多媒体技术与应用

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1、1计算机 基础知识一、什么是计算机计算机是一种能对各种信息进行存储和高速 处理的工具或电子机器。对上述定义要强调两点：计算机不仅是一个计算工具，而且还是一 个信息处理机。计算机不同于其它任何机器，它能存储程 序，并按程序的引导自动存取和处理数据，输出 人们所期望的信息。1.1 计算机概述2计算机 基础知识二、计算机的发展史1.电子计算机的诞生1946年2月,美国宾夕法尼亚大学物理学家莫 克利和工程师埃克特为首的数十人共同开发了世 界上第一台通用数字电子计算机(ENIAC)。1.1 计算机概述3计算机 基础知识Electronic Numerical Integrator And Calcula

2、tor简称ENIAC，译为电子数字积分机和计算机电子管:18000只 电阻:70000个 电容:10000只 继电器:1500个 耗电:140kW/h 占地:170m2 重量:30吨 速度:5000次/秒1.1 计算机概述4计算机 基础知识ENIAC的主要任务是分析炮弹轨迹。当ENIAC公开展出时，一条炮弹的轨道用20s 就能算出来，比炮弹本身的飞行速度还快。 1949：EDSAC(英国剑桥大学) 1951：EDVAC(美国宾夕法尼亚大学)1.1 1.1 计算机概述计算机概述5计算机 基础知识2.计算机的发展阶段代别第一代 1946-1958第二代 1959-1964第三代 1965-1970

3、第四代 1971-现在 电子器件电子管晶体管集成电路大规模和超大 规模集成电路 存储器水银延迟线 磁鼓、磁芯磁芯、磁鼓 磁盘、磁带半导体存储器 磁盘、磁带半导体存储器 磁盘、光盘 运算速度5000-几万几十万-百万百万-几百万几百万-几亿 处理方式机器语言汇编语言 算法语言操作系统 实时处理分时处理 网络操作系统 应用领域科学计算数据处理实时控制各行各业 典型机种ENIAC EDVACIBM 7090 CDC 6600IBM 360 PDP-IIVAX-II IBM PC/Apple1.1 计算机概述6计算机 基础知识第五代计算机第五代计算机( (新一代计算机新一代计算机) ) 创新：基本元器

4、件生物计算机采用生物工程技术产生的蛋白质分子制成生物芯 片，其运算过程是蛋白质分子与周围物理化学 介质的相互作用过程。 量子计算机采用一种链状分子聚合物的特性来表示开与关的 状态，利用激光脉冲来改变分子的状态，使信 息沿着聚合物移动，从而进行运算。 光计算机采用光学技术，由光器件构成的计算机。在光器 件方面研制的基本部件有：用于进行图像处理 的快速傅立叶变换部件，用于进行信息处理的 光乘法、加法运算器。1.1 计算机概述7计算机 基础知识3.计算机的发展趋势巨型化 (功能巨型化 )巨型化是指具有高速运算、大存储容量和功能 强大的计算机系统，如：ILLIAC-IV、银河 机、深超-21C(1.5

5、万亿次/秒)。微型化 (体积微型化 )微型化包括台式微型机、笔记本电脑、掌上电 脑。摩尔定律：集成电路翻一番/18个月网络化 (资源网络化 )网络化是指利用通信技术和计算机技术，把分 散在不同地点的计算机互连起来，按照网络 协议相互通信，以达到所有用户都可共享数 据、软硬件资源的目的。如：Internet。 智能化 (处理智能化 )智能化就是要求计算机能模拟人的感觉和思维 能力，如：专家系统和机器人。1.1 计算机概述8计算机 基础知识三、计算机的分类1.按计算机用途分类通用计算机：为了能够解决各种问题，具有 较强的通用性而设计的计算机。它具有一定的运算速度和存储容量，带有通 用的外设，配备各

6、种系统软件和应用软件。专用计算机：为了解决一个或一类特定问题 而专门设计的计算机。其软硬件的配置依据解决问题的需要而定。1.1 计算机概述9计算机 基础知识2.按处理对象分类数字式电子计算机：处理非连续变化的数据 ，这些数据在时间上是离散的。其基本运算部件是数字逻辑电路。模拟式电子计算机：处理连续变化的数据， 这些数据在时间上是连续的。其基本运算部件是由运算放大器构成的微分 器、积分器和通用函数运算器等组成。混合式电子计算机：可处理数字量和模拟量1.1 计算机概述10计算机 基础知识3.按规模和处理能力分类(IEEE)巨型机：超级计算机,功能最强,价格最贵。小巨型机：与巨型机相比，价格大幅降低

7、。大型机：主机，具有很强的管理和处理数据 的能力，在大企业、银行等单位使用。小型机：中小企业，VAX-II, DJS-2000。工作站：高档微机，具有很强的图形处理能 力，应用于计算机辅助设计，Sun工作站。个人计算机：IBM PC，Apple1.1 计算机概述11计算机 基础知识四、计算机的特点1.运算速度快：每秒数万亿次，气象预报2.计算精度高：理论上不受限制，圆周率3.存储能力强：中等规模图书馆4.具有逻辑判断能力：算术运算逻辑运算判断或比较5.具有自动执行能力：无需人工干预1.1 计算机概述12计算机 基础知识五、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

8、中提 出的数学问题的计算。实际问题数学模型计算量大。2.数据处理或信息处理指对数据进行收集、存储、整理、分类、统 计、加工、检索和传播等一系列活动的统称。信息时代海量数据的管理和有效利用。1.1 计算机概述13计算机 基础知识3.过程控制或实时控制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。无人自动化工厂。4.计算机辅助技术计算机辅助设计：CAD计算机辅助制造：CAM计算机集成制造系统-CIMS计算机辅助教学：CAI1.1 计算机概述14计算机 基础知识5.人工智能利用计算机模拟或部分模拟人的智能活动， 如感知、判断、理解、学习、图像识别等。实用技术：智能机器

