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第一章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)
本單元概覽
一、計(jì)算機(jī)概述
二、計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)。
三、計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)。
四、多媒體技術(shù)基礎(chǔ)。
一、計(jì)算機(jī)概述
1.計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)
高速自動(dòng)進(jìn)行信息處理的電子設(shè)備，它能按照人們預(yù)先編寫(xiě)的程序?qū)斎氲臄?shù)據(jù)進(jìn)行處理、存儲(chǔ)、傳送，從而輸出有用的信息或知識(shí)。
2.計(jì)算機(jī)的發(fā)展階段
計(jì)算機(jī)發(fā)展的5個(gè)階段：
(1)大型主機(jī)階段：主要電子管時(shí)代
(2)小型計(jì)算機(jī)階段：晶體管時(shí)代
(3)微型計(jì)算機(jī)階段：大規(guī)模集成電路時(shí)代
(4)客戶機(jī)/服務(wù)器階段：網(wǎng)絡(luò)階段
(5)Internet階段：從APPANET開(kāi)始到Internet階段
3.計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域
(1)科學(xué)計(jì)算(2)事務(wù)處理(3)過(guò)程控制(4)輔助工程
(5)人工智能(6)多媒體應(yīng)用
二、計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)
1.計(jì)算機(jī)硬件分類
服務(wù)器：提供服務(wù)的計(jì)算機(jī)。特點(diǎn)：處理能力強(qiáng)、存儲(chǔ)容量很大、并且有高速的輸入/輸出通道和聯(lián)網(wǎng)能力。
按應(yīng)用的范圍劃分：入門級(jí)、工作組級(jí)、部門級(jí)、企業(yè)級(jí)
按處理器體系結(jié)構(gòu)分：復(fù)雜指令集(CISC),精簡(jiǎn)指令集(RISC)，超長(zhǎng)指令字(VLIW)。
按用途劃分：文件服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、電子郵件服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器等。
按機(jī)箱結(jié)構(gòu)劃分：臺(tái)式服務(wù)器、機(jī)架式服務(wù)器、機(jī)柜式服務(wù)器、刀片式服務(wù)器。
工作站：面向計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等應(yīng)用領(lǐng)域的高性能計(jì)算機(jī)。
分類：(1)基于RISC(精簡(jiǎn)指令系統(tǒng))和UNIX操作系統(tǒng)的專業(yè)工作站(2)基于Intel處理器和Windows操作系統(tǒng)的PC工作站。
臺(tái)式機(jī)：微型計(jì)算機(jī)(或個(gè)人計(jì)算機(jī))。
筆記本：便攜機(jī)或移動(dòng)PC機(jī)。
手持設(shè)備：掌上電腦或亞筆記本。
2.計(jì)算機(jī)配置
計(jì)算機(jī)的硬件主要包括運(yùn)算單位、存儲(chǔ)單位、控制單元、I/O接口單元，這些單元通過(guò)總線傳遞信息。
不同的計(jì)算機(jī)基本上分為：
處理器：雙核處理器，服務(wù)器工作站可采用多個(gè)CPU。
內(nèi)存：1M～幾十G，內(nèi)存編址基本單位是字節(jié)Byte
硬盤(pán)：幾十到幾百G以上
緩存：一級(jí)或二級(jí)緩存，容量1M左右
光驅(qū)：CD-ROMDVD等，具有不同倍速
顯卡：具有顯示內(nèi)存容量，支持顏色分辨率等
網(wǎng)卡：以太網(wǎng)卡
操作系統(tǒng)：windows，unix，linux等
3.計(jì)算機(jī)技術(shù)指標(biāo)
位數(shù)：計(jì)算機(jī)的寄存器的字長(zhǎng)。8，16，32，64等。1字節(jié)=8bit，1word=16bit，計(jì)算機(jī)只識(shí)別0和1，稱為二進(jìn)制。(80286為16位芯片、80386為32位芯片、80486為32位芯片、奔騰為32位芯片、安騰為64位芯片)
