大学计算机基础 第一章

大学计算机基础第1章计算机基础知识第2章Windows10操作系统第3章Word2010的使用第4章Excel2010的使用第5章PowerPoint2010的使用第6章计算机网络基础第7章多媒体技术基础第8章数据库基础第9章程序设计基础第10章信息安全概论录目第一章计算机基础知识计算机的起源及发展历程项目导航计算机中信息的表示与存储计算机系统的组成多媒体技术简介01030402计算机病毒及其防治05要求内容与计算机的发展、特点、分类、应用领域、未来的发展趋势、信息编码、进制间的转换。多媒体技术的特点、多媒体系统的组成和计算机病毒的特点、分类及预防等内容。熟悉微型计算机的基础知识。掌握微型计算机系统的组成、各组成部分的功能及计算机工作原理。了解计算机的应用领域。了解计算机中的数据表示和信息编码，掌握数制之间的转换。了解多媒体技术的特点和多媒体系统的组成。了解计算机病毒的特点和分类，会使用杀毒软件清除计算机病毒。计算机的起源及发展历程1.1现代电子计算机简称计算机，通常也叫电脑，是一种能存储程序和数据、自动执行程序、快速而高效地对各种数字化信息进行处理的电子设备。它能按照程序规定的步骤对数据进行加工、存储或传递，并提供所需的结果。计算机是20世纪最先进的科学技术发明之一，对人类的生产活动和社会活动产生了极其重要的影响，并以强大的生命力飞速发展。其应用领域从最初的军事科研应用扩展到社会的各个领域，已形成了规模巨大的计算机产业，带动了全球范围的技术进步，由此引发了深刻的社会变革，成为信息社会中必不可少的工具。1．第一台数字电子计算机ENAIC的诞生1.1.1计算机的产生与发展1946年2月14日，由美国军方定制的世界上第一台电子计算机“电子数字积分计算机”（ElectronicNumericalAndCalculator，ENIAC），在美国宾夕法尼亚大学问世了。1.1.1计算机的产生与发展ENIAC是美国奥伯丁武器试验场为了满足计算弹道需要而研制成的，这台计算机使用了约18000支电子管、70000个电阻、10000个电容、1500个继电器和6000多个开关，占地面积170平方米，重达30英吨，耗电量150千瓦，造价100万美元以上。其运算速度为每秒执行5000次加法或400次乘法，是使用继电器运转的机电式计算机的1000倍、手工计算的20万倍。ENIAC的问世具有划时代的意义，表明电子计算机时代的到来。ENIAC冯·诺依曼EDVAC存储程序通用电子计算机方案运算器逻辑控制装置存储器输入设备输出设备1.1.1计算机的产生与发展EDVAC比ENIAC的重大改进1二进制2存储程序这便是著名的冯·诺依曼原理，这个概念被誉为“计算机发展史上的一个里程碑”，标志着电子计算机时代的真正开始，指导着以后的计算机设计。1.1.1计算机的产生与发展2．计算机发展的四个阶段真空电子管晶体管中小规模集成电路大规模和超大规模集成电路主要电子器件:1.1.1计算机的产生与发展每一次更新换代不仅使计算机的体积和耗电量大大减小，而且在硬件和软件技术方面、运算速度、存储容量和可靠性等方面都得到极大提高，功能大大增强，应用领域进一步拓宽。按电子计算机所使用的主要元器件划分1946—1958年第一代电子管计算机时代1959—1964年第二代晶体管计算机时代1965—1970年第三代集成电路计算机时代1971—至今第四代大规模和超大规模集成电路计算机时代第五代计算机的特点是智能化，具有某些与人的智能相类似的功能，可以理解人的语言，能思考问题，并具有逻辑推理能力。1.1.1计算机的产生与发展我国计算机事业是从1956年制定的《1956—1957年科学技术发展规划》后开始起步的。1958年成功地仿制了DJ103和104电子管通用计算机。20世纪60年代中期，我国已全面进入到第二代电子计算机时代。我国的集成电路在1964年已研制出来，但真正开始生产集成电路是在20世纪70年代初期。20世纪80年代以来，我国的计算机科学技术进入了突飞猛进发展的新阶段。1.1.1计算机的产生与发展3．微型计算机的发展1971—1973年：4位或低档8位微型计算机1974—1977年：微型计算机的发展和改进阶段1978—1983年：16位微型计算机的发展阶段1984—1992年：32位微型计算机的发展阶段1993年以后：准64位机微型计算机体积小，价格便宜，使用方便，但它的功能和运算速度已经达到甚至超过了过去的大型计算机。根据微处理器的集成规模和处理能力，又形成了微型机的不同发展阶段。1.1.1计算机的产生与发展1.1.2计算机的特点和分类1．计算机的特点（1）高速的运算能力（2）很高的计算精度（3）存储容量大、具有记忆功能（4）具有逻辑判断功能（5）自动化程度高、通用性强1.1.2计算机的特点和分类2．计算机的分类按计算机信息的表示形式和对信息的处理方式不同划分：数字计算机模拟计算机123混合计算机所处理数据都是以0和1表示的二进制数字，是不连续的离散数字，具有运算速度快、准确、存储量大等优点，因此适宜科学计算、信息处理、过程控制和人工智能等，具有最广泛的用途。所处理的数据是连续的，称为模拟量。模拟量以电信号的幅值来模拟数值或某物理量的大小，如电压、电流、温度等都是模拟量。模拟计算机解题速度快，适于解高阶微分方程，在模拟计算和控制系统中应用较多。集数字计算机和模拟计算机的优点于一身。1.1.2计算机的特点和分类计算机按其运算速度快慢、存储数据量的大小、功能的强弱，以及软硬件的配套规模等不同划分：1又称超级计算机（SuperComputer），是指运算速度超过每秒1亿次的高性能计算机，是目前功能最强、速度最快、软硬件配套齐备、价格最贵的计算机。巨型机2很高的运算速度和很大的存储量，并允许相当多的用户同时使用。