计算机基础与多媒体技术.ppt

1、2020/7/26,1,第一部分 计算机基础知识,2020/7/26,2,主要内容,信息在计算机中的表示,计算机系统基本组成与工作原理,微型计算机系统,计算机的发展、分类、应用,多媒体技术简介,2020/7/26,3,奠定现代计算机发展的重要人物,香农 信息论创始人 布尔 创立了布尔代数，奠定了计算机进行逻辑运算的基础。 图灵 计算机科学奠基人。建立图灵机模型；提出图灵测试。 冯诺依曼 提出“存储程序”概念，研制EDVAC计算机，确立了现代计算机的基本结构。,2020/7/26,4,近代计算机起源和发展,电子计算机的诞生 ENIAC于1943年开始研制并于1946年完成。 ENIAC的成功，标

2、志着人类进入电子计算机时代。 第一台电子延迟存储自动计算机EDSAC由英国剑桥大学的莫利斯威尔克斯于1949年研制成功，它标志着计算机时代的真正开始。 ENIAC和EDSAC均属于第一代计算机。,2020/7/26,5,计算机发展阶段,依据计算机采用的主要元器件和性能，一般将计算机的发展分为四个阶段或时代。,计算机发展的四个阶段,2020/7/26,6,计算机的发展,发展特点：,发展：,1949 EDSAC,2020/7/26,7,计算机硬件核心五部分,John von Neumann 冯诺依曼,运算器 控制器 存储器 输入设备 输出设备,2020/7/26,8,计算机发展阶段,第五代：智能电

3、子计算机 是一种有知识、会学习、能推理的计算机。突破了传统的冯诺依曼式机器的概念，舍弃了二进制结构，把许多处理机并联起来，并行处理信息，速度大大提高。,2020/7/26,9,计算机的新技术,嵌入式计算机 网格计算 中间件技术,2020/7/26,10,计算机的应用和特点,1计算机在社会各方面的应用 工业 商业 医药 政府部门 娱乐 科研 家庭,2计算机的主要应用领域 科学计算 数据处理 电子商务 过程控制 计算机辅助(CAD/CAM/CIMS等) 人工智能 多媒体技术(虚拟现实等),2020/7/26,11,计算机的应用和特点,运算速度快 存储容量大 计算精确度高 逻辑判断能力 自动工作的能

4、力 通用性,3计算机的特点,2020/7/26,12,现代信息技术的特点,数字化 多媒体化 高速度、网络化、宽频带 智能化,2020/7/26,13,计算机的发展趋势,1.巨型化 发展高速度，大存储容量，强功能的超大型计算机。 2.微型化 以大规模集成电路为基础的计算机微型化。 3.网络化 用通信线路及通信设备把个别的计算机连接在一起形成一个复杂的系统就是计算机网络。 4.智能化 计算机具有模仿人类较高层次智能活动的能力。 5.多媒体化 将文字、声音、图形、图像、视频等多种媒体与计算机集成在一起来设计与处理。,2020/7/26,14,信息在计算机中的表示,进位计数制 数据在计算机中表示 信息

5、编码,2020/7/26,15,进位计数制 1. 数制,一种进位计数制包含一组数码符号和两个基本因素：,数码：一组用来表示某种数制的符号。如：1、2、3、A、B。 基数：数制所用数码个数。用R表示，称R进制，“逢R进一”。如：十进制的基数是10，逢10进1。 位权：数码在不同位置上的权值Rn 。如：十进制的个位的位权是“1”，百位的位权是“100”。,2020/7/26,16,十进制 基数为10，逢10进1；用10个符号0、1、8、9来表示 ；权为10n 十进制数按“权”展开的多项式。如： 234.56210231014100510-1+610-2,二进制 基数为2，逢2进1 ； 用0和1来表

6、示 ； 权为2n 二进制数按“权”展开的多项式。 如： 110.01=12212102002-112-2,十六进制 基数为16，逢16进1 ； 用16个符号0、1、 9、A、B、C、D、E、F来表示 ； 权为16n,八进制 基数为8，逢8进1 ； 用8个符号0、1、 6、7来表示； 权为8n,1. 数制,2020/7/26,17,书写时的一般格式 11101101(2)， 331(8)，35.81(10)，FA5(16) (10110.011)2， (755)8，(139)10，(AD6)16 10101001B ， 766Q ， 3762D ， 2CE6H B、Q、D、H分别表示二进制、八进

7、制、十进制、十六进制。,1.数制,2020/7/26,18,二进制数的特点,计算机采用二进制数, 能方便的使用逻辑代数； 实现容易； 记忆和传输可靠； 运算规则简单； 记忆和书写方便。,2020/7/26,19,二进制数的算术运算,加法规则： 000；011；101；1110（向高位有进位） 减法规则： 0-00；10-11（向高位有借位）；1-01；1-10 乘法规则： 000；010；100；111 除法规则： 0/10；1/11,2020/7/26,20,二进制数的逻辑运算,逻辑与运算（AND）： 000；010；100；111 逻辑或运算（OR）： 000；011；101；111 逻辑

8、异或运算（XOR）： 000；011；101；110 逻辑非运算（NOT）： 10； 01,2020/7/26,21,2. 不同进制之间的转换,二进制数、八进制数、十六进制数转换为十进制数 各种R进制的数按权展开后求得结果即为十进制数。 (1011.101)2 =123+022+121+120 +12-1 + 02-2+12-3 = 8 + 0 + 2 + 1 +1/2 + 0 +1/8 =11.625D (2576)8283+582781680 (1406)10 (3D)16316113160 (61)10 (F.B)16151601116-1 1511/16 (15.6875)10,202

