第01章基础知识

第1章计算机基础知识1.1计算机基础知识1.2数制与计算机编码1.3微型计算机的发展与系统组成1.4多媒体技术1.1计算机基础知识1.1.1计算机的发展史通常人们将计算机的发展，分为以下四个时代：第一代电子管时代（1946-1958）第二代晶体管时代（1958-1964）第三代集成电路时代（1964-1971）第四代大规模集成电路时代（1971-今）1.1.2计算机系统的应用领域(1)科学计算(2)数据处理(3)过程控制(4)计算机辅助系统(5)人工智能(6)计算机网络1.1.3计算机系统的组成计算机是由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备这五个主要功能部件组成的，它们被称为计算机的五大硬件。图1-1计算机系统的组成运算器中央处理器(CPU)主机控制器内存储器(如内存条)硬件系统输入设备(如键盘、鼠标等)外部设备输出设备(如显示器、打印机等)外存储器(如软盘、硬盘、光盘等)计算机系统操作系统(如DOS、Windows系列)语言编译系统(如C++、Pascal等)系统软件数据库管理系统(如FoxPro)服务性程序(如股票分析程序)软件系统应用软件包(如CAD)应用软件用户程序1.2数制与计算机编码1.2.1计算机数制的基本概念1.2.2二进制、八进制、十六进制数1.二进制数二进制数中，基数为2。在二进制数中出现的数字字符只有两个：0与1。要将十进制整数转换为二进制整数可以采用“除2取余”法：例如：(49)10=(110001)2要将十进制纯小数转换为二进制小数可以采用“乘2取整”法：例如：(0.25)10=(0.01)2(0.37)10=(0.010111……)22.八进制数:例如：(49)10=(61)8(0.37)10=(0.2753……)83.十六进制数:例如：(49)10=(31)16(419)10=(1A3)164.计算机中数的表示5.各数制之间的转换6.二进制数的运算1.2.3计算机中的字符编码1.2.4计算机中的汉字编码1.2.5计算机中存储单位1.3微型计算机的发展与系统组成1.3.1微型计算机的发展1.3.2微型计算机的硬件组成及其主要功能主机、外部设备、键盘、鼠标、显示器1.3.3微型计算机操作系统的基本知识及发展1．操作系统的类型2．PC机操作系统的发展1.3.4微型计算机的系统软件和应用软件1．基本输入输出系统2．系统软件3．应用软件4．计算机软件、硬件之间的关系1.3.5微型计算机的总线和IO接口1.3.6微型计算机的主要技术指标1.3.1微型计算机的发展随着20世纪70年代大规模集成电路技术的采用和该技术的日趋成熟，微型计算机（Microcomputer）得到了异乎寻常的发展，并开始扮演着越来越重要的角色。微型计算机的发展，通常是按其CPU字长和功能来划分的，一般分为以下四个时代：第一代4位机或低档8位机（1971-1973）第二代中档及高档8位机（1974-1978）第三代16位机（1979-1985）第四代32位高档微机（1985-今）由于微型计算机结构简单、体积小、价格便宜、具有很强的通用性，它已成为使用最为广泛的一种机型。1.3.2微型计算机的硬件组成及其主要功能1．主机PC机的主机由主机板、CPU、内存储器和显卡组成。2．外部设备中央处理器和主存储器构成计算机的主体，称为主机，主机以外的大部分硬件设备都称为外部设备或外围设备，简称外设。包括辅助存储器（硬盘存储器、软盘存储器、光盘存储器、U盘），输入/输出设备等。3．键盘键盘是一种最普通的输入设备。键盘按照产生编码的方式分为编码键盘和非编码键盘。PC机使用的键盘属于非编码键盘，键盘内部有处理器。PC机的按键按下后，接点闭合的方式有两种：一种是机械式，一种是感应式。4．鼠标目前，在可视化的操作环境下鼠标基本上是不可缺少的输入设备。市场上销售的鼠标种类繁多，常见的有机电式鼠标和光电式鼠标。根据鼠标上按键的多少，有两键鼠标、三键鼠标还有带滑轮的鼠标等。