力强。目前最广泛使用的主板工业标准是ＡＴＸ主板标准，其主板结构如图１－７所示。（３）中央处理器（ＣＰＵ）一台计算机中可以包含多个处理器，其中承担系统软件和应用软件运行任务的处理器称为中央处理器，简称ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ），也称为微处理器。上一页下一页返回１.３微型计算机ＣＰＵ是整个计算机的核心部分，主要由运算器、控制器组成，是采用大规模集成电路工艺制成的芯片，又称为微处理芯片，主要用来进行分析、判断、运算并控制计算机各个部件协调工作。图１－８、图１－９所示为常用的两家公司的ＣＰＵ。随着中央处理器的字长和功能的发展，目前是酷睿（ｃｏｒｅ）系列微处理器时代，即常说的第６代微处理器。“酷睿”是一款领先节能的新型微架构，设计的出发点是提供卓越的性能和能效，提高能效比。早期的酷睿是基于笔记本处理器的，而２００６年７月２７日发布的新一代———酷睿２是一个跨平台的构架体系，包括服务器版、桌面版、移动版三大领域。上一页下一页返回１.３微型计算机（４）内存储器内存储器又称为主存储器、主存，如图１－１０所示。它直接与ＣＰＵ相连，是主机不可缺少的一部分，用来存储计算机运行中的程序和各种数据。内存储器又分为ＲＡＭ和ＲＯＭ两种类型。①ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ，随机存取存储器）。可从其中读取信息，也可向其中写入信息。开机之前ＲＡＭ中没有信息，开机后操作系统对其进行管理，关机后其中的信息都将消失。ＲＡＭ中的信息可随时根据需要而改变。ＲＡＭ分为静态ＲＡＭ（ＳＲＡＭ）和动态ＲＡＭ（ＤＲＡＭ）两种。②ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ，只读存储器）。上一页下一页返回１.３微型计算机只可从其中读取信息，不可向其中写入信息。在开机之前，ＲＯＭ中已经事先存有信息，关机后其中的信息不会消失。存储器可以存储的二进制信息总量称为存储容量。它是存储器的一个重要指标，容量越大，意味着所能存储的二进制信息越多。存储器由许多存储单元组成，每个存储单元可存放８位二进制信息，其位数称为存储单元的长度。存储容量通常以字节（８位二进制数）为单位，用Ｂ（ｂｙｔｅ）表示。存储器单元数是由存储器地址线决定的，假如有ｎ位地址线，则存储器单元数有２ｎ个。存储容量一般可表示为存储容量＝存储器单元数×每单元二进制位数。上一页下一页返回１.３微型计算机２.外部设备（１）外部存储设备①硬盘。硬磁盘存储器是由一组磁盘和硬盘驱动器构成的，二者封装在金属盒中，称为硬盘，它是计算机系统的数据存储中心，如图１－１１所示。硬盘是微型机最重要的外部存储部件，操作系统及安装在微型机中的各种软件和数据都保存在硬盘上。②软盘驱动器和软盘。软盘驱动器是计算机的标准外部存储器，有时可以用来启动微型计算机系统，是读写软盘的专用装置。一般用标识符Ａ：（或Ｂ：）表示软盘驱动器（盘符）。上一页下一页返回１.３微型计算机软磁盘（ＦｌｏｐｐｙＤｉｓｋｅｔｔｅ，简称软盘），是用柔软的聚酯材料制成的圆形底片，两个表面被涂上磁性材料。常用的软盘的直径为３.５英寸①，通常称为３寸盘，如图１－１２所示。目前，随着Ｕ盘、移动硬盘、光盘及网络存储的快速发展，软盘存储已经逐步淡出人们视线。③光盘驱动器与光盘。光盘驱动器是读取光盘数据的重要设备，常见的光驱有ＣＤＲＯＭ驱动器、ＤＶＤ－ＲＯＭ驱动器、光盘刻录机（ＣＤ－ＲＷ）。光盘是用塑料压制而成的圆盘，通过在圆形塑片的铝质镀膜上刻录精密的凹凸纹路实现数据的存储。上一页下一页返回１.３微型计算机光盘能够记录大量的数据，这些数据可以由光驱进行激光扫描来读出，如图１－１３所示。随着多媒体技术的推广，光盘存储器以其容量大、寿命长、成本低的特点，很快受到人们的欢迎，普及速度相当快。（２）输入设备和输出设备输入设备是外界向计算机传送信息的装置。