速度：每秒鐘處理指令的數(shù)目。運(yùn)算速度與施工頻率有關(guān)，有時(shí)用主頻衡量CPU的速度。
容量：內(nèi)存和外存之分。內(nèi)存必需。單位有1K=1024,1M=1024K,1G=1024M
數(shù)據(jù)傳輸率：?jiǎn)挝籦ps，每秒鐘傳送的bit的位數(shù)。
可靠性：平均無(wú)故障時(shí)間MTBF越長(zhǎng)，平均修復(fù)時(shí)間MTTR越短，可靠性越高。
產(chǎn)品名稱與版本：一般版本不能做技術(shù)指標(biāo)，但因?yàn)橛?jì)算機(jī)行業(yè)發(fā)展快，高版本一般性能優(yōu)于低版本。
4.微處理器的技術(shù)特點(diǎn)
奔騰芯片的技術(shù)特點(diǎn)：
(1)超標(biāo)量技術(shù)
通過(guò)內(nèi)置多條流水線同時(shí)執(zhí)行多個(gè)處理，其實(shí)質(zhì)是以空間換時(shí)間。
(2)超流水線技術(shù)
通過(guò)細(xì)化流水，提高主頻，在一個(gè)周期內(nèi)完成一個(gè)或多個(gè)操作，實(shí)質(zhì)是以時(shí)間換空間。
(3)分支預(yù)測(cè)，通過(guò)設(shè)置分支目標(biāo)緩沖器，動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)分支轉(zhuǎn)移情況，使得流水線的吞吐率能保持較高水平。
(4)雙高速緩存的哈佛結(jié)構(gòu)：指令與數(shù)據(jù)分開(kāi)。兩個(gè)緩存，一個(gè)用于存指令，一個(gè)用于存數(shù)據(jù)，提高訪問(wèn)緩存的命中率。
(5)固化常用指令。常用指令用硬件實(shí)現(xiàn)
(6)增強(qiáng)的64位數(shù)據(jù)總線。內(nèi)部32位，但與存儲(chǔ)器之間外部總線增為64位。
(7)局部總線技術(shù)采用PCI標(biāo)準(zhǔn)，主要用于解決I/O瓶頸問(wèn)題。
(8)錯(cuò)誤檢測(cè)以及功能冗余檢驗(yàn)技術(shù)
內(nèi)部錯(cuò)誤檢測(cè)采用偶檢驗(yàn)，冗余判斷系統(tǒng)是否出現(xiàn)異常。
(9)內(nèi)置能源效率技術(shù)，系統(tǒng)不工作時(shí)進(jìn)入睡眠模式，在幾個(gè)毫秒時(shí)間內(nèi)可進(jìn)入全速運(yùn)行狀態(tài)。
(10)支持多重處理，多CPU，支持并行處理技術(shù)中最常用的體系結(jié)構(gòu)。
安騰芯片的技術(shù)特點(diǎn)：
安騰是64位的處理器，主要用于服務(wù)器和工作站;而奔騰是32位的處理器，主要用于臺(tái)式機(jī)和筆記本計(jì)算機(jī)
286，386采用的是復(fù)雜指令系統(tǒng)(CISC)，奔騰采用精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)(RISC)，安騰使用簡(jiǎn)明并行指令計(jì)算技術(shù)(EPIC)
5.主板與插卡
(1)主板的組成：CPU，存儲(chǔ)器，總線，插槽、電源。
(2)主板的分類
可按不同角度分類，如：
按CPU芯片分：386主板，PⅡ主板、PⅢ主板、P4主板。
按CPU插座分：Socket7、slot1主板等;
按主板規(guī)格分：AT主板Baby-AT主板ATX主板
按芯片集分：TX主板，LX主板，BX主板等
按數(shù)據(jù)端口分：SCSI主板，EDO主板，AGP主板
(3)網(wǎng)卡(網(wǎng)絡(luò)接口卡)
網(wǎng)卡是組網(wǎng)的關(guān)鍵部件也叫網(wǎng)絡(luò)適配器。
功能：實(shí)現(xiàn)與主機(jī)總線的通信連接，解釋并執(zhí)行主機(jī)控制指令;實(shí)現(xiàn)鏈路層功能(形成幀，差錯(cuò)校驗(yàn)，發(fā)送接收等);實(shí)現(xiàn)物理層功能(傳輸驅(qū)動(dòng)，信號(hào)偵聽(tīng)與接收等)。
三、計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)
(1)軟件的基本概念
軟件是程序以及開(kāi)發(fā)、使用和維護(hù)程序所需要的所有文檔的總和。
(2)軟件的分類
按用途分類：系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件
按授權(quán)分類：商業(yè)軟件、共享軟件、自由軟件。
(3)軟件開(kāi)發(fā)
