计算机的基础知识

范文一：计算机的基础知识

计算机的基础知识

第1章计算机的发展与应用

1、计算机发展简史

2、计算机对现代社会的影响

3、计算机用户的行为规范

1、计算机发展简史

（1）第一台电子计算机的诞生

世界上第一台计算机于1946年2月在美国宾夕法尼亚大学问世，它共用了18000多个电子管，占地170平方米，总重量是30吨，耗电140KW ，运算速度为每秒能进行5000次加法、300次乘法。（2）计算机发展的阶段

现在规模/超大规

指令数/秒)

（3）什么是CISC 机？什么是RISC 机？

CISC 即Complex Instruction Set Computer。在最初，人们采用的优化方法是增强计算机指令系统功能的方法，就是设置一些功能复杂的指令，把一些原来由软件实现的，常用的功能改用硬件的指令系统实现，以提高计算机的执行速度，这种计算机系统就被称为复杂指令系统计算机。

RISC 即Reduced Instruction Set Computer。是在80年代才发展起来的，其基本思想是尽量简化计算机指令功能，只保留那些功能简单、能在一个节拍内执行完成的指令，而把较复杂的功能用一段子程序来实现，这种计算机系统就被称为精简指令系统计算机。

（4）研制中的第五代计算机

1、创建非冯?诺伊曼式语言

LISP ：使用最简单的词汇表达非数值计算机问题的语言，广泛应用于数学中的符号微积分计算、定理证明、谓词演算和博弈论等，还扩展到计算机中进行符号处理、硬件描述和大规模集成电路设计等。

PROLOG ：人工智能语言，用逻辑设计取代程序设计。

2、创建以人脑神经系统处理信息的原理为基础的非冯?诺伊曼式的计算机模型

生物计算机

光子计算机

量子计算机

2、计算机对现代社会的影响

（1）计算机应用概述

（2）由信息高速公路热引发的全球信息化浪潮

（3）我国的“三金”工程

（1）计算机应用概述

科学计算：利用计算机解决科学研究和工程技术中所提出的复杂的数学问题。数据处理（信息处理）：利用计算机对所获取的信息进行记录、整理、加工、存储

和传输等。

人工智能：利用计算机来模仿人类的智力活动。

自动控制：利用计算机对动态的过程进行控制、指挥和协调。

计算机辅助设计和制造（CAD 、CAM 、CAI ）：利用计算机来辅助工程师们设计和

制造产品。

（3）我国的“三金”工程

“金桥”工程又称经济信息通信网工程，它是建设国家公用经济信息通信网、实现

国民经济信息化的基础设施。这项工程的建设，对于提高我国宏观经济调控和决策水平以及信息资源共享、推动信息服务业的发展，都具有十分重要的意义。

“金关”工程又称为海关联网工程，其目标是推广电子数据交换（EDI ）技术，以实

现货物通关自动化、国际贸易无纸化。

“金卡”工程又称电子货币工程，它是借以实现金融电子化和商业流通现代化的必

要手段。

3、计算机用户的行为规范

防范计算机犯罪

保护知识产权

计算机病毒

计算机病毒的防治

计算机病毒

定义：计算机病毒是一种功能特殊的计算机程序，他一旦运行，便取得系统控制权,

同时把自己复制到媒体中去。

计算机病毒的特征：

1、能够自身复制到其他程序中。

2、不独立以文件形式存在，仅附加在别的程序上。当调用该程序运行时，次病毒则首先运行。

计算机病毒的分类：

APPLE 公司的MACINTOSH 系列、V AX 等小型机及各种工作站、按传染机型分类：

IBMPC 系列机及兼容机。

按传染机器是否连网分类：

（1）单机病毒：病毒在单机中的传染媒介一般是磁性介质，如磁盘、磁带等。

（2）网络病毒：病毒主要是通过网络通信来传播病毒的。

◆ 按传染程序特点分类：

（1）操作系统病毒：这种病毒往往传染引导记录，或将引导记录换掉。

（2）文件携带型病毒：这一类病毒以可执行文件为攻击对象。在PC 机上对COM 和EXE 文件进行修改，然后将病毒自身置于其中。被传染的可执行文件又将成为新的病毒源，去传染另外的文件。

计算机病毒的防治

病毒传染的条件：

（1）通过媒体载入计算机，如硬盘、网络等；（2）病毒是被激活的，即被执行后

才能取得控制权。没有被运行的病毒程序是不会起作用的。如果把一个带毒程序拷入机器中，但从不运行它，病毒是不会发作的。

防治病毒的步骤：

（1）不要用软盘启动机器；（2）不要运行来路不明的软件，盗版软件是没有保障的，很可能蕴藏病毒；（3）定期备件重要系统数据；（4）重要的数据盘、程序盘应写保护，避免感染；

（5）使用杀互软件检查和清除病毒。

第1章习题

1.1 什么是CISC 机？什么是RISC 机？

1.2 计算机的发展分为几个阶段？正在研制的新型计算机具有哪些特点？

1.3 简述“三金”工程的含义。

1.4 什么是计算机病毒，它具有哪些特征，如何采取具体的防范措施？

第二章计算机概述

一、计算机的类型

大型通用机：巨型机：小型机：工作站：微型机：PC 机

网络计算机

二、计算机组成与工作原理

1、存储程序工作原理

冯?诺伊曼型计算机的工作原理

2、计算机指令系统

机器指令是要计算机执行某种操作的命令，且由计算机直接识别执行。所有指令的

集合成为计算机的指令系统。计算机的类型不同，指令系统也不同。

例如：苹果机采用的是6502指令系统；IBM PC采用的是8086/8088指令系统。指令系统是计算机基本功能具体而集中的体现。指令是对计算机进行程序控制的最

小单位. 从计算机结构的角度看，指令系统是软件和硬件的界面，指令是对计算机进行程序控制的最小单位。

指令系统的内核是硬件，当一台机器指令系统确定之后，硬件设计师根据指令系统

的约束条件，构造硬件组织，由硬件支持指令系统功能得以实现。而软件设计师在指令系统的基础上建立程序系统，扩充和发挥机器的功能。

用机器指令编写的程序称之为机器语言程序。

一条指令通常有操作码和地址码两部分组成：操作码地址码

操作码指明计算机执行的某种操作的性质和功能；地址码指出被操作的数据（简称操作数）存放在何处，即指明操作数地址，有的指令格式允许地址码部分就是操作数本身。

指令按功能可分为操作类命令和控制转移类命令。

（1）操作类指令：命令计算机的各个部件完成基本的算术逻辑运算、数据存取和数据传送等操作。

（2）控制转移类指令：控制程序本身的执行顺序，实现程序的分支、转移等。

对不同种类的机器而言，指令系统的指令数目与种类呈现出很大的差异。指令系统

决定了计算机的能力，也影响了计算机的体系结构。一台计算机的指令种类总是有限的，但在人们的精心设计下，可以编制出各式各样的程序。计算机的能力固然取决于它自身的性能，但更取决于编制程序人没的聪明才智。

三、计算机软件系统

1、计算机软件概述

软件是计算机运行所需要的各种程序。

软件一般分为系统软件和应用软件。

系统软件是生成、准备和执行其他程序所需要的一组程序。它通常负责管理、控制

和维护计算机的各种软硬件资源，并为用户提供友好的操作界面。

应用软件是专业人员为各种应用目的而编写的程序。一般不能独立地在计算机上运

行，必须要有系统软件的支持。

2、操作系统的形成与发展

● 操作系统概述

操作系统是计算机系统中的一种系统软件，它能计算机系统中的软件和硬件资源进

行有效的管理和控制，合理地组织计算机的工作流程，为用户提供使用计算机的工作环境。操作系统是用户和计算机之间的接口，它控制和管理着整个计算机的资源。操作系统的形成过程大致经历了手工操作、管理程序和操作系统三个阶段，其中，

操作系统阶段又经历了由单道批处理系统——多道批处理系统——分时系统——实时操作系统——网络操作系统的发展过程。

第一代计算机：手工操作：单个用户独占计算机全部资源，为保证程序运行，用户

必须了解计算机硬件细节，并频繁干预程序，操作速度慢。

第二代计算机：管理程序：管理程序以半自动方式控制计算机、分配计算机内部资

源。

第三代计算机：单道批处理系统：内存中仅一道作业处于运行状态，CPU 为该道作

业服务。由于输入输出的设备比CPU 慢，导致CPU 的空闲。

多道批处理系统：在内存中同时存放几道相互独立的程序，系统控制它们的交替运

行，提高了CPU 的利用率。缺点是在程序运行期间，用户不能人工干预，因此不适合于联机、交互式程序的运行。

第四代计算机：分时操作系统：一台计算机可连接多个终端，分时系统把CPU 的

运行时间分成很短的时间片，按时间片轮流把CPU 分配给各联机作业使用。由于轮转速度快，每个联机用户仿佛独占计算机系统，并可用交互方式直接控制自己的作业运行。

实时操作系统：系统响应速度快，它要求计算机对输入的信息做出及时的响应，并

在规定的时间内完成任务。

网络操作系统：网络用户与计算机网络之间的接口。它通过通信子网实现数据通信，

通过资源子网进行数据处理，实现共享。

● 操作系统的种类

◆ MS-DOS 操作系统：

MS-DOS 操作系统是美国微软公司在1981年为IBM PC 微型机开发的操作系统。

MS-DOS 操作系统的弱点：（1）在运行时，单个用户的惟一任务占用计算机上所有的硬件和软件资源。它不能满足同时运行多道程序的需要。（2）由于最初是为16位微处理器开发的，因而所能访问的主存超越空间太小。而现在的32位、64位微处理器留给应用程序的寻址空间非常大，当内存的实际容量不能满足要求时，MS-DOS 无法用分段和

分页的虚拟存储技术将存储容量扩大到整个外存储器空间。

◆ Windows 操作系统：

Windows 是微软公司开发的具有图形用户界面的操作系统。在Windows 下可以同时运行多个应用程序。

◆ UNIX 操作系统：

UNIX 是在操作系统发展历史上具有重要地位的一种多用户多任务操作系统。它是20

世纪70年代初期由美国贝尔实验室用C 语言开发的。今天在所有比微型机性能更好的工作站型计算机上，都使用基于UNIX 的操作系统。 UNIX 是为开程序的专家使用的操作系统和工作平台。

◆ Linux 操作系统：

Linux 是一个与UNIX 完全兼容的免费操作系统，但它的内核全部重新编写，并公布

了所有源代码。Linux 由芬兰人Linux·Torvalds首创，具有结构清晰、功能简捷等特点。Linux 将会是Windows 操作系统最强有力的竞争对手。

◆ Macintosh OS操作系统：

Macintosh OS操作系统是美国苹果计算机公司为自己的Macintosh 微型机开发的一种多

任务操作系统。它于1984年推出，是当时计算机市场上第一个成功采用图形用户界面的操作系统。在我国比较少见。

◆ IBM OS/2操作系统：

IBM OS/2操作系统是美国IBM 公司在微型机为替代DOS 而开发的性能优良的操作系

统。它能够充分发挥32位微型机的能力，并具有方便的图形用户界面。

● 数据库在信息科技领域的作用日益凸现

数据库的基本概念

（1）数据：把能够由计算机处理的数字、文字、符号以及音频、视频信息等统称为数据（data ）。数据是信息的载体，信息是数据的含义。

（2）数据处理是指对各种形式的数据进行加工处理，包括对数据进行操作的一系列活动，如对数据的收集、存储、传播、检索、分类、加工或计算、打印各类报表或输出各种需要的图形。它是借助计算机，科学地保存和管理复杂的大量的数据，以便人们能方便地利用这些宝贵的信息资源。在数据处理的一系列活动中，数据收集、存储、传播、检索、分类等操作是基本环节，这些基本环节又统称为数据管理。数据管理是随着计算机软件和硬件的发展而不断发展的。数据库技术是数据管理中的一门新技术。