微机系统中常用输入设备有键盘（如图１－１４所示）、鼠标器（如图１－１５所示）、扫描仪、麦克风、光笔、触摸屏等。输出设备的作用是将计算机中的数据信息传送到外部媒介，并转化成人们所需要的某种表示形式。显示器（如图１－１６所示）、打印机（如图１－１７所示）、投影仪、音箱等是常用的输出设备。上一页下一页返回１.３微型计算机１.３.２计算机的主要性能指标１.字长字长是ＣＰＵ能够同时处理的比特（ｂｉｔ）数目。字长代表机器的精度，字长越长，可以表示的有效位数就越多，运算精度就越高，处理能力也越强。目前，微机的字长一般为３２位或６４位。２.主频（时钟频率）主频指的是计算机的时钟频率，而时钟频率是指ＣＰＵ在单位时间（ｓ）内发出的脉冲数，通常以兆赫兹（ＭＨｚ）为单位。ＣＰＵ主频并不能直接代表ＣＰＵ的运算速度，但提高主频对于提高ＣＰＵ运算速度却是至关重要的。主频越高，计算机的运算速度往往越快。上一页下一页返回１.３微型计算机ＣＰＵ主频是决定机器运算速度的关键指标，这也是用户在购买微机时要按主频来选择ＣＰＵ芯片的原因。３.运算速度计算机的运算速度是指每秒所能执行的指令数，用每秒百万条指令（ＭＩＰＳ）描述，是衡量计算机档次的一项核心指标。计算机的运算速度不但与ＣＰＵ的主频有关，还与字长、内存、硬盘等有关。４.内存容量内存容量是指随机存储器ＲＡＭ的存储容量的大小。当内存种类和运行频率等在同一配置水平时，内存容量越大，所能存储的数据和运行的程序就越多，程序运行速度也越快，计算机处理信息的能力越强。上一页下一页返回１.３微型计算机目前，微机的内存容量越来越大，一般都在１ＧＢ以上，例如，常用的ＷＩＮ７操作系统的内存配置都是２ＧＢ、４ＧＢ等。此外，机器的兼容性、系统的可靠性与可维护性以及外部设备的配置等也常作为计算机的技术指标。１.３.３微机的选购目前用户购买微机一般有台式机和笔记本式计算机两种选择，而且可以选择品牌机或兼容机。品牌机是指由拥有计算机生产许可证，且具有市场竞争力的正规厂商配置的计算机。ＩＢＭ、ＤＥＬＬ、联想、惠普、方正、七喜、华硕、清华同方等都是知名的品牌机生产商。上一页下一页返回１.３微型计算机由于品牌机是计算机生产商在对各种计算机硬件设备进行比较多次组合试验的基础上组装的，因此产品的质量比较好、稳定性和兼容性也较好，且售后服务较好，但价格相对较高。兼容机是指根据买方要求现场组装（或自己组装）出来的计算机。由于没有经过搭配上的组合测试，因而兼容机先天就存在兼容性和稳定性的隐患，售后服务也往往较差，但价格一般较低。不管是选购品牌机还是兼容机，都应该对计算机的配置有所了解。一台计算机是由许多功能不同、型号各异的配件组成的。因此，在选购计算机之前，可以先按照自己的需求，选择不同档次、型号、生产厂家的计算机配件，这就是计算机的配置。上一页下一页返回１.３微型计算机有关计算机的配置、价格等方面的资讯可到太平洋电脑网（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ.ｐｃｏｎｌｉｎｅ.ｃｏｍ.ｃｎ）、中关村在线（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ.ｚｏｌ.ｃｏｍ.ｃｎ）等网站中查询。配置计算机的基本原则是：实用、性能稳定、性价比高、配置均衡。在选择配置时，切勿只强调ＣＰＵ的档次而忽视主板、内存、显卡等重要部件的性能，不均衡的配置将造成好的部件不能充分发挥作用。另外，计算机硬件的升级非常快，购买计算机时一步到位的想法是非常错误的，因为即使购买的是当时最高档的硬件，通过一年的时间也会从高档沦为低档。上一页下一页返回１.３微型计算机而普通家用计算机只要能够运行主流的操作系统和一般的应用软件，能满足平时学习、工作、娱乐、上网的需要就可以了，因此配置无须非常高，这样不仅可以节省购买费用，还能充分发挥各部件的功能。另外，选购时还要货比三家，选择一家比较实惠的经销商购买。在和经销商商订好价格后，要确定书面的售后服务。