第五章計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)

第五章計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)25.1計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)3CPU內(nèi)部存儲(chǔ)器主機(jī)外部存儲(chǔ)器通信設(shè)備輸入設(shè)備輸出設(shè)備硬件組成一、計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)5.1計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)4微型計(jì)算機(jī)是由微處理器、存儲(chǔ)器、總線、I/O接口及其相應(yīng)設(shè)備組成。微處理器CPU鍵盤(pán)鼠標(biāo)器顯示器打印機(jī)內(nèi)存通信線路通信接口外存接口硬盤(pán)光驅(qū)軟驅(qū)輸入接口輸出接口硬件結(jié)構(gòu)總線5.1計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)5

微型計(jì)算機(jī)的總線結(jié)構(gòu)：

總線：與內(nèi)存和外部設(shè)備連接的一組公用的連接線路。

分類(lèi)：內(nèi)部總線、系統(tǒng)總線、外部總線

數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線5.1計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)6二、中央處理器

1.CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

CPU←→微處理器←→中央處理器

CPU：控制器、運(yùn)算器、寄存器5.1計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)7

2.CPU的性能指標(biāo)

⑴主頻、外頻和倍頻

主頻：CPU工作的時(shí)鐘頻率(MHz,GHz)

MHz：每秒能執(zhí)行一百萬(wàn)個(gè)時(shí)鐘周期

GHz：每秒能執(zhí)行十億個(gè)時(shí)鐘周期

指令執(zhí)行：一些指令需要一個(gè)周期

另一些指令需要很多周期主頻＝外頻×倍頻系數(shù)5.1計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)8

⑵地址總線寬度地址總線的位數(shù),它決定了CPU可以訪問(wèn)存儲(chǔ)器容量的大小。

20位地址總線：1MB32位地址總線：4GB

⑶數(shù)據(jù)總線寬度數(shù)據(jù)總線的位數(shù),它決定了CPU與內(nèi)存、輸入輸出設(shè)備之間一次數(shù)據(jù)傳輸?shù)男畔⒘俊?4位數(shù)據(jù)總線：8B→字長(zhǎng)5.1計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)9三、存儲(chǔ)系統(tǒng)

1.存儲(chǔ)器的概念

存儲(chǔ)器：由一些能表示0和1的物理器件組成的，如雙穩(wěn)態(tài)電路、磁性材料等。

存儲(chǔ)位：存儲(chǔ)信息的最小單位，0或1。

存儲(chǔ)單元：若干個(gè)存儲(chǔ)位組成，字節(jié)。

存儲(chǔ)容量：存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)單元的總數(shù)。

基本操作：讀出數(shù)據(jù)←→取數(shù)寫(xiě)入數(shù)據(jù)←→存數(shù)5.1計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)10分類(lèi)按存儲(chǔ)方式分類(lèi)隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)隨機(jī)存取任何單元的數(shù)據(jù)順序存儲(chǔ)器(SAM)只能按某種順序存取數(shù)據(jù)只讀存儲(chǔ)器(ROM)只能讀取任何單元的數(shù)據(jù)按功能和存取速度分類(lèi)寄存器型存儲(chǔ)器CPU內(nèi)部的寄存器組高速緩沖存儲(chǔ)器L1Cache,L2Cache主存儲(chǔ)器內(nèi)部存儲(chǔ)器輔助存儲(chǔ)器外部存儲(chǔ)器基本要求：存取時(shí)間短、存儲(chǔ)容量大、價(jià)格低5.1計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)11

層次結(jié)構(gòu)CPU寄存器高速緩存主存儲(chǔ)器輔助存儲(chǔ)器海量存儲(chǔ)器存儲(chǔ)容量更大單位價(jià)格更高存取速度更快內(nèi)存外存半導(dǎo)體靜態(tài)存儲(chǔ)器半導(dǎo)體動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器硬盤(pán)和軟盤(pán)光盤(pán)和磁帶5.1計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)12

2.半導(dǎo)體存儲(chǔ)器

⑴分類(lèi)按制造工藝分類(lèi)雙極型半導(dǎo)體存儲(chǔ)器TTL型存儲(chǔ)器ECL型存儲(chǔ)器→高速緩沖存儲(chǔ)器MOS存儲(chǔ)器SRAM→存取速度快→高速緩存DRAM→集成度高→主存儲(chǔ)器按工作性能分類(lèi)高速緩沖存儲(chǔ)器容量小，速度高。雙極型半導(dǎo)體存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器隨機(jī)存取存儲(chǔ)器-RAM(SRAM、DRAM)只讀存儲(chǔ)器-ROM輔助存儲(chǔ)器半導(dǎo)體盤(pán)(固態(tài)盤(pán))5.1計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)13