（3）数据库是在计算机的存储设备上存储的数据集合，这些数据是现实世界中的一些有关

信息，它们以一定的数据模型所确定的数据结构方式存储，并能以有效的方法对这些数据进行存取和处理。它们在特定的组织中能为多种应用服务，即这些数据可提供给各种用户共享。

◆ 数据库管理系统的最新发展和功能分类

世界上比较流行的数据库管理系统（DMS ）E ：

（1）高档数据库产品：如：Informix 、Oracle 、Sybase 、Progress 、Unify 等，其特点是产品

系列齐全，功能先进，有良好的扩展能力。

（2）中、低档数据库产品，如DBASE 、Paradox 、Super-Base 、FoxPro 、Clipper 、SQL Base、

Focus 等，其特点是数据界面及数据操纵都由单个产品完成，主要基于DOS 或Windows 提供基本的数据库管理系统功能，支持部门一级的应用等。

（3）数据库开发工具，如Access 、Visual Basic、Uniface 、Power Builder等，其特点是

主要作为Client/Server（客户机/服务器）环境中的数据库开发工具，可以和多种数据库服务器相连接，有良好的开发界面，适用于原型开发等。

数据库管理系统按照功能性质，可分为如下几种类型：

（1）OLTP （联机事务处理）（2）DSS （决策支持系统）（3）EIS （行政信息系统）（4）OA （办公室自动化）

按系统结构来划分，数据库管理系统包括单机、UNIX 多用户、网络多用户、客户机

/服务器、集中式、分布式、集中分布式等几种类型。

四、信息的表示与存储

1、计算机内部是一个二进制的数字世界

不论是指令还是数据，想存入计算机中，都必须采用二进制编码形式。因为在机器

内部，信息的表示依赖于机器硬件电器电路的状态，采用基2码表示信息，有如下优点：

（1）易于物理实现：具有二种稳定状态的物理器件很多，它们恰好对应表示1

和0的两个符号。

（2）二进制数运算简单：对R 进制的算术求和、求积规则各有（R+1）R/2种，如

采用十进制，就有55种求和与求积的运算规则；而二进制仅有三种，因而简化了运算器等物理器件的设计。

（3）机器可靠性高：由于电压的高低、电流的有无等都是一种质的变化，两状态

泾渭分明，所以基2码的传递搞干扰能力强，鉴别信息的可靠性高。

（4）通用性强：基2码不仅成功地运用于数值信息编码，而且适用于各种非数值

信息的数字化编码。特别是仅有2个符号0和1正好与逻辑命题的两个值“真”与“假”相对应，从而为计算机实现逻辑运算和逻辑判断提供了方便。

2计算机的数字系统

数值信息在计算机内的表示方法就是用二进制数来表示。为了运算简单，在不同的

场合还采用了原码和补码等不同的编码方法，而且还采用定点数和浮点数的方式来分别表示整型数和实型数。

如果数制只采用R 个基本符号，则称为基R 数制，R 称为数制的基数，而数制中的

每一固定位置对应的单位值称为权。

进位计数制的编码符合“逢R 进位”的规则，各位的权是以R 为底的幂，一个数可按

权展开成为多项式。

例：十进制数256.47可按权展开为：

256.47=2x102+5x101+6x100+4x10-1+7x10-2

进制

二进制

八进制

十进制

十六进制基数R 2 8 10 16 基本符号 0,1 0,1,2,3,4,5,6,7 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E

(对应十进制的10-15)

对于二进制来说，基数为2，每位的权是以2为底的幂，遵循逢二进一原则，基本符号只有两个0和1。

几种进们计数制之间的转换问题

R 进制转换为十进制

基数为R 的数字，只要将各位数字与它的权相乘，其积相加，和数就是十进制数。例：(1101101.0101)2

=1×20+0×21+1×22+1×23+0×24+1×25+1×26+

0×2-1+1×2-2+0×2-3+1×2-4=109.3125

例:(3506.2)8=6×80+0×81+5×82+3×83+2×8-1=1862.25

例:(0.2A)16=2×16-1+10×16-2=0.1640625

当从R 进制转换到十进制时, 可以把小数点作为起点, 分别向左、右两边进行，即对

其整数部分和小数部分分别转换。对于二进制来说，只要把数位是1的那些位的权值相加，其和就是等效的十进制数。

十进制转换为R 进制

将十进制数转换为基数为R 的等效表示时，可将此数分成整数与小数两部分分别转

换，然后再拼接起来即可实现。

十进制整数转换成R 进制的整数，可用十进制数连续地除以R ，其余数即为R 系统

的各位系数, 按照自下而上的顺序排数。此方法称之除R 取余法。

例：将（57）10转换为二进制数。

（57）10=（111001）2

十进制小数转换成R 进制时，可连续地乘以R ，直到小数部分为0，或达到所要求

的数度为止，得到的整数即组成R 进制的小数部分，按自上而的顺序排数。此法称为“乘R 取整”。

例：将（0.3125）10转换成二进制数。

0.3125× 0.625× 0.25× 0.5× （0.3125）10 =(0.0101)2

注意:十进制小数常常不能准确地换算为等值的二进制小数, 有换

算错误存在。

例:将(0.5267)10转换成二进制数。

0.5627×2=1.1254 0.1254×2=0.2508 0.2508×2=0.5016

0.5016×2=1.0032 0.0032×2=0.0064 0.0064×2=0.0128

此过程会不断进行下去, 因此只能取到一定数度.

(0.5267)10= (0.100100)2

若将十进制数57.3125转换成二进制数, 可分别进行整数部分和小数部分的转换, 然后再拼在一起.

(57.3125)10=(111001.0101)2

二、八、十六进制的相互转换

二、八、十六进制这三种数制的权之间有内在的联系，即23=8，24=16，每位八进

制数相当于三位二进制数，每位十六进制数相当于四位二进制数。

在转换时，位组划分是以小数点为中心向左、右延伸，中间的0不能省略，两头不

够的可以补0。

例：将（1011010.10）2转换成八进制数和十六

进制数。

001 011 010. 100 （1011010.10）2=(132.4)8

1 3 2 4

0101 1010. 1000 （1011010.10）2 =(5A.8)16

练习:将(F7.28)16转换为二进制数; 将(25.63)8转换为二进制数.

计算机中带符号数的表示法

机器数与真值

在计算机中, 数是存放在由寄存单元组成的寄存器中, 二进制数码1和0是由寄存器

单元的两种不同的状态(比如高、低电平) 来表示的。对于正号“+”或负号“-”，也只能用这两种不同的状态来区别。因此，数的符号在计算机中也数码化了。通常规定在数的前面增设一位符号位，正数符号位用“0”表示，负数符号位用“1”表示。

以8位字长的存数单元为例：设有N1=+1001100，N2=-1001100，则N1在计算机

中表示为01001100，N2在计算机中表示为11001100。

为了区别原来的数与它在计算机中的表示形式，我们将已经数码化了的带符号的数

称为机器数，把原来的数称为机器数的真值。

例子N1=+1001100，N2=-1001100为真值，其在计算机中的表示01001100和

11001100为机器数。

练习:基机器字长为8位, 写真值+1001001、-1001011的机器数。

在计算机中机器数常用三种表示法：原码、补码和反码。

原码表示法（True Form）

在用二进制原码表示的数中，符号位0表示正数，符号位1表示负数，其余各位表

示数值部分。这种表示方法称为原码表示法。

一个机器数X ，其符号位为X0，X 真值的绝对值|X|=X1X2···Xn，X 的机器数原码

表示为：

[X]原= X0 X1X2···Xn，当X ≥0时， X0=0，当X 〈0时， X0=1

◆ 0有两个表示：+0原=00000000 –0原=10000000

例:对于8位二进制原码[+0]=00000000,[-0]=10000000

[-1101001]原=11101001

练习：1、写出X1=+1101001，X2=-0111001的原码。

2、写出8位原码表示的最大、最小整数的机器数。

8位原码表示的最大整数是绝对值最大的正数，其符号位为0，

数值部分应全为1，Max[X]原=01111111=+127；表示的最小整数

则是绝对值最大的负数，Max[X]原=11111111=-127

反码表示法

当X>=0时，[X]反=X；

当X<=0时，保持原码的符号位不变(符号位为1), 其余各位”1”换成”0”,”0”换成”1”。="" 设[x]原="X0" x1x2···xn，="" 当x0="0时，[X]反=0">

当X0=1时， [X]反（为Xn 取反）

特点：1. 两个二进制数，反码的和等于和的反码；

2. 有二个零 +0=00……0 -0=11……1

3. 当最高位有进位而丢掉进位(即2) 时, 要在最低位加

1(循环进位)

例：求X1=+1101001，X2=-1010110的反码。

[X1]反=01101001 [X2]反=10101001

8位二进制反码，可表示整数的范围是-127——+127

补码表示法

◆ 例子：若有一个两位数的运算器，做下列十进制运算：

67-28=39 67+72=139，由于67+72的结果数多余的100已经超出了运算器两位数的范围，因而自动丢弃。可见用两位数的运算器做67-28的减法和做67+72的加法得到同样的结果。在数学上可用同余式表示为：67-28=67+（100-28）（mod 100）式中的

100在数学上叫做模（Module ）。模是指一个计量系统的测量范围，其大小以计量进位制的基数为底，位数为指数的幂。

本例采用二位十进制测量范围0-99，帮模为102=100。可将上式运算写成：67-28=67+72 （mod 100），且有-28=72 （mod 100）

此时，可以说-28对模100的补码是72。

◆ 一个二进制整数X 的补码记作[X]补，设模为M ，X 是真值，其补码的定义是：当

X ≥0时，[X]补=[X]原，当X<>

例：若计算机字长n=8位，机器数真值X=-1101101，求[X]补

因为：n=8 模M=2n=100000000 X<>

所以: [X]补=M+X=100000000-1101010=10010011

例如：X=+100101 [X]补=0 100101

X=–100101 [X]补=1 011011

第三章多媒体技术应用

多媒体技术和多媒体计算机系统

数据压缩和解压缩技术

网络多媒体应用的发展

多媒休信息处理工具简介

WINDOWS 中的多媒体应用软件

一、多媒体技术和多媒体计算机系统

多媒体技术定义:(Multimedia)

多媒体技术就是用计算机交互地综合处理文本、图形、图像、动画、音频及视频影像等多种信息，并使这些信息建立逻辑连接。

多媒体计算机（MPC ）概述

多媒体计算机系统

多媒体计算机概述

多媒体计算机是一种以多媒体技术为基础的计算机系统。

多媒体计算机在音频、图形和视频等方面的功能：

1、音频信号处理：为了能使MPC 具有对声音、音乐等音频信号的处理能力，必须在原有的PC 系统中增加一块音频处理卡，该卡具有以下功能：（1）录入、处理和重放声波信号。

（2）用MIDI 技术合成音乐。

2、图形和图像处理：MPC 有较强的图形处理功能。目前PC 机的显示卡一般都为PCI 和AGP 总线的，具有图形加速功能的真彩色显示卡，分辩率在VGA 以上，既可以创建编辑形象逼真的图形，也可以对各种格式的图像文件进行处理。如果配备图像采集卡，还可以处理由摄像机或录像机输入的图像信号。

3、视频处理：视频图像信号的信息量非常大，压缩处理需要较强的计算功能，所以必须配备硬件压缩卡，才能实时录入和压缩视频图像。

多媒体计算机系统

1、CD-ROM ：是通过光学方式读取和记录信息的，写入和读出都是使用激光束来

实现的。光盘是在70年代末从胶木密纹唱片发展而来的。

光驱的技术指标：(1) 数据传输率(Data Transfer Rate),即大家常说的倍速，是指CD-ROM 驱动器每秒钟能够读取多少KB 的数据量。它是衡量光驱性能的最基本指标。单倍速光驱就是指每秒可从光驱存取150KB 数据的光驱。现在年青一代的40或48倍速光驱每秒钟能读取6000KB 和7200KB 的数据。(2) 平均寻道时间(Average Access Time), 平均寻道时间是指激光头（光驱中用于读取数据的一个装置）从原来位置移到新位置并开始读取数据所花

