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- 1、计算机发展与应用
- 2、计算机系统
- 2.1、计算机工作原理
- 2.2、计算机硬件系统
- 2.2.1、 微处理器:
- 2.2.2、 存储器:
- 2.2.3、I/O设备
- 2.2.4、系统总线
- 2.2.5、接口
- 2.3、软件系统
- 3、数字多媒体技术
- 3.1、多媒体及基础知识
- 3.2、音频与视频处理技术
- 3.3、多媒体计算机系统
- 4、计算机病毒
- 4.1、防火墙的优缺点
- 5、计算机中信息的表示
- 5.1、数制及其转换
- 5.2、数值转换
- 5.2、逻辑运算
- 5.3、机器数
- 5.4、字符与汉字编码
- 5.4.1、ASCII码
- 5.4.2、汉字编码
1、计算机发展与应用
- 奠基人:
- 艾兰·图灵: 可计算理论、奠定人工智能理论
- 冯·诺依曼:
-
存储程序
-
基本机构——冯·诺依曼结构
-
二进制数
-
- 首台通用电子计算机:
-
1946年——ENIAC——十进制
-
EDVAC——二进制
-
- 计算机时代划分
(电子器件)
:-
第一代:电子管
-
第二代:晶体管
-
第三代:中小规模集成电路
-
第四代:大规模和超大规模集成电路
-
- 按规模分类
(数字计算机)
-
巨型机: 军事、科技 (天河、曙光、神威等)
-
大型机
-
微型机
(个人计算机)
- 标志:微处理器的出现
- 1971年11月 (霍夫、弗金)
- 第四代
-
工作站
-
服务器
-
当前计算机的发展趋势是向巨型化、微型化、网络化、智能化、多媒体化方向发展。
- 计算机的指标:
- 字长(位):4位、8位、16位、32位、64位(一次能处理二进制的位数,计算机处理数据能力的强弱)
- 运算速度:
-
主频:单位Hz,反映运算速度
-
单位:MIPS,含义:百万条指令/秒
-
- 内核数:一个CPU中集成两个或两个以上处理器核心
- 容量:分为内存与外存,容量越大速度越快
- 带宽:数据传输率(网速)单位:bps
- 版本:软硬件版本,版本越高性能越好
- 可靠性:MTBF平均无故障工作时间
- 可维护性:故障平均排除时间
- 计算机发展与应用:
-
科学计算
或数值计算
:最初
的应用领域、高科技
应用案例
(宇宙火箭、人造卫星、宇宙飞船
的研究和设计和发射,空间飞行器
从发射到进入空间隧道、跟踪观测,以及卫星
的准确回收;天气预报(包含数据处理)
) -
数据处理
或信息处理
: 最广泛
的应用领域、日常生活
应用案例
(人事管理、生产管理、库存管理、办公自动化、金融业务处理、财务管理、电子商务、情报信息检索、图书资料以及报表统计、OA办公自动化等) -
自动控制
或实时控制
或过程控制
:与工业
相关应用案例
(机械工业方面,用计算机控制机床、控制整个生产线以至整个车间和整个工厂。此外还有电力系统的自动控制,幻觉保护的检测系统,化工、冶金及导弹、人造卫星和宇宙飞船的控制等) -
计算机辅助系统:CAD(计算机辅助设计)、CAM(计算机辅助制造)、CAL(计算机辅助学习)
-
网络通信:计算机技术与通信技术的结合
-
人工智能:简称AI、奠基人图灵;机器人、语音识别人脸识别等
-
多媒体应用:文本、图像、图形、音频、视频等
-
嵌入式系统:将处理器芯片嵌入到电子产品中
-
- 计算机的提点:
-
高速、精确的运算能力
-
准确的逻辑判断能力
-
强大的存储能力
-
自动功能
-
网络与通信功能
-
2、计算机系统
计算机系统由计算机
硬件系统
和计算机软件系统
两大部分组成
裸机:只有硬件系统,没有软件系统的计算机
2.1、计算机工作原理