9、人、专家系统6.通信网络Internet网上银行、网上订票网上教学、网上医疗网上税收、网上出版1.1 计算机概述15计算机 基础知识一、数制及其转换1.什么是数制数制是用一组固定的数码和一套统一的规则 来表示数目的方法。非进位记数制非进位记数制：表示数值大小的数码与它在 数中的位置无关。典型的非进位记数制是罗马数 字，例如罗马数字中:,进位记数制进位记数制：表示数值大小的数码与它在数 中的位置有关。例如，十进制数 123.451.2 计算机运算基础16计算机 基础知识进位记数制的要素进位记数制的要素：基数：指各种进位记数制中允许选用基本 数码的个数。例如十进制的数码有：0,1,2,3,4,5,

10、6,7,8,9基数是10位权：每个数码所表示的数值等于该数码 乘以一个与数码所在位置相关的常数，这个常数 叫做权值。例如：123.41102+2101+3100 +410-11.2 计算机运算基础17计算机 基础知识2.几种进位记数制几种进位计数制的对应关系1.2 计算机运算基础18计算机 基础知识几种进制数之间的对应关系十进制二进制八进制十六进制0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 150000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 11110 1 2 3 4

11、 5 6 7 10 11 12 13 14 15 16 170 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F1.2 计算机运算基础19计算机 基础知识3.不同进制数的相互转换二进制数与十进制数的互换人十进制，计算机二进制二进制数转换成十进制数按权展开，然后求和，就可把二进制数转换 成十进制数。例如：(101.1)21*22+0*21+1*20+1*2-1( ? )101.2 计算机运算基础20计算机 基础知识十进制数转换成二进制数十进制数有整数和小数两部分。在转换时，整数部分采用除除2 2取余法取余法小数部分采用乘乘2 2取整法取整法然后通过小数点将转换后的二进制数连接起 来即可

12、。例如：(105.625)10=(?)21.2 计算机运算基础21计算机 基础知识二进制数与八进制数的互换二进制数转换成八进制数三位并一位三位并一位：以小数点为基准，整数部分从 右到左，小数部分从左到右，每三位一组，不足 三位添0补足,然后把每组的三位二进制数按权展 开后相加，得到相应的一位八进制数码，再按权 的顺序连接即得相应的八进制数。例如：(1011100.00101011)2=(?)8(001,011,100.001,010,110)2=(134.126)81 3 4 . 1 2 61.2 计算机运算基础22计算机 基础知识八进制数转换成二进制数一位拆三位一位拆三位：将每一位八进制数写

13、成对应 的三位二进制数，然后按权连接即可。例如： (123.67)8=(?)21 2 3 . 6 7 (八进制)001,010,011.110111 (二进制)(123.67)8=(1010011.110111)21.2 计算机运算基础23计算机 基础知识二进制数与十六进制数的互换二进制数转换成十六进制数四位并一位四位并一位：以小数点为基准，整数部分从 右到左，小数部分从左到右，每四位一组，不足 四位添0补足,然后把每组的四位二进制数按权展 开后相加，得到相应的一位十六进制数码，再按 权的顺序连接即得相应的十六进制数。例如：(1011110.00011)2=(?)16(0101,1110.00

14、01,1000)2=(5E.18)165 E . 1 81.2 计算机运算基础24计算机 基础知识十六进制数转换成二进制数一位拆四位一位拆四位：把一位十六进制数写成对应的 四位二进制数，然后按权连接即可。例如：(123.EF)16=(?)21 2 3 . E F (十六进制)0001,0010,0011.1110,1111 (二进制)(123.EF)16=(100100011.11101111)十进制数:512D或512 二进制数:1011B八进制数:127Q 十六进制数:A8H1.2 计算机运算基础25计算机 基础知识4.计算机为什么采用二进制电路简单：计算机是由逻辑电路组成，而逻 辑电路通

15、常只有两个状态。可靠性高：两个状态表示的二进制两个数码 ，数字传输和处理不容易出错。运算简单：二进制运算法则简单。逻辑性强：计算机工作原理是建立在逻辑运 算基础上的，逻辑代数是逻辑运算的理论依据。1.2 计算机运算基础26计算机 基础知识二、数据的存储单位1.位(bit，b)位是计算机存储数据的最小单位，一个二进 制位只能表示两种状态，如0、1。2.字节(Byte，B)字节是数据处理的基本单位，一个字节是由 八位二进制数组成。1Byte=8bit 01000001存储器容量大小的单位：KB、MB、GB。1.2 计算机运算基础27计算机 基础知识1KB2101024B1MB21021010241

16、0241048576B1GB2102102101024102410241073741824B3.字(Word)字是CPU通过数据总线一次存取、加工和传 送数据的长度。一个字通常由一个或若干个字节 组成。字长越长，计算机性能越强。常用的字长：8位、16位、32位、64位等。1.2 计算机运算基础28计算机 基础知识三、计算机中数的表示1.机器数与真值数值型数据(符号数字)数码化规定：0，1例如：(+68)10(01000100)2(-68)10(11000100)2机器数：将符号和数字组合的二进制数真值：由机器数所表示的实际值大小1.2 计算机运算基础29计算机 基础知识2.原码、反码和补码原码规定：用符号位和数值位表示一个带符号数正数符号0，负数符号1例如：求二进制数+10011，-10011的原码。+10011原00010011-10011原10010011又如：