在量级上都不及巨型计算机，结构上也较巨型机简单些，价格相对巨型机来得便宜，是事务处理、商业处理、信息管理、大型数据库和数据通信的主要支柱。大中型计算机3规模和运算速度比大中型机要差，但仍能支持十几个用户同时使用。具有体积小、价格低、性能价格比高等优点，适合中小企业和事业单位用于工业控制、数据采集、分析计算、企业管理以及科学计算等，也可做巨型机或大中型机的辅助机。小型机1.1.2计算机的特点和分类5简称微机，是当今使用最普及、产量最大的一类计算机，体积小、功耗和成本低、灵活性大，性价比明显优于其他类型计算机，因而得到了广泛应用。微型计算机4工作站是介于个人计算机和小型机之间的高档微型计算机，通常配备有大屏幕显示器和大容量存储器，具有较高的运算速度和较强的网络通信能力，有大型机或小型机的多任务和多用户功能，同时兼有微型计算机操作便利和人机界面友好的特点。工作站单片机单板机个人计算机1.1.3计算机的应用领域1．科学计算（或数值计算）利用计算机来完成科学研究和工程技术中提出的数学问题的计算。利用计算机的高速计算、大存储容量和连续运算的能力，可以实现人工无法解决的各种科学计算问题。科学计算仍然是计算机应用的一个重要领域，如高能物理、工程设计、地震预测、气象预报、航天技术等。2．数据处理（或信息处理）指对大量信息进行收集、存储、整理、分类、统计、利用、传播等加工处理。如在企业管理、会计、医学、图书、情报等方面的应用。常见的办公自动化系统、管理信息系统、酒店服务系统、航空订票系统等都属于数据处理范围。1.1.3计算机的应用领域3．计算机辅助技术（1）计算机辅助设计（ComputerAidedDesign，CAD）例如，在电子计算机的设计过程中，利用CAD技术进行体系结构模拟、逻辑模拟、插件划分、自动布线等，从而大大提高了设计工作的自动化程度。在建筑设计过程中，可以利用CAD技术进行力学计算、结构计算、绘制建筑图纸等，这样不但提高了设计速度，而且可以大大提高设计质量。利用计算机系统辅助设计人员进行工程或产品设计，以实现最佳设计效果的一种技术。它已广泛地应用于飞机、汽车、机械、电子、建筑和轻工等领域。1.1.3计算机的应用领域（2）计算机辅助制造（ComputerAidedManufacturing，CAM）使用CAM技术可以提高产品质量，降低成本，缩短生产周期，提高生产率和改善劳动条件。将CAD和CAM技术集成，实现设计生产自动化，这种技术被称为计算机集成制造系统（CIMS），它的实现将真正做到无人化工厂（或车间）。计算机辅助制造是利用计算机系统进行生产设备的管理、控制和操作的过程。例如，在产品制造过程中，用计算机控制机器的运行、处理生产过程中所需的数据、控制和处理材料的流动，以及对产品进行检测等。1.1.3计算机的应用领域（3）计算机辅助教学（ComputerAidedInstruction，CAI）利用计算机来辅助学生学习，它能够利用计算机将一些抽象的原理、加工方法和工作流程等以图形、表格、动画、分步演示等方式“演绎”出来，以辅助学生理解。此外，利用交互方式还可以帮助学生自学、自测。1.1.3计算机的应用领域4．过程控制过程控制是利用计算机及时采集检测数据，按最优值迅速地对控制对象进行自动调节或自动控制。采用计算机进行过程控制，提高控制的自动化水平提高控制的及时性和准确性。例如，在汽车工业方面，利用计算机控制机床，进而控制整个装配流水线，不仅可以实现精度要求高、形状复杂的零件加工自动化，而且可以使整个车间或工厂实现自动化。1.1.3计算机的应用领域5．网络应用计算机技术与现代通信技术的结合构成了计算机网络。计算机网络的建立，解决了通讯和资源共享问题，促进了国际间的文字、图像、视频和声音等各类数据的传输与处理。1.1.3计算机的应用领域6．电子商务全球各地广泛的商业贸易活动中，在因特网开放的网络环境下，基于浏览器/服务器应用方式，买卖双方不必谋面而进行各种商贸活动，实现消费者的网上购物、商户之间的网上交易和在线电子支付，以及各种商务活动、交易活动、金融活动和相关的综合服务活动的一种新型的商业运营模式。1.1.3计算机的应用领域突破了时间和地点的限制、成本低、效率高、虚拟现实、功能全面，使用更灵活、安全、有效。电子商务的运行模式按照电子商务交易主体之间的差异有多种不同的模式。电子商务的显著特点：最典型的运行模式有：商家－商家模式（BusinesstoBusiness，B2B）、商家－消费者模式（BusinesstoConsumer，B2C）、消费者－消费者模式（ConsumertoConsumer，C2C）。1.1.3计算机的应用领域7．电子政务让政府机构运用计算机、网络和通信等现代信息技术手段，实现政府组织结构和工作流程的优化重组，超越时间、空间和部门分隔的限制，建成一个精简、高效、廉洁、公平的政府运作模式，以便全方位地向社会提供优质、规范、透明、符合国际水准的管理与服务。1.1.3计算机的应用领域转变政府工作方式，提高政府科学决策水平，优化信息资源配置，借助信息技术提高管理和服务水平。电子政务的特点：电子政务的应用模式有：政府－政府间的电子政务（GovernmenttoGovernment，G2G）、政府－企业间的电子政务（GovernmenttoBusiness，G2B）、政府－公民间的电子政务（GovernmenttoCitizen，G2C）。1.1.3计算机的应用领域8．大数据与云计算大数据（bigdata）或称巨量资料，是一种规模大到在获取、存储、管理、分析方面大大超出了传统数据库软件工具能力范围的数据集合，是需要新处理模式才能具有更强的决策力、洞察发现力和流程优化能力的海量、高增长率和多样化的信息资产。1.1.3计算机的应用领域其战略意义不在于掌握庞大的数据信息，而在于对这些含有意义的数据进行专业化处理实现数据的“增值”在以云计算为代表的技术创新大幕的衬托下，这些原本很难收集和使用的数据开始被利用起来了，通过各行各业的不断创新，大数据将会为人类创造更多价值。