隨機(jī)存取存儲(chǔ)器-RAMRAM→RandomAccessMemory

特點(diǎn)：存放數(shù)據(jù)可以隨時(shí)讀寫(xiě)，但斷電后RAM存放的數(shù)據(jù)全部丟失。

靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器SRAM：以反相器交叉耦合構(gòu)成的觸發(fā)器作為存儲(chǔ)單元，不需定時(shí)刷新，存取速度快→高速緩存

動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器DRAM：用開(kāi)關(guān)電容作存儲(chǔ)單元,定時(shí)刷新,集成度高→主存儲(chǔ)器5.1計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)14

只讀存儲(chǔ)器ROM→ReadOnlyMemory

特點(diǎn)：存放的數(shù)據(jù)只能讀出不能寫(xiě)入，但斷電后ROM存放的數(shù)據(jù)仍存在。系統(tǒng)主板上裝有ROM-BIOS。MROM--掩膜ROMPROM--可編程ROMROMEPROM-可擦除可編程ROME2PROM-電可擦除可編程ROMflashEPROM-快可擦除可編程ROM5.1計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)15

3.磁表面存儲(chǔ)器

⑴存儲(chǔ)原理寫(xiě)入時(shí)，數(shù)據(jù)經(jīng)編碼電路產(chǎn)生相應(yīng)的電流變化，當(dāng)數(shù)據(jù)位為“1”時(shí),電流發(fā)生極性變換；數(shù)據(jù)位為“0”時(shí),電流極性不變。電流送到磁頭線圈，在磁表面形成與數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的磁化區(qū)。讀出時(shí)，把磁頭的感應(yīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)輸出。5.1計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)16

⑵硬盤(pán)(HardDisk)又稱(chēng)硬盤(pán)存儲(chǔ)器，硬磁盤(pán)存儲(chǔ)器。

特點(diǎn)：存儲(chǔ)容量大、存取速度快可靠性高、每兆字節(jié)成本低

溫徹斯特技術(shù)：工作時(shí)磁頭懸浮在高速轉(zhuǎn)動(dòng)的盤(pán)片上方，不與硬盤(pán)直接接觸。其精髓是密封、高速旋轉(zhuǎn)的鍍磁盤(pán)片，磁頭沿盤(pán)片徑向移動(dòng)。5.1計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)17

硬盤(pán)的工作原理若從查找操作開(kāi)始，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)根據(jù)柱面地址把磁頭向目標(biāo)磁道移動(dòng)，并定位在目標(biāo)磁道上，等待有關(guān)信息區(qū)段旋轉(zhuǎn)到磁頭下，然后進(jìn)行讀寫(xiě)操作。5.1計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)18

硬盤(pán)的性能指標(biāo)平均訪問(wèn)時(shí)間：指磁頭從起始位置到達(dá)目標(biāo)磁道位置，并從目標(biāo)磁道上找到要讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)扇區(qū)所需的時(shí)間。平均訪問(wèn)時(shí)間＝平均尋道時(shí)間＋平均等待時(shí)間磁道記錄密度：道密度→沿盤(pán)片直徑方向單位長(zhǎng)度內(nèi)的磁道數(shù)。

位密度→磁道上單位長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)位數(shù)。5.1計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)19

數(shù)據(jù)傳輸率：指硬盤(pán)讀寫(xiě)數(shù)據(jù)的速度。

其計(jì)算公式如下數(shù)據(jù)傳輸率＝位密度(位/英寸)×

轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/秒)×2πR(英寸/轉(zhuǎn))R是最內(nèi)圈磁道半徑

轉(zhuǎn)速：指硬盤(pán)盤(pán)片每分鐘轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)。也就是主軸轉(zhuǎn)速，單位是rpm。通常的硬盤(pán)轉(zhuǎn)速為5200、5400

7200、10000rpm5.1計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)20

硬盤(pán)的邏輯容量：硬盤(pán)的存儲(chǔ)格式是按柱面、磁道和扇區(qū)來(lái)衡量的，柱面是由一組盤(pán)片上的同一個(gè)磁道垂直形成的同心圓柱。

硬盤(pán)容量＝柱面數(shù)×磁道數(shù)