- 指令:
- 指令是什么?二进制
- 指令的构成:操作码和操作数(地址码)
- 指令的分类:
- 单地址指令
- 双地址指令
- 三地址指令
- 存储程序原理(冯·诺依曼结构特点)
- 采取存储程序:程序数据均以二进制代码存放在内存中
- 采用程序控制:通过执行指令控制计算机操作
- 计算机的工作过程:
- 取指令
- 分析指令
- 执行指令
- 指令计数器+1
2.2、计算机硬件系统
冯·诺依曼提出计算机是由
控制器、运算器、存储器、输入和输出设备
等五部分组成。
控制器:用于分析指令、根据指令要求产生协调各部件
工作的信号;
运算器:用于算术运算
及逻辑运算
存储器:内存
和外存
输入设备/输出设备:I/O设备
1、CPU和内存通过总线直接连接
2、CPU和外设通过接口
连接
3、主机包括CPU
和内存
2.2.1、 微处理器:
- 组成:
- 控制器(CON):通过指令控制各个部件
- 运算器(ALU):算术运算、逻辑运算
- 寄存器
- 计数器
- cache
- 性能:
- 指标:
- 字长:CPU一次处理二进制数的位数,单位是位
- 主频:CPU的工作频率,单位是Hz
- 指标:
- 多
核
结构:- 一个控制器
- 多个
运算器
或ALU
或算术逻辑单元
摩尔定律:在计算机系统中,微处理器的发展速度是最快的,其集成电路芯片上所集成的电路的数目每隔18个月就翻一倍
2.2.2、 存储器:
- 内存或主存:
- 存放正在运行的程序和数据
- CPU可以直接访问内存
- 半导体材质
- 速度快、容量小
- ROM(只读存储器):
- 断电后信息不会丢失
- 存放BIOS(基本输入输出系统)
- RAM(随机存储器):
- 可读可写
- 断电后信息全部丢失
- 内存容量通常指
RAM
的容量 - 分为SRAM(静态)和DRAM(动态)
- Cache:
1. 名字:高速缓冲存储器
2. 位置:包含在CPU中
3. 性质:属于RAM
4. 作用:匹配CPU和内存的速度差
- 外存或辅存:
- 存放长期的程序和数据
- 外存到内存,内存到CPU
- 速度慢、容量小
- 软盘:
1. 软盘属于磁介质存储器(磁膜)
2. 写保护口透光(开):只能读不能写;写保护口不透光(关):可读可写
3. 使用需要格式化:
1. 最外层0磁盘、最内层79磁盘,共80个磁盘
2. 最外成0磁盘损坏后,软盘报废
3. 每个磁盘上有共计18个扇区
4. 软盘容量=512B×18×80×2=1.44MB - 硬盘:
- 硬盘属于磁介质存储器(磁膜)
- 同号磁道组成空间柱面
- 硬盘容量=512×每磁道扇区数×柱面数×磁头数
- SSD固态硬盘:
材质为半导体
- U盘:
- U盘的材质为
半导体
- 大容量、小型化
- 插入USB接口,即插即用
- U盘的材质为
- 光盘:
- 光盘为光介质存储器
- 分为CD-R(只读光盘)和CD-RW(可擦写刻录盘)
- VCD为650MB,DVD为4.7GB——13GB
- 光驱:
- 光驱的速度按倍数计算,单倍速
150KB/S
- 例如24倍速,24×150KB/S=3600KB/S=3.6MB/S
- 光驱倍速越大、传输速度越快
- 光驱的速度按倍数计算,单倍速
- 存储单位换算:
- 基本单位字节(Byte)
(数据最小的存储单位二进制位
,1Byte=8bit) - 扩展单位:
1KB=1024B
1MB=1024KB
1GB=1024MB
1TB=1024GB
- 基本单位字节(Byte)
2.2.3、I/O设备
- 输入设备:
- 键盘
- 鼠标
- 扫描仪
- 数码相机
- 模/数
- 麦克风
- 输出设备:
- 显示器(分辨率是其最重性能指标)
- 打印机