9、0/7/26,22,十进制数据转换成r进制数 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。,2. 不同进制之间的转换(续),2020/7/26,23,2. 不同进制之间的转换(续),100(D)=144(O)=64(H),100,2,2,50,2,25,2,12,2,6,2,3,2,1,0,0,0,1,0,0,1,0.345,2,0.690,2,1.380,2,0.760,2,1.520,2,*,*,*,*,*,1,1.04,2020/7/26,24,二进制数与十六进制数的相互转换 由于16=24，将二进制数转换成十六进制数，从最右

10、侧开始，每四位二进制数划为一组，用一位十六进制数代替，称为“以四换一”；十六进制数转换成二进制数时正好相反，一位十六进制数用四位二进制数来替换，称“以一换四”。,2.不同进制之间的转换(续),2020/7/26,25,十进制数与二、八、十六进制数的转换 转换原则： 二进制数与八、十六进制数的转换 转换原则：,十进制整数：除2、8、16取余，逆排列 十进制小数：乘2、8、16取整，顺排列 二、八、十六进制数转换为十进制数：按各自权值展开,二进制数转换为八、十六进制数：以小数点为界，整数部分从右到左，小数部分从左到右，每3位（4位）转换成1位八进制数（十六进制数），整数最高位不足3位（4位）补0，

11、小数最低位不足3位（4位）补0。 八进制、十六进制数转换位二进制数：将八进制或十六进制数每1位变为3位或4位即可。,进位计数制小结,2020/7/26,26,1.定点数与浮点数,真值和机器数 在计算机中能够直接进行运算的数，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，用“1”表示负，又称为数符。其余位仍表示数值。通常，把在机器内存放的正负号数码化的数称为机器数，把用正负号表示的数称为真值。 根据小数点位置是否固定，数据可分为定点数和浮点数两类。,数据在计算机中的表示,2020/7/26,27,定点数的表示,定

12、点数表示数据的小数点位置固定不变。一般有三种定点数表示方式。 （1）无符号整数 （2）带符号定点整数 （3）带符号定点小数 对整数而言，根据存放数的字长，它们可以用8、16、32位等表示。,2020/7/26,28,浮点数的表示,计算机除了处理整数外，大量处理的是实数，即带有小数部分的数。在科学计算中，为了能表示特大数或特小数，实数采用“浮点数”或称为“科学计数法”表示。浮点数由两部分组成，即尾数和阶码。 例如：0.235104，则0.235为尾数，4是阶码。,阶符,阶 码,数符,尾 数,2020/7/26,29,浮点数的表示,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，任意二

13、进制规格化浮点数的表示形式为：N=d2p 。 例如 设尾数为8位，阶码为6位。 则二进制数N= -1101.010B -0.1101012100B,2020/7/26,30,2.带符号数的表示,在机器数中对数的表示有三种方法：原码、反码和补码。(1)原码 二进制数的原码与真值表示形式很相似，区别仅仅是在数值位前加了个符号位。 例如，A+1101 B-1101 它们的原码为： A原 0,1101 B原1,1101,2020/7/26,31,(2) 反码,对于正数，反码同原码一样。而对于负数，反码的数值位是把原码的数值位变反，即把原码的1变成反码的0，原码的0则变成反码的1。 例如，A+1101

14、B-1101 它们的反码为： A反0,1101 B反1,0010,2020/7/26,32,(3) 补码,在补码的表示法中，对于正数同原码、反码是完全一样的。而对于负数就不一样了。负数的补码与反码表示仅是在反码基础上末尾加了个“1”。 例如，A+1101 B-1101 它们的补码为： A补0,1101 B补1,0011,2020/7/26,33,3计算机系统的数据处理单位,（1）位（bit） 位简记为b，也称为比特，是计算机存储数据的最小单位。 （2）字节（Byte） 字节来自英文Byte，简记为B。通常规定1B8b。字节是存储数据的基本单位。要想表示更大的数，还经常使用其他的度量单位，即KB

15、、MB、GB和TB。 例如：内存空间地址段为3001H至7000H，则可以表示多少个字节的存储空间？,2020/7/26,34,3计算机系统的数据处理单位,（3）字（Word） 计算机处理数据时，CPU通过数据总线一次存取、加工和传送的数据称为字，计算机部件能同时处理的二进制数据的位数称为字长。一个字通常由一个字节或若干个字节组成。由于字长是计算机一次所能处理的实际位数长度，所以字长是衡量计算机性能的一个重要指标。字长越长，精度越高。,2020/7/26,35,信息编码,BCD码 ASCII码 汉字信息表示 声音信息表示 图形图像信息表示,2020/7/26,36,信息编码：采用少量的基本符号

16、，按一定的组合原则，以表示大量复杂多样的信息。,信息编码,2020/7/26,37,1. BCD码 BCD码用4位二进制数表示一位十进制数。 如：BCD码1000 0010 0110 1001按4位二进制一组分别转换，结果是十进制数8269。 一位BCD码中的4位二进制代码都是有权的，从左到右按高位到低位依次权是8、4、2、1，这种二 十进制编码是一种有权码。1位BCD码最小数是0000，最大数是1001。,信息编码,2020/7/26,38,十进制数和BCD码对照表,信息编码,ASCII码占一个字节，有7位标准ASCII码和8位扩充ASCII码。 7位二进制数给出了128个不同的组合，表示了

