計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識-課件

大學(xué)計(jì)算機(jī)信息技術(shù)12課程簡介MSOffice，是Microsoft公司推出的辦公套裝軟件，主要版本有MSOffice97/2000/2003/XP/2007/2010等，它包括Word、Excel、Access、PowerPoint等應(yīng)用軟件。Windows，是Microsoft公司推出的基于圖形用戶界面的操作系統(tǒng)，最近的新版本包括Windows

7/Windows8。MSOffice套裝系列應(yīng)用軟件的運(yùn)行平臺是Windows3課程學(xué)習(xí)內(nèi)容計(jì)算機(jī)的發(fā)展、類型及其應(yīng)用領(lǐng)域計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示、存儲與處理多媒體技術(shù)的概念與應(yīng)用計(jì)算機(jī)病毒的概念、特征、分類與防治4第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識1.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展1.2信息的表示與存儲1.3多媒體技術(shù)簡介1.4計(jì)算機(jī)病毒及其防治1.5本章小結(jié)51.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展過去的計(jì)算工具1.1.1電子計(jì)算機(jī)簡介隨著生產(chǎn)的發(fā)展和社會的進(jìn)步，計(jì)算工具的發(fā)展過程從簡單到復(fù)雜、從低級到高級。計(jì)算工具相繼出現(xiàn)了如：算盤計(jì)算尺手搖計(jì)算器電動計(jì)算器我國研制第1顆原子彈時(shí)使用的飛魚牌手搖計(jì)算機(jī)（新華網(wǎng)圖片）

61.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展帕斯卡的加法機(jī)1642年，法國數(shù)學(xué)家B.Pascal用鐘表元件制造了一種能夠做兩個(gè)十進(jìn)制數(shù)加減法的機(jī)器71.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展上世紀(jì)30年代的機(jī)械式計(jì)算器電動式計(jì)算器（1930）手搖式計(jì)算器81.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展第1臺數(shù)字電子計(jì)算機(jī)誕生1946年美國賓夕法尼亞大學(xué)研制成功第1臺數(shù)字電子計(jì)算機(jī)-ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator）18800電子管,6000開關(guān)占地面積:170m2重量:30多噸功耗:150KW運(yùn)算速度:5000次/s平均無故障時(shí)間7min外部程序控制Photo:vanPeltLibrary,

UPenn.使科學(xué)家從繁重的計(jì)算中解放出來。ENIAC的問世標(biāo)志著計(jì)算機(jī)時(shí)代的到來。91.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展計(jì)算機(jī)硬件的邏輯結(jié)構(gòu)經(jīng)典計(jì)算機(jī)的邏輯結(jié)構(gòu)（馮.諾依曼計(jì)算機(jī)）運(yùn)算器和控制器輸入設(shè)備輸出設(shè)備存儲器（注：邏輯結(jié)構(gòu)意指概念上（即功能上）的結(jié)構(gòu)）中央處理器CPU(CentralProcessing

Unit)101.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展馮·諾依曼型計(jì)算機(jī)原理

二進(jìn)制：計(jì)算機(jī)的程序和程序運(yùn)行所需要的數(shù)據(jù)以二進(jìn)制形式表示和存儲。

程序存儲，自動執(zhí)行：程序和數(shù)據(jù)存放在存儲器中，計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序時(shí)，無需人工干預(yù)，能自動、連續(xù)地執(zhí)行程序，并得到預(yù)期的結(jié)果。111.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展計(jì)算機(jī)發(fā)展的四個(gè)階段(因采用的物理器件不同)第一代(1946~1959)電子管幾千（次/秒）第二代(1959~1964)晶體管幾萬~幾十萬（次/秒）第三代(1964~1972)中、小集成電路幾十萬~幾百萬（次/秒）第四代(1972~至今)大、超大規(guī)模集成電路上千萬~萬億（次/秒）121.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展第1代數(shù)字電子計(jì)算機(jī)時(shí)間：約1946-1957使用的元器件：電子管

●速度：幾十～幾萬次/秒

●內(nèi)存：磁鼓，千字

●外設(shè)：磁帶

●機(jī)器語言或匯編語言編程美國于20世紀(jì)50年代生產(chǎn)的IBM704型電子管計(jì)算機(jī)磁鼓存儲器131.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展旋風(fēng)1號(WhirlwindI)數(shù)字計(jì)算機(jī)WhirlwindI數(shù)字計(jì)算機(jī)，當(dāng)時(shí)的售價(jià)是1750萬美元，美國國防部使用141.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展我國第1臺數(shù)字電子計(jì)算機(jī)1956年，華羅庚受命籌建中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所。1958年中國第一臺計(jì)算機(jī)103型機(jī)研制成功，中國科學(xué)院計(jì)算所與北京有線電廠共同研制。字長31位，內(nèi)存容量為1024字，運(yùn)算速度每秒450次。1958年8月1日該機(jī)可以表演短程序運(yùn)行，標(biāo)志著我國第一臺電子計(jì)算機(jī)誕生。該機(jī)在738廠開始小量生產(chǎn)，改名為103型計(jì)算機(jī)，共生產(chǎn)38臺151.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展我國第1臺大型電子計(jì)算機(jī)1959年4月104機(jī)完成調(diào)試,第一道題目是“五一”節(jié)天氣預(yù)報(bào)，9月交付用戶使用。無故障穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間達(dá)到2小時(shí)該機(jī)有22個(gè)機(jī)柜，占地200平方米。全機(jī)共用4200個(gè)電子管，4000個(gè)晶體二極管。字長39位，容量4K，每秒運(yùn)算1萬次161.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展第2代數(shù)字電子計(jì)算機(jī)時(shí)間：約1957-1964使用的元器件：晶體管●速度：幾十萬次/秒，

●內(nèi)存：磁芯，十萬字

●外設(shè)：磁盤 ●高級語言編程電子管晶體管171.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展第2代計(jì)算機(jī)的內(nèi)存：磁芯存儲器右圖是容量為32x32(1024)bit的一塊磁芯存儲板放大50倍的照片

181.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展上世紀(jì)50年代末

安裝在美國宇航局的IBM7090計(jì)算機(jī)價(jià)格：290萬美元；內(nèi)存容量：128KB；存取周期：2微妙191.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展我國的第2代電子計(jì)算機(jī)1964年我國華北計(jì)算所先后研制成功108乙機(jī)(DJS-6)、121機(jī)(DJS-21)和320機(jī)(DJS-6)，并在738廠等五家工廠生產(chǎn)；哈軍工（國防科大前身）研制成功441B全晶體管計(jì)算機(jī)，小批量生產(chǎn)了40多臺。當(dāng)時(shí)我國研發(fā)出的計(jì)算機(jī)，僅有小批量生產(chǎn)，由國家分配到各個(gè)科研院所使用。研發(fā)和生產(chǎn)計(jì)算機(jī)的單位，全部是軍工企業(yè)。具備極高的保密措施，每一個(gè)元件，每一張?jiān)O(shè)計(jì)圖紙都被嚴(yán)格看管

201.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展我國第一顆原子彈1964年10月16日下午3時(shí)，新疆羅布泊上空，我國第一顆原子彈爆炸成功，成為繼美蘇英法后第五個(gè)擁有核武器的國家。電子計(jì)算機(jī)是核計(jì)劃的關(guān)鍵工具。高等物理的公式計(jì)算主要依靠人工使用計(jì)算尺和手搖計(jì)算機(jī)，只有非常復(fù)雜的計(jì)算才能用到昂貴的電子計(jì)算機(jī)前蘇聯(lián)派出大批科學(xué)家，在核武器及電子計(jì)算機(jī)方面提供了技術(shù)支持。211.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展第3代數(shù)字電子計(jì)算機(jī)時(shí)間：約1965-1973使用的元器件：中小規(guī)模集成電路

速度：幾十萬次～幾百萬次/秒內(nèi)存：半導(dǎo)體存儲器軟件：高級編程語言

操作系統(tǒng),數(shù)據(jù)庫221.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展第3代計(jì)算機(jī)1965年IBM推出的System360大型主機(jī)，被美國航天局用于首次載人登月任務(wù)231.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展上世紀(jì)60年代的