×扇區(qū)數(shù)×512B

例如：通過(guò)BIOS檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，某型號(hào)硬盤(pán)邏輯上的面數(shù)為255，每面有1027個(gè)磁道,每磁道有63個(gè)扇區(qū)，則硬盤(pán)容量＝255×1027×63×512B

＝8.056GB5.1計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)21

4.光存儲(chǔ)設(shè)備光盤(pán)存儲(chǔ)器是由光盤(pán)、光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器和光盤(pán)控制器組成。

特點(diǎn)：存儲(chǔ)容量大、非接觸式讀寫(xiě)、制作成本低、不怕熱和磁、保存攜帶方便。

分類(lèi)：只讀型光盤(pán)：CD-ROM一次寫(xiě)型光盤(pán)：WORM、CD-R可重寫(xiě)型光盤(pán)：CD-RW5.1計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)22

⑴工作原理光盤(pán)存儲(chǔ)器是利用激光的單色性和相干性,通過(guò)調(diào)制激光把數(shù)據(jù)聚集到記錄介質(zhì)上,使介質(zhì)的光照區(qū)(直徑小于1μm)發(fā)生物理和化學(xué)變化，以寫(xiě)入數(shù)據(jù)。讀數(shù)據(jù)時(shí)，利用低功

率密度的激光掃描信息軌

道，其反射光通過(guò)光電檢

測(cè)器檢測(cè)、解調(diào)，從而獲

得所需要的信息。5.1計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)23

⑵性能指標(biāo)

存儲(chǔ)容量：一張光盤(pán)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量。

CD-ROM→650MBDVD→4.7-17GB

數(shù)據(jù)傳輸率：標(biāo)準(zhǔn)速率為150KB/s2x→300KB/s(倍速)4x→600KB/s(4倍速)

…48x→7200KB/s(48倍速)5.1計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)24

平均訪問(wèn)時(shí)間：指光驅(qū)在盤(pán)上定位并讀取一定量的數(shù)據(jù)所需要的平均時(shí)間。該時(shí)間越短，光驅(qū)的啟動(dòng)速度越快。MPC-3規(guī)定：平均訪問(wèn)時(shí)間≤250ms。

數(shù)據(jù)緩沖區(qū)：指光驅(qū)內(nèi)部緩沖存儲(chǔ)器的容量。緩沖區(qū)越大，光驅(qū)的響應(yīng)速度越快。其大小一般為：128KB、256KB5.1計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)25

外部結(jié)構(gòu)

光驅(qū)控制面板：立體聲耳機(jī)插孔、音量控制、工作狀態(tài)指示燈、彈出孔、彈出開(kāi)關(guān)和光盤(pán)托盤(pán)。

光驅(qū)控制接口：電源插口、跳線設(shè)置、數(shù)據(jù)接口、EIAJ插座、音頻輸出。5.1計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)26四、輸入設(shè)備

輸入：指將預(yù)備進(jìn)行處理的數(shù)據(jù)送入計(jì)算機(jī)的過(guò)程。

輸入設(shè)備：把程序和原始數(shù)據(jù)等轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)能識(shí)別的信息存放到存儲(chǔ)器中。

分類(lèi)：①字符輸入設(shè)備：鍵盤(pán)、磁卡機(jī)②指點(diǎn)輸入設(shè)備：鼠標(biāo)器、觸摸屏③掃描輸入設(shè)備：掃描儀、條形碼④語(yǔ)音輸入設(shè)備：IBMViaVoice5.1計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)27鍵盤(pán)：鍵盤(pán)的結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)：電路板、按鍵、外殼。

按鍵：用戶(hù)使用鍵盤(pán)的區(qū)域。鍵盤(pán)上鍵位的排列有一定規(guī)律，一般可分為四個(gè)區(qū)域：打字機(jī)鍵區(qū)功能鍵區(qū)編輯鍵區(qū)數(shù)字鍵區(qū)5.1計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)28

鼠標(biāo)器：一種手持式屏幕定位裝置，在圖形界面中大多數(shù)操作都可用鼠標(biāo)來(lái)完成。

機(jī)械式鼠標(biāo)：移動(dòng)鼠標(biāo)時(shí)，用滾動(dòng)小球來(lái)進(jìn)行定位。

光電式鼠標(biāo)：在特定的反射板上移動(dòng)鼠標(biāo)，用鼠標(biāo)底部光電轉(zhuǎn)換裝置定位坐標(biāo)點(diǎn)。5.1計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)29五、輸出設(shè)備

輸出：指將計(jì)算機(jī)處理的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為用戶(hù)需要的形式。