17、128个不同的字符。其中95个字符可以显示。包括大小写英文字母、数字、运算符号、标点符号等。另外的33个字符，是不可显示的，它们是控制码，编码值为031和127。 0 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1,信息编码,奇偶效验位,高三位(列）,低四位（行）,2. ASCII码,2020/7/26,40,7位ASCII码表,信息编码,2020/7/26,41,信息编码,汉字处理过程 将输入码转为内码 输入码（外码） 多样性 内码转为字形码 机内码（依据国标码） 唯一性 输出码（字形码）（汉字库）,3. 汉字编码,3. 汉字编码,汉字信息的表示涉及到汉字信息的输入、表示、输出及交换等问题。 汉字

18、输入码（外码）：数字编码、拼音编码、字形编码、音形编码等； 汉字内码：用两个字节表示，每个字节的最高位位1； 汉字输出码：用于汉字信息的输出，主要有汉字点阵字形码、矢量汉字输出； 汉字字形的产生方式大多是以点阵的方式形成汉字，以实现汉字的显示与打印。 汉字字形码是指确定一个汉字字形点阵的代码。 所有汉字字形码的集合总称为汉字字形库，或叫汉字字库。 只有将汉字机内码转换成描述汉字字形的点阵数据，才能显示汉字字形。 点阵：1616、2424、3232、4848等。 一个1616点阵的汉字的字形码占1616=256位32个字节,3. 汉字编码,汉字交换码：不同系统之间的汉字信息交换，通常采用汉字国标

19、码，即每个汉字用两个字节表示，每个字节的最高位位0。国标码是“中华人民共和国国家标准信息交换汉字编码”，代号为“GB2312-80”。在国标码的字符集中，收集了一级汉字3755个，二级汉字3008个，图形符号682个，共7445个，GB18030-2000共收录了2.7万字。 例如，如果用1616点阵表示一个汉字，则一个汉字占16行， 每行有16个点，在存储时用两个字节存放一行上16个点的信息， 对应位为0表示该点为白，1表示该点为黑。因此，一 个1616点阵的汉字占32个字节。,2020/7/26,44,计算机系统基本组成与工作原理,计算机系统组成 计算机的硬件系统 计算机的软件系统 计算机

20、的基本工作原理,2020/7/26,45,计算机系统基本组成与工作原理,计算机系统组成 一个完整的计算机系统包含硬件系统和软件系统两大部分。 硬件通常是指一切看得见，摸得着的设备实体，是组成计算机系统的各种物理设备的总称，单纯的硬件系统又称为裸机，裸机只能识别0和1组成的机器代码，没有软件系统的计算机几乎是没有用的。 软件系统通常是泛指各类程序和文件，它们实际上是由一些算法以及其在计算机中的表示所构成的。,2020/7/26,47,计算机的硬件系统,1冯诺依曼结构 以冯诺依曼（John Von Ncumann）为首的研制小组提出了“存储程序控制”的计算机结构。 存储程序概念可以简要地概括为以下

21、三点： （1）计算机（指硬件）应由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备5大基本部件组成。 （2）计算机内部采用二进制来表示指令和数据。 （3）将编好的程序和原始数据事先存入存储器中，然后再启动计算机工作，这就是存储程序的基本含义。,2020/7/26,48,2计算机的硬件系统组成,2020/7/26,49,总线 计算机各功能部件进行信息传送和控制的公共传输线路 。 数据总线DB（Data Bus） 地址总线AB（Address Bus） 控制总线CB（Control Bus）,2计算机的硬件系统组成,2020/7/26,50,2计算机的硬件系统组成,运算器和控制器合称为中央处理器(Cen

22、tral Process Unit，CPU)，它是构成硬件系统的核心。 中央处理器和主存储器（内存储器）一起组成了主机部分。 除去主机以外的硬件装置（如输入设备、输出设备、辅助存储器等）称为外围设备或外部设备。 （1）运算器 运算器是对信息进行处理和运算的部件。 （2）控制器 控制器是整个计算机的指挥中心，它的主要功能是按照人们预先确定的操作步骤，控制整个计算机的各部件有条不亲地自动工作。,2020/7/26,51,2计算机的硬件系统组成,（3）存储器 存储器是用来存放程序和数据的部件，它是一个记忆装置，也是计算机能够实现“存储程序控制”的基础。 （4）输入设备 输入设备的任务是把人们编好的程

23、序和原始数据送到计算机中去，并且将它们转换成计算机内部所能识别和接受的信息方式。 （5）输出设备 输出设备的任务是将计算机的处理结果以人或其他设备所能接受的形式送出计算机。,2020/7/26,52,计算机的软件系统,软件通常分为两种：系统软件和应用软件 系统软件 充当硬件和应用程序之间媒介的软件称为系统软件。其中操作系统和操作环境是系统软件中最重要的部分。 应用软件 系统软件带动硬件工作，而应用软件则使计算机变得更为实用 。,2020/7/26,53,计算机的软件系统,2020/7/26,54,计算机的基本工作原理,1计算机的指令系统 一条指令通常由两个部分组成：操作码和操作数。 2计算机的

24、工作原理 计算机的工作过程实际上是快速执行指令的过程。当计算机在工作时，有两种信息在执行指令的过程中流动：数据流和控制流。 一般把计算机完成一条指令所花费的时间称为1个指令周期，指令周期越短，指令执行越快。通常所说的CPU主频就反映了指令执行周期的长短。 取指令-分析指令-执行指令,2020/7/26,55,微型计算机,微型计算机的硬件结构 微型计算机的结构方式 微型计算机主机系统 外部存储器 常用外部设备,微型计算机的硬件组成,主机是包含电源、存储设备和电路板的机箱，其中电路板上有计算机的主处理器和内存。,监视器是计算机的主要输出设备，它将来自计算机显卡的电信号转换为屏幕上的彩色亮点，从而形