硬件产品一定要先检查，如检查硬件是否被打开过、型号是否正确、硬件质量是否完好等。１.３.４微机的组装了解微型计算机的结构和部件，买齐了计算机硬件设备后，用户可以自己组装计算机。上一页下一页返回１.３微型计算机组装之前需要准备好安装环境和所用的工具，最基本的组装工具是螺丝刀。常规的装机顺序是：ＣＰＵ→散热器→内存→电源→主板→电源线连接→机箱连线→显卡→硬盘→光驱→数据线→机箱，最后装软件。１.计算机主机的安装（１）计算机安装注意事项检查配件，认真阅读配件的使用说明书，看看有没有特殊的安装需求，并对照实物熟悉各配件，准备工具，准备环境，防止静电。装机过程中不要连接电源线，严禁带电插拔硬件，以免烧坏芯片和部件。上一页下一页返回１.３微型计算机ＣＰＵ等芯片拆下再安装回去时，应注意方向，不要装反，以免烧坏芯片。连接部件接口时，要注意方向，防止液体进入计算机内部，最好先只装必要的硬件———主板、处理器、散热片与风扇、硬盘、一台光驱及显卡进行测试。（２）计算机拆装注意事项有些劣质机箱没有经过磨边处理，因此机箱内各铁片边缘可能很锋利，拆装时应尽量小心。ＡＴＸ电源在关机状态时仍保持５Ｖ的电流，所以在进行零配件安装、拆卸及外设接口插拔时，必须拔下主机电源线。有些配件拔下时要注意卡口开关。（３）计算机主机的安装———拆包装过程上一页下一页返回１.３微型计算机检查各配件的出厂包装，查看原包装是否完好。拆包装时不要随意撕破包装盒（有时产品说明及安装方法就在包装盒上），取出包装盒内所有说明书、质保卡、保修卡和随机光盘，仔细阅读包装盒上的说明或说明书。收好原包装中的所有随机附件和原包装盒，以后保修或重装机子时会有用。之后拆卸机箱。（４）计算机主机的安装———安装过程①ＣＰＵ和ＣＰＵ风扇的安装。将主板小心放置平稳，把主板上的ＺＩＦ（零插拔力）插座旁的杠杆抬起。上一页下一页返回１.３微型计算机ＣＰＵ一般是正方形的，其中一角有个缺角，找准ＣＰＵ上的缺角和主板上ＣＰＵ插座上的缺角，对准后将ＣＰＵ的针插入插座上的插孔即可，然后将插座上的杠杆放下扣紧ＣＰＵ。ＣＰＵ安装好后，将少许导热硅脂均匀地涂抹在ＣＰＵ核心的表面上，使ＣＰＵ核心与散热器很好地接触，从而达到导热的目的。操作如图１－１８和图１－１９所示。②内存条的安装。安装内存条之前，需将主板上的内存插槽两端的夹脚向两边扳开。找准内存条上的豁口和插槽上的突起，对准，用力将内存条按下插入插槽。内存条安装到位时会发出“啪啪”的声响，插槽两端的夹脚会自动扣住内存条。操作如图１－２０所示。上一页下一页返回１.３微型计算机③机箱电源的安装。电源的一面通常有四个孔，把螺丝的一面对准机箱上的电源架，并用四个螺丝将电源固定在机箱的后面板上。使电源后的螺丝孔和机箱上的螺丝孔一一对应，然后拧上螺丝，如图１－２１所示。④安装主板。小心地将主板放入机箱中，确保机箱后部输出口都正确地对准位置，然后用螺丝钉拧紧。⑤主板上电源的连接，操作如图１－２２所示。⑥安装显卡。将显卡的金手指垂直对准主板的相应插槽，如图１－２３所示，垂直向下用力，直到显卡的金手指完全插入插槽，最后用螺丝刀将螺丝拧紧。上一页下一页返回１.３微型计算机⑦光驱和硬盘的安装。安装光驱时，首先取下机箱前面用于安装光驱的挡板，然后将光驱反向从机箱前面装入机箱的５.２５英寸槽位。确认光驱的前面板与机箱对齐平整，在光驱的每侧用两个螺丝固定。安装硬盘驱动器时，首先把硬盘反向装进机箱的硬盘架，并确认硬盘的螺丝孔与硬盘架上的螺丝的位置相对应，然后拧紧螺丝。接线操作如图１－２４所示。主机安装成功后的第一次检验，也是最重要的一个环节。连接显示器，主要用于判断主机的安装是否正常。将显示器的ＶＧＡ数据线接到主机箱背面的显卡上，然后拧上螺丝，接好显示器电源线等待主机的通电测试。上一页下一页返回１.３微型计算机在接通电源之前要做以下初步检查：①检查主机箱内所有电缆线的连接，查看连接是否牢固，方向是否正确。②电源开关处的连线是否按要求连接。③ＣＰＵ的风扇电源是否连接上。④内存条是否接触良好。