存儲容量為5MB的硬盤（27Kg重）241.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展上世紀(jì)70年代

我國的集成電路計(jì)算機(jī)DJS-180系列超級小型計(jì)算機(jī)天津DJS130小型機(jī)參展“1975年廣交會”251.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展第4代數(shù)字電子計(jì)算機(jī)時(shí)間：從1974年起使用的元器件：大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路（VLSI）速度：幾百萬次～億次/秒內(nèi)存：半導(dǎo)體存儲器軟件工程，分布式處理等261.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展近期中國電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展1977年，研制出第一臺微型機(jī)DJS050。1983年，研制出1萬次/秒的“深騰1800”計(jì)算機(jī)。2003年12月，自主研發(fā)出10萬億次/秒的“曙光4000A”高性能計(jì)算機(jī)。2010年，研制出千萬億次/秒的“天河一號”計(jì)算機(jī)271.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展

計(jì)算機(jī)中最重要的核心部件是芯片，芯片制造技術(shù)的不斷進(jìn)步是推動計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的動力。微電子技術(shù)是信息技術(shù)領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)，是發(fā)展電子信息產(chǎn)業(yè)和各項(xiàng)高技術(shù)的基礎(chǔ)。微電子技術(shù)的核心是集成電路技術(shù)過去，電路由單個(gè)元器件（分立元件）和電線連接而成，現(xiàn)在則大多制作成集成電路形式。微電子技術(shù)是以集成電路為核心的電子技術(shù)，它是在電子元器件小型化、微型化的過程中發(fā)展起來的。281.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展什么是集成電路？集成電路

(IntegratedCircuit，簡稱IC)： 以半導(dǎo)體單晶片作為基片,采用平面工藝，將晶體管、電阻、電容等元器件及其連線所構(gòu)成的電路制作在基片上所構(gòu)成的一個(gè)微型化的電路或系統(tǒng)集成電路的優(yōu)點(diǎn)：體積小、重量輕功耗小、成本低速度快、可靠性高超大規(guī)模集成電路小規(guī)模集成電路291.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展IC是所有電子產(chǎn)品的核心301.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展集成電路的分類按用途分：通用集成電路專用集成電路（ASIC）按電路的功能分：數(shù)字集成電路模擬集成電路按晶體管結(jié)構(gòu)、電路和工藝分：雙極型（Bipolar）電路金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)電路······按集成度(芯片中包含的元器件數(shù)目)分：集成電路規(guī)模元器件數(shù)目小規(guī)模集成電路（SSI）＜100中規(guī)模集成電路（MSI）100~3000大規(guī)模集成電路（LSI）3000~10萬超大規(guī)模集成電路（VLSI）10萬~幾十億極大規(guī)模集成電路（ULSI）＞100萬311.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展第1～4代計(jì)算機(jī)的對比代別年代使用的元器件使用的軟件類型主要應(yīng)用領(lǐng)域第1代20世紀(jì)40年代中期～50年代末期CPU：電子管內(nèi)存：磁鼓使用機(jī)器語言和匯編語言編寫程序科學(xué)和工程計(jì)算第2代20世紀(jì)50年代中、后期～60年代中期CPU：晶體管內(nèi)存：磁芯使用FORTRAN等高級程序設(shè)計(jì)語言開始廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域第3代20世紀(jì)60年代中期～70年代初期CPU：SSI，MSI內(nèi)存：SSI，MSI的半導(dǎo)體存儲器操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等開始使用在科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、工業(yè)控制等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用第4代20世紀(jì)70年代中期以來CPU：LSI、VLSI內(nèi)存：LSI、VLSI的半導(dǎo)體存儲器軟件開發(fā)工具和平臺、分布式計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)軟件等開始廣泛使用深入到各行各業(yè)，家庭和個(gè)人開始使用計(jì)算機(jī)321.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展1.計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)1)高速、精確的運(yùn)算能力2012年6月公布的世界超級計(jì)算機(jī)排名顯示，排名第一的IBM公司“紅杉”(Sequoia)運(yùn)算速度達(dá)到每秒16324萬億次浮點(diǎn)運(yùn)算。

我國“天河一號”實(shí)測運(yùn)算速度可達(dá)每秒2570萬億次浮點(diǎn)運(yùn)算，排名世界第五。1.1.2計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)應(yīng)用和分類計(jì)算機(jī)能夠按照程序確定的步驟，對輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理、存儲或傳送，以獲得期望的輸出信息，從而利用這些信息來提高工作效率和社會生產(chǎn)率以及改善人們的生活質(zhì)量。計(jì)算機(jī)之所以具有如此強(qiáng)大的功能，能夠應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，這是有它的特點(diǎn)決定的。331.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展2)準(zhǔn)確的邏輯判斷能力

在信息檢索方面，能夠根據(jù)要求進(jìn)行匹配檢索。3)強(qiáng)大的存儲能力

計(jì)算機(jī)能夠長期保存大量數(shù)字、文字、圖像、視頻、聲音等信息。如：能夠“記住”一個(gè)大型圖書館的所有資料。4)自動功能

計(jì)算機(jī)能夠自動執(zhí)行預(yù)先編寫好的一組指令(稱為程序)。工作過程完全自動化，無需人工干預(yù)，而且可以反復(fù)進(jìn)行。5)網(wǎng)絡(luò)與通信功能目前廣泛應(yīng)用的“國際互聯(lián)網(wǎng)”(Internet)連接了全世界200多個(gè)國家和地區(qū)的數(shù)億臺各種計(jì)算機(jī)。網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)用戶可以共享網(wǎng)上資料、交流信息。341.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展2.計(jì)算機(jī)的應(yīng)用1)科學(xué)計(jì)算

科學(xué)計(jì)算主要是使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)學(xué)方法的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用。許多科研研究仍然需要大量的運(yùn)算需求，如：著名的人類基因序列分析計(jì)劃氣象預(yù)報(bào)前，對氣象衛(wèi)星云圖數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。……2)數(shù)據(jù)/信息處理

數(shù)據(jù)/信息處理也稱為非數(shù)值運(yùn)算。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)不僅包括“數(shù)”，而且包括更多的其它數(shù)據(jù)形式，如文字、圖像、聲音等。351.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展3)過程控制

過程控制計(jì)算是指利用計(jì)算機(jī)對生產(chǎn)過程、制造過程或運(yùn)行過程進(jìn)行檢測與控制，即通過實(shí)時(shí)監(jiān)控目標(biāo)對象的狀態(tài)，及時(shí)調(diào)整被控對象，使被控對象能夠正確地完成生產(chǎn)、制造或運(yùn)行。過程控制廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)環(huán)境中。4)計(jì)算機(jī)輔助

計(jì)算機(jī)輔助（或稱為計(jì)算機(jī)輔助工程）包括：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)、計(jì)算機(jī)輔助教育(CAI)、計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)(CAT)、計(jì)算機(jī)仿真模擬等。361.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展5)網(wǎng)絡(luò)通信

計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字通信技術(shù)的融合產(chǎn)生了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)極大地改變?nèi)藗兊纳詈凸ぷ鞣绞健?)人工智能

人工智能（ArtificialIntellibence,AI）是用計(jì)算機(jī)模擬人類的某些智力活動。利用計(jì)算機(jī)可以進(jìn)行圖像和物體的識別，模擬人類的學(xué)習(xí)過程和探索過程。人工智能研究期望賦予計(jì)算機(jī)以更多人的智能，如機(jī)器翻譯、智能機(jī)器人等，都是計(jì)算機(jī)模擬人類的智力活動。其主要研究內(nèi)容包括：自然語言理解、專家系統(tǒng)、機(jī)器人以及自動定理證明等等。371.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展7)多媒體應(yīng)用

多媒體是包括文本、圖形、圖像、音頻、視頻、動畫等多種信息類型的綜合。

多媒體技術(shù)是指人和計(jì)算機(jī)交互地進(jìn)行上述多種媒介信息的捕捉、傳輸、轉(zhuǎn)換、編輯、存儲、管理，并由計(jì)算機(jī)綜合處理為表格、文字、圖形、動畫、音頻、視頻等視聽信息有機(jī)結(jié)合的表現(xiàn)形式。8)嵌入式系統(tǒng)

