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　　第一章計算機基礎(chǔ)

　　本單元概覽

　　一、計算機概述

　　二、計算機硬件系統(tǒng)。

　　三、計算機軟件系統(tǒng)。

　　四、多媒體技術(shù)基礎(chǔ)。

　　一、計算機概述

　　1.計算機的特點

　　高速自動進(jìn)行信息處理的電子設(shè)備，它能按照人們預(yù)先編寫的程序?qū)斎氲臄?shù)據(jù)進(jìn)行處理、存儲、傳送，從而輸出有用的信息或知識。

　　2.計算機的發(fā)展階段

　　計算機發(fā)展的5個階段：

　　(1)大型主機階段：主要電子管時代

　　(2)小型計算機階段：晶體管時代

　　(3)微型計算機階段：大規(guī)模集成電路時代

　　(4)客戶機/服務(wù)器階段：網(wǎng)絡(luò)階段

　　(5)Internet階段：從APPANET開始到Internet階段

　　3.計算機應(yīng)用領(lǐng)域

　　(1)科學(xué)計算(2)事務(wù)處理(3)過程控制(4)輔助工程

　　(5)人工智能(6)多媒體應(yīng)用

　　二、計算機硬件系統(tǒng)

　　1.計算機硬件分類

　　服務(wù)器：提供服務(wù)的計算機。特點：處理能力強、存儲容量很大、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、工作組級、部門級、企業(yè)級

　　按處理器體系結(jié)構(gòu)分：復(fù)雜指令集(CISC),精簡指令集(RISC)，超長指令字(VLIW)。

　　按用途劃分：文件服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、電子郵件服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器等。

　　按機箱結(jié)構(gòu)劃分：臺式服務(wù)器、機架式服務(wù)器、機柜式服務(wù)器、刀片式服務(wù)器。

　　工作站：面向計算機輔助設(shè)計等應(yīng)用領(lǐng)域的高性能計算機。

　　分類：(1)基于RISC(精簡指令系統(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。

　　臺式機：微型計算機(或個人計算機)。

　　筆記本：便攜機或移動PC機。

　　手持設(shè)備：掌上電腦或亞筆記本。

　　2.計算機配置

　　計算機的硬件主要包括運算單位、存儲單位、控制單元、I/O接口單元，這些單元通過總線傳遞信息。

　　不同的計算機基本上分為：

　　處理器：雙核處理器，服務(wù)器工作站可采用多個CPU。

　　內(nèi)存：1M～幾十G，內(nèi)存編址基本單位是字節(jié)Byte

　　硬盤：幾十到幾百G以上

　　緩存：一級或二級緩存，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.計算機技術(shù)指標(biāo)

　　位數(shù)：計算機的寄存器的字長。8，16，32，64等。1字節(jié)=8bit，1word=16bit，計算機只識別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。運算速度與施工頻率有關(guān)，有時用主頻衡量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：單位bps，每秒鐘傳送的bit的位數(shù)。

　　可靠性：平均無故障時間MTBF越長，平均修復(fù)時間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)，但因為計算機行業(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

　　奔騰芯片的技術(shù)特點：

　　(1)超標(biāo)量技術(shù)

　　通過內(nèi)置多條流水線同時執(zhí)行多個處理，其實質(zhì)是以空間換時間。

　　(2)超流水線技術(shù)

　　通過細(xì)化流水，提高主頻，在一個周期內(nèi)完成一個或多個操作，實質(zhì)是以時間換空間。

　　(3)分支預(yù)測，通過設(shè)置分支目標(biāo)緩沖器，動態(tài)預(yù)測分支轉(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。兩個緩存，一個用于存指令，一個用于存數(shù)據(jù)，提高訪問緩存的命中率。

　　(5)固化常用指令。常用指令用硬件實現(xiàn)

　　(6)增強的64位數(shù)據(jù)總線。內(nèi)部32位，但與存儲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瓶頸問題。

　　(8)錯誤檢測以及功能冗余檢驗技術(shù)

　　內(nèi)部錯誤檢測采用偶檢驗，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)不工作時進(jìn)入睡眠模式，在幾個毫秒時間內(nèi)可進(jìn)入全速運行狀態(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：

　　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，主要用于臺式機和筆記本計算機

　　286，386采用的是復(fù)雜指令系統(tǒng)(CISC)，奔騰采用精簡指令系統(tǒng)(RISC)，安騰使用簡明并行指令計算技術(shù)(EPIC)

　　5.主板與插卡

　　(1)主板的組成：CPU，存儲器，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：實現(xiàn)與主機總線的通信連接，解釋并執(zhí)行主機控制指令;實現(xiàn)鏈路層功能(形成幀，差錯校驗，發(fā)送接收等);實現(xiàn)物理層功能(傳輸驅(qū)動，信號偵聽與接收等)。

　　三、計算機軟件系統(tǒng)

　　(1)軟件的基本概念

　　軟件是程序以及開發(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)軟件開發(fā)

　　生命周期分3段：計劃階段(分問題定義和可行性研究)、開發(fā)階段(前期分需求分析、總體設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計。開發(fā)后期包括編碼和測試階段)、運行階段(主要是軟件維護(hù))。

　　編程語言分：機器語言、匯編語言(通過匯編程序翻譯成機器語言)、高級語言(通過解釋和編譯程序翻譯成機器語言)。

　　四、多媒體技術(shù)基礎(chǔ)

　　(1)多媒體概念

　　媒體是信息的載體，是信息傳遞與存儲的基本手段和工具。分為傳播信息的載體和存儲信息的載體。

　　多媒體技術(shù)：對文本、聲音、圖像等多媒體信息通過計算機進(jìn)行數(shù)字化采集、處理、傳輸、存儲、播放的一體化集成技術(shù)。

　　(2)多媒體的組成

　　計算機至少應(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：無損壓縮和有損壓縮。

　　按壓縮原理分類：熵編碼(無損壓縮)，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)測編碼法：去除相鄰像素之間的相關(guān)性和冗余性，只對新的信息進(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：對數(shù)據(jù)分組，每組構(gòu)成一個矢量，以矢量為單位進(jìn)行量化。

　　預(yù)測編碼，變換編碼，矢量編碼都是有損編碼即屬于源編碼。

　　(4)國際壓縮標(biāo)準(zhǔn)：

　　a.JPEG：靜止圖像壓縮的國際標(biāo)準(zhǔn)。適合于連續(xù)色調(diào)，多級灰度，單色或彩色靜止圖像的數(shù)字壓縮編碼。

　　b.MPEG:運動圖像壓縮的國際標(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上開展電視電話會議。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，每個文本一個結(jié)點，通過鏈接相關(guān)內(nèi)容和其它結(jié)點實現(xiàn)瀏覽離散信息。

　　超媒體：當(dāng)信息不限于文本形式時，稱為超媒體。組成有兩部分：結(jié)點和鏈接。結(jié)點：表達(dá)信息的基本單位;鏈接：建立結(jié)點之間的信息聯(lián)系指針。

　　流媒體：流式媒體。對多媒體文件邊下載，邊播放的傳輸技術(shù)稱為流媒體技術(shù)。

　　流媒體特點：連續(xù)性，實時性，時序性。

　　流媒體的服務(wù)模式：客戶機/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

　　動畫制作軟件：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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