- 绘图仪
- 声音系统
触摸屏、硬盘、U盘
既是输入设备有时输出设备
- 显示系统:由显示器和显示适配器(又称显示卡)
- 显示器分类:
- 阴极射线管显示器(CRT)
- 液晶显示器(LCD)(无辐射、体积小、耗电低、美观的优点)
- 主要性能指标
显示分辨率
、颜色质量和刷新速度等,其中最主要的是分辨率和颜色质量
分辨率简单地说就是屏幕每行每列的像素数
- 显示器分类:
- 打印机:
- 针式打印机
- 激光打印机
- 喷墨打印机
2.2.4、系统总线
- 根据传输信息类型的不同来划分:
- 数据总线(DB): 传输数据信息(二进制数据),数据总线的宽度决定了计算机的字长(CPU一次能处理的位数)
- 地址总线(AB): 传输地址信息,地址总线的宽度决定了可寻址的内存容量,n位=2的n次方B
- 控制总线(CB): 传输控制信息(指令)
- 计算机各个部件通过系统总线连接
2.2.5、接口
- 串口(COM接口):小口,一次传输1位,速度慢、稳定性好
- 并口:大口,一次传输8位,速度快、稳定性差
- IEEE1394接口(火线接口):连接数码设备
- LAN接口:连接网线
- Sound插孔:麦克风、音响、耳机等
- USB接口:
- 通用串口
- 传输速度快
- 热插拔
- 即插即用
- 可以给外部设备供电
2.3、软件系统
软件系统:
编程语言:
3、数字多媒体技术
3.1、多媒体及基础知识
- 媒体有两种含义:
- 存储信息的实体
- 传递信息的载体
- 媒体的分类:
- 感觉媒体:能直接作用于人的感觉器官,使人能直接感觉的一类媒体。(语言、文字、音乐、声音、图像、图形、动画)
- 表示媒体: 一般以 编码的形式描述。(文本编码、图像编码、声音编码、视频信号等)
- 显示媒体(表现媒体):进行信息输入和输出的媒体。(输入输出设备)
- 存储媒体(存储介质):用于存储表示媒体。(硬盘、U盘、光盘等)
- 传输媒体:传输信息的物理设备。(导线、电缆、光缆、电磁波等)
- 多媒体技术特征:
- 集成性
- 交互性: 交互性是多媒体技术的关键特征。
- 数字化
- 实时性
3.2、音频与视频处理技术
多媒体工作文件:
1、图像类文件:.emf、.wmf、.bmp、.dib、.pck、.pct、.jpg、png、.gif等扩展名。
2、音频类文件:.wav、.mid、.mp3、.ra、.snd等扩展名。
3、视频类文件:.avi、.asf、.rm、.mpg、.mp4等扩展名。
-
数字音频: 声音信号用一系列的数字表示就是数字音频。模拟声音在时间上是连续的,而数字音频不是连续的,在时间上只能是断续的。影响音频数字化质量的重要参数有三个。(通过采样和量化可以把模拟量表示的音频信息转化成由二进制数1和0表示的数字音频文件)
- 采样频率
- 量化位数
- 声道数
-
**视频的压缩和解压:**多媒体计算机所面临的最大难题之一是海量数据的 存储与传送问题。解决这一问题的方法之一就是对多媒体信息进行实时 压缩和解压处理。
- PCX格式
- TIFF格式
- AVI格式
- JPEG格式(静态图像压缩编码标准):压缩比10:1到100:1
- MPEG格式(动态图像压缩编码标准):压缩比200:1
-
声卡和视频卡: 在多媒体计算机中,声卡、视频卡、光驱等是最基本的硬件。
- 声卡: 实现声音模拟信号和数字信号之间的转换。
- 视频卡:
- 视频采集卡
- 压缩卡
- 解压卡
- 电视接收卡
- 图形加速卡
- 卫星信号采集卡
图形:矢量图 不失真
图像:位图 失真(分辨率)
流媒体:边缓存边播放(在线播放)
3.3、多媒体计算机系统
多媒体计算机系统包括
多媒体硬件系统和多媒体软件系统
。