25、成图像。,硬盘驱动器一般安装在系统单元内，当其工作时，机箱上的指示灯会亮。,软盘驱动器将数据写到软盘上，当其工作时，其指示灯就亮，警告用户此时不要取出软盘。,CD-ROM和DVD驱动器采用激光技术从光盘上读取数据。,鼠标是一种输入指示设备，帮助用户操作对象并选择菜单项。,键盘作为多数计算机的主要输入设备。,声卡位于系统单元内，提供到扬声器、麦克风和耳机的连接。,2020/7/26,57,微型计算机,一个实际使用的多媒体微机硬件系统至少需要主机、键盘、鼠标、显示器和音箱等五个部分。 1. 显示器 2. 主机 3. 键盘 4. 鼠标 5. 音箱,电源,光驱,软驱,显示卡,网卡,CPU,主板,硬盘,

26、微型计算机的硬件结构,2020/7/26,58,微型计算机的结构方式,1. 台式个人微机（卧式、立式） 2. 一体机 3. 准系统机 4.笔记本电脑 5. 平板电脑（Tablet PC）,目前微机主要有5种结构方式。,液晶一体机,一台标准的多媒体微机,准系统机,笔记本电脑,平板电脑,2020/7/26,59,微型计算机主机系统,主机系统是微机的主要组成部件，一般包括中央处理器、主板、内存、硬盘、软驱、光驱等。,2020/7/26,60,1. 中央处理器CPU,在微型计算机中，运算器和控制器被制作在同一块半导体芯片内，被称为中央处理器，也称微处理器。 CPU是整个微机硬件系统的核心，负责对信息和

27、数据进行运算和处理，并实现本身运行过程的自动化。其作用相当于人的大脑，控制着整台电脑的运行。,图3.8 CPU的外观和物理构造,2020/7/26,61,（1）字长 字长是指CPU可以同时处理的二进制数据的位数，是最重要的一个技术性能指标。 （2）CPU外频 外频是CPU乃至整个计算机系统的基准频率，是主板为CPU提供的基准时钟频率，单位是MHz(兆赫兹)。 （3）CPU主频 CPU主频也称工作频率，是CPU内核(整数和浮点运算器)电路的实际运行频率。CPU主频越高，计算机运行速度就越快。 （4）CPU制造工艺 CPU制造工艺是指CPU核心中线路的宽度和制造晶体管图形的尺寸，一般用微米（m）表

28、示。,CPU的主要技术指标,2020/7/26,62,CPU 的接口,目前的主流处理器大多采用针脚式接口，称为Socket，如图所示。因针脚数的不同而有Socket 478、Socket 775、Socket 754 、Socket 939等接口类型。P4系列的Socket 775和AMD Athlon XP系列的Socket A即Socket 754是现在处理器市场中的主流。目前普遍采用的是LGA 封装的P4 Prescott 核心处理器采用无针脚设计，将处理器的针脚转移至主板插座中。,CPU的接口,2020/7/26,63,CPU的主要生产厂家,前微机中普遍使用的CPU主要有两个美国生产商

29、生产：Intel和AMD。,Intel和AMD公司的标志,2020/7/26,64,CPU产品的发展方向,CPU的制造工艺有它的极限，目前一般采用多核心（即一块集成电路基板上有两个或者多个CPU核心）技术来提高CPU的整体性能。所以Intel和AMD纷纷推出了双核心架构的CPU，未来可能会有更多核心的CPU问世。,双核心CPU设计原理图,2020/7/26,65,2. 微机主板,主板也称主机板（Main Board）、系统板（System Board）或母板（Mother Board），是微机硬件系统中最大的一块电路板，如图所示。主板是整个微机内部结构的基础，为各种磁和光存储设备、打印机和扫描

30、仪数码相机等I/O设备提供接口；为CPU、内存、显示卡和其他各种功能卡提供安装插槽。,主板,2020/7/26,66,CPU插座是放置和固定CPU的地方，中间放置CPU， 外围的支架可固定CPU的散热风扇，如图所示。CPU的插座多为Socket架构，呈白色，根据支持的CPU不同，CPU的插座也不同，主要是针脚数不同。,主板的主要组成部分： CPU插座,CPU插座,2020/7/26,67,主板的主要组成部分：芯片组,芯片组是计算机主板上除了CPU以外最重要的部件之一，是区分主板的一个重要标志，如图所示。芯片组相当于主板的大脑，人的大脑分为左脑和右脑，而芯片组也是由北桥芯片与南桥芯片所组成的。其

31、中北桥芯片控制的是系统总线 ，南桥芯片则是负责大部分的I/O（输入和输出）,威盛 PT880芯片组,2020/7/26,68,主板的主要组成部分：内存插槽,此插槽是主板上用来安装内存条的地方，如图所示。,主板上的内存插槽,2020/7/26,69,主板的主要组成部分： PCI 插槽,PCI扩展槽的长度较短，呈白色，一般有2个至6个，通常用来安装声卡、网卡、电视卡等等，如图所示。,主板上的PCI插槽,2020/7/26,70,主板的主要组成部分：IDE 驱动器和软驱接口主板的主要组成部分：SATA 硬盘数据线接口,硬盘、光驱、软驱是微机中的重要存储设备，必须通过数据线和主板连接才能组成一个完整的