嵌入式系統(tǒng)（Embeddedsystem），是一種“完全嵌入受控器件內(nèi)部，為特定應(yīng)用而設(shè)計(jì)的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”。嵌入式系統(tǒng)是把處理器芯片嵌入其中，完成特定的處理任務(wù)。這些系統(tǒng)稱為嵌入式系統(tǒng)。如數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)以及高檔電動玩具等都使用了不同功能的處理器。381.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展3.計(jì)算機(jī)的分類

按計(jì)算機(jī)的用途可分為通用計(jì)算機(jī)和專用計(jì)算機(jī)。

通用計(jì)算機(jī)能解決多種類型的問題，通用性強(qiáng)，如PC(PersonalComputer，個(gè)人計(jì)算機(jī))；

專用計(jì)算機(jī)則配備有解決特定問題的軟件和硬件，能夠高速、可靠地解決特定問題，如在導(dǎo)彈和火箭上使用的計(jì)算機(jī)大部分都是專業(yè)計(jì)算機(jī)。391.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展按計(jì)算機(jī)的性能、規(guī)模和處理能力，如體積、字長、運(yùn)算速度、存儲容量、外部設(shè)備和軟件配置等，可將計(jì)算機(jī)分為巨型機(jī)、大型通用機(jī)、微型計(jì)算機(jī)、工作站、服務(wù)器等。1)巨型機(jī)：型機(jī)是指速度最快、處理能力最強(qiáng)的計(jì)算機(jī)，現(xiàn)在又稱其為高性能計(jì)算機(jī)。在軍事上，可用于戰(zhàn)略防御系統(tǒng)、大型預(yù)警系統(tǒng)、航天測控系統(tǒng)。在民用方面，可用于大區(qū)域中長期天氣預(yù)報(bào)、大面積物探信息處理系統(tǒng)、大型科學(xué)計(jì)算和模擬系統(tǒng)等。2)大型通用機(jī)：大型通用計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是通用性強(qiáng)，具有較高的運(yùn)算速度、極強(qiáng)的綜合處理能力和極大的性能覆蓋，主要應(yīng)用在科研、商業(yè)和管理部門。401.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展3)微型機(jī)：微型機(jī)具有小、巧、輕、使用方便的特點(diǎn)，是目前計(jì)算機(jī)應(yīng)用的主流。

一種可隨身攜帶的“便攜機(jī)”應(yīng)運(yùn)而生，筆記本電腦就是其中的典型產(chǎn)品之一，它適用于移動和外出時(shí)用的特長深受人們的歡迎。4)工作站

工作站是一種高檔微型計(jì)算機(jī)，它比微型機(jī)有更大的存儲容量和更快的運(yùn)算速度，通常配有高分辨率的大屏幕顯示器及容量很大的內(nèi)部和外部存儲器，并具有較強(qiáng)的信息處理功能和高性能的圖形、圖像處理功能和聯(lián)網(wǎng)功能。411.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展

根據(jù)微型機(jī)是否由最終用戶使用，微型機(jī)又可分為獨(dú)立式微機(jī)（即人們?nèi)粘Ｊ褂玫奈C(jī)）和嵌入式微機(jī)（或稱嵌入式系統(tǒng)）。

嵌入式微機(jī)作為一個(gè)信息處理部件安裝在應(yīng)用設(shè)備里，最終用戶不直接使用計(jì)算機(jī)，使用的是該應(yīng)用設(shè)備，例如包含有微機(jī)的醫(yī)療設(shè)備及電冰箱、洗衣機(jī)、微波爐等家用電器等。嵌入式微機(jī)一般是單片機(jī)或單板機(jī)。

單片機(jī)是將中央處理器、存儲器和輸入輸出接口采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)集成到一塊硅芯片上。

微型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)有:單片機(jī)、單板機(jī)、多芯片機(jī)和多板機(jī)。421.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展4)工作站

工作站是一種高檔微型計(jì)算機(jī)，它比微型機(jī)有更大的存儲容量和更快的運(yùn)算速度，通常配有高分辨率的大屏幕顯示器及容量很大的內(nèi)部和外部存儲器，并具有較強(qiáng)的信息處理功能和高性能的圖形、圖像處理功能和聯(lián)網(wǎng)功能。5)服務(wù)器

服務(wù)器通常以各種應(yīng)用的服務(wù)提供者角色出現(xiàn)。

例如，服務(wù)器可以作為網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，存儲、處理網(wǎng)上80%的數(shù)據(jù)、信息，因此也被稱為網(wǎng)絡(luò)的靈魂。431.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展

服務(wù)器主要有以下特點(diǎn)：(1)只有在客戶機(jī)的請求下才為其提供服務(wù)。(2)服務(wù)器對客戶透明。一個(gè)與服務(wù)器通信的用戶面對的是具體的服務(wù)，完全不必知道服務(wù)器采用的是什么機(jī)型及運(yùn)行的是什么操作系統(tǒng)。(3)服務(wù)器嚴(yán)格地說是一種軟件的概念。一臺作為服務(wù)器使用的計(jì)算機(jī)通過安裝不同的服務(wù)器軟件，可以同時(shí)扮演幾種服務(wù)器的角色。441.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展1.人工智能人工智能的主要內(nèi)容是研究如何讓計(jì)算機(jī)完成過去只有人才能做的智能的工作，核心目標(biāo)是賦予計(jì)算機(jī)人腦一樣的智能。例如：

模式識別中的指紋識別技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用；

計(jì)算機(jī)輔助翻譯極大地提高了翻譯效率；

手寫輸入技術(shù)已經(jīng)在手機(jī)上得以普及；……1.1.3計(jì)算機(jī)科學(xué)研究與應(yīng)用451.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展2.網(wǎng)格計(jì)算

網(wǎng)格計(jì)算是專門針對復(fù)雜科學(xué)計(jì)算的新型計(jì)算模式，這種計(jì)算模式是利用互聯(lián)網(wǎng)把分散在不同地理位置的計(jì)算機(jī)組織成一個(gè)“虛擬的超級計(jì)算機(jī)”，其中每個(gè)參與計(jì)算的計(jì)算機(jī)就是一個(gè)“結(jié)點(diǎn)”，成千上萬個(gè)“結(jié)點(diǎn)”組成一張“網(wǎng)格”，所以稱其為“網(wǎng)格計(jì)算”。網(wǎng)格計(jì)算有兩個(gè)優(yōu)勢：(1)處理能力超強(qiáng)；(2)能充分利用網(wǎng)上的閑置處理能力。

將全世界的計(jì)算機(jī)聯(lián)合起來協(xié)同工作，這視為21世紀(jì)的新型網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)。461.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展3.中間件技術(shù)中間件是介于應(yīng)用軟件與操作系統(tǒng)之間的系統(tǒng)軟件。471.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展4.云計(jì)算

云計(jì)算分布式計(jì)算、網(wǎng)格計(jì)算、并行計(jì)算網(wǎng)絡(luò)存儲及虛擬化計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展融合的產(chǎn)物。

云計(jì)算的核心思想是對大量用網(wǎng)絡(luò)連接計(jì)算資源進(jìn)行統(tǒng)一管理和調(diào)度，構(gòu)成一個(gè)計(jì)算資源池向用戶提供按需服務(wù)。提供資源的網(wǎng)絡(luò)被稱為“云”。

云計(jì)算的構(gòu)成包括硬件、軟件和服務(wù)。用戶可用極低成本的終端設(shè)備，并支付相應(yīng)的服務(wù)費(fèi)用給“云計(jì)算”服務(wù)商，通過網(wǎng)絡(luò)就可以方便地獲取所需要的計(jì)算、存儲等資源。481.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展計(jì)算機(jī)的發(fā)展大大超出人們預(yù)料由于集成電路技術(shù)的發(fā)展和微處理器的出現(xiàn)，計(jì)算機(jī)發(fā)展速度之快，大大超出人們的預(yù)料：性能不斷提高體積不斷變小功耗不斷降低價(jià)格越來越便宜軟件越來越豐富使用越來越容易應(yīng)用領(lǐng)域越來越普遍計(jì)算機(jī)數(shù)量不斷增加上述趨勢不僅仍在繼續(xù)，且節(jié)奏進(jìn)一步加快已不再沿用“第x代計(jì)算機(jī)”的說法。正在研究開發(fā)智能化的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它以知識處理為核心，可以模擬或部分替代人的智能活動，具有自然的人機(jī)通信能力1.1.4未來計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢491.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展1.電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展方向巨型化

