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1、第3章 计算机基础知识,3.1 计算机的基本组成及工作原理 3.2 计算机硬件子系统 3.3 计算机软件子系统 3.4 数据表示 3.5 数据存储 3.6 多媒体技术基础 3.7 本章小结,3.1 计算机的基本组成及工作原理,计算机的基本组成/硬件逻辑图,3.1 计算机的基本组成及工作原理,计算机的工作原理(P67) 运算器用来完成算术运算和逻辑运算。 存储器用来存放数据和程序。 控制器用来控制计算机各部分协调工作。 输入设备用来将数据和程序输入计算机。 输出设备用来将运算结果输出。 注意:要求背记P67页下半页的计算机工作原理部分,3.2 计算机硬件子系统,中央处理器 内存储器 外存储器 输
2、入设备 输出设备 主板 总线,3.2.1 中央处理器,基本组成(P68,背记) 运算器 控制器 寄存器 主要性能指标(P69,背记) 兼容性 字长 主频,3.2.2 内存储器,(P69,背记) 主要特点 断电后存储的数据丢失。 用于存放要执行的程序和相应的数据。 常用的内存种类 随机存储器(RAM) 只读存储器(ROM ) 高速缓存(Cache) 存储容量表示 1TB=1024GB,1GB=1024MB,1MB=1024KB,1KB=1024B。,3.2.2 内存储器,随机存储器(P70) 静态随机存储器(Static RAM,SRAM ) 动态随机存储器( Dynamic RAM,DRAM)
3、 同步动态随机存储器(Synchronous DRAM,SDRAM) 单倍数据速率SDRAM (SDR-SDRAM) 双倍数据速率SDRAM (DDR-SDRAM) 四倍数据速率SDRAM (QDR-SDRAM),3.2.2 内存储器,只读存储器(P70) 可编程只读存储器 (Programmable ROM,PROM) 可擦可编程只读存储器 (Erasable Programmable ROM,EPROM) 电可擦可编程只读存储器 (Electrically Erasable Programmable ROM,EEPROM) 快闪存储器(Flash EPROM),3.2.2 内存储器,高速缓
4、存(P71) 存储容量不大,存取速度很快。 直接集成在CPU内部。 用于存放部分正在运行的程序和数据。 由静态存储器(SRAM)构成。 常用的容量为128KB/256KB/512KB。,3.2.3 外存储器,主要特点 断电后存储的数据不丢失。 作为内存的后援设备,存放暂时不执行而将来要执行的程序和相应的数据。 常用的外存种类 软盘(Floppy Disk) 硬盘(Hard Disk) 光盘(Compact Disc) U盘(USB接口盘),3.2.3 外存储器,软盘(P71) 内部是一种表面涂覆一层均匀磁性材料的软质圆形盘片。 存储的数据是按一系列同心圆记录在其表面上的。 软盘的存储容量计算公
5、式: 盘面数每面磁道数每磁道扇区数每扇区字节数。 软盘的使用要有软盘驱动器的配合。,3.2.3 外存储器,硬盘(P72) 一个硬盘可以有多张硬质镀磁盘片。 硬盘的存储容量计算公式: 磁头数柱面数每磁道扇区数每扇区字节数。 硬盘与硬盘驱动器是封装在一起的。 巨磁阻效应的发现催生了大容量的小体积硬盘,巨磁阻效应的发现者荣获2007年诺贝尔物理学奖 。,3.2.3 存储器,光盘:根据激光照射后反射的不同表示不同信息。 CD(Compact Disc)。 CD-ROM(CD- Read Only Memory,只读光盘)。 CD-R (CD-Recordable,一次写入型光盘)。 CD-RW(CD-