32、系统。目前市场上的光驱和一部分硬盘大多数都采用IDE PATA接口，随着存储技术的发展，市场上采用新型SATA串行ATA 接口的硬盘越来越多，因此，大部分主流主板为了支持 SATA 硬盘，都设计了SATA 硬盘数据线接口。,IDE 驱动器和软驱接口,SATA 硬盘数据线接口,2020/7/26,71,主板的主要组成部分：外部输入及输出接口,外部输入及输出接口,2020/7/26,72,3. 微机内存,为了解决CPU的运算速度与外部设备传输速度不匹配的问题，在主板上设置了内存。 外部设备先将数据送给内存，内存再将数据送给CPU，CPU将运算结果回送给内存，内存再将数据送到外部设备存储起来。,20

33、20/7/26,73,内存泛指计算机系统中存放数据与指令的半导体存储单元，包括RAM、ROM、Cache等。人们习惯将RAM直接称为内存，或称为内存条，如图所示。,微机中使用的内存条,2020/7/26,74,随机存取存储器RAM和只读存储器ROM,随机存取存储器RAM（Random Access Memory） 随机存取存储器是计算机的主存，CPU对它们既可读出数据又可写入数据。一旦关机断电，RAM中的信息将全部消失。RAM又分为静态内存SDRAM和动态内存DRAM两种。 只读存储器ROM（Read only Memory） CPU对ROM只取不存，它里面存储的信息一般由主板制造商写入并固化

34、处理，普通用户是无法修改的，即使断电，ROM中的信息也不会丢失。ROM一般存储主板的BIOS程序，BIOS（Basic Input/Output System，基本输入输出系统），是只读存储器基本输入输出系统的简写。,2020/7/26,75,Cache（高速缓冲存储器 ）,Cache与CPU之间交换数据的速度高于DRAM，所以被称作“高速缓冲存储器”，简称为“高速缓存”。 操作系统启动以后，CPU就把DRAM中经常被调用的一些系统信息暂时储存在Cache里面，以后CPU需要调用这些信息时，首先到Cache里去找，如果找到，直接从Cache里读取，这样利用Cache的高速性能就可以节省很多时间

35、。大多数CPU在自身中集成了一定量的Cache，一般被称作“一级缓存”或“内置Cache”。,2020/7/26,76,4. 微机总线与接口,任何一个微处理器都要与一定数量的部件和外围设备连接，但如果将各部件和每一种外围设备都分别用一组线路与CPU直接连接，那么连线将会错综复杂，甚至难以实现。 为了简化硬件电路设计、简化系统结构，常用一组线路，配置以适当的接口电路，与各部件和外围设备连接，这组共用的连接线路被称为总线。 采用总线结构便于部件和设备的扩充，尤其制定了统一的总线标准则容易使不同设备间实现互连。 按总线的功能可分为：地址总线、数据总线、控制总线 。 通常所说的总线都包括上述三个组成部

36、分，地址总线用来传送地址信息，数据总线用来传送数据信息，控制总线用来传送各种控制信号。,2020/7/26,77,目前比较流行的总线接口技术 ：PCI总线,PCI是Peripheral Component Interconnect（外设部件互连）的缩写，是由Intel公司1991年推出的一种局部总线。它为显卡，声卡，网卡，MODEM等设备提供了连接接口，它的工作频率为33MHz/66MHz。它是目前个人电脑中使用最为广泛的接口，几乎所有的主板产品上都带有这种插槽。,32位与64位的PCI插槽,2020/7/26,78,目前比较流行的总线接口技术 ：IEEE-1394总线,IEEE1394是一种

37、外部串行总线标准，它可以达到400MB/s的数据传输速率，十分适合视频影像的传输。标准的1394接口可以同时传送数字视频信号以及数字音频信号，相对于模拟视频接口，1394技术在采集和回录过程中没有任何信号的损失，正是由于这个优势，1394卡更多地是被人们当做视频采集卡来使用，如图所示。,Firewire扩展接口卡,2020/7/26,79,目前比较流行的总线接口技术 ： USB总线,通用串行总线USB（Universal Serial Bus）是一种新型接口标准，如图3.24所示。它基于通用连接技术，实现外设的简单快速连接，达到方便用户、降低成本、扩展PC连接外设范围的目的。它可以为外设提供电

38、源，而不像普通的使用串、并口的设备需要单独的供电系统。,主板上的USB接口,2020/7/26,80,USB设备的优点,（1）可以热插拔。 （2）携带方便。 （3）标准统一。常见的是IDE接口的硬盘，串口的鼠标键盘，并口的打印机扫描仪，可是有了USB之后，这些应用外设统统可以用同样的标准与PC连接，这时就有了USB硬盘、USB鼠标、USB打印机等等。 （4）可以连接多个设备。最高可连接至127个设备。另外，快速是USB技术的突出特点之一，USB1.1的最高传输率可达12Mbps比串口快100倍，比并口快近10倍，USB2.0最高传输率可达480Mbps。,2020/7/26,81,目前比较流行

39、的总线接口技术: PCI Express串行总线,PCI Express和PCI不同的是实现了传输方式从并行到串行的转变，如图所示。PCI Express是采用点对点的串行连接方式，这个和以前的并行通道大为不同，它允许和每个设备建立独立的数据传输通道，不用再向整个系统请求带宽，这样也就轻松的到达了其他接口设备可望而不可及的高带宽。现在的显示卡都采用这种总线结构来达到快读传输数据的目的。,PCI-E总线插槽,2020/7/26,82,外部存储器,从计算机系统的结构来看，存储器可分内存储器和外存储器两大类。内存储器与CPU直接联系，负责各种软件的运行；外存储器包括软盘、硬盘、光盘、磁带机、优盘等。

