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　　第一章计算机基础

　　本单元概览

　　一、计算机概述

　　二、计算机硬件系统。

　　三、计算机软件系统。

　　四、多媒体技术基础。

　　一、计算机概述

　　1.计算机的特点

　　高速自动进行信息处理的电子设备，它能按照人们预先编写的程序对输入的数据进行处理、存储、传送，从而输出有用的信息或知识。

　　2.计算机的发展阶段

　　计算机发展的5个阶段：

　　(1)大型主机阶段：主要电子管时代

　　(2)小型计算机阶段：晶体管时代

　　(3)微型计算机阶段：大规模集成电路时代

　　(4)客户机/服务器阶段：网络阶段

　　(5)Internet阶段：从APPANET开始到Internet阶段

　　3.计算机应用领域

　　(1)科学计算(2)事务处理(3)过程控制(4)辅助工程

　　(5)人工智能(6)多媒体应用

　　二、计算机硬件系统

　　1.计算机硬件分类

　　服务器：提供服务的计算机。特点：处理能力强、存储容量很大、并且有高速的输入/输出通道和联网能力。

　　按应用的范围划分：入门级、工作组级、部门级、企业级

　　按处理器体系结构分：复杂指令集(CISC),精简指令集(RISC)，超长指令字(VLIW)。

　　按用途划分：文件服务器、数据库服务器、电子邮件服务器、应用服务器等。

　　按机箱结构划分：台式服务器、机架式服务器、机柜式服务器、刀片式服务器。

　　工作站：面向计算机辅助设计等应用领域的高性能计算机。

　　分类：(1)基于RISC(精简指令系统)和UNIX操作系统的专业工作站(2)基于Intel处理器和Windows操作系统的PC工作站。

　　台式机：微型计算机(或个人计算机)。

　　笔记本：便携机或移动PC机。

　　手持设备：掌上电脑或亚笔记本。

　　2.计算机配置

　　计算机的硬件主要包括运算单位、存储单位、控制单元、I/O接口单元，这些单元通过总线传递信息。

　　不同的计算机基本上分为：

　　处理器：双核处理器，服务器工作站可采用多个CPU。

　　内存：1M～几十G，内存编址基本单位是字节Byte

　　硬盘：几十到几百G以上

　　缓存：一级或二级缓存，容量1M左右

　　光驱：CD-ROMDVD等，具有不同倍速

　　显卡：具有显示内存容量，支持颜色分辨率等

　　网卡：以太网卡

　　操作系统：windows，unix，linux等

　　3.计算机技术指标

　　位数：计算机的寄存器的字长。8，16，32，64等。1字节=8bit，1word=16bit，计算机只识别0和1，称为二进制。(80286为16位芯片、80386为32位芯片、80486为32位芯片、奔腾为32位芯片、安腾为64位芯片)

　　速度：每秒钟处理指令的数目。运算速度与施工频率有关，有时用主频衡量CPU的速度。

　　容量：内存和外存之分。内存必需。单位有1K=1024,1M=1024K,1G=1024M

　　数据传输率：单位bps，每秒钟传送的bit的位数。

　　可靠性：平均无故障时间MTBF越长，平均修复时间MTTR越短，可靠性越高。

　　产品名称与版本：一般版本不能做技术指标，但因为计算机行业发展快，高版本一般性能优于低版本。

　　4.微处理器的技术特点

　　奔腾芯片的技术特点：

　　(1)超标量技术

　　通过内置多条流水线同时执行多个处理，其实质是以空间换时间。

　　(2)超流水线技术

　　通过细化流水，提高主频，在一个周期内完成一个或多个操作，实质是以时间换空间。

　　(3)分支预测，通过设置分支目标缓冲器，动态预测分支转移情况，使得流水线的吞吐率能保持较高水平。

　　(4)双高速缓存的哈佛结构：指令与数据分开。两个缓存，一个用于存指令，一个用于存数据，提高访问缓存的命中率。

　　(5)固化常用指令。常用指令用硬件实现

　　(6)增强的64位数据总线。内部32位，但与存储器之间外部总线增为64位。

　　(7)局部总线技术采用PCI标准，主要用于解决I/O瓶颈问题。

　　(8)错误检测以及功能冗余检验技术

　　内部错误检测采用偶检验，冗余判断系统是否出现异常。

　　(9)内置能源效率技术，系统不工作时进入睡眠模式，在几个毫秒时间内可进入全速运行状态。

　　(10)支持多重处理，多CPU，支持并行处理技术中最常用的体系结构。

　　安腾芯片的技术特点：

　　安腾是64位的处理器，主要用于服务器和工作站;而奔腾是32位的处理器，主要用于台式机和笔记本计算机

　　286，386采用的是复杂指令系统(CISC)，奔腾采用精简指令系统(RISC)，安腾使用简明并行指令计算技术(EPIC)