巨型化是指計(jì)算速度更快、存儲容量更大、功能更完善、可靠性更高、運(yùn)算速度可達(dá)萬萬億次/秒、存儲容量超過幾百T字節(jié)。2)微型化

微型計(jì)算機(jī)正在循序向便攜機(jī)、掌上機(jī)發(fā)展的價(jià)格、方便的使用、豐富的軟件，使其受到用戶的青睞。501.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展3)網(wǎng)絡(luò)化

網(wǎng)絡(luò)化是指利用技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，把分布在不同地點(diǎn)的計(jì)算機(jī)互聯(lián)起來，按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議互相通信，以共享軟件、硬件和數(shù)據(jù)資源。4)智能化

智能化是指模擬人的感覺和思維能力。智能計(jì)算機(jī)具有解決問題和邏輯推理的功能，以及處理知識和知識庫管理的功能等。511.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展問題：集成電路的線寬進(jìn)一步縮小后，晶體管線條小到納米級時(shí)，其電流微弱到僅有幾十個(gè)甚至幾個(gè)電子流動，晶體管將逼近其物理極限而無法正常工作。出路：在納米尺寸下，納米結(jié)構(gòu)會表現(xiàn)出一些新的量子現(xiàn)象和效應(yīng)，人們正在利用這些量子效應(yīng)研制具有全新功能的量子器件，使能開發(fā)出新的納米芯片和量子計(jì)算機(jī)同時(shí)，正在研究將光作為信息的載體，發(fā)展光子學(xué)，研制集成光路，或把電子與光子并用，實(shí)現(xiàn)光電子集成。2.未來新一代的計(jì)算機(jī)521.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展1)模糊計(jì)算機(jī)：基于模糊理論，能夠?qū)崿F(xiàn)模糊的、不確切的判斷進(jìn)行工程處理的計(jì)算機(jī)。2)生物計(jì)算機(jī)：以生物元件構(gòu)建的計(jì)算機(jī)。3)光子計(jì)算機(jī)：一種用光信號進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算、信息存儲和處理的計(jì)算機(jī)。4)超導(dǎo)計(jì)算機(jī)：用超導(dǎo)材料替代半導(dǎo)體材料制造的計(jì)算機(jī)。超導(dǎo)計(jì)算機(jī)具有能耗小、運(yùn)算速度快的特點(diǎn)。5)量子計(jì)算機(jī)：基于量子動力學(xué)規(guī)律進(jìn)行高速數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算、存儲及處理量子信息的計(jì)算機(jī)。531.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展選講：

光計(jì)算機(jī)和生物計(jì)算機(jī)奧林巴斯光學(xué)工業(yè)公司開發(fā)出的生物計(jì)算機(jī)

英國女王大學(xué)的AnatolyZayats教授他是光計(jì)算機(jī)項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人

541.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展1.信息技術(shù)的定義狹義定義：一般來說，信息的采集、加工、存儲、傳輸和利用過程中的每一種技術(shù)都是信息技術(shù)。

聯(lián)合國教科文組織的定義：應(yīng)用在信息加工和處理中的科學(xué)、技術(shù)與工程的訓(xùn)練方法和管理技巧；上述反復(fù)面的技巧和應(yīng)用；計(jì)算機(jī)及其與人、機(jī)的相互作用；與之相應(yīng)的社會、經(jīng)濟(jì)、和文化等諸種事物。

信息技術(shù)≠現(xiàn)代信息技術(shù)：信息技術(shù)不僅包括現(xiàn)代信息技術(shù)，還包括在現(xiàn)代文明之前的原始時(shí)代和古代社會中與那個(gè)時(shí)代相對應(yīng)的信息技術(shù)。1.1.5信息技術(shù)551.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展人工進(jìn)行信息處理的過程人工信息處理的不足：

算不快記不住傳不遠(yuǎn)

看（聽）不清信息技術(shù)（IT）561.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展擴(kuò)展感覺器官功能的感測(獲取)技術(shù)擴(kuò)展神經(jīng)系統(tǒng)功能的通信技術(shù)擴(kuò)展大腦功能的計(jì)算與存儲技術(shù)擴(kuò)展效應(yīng)器官功能的控制與顯示技術(shù)擴(kuò)展神經(jīng)系統(tǒng)功能的通信技術(shù)外部世界事物571.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展信息技術(shù)的發(fā)展歷史◎語言的形成和使用

◎文字的創(chuàng)造

◎造紙技術(shù)的出現(xiàn)

◎印刷技術(shù)的發(fā)明◎電報(bào)和電話通信

◎廣播、電視

◎雷達(dá)、衛(wèi)星

◎計(jì)算機(jī)

◎因特網(wǎng)

···

現(xiàn)代信息技術(shù)第1次信息技術(shù)革命（35000～50000年之前）第3次信息技術(shù)革命第5次信息技術(shù)革命第4次信息技術(shù)革命（19世紀(jì)30～20世紀(jì)40年代）第2次信息技術(shù)革命（大約3500年之前）581.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展現(xiàn)代信息技術(shù)有什么特征？三大特征：采用微電子和光電子器件以數(shù)字技術(shù)（計(jì)算機(jī)）為基礎(chǔ)以軟件為核心核心技術(shù)：計(jì)算機(jī)、集成電路、通信、廣播、互聯(lián)網(wǎng)、自動控制、機(jī)器人等591.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展現(xiàn)代信息技術(shù)的基礎(chǔ)與核心信息安全信息管理基礎(chǔ)：微(光)電子、數(shù)字技術(shù)、軟件技術(shù)信息獲取信息處理信息傳輸、交換信息存儲信息的隨動執(zhí)行和應(yīng)用集成電路計(jì)算機(jī)通信/廣播互聯(lián)網(wǎng)自動控制機(jī)器人核心技術(shù)601.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展2.現(xiàn)代信息技術(shù)的內(nèi)容1)信息基礎(chǔ)技術(shù)

信息基礎(chǔ)技術(shù)是信息技術(shù)的基礎(chǔ)，包括新材料、新能源、新器件的開發(fā)和制造技術(shù)。（微電子技術(shù)、光電子技術(shù)）2)信息系統(tǒng)技術(shù)

信息系統(tǒng)技術(shù)是指有關(guān)信息的獲取、傳輸、處理、控制的設(shè)備和系統(tǒng)的技術(shù)。感測技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)與智能技術(shù)和控制技術(shù)是它的核心和支撐技術(shù)。3)信息應(yīng)用技術(shù)

信息管理、信息控制、信息決策而發(fā)展起來的具體的技術(shù)類群。如，工廠的自動化、辦公自動化……等。它們是信息技術(shù)開發(fā)的根本目的所在。611.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展3.現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展趨勢1)數(shù)字化

當(dāng)信息被數(shù)字化并經(jīng)由數(shù)字網(wǎng)絡(luò)流通時(shí)，便可以利用數(shù)字處理設(shè)備（最典型的是計(jì)算機(jī)）對信息進(jìn)行各種所需要的處理。2)多媒體化

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，多媒體技術(shù)將文字、聲音、圖形、圖像、視頻等信息媒體與計(jì)算機(jī)集成在一起，使計(jì)算機(jī)的應(yīng)用由單純的文字處理擴(kuò)展到文、圖、聲、影集成處理。621.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展3)高速度、網(wǎng)絡(luò)化、寬頻帶

目前，幾乎所有國家都在進(jìn)行新一代的信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，即建設(shè)寬頻信息高速公路。

下一代的Internet的傳輸速率可達(dá)2.4GB/s。4)智能化

隨著信息技術(shù)向智能化方向發(fā)展，在超媒體世界里，“軟件代理”可以替代人們在網(wǎng)上漫游；“軟件代理”不再需要瀏覽器，它本身就是信息的尋找器。631.2信息的表示與存儲數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)是對客觀事物的符號表示。如，數(shù)值、文字、語言、圖形、圖像等都是不同形式的數(shù)據(jù)。信息：信息是既是對客觀事物變化和特征的反映，又是事物之間相互作用、相互聯(lián)系的表征。