40、,2020/7/26,83,1.软盘存储器,软盘又叫磁盘，现在使用的软盘都是3.5 英寸的，通常称为小盘。小盘都有一个塑料外壳，在塑料壳的内部含着软盘盘片，盘片上涂有一层磁性材料-氧化铁，它是记录数据的介质。软盘提供了一种简单的写保护方法，3.5英寸盘是靠一个方块来实现的。拨下去打开方孔(透光)就是写保护了，反之就是打开写保护。,软驱工作原理,2020/7/26,84,软盘在格式化后被分成若干个磁道，每个磁道又分为若干个扇区，每个扇区存储512个字节。一个 1.44 MB 的软盘，它有80 个磁道，每个磁道有18 个扇区，两面都可以存储数据，磁盘容量可按下面公式计算： 磁盘容量=每扇区字节数每

41、磁道扇区数每面磁道数面数=512188021.44 MB 。,2020/7/26,85,2. 硬盘存储器,硬盘存储器是将硬盘盘片与驱动器装在一起的，简称硬盘，如图所示。,硬盘的外内部结构,2020/7/26,86,硬盘盘片由一个或者多个铝制的碟片组成，这些碟片外覆盖有铁磁性材料。硬盘是集精密机械、微电子电路、电磁转换为一体的电脑存储设备，它存储着电脑系统资源（如操作系统、各种程序、应用软件和工具软件等）和重要的信息及数据。 硬盘容量计算公式：硬盘容量=盘面数柱面数扇区数512字节,2020/7/26,87,硬盘的性能指标,（1）容量 （2）转速 （3）平均寻道时间 （4）单碟容量 （5）缓存

42、（6）数据传输率,2020/7/26,88,硬盘使用注意事项,（1）正确地开、关主机电源 （2）硬盘在工作时一定要防震 （3）千万不要擅自将硬盘拆开,2020/7/26,89,3. 光盘驱动器,光盘存储器是基于物理学的“光的反射”原理。当把带有凹凸那一面向下对着激光头，激光透过表面透明基片照射到凹凸面上，然后聚焦在反射层的凹进和凸起上。凸起面将激光按原路程反射回去，同时不会减弱光的强度；凹进面则将光线向四面发射出去，光驱就是靠光的“反射和发散”来识别数据的。,2020/7/26,90,CD-ROM 光驱,CD-ROM光驱又称为只读光盘驱动器，已经成为个人电脑的基本配置。CD-ROM容量大、兼容

43、性强、速度快、盘体成本低、使用方便，是集光、电、机和磁一体化产品，是计算机上很重要的输入设备，安装软件、听 CD、看电影等都要用到CD-ROM光驱，如图所示。,摩西52X CD-ROM,2020/7/26,91,CD-R/RW 驱动器,往光盘上写入内容就要使用CD-R/RW驱动器，俗称光盘刻录机，如图所示。CD-R盘片只能进行一次性写入，CD-RW盘片可以进行反复读写光盘。CD-R盘片是在聚碳酸脂制成的片基上喷涂了一层染料层，染料层分解后不能复原，只能烧录一次。而CD-RW盘片是使用一种特殊的相变材料来存储信息，在高温下能由低反射率的非结晶状态转变为高反射率的结晶状态，从而记录数据信息，具备热

44、转换性，可以反复擦写。,索尼CD刻录机,2020/7/26,92,DVD-ROM驱动器,DVD全称是Digital Vertile Disk （数字通用光驱），光盘容量大，直径为12厘米的光盘其单面单层存储容量就可达4.7GB，其双面双层的盘片存储容量可以达到17GB。 所以DVD 光驱也逐渐成为市场上的主流，如图所示。DVD-ROM除了具备CD-ROM 的全部功能外，还可读取DVD 电影和数据光盘。,DVD-ROM驱动器,2020/7/26,93,DVDRW驱动器和Blu-ray蓝光光盘驱动器,DVD+RW驱动器即是DVD刻录机。 蓝光光盘驱动器被誉为下一代的光盘驱动器。Blu-ray Di

45、sc技术的最大优点是，可以在直径为12厘米的单面单层规格的Blu-ray Disc上刻录容量高达27GB的数据资料。,2020/7/26,94,4. 移动存储设备,在科技不断发展的时代，越来越多的数据需要人们进行随时随地存储和使用。在这种情况下，移动存储很快地走进了主流市场，开始是USB移动硬盘，其后市场上出现了闪存移动存储器（即优盘）。对于外设而言，移动存储器便于携带，使用简单，速度极快，容量也不断地增大，目前的移动存储设备逐步取代了软盘。,2020/7/26,95,移动硬盘,移动硬盘就是以硬盘为存储介质，属于便携式的存储设备。目前市场上大多数的移动硬盘所采用的是标准的2.5英寸笔记本硬盘，