⑤硬盘、光驱的电源和信号线是否接好，方向是否正确。⑥抬起主机箱轻轻摇动，查看是否有螺丝等物品掉在主机中。⑦用万用表检查电源电压是不是２２０Ｖ，电源插头是否安全可用。上一页下一页返回１.３微型计算机（５）计算机主机的安装———调试整理阶段以上初检通过后，连接主机的电源线，准备通电。通电调试：接通电源开机检查。启动后看电源指示灯是否亮，显示器是否显示自检。如果一切正常，则说明计算机组装成功；否则应立即关机检查，并根据出现的各种问题进行调试。整理布线：通电调试成功后，开始对机箱内部的各类线进行整理，目的是防止出现连线松脱、接触不良或信号紊乱以及被ＣＰＵ风扇夹住等现象，主要有以下工作：上一页下一页返回１.３微型计算机①整理过长的ＳＡＴＡ数据线。②将电源线用手捋顺，使用小扎带和小卡子将线进行固定。外部设备的连接如图１－２５～图１－２７所示。打印机的接口分ＵＳＢ接口和并口两类。ＵＳＢ接口的打印机的安装非常简单，将打印机电源插入电源转换器，ＵＳＢ数据线一端接在打印机上，另一端接在主机的ＵＳＢ接口；并口打印机的安装与ＵＳＢ连接安装打印机的方式一样，将电脑以及打印机的并口通过数据线连接即可。因为两头接口形状不一样，所以不会出现插入错误这种现象。并口的连接如图１－２８所示。上一页下一页返回１.３微型计算机２.系统安装在计算机的硬件安装完成后，下一个安装的重要内容是操作系统。它是实现计算机正常工作的必需步骤。不同的操作系统的安装方法也不尽相同，Ｗｉｎｄｏｗｓ７３０操作系统的安装方法请参考本教材第２章的内容。３.驱动程序安装安装设备的驱动程序一般有两种方法：一种是按厂商提供的驱动程序包可执行安装文件进行直接安装，即按照产品说明书直接安装即可；另一种是从设备管理器中的属性中更新驱动程序，下面以显卡驱动程序的更新为例，对第一种方法进行详细的介绍。上一页下一页返回１.３微型计算机安装过程：①安装前，要先确定显卡的型号和相应的显卡生产商提供的驱动安装包。②如果显卡驱动程序没有安装，在“设备管理器”窗口中的“显卡”菜单前，有一未知设备或者惊叹号；如果安装了，会出现所安装的显卡的型号。③单击驱动程序包。④根据该驱动相应的提示，单击“下一步”按钮。⑤设置好后，驱动程序安装开始。上一页下一页返回１.３微型计算机⑥安装结束，计算机系统要求重启，重启后显卡程序驱动安装完毕。此外，在日常使用中可以通过使用“驱动精灵”“驱动人生”等软件进行驱动备份，以便于微机重装操作系统时驱动还原安装。４.常用应用软件的安装常用的应用软件有：病毒检测与杀毒软件、办公软件、即时通信软件、压缩解压缩软件、信息管理软件、工程设计软件、多媒体编辑软件、教育软件、娱乐软件、工具软件、行业软件等。计算机病毒软件一般安装３６０安全卫士，可对计算机病毒进行检测和杀毒。上一页下一页返回１.３微型计算机计算机病毒是一个程序，一段可执行码。就像生物病毒一样，计算机病毒有独特的复制能力。计算机病毒可以很快地蔓延，又常常难以根除。它们能附着在各种类型的文件上，造成程序和数据的破坏。计算机病毒一般具有以下几个特点：①破坏性。②隐蔽性。③潜伏性。④传染性。上一页返回１.４多媒体技术多媒体技术是一种把文本、图形图像、音频、视频和动画等形式的信息结合在一起，并通过计算机进行综合处理和控制，能支持完成一系列交互式操作的信息技术。多媒体技术的主要特点包括：①信息载体多样性。②集成性。③交互性。目前，多媒体技术的研究热点主要有以下几个方面：①多媒体通信网络。②基于内容的多媒体处理。下一页返回１.４多媒体技术③多媒体标准。④多媒体应用。⑤虚拟现实。１.４.１多媒体设备１.多媒体输入设备在开发多媒体产品的过程中，可以使用各式各样的输入设备，如键盘、鼠标、跟踪球、触摸屏、图形板和语音识别设备等。（１）键盘键盘是与计算机交互过程中最常用的输入设备。上一页下一页返回１.４多媒体技术键盘具有不同的击键手感和布局。键盘的额定参数中通常规定至少要承受５００万次周期（在键盘损坏以前可以击键的次数）。