费的平均时间，显然，平均寻道时间越短，光驱的性能就越好。(3) CPU 占用时间(CPU Loading) ，CPU 占用时间是指光驱在维持一定的转速和数据传输率时所占用CPU 的时间，它也是衡量光驱性能好坏的一个重要指标。CPU 占用时间越少，其整体性能就越好。(4) 数据缓冲区(Buffer)，数据缓冲区是光驱内部的存储区。它能减少读盘次数，提高数据传输率。现在大多数光驱的缓冲区为128K 或256K 。

2、显示卡：（1）显示模式：

色彩数目

256 分辩率 640*480 800*600 色彩数目 65536 16M 分辩率 1024*768 1280*1024

（2）显示卡的选取：

显示存储空间=水平分辨率×垂直分辨率×色彩数目

例如：若采用640 ×480，16色显示模式，只需要150KB 的存储空间。但是，如果想在1280 ×1024，16M 色的显示模式下运行，4MB 的显示存储空间是不可能运行的。

3、显示器：显像管由电子枪、荧光屏遮罩和荧光屏组成。

像素的色彩：画面上看到的一个点是由RGB （红绿蓝）三个小点组成的。

4、声卡：

5、音箱：

二、数据压缩和解压缩技术

压缩标准：

国际上的压缩技术标准有 JPEG ，MPEG 和P ×64。

静止图像压缩标准JPEG ：JPEG 适合于连续色调、多级灰度、彩色或单色静止图

象数据压缩的国际标准。可获得10：1到80：1的压缩比。

动态图像压缩标准MPEG ：MPEG 包括MPEG 视频、 MPEG 音频和MPEG 系统

三部分，处理活动影象中的视频压缩、音频压缩，以及多种压缩后数据流的复合和同步问题。可获得50：1到100：1的压缩比。

多通道的动态图像压缩标准P ×64 ：P 是个可变参数，取值范围是1-30，P ×64目

标是针对可视电话和电视会议的。适应各种通道容量的传输。

三、多媒体信息处理工具简介

范文二：计算机的基础知识

第 1章计算机应用基础知识

接口是 CPU 与 I/O设备的桥梁, 它在 CPU 与 I/O设备之间起着信息转换和匹配的作用。也就是说, 接口电路是处理 CPU 与外部设备之间数据交换的缓冲器, 接口电路通过总线与 CPU 相连。由于 CPU 同外部设备的工作方式、工作速度、信号类型等都不相同, 必须通过接口电路的变换作用,使两者匹配起来。

1.接口的作用

接口就是微处理器与外部设备的连接部件(电路) ,它是 CPU 与外部设备进行信息交换的中转站。例如,原始数据或源程序要通过接口从输入设备进入微机,而运算结果要通过接口向输出设备送出去,控制命令也是通过接口发出去的,这些来往的信息都是通过接口进行交换与传递。用户从键盘输入的信息只有通过计算机的处理才能在显示器、打印机中显示或打印。只有通过接口电路,软磁盘和硬盘才可以极大地扩充计算机的存储空间。接口电路的作用,就是计算机以外的信息转换成与计算机匹配的信息,使计算机能够有效地传递和处理。

由于计算机的应用越来越广泛,要求与计算机接口的外围设备越来越多,信息的类型也越来越复杂。微机接口本身已不是一些逻辑电路的简单组合,而是采用硬件与软件相结合的方法,因而接口技术是硬件和软件的综合技术。

2.总线

总线是连接计算机 CPU 、主存储器、辅助存储器、各种输入 /输出设备的一组物理信号线及其相关的控制电路,它是计算机中传输各部件信息的公共通道。

微型计算机系统大都采用总线结构,这种结构的特点是采用一组公共的信号线作为微机各部件之间的通信线。

各类外部设备和存储器,都是通过各自的接口电路连接到微机系统总线上的。因此, 用户可以根据自己的需要,选用不同类型的外部设备配置相应的接口电路,把它们连接到系统总线上,从而构成不同用途、不同规模的系统。

微机系统的总线大致可分为如下几种。

(1)地址总线(Address Bus)

地址总线(AB )是微机用来传送地址的信号线。地址总线的数目决定了直接寻址的范围,例如 16根地址线,可以构成 216=65536个地址,可直接寻址 64KB 地址空间, 24根地址线可直寻址 16MB 地址空间。

(2)数据总线(Data Bus)

数据总线(DB )是微机用来传送数据和代码的总线,一般为双向信号线,可以进行两个方向的数据传送。

数据总线可以从 CPU 送到内存或其他部件, 也可以从内存或其他部件送到 CPU 。通常,

数据总线的位数与微机的字长相等。例如, 32位的 CPU 芯片,其数据总线也是 32位。 (3)控制总线(Control Bus)

控制总线(CB )用来传送控制器发出的各种控制信号。其中包括用来实现命令、状态传送、中断请求、直接对存储器存取的控制,以及提供系统使用的时钟和复位信号等。当前微型计算机系统普遍采用总线结构的连接方式, 各部分都以同一形式排在总线上, 结构简单,易于扩充。微型计算机的总线结构如图 1-8所示。

图 1-8 微型计算机的总线结构

标准接口

微机中一般提供的接口有标准接口和扩展槽接口。标准接口操作系统一般都认识,插上有关的外部设备,马上可以使用,真正做到“即插即用” 。在微机中标准接口一般有:键盘与显示器接口,并行接口,两个串行 COM1、 COM2端口, TS/2接口和 USB 接口等。 1.键盘与显示器接口

在微型计算机系统中,键盘和显示器是必不可少的输入 /输出设备。微机主板上提供键盘与显示器的标准接口。

2.并行接口

由于现在常用的微机系统均以并行方式处理数据,所以并行接口也是最常用的接口电路。将一个字符的 n 个数位用 n 条线同时传输的机制称为并行通信。例如一次同时传送 8位、 16位或 32位,实现并行通信的接口就是并行接口。在实际应用中,凡在 CPU 与外设之间需要两位以上信息传送时, 就要采用并行口。例如, 打印机接口、 A/D(Analog To Digit) 、 D/A(Digit To Analog)转换器接口、开关量接口、控制设备接口等都是并行接口。

并行接口具有传输速度快、效率高等优点,适合于数据传输率要求较高而传输距离较近的场合。

3.串行接口

许多 I/O设备与 CPU 交换信息,或计算机与计算机之间交换信息,是通过一对导线或通信通道来传送信息的。这时,每一次只传送一位信息,每一位都占据一个规定长度的时间间隔,这时数据一位一位按顺序传送的通信方式称为串行通信,实现串行通信的接口就是串行接口。

与并行通信相比,串行通信具有传输线少、成本低的特点,特别适合于远距离传送, 其缺点是速度慢,若并行传送 n 位数据需要时间 t ,则串行传送需要的时间至少为 nt 。串行通信之所以被广泛采用,其中一个主要原因是可以使用现有的电话网进行信息传送,即主要增加调制解调器,远程通信就可以在电话线上进行。这不但降低了通信成本,

而且免除了架设线路维护的繁杂工作。

微机主板上提供了 COM1和 COM2两个现成的串行口。早期的鼠标、终端就是连接在这种串行口上,而目前流行的 PS/2鼠标是连接在主板的 PS/2接口上。

4. USB 接口

通用串行总线(USB )是一种新型接口标准。随着计算机应用的发展,外设越来越多, 使得计算机本身所带的接口不够使用。 USB 可以简单地解决这一问题,计算机只需通过一个 USB 接口, 即可串接多种外设 (如数码相机、扫描仪等) 。用户现在经常使用的优盘 (或称闪盘)就是连接在 USB 接口上的。

扩展槽接口

微机中一般提供的接口有标准接口和扩展槽接口。扩展槽接口操作系统一般不认识, 需要安装对应外设的驱动程序。若是同一种外部设备,在不同的操作系统中有时需要安装不同的驱动程序,该外设才能正常工作。在微机中扩展槽接口一般有:显示卡、声卡、网卡、 Modem 卡、视频卡、多功能卡等。

在主板上一般有多个扩充插槽, 用于插入各种接口板 (也称适配器) 。适配器是为了驱动某种外设而设计的控制电路。通常, 适配器插在主板的扩展槽内, 通过总线与 CPU 相连。适配器一般做成电路板的形式,所以又称“插卡” 、 “扩展卡”或“适配卡” 。

●显示卡适配器(显示卡):显示卡是用于与显示器的连接,如 VGA 卡、 SVGA 卡、 AGP 卡等,还有 GetForce2和 GetForce2 GTS显示卡。

●存储器扩充卡:存储器扩充卡是用于扩充微机的存储容量。

●串行通信适配器:它是用于与计算机通信有关的设备的连接,如绘图仪等。 ●多功能卡:为了简化系统接口,多功能卡是将多种功能的电路做在一块电路板上的复合插卡。多功能卡的品种很多,现在 PC 机上流行的多功能卡可以将软盘适配器电路,硬盘适配器电路,并行打印口,串行通信口 COM1、 COM2,以及游戏口这五大电路集成为一个接口,称为“超级多功能卡”。

●其他卡:例如声卡、 Modem 卡、网卡、视频卡等。

计算机外设简介

1.键盘

键盘是计算机最常用的输入设备之一。其作用是向计算机输入命令、数据和程序。它由一组按阵列方式排列在一起的按键开关组成,按下一个键,相当于接通一个开关电路, 把该键的位置码通过接口电路送入计算机。

键盘根据按键的触点结构分为机械触点式键盘、电容式键盘和薄膜式键盘几种。键盘由导电橡胶和电路板的触点组成。

机械键盘的工作原理是:按键按下时,导电橡胶与触点接触,开关接通;当松开按键时,导电橡胶与触点分开,开关断开。

目前,微机上使用的键盘都是标准键盘(101键、 103键等) ,键盘分为 4个区:功能键区、标准打字键区、数字键区和编辑键区,如图 1-9所示。

图 1-9 101键盘

键盘上各键符号及其组合所产生的字符和功能在不同的操作系统和软件支持下有所不同。在主键盘和小键盘上,大部分键面上,上下标有两个字符,这两个字符分别称为该键的上档符和下档符。主键盘第四排左右侧各有一个称为换档符的 Shift 键(或箭头符号) , 用来控制上档符与下档符的输入。在按下 Shift 键不放的同时按下有上档符的某键时, 则输入的是该键的上档符,否则输入的是该键的下档符。字母的大小写亦可由 Shift 键控制,例如单按字母键 A 则输入小写字母 a , 同时按下 Shift 键和 A 键则输入的是大写字母 A 。小键盘上下档键由 NumLock 键控制。下面列出几个常用键的功能:

●←(Backspace ) —— 退格键,光标退回一格,即光标左移一个字符的位置,同时删除原光标左边位置上的字符,用于删除当前行中刚输入的字符。

●Enter —— 回车键,不论光标处在当前行中什么位置,按此键后光标将移至下行行首。也表示结束一个数据或命令的输入。

●Space ——空格键,它位于键盘中下方的长条键,按下此键输入一个空格,光标右移一个字符的位置。

●Ctrl —— 控制键,用于与其他键组合成各种复合控制键。

●Alt —— 交替换档键,用于与其他键组合成特殊功能键或控制键。

●Esc —— 强行退出键,按此键可强行退出程序。

●Print Screen——屏幕复制键,在 Windows 系统下按此键可以将当前屏幕内容复制到剪贴板。

2.鼠标

鼠标是一种输入设备。由于它使用方便,几乎取得了和键盘同等重要的地位。常见的鼠标有机械式和光电式两种。机械式鼠标底部有一个小球,当手持鼠标在桌面上移动时, 小球也相对转动,通过检测小球在两个垂直的方向上移动的距离,并将其转换为数字量送入计算机进行处理。光电式鼠标的底部装有光电管, 当手持鼠标在特定的反射板上移动时, 光源发出的光经反射板反射后被鼠标接收为移动信号,并送入计算机,从而控制屏幕光标的移动。机械式鼠标的移动精度一般不如光电式。根据鼠标的工作原理,鼠标分为机械鼠