輸出設(shè)備：把計(jì)算機(jī)的處理結(jié)果以人們或現(xiàn)場(chǎng)所接受的形式表達(dá)出來(lái)的設(shè)備。

分類(lèi)：①顯示器：字符方式、圖形方式②打印機(jī)：擊打式、非擊打式③繪圖儀：平板式、滾筒式④語(yǔ)音輸出系統(tǒng)：語(yǔ)音輸出、音樂(lè)輸出5.1計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)30顯示設(shè)備：主機(jī)顯示卡顯示器總線擴(kuò)展槽多芯視頻電纜顯示卡(顯示適配器、顯示接口卡)顯示卡是用于將主機(jī)中的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)并顯示在顯示器上。5.1計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)31

顯示卡：由顯示芯片、顯示內(nèi)存、RAMDAC、VGABIOS、總線接口等組成。顯示卡的工作原理示意圖PCI總線接口(數(shù)字信號(hào))顯示芯片顯存組RAMDACBIOSVGA輸出模擬信號(hào)5.1計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)32

CRT顯示器(陰極射線管)

CRT是由電子槍、偏轉(zhuǎn)線圈、熒光粉層、蔭罩和玻璃外殼組成，彩色管→三基色。5.1計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)33

顯示器的分類(lèi)

按顯示顏色：?jiǎn)紊@示器、彩色顯示器

按器件材料：陰極射線管、液晶顯示器等離子體顯示器、發(fā)光二極管顯示器

按屏幕形狀：球面屏幕、柱面屏幕平面直角屏幕、純平面屏幕5.1計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)34

液晶顯示器(LCD)

LCD是通過(guò)液晶材料和彩色過(guò)濾器過(guò)濾光源，在平面面板上產(chǎn)生圖像。

優(yōu)點(diǎn)：空間小、重量輕、低功耗

性能指標(biāo)：屏幕尺寸→13.3、14.1in

可視角度→水平角度>1400垂直角度>1200

顯示顏色→TFT-LCDDSTN-LCD5.1計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)35

打印機(jī)打印機(jī)是用于打印輸出計(jì)算機(jī)的處理結(jié)果，產(chǎn)生計(jì)算機(jī)輸出的硬拷貝，以便在計(jì)算機(jī)之外也可使用計(jì)算機(jī)的處理結(jié)果。打印機(jī)擊打式打印機(jī)非擊打式打印機(jī)熱敏打印機(jī)激光打印機(jī)噴墨打印機(jī)串式打印機(jī)行式打印機(jī)5.1計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)36一、并行處理的概念

并行性：在同一時(shí)刻或同一時(shí)間間隔內(nèi)完成兩種或兩種以上的工作，只要在時(shí)間上相互重疊的工作都存在并行性。

并行性的二重含義：同時(shí)性、并發(fā)性

開(kāi)發(fā)并行性的途徑：時(shí)間重疊、資源重復(fù)、資源共享5.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)37二、流水線處理機(jī)

指令執(zhí)行流水線：將一條指令的各個(gè)操作步與其后一條或若干條指令的操作步適當(dāng)重疊執(zhí)行。5.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)38三、并行處理機(jī)

并行處理機(jī)：以資源重復(fù)為特征，重復(fù)設(shè)置大量處理機(jī)，在同一控制器的指揮下，對(duì)一組數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)行操作。5.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)39四、多處理機(jī)系統(tǒng)5.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)40五、機(jī)群系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)機(jī)群系統(tǒng)：由一組完整的計(jì)算機(jī)(結(jié)點(diǎn))通過(guò)高性能的網(wǎng)絡(luò)或局域網(wǎng)互連而成的系統(tǒng)。5.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)①通信系統(tǒng)的性能

廣泛采用局域網(wǎng)技術(shù)，可擴(kuò)展性較好②并行程序開(kāi)發(fā)環(huán)境

PVM--ParallelVirtualMachine

MPI--MessagePassingInterface

并行程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言有：FORTRAN、C、C++關(guān)鍵技術(shù)：41計(jì)算機(jī)機(jī)群的體系結(jié)構(gòu)：①無(wú)共享系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

②共享磁盤(pán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(p.71)5.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)③負(fù)載平衡在并行系統(tǒng)中，一個(gè)大任務(wù)由多個(gè)子任務(wù)組成，這些子任務(wù)被分配到各個(gè)處理節(jié)點(diǎn)上并行執(zhí)行，稱(chēng)為負(fù)載。當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)任務(wù)較多時(shí)，各節(jié)點(diǎn)上的負(fù)載可能產(chǎn)生不均衡現(xiàn)象。負(fù)載平衡技術(shù)的核心算法：調(diào)度算法5.3嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)一、嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用1、消費(fèi)產(chǎn)品