5．显示器显示器的种类很多，按显示设备所用的显示器件分有阴极射线管CRT（CathodeRayTube），液晶显示器LCD（LiquidCrystalDisplay），等离子显示器等等。1.3.3微型计算机操作系统的基本知识及发展操作系统（OperatingSystem）是离硬件最近的一层系统软件，是用户和计算机之间的接口，由一整套分层次的控制程序组成，统一管理计算机的所有资源，如CPU、存储器、I/O设备等硬件，以及其他系统软件与应用软件。操作系统的定义：操作系统是控制和管理计算机硬件和软件资源、合理地组织计算机工作流程以及方便用户使用计算机的程序集合。1．操作系统的类型2．PC机操作系统的发展1．操作系统的类型任何一台计算机都应配备相应的操作系统，从不同角度对操作系统进行分类。（1）按计算机类型分类计算机有微型机、小型机、大型机，其相应的操作系统可分为：微型机操作系统、小型机操作系统、大型机操作系统。（2）按处理方法分类批处理系统、分时系统、实时系统。如果一个系统兼有批处理、分时处理和实时处理中两者或两者以上的功能，称为通用操作系统。(3)按硬件结构分类如果按计算机系统的硬件结构和物理分布，可将操作系统分为：单机操作系统、多机操作系统、网络操作系统、分布式操作系统。2．PC机操作系统的发展DOS是英文DiskOperatingSystem的简称,它是20世纪80年代PC机上使用最广泛的一种磁盘操作系统。Microsoft公司研制的Windows1.0于1985年问世，它是一个具有图形用户界面的系统软件。1995年推出的Windows95是脱离MS-DOS的独立操作系统，它功能强大、用户操作简单，提供硬件“即插即用”功能和允许使用长文件名，大大提高了系统的易用性。Windows98是1998年推出的新版本，它除继承Windows95的特点之外，提高了稳定性，使运行速度更快，增强了管理能力，扩大了网络功能，具有高效的多媒体数据处理技术。WindowsNT是Microsoft公司于1993年推出的操作系统，对硬件环境有较高的要求。它采用客户/服务器与层次式相结合的结构，可以在多处理器的网络服务器等系列机器上运行。它支持多进程并发工作，具有较好的兼容性。近些年来，Microsoft公司陆续推出了Windows2000，WindowsXP等PC机操作系统，使PC机操作系统更加完善。Windows系统发展的主要趋势是：功能更强大、安全性更高、使用更方便。1.3.4微型计算机的系统软件和应用软件1．基本输入输出系统一般情况下，人们不能直接操作裸机，必须通过一个叫做“基本输入输出系统”的软件系统（英文为BasicInput/OutputSystem，简称BIOS），才能操作控制裸机，之所以这样称呼它，是因为它提供了最基本的计算机操作功能。2．系统软件软件是相对于硬件而言的。通常，软件包括了计算机运行所需要的所有程序、数据和文档。从计算机系统角度考虑，软件可分为系统软件、应用软件。系统软件通常是指管理、监控和维护计算机资源（包括硬件和软件）的一种软件。如：操作系统、各种程序设计语言及其解释程序、编译系统、数据库管理系统等。3．应用软件应用软件是指利用计算机及系统软件为解决各种实际问题而编制的、具有专门用途的计算机程序。平时见到和使用的绝大部分软件均为应用软件，如：各种字处理软件、各种用于科学计算的软件包、计算机辅助软件、各种图形软件、杀毒软件、学习软件、游戏软件、上网软件等。它们一般都运行在操作系统(如Windows2000)之上，由专业人员根据各种需要开发。4．计算机软件、硬件之间的关系计算机的硬件和软件是相辅相成的。计算机依靠硬件和软件的协调工作来完成给定的任务。硬件是软件的基础，任何软件都离不开硬件的支持；软件是硬件的灵魂，没有软件的支持，硬件的功能也得不到发挥。1.3.5微型计算机的总线和IO接口所谓的总线就是CPU、内（主）存、I/O设备、外（辅）存之间互联的通路。