标、光电鼠标、光学机械鼠标、轨迹球和无线鼠标等。鼠标有 3个按键或两个按键,各按键的功能可以由所使用的软件来定义,在不同的软件中使用鼠标,其按键的作用可能不相同。一般情况下最左边的按键定义为拾取。使用鼠标时,通常是先移动鼠标,使屏幕上的光标固定在某一位置上,然后再通过鼠标上的按键来确定所选项目或完成指定的功能。 3.打印机

打印机是各种计算机的主要输出设备。它能将计算机的信息以单色和彩色字符、汉字、表格、图像等形式打印在纸上。

打印机的种类很多,目前常见的有点阵击打式和点阵非击打式两种。非击打式又分为喷墨打印机和激光打印机。针式打印机由打印头、字车机构、色带机构、输纸机构和控制电路组成。打印头由若干根钢针构成,通过它们击打色带,从而在同步旋转的打印纸上打印出点阵字符。在汉字的输入中一般用 24针打印机。

喷墨式打印机是通过向打印机的相应位置喷射墨水点来实现图像和文字的输出。其特点是噪声低、速度快。激光打印机是利用电子成像技术进行打印。当调制激光束在硒鼓下沿轴向进行扫描时,按点阵组字的原理,使鼓面感光,构成负电荷阴影。当鼓面经过带正电荷的墨粉时,感光部分就吸附上墨粉,然后将墨粉转印到纸上,纸上的墨粉经加热熔化形成永久性的字符和图形。它的特点是速度快、无噪声、分辨率高。喷墨式打印机和激光打印机的输出质量都比较高。

4.扫描仪

扫描仪是计算机的图像输入设备。随着性能的不断提高和价格的大幅度降低,越来越多地使用于广告设计、出版印刷、网页设计等领域。按感光模式分可分为滚筒式扫描仪 (CIS ) 和平板扫描仪 (CCD ) 。扫描仪是利用光学扫描原理从纸介质上 “读出” 照片、文字或图形, 把信息送入计算机进行分析处理。

平板式扫描仪的工作原理是:将原图放置在一块很干净的有机玻璃平板上, 原图不动, 而光源系统通过一个传动机构水平移动,发射出的光线照射在原图上,以反射或透射后, 由接收系统接收并生成模拟信号,通过模数转换器(ADC )转换成数字信号后,直接传送至计算机,由后者进行相应的处理,完成扫描过程。

5.数码相机

数码相机是一种能够进行拍摄,并通过内部处理把拍摄到的景物转换成以数字格式存放图像的特殊照相机。数码相机可以直接连接到计算机、电视机或者打印机上。在一定条件下,数码相机还可以直接连接到移动式电话机或者手持 PC 机上。数码相机的种类很多, 大致可分为 3种:普通数码相机、高档数码相机和专业数码相机。比之传统相机,数码相机的特点是:基于胶片的传统相机的分辨率是无穷的,数码相机的分辨率是有限的,传统相机的使用成本较高,需要购买胶卷、冲洗,而数码相机不需要这些,它采用完全不同的成像技术,数码相机能够生成计算机直接处理的图像。

6. MODEM

MODEM 是 Modulator (调制器)与 Demodulator (解调器)的简称,中文称为调制解调器,也有人根据 MODEM 的谐音,亲昵地称为“猫” 。 MODEM 由发送、接收、控制、接口、操纵面板及电源等部分组成。数据终端设备以二进制串行信号形式提供发送的数据,

经接口转换为内部逻辑电平送入发送部分,经调制电路调制成线路要求的信号后向线路发送。接收部分接收来自线路的信号,经滤波、解调、电平转换后还原成数字信号送入终端设备,计算机内的信息是由“ 0”和“ 1”组成的数字信号,而在电话线上传递的却只能是模拟电信号。于是,当两台计算机要通过电话线进行数据传输时,就需要一个设备负责数模的转换,这个数模转换器就是 MODEM 。

MODEM 根据外形和安装方式可分为 4种,即外置式 MODEM 、内置式 MODEM 、 PCMCIA 插卡式 MODEM 和机架式 MODEM 。

信息在计算机中的存储形式

人类用文字、图表、数字表达和记录着世界上各种各样的信息,便于人们用来处理和交流。现在可以把这些信息都输入到计算机中,由计算机来保存和处理。前面提到,当代冯 ·诺依曼型计算机都使用二进制来表示数据,本节所要讨论的就是用二进制来表示这些数据。

计算机中的数据

经过收集、整理和组织起来的数据,能成为有用的信息。数据是指能够输入计算机并被计算机处理的数字、字母和符号的集合。平常所看到的景象和听到的事实,都可以用数据来描述。可以说,只要计算机能够接受的信息都可叫数据。

1.计算机中数据的单位

计算机数据的表示经常用到以下几个概念。在计算机内部,数据都是以二进制的形式存储和运算的。

(1)位

二进制数据中的一个位(bit )简写为 b ,音译为比特,是计算机存储数据的最小单位。一个二进制位只能表示 0或 1两种状态,要表示更多的信息,就要把多个位组合成一个整体,一般以 8位二进制组成一个基本单位。

(2)字节

字节是计算机数据处理的最基本单位,并主要以字节为单位解释信息。字节(Byte ) 简记为 B , 规定一个字节为 8位, 即 1B=8bit。每个字节由 8个二进制位组成。一般情况下, 一个 ASCII 码占用一个字节,一个汉字国际码占用两个字节。

(3)字

一个字通常由一个或若干个字节组成。字(Word )是计算机进行数据处理时,一次存取、加工和传送的数据长度。由于字长是计算机一次所能处理信息的实际位数,所以,它决定了计算机数据处理的速度, 是衡量计算机性能的一个重要指标, 字长越长, 性能越好。

(4)数据的换算关系

1Byte=8bit, 1KB=1024B, 1MB=1024KB, 1GB=1024MB。

计算机型号不同,其字长是不同的,常用的字长有 8、 16、 32和 64位。一般情况下,

IBM PC/XT的字长为 8位, 80286微机字长为 16位, 80386/80486微机字长为 32位, Pentium 系列微机字长为 64位。

例如,一台微机,内存为 256MB ,软盘容量为 1.44MB ,硬盘容量为 80GB ,则它实际的存储字节数分别为:

内存容量 =256×1024×1024B=268435456B

软盘容量 =1.44×1024×1024B=1509949.44B

硬盘容量 =80×1024×1024×1024B=85899345920B

如何表示正负和大小,在计算机中采用什么计数制,是学习计算机的一个重要问题。数据是计算机处理的对象,在计算机内部,各种信息都必须通过数字化编码后才能进行存储和处理。

由于技术原因,计算机内部一律采用二进制,而人们在编程中经常使用十进制,有时为了方便还采用八进制和十六进制。理解不同计数制及其相互转换是非常重要的。

2.进位计数制

在计算机中,二进制并不符合人们的习惯,但是计算机内部却采用二进制表示信息, 其主要原因有如下 4点:

(1)电路简单

在计算机中, 若采用十进制, 则要求处理 10种电路状态, 相对于两种状态的电路来说, 是很复杂的。而用二进制表示,则逻辑电路的通、断只有两个状态。例如:开关的接通与断开,电平的高与低等。这两种状态正好用二进制的 0和 1来表示。

(2)工作可靠

在计算机中,用两个状态代表两个数据,数字传输和处理方便、简单、不容易出错, 因而电路更加可靠。

(3)简化运算

在计算机中,二进制运算法则很简单。例如:相加减的速度快,求积规则有 3个,求和规则也只有 3个。

(4)逻辑性强

二进制只有两个数码,正好代表逻辑代数中的“真”与“假” ,而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。用二进制计算具有很强的逻辑性。

计算机中常用的几种计数制

用若干数位 (由数码表示) 的组合去表示一个数, 各个数位之间是什么关系, 即逢 “几” 进位,这就是进位计数制的问题。也就是数制问题。数制,即进位计数制,是人们利用数字符号按进位原则进行数据大小计算的方法。通常是以十进制来进行计算的。另外,还有二进制、八进制和十六进制等。

在计算机的数制中,要掌握 3个概念,即数码、基数和位权。下面简单地介绍这 3个概念。

数码:一个数制中表示基本数值大小的不同数字符号。例如,八进制有 8个数码:0、 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7。

基数:一个数值所使用数码的个数。例如,八进制的基数为 8,二进制的基数为 2。位权:一个数值中某一位上的 1所表示数值的大小。例如,八进制的 123, 1的位权是 64, 2的位权是 8, 3的位权是 1。

1.十进制(Decimal notation)

十进制的特点如下:

(1)有 10个数码:0、 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9。

(2)基数:10。

(3)逢十进一(加法运算) ,借一当十(减法运算) 。

(4)按权展开式。对于任意一个 n 位整数和 m 位小数的十进制数 D ,均可按权展开为:

D=Dn -1·10n -1+D n -2·10n -2+?+D 1·101+D 0·100+D -1·10– 1+?+D – m ·10– m 例:将十进制数 456.24写成按权展开式形式为:

456.24=4×10 2+5×101+6×100+2×10-1+4×10-2

2.二进制(Binary notation)

二进制有如下特点:

(1)有两个数码:0、 1。

(2)基数:2。

(3)逢二进一(加法运算) ,借一当二(减法运算) 。

(4)按权展开式。对于任意一个 n 位整数和 m 位小数的二进制数 D ,均可按权展开为:

D=Bn -1·2n -1+B n -2·2n -2+?+B 1·21+B 0·20+B -1·2– 1+… +B – m ·2-m

例:把(11001.101) 2写成展开式,它表示的十进制数为:

1×2 4+1×2 3+0×22+0×21+1×20+1×2-1+0×2-2+1×2-3=(25.625) 10 3.八进制(Octal notation)

八进制的特点如下:

(1)有 8个数码:0、 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7。

(2)基数:8。

(3)逢八进一(加法运算) ,借一当八(减法运算) 。

(4)按权展开式。对于任意一个 n 位整数和 m 位小数的八进制数 D ,均可按权展开为:

D=On -1·8n -1+?+O 1·81+O 0·80+O -1·8– 1+?+O – m ·8-m

例:(5346) 8相当于十进制数为:

5×83+3×82+4×81+6×80=(2790) 10

4.十六进制(Hexadecimal notation)

十六进制有如下特点:

(1)有 16个数码:0、 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 A 、 B 、 C 、 D 、 E 、 F 。

(2)基数:16。

(3)逢十六进一(加法运算) ,借一当十六(减法运算) 。

(4)按权展开式。对于任意一 n 位整数和 m 位小数的十六进制数D,均可按权展开为:

D=Hn -1·16n -1+?+H 1·161+H 0·16 0+H -1·16– 1+… +H – m ·16-m

在 16个数码中, A 、 B 、 C 、 D 、 E 和 F 这 6个数码分别代表十进制的 10、 11、 12、 13、 14和 15,这是国际上通用的表示法。

例:十六进制数(4C4D ) 16代表的十进制数为:

4×163+C ×16 2+4×161+D ×160=(19533) 10

二进制数与其他数之间的对应关系如表 1-1所示。

表 1-1 几种常用进制之间的对照关系

常用计数制之间的转换

不同数进制之间进行转换应遵循转换原则。转换原则是:两个有理数如果相等,则有理数的整数部分和分数部分一定分别相等。也就是说,若转换前两数相等,转换后仍必须相等,数制的转换要遵循一定的规律。