（1）大数据的特征四个“V”Volume大量Variety多样Value价值Velocity高速起始计量单位：PB，EB或ZB（1ZB=1024EB，1EB=1024PB，1PB=1024TB）1.1.3计算机的应用领域（2）大数据思维什么是大数据思维呢？大数据专家、牛津大学教授维克托·迈尔-舍恩伯格认为：需要全部数据样本而不是抽样（由样本到全量思维）；关注效率而不是精确度（由精确到模糊思维）；关注相关性而不是因果关系（由因果到关联思维）。1.1.3计算机的应用领域（3）大数据的用途亚马逊运用大数据为客户推荐商品信息。阿里巴巴用大数据成立了小微金融服务集团。谷歌更是计划用大数据接管世界。目前，很多行业都开始增加对大数据的需求，且决策逐渐由“业务驱动”向“数据驱动”转变，在商品厂商、零售商、企业为消费者提供的服务及医疗等众多领域均有体现。毫无疑问，大数据利用将成为提高核心竞争力的关键因素。此外，大数据与云计算技术也将会对计算机的芯片、存储、数据快速处理分析、数据挖掘技术等硬件和软件产业产生重要影响。大数据时代不仅处理着海量数据，同时也加工、传播、分享这些数据。通过对不同来源的数据进行管理、处理、分析与优化，将结果反馈到上述应用中，将创造出巨大的经济和社会价值。1.1.3计算机的应用领域（4）云计算云计算是一种基于互联网的计算方式，通过这种方式，共享的软硬件资源和信息可以按需求提供给计算机和其他设备。云计算是硬件资源的虚拟化，大数据是海量数据的高效处理。1.1.3计算机的应用领域高新兴平安城市增值运营部总经理李波认为：云计算与大数据如同手心手背的关系，二者不可或缺，相辅相成。大数据必然无法用单台的计算机进行处理，必须采用分布式架构。它的特色在于对海量数据进行分布式数据挖掘，但它必须依托云计算的分布式处理、分布式数据库和云存储、虚拟化技术。从结果来看，云计算注重资源分配，大数据注重的是资源处理。大数据需要云计算支撑，云计算为大数据处理提供平台。9．人工智能（ArtificialIntelligence，AI）研究使计算机来模拟人的某些思维过程和智能行为（如学习、推理、思考、规划等）的学科，主要包括计算机实现智能的原理、制造类似于人脑智能的计算机，使计算机能实现更高层次的应用。1.1.3计算机的应用领域人工智能涉及计算机科学、心理学、哲学和语言学等自然科学和社会科学的几乎所有学科。人工智能应用涵盖机器翻译、自然语言处理、智能驾驶、智能控制、专家系统、机器人、语言和图像理解、遗传编程机器人工厂、自动程序设计、航天应用、庞大的信息处理、储存与管理、智能家居，以及执行人类无法完成的或复杂或规模庞大的任务等，是计算机应用研究的前沿学科。2017年年末，工信部正式印发《促进新一代人工智能产业发展三年行动计划》1.1.3计算机的应用领域1.1.4未来计算机的发展趋势1．计算机发展的趋势（1）巨型化发展高速度、大存储容量和强功能的超级巨型计算机。（2）微型化由于超大规模集成电路技术的发展，计算机的体积越来越小、功耗越来越低、性能越来越强、性价比越来越好，微型计算机已广泛应用到社会的各个领域。（3）多媒体化计算机领域中最引人注目的高新技术之一。（4）网络化计算机发展的又一个重要趋势。计算机网络化，是指用现代通信技术和计算机技术把分布在不同地点的计算机互联起来，组成一个规模大、功能强、可以互相通信的网络结构。（5）智能化智能化使计算机具有模拟人的感觉和思维过程的能力，使计算机成为智能计算机。自20世纪60年代开始创造新的程序设计语言，即所谓的“非冯·诺依曼”语言，同时在计算机元件方面提出了发明与人脑神经网络相类似的新型大规模集成电路的设想。1.1.4未来计算机的发展趋势2．未来新型计算机未来的计算机将是计算机技术、微电子技术、光学技术、超导技术和电子仿生技术相结合的产物，新型的量子计算机、生物计算机和光子计算机等将会在21世纪逐渐走进我们的生活。1.1.4未来计算机的发展趋势（1）量子计算机量子计算机是一种全新的基于量子理论的计算机，遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。优点：解题速度快、存储量大、搜索功能和安全性较高等。（2）生物计算机生物计算机（分子计算机）在20世纪80年代中期开始研制。特点：采用生物芯片。优点：生物芯片的蛋白质具有生物活性，能够跟人体的组织结合在一起。（3）光子计算机利用光子取代电子进行数据运算、传输和存储。优点：超高速的运算速度、强大的并行处理能力、大存储量、非常强的抗干扰能力、与人脑相似的容错性等。课堂训练1.讲一讲计算机的起源及发展历程。2.计算机的特点是？3.计算机的应用领域是？课堂小结本小结学习了，计算机的起源，发展历程，特点，分类，应用领域及未来发展趋势。未来的计算机，将以超大规模集成电路为基础，向巨型化、微型化、多媒体化、网络化与智能化等方向发展。计算机中信息的表示与存储1.21.2.1数据与信息信息就是对客观事物的反映，从本质上看信息是对社会，以及自然界中事物的特征、现象、本质及规律的描述。数据是载荷或记录信息的按一定规则排列组合的物理符号，可以是数字、文字、图像，也可以是计算机代码。信息是客观事物性质或特征在人脑中的反映，信息只有通过数据形式表示出来才能被人理解和接收。数据是信息的具体表现形式，数据经过加工处理之后，成为信息。1.2.2计算机中的数据数据有人读和机读。日常生活中人们都采用十进制数，而在计算机中，数据和指令都是用二进制表示的。在物理上最容易实现。算术运算规则简单，容易实现。两个符号“1”和“0”正好与逻辑值“是”（或称“真”）和“否”（或称“假”）相对应，为计算机实现逻辑运算和程序中的逻辑判断提供了便利条件。