通过增加或减少一些特殊的按键、ＬＥＤ和其他特征，例如工业上或食品服务业使用的塑料覆盖膜或者灵活地符合人体工程学的特征，键盘具有不同的型号，但是个人计算机上的键盘通常采用１０１型号（含有１０１个按键）。（２）鼠标鼠标是与图形用户界面交互时使用的标准工具。在ＰＣ机上，鼠标并非必需配备，但是却被推荐使用。上一页下一页返回１.４多媒体技术尽管在Ｗｉｎｄｏｗｓ环境下可以接受键盘的输入并替代鼠标的点击动作，但是在开发多媒体产品时，通常需要考虑到鼠标和触摸屏。鼠标上的按钮为用户提供了附加的输入方法，例如双击可以打开一个文档，还有单击拖拉的操作方法，即按住鼠标的按钮然后拖动一个对象，或者在下拉式菜单上移动并选择一个选项。（３）跟踪球跟踪球与鼠标类似，区别只是在于使用跟踪球是通过一个或多个手指在球的顶部滚动来实现光标的运动。在区域较小或使用便携式计算机时，跟踪球显出其重要性。上一页下一页返回１.４多媒体技术跟踪球至少有两个按钮，其中一个按钮供用户单击或双击，另一个按钮提供了选择菜单或拖拉对象时的按下保持动作。（４）触摸屏触摸屏通常是一个在玻璃表面上覆盖有触感涂层的显示器，这种涂层对压力非常敏感，当用户的手指触摸屏幕时，能够记录下用户手指的位置。在显示屏上迅速按下两次将可以模拟鼠标的双击动作。有时候在屏幕上可以模拟出一个键盘，这样用户通过按“键”可以输入自己的姓名、数字以及其他文本。触摸屏适用于信息亭、商业展览或者博物馆信息系统中的多媒体应用。（５）磁卡写入器和读取器上一页下一页返回１.４多媒体技术当需要为一个数据库应用，或者需要跟踪用户的多媒体产品设计接口时，磁卡显得非常有用。需要一个磁卡写入器和磁卡读取器来设计这种接口。磁卡写入器通过一个串口连接到计算机，并且将信息传递到卡片背面的磁条里。磁卡读取器可以读出写入磁卡中的信息。（６）图形板图形板为编辑具有丰富细节的图形元素提供了基本的控制能力。一支特殊的笔被用来在图形板表面上移动光标，图形艺术家和界面设计者非常希望拥有这种功能。图形板还可以作为终端用户的输入设备，将一张打印好的图像贴在图形板的表面上，然后让用户使用笔直接进行输入。上一页下一页返回１.４多媒体技术（７）扫描仪扫描仪是在开发多媒体产品时最有用的设备之一。扫描仪分为平板式、手持式和圆桶式三种。常用的扫描仪是彩色平板式扫描仪，专业的图形工作室可能使用高分辨率的圆桶式扫描仪，手持式扫描仪适合扫描小图片和若干行的文本。通过扫描，可以利用已有的图画，如照片、广告、铅笔画等制作出清晰的电子图像。（８）光学字符识别设备条形码阅读器可能是目前人们最熟悉的光学字符识别设备，它们大多用于市场、超市和其他销售场合。上一页下一页返回１.４多媒体技术通过使用光敏电池和激光束，条形码阅读器能够识别通用产品代码的数字字符，这些字符一般以黑色条码的模式被打印在商品的标签上。一个光学字符识别设备终端不仅能够识别印刷出来的字符，还能够识别手写字符，因此它对于多媒体开发者来说将会发挥很大的作用。（９）红外遥控一个红外遥控部件允许用户在自由移动的过程中与开发的产品进行交互。远程操作有些类似鼠标和跟踪球，区别只是在于它们使用红外线来引导光标，并且不需要任何电缆进行通信。红外线鼠标非常适合在礼堂或者类似的环境下进行演讲或其他演示活动，因为这时演讲者可能需要在屋子里走来走去。上一页下一页返回１.４多媒体技术（１０）语音识别系统与数码相机为了在产品中实现无需动手的交互性，可以尝试语音识别系统。这种系统通常提供了一个单向的话筒，它可以通过自动过滤背景噪声来达到消除噪声的目的。大多数的语音识别系统能够触发一些常用的菜单事件，例如，保存、打开、退出和打印，而且开发者可以教授系统识别其他与应用程序相关的命令。数码相机以给定数量的像素获取图片，然后存储在照相机的内存里，这些图片可以传到计算机里。２.多媒体输出设备上一页下一页返回１.４多媒体技术在多媒体产品中演示音频和视频时需要一些硬件，如话筒、放大器和显示器等。硬件的质量越好，演示的效果也越好。