1.二、八、十六进制数转换为十进制数

(1)二进制数转换成十进制数

将二进制数转换成十进制数,只要将二进制数用计数制通用形式表示出来,计算出结

果,便得到相应的十进制数。

例:(1101100.111) 2=1×26+1×25+1×23+1×22+1×2-1+1×2-2+1×2-3

=64+32+8+4+0.5+0.25+0.125

=(108.875) 10

(2)八进制数转换为十进制数

八进制数→十进制数:以 8为基数按权展开并相加。

例:把(652.34) 8转换成十进制。

解:(652.34) 8=6×82+5×81+2×80+3×8-1+4×8-2

=384+40+2+0.375+0.0625

=(426.4375) 10

(3)十六进制数转换为十进制数

十六进制数→十进制数:以 16为基数按权展开并相加。

例:将(19BC.8) 16转换成十进制数。

解:(19BC.8) 16=1×163+9×162+B ×161+C ×160+8×16-1

=4096+2304+176+12+0.5

=(6588.5) 10

2.十进制转换为二进制数

(1)整数部分的转换

整数部分的转换采用的是除 2取余法。其转换原则是:将该十进制数除以 2,得到一个商和余数(K 0) ,再将商除以 2,又得到一个新商和余数(K 1) ,如此反复,得到的商是 0时得到余数(K n -1) ,然后将所得到的各位余数,以最后余数为最高位,最初余数为最低位依次排列,即 K n -1K n -2? K 1K 0,这就是该十进制数对应的二进制数。这种方法又称为“倒序法” 。

例:将(126) 10转换成二进制数。

2 126 ????余 0 (K 0) 低

2 63 ????余 1 (K 1)

2 31 ????余 1 (K 2)

2 15 ????余 1 (K 3)

2 7 ???? 余 1 (K 4)

2 3 ???? 余 1 (K 5)

2 1 ???? 余 1 (K 6) 高

结果为:(126) 10=(1111110) 2

(2)小数部分的转换

小数部分的转换采用乘 2取整法。其转换原则是:将十进制数的小数乘以 2,取乘积中的整数部分作为相应二进制数小数点后最高位 K -1, 反复乘 2, 逐次得到 K -2、 K -3、 ?、 K -m , 直到乘积的小数部分为 0或 1的位数达到精确度要求为止。然后把每次乘积的整数部分由上而下依次排列起来(K -1K -2? K -m ) ,即是所求的二进制数。这种方法又称为“顺序法” 。

例:将十进制数(0.534) 10转换成相应的二进制数。

0. 5 3 4

×2

1. 0 6 8 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1 (K -1) 高

×2

0. 1 3 6 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 0 (K -2) ×2

0. 2 7 2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 0 (K -3) ×2

0. 5 4 4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 0 (K -4) ×2

1. 0 8 8 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1 (K -5)

低

结果为:(0.534) 10=(0.10001) 2

例:将(50.25) 10转换成二进制数。

分析:对于这种既有整数又有小数部分的十进制数,可将其整数和小数分别转换成二进制数,然后再把两者连接起来即可。

因为(50) 10=(110010) 2, (0.25) 10=(0.01) 2

所以(50.25) 10=(110010.01) 2

3.八进制与二进制数之间的转换

(1)八进制转换为二进制数

八进制数转换成二进制数所使用的转换原则是 “一位拆三位” , 即把一位八进制数对应于三位二进制数,然后按顺序连接即可。

例:将(64.54) 8转换为二进制数。

6 4 . 5 4

↓ ↓ ↓ ↓ ↓

110 100 . 101 100

结果为:(64.54) 8=(110100.101100) 2

(2)二进制数转换成八进制数

二进制数转换成八进制数可概括为 “三位并一位” , 即从小数点开始向左右两边以每三位为一组,不足三位时补 0,然后每组改成等值的一位八进制数即可。

例:将(110111.11011) 2转换成八进制数。

110 111 . 110 110

↓ ↓ ↓ ↓ ↓

6 7 . 6 6

结果为:(110111.11011) 2=(67.66) 8

4.二进制数与十六进制数的相互转换

(1)二进制数转换成十六进制数

二进制数转换成十六进制数的转换原则是 “四位并一位” , 即以小数点为界, 整数部分

从右向左每 4位为一组,若最后一组不足 4位,则在最高位前面添 0补足 4位,然后从左边第一组起,将每组中的二进制数按权数相加得到对应的十六进制数,并依次写出即可; 小数部分从左向右每 4位为一组,最后一组不足 4位时,尾部用 0补足 4位,然后按顺序写出每组二进制数对应的十六进制数。

例:将(1111101100.0001101) 2转换成十六进制数。

0011 1110 1100 . 0001 1010

↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓

3 E C . 1 A

结果为:(1111101100.0001101) 2=(3EC.1A ) 16

(2)十六进制数转换成二进制数

十六进制数转换成二进制数的转换原则是 “一位拆四位” , 即把 1位十六进制数写成对应的 4位二进制数,然后按顺序连接即可。

例:将(C41.BA7) 16转换为二进制数。

C 4 1 . B A 7

↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓

1100 0100 0001 . 1011 1010 0111

结果为:(C41.BA7) 16=(110001000001.101110100111) 2

在程序设计中,为了区分不同进制,常在数字后加一英文字母作为后缀以示区别。 ●十进制数,在数字后面加字母 D 或不加字母也可以,如 6659D 或 6659。

●二进制数,在数字后面加字母 B ,如 1101101B 。

●八进制数,在数字后面加字母 O ,如 1275O 。

●十六进制数,在数字后面加字母 H ,如 CFE7BH 。

二进制数的运算

二进制数的运算包括算术运算和逻辑运算。

1.二进制数的算术运算

二进制数的算术运算包括加法、减法、乘法和除法运算。

(1)二进制数的加法运算

二进制数的加法运算法则是:0+0=0, 0+1=1+0=1, 1+1=10(向高位进位) 。例:求(101101.10001) 2+(1011.11001) 2的值。

解:1 0 1 1 0 1 . 1 0 0 0 1

+1 0 1 1 . 1 1 0 0 1

1 1 1 0 0 1 . 0 1 0 1 1

结果为:(101101.10001) 2+(1011.11001) 2 =(111001.01011) 2

总结:从以上加法的过程可知,当两个二进制数相加时,每一位是 3个数相加,对本位则是把被加数、加数和来自低位的进位相加(进位可能是 0,也可能是 1) 。

(2)二进制数的减法运算

二进制数的减法运算法则是:0-0=1-1=0, 1-0=1, 0-1=1(借 1当二) 。例:求(110000.11) 2-(001011.01) 2的值。

解:1 1 0 0 0 0 . 1 1

-0 0 1 0 1 1 . 0 1

1 0 0 1 0 1 . 1 0

结果为:(110000.11) 2-(001011.01) 2=(100101.10) 2

总结:从以上运算过程可知,当两数相减时,有的位会发生不够减的情况,要向相邻的高位借 1当 2。所以,在做减法时,除了每位相减外,还要考虑借位情况,实际上每位有 3个数参加运算。

(3)二进制数的乘法运算

二进制数的乘法运算法则是:0×0=0, 0×1=1×0=0, 1×1=1。

例:求(1010) 2×(1011) 2的值。

解:1 0 1 0

×1 0 1 1

1 0 1 0

0 0 0 0

+1 0 1 0

1 1 0 1 1 1 0

结果为:(1010) 2×(1011) 2=(1101110) 2

总结:由以上运算过程可知,当两数相乘时,每个部分积都取决于乘数。乘数的相应位为 1时,该次的部分积等于被乘数;为 0时,部分积为 0。每次的部分积依次左移一位, 将各部分积累起来,就得到了最终结果。

(4)二进制数的除法运算

二进制数除法运算规则是:0÷0=0, 0÷1=0(1÷0无意义) , 1÷1=1。

例:求(111101) 2÷(1100) 2的值。

解:1 0 1

1100

-1 1 0 0

1 1 0 1

-1 1 0 0

结果为:商为 101,余数为 1。

总结:在计算机内部, 二进制的加法是基本运算, 利用加法可以实现二进制数的减法、乘法和除法运算。在计算机的运算过程中,应用了“补码”进行运算。

2.二进制数的逻辑运算

在计算机中,除了能表示正负、大小的“数量数”以及相应的加、减、乘、除等基本算术运算外,还能表示事物逻辑判断,即“真” 、 “假” 、 “是” 、 “非”等“逻辑数”的运算。

能表示这种数的变量称为逻辑变量。在逻辑运算中,都是用“ 1”或“ 0”来表示“真”或 “假” ,由此可见,逻辑运算是以二进制数为基础的。

计算机的逻辑运算区别于算术运算的主要特点是:逻辑运算是按位进行的,位与位之间不像加减运算那么有进位或借位的关系。

逻辑运算主要包括的运算有:逻辑加法(又称“或”运算) 、逻辑乘法(又称“与”运算)和逻辑“非”运算。此外,还有“异或”运算。

(1)逻辑与运算(乘法运算)

逻辑与运算常用符号“×” 、 “∧”或“ &”来表示。如果 A 、 B 、 C 为逻辑变量,则 A 和 B 的逻辑与可表示成 A ×B=C、 A ∧ B=C或 A&B=C,读作“ A 与 B 等于 C ” 。一位二进制数的逻辑与运算规则如表 1-2所示。

表 1-2 与运算规则

由表 1-2可知,逻辑与运算表示只有当参与运算的逻辑变量都取值为 1时,其逻辑乘积才等于 1,即一假必假,两真才真。

这种逻辑与运算在实际生活中有许多应用,例如,计算机的电源要想接通,必须把实验室的电源总闸、 USP 电源开关以及计算机机箱的电源开关都接通才行。这些开关是串在一起的,它们按照“与”逻辑接通。为了书写方便,逻辑与运算的符号可以略去不写(在不致混淆的情况下) ,即 A ×B=A∧ B=AB。

例:设 A =1110011, B =1010101,求 A ∧ B 。

解:

1 1 1 0 0 1 1

∧ 1 0 1 0 1 0 1

1 0 1 0 0 0 1

结果为:A ∧ B =1010001。

(2)逻辑或运算(加法运算)

逻辑或运算通常用符号“+”或“ ∨ ”来表示。如果 A 、 B 、 C 为逻辑变量,则 A 和 B 的逻辑或可表示成 A +B=C或 A ∨ B=C,读作“ A 或 B 等于 C ” 。其运算规则如表 1-3 所示。

表 1-3 或运算规则

由表 1-3可知,逻辑或运算是:在给定的逻辑变量中, A 或 B 只要有一个为 1,其逻辑或的值为 1;只有当两者都为 0,逻辑或才为 0。即一真必真,两假才假。

这种逻辑或运算在实际生活中有许多应用,例如,房间里有一盏灯,装了两个开关, 这两个开关是并联的。显然,任何一个开关接通或两个开关同时接通,电灯都会亮。例:设A=11001110, B=10011011,求 A ∨ B 。

解:1 1 0 0 1 1 1 0

+1 0 0 1 1 0 1 1

1 1 0 1 1 1 1 1

结果为:A ∨ B =11011111。

(3)逻辑非运算(逻辑否定、逻辑求反)

设 A 为逻辑变量,则 A 的逻辑非运算记作 A 。逻辑非运算的规则为:如果不是 0,则惟一的可能性就是 1;反之亦然。逻辑非运算的真值表如表 1-4所示。

表 1-4 非运算规则

例如,室内的电灯,不是亮,就是灭,只有两种可能性。

例:设 A =111011001, B=110111101,求 A 、 B 。

解:A =000100110, B =001000010。

(4)逻辑异或运算(半加运算)

逻辑异或运算符为“ ⊕” 。如果 A 、 B 、 C 为逻辑变量,则 A 和B的逻辑异或可表示成 A ⊕B =C ,读作“ A 异或 B 等于 C ” 。逻辑异或的运算规则如表 1-5所示。