只有0和1两种数字符号，在存储、处理和传输过程中的可靠性最强，不易出错，提高了计算机本身的稳定性和可靠性。例如，可以只用高、低两个电平表示“1”和“0”，也可以用脉冲的有无或者脉冲的正负极性表示它们。计算机中采用二进制有以下优点：1.2.3计算机中数据的单位计算机中数据的常用单位有位和字节1．位（bit）2．字节（Byte）在计算机中数据的最小单位是位，位是指一位二进制数。字节是计算机中用来表示存储空间大小的最基本的容量单位，一个字节由8个位组成。千字节（KB）、兆字节（MB）、吉字节（GB）和太字节（TB）等单位也可以表示存储容量1KB=1024B=210B1MB=1024KB=1024×1024B=220B1GB=1024MB=1024×220B=230B1TB=1024GB=1024×230B=240B1.2.4进位计数制及转换1．什么是数制所谓数制，就是人们利用符号来计数的科学方法，又称计数制。数制有很多种，如最常使用的十进制、钟表的六十进制、年月的十二进制等，它们均是进位计数制，是指按进位的原则进行计数。进位计数制有数码、基数和位权三个要素。一般来说，若把各种进位计数制统称为R进制，则R进位制具有下列特点。1.2.4进位计数制及转换（1）数码指具有R个不同的数字符号：0，1，…，（R－1）。（2）基数基数是“R”。进位制的基数是指该进位制中允许选用的基本数码的个数。例如:十进制，有十个数码（0，1，2，3，…，9），故其基数R为10；二进制，有两个数码（0，1），故其基数R为2。例如十进制中每位上可用的数字只能为0，1，2，3，…，9共十个数码；二进制中每位上可用的数字只能为0，1共两个数码。1.2.4进位计数制及转换（3）位权指一个数字在某个固定位置上所代表的值，处在不同位置上的数字所代表的值不同，每个数字的位置决定了它的值或者位权。例如:十进制中，数字6在十位数位置上表示60，在百位上表示600，而在小数点后第1位则表示0.6。每个数码所代表的真正数值等于该数码乘以一个与数码位置相关的常数，这个常数就叫位权位权的大小是以基数R为底、数码所在位置的序号为指数的整数次幂。1.2.4进位计数制及转换小数点左边，从右至左分别为0，1，2，…；小数点右边，从左至右分别为-1，-2，-3，…。位权按“逢R进一”的规则进行计数。位置序号排列规则如下：例如:十进制12506.23的展开式为：(12506.23)10=1×104+2×103+5×102+0×101+6×100+2×10-1+3×10-2二进制11011.01的展开式为：(11011.01)2=1×24+1×23+0×22+1×21+1×20+0×2-1+1×2-21.2.4进位计数制及转换（如D（十进制）、B（二进制）、Q（八进制）、H（十六进制））为了标识不同的数制，可在数的后面加上后缀字符:可以将数用圆括号括起来:（如10，2，8，16）表示该括号内的数是哪一种进位制中的数。例如，二进制数11001.01可以表示成11001.01B或(11001.01)2。1.2.4进位计数制及转换对十六进制数，若打头的数为A～F，则应在A～F之前加一个0，以表示这是一个数而不是其他符号。同样，23466Q和(23DC.FF)16都是合法的表示形式。表1-1中列出了计算机中常用的数制。若不注明数制，则默认为十进制。表1-1计算机中常用的数制表示数制数码基数位权进位关系后缀字符二进制0，122i逢二进一B八进制0，1，2，…，788i逢八进一Q十进制0，1，2，…，91010i逢十进一D十六进制0，1，2，…，9，A，B，C，D，E，F1616i逢十六进一H计算机中常见的各种进制之间的对应关系如表1-2所示。表1-2各种数制的对应关系十进制二进制八进制十六进制十进制二进制八进制十六进制000081000108111191001119212210101012A3113311101113B41004412110014C51015513110115D61106614111016E71117715111117F1.2.4进位计数制及转换非十进制数转换为十进制数的方法：将非十进制数各位按位权展开求和即可。2．非十进制数转换为十进制数【例1-1】分别将(1010.1)2，(4567.65)8和(56AF.1)16转换为十进制数。(1010.1)2=1×23+0×22+1×21+0×20+1×2-1 =8+0+2+0+0.5 =(10.5)10 (4567.65)8=4×83+5×82+6×81+7×80+6×8-1+5×8-2 =2048+320+48+7+0.75+0.078125 =(2423.828125)10 (56AF.1)16=5×163+6×162+10×161+15×160+1×16-1 =20480+1536+160+15+0.0625 =(22191.0625)101.2.4进位计数制及转换十进制数转换为非十进制数分整数部分和小数部分分别处理。整数部分的转换采用“除R取余法”。小数部分的转换则采用“乘R取整法”，并将所得数按顺序排列。3．十进制数转换为非十进制数例如，把十进制数转换成相应的二进制数，只要把十进制数不断除以2，并记下每次所得余数，所有余数按与所得到的相反次序排列即为相应的二进制数。即先得到的余数为二进制整数的低位，而后得到的余数为二进制整数的高位。【例1-2】~【例1-4】：位于书P141.2.4进位计数制及转换二进制与八进制之间的转换可以先转换为十进制，再转换为需要的进制数。八进制数转换为二进制数时，只需将每位八进制数转换为相应的三位二进制数即可。4．非十进制之间的相互转换（1）二进制与八进制之间的转换【例1-5】将(11010000101.1111)2转换为八进制数，将(32.67)8转换为二进制数。(11010000101.1111)2转换为八进制数。