6、ReWriteable,可重复写光盘)。 VCD(Video CD):可存储70分钟的MPEG-1影视节目。,3.2.3 外存储器,光盘:根据激光照射后反射的不同表示不同信息。 DVD(Digital Versatile Disk,数字通用光盘)。 DVD-Video: 用于观看电影和其他可视娱乐节目。 DVD-ROM:用于存储数据。 DVD-R:可供用户写入一次数据。 DVD-RAM:能随机存取并可以重写100000次。 DVD-RW:能顺序存取并可以重写1000次。 DVD Audio:用于存储高质量音质的音频数据。 光盘的使用要有光盘驱动器的配合。,3.2.3 外存储器,U盘/优盘(P7
7、4) 通过USB接口与计算机相连,传输速度快/使用方便/支持热插拔/连接灵活。 是一种基于闪存技术的移动存储设备,用Flash EPROM芯片来存储数据 。 广泛应用于MP3/MP4/数码相机/数码摄像机/手机/个人数字助理的各种闪存卡都是基于闪存技术的存储设备。,3.2.3 外存储器,存储器的层次结构(P75) 存储器的指标主要有存取速度、存储容量和单位价格。 存取速度快、单位价格高的存储器容量少一些。 存取速度慢、单位价格低的存储器容量多一些。 存储容量从小到大形成如下层次: 寄存器。 高速缓存。 主存储器/内存。 辅助存储器/外存。,3.2.4 输入设备,键盘(Keyboard ) 鼠标
8、(Mouse) 扫描仪(Scanner ) 跟踪球(Track Ball) 触摸屏(Touch Screen ),3.2.5 输出设备,显示器(Display Device) 打印机(Printer) 绘图仪(Plotter),3.2.5 输出设备,显示器:用来显示字符与图形信息 。(P76) CRT (Cathode Ray Tube,CRT)显示器。 液晶显示器(Liquid Crystal Display,LCD)。,3.2.5 输出设备,显示器的性能指标(P77) 显示色彩:分为单色显示器和彩色显示器。 屏幕尺寸:显示器对角线长度,常见的显示器有 15/17/19/21英寸等。 点距:
9、屏幕上的相邻像素点之间的距离。 分辨率:屏幕上可以容纳的像素点的个数, 颜色深度:计算机中表示色彩的二进制位数。 刷新频率:每秒钟内屏幕画面刷新的次数。,3.2.5 输出设备,打印机:用于将计算机运行结果打印在纸上 。(P78) 针式打印机。 激光打印机。 喷墨打印机。,3.2.5 输出设备,绘图仪:用于在纸张/薄膜/胶片上绘出图形/图像的设备。 滚筒式绘图仪。 平台式绘图仪。,3.2.6 主板,主要功能(P78) 提供插接各种功能卡的插槽。 各种常用外部设备提供通用接口。,3.2.6 主板,主要组成部分(P79) 芯片 芯片组 RAID控制芯片 BIOS 芯片 CMOS 芯片 扩展槽 内存插
10、槽 AGP插槽 PCI Express插槽 PCI插槽,3.2.6 主板,主要组成部分(P80) 对外接口 硬盘接口:连接硬盘,分为IDE接口和SATA接口。 软驱接口:连接软盘驱动器。 COM接口(串口):连接串口鼠标和外置Modem等。 PS/2接口:用于连接PS/2接口的键盘和鼠标。 USB接口:连接键盘、鼠标、打印机等设备。 LPT接口(并口):连接打印机或扫描仪。 MIDI接口:连接各种MIDI设备。,3.2.7 总线,主要作用 多个功能部件共享的信息传输线称为总线。 采用总线结构便于部件和设备的扩充,使用统一的总线标准,不同设备间互连将更容易实现。 总线分类(P80-81,背记)
11、数据总线 地址总线 控制总线,3.2.7 总线,总线标准 ISA总线 EISA总线 VESA总线 PCI总线,3.3 计算机软件子系统,系统软件(P82) 操作系统 语言翻译程序 数据库管理系统 软件开发环境,3.3 计算机软件子系统,应用软件(P83-84) 办公软件 辅助设计软件 图像处理软件 网页制作软件 网络通信软件 工具软件 实际应用软件,3.4 数据表示,计算机中的数制 数值型数据的表示 字符型数据的编码表示 汉字的编码表示,3.4.1 计算机中的数制,不同数制的表示(P85,表3.1-3.2) 在计算机内部用二进制形式表示和存储数据。 人们习惯于用十进制记数。 为了书写简单方便也