信息必須數(shù)字化編碼，才能用計(jì)算機(jī)進(jìn)行傳送、存儲和處理。

信息具有針對性和時(shí)效性。1.2.1數(shù)據(jù)與信息641.2信息的表示與存儲數(shù)據(jù)與信息的區(qū)別：數(shù)據(jù)是信息的載體，信息是數(shù)據(jù)處理之后產(chǎn)生的結(jié)果。信息有意義，而數(shù)據(jù)沒有。

例如：數(shù)據(jù)2、4、8、16、32是一組數(shù)據(jù)，本身是沒有意義的，我們從中可以分析出是一組等比數(shù)列，很清楚的得到后面的數(shù)字，便賦予了意義，這就是信息。是有用的數(shù)據(jù)。651.2信息的表示與存儲二進(jìn)制的優(yōu)點(diǎn)物理上容易實(shí)現(xiàn)，信息的存儲更加容易，可靠性強(qiáng)，運(yùn)算簡單，通用性強(qiáng)。1.2.2計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)ENIAC采用十進(jìn)制

馮·諾依曼研制IAS時(shí)，提出了二進(jìn)制的表示方法

661.2信息的表示與存儲1.位(bit)1.2.3計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的單位比特（bit，binarydigit的縮寫）中文翻譯為“二進(jìn)位數(shù)字”、“二進(jìn)位”或簡稱為“位”。比特只有2種取值：0和1，一般無大小之分。如同DNA是人體組織的最小單位、原子是物質(zhì)的最小組成單位一樣，比特是組成數(shù)字信息的最小單位。數(shù)值、文字、符號、圖像、聲音、命令······都可以使用比特來表示。671.2信息的表示與存儲比特在計(jì)算機(jī)中如何表示？在計(jì)算機(jī)中表示與存儲二進(jìn)位的方法：電路的高電平狀態(tài)或低電平狀態(tài)(CPU)電容的充電狀態(tài)或放電狀態(tài)(RAM)兩種不同的磁化狀態(tài)(磁盤)光盤面上的凹凸?fàn)顟B(tài)(光盤)···681.2信息的表示與存儲例1：CPU內(nèi)部比特的表示CPU內(nèi)部通常使用高電平表示1，低電平表示00.0V0.5V2.8V3.3V010V+3v010691.2信息的表示與存儲磁盤表面微小區(qū)域中，磁性材料粒子的兩種不同的磁化狀態(tài)分別表示0和1。例2：磁盤中比特的表示與存儲磁性材料粒子磁頭，用于寫入和讀出信息“0”“1”旋轉(zhuǎn)方向磁盤片701.2信息的表示與存儲例3：內(nèi)存儲器中比特的存儲計(jì)算機(jī)存儲器中用電容器存儲二進(jìn)位信息：當(dāng)電容的兩極被加上電壓，它就被充電，電壓去掉后，充電狀態(tài)仍可保持一段時(shí)間，因而1個(gè)電容可用來存儲1個(gè)比特。信息存儲原理電容C處于充電狀態(tài)時(shí)，表示1電容C處于放電狀態(tài)時(shí)，表示0存儲單元字線位線C讀放大器集成電路技術(shù)可以在半導(dǎo)體芯片上制作出以億計(jì)的微型電容器，從而構(gòu)成了可存儲大量二進(jìn)位信息的半導(dǎo)體存儲器芯片。斷電后信息不再保持！711.2信息的表示與存儲

2.字節(jié)(Byte)

一個(gè)字節(jié)(Byte)由8位(bit)二進(jìn)制數(shù)字組成。計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲器容量的計(jì)量單位：KB:1KB=210字節(jié)=1024B（千字節(jié)）MB:1MB=220字節(jié)=1024KB（兆字節(jié)）GB:1GB=230字節(jié)=1024MB（吉字節(jié)、千兆字節(jié)）TB:1TB=240字節(jié)=1024GB（太字節(jié)、兆兆字節(jié)）外存儲器容量經(jīng)常使用10的冪次來計(jì)算：1MB＝103KB

＝1000KB1GB＝106KB

＝1000000KB1TB＝109

KB

=1000000000KB721.2信息的表示與存儲比特的傳輸信息是可以傳輸?shù)?，信息只有通過傳輸和交流才能發(fā)揮它的作用在數(shù)字通信技術(shù)中，信息的傳輸是通過比特的傳輸來實(shí)現(xiàn)的近距離傳輸時(shí)：直接將用于表示“0/1”的電信號或光信號進(jìn)行傳輸（稱為基帶傳輸），例如：計(jì)算機(jī)讀/寫移動硬盤中的文件打印機(jī)打印某個(gè)文檔的內(nèi)容遠(yuǎn)距離傳輸或者無線傳輸時(shí)：需要使用調(diào)制技術(shù)731.2信息的表示與存儲比特的傳輸速率傳輸速率表示每秒鐘可傳輸?shù)亩M(jìn)位數(shù)目，常用單位是：比特/秒(b/s)，也稱“bps”。如2400bps(2400b/s)千比特/秒(kb/s)，1kb/s=103比特／秒=1000b/s兆比特/秒(Mb/s)，1Mb/s=106比特／秒=1000kb/s吉比特/秒(Gb/s)，1Gb/s=109比特／秒=1000Mb/s太比特/秒(Tb/s)，1Tb/s=1012比特／秒=1000Gb/s741.2信息的表示與存儲3.字長字長是指計(jì)算機(jī)一次能夠同時(shí)處理的二進(jìn)制位數(shù)，即CPU在一個(gè)機(jī)器周期中最多能夠并行處理的二進(jìn)制位數(shù)。字長是計(jì)算機(jī)(CPU)的一個(gè)重要指標(biāo)，直接反映一臺計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力和運(yùn)算精度。字長越長，計(jì)算機(jī)的處理能力通常越強(qiáng)。計(jì)算機(jī)字長常常是字節(jié)的整倍數(shù)，如8位、16位、32位，發(fā)展到今天微型機(jī)的64位，大型機(jī)/巨型機(jī)已達(dá)128位。751.2信息的表示與存儲1.2.4進(jìn)位計(jì)數(shù)制及其轉(zhuǎn)換“數(shù)”是一種信息，它有大?。〝?shù)值），可以進(jìn)行四則運(yùn)算。

“數(shù)”有不同的表示方法。日常生活中人們使用的是十進(jìn)制數(shù)，但計(jì)算機(jī)使用的是二進(jìn)制數(shù)，程序員還使用八進(jìn)制和十六進(jìn)制數(shù)。二進(jìn)制數(shù)，八進(jìn)制和十六進(jìn)制數(shù)怎樣表示？其數(shù)值如何計(jì)算？761.2信息的表示與存儲1.進(jìn)位計(jì)數(shù)制

多位數(shù)碼中每一位構(gòu)成方法以及從低位到高位的進(jìn)位規(guī)則稱為進(jìn)位計(jì)數(shù)制（簡稱數(shù)制）。

如果采用R個(gè)基本符號(0,1,…,R-1)表示數(shù)值，則稱R數(shù)制，R稱為該數(shù)制的基數(shù)(Radix)。

例如，十進(jìn)制采用10個(gè)基本符號0,1,…,9表示數(shù)值，十進(jìn)制的基數(shù)是10。771.2信息的表示與存儲任何一個(gè)R進(jìn)制數(shù)D都可以展開為：其中，R為計(jì)數(shù)的基數(shù)；ki為第i位的系數(shù)，可以為0,1,…,R-1中的任意1個(gè)；Ri稱為第i位的權(quán)781.2信息的表示與存儲表1-2計(jì)算機(jī)中常用的幾種進(jìn)位計(jì)數(shù)制的表示進(jìn)位制基數(shù)基本符號權(quán)形式表示二進(jìn)制20,12iB八進(jìn)制80,1,…78iO十進(jìn)制100,1,…910iD十六進(jìn)制160,1,…9,A,B,C,D,E,F16iH791.2信息的表示與存儲十進(jìn)制數(shù)每一位可使用十個(gè)不同數(shù)字表示（0、1、2、3、4、5、6、7、8、9）低位與高位的關(guān)系是：逢10進(jìn)1各位的權(quán)值是10的整數(shù)次冪（基數(shù)是10）標(biāo)志：尾部加“D”或缺省例：2×1024×1009×10－16×10－2200+60+4+0.9+0.06=264.96264.96=6×101801.2信息的表示與存儲二進(jìn)制數(shù)