表 1-5 逻辑异或的运算规则

由表 1-5可知,在给定的两个逻辑变量中,只有两个逻辑变量取值相同,异或运算的结果就为 0;只有相异时,结果才为 1。即一样时为 0,不一样才为 1。

例:设 A =11010011, B =10110111,求 A ⊕B 。

解:1 1 0 1 0 0 1 1

⊕1 0 1 1 0 1 1 1

0 1 1 0 0 1 0 0

结果为:A ⊕B =01100100。

当两个变量之间进行逻辑运算时,只在对应位之间按上述规律进行逻辑运算,不同位之间没有任何关系,当然,也就不存在算术运算中的进位或借位问题。

计算机中数据的表示

数值数据的表示

1.机器数和真值

在计算机中,使用的二进制只有 0和 1两种值。一个数在计算机中的表示形式,称为机器数。机器数所对应的原来的数值称为真值,由于采用二进制必须把符号数字化,通常是用机器数的最高位作为符号位, 仅用来表示数符。若该位为 0, 则表示正数; 若该位为 1, 则表示负数。机器数也有不同的表示法,常用的有 3种:原码、补码和反码。

机器数的表示法:用机器数的最高位代表符号(若为 0,则代表正数;若为 1,则代表负数) ,其数值位为真值的绝对值。假设用 8位二进制数表示一个数,如图 1-10所示。

图 1-10 用 8位二进制表示一位数

在数的表示中,机器数与真值的区别是:真值带符号如-0011100,机器数不带数符, 最高位为符号位,如 10011100,其中最高位 1代表符号位。

例如:真值数为-0111001,其对应的机器数为 10111001,其中最高位为 1,表示该数为负数。

2.原码、反码、补码的表示

在计算机中,符号位和数值位都是用 0和 1表示,在对机器数进行处理时,必须考虑到符号位的处理, 这种考虑的方法就是对符号和数值的编码方法。常见的编码方法有原码、反码和补码 3种方法。下面分别讨论这 3种方法的使用。

(1)原码的表示

一个数 X 的原码表示为:符号位用 0表示正,用 1表示负;数值部分为 X 的绝对值的二进制形式。记 X 的原码表示为 [X]原。

例如:当 X =+1100001时,则 [X]原=01100001。

当 X =-1110101时,则 [X]原=11110101。

在原码中, 0有两种表示方式:

当 X =+0000000时, [X]原=00000000。

当 X =-0000000时, [X]原=10000000。

(2)反码的表示

一个数 X 的反码表示方法为:若 X 为正数,则其反码和原码相同;若 X 为负数,在原码的基础上,符号位保持不变,数值位各位取反。记 X 的反码表示为 [X]反。

例如:当 X =+1100001时,则 [X]原=01100001, [X]反=01100001。

当 X =-1100001时,则 [X]原=11100001, [X]反=10011110。

在反码表示中, 0也有两种表示形式:

当 X =+0时,则 [X]反=00000000。

当 X =-0时,则 [X]反=10000000。

(3)补码的表示

一个数 X 的补码表示方式为:当 X 为正数时,则 X 的补码与 X 的原码相同;当 X 为负数时, 则 X 的补码, 其符号位与原码相同, 其数值位取反加 1。记 X 的补码表示为 [X] 补。例如:当 X =+1110001, [X]原=01110001, [X]补=01110001。

当 X =-1110001, [X]原=11110001, [X]补=10001111。

3. BCD 码

在计算机中,用户和计算机的输入和输出之间要进行十进制和二进制的转换,这项工作由计算机本身完成。在计算机中采用了输入 /输出转换的二~十进制编码,即 BCD 码。在二~十进制的转换中,采用 4位二进制表示 1位十进制的编码方法。最常用的是 8421BCD 码。 “ 8421”的含义是指用 4位二进制数从左到右每位对应的权是 8、 4、 2、 1。 BCD 码和十进制之间的对应关系如表 1-6所示。

表 1-6 BCD 码和十进制数的对照表

例如:十进制数 765用 BCD 码表示的二进制数为:0111 0110 0101。

非数值数据的表示

计算机中使用的数据有数值型数据和非数值型数据两大类。数值数据用于表示数量意义;非数值数据又称为符号数据,包括字母和符号等。计算机除处理数值信息外,大量处理的是字符信息。例如,将用高级语言编写的程序输入到计算机时,人与计算机通信时所用的语言就不再是一种纯数字语言而是字符语言。由于计算机中只能存储二进制数,这就需要对字符进行编码,建立字符数据与二进制串之间的对应关系,以便于计算机识别、存

储和处理。这里介绍两种符号数据的表示。

1.字符数据的表示

计算机中用得最多的符号数据是字符,它是用户和计算机之间的桥梁。用户使用计算机的输入设备,输入键盘上的字符键向计算机内输入命令和数据,计算机把处理后的结果也以字符的形式输出到屏幕或打印机等输出设备上。对于字符的编码方案有很多种,但使用最广泛的是 ASCII 码(American Standard Code for Information Interchange) 。 ASCII 码开始时是美国国家信息交换标准字符码,后来被采纳为一种国际通用的信息交换标准代码。 ASCII 码由 0~9这 10个数符, 52个大、小写英文字母, 32个符号及 34个计算机通用控制符组成,共有 128个元素。因为 ASCII 码总共为 128个元素,故用二进制编码表示需用 7位。任意一个元素由 7位二进制数表示,从 0000000到 1111111共有 128种编码, 可用来表示 128个不同的字符。 ASCII 码表的查表方式是:先查列(高三位) ,后查行(低四位) , 然后按从左到右的书写顺序完成, 如 B 的 ASCII 码为 1000010。在 ASCII 码进行存放时,由于它的编码是 7位,因 1个字节(8位)是计算机中常用单位,故仍以 1字节来存放 1个 ASCII 字符,每个字节中多余的最高位取 0。如表 1-7所示为 7位 ASCII 字符编码表。

表 1-7 ASCII 字符编码表

由表 1-7可知, ASCII 码字符可分为两大类:

(1)打印字符:即从键盘输入并显示的 95个字符,如大小写英文字母各 26个,数字 0~9这 10个数字字符的高 3位编码(D6D5D4)为 011,低 4位为 0000~1001。当去掉高

3位时,低 4位正好是二进制形式的 0~9。

(2) 不可打印字符:共 33个, 其编码值为 0~31(0000000~0011111) 和 (1111111) , 不对应任何可印刷字符。不可打印字符通常为控制符,用于计算机通信中的通信控制或对设备的功能控制。如编码值为 127(1111111) ,是删除控制 DEL 码,它用于删除光标之后的字符。

ASCII 码字符的码值可用 7位二进制代码或 2位十六进制来表示。例如字母 D 的 ASCII 码值为(1000100) 2或 84H ,数字 4的码值为(0110100) 2或 34H 等。

2.汉字的存储与编码

英语文字是拼音文字, 所有文字均由 26个字母拼组而成, 所以使用一个字节表示一个字符足够了。但汉字是象形文字,汉字的计算机处理技术比英文字符复杂得多,一般用两个字节表示一个汉字。由于汉字有一万多个,常用的也有六千多个,所以编码采用两字节的低 7位共 14个二进制位来表示。一般汉字的编码方案要解决 4种编码问题。

(1)汉字交换码

汉字交换码主要是用作汉字信息交换的。以国家标准局 1980年颁布的《信息交换用汉字编码字符集基本集》 (代号为 GB2312-80) 规定的汉字交换码作为国家标准汉字编码, 简称国标码。

国标 GB 2312-80规定, 所有的国际汉字和符号组成一个 94×94的矩阵。在该矩阵中, 每一行称为一个“区” ,每一列称为一个“位” ,这样就形成了 94个区号(01~94)和 94个位号(01~94)的汉字字符集。国标码中有 6763个汉字和 628个其他基本图形字符,共计 7445个字符。其中规定一级汉字 3755个,二级汉字 3008个,图形符号 682个。一个汉字所在的区号与位号简单地组合在一起就构成了该汉字的 “区位码” 。在汉字区位码中, 高两位为区号,低两位为位号。因此,区位码与汉字或图形符号之间是一一对应的。一个汉字由两个字节代码表示。

(2)汉字机内码

汉字机内码又称内码或汉字存储码。该编码的作用是统一了各种不同的汉字输入码在计算机内的表示。汉字机内码是计算机内部存储、处理的代码。计算机既要处理汉字,又要处理英文,所以必须能区别汉字字符和英文字符。英文字符的机内码是最高位为 0的 8位 ASCII 码。为了区分,把国标码每个字节的最高位由 0改为 1,其余位不变的编码作为汉字字符的机内码。

一个汉字用两个字节的内码表示,计算机显示一个汉字的过程首先是根据其内码找到该汉字字库中的地址,然后将该汉字的点阵字型在屏幕上输出。

汉字的输入码是多种多样的,同一个汉字如果采用的编码方案不同,则输入码就有可能不一样,但汉字的机内码是一样的。有专用的计算机内部存储汉字使用的汉字内码,用以将输入时使用的多种汉字输入码统一转换成汉字机内码进行存储,以方便机内的汉字处理。在汉字输入时,根据输入码通过计算机或查找输入码表完成输入码到机内码的转换。如汉字国际码(H )+8080(H )=汉字机内码(H ) 。

(3)汉字输入码

汉字输入码也叫外码,是为了通过键盘字符把汉字输入计算机而设计的一种编码。

英文输入时,想输入什么字符便按什么键,输入码和内码是一致的。而汉字输入规则不同,可能要按几个键才能输入一个汉字。汉字和键盘字符组合的对应方式称为汉字输入编码方案。汉字外码是针对不同汉字输入法而言的,通过键盘按某种输入法进行汉字输入时,人与计算机进行信息交换所用的编码称为“汉字外码” 。对于同一汉字而言,输入法不同,其外码也是不同的。例如,对于汉字“啊” ,在区位码输入法中的外码是 1601,在拼音输入中的外码是 a , 而在五笔字型输入法中的外码是 KBSK 。汉字的输入码种类繁多, 大致有 4种类型,即音码、形码、数字码和音形码。

(4)汉字字形码

汉字在显示和打印输出时, 是以汉字字形信息表示的, 即以点阵的方式形成汉字图形。汉字字形码是指确定一个汉字字形点阵的代码 (汉字字形码) 。一般采用点阵字形表示字符。目前普遍使用的汉字字型码是用点阵方式表示的,称为“点阵字模码” 。所谓“点阵字模码” ,就是将汉字像图像一样置于网状方格上,每格是存储器中的一个位, 16×16点阵是在纵向 16点、横向 16点的网状方格上写一个汉字,有笔画的格对应 1,无笔画的格对应 0。这种用点阵形式存储的汉字字型信息的集合称为汉字字模库,简称汉字字库。通常汉字显示使用 16×16点阵,而汉字打印可选用 24×24点阵、 32×32点阵、 64×64点阵等。汉字字形点阵中的每个点对应一个二进制位, 1字节又等于 8个二进制位,所以 16×16点阵字形的字要使用 32个字节(16×16÷8字节=32字节)存储, 64×64点阵的字形要使用 512个字节。

在 16×16点阵字库中的每一个汉字以 32个字节存放, 存储一、二级汉字及符号共 8836个,需要 282.5KB 磁盘空间。而用户的文档假定有 10万个汉字,却只需要 200KB 的磁盘空间,这是因为用户文档中存储的只是每个汉字(符号)在汉字库中的地址(内码) 。

多媒体概念和特点

1.什么叫多媒体技术

媒体 (Media ) 又称为介质, 是存储、传播、表现信息的载体, 是承载信息的有形物体。从信息的角度上讲,媒体主要指下列几种:感觉媒体,如声音、图像、图形、动画和文本等;存储媒体,如磁盘、光盘等;传输媒体,如同轴电缆、双绞线、光纤等;表示媒体, 如字符编码和声音编码等;显示媒体,如显示器、音箱、打印机等输出媒体,以及键盘、鼠标等输入媒体。

多媒体技术(Multimedia Technology)是指能够综合处理文本、图形、声音、动画和视频等多种媒体数据的技术, 使它们建立一种逻辑上的连接, 集成为具有交互性的系统技术。它使计算机具有综合处理文本、图形、声音、动画和视频的能力,可以进行数据的压缩和解压缩,可以展现形象丰富的各种信息,具有很强的交互性,极大地改善了人机对话的界面,改变了计算机的使用方式,从而使计算机进入了人类的各个领域,给人们的工作、生活、学习和娱乐带来了巨大的变化。