如手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)2、工業(yè)控制

如數(shù)字機(jī)床、電力系統(tǒng)、電網(wǎng)安全、電網(wǎng)設(shè)備監(jiān)測(cè)和石油化工系統(tǒng)3、醫(yī)療儀器4、軍事國(guó)防42計(jì)算機(jī)是認(rèn)識(shí)世界的工具，而嵌入式系統(tǒng)則是改造世界的產(chǎn)物。5.3嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)二、嵌入式系統(tǒng)的定義IEEE的定義：嵌入式系統(tǒng)（EmbeddedSystem）是用于控制、監(jiān)視或輔助操作機(jī)器和設(shè)備的裝置。

當(dāng)前國(guó)內(nèi)一個(gè)普遍被認(rèn)同的定義是：嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。435.3嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)三、嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)1、系統(tǒng)內(nèi)核小2、專(zhuān)用性強(qiáng)3．系統(tǒng)精簡(jiǎn)4、高實(shí)時(shí)性5、嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)445.3嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)四、嵌入式系統(tǒng)的組成嵌入式微處理器

馮·諾依曼結(jié)構(gòu)、哈佛結(jié)構(gòu)外圍硬件設(shè)備嵌入式操作系統(tǒng)應(yīng)用軟件455.3嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)馮·諾依曼結(jié)構(gòu)465.3嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)哈佛體系結(jié)構(gòu)475.3嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)五、嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)在系統(tǒng)實(shí)時(shí)高效性、硬件相關(guān)依賴(lài)性、軟件固態(tài)化以及應(yīng)用專(zhuān)用性等方面具有較為突出的特點(diǎn)嵌入式操作系統(tǒng)有Linux、WindowsCE、μC/OS-Ⅱ、PalmOS、VxWorks開(kāi)源的Linux操作系統(tǒng)非常適用于信息家電產(chǎn)品中的嵌入式開(kāi)發(fā)48495.4多媒體系統(tǒng)基礎(chǔ)一、多媒體技術(shù)的基本概念

1.媒體及其分類(lèi)命運(yùn)媒體的含義：①存儲(chǔ)信息的實(shí)際載體紙張、磁盤(pán)、光盤(pán)、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器②表示信息的邏輯載體文本、音頻、圖形、圖像、動(dòng)畫(huà)、視頻50

媒體的種類(lèi)(ITU-T分為5種)

①感覺(jué)媒體人們接觸信息的感覺(jué)形式，如視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)和味覺(jué)等。

②表示媒體為了處理和傳輸感覺(jué)媒體而人為構(gòu)造的一種媒體，如文本、音頻、圖形、圖像、動(dòng)畫(huà)和視頻等編碼表示。5.4多媒體系統(tǒng)基礎(chǔ)51③顯示媒體

表現(xiàn)和獲取信息的物理設(shè)備。

輸入顯示媒體：鍵盤(pán)、鼠標(biāo)器、麥克風(fēng)

輸出顯示媒體：顯示器、打印機(jī)、音箱

④存儲(chǔ)媒體

用來(lái)存放表示媒體，以便計(jì)算機(jī)隨時(shí)調(diào)用和處理信息編碼，如磁盤(pán)、光盤(pán)和內(nèi)存。

⑤傳輸媒體

傳輸數(shù)據(jù)的物理載體，如電纜、光纜。5.4多媒體系統(tǒng)基礎(chǔ)52

2.多媒體的含義文本、音頻、圖形、圖像、動(dòng)畫(huà)、視頻

多媒體是融合兩種或兩種以上表示媒體的一種人機(jī)交互式信息交流和傳播媒體?！嗝襟w

人類(lèi)視覺(jué)：83%聽(tīng)覺(jué)：11%觸覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)：6%→虛擬現(xiàn)實(shí)

多媒體處理過(guò)程：各種媒體→數(shù)字化→存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)中→處理→再現(xiàn)給用戶(hù)5.4多媒體系統(tǒng)基礎(chǔ)53

3.多媒體技術(shù)

計(jì)算機(jī)技術(shù)

多媒體技術(shù)視聽(tīng)技術(shù)

通信技術(shù)綜合處理→圖、文、聲、像多媒體技術(shù)：將多種媒體信息通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字化采集、編碼、存儲(chǔ)、傳輸、處理和再現(xiàn)等，使多媒體信息建立邏輯連接，并集成一個(gè)具有交互性的系統(tǒng)。5.4多媒體系統(tǒng)基礎(chǔ)54