1.2.4进位计数制及转换二进制数转换为十六进制数，以小数点为界，整数部分从小数点开始向左每四位一组，不足四位在左边以0补足四位，小数部分从小数点开始向右每四位一组，不足四位在右边以0补足四位，然后将每组二进制转为相应的十六进制数。十六进制数转换为二进制数，只需将每位十六进制数转换为相应的四位二进制数即可。将(1101101110.101101)2转换为十六进制数。0011

0110

1110

.

1011

0100

3

6

E

.

B

4即(1101101110.101101)2=(36E.B4)16。（2）二进制与十六进制之间的转换【例1-7】将十六进制数(1AC0.6D)16转换为二进制数。

1

A

C

0

.

6

D0001

101011000000.01101101即(1AC0.6D)16=(1101011000000.01101101)2。1.2.4进位计数制及转换1.2.5信息的编码信息需要按照规定好的二进制形式表示才能被计算机处理，这些规定的形式就是信息编码。信息的类型简单的类型：数字和文字复杂的类型：表格、声音、图形和图像编码时要考虑信息的特性，并且要方便计算机的存储和处理，还涉及世界范围内有关信息的表示、交换、处理、存储的基本问题。1．BCD码BCD码专门解决用二进制数表示十进数的问题。表1-3所示为十进制数0～9与其BCD码的对应关系。表1-3十进制数与BCD码的对应关系十进制数BCD码十进制数BCD码000005010110001601102001070111300118100040100910011.2.5信息的编码2．ASCII码在计算机系统中使用最广泛的是美国标准信息交换代码，即ASCII码（AmericanStandardCodeforInformationInterchange）ASCII码有7位版本和8位版本国际通用包括32个通用控制字符、10个十进制数码、52个英文大小写字母和34个专用符号，共128（即27）个元素。需要用7位二进制数b7b6b5b4b3b2b1进行编码，以区分每个字符，如表1-4所示。（位于书P16-17）1.2.5信息的编码ASCII码表中有每个通用控制字符代表不同的含义，其具体含义如表1-5所示。表1-5通用控制字符含义表控制字符含义控制字符含义控制字符含义控制字符含义NUL空BS退一格DLE数据链换码CAN作废SOH标题开始HT横向列表DC1设备控制1EM缺纸STX正文开始LF换行DC2设备控制2SUB换置ETX正文结束VT垂直制表DC3设备控制3ESC换码EOT传输结束FF走纸DC4设备控制4FS文字分隔符ENQ询问字符CR回车NAK否定GS组分隔符ACK承认SO移位输出SYN空转同步RS记录分隔符BEL报警SI移位输入ETB信息组传送结束US单元分隔符1.2.5信息的编码3．汉字的编码（1）国标码1980年我国颁布了《信息交换用汉字编码字符集·基本集》（GB2312－80），这个标准所收集的字符及其编码称为国标码，又叫国标交换码。（2）区位码区位码指出了该汉字或字符在字符集中的位置，区位码与汉字是一一对应的。例如，汉字“啊”，它的区位码是1601，即“啊”位于第16区的第1位。1.2.5信息的编码汉字的区位码和国标码之间是有联系的，每个汉字的区号和位号加上十进制数32或十六进制20H之后，对应的二进制代码才是它的国标码。例如，“啊”字的区号和位号分别为16，01，区号和位号各加上32得48，33，将48，33各用7位二进制数表示，分别是0110000和0100001，再把最高位前各加1个0，得十六位二进制数0011000000100001，将二进制数转换成十六进制数(3021)16就是它的国标码。也可将区号和位号16，01转化为十六进制10H和01H，直接各加20H，同样得到“啊”的国标码(3021)16。国标码和区位码的关系如下：国标码=区位码+2020H1.2.5信息的编码（3）机内码供计算机系统内部进行存储、加工处理、传输等统一使用的代码，又称为汉字内部码或汉字内码。例如，“啊”字的国标码为(3021)16，对应的二进制数为0011000000100001，将前后两个字节的最高位置为1得1011000010100001，即十六进制数(BOA1)16是它的机内码。由于每个字节的最高位为1，而27=128=80H。汉字的机内码和国标码的对应关系如下：机内码=国标码+8080H1.2.5信息的编码（4）汉字的输入码汉字输入码又称外码，是为了将汉字输入到计算机而设计的代码。汉字输入码可分为：数字码（如区位码、电报码）、拼音码（如智能全拼、智能ABC、搜狗拼音）、字形码（如五笔字型、表形码）、音形码（如自然码、全息码）语音识别汉字的输入码与汉字的机内码是不同范畴的概念。无论采用什么样的编码输入法来输入一个汉字，其机内码都是相同的。1.2.5信息的编码（5）字形码汉字字形码是汉字字库中存储的汉字字形的数字化信息，用于汉字的显示和打印。目前，计算机中汉字字形的产生方式大多是数字式，即以点阵方式形成汉字。图1-1“大”字的16×16点阵字形及编码常用的字形点阵有16×16点阵、24×24点阵、64×64点阵等。图1-1为汉字“大”的16×16点阵字形码。1.2.5信息的编码一个汉字16×16点阵字形码需要占用16×16位，即16/8×16=2×16B的存储容量。24×24点阵字形码需要占用72B的存储容量。48×48点阵字形码需要占用288B的存储容量。一个汉字方块中行数、列数分的越多，描绘的汉字也越精致，但占用的存储空间也越大。从汉字代码的转换角度出发，汉字信息处理的过程如图1-2所示。图1-2汉字信息的处理过程1.2.5信息的编码课堂训练1.数据和信息分别是什么意思？2.计算机中数据的常用单位是哪两种？3.数据有哪两种状态？课堂小结计算机中的数据表示、存储计算机中的西文和汉字的信息编码计算机中常用数制间的相互转换计算机系统的组成1.3相互支持缺一不可计算机硬件计算机软件指那些看得见、摸得着的实实在在的机器部件，是计算机工作的物质基础。