2.多媒体技术的特点

多媒体技术具有以下特点:

●集成性:多媒体技术必须将多种媒体集成为一个整体。

●实时性:是指对具有时间要求的媒体(如声音、动画和视频等),可以及时地进行加工处理、存储、压缩、解压缩和播放等操作。多媒体技术必须支持多种媒体的实时处理。

●交互性:是指人们可以参与到各种媒体的加工、处理、存储、输出等过程当中, 能够灵活、有效地控制和应用各种媒体信息。即以人机交互这种较为自然的方式处理多媒体事物。

●计算机化:必须利用计算机作为处理媒体信息的工具。

●数字化:必须以数字技术为核心。

多媒体技术不仅充分利用了计算机,并采用更贴近人类习惯的信息交流方式,进一步开拓了信息空间,使之多维化。现在多媒体技术已日趋成熟,它将会给人们的生活带来极大的方便。

多媒体计算机

多媒体计算机(简称 MPC )是指在多媒体技术的支持下,能够实现多媒体信息处理的计算机系统。 MPC 不但可以完成多媒体的输入、处理、存储和输出,还能够使人们工作、学习与生活更加丰富,更加富有乐趣。

多媒体计算机的硬件系统构成可由公式 MPC=PC+视频卡+音频卡+CD-ROM 体现。也就是说,多媒体计算机硬件由 PC 机添加视频卡、音频卡及 CD-ROM 构成。其中视频卡 (视频接口)可以将摄像机的视频图像信息转换为计算机能够处理的数字信号,并将处理完毕的视频传输到家用电视机上播放。 CD-ROM 盘片及 CD-ROM 驱动器作为存储、读取多媒体信息的存储载体出现。音频卡 (音频接口) 作为采集声音并转换为数字信号的接口, 还能够完成将数字化声音信息传送到音箱输出的功能。

多媒体计算机软件主要有以下 3种:支持多媒体计算机工作的操作系统、多媒体编辑工具及多媒体应用软件。

通过多媒体计算机的硬件以及软件可构成以下 3种多媒体系统:对多媒体对象具有编辑和播放功能的开发系统,对多媒体对象进行播放的演示系统以及以家用电视机为输出设备的家用系统。

多媒体技术的应用

多媒体技术与计算机技术有机结合,开辟了计算机新的应用领域。概括起来,多媒体技术的应用主要有以下几个方面:

●科技数据和文献的多媒体表示、存储及检索。它改变了过去只能利用数字、文字的单一方法,还可以描述对象的本来面目。

●多媒体电子出版物,为读者提供了“图文声像”并茂的表现形式。

●多媒体技术加强了计算机网络的表现力,无疑将更大程度地丰富计算机网络的表

现能力。

●支持各种计算机应用的多媒体化,如电子地图。

●娱乐和虚拟现实是多媒体应用的重要领域,它帮助人们利用计算机多媒体和相关设备把人们带入虚拟世界。

多媒体技术的发展趋势

多媒体技术今后将朝以下方向发展:进一步完善计算机的协同工作环境(CSCW ) ,使计算机的性能指标进一步提高;把多媒体信息实时处理压缩编码算法集成到 CPU 芯片中; 智能多媒体技术等。智能多媒体技术是指将多媒体技术与人工智能相结合,即把人工智能领域的某些研究成果移植到多媒体计算机中,把人工智能领域的某些研究课题与多媒体计算机技术相结合。智能多媒体系统应具有接近人的推理能力和知识表示能力。

范文三：计算机基础知识：顺序表的删除

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计算机基础知识:顺序表的删除

【导语】在事业单位考试中,计算机专业知识的复习向来是考生复习备考阶段的一大重点,其中中公事业单位考试网为计算机基础知识的复习为考生提供知识点梳理,帮助考生备考 !

通常,在长度为 n 的顺序表中,要删除线性表的第 i(1≤ i ≤ n) 个元素 ai 。得到长度为 n-1的线性表 (a1,a2,… ,ai-1,ai+1,… ,an) 。

即 (a1, a2,… ,ai-1,a ’ i,a ’ i+1,… ,a ’ n-1) ,其中 a ’ i 为原表中的 ai+1 ,其余类推, a ’ n-1为原表中 an 。

一般情况下,要删除第 i (1≤ i ≤ n ) 个元素,需要从第 i+1 个元素开始,直到第 n 个元素之间, 共有 n-i 个元素依次向前移动了一个位置。删除结束后,顺序表的长度就缩小了 1。在平均情况下, 要在顺序表中删除一个元素,需要移动表中一半的元素。

在顺序表 L 中删除第 i 个元素并用 x 返回其值的算法 Delete List描述如下:

void DeleteList(SeqList *L,int i, ElemType *x)

{

int j,n=L->length;

if(i<1||i>n)

{

printf(

exit(1);

}

*x=L->list[i-1];

/*将被删元素的值,赋给 *x */

for(j=i;j<>

L->list[j-1]=L->list[j];

/*元素依次向前移动一个位置 */

L->length--; /*表长减少 1 */

}

以上是中公事业单位考试网为考生梳理计算机基础知识点,供大家学习识记 !

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范文四：微型计算机的基础知识

第一部分自学指导

第一章微型计算机的基础知识

要求:

1.理解计算机中数的表示方法，以及二、十六、十进制间的相互转换;

2.了解机器数、真值、原码、反码、补码的概念，掌握求补方法;

3.学会二进制数的算术运算、逻辑运算的运算方法，及它们与逻辑电路的关系; 4.认识BCD码、ASCII码;

5.认识几种基本的触发器的电路结构和状态变化，了解寄存器、移位寄存器、计数器、三态门、译码器的组成结构;

6.了解微型计算机常用术语、基本结构和工作原理;

7.认识8086/8088微处理器的组成结构，认识8086/8088的存储器结构和堆栈的使用方法; 8.了解80X86系列微处理器的结构与工作方式。

内容提要:

一、数制及数制转换

组成计算机的物理器件有两种稳定状态:通电和断电，所以在计算机中能够识别的数是二进制数，但由于二进制数书写起来太长，所以一般用十六进制数来缩写二进制数。又因为人们习惯用十进制数，所以在计算机中，二、十、十六进制的转换就成了最基本的问题。 1.十进制转换为R进制(二、十六进制)

整数部分:除R取余(除2、除16取余)

除法

小数部分:乘R取整(乘2、乘16取整)

2.R进制(二、十六进制)转换为十进制

按权展开(注:二进制的基数是2，其权值以小数点为界，小数点前第n位的权值是2n-1,小数点后第n位的权值是2-n;十六进制的基数是16，其权值以小数点为界，小数点前第n位的权值是16n-1,小数点后第n位的权值是16-n。)

3.二进制转换为十六进制

以小数点为基准位，向前或向后以四位二进制数为一组进行分段，不足四位的补零。把每组对应转换为一位十六进制数即可。

4.十六进制转换为二进制

把每位十六进制数对应转换为四位二进制数即可。

二、计算机中关于数的几个概念及表示方法

机器数:数值连同符号数码“0”或“1”一起作为一个数就称为机器数。

真值:数值连同符号“+”或“-”称为机器数的真值。

原码:正数的符号位用0表示，负数的符号位用1表示，这种方法表示的数称为原码。

反码:正数的反码与原码相同，负数的反码可由其原码的符号位不变，其它位取反求得。

补码:正数的补码与原码相同，负数的补码为其反码加1。

注:教材P2——P3页中关于反码与补码部分的概念不太准确，以本自学指导为准。

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三、二进制的运算与逻辑电路

1.算术运算:无符号数的算术运算与十进制的算术运算类似，注意二进制中“逢二进一、借一当二”就行了;符号数的运算要注意判断溢出的条件:O=CY?CS

2.逻辑运算与逻辑电路:逻辑非(非门)、逻辑乘(与门)、逻辑加(或门)、逻辑异或(异或门)、正逻辑(高电平表示逻辑1、低电平表示逻辑0)、负逻辑(低电平表示逻辑1、高电平表示逻辑0)。

四、逻辑单元与逻辑部件

认识各类触发器，知道各类触发器都是由逻辑门电路组成的。而寄存器、移位寄存器、计数器、译码器又是由触发器构成的。

五、微型计算机的结构和工作原理

1.常用术语及度量衡:位(bit)，字节(byte)，字(word)，千字节(kb)，兆(mb)，千兆(gb);8 bit=1 byte，1024 byte=1 kb，1024 kb=1 mb，1024 mb=1 gb。注:字的长度与机器性能有关，为了表示方便，常把16位即2个字节定为一个字长。

2.微型计算机由CPU、存储器、I/O接口、I/O设备及总线组成。CPU包括算术逻辑单元ALU、寄存器组、控制器;存储器由寄存器组成，每个存储单元有个固定不变的单元地址，对存储器的访问分为读操作和写操作。总线把计算机的各部件连接起来，是进行信息交换的公共通道，系统总线分为地址总线(AB)，数据总线(DB)和控制总线(CB)。I/O设备通过I/O接口与微型计算机连接。

3.工作原理:程序存储和程序控制是现代计算机的基本特性及基本工作原理。

六、8086/8088微处理器

1.结构:由执行单元EU和总线接口单元BIU组成。EU只负责执行指令，BIU则负责从存储器或外部设备中读取指令和读/写数据。

2.寄存器:8086/8088共有14个寄存器。其中，8个通用寄存器:AX，BX，CX，DX，SP，BP，SI，DI;2个控制寄存器:IP，F;4个段寄存器:CS，DS，SS，ES。了解这些寄存器的用途。

3.存储器结构与堆栈:8086/8088有20条地址线，但只有16条数据线，为了用16位的数据来表示20位的地址就产生了存储器分段。实际地址即是物理地址:PA，逻辑地址即段地址，也叫偏移地址:EA，PA=段地址×10H + EA。堆栈是在存储器中开辟的一片特殊的数据存储区，其一端固定、另一端活动，数据只能从活动端进出，数据的存取遵循“先进后出，后进先出”的规则。SP堆栈指示器永远指向堆栈的栈顶。堆栈的操作必须用专用指令进行:PUSH、POP、PUSHF、POPF。

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第二章汇编语言与汇编程序

要求:

1.掌握符号指令的七种寻址方式及段跨越的概念;

2.掌握8086/8088指令系统的常用指令(MOV、XCHG、LEA、ADD、INC、SUB、DEC、CMP、NEG、NOT、AND、OR、XOR、TEST、SHR、SAR、SAL、SHL、ROR、ROL、RCR、RCL); 3.认识汇编语言的伪指令和运算符号;

4.掌握常用的系统功能调用和BIOS中断调用。

内容提要:

一、寻址方式小结

寻址方式操作数地址指令格式举例立即寻址操作数由指令给出 MOV DX，100H;(DX)?100 寄存器寻ADD AX，BX;(AX)?(AX)+操作数在寄存器中址 (BX)

MOV AX，[100] 直接寻址操作数的有效地址由指令直接给出 MOV AX，VAR

;(AX)?(100)或(VAR)

(BX)

寄存器间PA=(DS)16 + (SI) MOV AX，[BX] 接寻址 (DI) ;(AX)?((DS)×16 + (BX))

PA=(SS)×16 +(BP)

(BX) MOV AL，MESS[SI] 寄存器相PA=(DS)×16 + (SI)+ 位移量 ;(AL)?((DS)×16 +(SI)+ OFFSET 对寻址 (DI) MESS) PA=(SS)×16 + (BP)+ 位移量

(SI)

PA=(DS)×16 +(BX)+ MOV AX，[BX][DI] 基址变址(DI) MOV AX，[BX+DI] 寻址 (SI) ;(AX)?((DS)×16 +(BX)+

PA=(SS)×16 +(BP)+ (DI))

(DI)

(SI)

PA=(DS)×16 +(BX)+ +位移量 MOV AX，BUFF[BX][DI] 相对基址(DI) ;(AX)?((DS)×16 +(BX)+变址寻址 (SI) (DI)+ OFFSET BUFF) PA=(SS)×16 +(BP)+ +位移量