多媒體技術(shù)的特征：

多樣性：綜合處理多種媒體信息，將計(jì)算機(jī)處理的信息空間擴(kuò)展并放大。

集成性：多種媒體信息的集成，以及與這些媒體相關(guān)的設(shè)備集成。

交互性：能為用戶(hù)提供有效的控制和使用信息的手段，它增加用戶(hù)對(duì)信息的注意和理解，延長(zhǎng)信息的保留時(shí)間。

實(shí)時(shí)性：如視頻會(huì)議系統(tǒng)。5.4多媒體系統(tǒng)基礎(chǔ)55二、多媒體系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)多媒體硬件系統(tǒng)：多媒體控制板卡及I/O電路多媒體驅(qū)動(dòng)程序：用來(lái)控制和操縱多媒體硬件多媒體操作系統(tǒng)：CD-RTOS(專(zhuān)用)

Windows(通用)多媒體硬件系統(tǒng)多媒體驅(qū)動(dòng)程序多媒體操作系統(tǒng)多媒體開(kāi)發(fā)工具多媒體應(yīng)用軟件5.4多媒體系統(tǒng)基礎(chǔ)三、多媒體系統(tǒng)的基本組成565.4多媒體系統(tǒng)基礎(chǔ)57

1.多媒體硬件系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)MPC圖形工作站5.4多媒體系統(tǒng)基礎(chǔ)58

多媒體板卡

多媒體板卡是根據(jù)多媒體系統(tǒng)獲取或處理各種媒體信息的需要插接在計(jì)算機(jī)上，以解決輸入和輸出問(wèn)題。

顯示卡音頻卡視頻卡5.4多媒體系統(tǒng)基礎(chǔ)59

多媒體外部設(shè)備光驅(qū)數(shù)碼相機(jī)數(shù)碼攝像機(jī)掃描儀攝像頭5.4多媒體系統(tǒng)基礎(chǔ)60觸摸屏顯示器投影儀耳機(jī)、麥克風(fēng)5.4多媒體系統(tǒng)基礎(chǔ)61

2.多媒體軟件系統(tǒng)

多媒體系統(tǒng)軟件

多媒體驅(qū)動(dòng)程序多媒體操作系統(tǒng)

多媒體支持軟件(多媒體開(kāi)發(fā)工具)

⑴多媒體素材制作工具軟件

文字特效制作軟件：Word(藝術(shù)字)

COOL3D5.4多媒體系統(tǒng)基礎(chǔ)62

音頻處理軟件：AuditionCakewalkSONAR

圖形圖像軟件：CorelDRAWPhotoshop

動(dòng)畫(huà)制作軟件：Flash3dsMax

視頻編輯軟件：Premiere

會(huì)聲會(huì)影5.4多媒體系統(tǒng)基礎(chǔ)63

⑵多媒體著作工具軟件

PowerPointAuthorwareDreamweaver

⑶多媒體編程語(yǔ)言

VB、VC++、Delphi

多媒體應(yīng)用軟件

多媒體應(yīng)用系統(tǒng)、多媒體作品5.4多媒體系統(tǒng)基礎(chǔ)64四、多媒體系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域

1.教育與培訓(xùn)多媒體教學(xué)課件多媒體技能培訓(xùn)系統(tǒng)、虛擬實(shí)驗(yàn)室

2.出版與圖書(shū)

電子出版物具有容量大、體積小、成本低、檢索快、易于保存和復(fù)制、能存儲(chǔ)圖文聲像信息等，如光盤(pán)百科全書(shū)、e-book、e-newspaper、e-magazine5.4多媒體系統(tǒng)基礎(chǔ)65

3.商業(yè)與咨詢(xún)商品簡(jiǎn)報(bào)、查詢(xún)服務(wù)、產(chǎn)品演示、商貿(mào)交易(電子商務(wù))等。利用多媒體技術(shù)可為公眾提供各類(lèi)咨詢(xún)服務(wù)，也可通過(guò)觸摸屏進(jìn)行操作。

4.通信與網(wǎng)絡(luò)信息家電(電話、電視、冰箱、音響)、視頻會(huì)議、可視電話、遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)。5.4多媒體系統(tǒng)基礎(chǔ)66