指那些能在计算机硬件设备上运行的各种程序、数据和有关文档，用于指挥计算机系统按指定的要求进行工作。完整的计算机系统计算机系统计算机系统的组成硬件系统软件系统主机外部设备内存储器CPU运算器控制器外存储器输入设备输出设备图1-3计算机系统的组成系统软件应用软件硬盘、光盘U盘移动硬盘固态硬盘键盘鼠标扫描仪数码相机显示器打印机绘图仪操作系统数据库管理系统语言处理程序服务程序MS-DOS，Windows，Unix，Netware，AndroidAccess，VisualFpxPro，SQLServer，Oracle机器语言汇编语言高级语言C，Java等面向对象语言C++诊断程序调试程序编辑程序应该软件包Office办公软件Photoshop图像处理AutoCAD绘图软件票务管理等财务管理系统人事管理系统等用户程序1.3.1硬件系统计算机的硬件系统由五大功能部件组成：图1-4计算机硬件系统的组成1．运算器运算器又称算术逻辑单元（ArithmeticLogicUnit，ALU），是计算机对数据进行加工处理或运算的部件。运算器中还包括用来暂时存放数据的寄存器、累加器等。运算器是计算机的核心部件，它的技术性能的高低直接影响着计算机的运算速度和整机性能。1.3.1硬件系统2．控制器控制器是计算机的指挥中心，负责控制协调整个计算机的各部件协调一致地自动工作。主要功能：从存储器进行取指令、分析指令、执行指令、使计算机实现程序的自动执行操作。控制器主要由指令寄存器、译码器、程序计数器、操作控制器等组成。当前的微型计算机都是把运算器和控制器集成在一个大规模或超大规模芯片上，称为中央处理单元（CentralProcessingUnit，CPU），又称为微处理芯片，是计算机的核心部件，如图1-5所示。图1-5CPU1.3.1硬件系统知识库CPU是微机的核心部件，反映其性能的重要指标是主频和字长。时钟频率：CPU执行指令的速度与系统时钟有着密切联系。系统时钟是计算机的一个特殊器件，它周期性地发出脉冲式电信号，控制和同步各个器件的工作节拍。系统时钟的频率越高，整个机器的工作速度就越快。CPU的主频：是指CPU能够适应的时钟频率，或者说是CPU的标准工作频率，它等于CPU在一秒钟内能够完成的工作周期数，以赫兹（Hz）为单位。CPU的字长：是指CPU在一次操作中能处理的二进制最大数据单位，它体现了一条指令所能处理数据的能力，是衡量计算机性能的一个重要因素。CPU已由早期的8位、16位、32位，发展到目前的64位。3．存储器存储器是计算机的记忆装置，用来存储数据和程序，是计算机的“仓库”。容量越大，存取速度越快，其性能越好。存储器的工作速度是制约计算机整体运算速度的主要因素之一。为了解决CPU与存储器之间的速度不匹配的矛盾，计算机的存储器系统采用两级存储方式：内存储器和外存储器。程序存储工作方式：由存储器按事先编好的程序快速地提供给微处理器进行处理1.3.1硬件系统（1）内存储器又称内存或主存储器用来存放正在执行的程序和数据，可与CPU直接交换信息，特点是容量小、速度快。用于存放暂时不用的程序和数据。内存储器采用半导体存储技术存储信息。1.3.1硬件系统按其工作特点可分为：只读存储器（ReadOnlyMemory，ROM）用户不能向ROM写入数据，只能从中读取数据，其中的信息是在制造时一次写入的。ROM常用来存放固定不变、重复使用的程序或数据，即使机器断电，存于其中的数据也不会丢失。最典型的是BIOS（基本输入/输出系统），其中的指令告诉计算机如何访问磁盘驱动器和其他外围设备，这种内容固定且每次开机时都要执行的程序。随机存储器（RandomAccessMemory，RAM）是一种读/写存储器，其内容可以随时根据需要读出，也可以随时重新写入新的信息。当机器断电，其中保存的信息将会丢失。RAM在微型计算机中主要用来存放正在执行的程序和临时数据。计算机内存容量一般指的是RAM的容量。目前，市场上常见的内存容量为2GB，4GB，8GB，16GB和32GB。如图1-6所示为台式机内存条。图1-6台式机内存条1.3.1硬件系统由于CPU的主频越来越高，而内存的读写速率达不到CPU的要求，所以在内存和CPU之间引入高速缓冲存储器（Cache），用于暂存CPU和内存之间交换的数据。CPU首先访问Cache中的信息，Cache可以利用CPU忙于运算的时候和RAM交换信息，这样避免了时间上的浪费，起到了缓冲作用，充分利用CPU资源，提高运算速度，是计算机中读写速率最快的存储设备。1.3.1硬件系统（2）外存储器简称外存或辅存通常以磁介质和光介质的形式来保存数据，不受断电限制，可以长期保存数据。特点是容量大、价格低，但是存取速度慢。存储容量也以字节为基本单位。1.3.1硬件系统①磁盘分为：软盘是一种磁介质形式的存储器。硬盘由涂有磁性材料的铝合金或玻璃圆片组成，一般被固定在计算机机箱内。图1-7硬盘1.3.1硬件系统②磁带。磁带在20世纪60年代是大型计算机上最为流行的存储设备，微机出现后，使用的磁带是盒式磁带，与目前的录音磁带类似。磁带采用的是顺序存取方式，其存取速度不如磁盘的速度快，常作为大容量的备份工具。常见的刻录机和刻录盘如图1-8所示。图1-8刻录机和刻录盘（磁带）1.3.1硬件系统③光盘存储器。光盘存储器是利用光学原理进行信息读写的存储器。光盘存储器主要由光盘驱动器和光盘组成。光盘驱动器（光驱）是读取光盘的设备，通常固定在主机箱内。常用的光盘驱动器有CD-ROM和DVD-ROM。存储原理是一种光学存储介质，通过激光技术将数据信息存储在塑料基质中。特点：容易携带、不易受干扰、成本低等。根据其制造材料和记录信息方式的不同分为：只读光盘（CD-ROM）、一次性写入光盘（CD-R）和可擦写光盘（CD-RW）1.3.1硬件系统④新型存储设备。U盘全称USB闪存驱动器，是一种使用USB接口的无需物理驱动器的微型高容量移动存储产品，通过USB接口与电脑连接，实现即插即用。优点：小巧、便于携带、存储量大、价格便宜、性能可靠。