　　5.主板与插卡

　　(1)主板的组成：CPU，存储器，总线，插槽、电源。

　　(2)主板的分类

　　可按不同角度分类，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;

　　按主板规格分：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

　　按数据端口分：SCSI主板，EDO主板，AGP主板

　　(3)网卡(网络接口卡)

　　网卡是组网的关键部件也叫网络适配器。

　　功能：实现与主机总线的通信连接，解释并执行主机控制指令;实现链路层功能(形成帧，差错校验，发送接收等);实现物理层功能(传输驱动，信号侦听与接收等)。

　　三、计算机软件系统

　　(1)软件的基本概念

　　软件是程序以及开发、使用和维护程序所需要的所有文档的总和。

　　(2)软件的分类

　　按用途分类：系统软件和应用软件

　　按授权分类：商业软件、共享软件、自由软件。

　　(3)软件开发

　　生命周期分3段：计划阶段(分问题定义和可行性研究)、开发阶段(前期分需求分析、总体设计、详细设计。开发后期包括编码和测试阶段)、运行阶段(主要是软件维护)。

　　编程语言分：机器语言、汇编语言(通过汇编程序翻译成机器语言)、高级语言(通过解释和编译程序翻译成机器语言)。

　　四、多媒体技术基础

　　(1)多媒体概念

　　媒体是信息的载体，是信息传递与存储的基本手段和工具。分为传播信息的载体和存储信息的载体。

　　多媒体技术：对文本、声音、图像等多媒体信息通过计算机进行数字化采集、处理、传输、存储、播放的一体化集成技术。

　　(2)多媒体的组成

　　计算机至少应具有：CD-ROM，模数转换和数模转换(A/D和D/A)，高清显示器，数据压缩和解压缩功能。

　　(3)数据压缩与解压缩技术

　　多媒体信息中有何多冗余数据，去掉冗余的数据即压缩。

　　压缩方法的种类：

　　按图像是否有差别分：无损压缩和有损压缩。

　　按压缩原理分类：熵编码(无损压缩)，源编码(有损压缩)和混合编码。

　　编码方法：

　　a.信息熵编码：只压缩冗余而不损害信息熵。典型的方法有哈夫曼编码、游程编码、算术编码等。

　　b.预测编码法：去除相邻像素之间的相关性和冗余性，只对新的信息进行编码。典型方法有：微分脉码调制(DPCM)等

　　c.变换编码法：将给定的图像信号进行某种函数变换。如傅立叶变换，离散余弦变换等

　　d.矢量量化编码法：对数据分组，每组构成一个矢量，以矢量为单位进行量化。

　　预测编码，变换编码，矢量编码都是有损编码即属于源编码。

　　(4)国际压缩标准：

　　a.JPEG：静止图像压缩的国际标准。适合于连续色调，多级灰度，单色或彩色静止图像的数字压缩编码。

　　b.MPEG:运动图像压缩的国际标准。通常包括三部分MPEG视频，MPEG音频，MPEG系统。需要考虑音频视频同步。

　　c.国际电信联盟ITU-T关于视频编码的H.26x系列建议。包括H.261～H.264。H.261的目标是在ISDN上开展电视电话会议。H.262等同MPEG-2，H.263适合可视电话，H.264与MPEG-4类似

　　(5)超媒体与流媒体

　　超文本：非线性组织，每个文本一个结点，通过链接相关内容和其它结点实现浏览离散信息。

　　超媒体：当信息不限于文本形式时，称为超媒体。组成有两部分：结点和链接。结点：表达信息的基本单位;链接：建立结点之间的信息联系指针。

　　流媒体：流式媒体。对多媒体文件边下载，边播放的传输技术称为流媒体技术。

　　流媒体特点：连续性，实时性，时序性。

　　流媒体的服务模式：客户机/服务器模式(即C/S模式)和P2P模式。

　　(6)多媒体应用软件

　　分类：多媒体播放软件和多媒体制作软件。

　　播放软件：Windowsmediaplay，realplay等。

　　制作软件：

　　文字编辑软件：如word

　　图像处理软件：位图图像photoshop，矢量图形coreldraw等

　　动画制作软件：cool3D，3DStudioMAX等

　　音频处理软件：realjukebox等

　　视频处理软件：moviemaker等

　　多媒体创作软件：authorware等

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