5.軍事與娛樂(lè)軍事遙感戰(zhàn)場(chǎng)模擬核武器模擬

CD、VCD、DVD、(三維)游戲多媒體技術(shù)的優(yōu)勢(shì)可能不在于某些具體的應(yīng)用，而是在于它能把復(fù)雜的事物變得簡(jiǎn)單、把抽象的東西變?yōu)榫唧w。5.4多媒體系統(tǒng)基礎(chǔ)67一、網(wǎng)絡(luò)的基本概念

1.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義

通過(guò)通信設(shè)施，將地理上分散的具有自治功能的多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)互連起來(lái)進(jìn)行信息交換，實(shí)現(xiàn)資源共享、互操作和協(xié)同工作的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

網(wǎng)絡(luò)的功能：資源共享信息通信5.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)682.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)

⑴按地域范圍分類(lèi)

局域網(wǎng)-LAN(LocalAreaNetwork)

城域網(wǎng)-MAN(MetropolitanAreaNetwork)

廣域網(wǎng)-WAN(WideAreaNetwork)5.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)69

⑵按網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類(lèi)

網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指連接到網(wǎng)絡(luò)上的各站點(diǎn)的互聯(lián)方式。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于擴(kuò)充缺點(diǎn)：故障檢測(cè)困難總線型優(yōu)點(diǎn)：訪問(wèn)協(xié)議簡(jiǎn)單單個(gè)故障只影響自身缺點(diǎn)：對(duì)中央結(jié)點(diǎn)的可靠性要求很高星型5.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)70優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)沿單方向傳輸,保證站點(diǎn)訪問(wèn)的公平性缺點(diǎn)：處理不當(dāng)站點(diǎn)的故障會(huì)引起全網(wǎng)故障環(huán)型與總線型相似，但故障易于檢測(cè)和隔離樹(shù)型實(shí)現(xiàn)站與站之間高速傳輸和高容錯(cuò)性能，以提高網(wǎng)絡(luò)的速度和可靠性網(wǎng)狀型5.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)71

3.網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)

雙絞線--TwistedPair雙絞線：將兩條絕緣銅線螺旋型地絞在一起制成的數(shù)據(jù)傳輸線。優(yōu)點(diǎn)：價(jià)格低廉施工方便缺點(diǎn)：對(duì)干擾較脆弱信號(hào)衰減較快5.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)72

光纖--Opticalfiber優(yōu)點(diǎn)：傳輸速率極高、傳輸距離長(zhǎng)抗干擾能力強(qiáng)、成本低缺點(diǎn)：光-電/電-光轉(zhuǎn)換影響傳輸性能5.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)73

無(wú)線介質(zhì)利用無(wú)線通信技術(shù)，能到達(dá)有線網(wǎng)絡(luò)難以到達(dá)或成本太高的地方和場(chǎng)合。

微波通信：微波塔(作中繼器)5.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)74

短波通信：5.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)75

衛(wèi)星通信：5.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)76二、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

1.網(wǎng)絡(luò)的分層結(jié)構(gòu)

收發(fā)信件過(guò)程：5.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)77

網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是指分層及其協(xié)議的集合。

分層：網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)按層的方式組織,層按功能劃分，下層為上層提供服務(wù)，各層之間通過(guò)接口傳遞信息和數(shù)據(jù)。

協(xié)議：網(wǎng)絡(luò)間的通信按一定的規(guī)則和約定進(jìn)行。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是為了實(shí)現(xiàn)不同計(jì)算機(jī)之間、不同操作系統(tǒng)之間的通信。5.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)78

2.OSI參考模型5.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)79

3.TCP/IP協(xié)議族5.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)80三、互聯(lián)網(wǎng)及其應(yīng)用1.IP地址

IP地址由4個(gè)字節(jié)組成，常用點(diǎn)分十進(jìn)制數(shù)描述，例如：

11010010001001110000000000100011

5IPv4→32bit/IPv6→128bit42億3.4×1038

5.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)81IP地址＝網(wǎng)絡(luò)號(hào)＋主機(jī)地址其中：網(wǎng)絡(luò)號(hào)標(biāo)識(shí)一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)主機(jī)地址標(biāo)識(shí)該網(wǎng)絡(luò)中的一臺(tái)主機(jī)

IP協(xié)議規(guī)定了五類(lèi)網(wǎng)絡(luò)地址：0

網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)01783110

網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)012151631A類(lèi)地址B類(lèi)地址C類(lèi)地址11

0

網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)0122324315.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)82