46、如图所示。还有少数采用1.8 英寸超薄笔记本硬盘。它们的特性就是速度较快，容量较大，可以以较快的速度与系统进行数据交换。,移动硬盘,2020/7/26,96,优盘与MP3播放器,（1）优盘 优盘 （Only Disk）又叫U 盘，或者闪存（Flash Memory），是一种流行的移动存储产品，主要用于存储较大的数据文件和在电脑之间方便地交换文件。 （2）MP3 播放器 MP3播放器是目前主流的数码播放器，是发展速度最快的一种数码产品。MP3是利用一种音频压缩技术，将声音用110甚至112的压缩率压缩。由于这种压缩方式的全称叫MPEG Audio Layer3，所以人们把它简称为MP3。用MP3

47、形式存储的音乐就叫作MP3音乐，能播放MP3音乐的机器就叫作MP3播放器。,2020/7/26,97,微硬盘,微硬盘的盘片面积只有1英寸，整体也不过电话卡1/3面积，主流容量却达到了1-15GB级水平，未来会有60GB的产品面世，可反复擦写30万次以上，通常能稳定工作五年,微硬盘,2020/7/26,98,4.存储系统的层次结构,存储系统的层次结构,从图中可以看出，在各种存储设备中，存储速度快慢分别是：CPU寄存器CACHE（高速缓存）内存（RAM）硬盘光驱软驱,2020/7/26,99,常用外部设备,1. 输入设备,微机的输入设备结构,2020/7/26,100,2. 输出设备,显示卡 显示

48、卡就是通常所说的图形加速卡，如图所示。显示卡的基本作用就是控制计算机的图形输出，是连接CPU和显示器之间的纽带。通常由显示芯片、显示内存、Flash ROM、VGA插头及其他外围元件构成。显卡通常是以附加卡的形式安装在计算机主板的扩展槽中，或集成在主板上。,显示卡组成结构图,2020/7/26,101,显示器,显示器又叫监视器（Monitor）。显示器是计算机最主要的输出设备，是人与计算机交流的主要渠道。 目前微机中所使用的显示器一般有两种：CRT阴极射线管显示器和LCD液晶显示器。,2020/7/26,102,CRT 阴极射线管显示器,CRT 阴极射线管显示器的核心部件是CRT显像管，如图所

49、示，CRT显像管使用电子枪发射高速电子经过垂直和水平的偏转线圈控制高速电子的偏转角度，最后高速电子击打屏幕上的磷光物质使其发光，通过电压来调节电子束的功率，就会在屏幕上形成明暗不同的光点形成各种图案和文字。,CRT显像管,2020/7/26,103,液晶显示器,液晶显示器，英文通称为LCD（Liquid Crystal Display），是属于平面显示器的一种，如图所示。液晶面板上包含了两片精致的无钠玻璃板，中间夹着一层液晶。由于液晶不但具有固态晶体的光学特性，而且具有液态流动特性，所以被称为“液态晶体”，是一种介于固态和液态之间的图物质。多数液晶分子都呈细长棒形，长约 1-10 nm。在不同

50、电流电场的作用下，液晶分子会做旋转90的规则排列，由此产生透光度的差别。,液晶显示器,2020/7/26,104,打印机,打印机是微机的传统的输出设备。打印机的功能是将微机中的数字信息以打印的方法转换为书面信息。按照打印机的工作原理，打印机分为击打式和非击打式两大类，其中击打式主要是针式打印机；非击打式种类较多，如激光打印机、喷墨打印机、热转印打印机、热敏式打印机等等，其中常见的打印机有针式打印机、喷墨打印机和激光打印机三类。,Epson针式打印机,佳能喷墨打印机,惠普激光打印机,2020/7/26,105,3. 其他外部设备,声卡 在现代的个人计算机中，声卡已经成为必备部件之一，用它可以录制

51、、播放和处理音频信息。现在由于计算机集成电路技术的发展，声卡常常被集成在主板中。,2020/7/26,106,电视卡,视卡是市场上最为常见的视频接收设备 ，就是将传送来的模拟电视信号转为数字信号然后由电脑进行识别和播放。,电视卡,2020/7/26,107,网卡,网卡能够正确读出数据传送的目标地址信息，现在许多网络接口卡还具有优化、网络管理和过滤功能。,多媒体技术概述,多媒体技术基本概念 多媒体计算机系统 多媒体信息的数字化和压缩技术,计算机中媒体有两种含义： 存储信息的实体，如磁盘、光盘等，译为媒质； 传递信息的载体，如文字、声音、图形和图像等，译作媒介，多媒体技术中的媒体是指后者。,多媒体

52、技术基本概念,多媒体技术基本概念,多媒体是指多种信息载体的表现形式和传递方式。根据CCITT定义，目前媒体可分为下列五大类： 感觉媒体：能直接作用于人们的感觉器官，使人能直接产生感觉的媒体。如人类的各种语言、自然界中的声音、动画等都属于感觉媒体，它是其它媒体的基础。 表示媒体：为了加工、处理和传输感觉媒体而人为构造出来的一种媒体，如文字编码、声音编码、静止或运动图像编码等各种编码方式。借助于表示媒体，可以很方便地将感觉媒体从一个地方传输到另一个地方。,多媒体技术基本概念, 显示媒体：感觉媒体与用于通信的电信号之间转换用的媒体。分为两种：一种是输入显示媒体，如键盘、鼠标器、话筒和扫描仪等；另一种

53、是输出显示媒体，如显示器、打印机、音箱和投影机等。 存储媒体：又称存储介质，是用来存放表示媒体，以便计算机随时调用和处理信息编码。这类存储媒体有磁带、磁盘、光盘和内存等。 传输媒体：又称传输介质，是用来将媒体从一处传送到另一处的物理载体。这类媒体有双绞线、同轴电缆、光纤和无线传输介质等,多媒体技术基本概念,多媒体-信息表示媒体的多样化 多媒体技术利用计算机把文本、声音、视频、动画、图形、图像等多种媒体进行综合处理，使多种信息建立逻辑连接，集成为一个具有交互性的系统。,多媒体处理系统-利用计算机技术和数字通讯技术来处理和控制多媒体信息的系统。,多媒体技术基本概念,多媒体技术的特性,多样性 集成性