4、计算机病毒
什么是计算机病毒? 人为编制、恶意的、程序代码(软件)
- 计算机病毒特征:
- 寄生性:寄生于程序中
- 破坏性:变慢、删除、崩溃
- 传染性:自我复制
- 隐蔽性:很难察觉发现
- 潜伏性:不立即发作、潜伏起来
- 计算机泵度分类:
- 引导型病毒:硬盘、U盘等的引导区
- 文件型病毒:可执行文件(.exe和)
- 混合型病毒:引导型+文件型
- 宏病毒:Office办公软件
- 网络病毒:黑客程序
- 计算机病毒清除与防治:
4.1、防火墙的优缺点
- 防火墙的有点:
- 防火墙能强化安全策略。
- 防火墙能有效地记录Internet上的活动。
- 防火墙限制暴露用户点。
- 防火墙是一个安全策略的检查站。
- 防火墙的缺点:
- 不能防范恶意的知情者。
- 不能方法不通过它的连接。
- 不能防备全部威胁。
- 防火墙不能防范病毒。
5、计算机中信息的表示
计算机内部采用二进制数:
1、物理器件易于实现;
2、运算规则简单;
3、便于实现逻辑运算
4、使用器件少
5.1、数制及其转换
- 二进制数:对二进制数一般加下表注明或在其后加字母B
- 八进制数:对八进制数一般加下标注明或在其后加字母Q
- 十六进制数:对十六进制数应加下标注明或在其后加字母H
5.2、数值转换
- 非十进制数转换为十进制数
方法:将数的各位按权展开后就和
- 十进制数转换为非十进制数
方法:
整数
部分: 转几除几,倒取余
小数部分:转几乘几,取整
5.2、逻辑运算
- 与(and):逻辑与运算,运算规则:全一为一,有零为零。
- 或(or):逻辑或运算,运算规则:全零为零,有一为一。
- 非(not):逻辑非运算,运算规则:一变零,零变一。
- 异或(XOR):逻辑异或运算,运算规则:相异为一,相同为零。
5.3、机器数
1、整数:源码反码补码都相同
2、负数:反码(源码数值位
的个位求反),补码(反码+1,补码的补码是源码
)
- 真值:源码对应的十进制
- BCD码:采用将十进制数打的每一位分别写成二进制形式的编码,称为BCD编码,其方法就是用4位二进制数表示一位十进制数。范围:
0~9
- 数值编码:源码、反码、补码、BCD码。
- 浮点数:
由阶码和尾数
组成,移码用来表示小数的阶码。
5.4、字符与汉字编码
5.4.1、ASCII码
美国标准信息交换码(西文字符):一个字节编码。
- 定义:采用
7
位二进制进行编码、128个
编码 - 组成:
- 大写字母(A ~ Z):65 ~ 90
- 小写字母(a ~ z):97 ~ 32
- 数字字符(0 ~ 9):48 ~ 57
- 符号: 33个
- 控制符:0 ~ 32(空格)
- 可打印字符95个
5.4.2、汉字编码
- 国标码: 国家标准局1981年发布了《信息交换用汉字编码字符集(基本集)》(GB2312-1980)。采用2个字节编码。
- 机内码(内码): 是计算机系统内部处理和存储汉字使用的代码。
- 区位码: 区号和位号各用2位十进制数就组成汉字区位码。([区码,位码])
- 输入码(汉字外码): 输入汉字时的编码。
- 汉字字形库: 汉字字形库就是汉字的输出编码库。汉字字形库分为点阵库和矢量字库。
一个汉字字形所占存储空间(字节数)的计算方法是:行点数×列点数\8
。(16×16点阵(32个字节)/32×32点阵(32个字节))
内码=国标码+8080H
内码=区位码+A0A0H
国标码=区位码+2020H
区位码(+2020H)——>国标码(+8080H)——>机内码
机内码
是汉字在计算机
中存储、处理、传输时使用的代码
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