移动硬盘是以硬盘为存储介质，用于计算机间交换大容量数据的便携性存储产品。优点：容量大、体积小、传输速度快、可靠性好等。固态硬盘用固态电子存储芯片阵列制成的硬盘，由控制单元和存储单元（DRAM或FLASH芯片）两部分组成。存储单元负责存储数据，控制单元负责读取和写入数据。图1-9U盘图1-10移动硬盘图1-11固态硬盘1.3.1硬件系统知识库固态硬盘的存储介质分为两种：基于闪存的固态硬盘：采用FLASH芯片作为存储介质，即通常所说的SSD（SolidStateDrive），如图1-11所示。它的外观可以被制作成多种模样，如笔记本硬盘、微硬盘、存储卡、U盘等样式。这种SSD固态硬盘最大的优点就是可以移动，而且数据保护不受电源控制，能适应于各种环境，但使用年限不长，适合于个人用户使用。基于DRAM的固态硬盘：采用DRAM作为存储介质，目前应用范围较窄。它是一种高性能的存储器，而且使用寿命很长，但是需要独立电源来保护数据安全。固态硬盘的特点：低功耗、无噪声、抗振动、低热量。固态硬盘的缺点：数据损坏后难以修复、成本高、写入次数限制等。图1-11固态硬盘4．输入设备输入/输出设备及外存储器统称为外围设备，简称外设。（1）键盘图1-12键盘计算机最基本的输入设备，用户可以用它来输入数据、程序和命令。（2）鼠标可以方便、准确地通过移动光标来进行定位，并通过按键完成各种操作和命令，是最常用的输入设备。图1-13光电鼠标1.3.1硬件系统（3）扫描仪图1-14常见扫描仪是一种光电一体化的产品，用于捕获图像（照片、文字、图形和插画等），并将其转换为计算机可以显示、编辑、存储和输入的数据格式，是继键盘和鼠标之后的第三代主要的计算机输入设备。滚筒扫描仪便携扫描仪平板扫描仪手持扫描仪1.3.1硬件系统（4）数码相机图1-15数码照相机数码相机是一种新型的计算机输入设备，如图1-15所示。与传统的照相技术不同，它采用数字技术，照出的相片通过专用的读卡器可以直接输入计算机，使用更方便、快捷。1.3.1硬件系统（1）显示器5．输出设备输出设备将程序运行的结果或存储器中的信息传送到计算机的外部，提供给用户。是微型机最重要的输出设备依据工作原理不同，显示器分为：CRT显示器主要技术指标有点距、分辨率、刷新频率等。点距越小，显示出的图像越细腻。分辨率是指水平和垂直方向的像素数目的乘积，如1024×768。刷新频率指屏幕刷新速度，刷新速度70MHz以上，基本可消除显示器的闪烁感。图1-16CRT显示器1.3.1硬件系统LCD显示器一般可从亮度、对比度、可视角度、信号反应时间和色彩五个方面来衡量液晶显示器的性能，LCD显示器机身轻薄，节省空间。图1-17液晶显示器显示器的亮度值越高，显示画面越亮丽；对比度越高，色彩越鲜艳饱和，立体感越强；可视范围越大，浏览越轻松；显示器的色彩越多，图像色彩还原度越高。注意1.3.1硬件系统（2）打印机作用是将文字、图形等打印在打印纸上。图1-18针式、喷墨及激光打印机1.3.1硬件系统（3）绘图仪能按照人们要求自动绘制图形的设备。可将计算机的输出信息以图形的形式输出，如图1-19所示，主要可绘制各种管理图表、统计图、大地测量图、建筑设计图、电路布线图、各种机械图及计算机辅助设计图等。1.3.1硬件系统图1-19绘图仪（大幅面）（4）音箱和声卡将计算机中的声音信息放大并播放出来，如图1-20所示。音箱是计算机的一个输出设备，也是多媒体技术所需要的一个重要工具。将计算机的数字声音信息转换为人的耳朵可以听到的声音，即把数字信号转换为模拟信号，如图1-21所示。图1-20音箱图1-21声卡1.3.1硬件系统1.3.2软件系统指管理、监控、维护和操作计算机的软件。一般包括操作系统、数据库管理系统、语言处理程序及各种服务程序等。1．系统软件软件是指计算机运行所需要的程序、数据及有关文档资料的总称。软件系统是指各种软件的集合，是计算机系统的重要组成部分。可以分为系统软件和应用软件两大类。管理和控制计算机软件、硬件和数据资源的一组程序。（1）操作系统从资源管理角度讲，操作系统有五大功能：CPU管理作业管理内存管理设备管理文件管理负责协调计算机系统的各部分之间、系统与用户之间，以及用户与用户之间的关系。并提供用户与计算机之间的接口，为用户提供服务。1.3.2软件系统操作系统的种类很多，其分类如下：操作系统分类根据从操作系统支持的用户数和任务数根据操作系统的使用环境和对作业处理方式根据硬件结构单用户单任务操作系统，如MS-DOS等单用户多任务操作系统，如Windows等多用户多任务操作系统，如Unix等网络操作系统，如Netware，WindowsNT等多媒体操作系统，如Amiga等分布式操作系统批处理操作系统，如MVX，DOS\VSE等分时操作系统，如Linux，UNIX，XENIX等实时操作系统，如iEMX，VRTX，RTOS等图1-22操作系统的种类1.3.2软件系统（2）语言处理程序把程序设计语言翻译成计算机能识别并正常运行的软件就是语言处理程序。用户用来编写程序的语言语言处理程序一般是由汇编程序、编译程序、解释程序和相应的操作程序等组成。为用户设计的编程服务软件，其作用是将高级语言源程序或汇编语言源程序翻译成计算机能识别的目标程序。1.3.2软件系统在数据库系统中为数据库的建立、使用和维护而配置的软件。由数据库及方便多用户访问的计算机软、硬件资源等组成数据库技术是计算机应用中应用最广的一个分支。常用的桌面数据库管理系统有VisualFoxPro和Access，大型网络数据库有SQLServer，Oracle等。（3）数据库管理系统（4）服务程序提供一些常用的服务功能，为用户使用计算机和开发程序提供方便。如各类诊断程序、调试程序和编辑程序等。1.3.2软件系统2．应用软件常见的应用软件：各种信息管理软件、办公自动化软件、各种文字处理软件、各种辅助设计软件和辅助教学软件，以及各种软件包等。应用于特定领域中的某种具体软件。1.3.2软件系统3．