2.子網(wǎng)掩碼

子網(wǎng)編址：將主機(jī)地址分為子網(wǎng)地址和主機(jī)地址

子網(wǎng)掩碼：屏蔽IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)，包括子網(wǎng)地址，以指示IP地址的網(wǎng)絡(luò)地址(含子網(wǎng)地址)和主機(jī)地址。5.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)831111111111111111000000000000000011111111111111111111111100000000沒(méi)有子網(wǎng)時(shí)的屏蔽碼為默認(rèn)的屏蔽碼A類(lèi)地址的默認(rèn)屏蔽碼為B類(lèi)地址的默認(rèn)屏蔽碼為C類(lèi)地址的默認(rèn)屏蔽碼為5.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)843.MAC地址

IP地址是網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議地址(邏輯地址)。

MAC地址是數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)卡地址(物理地址)長(zhǎng)度為48位(8個(gè)字節(jié))，數(shù)據(jù)幀包含MAC源地址和目的地址。

ARP地址解析協(xié)議：負(fù)責(zé)將IP地址映射到MAC地址上來(lái)完成(翻譯過(guò)程)。

DOS命令：ipconfig/all5.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)85

4.域名域名與IP地址相對(duì)應(yīng)，通常稱(chēng)為網(wǎng)址。域名由一組標(biāo)號(hào)組成,標(biāo)號(hào)之間用.分隔，標(biāo)號(hào)從左到右對(duì)應(yīng)層次從低到高，最右邊的標(biāo)號(hào)是頂層域名。例如：域名服務(wù)器DNS(DomainNameServer)實(shí)現(xiàn)域名與實(shí)際IP地址的翻譯。服務(wù)器名區(qū)域名機(jī)構(gòu)名國(guó)家名5.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)865.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)875.萬(wàn)維網(wǎng)(WWW/WorldWideWeb)

⑴Web服務(wù)器傳輸多媒體信息，文字、聲音、圖象、動(dòng)畫(huà)并存，形成了Internet的圖形用戶(hù)界面。

超鏈接/Hypertext

⑵Web瀏覽器用來(lái)查看Web服務(wù)器資源的工具軟件。

基本功能：導(dǎo)航、瀏覽5.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)88

⑶統(tǒng)一資源定位符--URL用來(lái)描述Web頁(yè)的地址，它在Internet上統(tǒng)一尋址。<訪問(wèn)協(xié)議>://<服務(wù)器名>[:端口號(hào)]/[路徑]/[文件名]/

深圳大學(xué)Web服務(wù)器主頁(yè)/china

微軟中國(guó)公司的Web服務(wù)器主頁(yè)5.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)89

⑷超文本傳輸協(xié)議--HTTPHTTP是建立在TCP/IP之上的應(yīng)用層協(xié)議，通過(guò)請(qǐng)求/回答方式進(jìn)行通信。

⑸超文本標(biāo)記語(yǔ)言--HTMLHTML是用來(lái)描述Web頁(yè)的文檔結(jié)構(gòu)和書(shū)寫(xiě)文本，Web瀏覽器可以解釋HTML語(yǔ)言描述的文件，并將其顯示在瀏覽器窗口中。

5.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)90

6.電子郵件E-mail系統(tǒng)可以讓Internet用戶(hù)進(jìn)行通信。

E-mail地址格式：

用戶(hù)名@主機(jī)域名用戶(hù)名--在郵件服務(wù)器上分配磁盤(pán)空間主機(jī)域名--用戶(hù)使用的郵件服務(wù)器域名電子郵箱的申請(qǐng)：①直接向ISP申請(qǐng)電子郵箱②通過(guò)某個(gè)網(wǎng)站申請(qǐng)免費(fèi)電子郵箱5.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)91

郵件服務(wù)器有兩類(lèi)：①接收郵件服務(wù)器使用POP3協(xié)議，暫存用戶(hù)接收的郵件，并提供下載服務(wù)；②發(fā)送郵件服務(wù)器使用SMTP協(xié)議，將發(fā)送郵件中的主機(jī)域名轉(zhuǎn)換成IP地址，并將郵件發(fā)往該地址。5.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)92

7.文件傳輸

FTP(FileTransferProtocol)文件傳輸協(xié)議，快速地傳輸(上傳和下載)各種類(lèi)型的文件。

FTP服務(wù)器：允許用戶(hù)存、取的文件，匿名服務(wù)器上常提供一些免費(fèi)軟件。訪問(wèn)FTP服務(wù)器的方式①使用FTP搜索引擎②使用Web瀏覽器③使用FTP工具軟件，如WS_FTP、CuteFTP5.5計(jì)