54、 交互性 实时性,多媒体技术基本概念,（1）数据量巨大 （2）数据类型多 （3）数据类型间区别大 （4）多媒体数据的输入和输出复杂,多媒体数据的特点,多媒体技术基本概念,（1）文本 （2）图形 （3）图像 （4）音频 （5）动画 （6）视频,多媒体信息中的媒体元素类型,多媒体技术基本概念,（1）音视频数据压缩和解压缩技术 （2）专用芯片技术 （3）大容量外存 （4）多媒体同步技术,多媒体信息处理关键技术,多媒体技术基本概念,多媒体信息处理基本技术,多媒体数据压缩/解压缩技术,评价压缩技术考虑的三个因素：压缩比、算法的复杂程度（实时性）和恢复效果。 选用合适的数据压缩技术，有可能将字符数据量压缩

55、到原来的1/2左右，语音数据量压缩到原来的1/21/10，图像数据量压缩到原来的1/21/60。,多媒体数据压缩/解压缩技术,1）多媒体数据的冗余类型 冗余是信息所具有的各种性质中多余的无用空间。常见的数据冗余类型如下： 空间冗余 时间冗余 视觉冗余 结构冗余,多媒体数据压缩/解压缩技术,2）数据压缩方法简介 压缩处理由两个过程组成：编码过程和译码过程。 数据压缩可分成两种类型：无损压缩和有损压缩。 无损压缩是指对压缩后的数据进行解压缩后，解压数据与原来的数据完全相同。例如磁盘文件的压缩。常用的无损压缩算法有哈夫曼算法和LZW压缩算法。 有损压缩是指对压缩后的数据进行解压缩后，解压数据与原来的

56、数据有所不同，但不影响人对原始资料表达的信息造成误解。常用的有损压缩方法有PCM（脉冲编码调制）、预测编码、变换编码等。,多媒体数据压缩/解压缩技术,3）数据压缩标准 JPEG：多灰度静止图像数字压缩编码 MPEG：运动图像数据压缩编码 H.261：电视电话/会议视频压缩建议,多媒体信息处理基本技术,多媒体专用芯片技术 两种类型：一种是固定功能芯片，另一种是DSP。DSP是一种内含微处理器的专用芯片，在音调控制、失真效果器等领域有广泛的应用。 大容量光盘存储技术 近几年快速发展起来的光盘存储器，由于其原理简单，存储容量大，价格低廉，便于大量生产，而被愈来愈广泛地应用于多媒体信息和软件的存储。,

57、多媒体信息处理基本技术,多媒体通信技术 多媒体通信是建设信息高速公路的主要手段之一，集成了数据处理、数据通信和数据存储等技术，涉及多媒体、计算机及通信等技术领域。 多媒体数据库技术 MDBMS能对多媒体数据进行有效的组织、管理和存取，而且还可以实现多媒体数据库对象的定义、多媒体数据存取、多媒体数据库运行控制、多媒体数据组织、存储和管理、多媒体数据库的建立和维护、多媒体数据库在网络上的通信功能等。,多媒体信息处理基本技术,多媒体输入/输出技术 多媒体输入/输出技术包括媒体变化技术、媒体识别技术、媒体理解技术和媒体综合技术。媒体变换技术是指改变媒体的表现形式，如视频卡、音频卡都属于媒体变换设备。媒

58、体识别技术是对信息一对一的映像过程，例如语音识别和触摸屏技术等。媒体理解技术是对信息进行更进一步的分析处理和信息内容理解，如自然语言理解、图像理解以及模式识别等技术。,多媒体技术基本概念,1）教育与培训 2）办公自动化 3）多媒体电子出版物 4）多媒体通信 5）多媒体网络技术,多媒体计算机系统,多媒体计算机系统由软件系统和硬件系统组成。,多媒体计算机系统,硬件系统主要包括： 主机、多媒体接口卡、多媒体外部设备。 多媒体外部设备工作方式分为输入和输出，按其功能又可分如下四类： 视频、音频输入设备（摄像机、录像机、扫描仪、数字相机、话筒等）。 视频、音频播放设备（电视机、投影电视、大屏幕投影仪、音

59、响等）。 人机交互设备（键盘、鼠标、触摸屏、数位板、光笔及手写输入设备等）。 存储设备（磁盘、光盘等）。,多媒体计算机系统,硬件系统,多媒体硬件系统组成,多媒体计算机系统,MPC的标准 MPC（Multimedia PC）多媒体个人计算机。它是在传统的个人计算机的基础上增加各种多媒体部件组成的，个人计算机通过这种扩充具有图形、声音及视频处理能力。目前，采用的技术标准是MPC4.0标准。,多媒体信息的数字化和压缩技术,文本 文本分为格式化文本和非格式化文本。格式化文本是带有多种格式信息的文本文件。非格式化文本是只有文本信息没有格式信息的文件，又称为纯文本文件。 输入的文本，通常都是矢量图形，可进行内容、字体、大小、颜色等改变。 若要是对文本局部进行修改，应将其转化为图像文字。 Photoshop软件称这种方法为“栅格化”，Flash软件中称为“分离”。但这种