程序设计语言计算机程序设计语言通常是一个能完整、准确和规则地表达人们的意图，并用以指挥或控制计算机工作的“符号系统”。计算机程序设计语言通常分为：（1）机器语言用二进制代码表示的计算机能直接识别和执行的一种机器指令的集合。特点：灵活、直接执行和速度快等。缺点：机器指令辨认、记忆、书写都很困难，编出的程序不直观，易出错，可移植性差。1.3.2软件系统（2）汇编语言用一种与计算机机器语言很接近的符号语言，采用有意义的符号来代替二进制的计算机指令，以方便人们编写程序。助记符例如，用add表示加，用sub表示减法。汇编语言依赖于特定计算机的指令集，与计算机硬件有关，程序的可移植性差，是一种低级语言。汇编语言源程序：使用汇编语言编写的程序。其通过汇编程序翻译成机器语言程序（目标程序）方可在计算机中运行。汇编过程如图1-23所示。图1-23汇编过程1.3.2软件系统（3）高级语言是一种比较接近自然语言和数学表达式的一种计算机程序设计语言。用高级语言编写的程序一般称为“源程序”，它不能直接被计算机识别和执行，只有将用高级语言编写的源程序翻译成机器指令，才能被计算机执行。图1-24编译过程通常有两种方式：编译方式将源程序整个编译成目标程序，然后通过链接程序将目标程序链接成可执行程序。大多数高级语言采用编译方式，C语言编译过程如图1-24所示。1.3.2软件系统解释方式是将源程序逐句翻译，翻译一句执行一句，边翻译边执行，不产生目标程序，由计算机执行解释程序自动完成。如BASIC语言和Perl语言。面向对象的编程语言将客观事物看作具有属性和行为的对象，通过归纳找出同一类对象的共同属性和行为并抽象成类。通过类的继承与多态可以很方便地实现代码重用，大大缩短软件的开发周期，并使得软件风格统一。面向对象的程序设计语言有很多，如C++，Java等。Java语言是近几年发展起来的一种新型的高级语言，它简单、安全、可移植性强，适用于网络环境的编程，多用于交互式多媒体应用。1.3.2软件系统课堂训练1.一个完整地计算机系统包括哪两个系统？2.计算机的硬件系统由五大功能部件组成：___________?3.软件是指什么的总称？课堂小结计算机系统的组成及各组成部分的功能一个完整的计算机系统包括硬件系统和软件系统。多媒体技术简介1.4多媒体技术结合文本（Text）图形（Graphics）图像（Images）动画（Animation）声音（Sound）计算机进行综合处理和控制，能支持完成一系列交互式操作的信息技术。多媒体技术的发展使计算机由办公室和实验室中的专用品变成了信息社会的普通工具。广泛应用于工业生产管理、学校教育、公共信息咨询、商业广告、军事指挥与训练，甚至家庭生活与娱乐等领域。1.4.1多媒体技术的特点多媒体技术有以下五个主要特点：多样性是指多媒体技术所涉及的信息表现形式多样化，如有文本、图形、图像、动画、声音及视频。集成性是指利用计算机综合处理多种信息媒体，可使它们建立起逻辑关系，最终形成融合一体的多媒体系统。交互性是多媒体应用有别于传统信息交流媒体的主要特点之一。传统信息交流媒体只能单向地、被动地传播信息，而多媒体技术则可以实现人对信息的主动选择和控制。数字化是指多媒体中的各个单媒体都是以数字形式存放在计算机中的。实时性多媒体技术是多种媒体集成的技术，在这些媒体中，有些媒体（如声音、视频和动画）是与时间密切相关的，这就决定了多媒体技术必须支持实时处理。1.4.2多媒体信息的数字化表示多媒体计算机需要综合处理文本、声音、图形、图像及动画等媒体信息，计算机表示就是用文件来存储这些媒体信息。1．文本信息的计算机表示文本是以文字和各种专用符号表达的信息形式，多媒体应用中使用较多的是带有段落格式、字符格式的文字。是人与计算机之间进行信息交换的主要媒体。在计算机发展的早期，在屏幕上显示的都是文字信息，后来才出现图形、图像、声音等媒体。常见的文本文件格式有.txt（文本文档）和.rtf（记事本文档），文字文件格式有.doc或.docx（Word文本格式）等。2．声音信息的计算机表示声音也称音频，属于听觉类媒体。音频信号是一种模拟信号，通过采样和量化可以实现模拟量的数字化，这个过程称为“模数转换”。通过采样和量化，可将一个连续的波形变成一系列二进制数字表示的数据。数字化的声音的质量取决于采样频率和量化分级的细密程度。量化的分辨率越高，所得数字化的声音的保真程度也越好，数据量也越大。在播放声音时，计算机还要将数字信号转化成模拟信号。在多媒体音频技术中存储声音信息的文件格式有多种。如WAV，MIDI，MP3等。1.4.2多媒体信息的数字化表示3．图形图像信息的计算机表示图形和图像的区别:一般是指使用计算机绘制的黑白或彩色矢量图。如使用直线、圆、圆弧、任意曲线和图表等绘制的几何图。由图像输入设备（如数码相机、扫描仪）捕捉的实际场景画面，或以数字化形式存储的任意画面。如使用手机拍摄的照片。要在计算机中处理图像，必须先将图像通过数字化转变成计算机能够显示和存储的格式，再用计算机进行分析处理。图像的数字化过程主要分采样、量化与编码三个步骤。数字化后得到的图像数据量十分巨大，必须采用编码技术来压缩其信息量。在图像处理中，可用于图像文件存储的存储格式有多种，常见的有BMP，GIF，JPEG，PNG，TIF等。1.4.2多媒体信息的数字化表示4．视频信息的计算机表示视频数字化就是将视频信号经过视频采集卡转换成数字视频文件存储在数字载体——硬盘中。使用时，将数字视频文件从硬盘中读出，再还原成为视频加以输出。对视频信号的采集，尤其是动态视频信号的采集需要很大的存储空间和数据传输速度。这就需要在采集和播放过程中对图像进行压缩和解压缩处理。数字化后的视频存在大量的数据冗余，也需要进行压缩。在多媒体视频技术中，常用的视频文件格式有AVI，MOV，MPG等。此外，还有很多在线播放的视频文件格式，如WMV，ASF等。1.4.2多媒体信息的数字化表示5．动画信息的计算机表示计算机动画是指采用图形与图像处理技术，借助于编程或动画制作软件生成一系列的景物画面，其中，当前帧是前一帧的部分修改。计算机动画是采