生命周期分3段：計(jì)劃階段(分問(wèn)題定義和可行性研究)、開(kāi)發(fā)階段(前期分需求分析、總體設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)。開(kāi)發(fā)后期包括編碼和測(cè)試階段)、運(yùn)行階段(主要是軟件維護(hù))。
編程語(yǔ)言分：機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言(通過(guò)匯編程序翻譯成機(jī)器語(yǔ)言)、高級(jí)語(yǔ)言(通過(guò)解釋和編譯程序翻譯成機(jī)器語(yǔ)言)。
四、多媒體技術(shù)基礎(chǔ)
(1)多媒體概念
媒體是信息的載體，是信息傳遞與存儲(chǔ)的基本手段和工具。分為傳播信息的載體和存儲(chǔ)信息的載體。
多媒體技術(shù)：對(duì)文本、聲音、圖像等多媒體信息通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字化采集、處理、傳輸、存儲(chǔ)、播放的一體化集成技術(shù)。
(2)多媒體的組成
計(jì)算機(jī)至少應(yīng)具有：CD-ROM，模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)模轉(zhuǎn)換(A/D和D/A)，高清顯示器，數(shù)據(jù)壓縮和解壓縮功能。
(3)數(shù)據(jù)壓縮與解壓縮技術(shù)
多媒體信息中有何多冗余數(shù)據(jù)，去掉冗余的數(shù)據(jù)即壓縮。
壓縮方法的種類：
按圖像是否有差別分：無(wú)損壓縮和有損壓縮。
按壓縮原理分類：熵編碼(無(wú)損壓縮)，源編碼(有損壓縮)和混合編碼。
編碼方法：
a.信息熵編碼：只壓縮冗余而不損害信息熵。典型的方法有哈夫曼編碼、游程編碼、算術(shù)編碼等。
b.預(yù)測(cè)編碼法：去除相鄰像素之間的相關(guān)性和冗余性，只對(duì)新的信息進(jìn)行編碼。典型方法有：微分脈碼調(diào)制(DPCM)等
c.變換編碼法：將給定的圖像信號(hào)進(jìn)行某種函數(shù)變換。如傅立葉變換，離散余弦變換等
d.矢量量化編碼法：對(duì)數(shù)據(jù)分組，每組構(gòu)成一個(gè)矢量，以矢量為單位進(jìn)行量化。
預(yù)測(cè)編碼，變換編碼，矢量編碼都是有損編碼即屬于源編碼。
(4)國(guó)際壓縮標(biāo)準(zhǔn)：
a.JPEG：靜止圖像壓縮的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。適合于連續(xù)色調(diào)，多級(jí)灰度，單色或彩色靜止圖像的數(shù)字壓縮編碼。
b.MPEG:運(yùn)動(dòng)圖像壓縮的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。通常包括三部分MPEG視頻，MPEG音頻，MPEG系統(tǒng)。需要考慮音頻視頻同步。
c.國(guó)際電信聯(lián)盟ITU-T關(guān)于視頻編碼的H.26x系列建議。包括H.261～H.264。H.261的目標(biāo)是在ISDN上開(kāi)展電視電話會(huì)議。H.262等同MPEG-2，H.263適合可視電話，H.264與MPEG-4類似
(5)超媒體與流媒體
超文本：非線性組織，每個(gè)文本一個(gè)結(jié)點(diǎn)，通過(guò)鏈接相關(guān)內(nèi)容和其它結(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)瀏覽離散信息。
超媒體：當(dāng)信息不限于文本形式時(shí)，稱為超媒體。組成有兩部分：結(jié)點(diǎn)和鏈接。結(jié)點(diǎn)：表達(dá)信息的基本單位;鏈接：建立結(jié)點(diǎn)之間的信息聯(lián)系指針。
流媒體：流式媒體。對(duì)多媒體文件邊下載，邊播放的傳輸技術(shù)稱為流媒體技術(shù)。
流媒體特點(diǎn)：連續(xù)性，實(shí)時(shí)性，時(shí)序性。
流媒體的服務(wù)模式：客戶機(jī)/服務(wù)器模式(即C/S模式)和P2P模式。
(6)多媒體應(yīng)用軟件
分類：多媒體播放軟件和多媒體制作軟件。
播放軟件：Windowsmediaplay，realplay等。
制作軟件：
文字編輯軟件：如word
圖像處理軟件：位圖圖像photoshop，矢量圖形coreldraw等
動(dòng)畫(huà)制作軟件：cool3D，3DStudioMAX等
音頻處理軟件：realjukebox等
視頻處理軟件：moviemaker等
多媒體創(chuàng)作軟件：authorware等
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