每一位使用兩個(gè)不同數(shù)字表示（0、1），即每一位使用1個(gè)“比特”表示低位與高位的關(guān)系是：逢2進(jìn)1

各位的權(quán)值是2的整數(shù)次冪（基數(shù)是2）標(biāo)志：尾部加B例：1×220×211×200×2－11×2－2101.01B=4＋0＋1＋0＋1/4

＝5.25811.2信息的表示與存儲八進(jìn)制數(shù)

每一位使用八個(gè)不同數(shù)字表示（0、1、2、3、4、5、6、7）低位與高位的關(guān)系是：逢8進(jìn)1

各位的權(quán)值是8的整數(shù)次冪（基數(shù)是8）標(biāo)志：尾部加Q例：

365.2Q=3×826×815×802×8－1192＋48＋5＋2/8

＝245.25821.2信息的表示與存儲十六進(jìn)制數(shù)每一位使用十六個(gè)數(shù)字和符號表示（0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F）逢16進(jìn)1,基數(shù)為16各位的權(quán)值是16的整數(shù)次冪（基數(shù)是16）標(biāo)志：尾部加H例：F5.4H=15×1615×1604×16－1240＋5＋4/16

＝245.25831.2信息的表示與存儲2.R進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制將R進(jìn)制數(shù)按前述展開式展開求和即可得到相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。例如：(234)H=(2×162+3×161+4×160)H

=(512+48+4)D

=(564)D(10110)B=(1×24+0×23+1×22+1×21+0×20)B

=(16+4+2)D

=(22)D841.2信息的表示與存儲3.十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為R進(jìn)制

將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為R進(jìn)制數(shù)時(shí)，可將此數(shù)分為整數(shù)和小數(shù)兩部分分別進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后再拼接起來即可。

一種常見的十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為R進(jìn)制數(shù)的方法是：

整數(shù)部分用“除R逆序取余”；

小數(shù)部分用“乘R順序取整”。851.2信息的表示與存儲【例1-1】將十進(jìn)制數(shù)225.8125轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。整數(shù)部分小數(shù)部分2|225

余1低位0.81252|112

余0×2

取整高位2|56

余01.625012|28

余0×22|14

余01.250012|7

余1×22|3

余10.500002|1

余1×20高位1.00001低位861.2信息的表示與存儲例如：29.6875

11101.1011B

注意：十進(jìn)制小數(shù)（如0.63）在轉(zhuǎn)換時(shí)會出現(xiàn)二進(jìn)制無窮小數(shù)，這時(shí)只能取近似值129371421222200111余數(shù)低位高位整數(shù)部分小數(shù)部分0.6875×21.37500.75001.50001.0000×2×2×2高位低位871.2信息的表示與存儲二進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換方法：二進(jìn)制數(shù)的每一位乘以其相應(yīng)的權(quán)值，然后累加即可得到它的十進(jìn)制數(shù)值例：11101.1011B=1×24＋1×23＋1×22＋0×21＋1×20

＋1×2－1＋0×2－2＋1×2－3＋1×2－4

=29.6875

881.2信息的表示與存儲記住2n的值很有用！21=222=423=824=1625=3226=6427=12828=25629=512210=1024211=2048212=4096213=8192214=16384215=32768216=65536···220=1M230=1G240=1T二進(jìn)制十進(jìn)制值0.1 0.50.01 0.250.11 0.750.001 0.1250.011 0.3750.101 0.6250.111 0.875記住常用二進(jìn)制小數(shù)的值！891.2信息的表示與存儲舉例：二進(jìn)制整數(shù)的表示范圍十進(jìn)制數(shù)可表示數(shù)的數(shù)目可表示的最大數(shù)二進(jìn)制數(shù)可表示數(shù)的數(shù)目可表示的最大數(shù)2位102=100994位24=161111=153位103=10009998位28=25611111111=2554位104=10000999916位216=6553611···111=655355位105=1000009999932位232=429496729611····111=232-16位106=100000099999964位264=1844674407x101011······111=264-1901.2信息的表示與存儲4.八進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制

二進(jìn)制數(shù)雖然非常適合計(jì)算機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)表示，但是書寫起來位數(shù)比較長，很不方便，也不直觀。

因此，在書寫程序和數(shù)據(jù)用到二進(jìn)制數(shù)的地方。往往采用八進(jìn)制數(shù)或十六進(jìn)制數(shù)的形式。1位八進(jìn)制數(shù)相當(dāng)于3位二進(jìn)制數(shù)；1位十六進(jìn)制數(shù)相當(dāng)于4位二進(jìn)制數(shù)；911.2信息的表示與存儲八進(jìn)制數(shù)與二進(jìn)制數(shù)的互換八進(jìn)制→二進(jìn)制：把每個(gè)八進(jìn)制數(shù)字改寫成等值的3位二進(jìn)制數(shù)，且保持高低位的次序不變例：2467.32Q

→010100110111.011010B二進(jìn)制→八進(jìn)制：整數(shù)部分從低位向高位每3位用一個(gè)等值的八進(jìn)制數(shù)來替換，不足3位時(shí)在高位補(bǔ)0湊滿3位；小數(shù)部分從高位向低位每3位用一個(gè)等值八進(jìn)制數(shù)來替換，不足3位時(shí)在低位補(bǔ)0湊滿三位例：

1101001110.11001B

→001101001110.110010B

→1516.62Q

1位八進(jìn)制數(shù)與3位二進(jìn)制數(shù)的對應(yīng)關(guān)系：八進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)八進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)

00004100100151012010611030117111921.2信息的表示與存儲十六進(jìn)制數(shù)與二進(jìn)制數(shù)的互換轉(zhuǎn)換方法：與八、二進(jìn)制互換的方法類似例1：35A2.CFH

→11010110100010.11001111B例2：1101001110.110011B→34E.CCH十六進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)

0000081000

1000191001

20010A1010

30011B1011

40100C110050101D110160110E111070111F11111位十六進(jìn)制數(shù)與4位二進(jìn)制數(shù)的對應(yīng)關(guān)系：931.2信息的表示與存儲二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算1位二進(jìn)制數(shù)的加、減法運(yùn)算規(guī)則：被加數(shù)加數(shù)進(jìn)位和

0000010110011110（a）加法規(guī)則被減數(shù)減數(shù)借位差

0000011110011100（b）減法規(guī)則2個(gè)多位二進(jìn)制數(shù)的加、減法運(yùn)算舉例：01011001+0100－010010010101由低位到高位逐位進(jìn)行,低位向高位進(jìn)(借)位！941.2信息的表示與存儲無符號整數(shù)的表示采用“自然碼”表示：取值范圍由位數(shù)決定：8位： 可表示0～255(28-1)范圍內(nèi)的所有正整數(shù)16位： 可表示0～65535(216-1)范圍內(nèi)的所有正整數(shù)n位： 可表示0～2n-1范圍內(nèi)的所有正整數(shù)。十進(jìn)制數(shù)8位無符號整數(shù)

00000000010000000120000001030000001140000010050000010125211111100253111111012541111111025511111111······951.2信息的表示與存儲帶符號整數(shù)的表示（1）表示方法：用一位表示符號，其余用來表示數(shù)值部分符號用最高位表示：“0”表示正號(+),“1”表示負(fù)號(-)數(shù)值部分有兩種表示方法： (1)原碼表示： 整數(shù)的絕對值以二進(jìn)制自然碼表示 (2)補(bǔ)碼表示： 正整數(shù)：絕對值以二進(jìn)制自然碼表示 負(fù)整數(shù)：絕對值使用補(bǔ)碼表示···符號位數(shù)值部分最低位最高位原碼表示舉例：