与将计算机的音频输出信号输入一个外部的放大器系统相比，利用良好的输出硬件会带来更好的音效。常用的输出设备有音频卡、扬声器、显示器、视频卡、投影仪和打印机等。（１）音频卡音频卡又称为声卡、声音适配器，主要用来处理声音，是多媒体计算机的基本配置。现在，很多机器在主板上集成了音效片，取代了音频卡的功能，有效地提高了整机的性价比。（２）放大器和扬声器上一页下一页返回１.４多媒体技术通常在产品开发阶段使用的扬声器将无法满足演示的需要，当产品需要在很多听众或者嘈杂的环境下演示时，最好使用一个带有内置放大器的扬声器，或者使用外接外部放大器的扬声器。这种产品内部包含有专为音乐会效果而设计的数字信号处理电路，它有一个混频器，可以接受两个音源的输入（计算机的数字输出和ＣＤ－ＲＯＭ播放器的音频输出可以被混合），此外，它使用的亚低音扬声器最低对３５Ｈｚ的声音敏感。（３）显示器在开发多媒体产品时，如何选择显示器不但取决于创建的多媒体应用的类型，而且要考虑使用的计算机。上一页下一页返回１.４多媒体技术开发者可以选择高端的大屏幕图形显示器或液晶显示器。利用附加的图形卡，多媒体开发者通常在计算机上连接一台以上的显示器，这是因为很多制作系统允许开发者在工作时同时打开多个窗口，因此可以将一台显示器专门用来观看工作或设计的窗口，在其他显示器的窗口执行各种编辑任务，这样就不会遮住正在工作的视图。（４）视频卡多媒体计算机中处理活动图像的适配器称为视频卡。视频卡是一种统称，视频卡有视频叠加卡、视频捕获卡、电视编码卡、电视选台卡、压缩／解压卡等。上一页下一页返回１.４多媒体技术（５）投影仪在演示内容的时候常常面对很多观众，观众无法围在计算机的显示器周围观看，这时需要将屏幕投影到大屏幕或者白色的墙壁上。现在，为了将作品投射到大屏幕上，可以使用阴极射线管投影仪、附着在投影机上方的液晶显示屏、单独的液晶投影仪或者光阀投影仪。（６）打印机随着价格合理的彩色打印机的出现，彩色打印进入多媒体领域。从情节图到销售材料的演示，彩色打印机已经成为多媒体开发环境中一个不可缺少的部分。色彩可以被用来阐明一个概念，增进信息的理解和记忆，组织复杂的数据。上一页下一页返回１.４多媒体技术多媒体设计者已经了解到通过合理地使用色彩将对项目的成功起到关键的作用。在购买打印机时，可以选择激光打印机或者喷墨式打印机，虽然激光打印机提供较低的工作成本和较高的性价比，但是它们的初期安装成本较高。１.４.２图形图像图形图像是一种视觉媒体，是人类信息传输和思想表达的重要方式之一。图像有静态和动态之分，本节主要描述静态图像的相关知识。１.图像的概念数字图像的种类有两种：一种是点阵图，另一种是矢量图。通常把点阵图称为图像，把矢量图称为图形。上一页下一页返回１.４多媒体技术点阵图也叫位图，它是把一幅图划分为Ｍ行×Ｎ列，行与列的交点处为一个像素，把一幅彩色图分成Ｍ×Ｎ个像素点，每个像素点用若干个二进制位来表示该像素的颜色、亮度和属性。因此，可以说一幅图是由许多颜色不同、深浅不同的像素组成的。像素是组成图像的最小单位，许许多多的像素构成一幅完整的图像。在一幅图像中，像素越小，数据越多，则图像也就越清晰。点阵图的图像文件记录的是组成点阵图的各像素的色度和亮度信息，颜色的种类越多，图像文件越大。通常，点阵图可以表现得更自然和更逼真，更接近于实际观察到的真实场景。２.图像的技术参数上一页下一页返回１.４多媒体技术（１）分辨率图像的分辨率的高低直接影响图像的质量。图像是由像素构成的，像素的密度决定了分辨率的高低。图像的分辨率的单位是ｄｐｉ（ｄｏｔｓｐｅｒｉｎｃｈ），即每英寸显示的像素数。根据应用场合的不同，分辨率有以下几种类型：显示分辨率、图像分辨率、扫描分辨率和打印分辨率，在处理图像时，要理解它们之间的区别。显示分辨率又称屏幕分辨率，是一系列标准显示模式的总称。图像分辨率是数字化图像的大小，以水平和垂直的像素表示。但要注意不要把显示分辨率和图像分辨率混淆。图像分辨率是组成一幅图像的像素数目，而显示分辨率是确定显示图像的区域的大小。