在总线上，通常传送三种信号：数据、地址和控制信号，传送数据信号的总线称为数据总线DB（DataBus），传送地址信号的总线称为地址总线AB（AddressBus），传送控制信号的总线称为控制总线CB(ControlBus)，所以总线是由这三种总线构成。总线就像“高速公路”，总线上传送的信息则被视为公路上的“车辆”。显而易见，在单位时间内公路上通过的“车辆”数直接依赖于公路的宽度、质量。因此，总线技术成为微机系统结构的一个重要方面。系统主板上一般有多个扩展槽，是用来连接各种接口板的。用户可以根据自已的需要插入各种各样的接口板连接各种各样外围设备。这些扩展槽与系统板上的总线相连。任何接口板插入扩展槽后，就可通过总线与CPU连接。PC机的这种开放的体系结构为用户自己组合可选设备提供了方便。有代表性的PC总线有ISA、EISA、MCA、VESA(VL-BUS)和PCI总线等，随着微型计算机的发展，目前常用的I/O总线是ISA、EISA、PCI。1.3.6微型计算机的主要技术指标衡量一台计算机系统性能的主要技术指标包括：（1）字长：即处理机一次运算所能处理数据的位数。（2）存储容量：存储容量分为内存容量、外存容量。（3）运算速度：（4）配备的外部设备：（5）接口的标准与类型：（6）配备的软件系统：（7）系统可靠性：包括硬件、软件的可靠性。人们通常综合上述指标衡量一台计算机的性能，也可将它们做为选用一台计算机的标准。1.4多媒体技术1.4.1多媒体的基本概念1.4.2多媒体的关键技术1.4.3多媒体计算机的组成1.4.4多媒体的技术规格1.4.5多媒体技术及其应用1.4.1多媒体的基本概念所谓“多媒体”(Multi-media)，可简单地理解为：一种以交互方式将文本、图形、图像、音频、视频等多种媒体信息，经过计算机设备的获取、操作、编辑、存储等综合处理后，以单独或合成的形态表现出来的技术和方法。特别是，它将图形、图像和声音结合起来表达客观事物，在方式上非常生动、直观、易被人们接受。多媒体具有多样化、交互性和集成性三个关键特性。多样化指的是信息媒体的多样化；交互性是指提供人们多种交互控制能力；集成性指不同媒体信息、不同视听设备及软、硬件的有机结合。多媒体以其丰富多彩的媒体表现形式、高超的交互能力、高度的集成性、灵活多变的适应性得到了广泛的应用，并形成了新的行业。1.4.2多媒体的关键技术多媒体计算机系统要求具有综合处理声、图、文信息的能力。目前主要有三大编码及压缩标准：l．JPEG标准JointPhotographicExpertsGroup2．MPEG标准MovingPictureExpertsGroup3．H.261标准1.4.3多媒体计算机的组成多媒体计算机系统最基本的硬件是声频卡（AudioCard）、CD-ROM光盘机（CD-ROM）、视频卡（VideoCard）。在普通的PC机中加上声频卡和CD-ROM就成为普遍意义上的多媒体计算机，可见，多媒体技术中的首要技术就是CD-ROM和声频卡。声频卡的种类很多，目前国内外市场上至少有上百种不同型号、不同性能和不同特点的声频卡。1．声频卡的关键指标（1）采样频率（2）采样值的编码位数2．声频卡的关键技术声频卡的关键技术包括：数字音频、音乐合成、MIDI与音效。1.4.4多媒体的技术规格多媒体开发中涉及的标准大致分成三类：1．多媒体技术标准包括:JPEG、MPEG、H.261、HyTime、MHEG、MPC等。2．多媒体通信标准包括:H.261、H.221、H.230、H.233、H.242、H.320、H.323V2、G.722、G.728和面向多点会议的H.231、H.243等。3．CD-ROM彩色标准自20世纪80年代初开始，Philipis和Sony公司联合制定了许多光盘（如CD-ROM、CD-R、CD-I等）的标准，以适合多媒体的各种应用。记载这些标准的手册分别用不同的颜色来包装以示区别，所以称为彩色标准。后来，在这些技术标准的基础上，又制定了若干国际标准。1.4.5多媒体