[+43]的8位原碼為：00101011[-43]的8位原碼為：

10101011961.2信息的表示與存儲選講：

帶符號整數(shù)的表示（2）負(fù)數(shù)(的絕對值)如何用補(bǔ)碼表示？先把絕對值表示為自然碼將自然碼的每一位取反碼在最低位加“1”例1:[-43]用8位補(bǔ)碼表示所以：[-43]

的8位補(bǔ)碼為：11010101例2：[-64]用8位補(bǔ)碼表示所以：[-64]

的8位補(bǔ)碼為：11000000971.2信息的表示與存儲選講：

帶符號整數(shù)的表示（3）優(yōu)缺點(diǎn)分析：原碼表示法優(yōu)點(diǎn)：與日常使用的十進(jìn)制表示方法一致，簡單直觀缺點(diǎn)：加法與減法運(yùn)算規(guī)則不統(tǒng)一，增加了成本；整數(shù)0有“00000000”和“10000000”兩種表示形式，不方便補(bǔ)碼表示法優(yōu)點(diǎn)：加法與減法運(yùn)算規(guī)則統(tǒng)一，沒有“-0”,可表示的數(shù)比原碼多一個(gè)缺點(diǎn)：不直觀，人使用不方便結(jié)論：帶符號整數(shù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)不采用“原碼”而采用“補(bǔ)碼”的形式表示！981.2信息的表示與存儲選講：

帶符號整數(shù)的表示（4）原碼可表示的整數(shù)范圍8位原碼：-27+1～27-1（-127～127）16位原碼：-215+1～215-1（-32767～32767）n位原碼：-2n-1+1～2n-1-1補(bǔ)碼可表示的整數(shù)范圍

8位補(bǔ)碼：-27～27-1

（-128～127)

n位補(bǔ)碼：-2n-1～2n-1-1-128表示為10000000+127表示為01111111-2n-1表示為10000···0002n-1-1表示為01111···111991.2信息的表示與存儲1.2.5字符的編碼文字符號在計(jì)算機(jī)中的表示日常使用的書面文字由一系列稱為“字符(character)的書寫符號所構(gòu)成計(jì)算機(jī)中常用字符的集合叫做“字符集”西文字符集中文(漢字)字符集1.西文字符的編碼

計(jì)算機(jī)中最常用的字符編碼是ASCII（AmericanStandardCodeforInformationInterchange，美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)交換代碼），為國際標(biāo)準(zhǔn)。1001.2信息的表示與存儲國際通用的ASCII碼是7位ASCII碼，用7位二進(jìn)制數(shù)表示一個(gè)字符的編碼，共有27=128個(gè)不同的編碼值，相應(yīng)可以表示128個(gè)不同字符的編碼。

計(jì)算機(jī)用一個(gè)字節(jié)（8個(gè)二進(jìn)制位）存放一個(gè)7位ASCII碼，最高位置為0。

包含96個(gè)可打印字符和32個(gè)控制字符1011.2信息的表示與存儲

7位ASCII代碼表1.2信息的表示與存儲字符 十六進(jìn)制表示 十進(jìn)制表示空格 20H 32‘0’～‘9’30H～39H48～57‘A’～‘Z’41H～5AH65～90‘a(chǎn)’～‘z’61H～7AH97～122控制字符：0～32，127；普通字符：94個(gè)。例：“a”字符的編碼為1100001，十進(jìn)制數(shù)是97

ASCII碼的排列有大小之分：空格<數(shù)字<大寫字母<小寫字母1021031.2信息的表示與存儲2.漢字的編碼漢字如何編碼？漢字是記錄漢語（國語，華語）的文字，屬于表意文字，它用符號直接表達(dá)詞或詞素，有多個(gè)國家和地區(qū)使用（中、日、韓、新、馬······）漢字的特點(diǎn)數(shù)量大；字形復(fù)雜，同音字多，異體字多如何編碼？確定收入多少字、哪些字？在字符集中如何排列？使用多少個(gè)二進(jìn)位進(jìn)行編碼？1041.2信息的表示與存儲常用的漢字編碼字符集國家標(biāo)準(zhǔn)GB2312-1980漢字?jǐn)U充規(guī)范GBK(已被GB18030取代)國家標(biāo)準(zhǔn)GB18030-2005港澳臺使用的漢字編碼字符集CNS11643(BIG5，俗稱“大五碼”)UCS/Unicode多文種大字符集1051.2信息的表示與存儲一級漢字（3755個(gè)）二級漢字（3008個(gè)）（擴(kuò)充使用）字母、數(shù)字和各種符號 ………………19423位號…………191655568794區(qū)號(按漢語拼音排列)(按偏旁部首排列)GB2312漢字編碼字符集1980年頒布《信息交換用漢字編碼字符集·基本集》——GB2312-1980GB2312字符集由三個(gè)部分構(gòu)成：拉丁字母、俄文、日文平假名與片假名、希臘字母、漢語拼音等共682個(gè)共6763個(gè)漢字和682個(gè)符號，每個(gè)漢字和符號都有一個(gè)確定位置1061.2信息的表示與存儲一級漢字：3755個(gè)，按漢語拼音排列二級漢字：3008個(gè)，按偏旁部首排列由94個(gè)區(qū)號和94個(gè)位號構(gòu)成每個(gè)漢字占兩個(gè)字節(jié)國標(biāo)碼（GB2312-80）區(qū)位碼1071.2信息的表示與存儲GB2312漢字的編碼每一個(gè)GB2312漢字使用16位(2個(gè)字節(jié))表示為了與ASCII字符相區(qū)別，每個(gè)字節(jié)的最高位均為“1”例如：“南”字的代碼是1100010011001111（用十六進(jìn)制表示為C4CF）11第1字節(jié)第2字節(jié)XXXXXXXXXXXXXX1081.2信息的表示與存儲例“中”區(qū)位碼（5448）轉(zhuǎn)換為國標(biāo)碼（5448）D+區(qū)、位分別加32

=（8680）D十六進(jìn)制形式（3630）H

＋（2020）H=（5650）H二進(jìn)制形式（0011011000110000）+（0010000000100000）B=（0101011001010000）B區(qū)、位分別加32國標(biāo)碼ASCII表中的控制碼

區(qū)位碼轉(zhuǎn)換為國標(biāo)碼1091.2信息的表示與存儲GBK漢字內(nèi)碼擴(kuò)充規(guī)范GB2312的不足：漢字字?jǐn)?shù)太少，缺少繁體字,無法滿足人名、地名、古籍整理、古典文獻(xiàn)研究等應(yīng)用的需要；與ASCII碼不兼容GBK漢字內(nèi)碼擴(kuò)充規(guī)范（1995）：在GB2312基礎(chǔ)上，增加了1萬多漢字(包括繁體字)和符號共有21003個(gè)漢字和883個(gè)圖形符號，如“計(jì)算機(jī)”、冃、冄、円、冇等繁體字和生僻字與GB8312保持向下兼容，也使用雙字節(jié)表示，第1字節(jié)最高位必須為“1”：1