一上一页下一页返回１.４多媒体技术扫描分辨率是指每英寸扫描得到的点，单位是ｄｐｉ（ｄｏｔｓｐｅｒｉｎｃｈ）。它表示一台扫描仪输入图像的细腻程度，数值越大，表示被扫描的图像转化为数字化图像越逼真，扫描仪的质量越好。打印分辨率表示一台打印机输出图像的技术指标，由打印头每英寸输出的点数决定，单位也是ｄｐｉ。不同打印机的最高打印分辨率不同，而同一台打印机可以使用不同的打印分辨率，当打印分辨率与图像本身的分辨率相同时，图像输出质量最佳。（２）颜色深度颜色深度，即像素的所有分量的二进制位数之和，它决定了不同颜色的最大数目，或者确定灰色图像的每个像素的灰度级别。上一页下一页返回１.４多媒体技术（３）图像文件的体积一幅图由许多描述每个像素的数据组成，这些数据通常称为图像数据，而这些数据一般采用特殊的编码方式存入一个位图文件中，这种文件又称为图像文件。图像文件的体积与组成图像的像素数据和颜色深度有关，其数据量由下面的公式计算：ｓ＝（ｈ×ｗ×ｃ）／８（４）真彩色、伪彩色与直接色真彩色是指在组成一幅彩色图像的每个像素值中，有３个基色分量：Ｒ、Ｇ、Ｂ。上一页下一页返回１.４多媒体技术每个基色分量直接决定显示设备的基色强度，这样产生的彩色称为真彩色。伪彩色图像的含义是，每个像素的颜色不是由每个基色分量的数值直接决定的，而是把像素值当作彩色查找表的表项入口地址，去查找一个显示图像时使用的Ｒ、Ｇ、Ｂ值，由查找出的Ｒ、Ｇ、Ｂ值产生的彩色称为伪彩色。每个像素值分成Ｒ、Ｇ、Ｂ分量，每个分量作为单独的索引值对它做变换。也就是通过相应的彩色变换表找出基色强度，由变换后得到的Ｒ、Ｇ、Ｂ强度值产生的彩色称为直接色。上一页下一页返回１.４多媒体技术它的特点是对每个基色进行变换。这种系统产生的颜色与真彩色系统相比，相同之处是都采用Ｒ、Ｇ、Ｂ分量决定基色强度，不同之处是前者的基色强度直接用Ｒ、Ｇ、Ｂ决定，而后者的基色强度由Ｒ、Ｇ、Ｂ经变换后决定。因而这两种系统产生的颜色就有差别。试验结果表明，使用直接色在显示器上显示的彩色图像看起来真实、自然。这种系统与伪彩色系统相比，相同之处是都采用查找表，不同之处是前者对Ｒ、Ｇ、Ｂ分量分别进行变换，后者是把整个像素当作查找表的索引值进行彩色变换。３.图形的概念上一页下一页返回１.４多媒体技术图形是一种抽象化的图像，是对图像依据一定的标准进行分析而产生的结果。与图像不同，它不是直接描述数据的每一个点，而是描述产生这些点的过程和方法，因此称为矢量图形。矢量图形是以一组指令的形式存在的。这些指令描述了一幅图中所包含的直线、曲线、圆、矩形、圆弧等的位置坐标、大小和形状等参数，也可以用更复杂的形式表示图像中的曲面、光照、材质等效果。这种方法实际上是用数学方法来描述一幅图，然后转换成许多数据表达式，在编程时用计算机语言来表达。计算和显示图形也往往能看到画图的过程。绘制和显示矢量图形的软件通常称为绘图程序。上一页下一页返回１.４多媒体技术图形与图像在普通用户看来是一样的，而对多媒体信息制作来说是完全不同的。同样一幅图，例如一个圆，若采用图形媒体元素表示，则数据文件中只需记录圆心坐标点、半径及色彩编码；若采用图像元素表示，则数据文件中必须记录在哪些位置上有什么颜色的像素点。所以图形的数据信息要比图像数据更有效、更精确，且数据量小。一般将图形分成二维图形和三维图形，二维图形使用得相当广泛。组成二维图形的基本单位为图元，图元是图形中有一定意义的独立的信息单位，一条线段、一个圆、一个封闭的区域都是一个图元。三维图形就是在三维空间实现图形的显示和变换，目前在虚拟现实、三维地图等应用中都用到三维图形。上一页下一页返回１.４多媒体技术矢量图通常采用特别的绘图软件生成，如ＡｕｔｏＣＡＤ、ＣｏｒｅｌＤＲＡＷ等。４.图形的特点计算机对矢量图的表达实质上是用数据方法描述一幅图,记录的是许多数据表达式和指令,矢量图具有绘图精确、图形输出平滑、缩放不失真等特点.与位图不同,矢量图文件的大小主要取决于图的复杂度。矢量图形有许多优点，可以分别控制处理图形的各个部分（图元）。