12、使用八进制和十六进制。 用加后缀或角标的形式区别不同进制数据。 (P86) B表示二进制数。(要背记) O或Q 表示八进制数。 D表示十进制数(D可省略)。 H表示十六进制数。,3.4.1 计算机中的数制,二进制转换成其他进制 二进制数转换成十进制数,按权展开相加即可。 二进制数转换成八进制数时,以小数点为界,分别向左向右分成3位一组,不够3位补0,分完组后对应成八进制数即可。 二进制数转换成十六进制数时,以小数点为界,分别向左向右分成4位一组,不够4位补0,分完组后对应成十六进制数即可。,3.4.1 计算机中的数制,二进制转换成其他进制示例 (1011001.10111)2 = 126 +1
13、24 +123 +120 +12-1 +12-3 +12-4+12-5 = 64+16+8+1+0.5+0.125+0.0625+0.03125+0.015625 = (89.734375) 10 (1011001.10111)2 = (001 011 001 . 101 110)2 = (131.56)8 (1011001.10111)2 = (0101 1001 . 1011 1000)2 = (59.B8)16,3.4.1 计算机中的数制,其他进制转换成二进制 十进制数转换成二进制数,先把十进制数分解成若干个数相加,每个数都是2的若干次幂,然后对应成二进制数。 八进制数转换成二进制数时,
14、每一个八进制位展开成3个二进制位即可。 十六进制数转换成二进制数时,每一个十六进制位展开成4个二进制位即可。,2.4.1 数据表示,其他进制转换成二进制示例 (98.75)10 = 64 + 32 + 2 + 0.5 + 0.25 = (1100010.11)2 (276.15)8 = (010 111 110.001 101)2 = (10111110.001101)2 (3AC.1E)16 = (0011 1010 1100.0001 1110)2 = (1110101100.0001111)2,3.4.2 数值型数据的表示,无符号数据的表示 按一定规则把无符号整数转换成二进制形式在计算机
15、内部表示和存储。 带符号数据的表示 带符号数中的正负号及小数中的小数点都以二进制形式表示。 需要考虑的因素 机器数的范围。(与字长或寄存器的位数发生关系了) 机器数的符号。 机器数中小数点的位置。,3.4.2 数值型数据的表示,机器数的范围 机器数的表示范围由CPU中的寄存器决定。 对于无符号数, 8位寄存器的表示范围是0255,16位寄存器的表示范围是065535。* 对于带符号数,8位寄存器的表示范围(假设用补码)是-128+127,16位寄存器的表示范围(假设用补码)是-32768+32767。*,3.4.2 数值型数据的表示,机器数的符号 在计算机内部,任何数据(符号)都只能用二进制的
16、两个数码0和1来表示。 带符号数的表示,除了用0和1的组合来表示数值的绝对值大小外,其正负号也必须用0和1来表示。 最高位为符号位,并用0 表示正,用1 表示负。 有原码/反码/补码等表示形式。,3.4.2 数值型数据的表示,机器数示例(假设计算机中寄存器为8位) 无符号十进制数57的机器数表示。 57的二进制形式为111001。(下面括号内文字为相关求码规则) +57原 =00111001(正数的原码最高位为0,数值位补足7位) -57原= 10111001(负数的原码最高位为1,数值位补足7位) +57反= 00111001(正数的反码与其原码相同) -57反= 11000110(负数的反
