第2章 计算机基础知识课件

1、大学计算机基础,第2章计算机基础知识,主要内容,2.1计算机系统的组成与工作原理2.2数制转换及运算2.3数据在计算机中的表示2.4多媒体和流媒体概述,大学计算机基础,基本要求,理解计算机系统的基本组成理解软件的分类及常用软件的功能理解计算机基本工作方式理解数值转换及运算理解信息在计算机内的表示与存储方式了解多媒体与流媒体技术,大学计算机基础,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计算机硬件的组成,2.1.3计算机系统软件的组成,2.1.4计算机的基本工作原理,大学计算机基础,2.1.1计算机系统的组成,系统软件应用软件,计算机系统分为：硬件+软件,硬件,软件

2、,大学计算机基础,计算机硬件包括主机和外设,2.1.2计算机硬件的组成,大学计算机基础,CPU,冯诺依曼思想：五大模块程序与数据一样存放在内存二进制,图2-1计算机的基本结构,主机,大学计算机基础,1.处理器,寄存器寄存器是处理器内部的暂时存储单元，用来存放一些数据。如指令寄存器，指令计数器等。,控制器控制整个计算机所有部件的工作。运算器执行算术运算和逻辑运算。,大学计算机基础,2.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。存储器通常分为内存储器和外存储器。存储器的技术指标：速度和容量,1KB=210B=1024B1MB=210KB=1024KB1GB

3、=210MB=1024MB1TB=210GB=1024GB1PB=210TB=1024TB,大学计算机基础,地址0001,控制:写,10000000,大学计算机基础,3.输入输出设备,输入设备负责把用户命令包括程序和数据输入到计算机。,输出设备负责将计算机处理的结果显示或打印出来。,大学计算机基础,2.1.3计算机系统软件的组成,系统软件,应用软件,数据库管理系统,大学计算机基础,2.1.4计算机的基本工作原理,指令和程序指令是能被计算机识别并执行的的二进制代码，完成一种操作。指令的组成指令系统：一台计算机的所有指令的集合。程序：按一定顺序组织在一起的指令序列。,操作的内容或所在的地址,要完成

4、的操作类型或性质,大学计算机基础,(1)指令执行过程取指令分析指令读取操作数执行指令存放结果(2)程序执行过程不断地执行各条指令的过程,2.执行过程,大学计算机基础,大学计算机基础,3.计算机的工作原理,数据线：控制线：,2.2数制转换及运算,2.2.1进位计数制,2.2.2不同进位计数制之间的转换,2.2.3二进制数的运算,1.数制:指用一组固定的符号和统一的规则来表示数的方法,2.2.1进位计数制,按进位的原则进行计数逢N进1采用位权表示法,2.常用进位计数制表示方法,常用计数制的基数和数字符号,2.2.2不同进位计数制间转换,十进制数,非十进制数,非十进制数,十进制数,二、八、十六进制之

5、间的转换,余数法：除基数取余数、由下而上排列。示例：将（236)10转换成二进制。,结果为：11101100,说明,进位法：用十进制小数乘基数，当积为0或达到所要求的精度时，将整数部分由上而下排列。示例：将0.8125转换为二进制小数。,结果为：0.1101,说明,位权法：把各非十进制数按权展开求和转换公式：(F)x=an-1xn-1+an-2xn-2+.+a1x1+a0 x0+a-1x-1+.示例：(1011.1)2=123+022+121+120+12-1=8+0+2+1+0.5=(11.5)10,练习：（456.45）8（2AF）16,（302.8125）10（687）10,二进制十六进

6、制,二进制八进制,二、八与十六进制之间的转换,整数从右向左小数从左向右,说明,000110110111.0100(1B7.4)16,示例：,100110110111.010100(4667.24)8,总结,1.二进制数的算术运算（1）加法运算0+0=00+1=11+0=11+1=10【例】1011+110111000（1011）2+（1101）2=（11000）2,2.2.3二进制数的运算,（2）减法运算0-0=00-1=11-0=11-1=0【例】1011-101110（1011）2-（101）2=（110）2,（3）乘法运算00=001=010=011=1【例】10111101101100

7、001011101110001111（1011）2（1101）2=（10001111）2,（3）除法运算00=001=010无意义11=1【例】10001010110101011101010110101（10101011）2（101）2=（100010）2（1）2,2.二进制数的逻辑运算逻辑变量之间的运算称为逻辑运算。逻辑变量值：真（1）或假（0）（1）逻辑非对一个逻辑变量进行求反运算。布尔代数表达式：F=A,（2）逻辑或对两个逻辑变量进行逻辑或运算。布尔代数表达式：F=A+B（3）逻辑与对两个逻辑变量进行逻辑与运算。布尔代数表达式：F=AB=AB=AB,2.3数据在计算机中的表示,2.3.1