因为所有的图形都可以用数学的方法加以描述，从而使得计算机可以对图元进行任意的变换，如放大、缩小、旋转、变形、扭曲、属性的改变等，将仍保持图形的特性，而不会破坏图形的画面。上一页下一页返回１.４多媒体技术矢量图形主要用于线型图画、工程制图以及美术字等。矢量图形有诸多优点，但它也有缺点。矢量图处理起来比较复杂，处理的速度与数据存储结构密切相关，且不适合描述真彩色的照片，原因是很难用数学表达式来描述一幅复杂的彩色照片，这时，采用位图来表达是更合适的选择。５.图像文件的格式图像是一种普遍使用的数字媒体，有着广泛的应用。图像的保存及传输以文件的形式进行，图像在存储媒体（如磁盘、光盘）中的存储格式，称为文件格式。上一页下一页返回１.４多媒体技术图像文件的格式一直是图像处理的重要依据，对于同一幅数字图像，采用不同的文件格式保存时，会在图像的颜色和层次还原方面产生不同的效果，这是由于不同的文件格式采用不同的压缩算法。常用的图像文件格式有以下几种：①ＢＭＰ格式的图像文件。ＢＭＰ是Ｂｉｔｍａｐ的缩写，意为“位图”，它是Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ公司在Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统下使用的一种标准图像文件格式，以“.ｂｍｐ”作为文件扩展名。②ＴＩＦＦ格式的图像文件。ＴＩＦＦ是ＴａｇＩｍａｇｅＦｉｌｅＦｏｒｍａｔ的缩写，是一种通用的位图映射图像文件格式。ＴＩＦＦ格式的图像文件由Ａｌｄｕｓ公司开发，以“.ｔｉｆ”或“.ｔｉｆｆ”作为文件扩展名。上一页下一页返回１.４多媒体技术③ＴＧＡ格式的图像文件。ＴＧＡ是ＴａｒｇａＩｍａｇｅＦｏｒｍａｔ的缩写，该格式的图像文件由Ｔｒｕｅｖｉｓｉｏｎ公司开发，最初的目的是支持公司的Ｔａｒｇａ图形卡，以“.ｔｇａ”作为文件扩展名。④ＧＩＦ格式的图像文件。ＧＩＦ是ＧｒａｐｈｉｃｓＩｎｔｅｒｃｈａｎｇｅＦｏｒｍａｔ的缩写，该格式的图像文件由ＣｕｍｐｕＳｅｒｖｅ公司于１９８７年为了制定彩色图像传输协议而开发的，以“.ｇｉｆ”作为文件扩展名。⑤ＰＣＸ格式的图像文件。上一页下一页返回１.４多媒体技术ＰＣＸ由ＰＣＰａｉｎｔｂｒｕｓｈ而得名，该格式的图像文件由Ｚｓｏｆｔ公司研制开发，主要用于该公司开发的ＰＣＰａｉｎｔｂｒｕｓｈ绘图软件。⑥ＪＰＥＧ格式的图像文件。ＪＰＥＧ是ＪｏｉｎｔＰｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃＥｘｐｅｒｔｓＧｒｏｕｐ的缩写，意思是“联合摄影专家小组”。该格式的图像文件的标准就是由该专家小组提出的，以“.ｊｐｇ”或“.ｊｐｅｇ”作为文件扩展名。１.４.３音频１.音频信号的形式上一页下一页返回１.４多媒体技术在日常生活中，音频信号可分为两类：语音信号和非语音信号。语音是语言的物质载体，是社会交际工具的符号，它包含了丰富的语言内涵，是人类进行信息交流所特有的形式。非语音信号主要包括音乐和自然界存在的其他声音形式。非语音信号的特点是不含复杂的语义和语法信息，其信息量低、识别简单。人们之所以能听到日常生活中的各种声音信息，其实就是不同频率的声波通过空气产生震动，刺激人耳的结果。在物理上，声音可用一条连续的曲线来表示。这条连续的曲线无论多复杂，都可分解成一系列正弦波的线性叠加。上一页下一页返回１.４多媒体技术规则音频是一种连续变化的模拟信号，可用一条连续的曲线来表示，称为声波。因声波是在时间和幅度上都连续变化的量，所以称为模拟量。２.模拟音频信号的物理特征模拟音频信号有两个重要参数：频率和幅度。声音的频率体现音调的高低，声波幅度的大小体现声音的强弱。一个声源每秒钟可产生成百上千个波，通常人们把每秒钟波峰所发生的数目称为信号的频率，单位用赫兹（Ｈｚ）或千赫兹（ｋＨｚ）表示。上一页下一页返回１.４多媒体技术信号的幅度是从信号的基线到当前波峰的距离。幅度决