X第1字節(jié)第2字節(jié)XXXXXXXXXXXXXX1101.2信息的表示與存儲UCS/Unicode多文種大字符集背景：為了實(shí)現(xiàn)全球數(shù)以千計(jì)的不同語言文字的統(tǒng)一編碼方案：ISO將全球所有文字字母和符號集中在一個(gè)字符集中進(jìn)行統(tǒng)一編碼(目前共收集了17x216＝1,114,112個(gè))，稱為UCS/UnicodeUCS/Unicode的編碼方案：先實(shí)現(xiàn)部分字符的編碼（近11萬個(gè)字符）盡量與已有編碼標(biāo)準(zhǔn)兼容包含有中、日、韓統(tǒng)一整理出來的約7萬漢字（稱CJK漢字）允許有若干不同的編碼方案,常用的兩種是：單字節(jié)：ASCII字符雙字節(jié)：拉丁、希臘、阿拉伯，···三字節(jié)：CJK漢字四字節(jié)：其他Unicode:UTF-8單字節(jié)可變長編碼應(yīng)用：Linux，Web網(wǎng)頁，電子郵件雙字節(jié)：ASCII字符、拉丁、希臘、阿拉伯，常用CJK漢字，···四字節(jié)：非常用CJK漢字Unicode:UTF-16雙字節(jié)可變長編碼應(yīng)用：Windows，Mac，Java，···1111.2信息的表示與存儲GB18030漢字編碼標(biāo)準(zhǔn)背景：無論是Unicode的UTF-8還是UTF-16，其CJK漢字字符集雖然覆蓋了我國已使用多年的GB2312和GBK標(biāo)準(zhǔn)中的漢字，但它們的編碼并不相同為了既能與UCS/Unicode編碼標(biāo)準(zhǔn)接軌，又能保護(hù)我國已有的大量漢字信息資源，我國在2000年和2005年兩次發(fā)布GB18030漢字編碼國家標(biāo)準(zhǔn)。GB18030實(shí)質(zhì)上是UCS/Unicode字符集的另一種編碼方案：單字節(jié)編碼（128個(gè)）表示ASCII字符雙字節(jié)編碼（23940個(gè)）表示漢字，與GBK（以及GB2312）保持向下兼容，GBK不再使用四字節(jié)編碼（約158萬個(gè)）用于表示UCS/Unicode中的其他字符GB18030目前已在我國信息處理產(chǎn)品中強(qiáng)制貫徹執(zhí)行。1121.2信息的表示與存儲標(biāo)準(zhǔn)名稱GB2312GBKGB18030UCS-2(Unicode)字符集6763個(gè)漢字(簡體字)21003個(gè)漢字（包括GB2312漢字在內(nèi)）近3萬漢字(包括GBK漢字和CJK及其擴(kuò)充中的漢字)包含近11萬字符，其中的漢字與GB18030相同編碼方法雙字節(jié)存儲和表示，每個(gè)字節(jié)的最高位均為“1”雙字節(jié)存儲和表示，第1個(gè)字節(jié)的最高位必為“1”部分雙字節(jié)、部分4字節(jié)表示，雙字節(jié)表示方案與GBK相同UTF-8采用單字節(jié)可變長編碼

UTF-16采用雙字節(jié)可變長編碼兼容性編碼不兼容！小結(jié)：幾種漢字編碼的對比1.2信息的表示與存儲

通過鍵盤輸入漢字的輸入碼

輸出漢字時(shí)，將漢字的機(jī)內(nèi)碼通過簡單的對應(yīng)關(guān)系轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的漢字地址碼；通過漢字地址碼對漢字庫進(jìn)行訪問，從字庫中提取漢字的字形碼，最后根據(jù)字形數(shù)據(jù)顯示和打印出漢字。

將輸入碼轉(zhuǎn)換為相應(yīng)國標(biāo)碼，再轉(zhuǎn)換為機(jī)內(nèi)碼。

就可以在計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲和處理了。

1133.漢字的處理過程1141.2信息的表示與存儲1)漢字輸入碼

為將漢字輸入計(jì)算機(jī)而編制的代碼稱為漢字輸入碼，也叫外碼。漢字輸入碼是利用計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)鍵盤上按鍵的不同排列組合來對漢字的輸入進(jìn)行編碼。音碼類：全拼、雙拼、微軟拼音、智能ABC等形碼類：五筆字型法、鄭碼輸入法等其它：語音、手寫輸入或掃描輸入等1.2信息的表示與存儲漢字內(nèi)碼：2個(gè)字節(jié)存儲每個(gè)字節(jié)最高位置“1”

目地：區(qū)分于ASCII碼方法：漢字的國標(biāo)碼＋8080H“中”字的國標(biāo)碼轉(zhuǎn)換為漢字內(nèi)碼：國標(biāo)碼（5650）H＋（8080）H＝（D6D0）H

或：（

0101011001010000）+（1000000010000000）=1101011011010000

2)漢字內(nèi)碼漢字內(nèi)碼是為在計(jì)算機(jī)內(nèi)部對漢字進(jìn)行存儲、處理的漢字編碼，它應(yīng)滿足漢字的存儲、處理和傳輸?shù)囊?。對?yīng)于國標(biāo)碼，漢字的內(nèi)碼用2個(gè)字節(jié)存儲，并把每個(gè)字節(jié)的最高二進(jìn)制位置“1”作為漢字內(nèi)碼的標(biāo)識，以免與單字節(jié)的ASCII碼產(chǎn)生歧義。115例1161.2信息的表示與存儲用于漢字在顯示屏或打印機(jī)輸出。通常有兩種表示方式：點(diǎn)陣和矢量表示方式。

漢字字形碼——漢字字形點(diǎn)陣的代碼。漢字字形碼又稱漢字字模，用于漢字在顯示屏或打印機(jī)輸出。16×16點(diǎn)陣顯示漢字，需要多少存儲空間？

計(jì)算16×16／8=32字節(jié)4.

漢字字形碼

1161171.2信息的表示與存儲

點(diǎn)陣規(guī)模愈大，字形愈清晰美觀，所占存儲空間也愈大。點(diǎn)陣表示方式的缺點(diǎn)是字形放大后產(chǎn)生的效果差。

矢量表示方式存儲的是描述漢字字形的輪廓特征。當(dāng)要輸出漢字時(shí)，通過計(jì)算機(jī)的計(jì)算，由漢字字形描述生成所需大小和形狀的漢字點(diǎn)陣。矢量化字形描述與最終文字顯示的大小、分辨率無關(guān)，因此可產(chǎn)生高質(zhì)量的漢字輸出。矢量表示輪廓點(diǎn)直線二次曲線1181.2信息的表示與存儲5.漢字地址碼漢字庫中存儲漢字字形信息的邏輯地址碼輸出設(shè)備輸出漢字時(shí)，必須通過地址碼。字形信息是按一定順序連續(xù)存放在存儲介質(zhì)上，所以漢字地址碼大多是連續(xù)有序的，與漢字內(nèi)碼間有簡單的對應(yīng)關(guān)系，以簡化漢字內(nèi)碼到漢字地址碼的轉(zhuǎn)換。1191.2信息的表示與存儲6.其他漢字內(nèi)碼GBK：擴(kuò)充漢字內(nèi)碼規(guī)范UCS：通用多八位編碼字符集Unicode：國際編碼標(biāo)準(zhǔn)BIG5：繁體漢字編碼標(biāo)準(zhǔn)1201.3多媒體技術(shù)簡介

多媒體（Multimedia）技術(shù)能夠同時(shí)對兩種或兩種以上媒體進(jìn)行采集、操作、編輯、存儲等綜合處理的技術(shù)。是一門跨學(xué)科的綜合技術(shù)。

多媒體的特征交互性：具有人機(jī)交互功能。

集成性：集成多種媒體技術(shù)及獲取、存儲等。

多樣性：信息和媒體傳播、展示手段等的多樣化。

實(shí)時(shí)性：聲音和視頻是強(qiáng)實(shí)時(shí)的。1.3.1多媒體的特征1211.3多媒體技術(shù)簡介1.聲音定義：聲音是一種連續(xù)的模擬信號——聲波。聲音的數(shù)字化采樣即是以固定的時(shí)間間隔對模擬波形的幅度值進(jìn)行抽取，把時(shí)間上連續(xù)的信號變成時(shí)間上離散的信號。該時(shí)間間隔稱為采樣周期，其倒數(shù)稱為采樣頻率。1.3.2媒體的數(shù)字化量化采樣編碼模擬信號數(shù)字信號1221.3多媒體技術(shù)簡介獲取到的樣本幅度值用數(shù)字量來表示——這個(gè)過程稱為量化。量化就是將一定范圍內(nèi)的模擬量變成某一最小數(shù)量單位的整數(shù)倍。經(jīng)過采樣、量化后，還需要進(jìn)行編碼，即將量化后的數(shù)值轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼組。編碼是將量化的結(jié)果用二進(jìn)制數(shù)的形式表示。最終產(chǎn)生的音頻數(shù)據(jù)量按照下面公式計(jì)算：

音頻數(shù)據(jù)量（B）=采樣時(shí)間（S）×采樣頻率（Hz）×量化位數(shù)（b）×聲道數(shù)/81231.3多媒體技術(shù)簡介

例如，計(jì)算3min雙聲道，16位量化位數(shù)，44.1kHz采樣頻率聲音的不壓縮的數(shù)據(jù)量為：

音頻數(shù)據(jù)量=180×44100×16×2/8=31752000B≈30.28MB聲音文