8、数值,2.2.2字符,2.2.3声音,2.2.4图形和图像,2.2.5视频,2.3.1数值,整数的表示整数是以定点数的形式表示。,n位二进制数表示的不带符号整数其取值范围是2n-1。,带符号整数必须使用一个二进制位作为其符号位，0表示正数、1表示负数。例如：8位二进制数：10101011带符号数为-43；不带符号数为171,n位二进制数表示的带符号整数其取值范围是-（2n-1-1）2n-1-1。,带符号数在计算机内有原码、反码、补码和BCD码多种表示方法，对于正数，它的二进制原码、反码、补码的表示形式是一样的，对于负数，则有不同的定义。原码：将数的最高位置为1，表示负号，其余各位不变，用来表示

9、数值的大小。（-43）原码=（-00101011）2=10101011反码：对数各位求反，此时最高位为1，表示负号。（-43）反码=11010100补码：对数各位求反，再在最低位加1，最高位为1，表示负号。（-43）反码=11010101,2.实数的表示实数一般用浮点数来表示。浮点数由两部分组成，一部分用以表示数据的有效位，称为尾数；一部分用于表示该数的小数点位置，称为阶码。,例如：110.011B=1.100112+10=11001.12-10=0.1100112+11,浮点数的规格化的形式：尾数尾数部分的最高位必须为1，数的实际大小可以通过移动阶码进行调整。尾数的位数决定数的精度。阶码的位

10、数决定数的范围。,任意一个实数，在计算机内部都可以用指数和尾数来表示，这种表示实数的方法叫做浮点表示法。,1,1,-77,原码,反码,补码,3.带符号数的表示,2.3.2字符,1.西文字符,ASCII码（AmericanStandardCodeForInformationInterchange）。ASCII码采用七位二进制位编码，共可表示27128个字符，0到127。控制字符：032；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。,P37表2-3-1,2汉字编码,音码类：全拼、微软拼音和智能ABC等形码类：五笔字型法、郑码输入法等。,GB231280每个汉字占

11、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。,将国标码的的每个字节的最高位由0变为1,每个汉字字形码在汉字字库中的相对位移地址,点阵：汉字字形点阵的代码。有1616、2424、32328等矢量：存储的是描述汉字字形的轮廓特征,1616点阵汉字，需要1616/8=32个字节表示一个点阵信息,2.3.3声音,1.模拟音频的数字化,采样：每隔一定时间间隔对模拟波形上取一个幅度值。量化：将每个采样点得到的幅度值以数字存储。编码：将采样和量化后的数字数据以一定的格式记录下来。,复杂的声波由许许多具有不同振幅和频率的正弦波组成。,2.声音文件,Wave格式文件（.WAV）

12、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。,2.3.4图形和图像,1.图形（Graphics),图形是由点、线等组成的有边界画面，以矢量图形文件存储。中存放描述图形的指令。矢量图形文件中存储的是一组描述各个图元的大小、位置、形状、颜色、维数等属性的指令集合。图形设计软件有Autodesk公司的AutoCAD、COREL公司的CorelDraw。,2.图像（Image),图像是由图像设备输入的无边界画面，数字化后以位图形式存储。图像

13、的数字化采样量化编码,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。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。,2.3.5视频,视频是将一幅幅独立图像画面(帧)组成的序列按照一定的速率连续播放，利用视觉暂留现象在人的眼前呈现出连续运动的画面。模拟视频和数字视频模拟视频常用两种标准NTSC制式(30帧/秒，5

14、25行/帧)PAL制式(25帧/秒，625行/帧)(我国采用),1.视频,视频信息的数字化在一定的时间内以一定的速度对单帧视频信号进行采样量化编码实现模数转换、彩色空间变换和编码压缩。,2.常用视频文件格式,AVI:采用Intel公司的Indeo视频有损压缩技术将视频信息与音频信息混合交错地存储在同一文件中。MOV:QuickTimeforWindows视频处理软件所选用的视频文件格式。MPG:一种全屏幕运动视频标准文件。DAT:VCD专用的视频文件格式。,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,2.4.3数据压缩技术,2.4.1多媒体概述,1.媒体的分类感觉媒体：如

15、语言、文字、图形、气味等。表示媒体：如语言、文字、图形和图像的编码等。表现媒体：输入表现媒体，如键盘、鼠标；输出表现媒体，如显示器、打印机等。存储媒体：如磁盘、光盘、磁带等。传输媒体：如电缆、光纤、红外线等。,2.多媒体多种媒体表达的信息；指处理由多种媒体所表达的信息的技术；指以计算机为主的多种媒体表达的信息的相处理设备。3.多媒体技术能够同时获取、处理、编辑、存储和展示两个以上不同类型信息媒体（文字、图形、图像、声音、动画和影视）的技术。,1.流媒体一种可以使音频、视频等多媒体文件能在Internet上以实时的、无需下载等待的流式传输方式进行播放的技术。2.应用互联网直播视频点播远程教育视频会议系统,2.4.2流媒体,1.无损压缩