17、码,符号位不变,数值位为原码数值位取反) +57补= 00111001(正数的补码与其原码相同) -57补=11000111(负数的补码在其反码的末尾加1),3.4.2 数值型数据的表示,机器数中小数点的位置(下面两例中假设字长为16位) 定点数(定点整数/定点小数)* 浮点数,3.4.3 字符型数据的编码表示,基本含义 对于字符型数据,没有相应的转换规则可以使用。需要人们规定出每个字符对应的二进制编码形式。 常用的字符型数据编码 ASCII码(美国标准信息交换码的简称)(P90,表3.3) 使用一个字节表示一个ASCII码字符。 主要用于小型机和微型机。(P90例3.7为应用举例) EBCD
18、IC码(扩展BCD码) BCD 码又称二十进制编码,用二进制编码形式表示十进制数。 在BCD码的基础上,又增加了一些符号和英文字母的表示。 主要用于超级计算机和大型计算机。,3.4.4 汉字的编码表示,与汉字处理有关的几种编码(P91-93) 汉字输入码 数字码:国标区位码。 拼音码:全拼输入法/紫光输入法/智能ABC输入法。 字形码:五笔字型编码。 汉字机内码(一个汉字占用2个字节)。 汉字交换码 国标码。 BIG5码。 汉字字形码(要背记P93) (用于显示和打印),3.5 数据存储,以文件形式存储数据 文件就是存放在计算机外存上的相关数据的集合。 文件命名 文件名格式:.扩展名。 主文件
19、名由用户根据文件内容命名,应做到见名知义。 扩展名代表文件属于哪一类。(P94,表3.6) 按层次组织文件 逐层建立文件夹,并把不同文件放入不同的文件夹。 提高文件管理效率和存储空间利用率。(P95,例3.9),3.5 数据存储,按层次组织文件示例 逐层建立文件夹,并把不同文件放入不同的文件夹。,3.5 多媒体技术基础,多媒体概述 多媒体领域的关键技术 多媒体技术的应用,3.6.1 多媒体概述,多媒体概念 媒体是指信息的载体。 多媒体技术就是指利用计算机技术综合处理文本、图形、动画、图像、音频和视频等信息的技术。 多媒体的种类 文本和超文本:纯文本文件/WORD文档/HTML文件 图形:3DS
20、格式/DXF格式 (P96) 图像:BMP格式/JPG格式GIF/格式 视频:AVI格式/MPG格式/ASF格式/RMVB格式 动画:FCL-FLC格式/MPG格式/AVI格式/GIF格式 /RMVB格式 音频:WAV格式/MID格式/MP3格式/WMA格式,3.6.2 多媒体领域的关键技术,多媒体数据压缩技术 压缩算法:无损压缩/有损压缩。 压缩标准:JPEG/MPEG/H.261。 多媒体数据管理技术 多媒体网络传输技术(P100) 光纤分布式数据接口(Fiber Distributed Data Interface,FDDI)。 异步传输模式(Asynchronous Transfer
21、Mode,ATM)。 快速以太网 。,3.6.3 多媒体技术的应用,多媒体信息管理系统 多媒体通信 虚拟现实 多媒体制作 字处理软件:Word/WPS。 图形制作软件:Adobe Illustrator/AutoCAD/CorelDRAW。 图像制作软件:Photoshop/Fireworks/PhotoStudio。 视频制作软件:Premiere/Personal AVI Editor/VideoStudio。 音频制作软件:Sound Forge/Cool Edit/GoldWave。 动画制作软件:ImageReady/Animator/3DS MAX。 多媒体素材合成软件:Autoware/Director/Dreamweaver/Flash。,3.7 本章小结,计算机系统由硬件和软件两大部分组成 硬件包括中央处理器、存储器、输入设备和输出设备。 中央处理器包括寄存器、运算器和控制器。 存储器包括内存和外存。 软件包括系统软件和应用软件。 系统软件包括操作系统、语言编译程序、数据库管理系统等。 应用软件包括通用软件和专用软件。 计算机能够处理多种媒体信息 所有信息在计算机内部都是以二进制数据形式存在的。 数据以各种格式的文件存储,按层次组织文件。,
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