(DI)

注意:

1.注意区别立即寻址方式和直接寻址方式

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如:MOV AX，126;将数据126送入AX寄存器

MOV AX，[126];将数据段中的126单元的内容送AX

2.使用寄存器间接寻址时应注意和寄存器寻址方式的区别

如:MOV AX，BX;BX中的内容传送到AX

MOV AX，[BX];BX所指示的地址中的内容送AX

3.在双操作数指令中，源操作数和目的操作数的地址不能同时为存储器地址。如:M1和M2为两个存储器变量，则ADD M1，M2是错误指令。

4.段跨越前缀可修改操作数所在的段。

如:MOV DL，MESS1[SI];源操作数地址为:(DS)×16 +(SI)+ OFFSET MESS1 MOV DL，ES:MESS2[SI];源操作数地址为:(ES)×16 +(SI)+ OFFSET MESS2 应注意:段跨越前缀不能使用CS。

5.代码段寄存器CS不能用作指令的目的寄存器。

二、汇编语言常用指令

参照教材P235“附录一指令系统表”进行学习。

正确使用指令系统，关键要清楚每条指令的功能以及它们规定或限制使用的寄存器。下面是初学者易混淆的几个问题:

1.指令对地址还是对地址中的内容进行操作，这要严格加以区分。

如:LEA BX，MEEE ;(BX)?MESS的偏移地址

MOV BX，OFFSET MESS ;(BX)?MESS的偏移地址

MOV BX，MESS ;(BX)?字变量MESS中的内容

2.使用指令时，要清楚指令隐含的操作寄存器。

如:在乘法和除法指令中，只指出源操作数地址，但要清楚目的操作数必须存放在(AX)或(AL)中(乘法)，或(AX)、(DX:AX)中(除法)。

STOS、LODS、CMPS、SCAS)，它们的寻址方式也是隐含的，指令又如:串指令(MOVS、

规定操作数是在数据段中SI所指示的地址和附加段中DI所指示的地址之间进行串处理的;在存取串时，AL是隐含的存取寄存器。

类似这些在指令语句中不反映出隐含操作数的指令还有换码指令XLAT、循环指令LOOP、LOOPE、LOOPNE等，它们都要求预先在规定的寄存器内设置好操作数地址或计数值。 3.对带符号数和无符号数的操作应正确选择相应的条件转移指令。

4.用移位指令来倍增或倍减一值是很方便的，但要注意对带符号数和无符号数所使用的指令是不同的。

如:(AX)=8250H，

当(AX)为无符号数时，(AX)/2可用指令SHR AX，1，结果是(AX)=4290H。

当(AX)为带符号数时，(AX)/2应用指令SAR AX，1，结果为(AX)=0C290H。 5.标号是程序中指令的符号地址，要注意和变量(数据符号)的区别。

如定义VAR是一个变量，LAB是程序中的一个标号，则JMP LAB指令的转移地址为LAB，而JMP VAR是一条非法指令。

三、伪指令和算符

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1.伪操作也称为汇编程序命令，它是给汇编程序提供操作命令信息的，因此它和机器指令的区别在于机器指令是在程序运行期间执行的，而伪操作是汇编程序对源程序进行汇编时由汇编程序执行的。

2.伪操作的用法类似于使用助记符的机器指令。和机器指令一样，每条伪操作(伪指令)的含义是唯一的。

3.常用的伪操作:

?数据定义及存储器分配伪操作:DB、DW、DD、DQ、DT、DUP

属性伪操作:PTR、LABEL

?符号定义伪操作:EQU、=

?段定义和段结束伪操作:SEGMENT、ENDS、ASSUME

定位类型PARA、BYTE、WORD、PAGE

STACK、MEMORY 组合类型PUBLIC、COMMON、AT、

类别‘class_name’

?过程定义和过程结束PROC、ENDP

过程属性NEAR、FAR

?程序结束伪操作END[start]

?对准伪操作EVEN、ORG

注意:汇编程序默认无标记数为10进制数，DEBUG程序默认无标记数为16进制数。 1.机器指令、伪指令和宏指令中的操作数项可用表达式表示。表达式由常数、寄存器、标号、变量及各种操作符组成。表达式在由汇编程序处理时，应能得出一个常数值填入机器代码。在汇编期间不能求得确定值的表达式是错误的。

2.变量中的表达式的属性应和变量的属性相同。在指令中使用的表达式，其类型应和其它操作数项匹配。

3.表达式中常用的操作符:

?算术操作符:+、-、*、/、MOD

?逻辑操作符:AND、OR、XOR、NOT

?关系操作符:EQ、NE、LT、GT、LE、GE

?数值回送操作符:TYPE、LENGTH、SIZE、OFFSET、SEG

?属性操作符:PTR、SHORT、THIS、HIGH、LOW

四、常用系统功能调用和BIOS

驻留ROM的BIOS提供了主要I/O设备的中断例行程序以及接口控制等功能模块，因此可直接用指令设置参数，然后用中断指令INT调用BIOS中的例行程序。使用DOS功能调用的操作更为简易，对硬件的依赖性更少一些。

常用的BIOS中断调用:INT 10H 显示器，INT 12H 内存检验，INT 13H 磁盘，INT 14H 串行通讯，INT 16H 键盘，INT 17H 打印机， INT 1AH 时钟， INT 40H 软盘; 常用的DOS中断调用:INT 20H 程序结束，

INT 21H 功能调用:

键盘I/O(AH=1、6、7、8、A、B、C)

显示器I/O(AH=2，6、9)

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打印机I/0(AH=5)

串行通讯I/O(AH=3、4)

第三章程序设计的基本技术

要求:

1.掌握汇编语言的乘除法指令、符号扩展指令、BCD数调整指令、转移指令、重复控制指令、串操作指令、子程序调用与返回指令、宏指令;

2.掌握程序设计的基本技术，学会顺序、分支、循环、子程序的设计方法，掌握几个典型的汇编语言程序。

内容提要:

一、程序设计的一般步骤

1.分析所要解决的问题，确定适当的算法;

2.设计整个程序的逻辑结构，画出程序框图;

3.编写程序，正确运用IBM PC提供的指令、伪操作以及DOS、BIOS功能调用。同时写出简洁明了的说明和注释;

4.上机调试程序。

二、一个高质量的程序应具有的特点:

1.程序有较好的逻辑结构、便于进行二次开发;

2.源程序有较好的可读性，使非专业人员能读懂会用，甚至能加以修改;

3.程序应有很好的可靠性和可维护性，也就是说要保证程序能正确地工作，并且易于做进一步的改进和完善;

4.程序运行效率高而且有可重入性，这就要求尽量使用效率高的指令，尽量减少程序的额外开销，同时程序的运行不能破坏程序的原始数据和指令。

对初学者来说，首先要求程序中的错误尽可能地少，经上机调试后，程序能正确地工作。

三、程序设计的几种结构

1.顺序结构:是最简单的程序，它的执行顺序和程序中指令的排列顺序完全一致。(见图1) 2.分支结构:在某个确定的条件下，只执行多个分支中的一个分支的程序。常用的实现分支的方法是:利用比较转移指令实现或利用跳转表实现。(见图2、图3)

3.循环结构:分为“当型循环”和“直到型循环”。(见图4、图5)

4.子程序:是使程序模块化的一种重要手段，可以顺序调用、嵌套调用、递归调用。主程序与程序间参数传递的方法有:寄存器法、堆栈法、参数赋值法、约定存储单元法。

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CONT CONT A

B A B A B F

图1 FLOW DOWN 图2 IF THEN ELSE 图3 CASE

CONT

图4 DO UNTIL 图5 DO WHILE

四、宏功能程序设计

1.宏指令与子程序的区别:?处理的时间和方式不同;?目标程序的长度和执行速度不同;?参数传递的方式不同。使用宏汇编和使用子程序一样，都能减少程序员编写程序的工作量，因而也减少了程序出错的可能性。子程序不管被调用多少次，它在程序中只须编写一次，虽然一条宏指令也只编写一次，但是每次宏调用都要在程序中展开并保留宏定义体中的每一行，所以宏调用不节省存储空间。因此宏汇编适合于代码较短，传送参数较多的子功能段使用，子程序适合代码较长，调用比较频繁的子功能段使用。

2.宏定义的格式及使用方法:

?定义:宏指令名 MACRO [哑元表]

? }宏定义体

ENDM

?哑元表中可以有多个哑元，也可以只有一个哑元，也可以无哑元。

?宏定义体包括实现子功能的指令和伪操作，如果宏定义体中有一个和多个标号，则必须用LOCAL伪操作列出所有的标号。

?用伪操作MACRO定义的宏指令可以在源程序的任何地方调用，但必须先定义后调用。宏调用的格式:宏指令名 [实元表]，实元表中的实元和哑元表中的哑元在位置上一一对应。若实元个数大于哑元个数，则多余的实元无效;若实元个数小于哑元个数，则多余的哑元作“空”(NUL)处理。

?源程序汇编时，汇编程序把每个宏调用展开，也就是把宏定义体复制到调用宏指令的位置，

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同时用实元取代哑元，出LOCAL定义的标号也由唯一的标号来替代。

?宏定义中可以调用先前定义的宏指令，也就是说可以实现宏嵌套，同样，宏定义中也允许递归调用。

第四章 8088的总线与时序

要求:

1.认识8088的各引线功能，记忆8088的40个引脚;

2.认识8088的CPU系统;

3.认识8088的时序，理解读周期、写周期的概念。

内容提要:

一、8088的引线功能

8088是准16位微机，它的内部结构是16位的，而对外数据线是8位的;8088是16位微机，它的内部结构和对外数据线均是16位的。所有的微处理器都有以下几类引线用来输出或接收各种信号:地址线、数据线、控制线和状态线、电源和定时线，8088和8086都只有40根引线，它们的地址线均有20根，因此引线的数量不能满足要求，由于各类线的使用时间不同，所以可以一线多用，开成分时复用的情况。

1.地址线和数据线

AD7,AD0 地址/数据线。当CPU访问存储器或外设时，先要送出所访问单元或外设端口的地址，然后才读写所需的数据。所以才可以对这些线采用分时复用。

AD15,AD8 地址线

AD19,AD16/S6,S3 地址/状态线。访问存储器时这些线上输出最高4位地址;访问外设时，这4位地址线不用;在存储器和I/O操作时这些线又用来输出状态信息:S6始终为低，S5为标志寄存器的中断允许标志的状态位，S4和S3用以指示是哪一个段寄存器正在被使用，其编码和使用的段寄存器如下:00为ES，01为SS，10为CS，11为DS。

2.控制和状态线

用8088微处理器构成系统时，根据系统所连接的存储器和外设的规模，8088可以有两种不同的组态。8088处于何种组态由引线MN/MX来规定，若把MN/MX引线接电源(+5V)，则处于最小组态，若把它接地，则处于最大组态。

?最小(最大)组态下的引线

MIO/(S2):输入输出/存储器选择信号(最大组态下的状态信号)

WRLOCK():写信号(锁定信号)

INTA(QS1):中断响应信号(队列状态信号)

ALE(QS0):地址锁存允许信号(队列状态信号)

RDT/(S1):数据发送/接收信号(最大组态下的状态信号)

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DEN(S0):数据允许信号(最大组态下的状态信号)

SSO(HIGH):系统状态信号

GTRQRQGT01HOLD(/)、HLDA(/):保持请求和保持响应信号(请求/允许信号) ?与组态无关的引线

RD:读信号 READY:准备就绪信号

TEST:测试信号 INTR:中断请求信号

NMI:非屏蔽中断请求信号 RESET:复位信号

3.电源和定时线

CLK:时钟信号 VCC:电源线 GND:地线

二、8088的CPU系统

8088与系统之间需要附加地址锁存器、时钟发生器、数据总线驱动器、总线控制器等电路。 ?地址锁存器8282和74L373:因为8088的低8位地址和数据共享着AD7,AD0这8条引线，8088无法在传送数据的同时又发送地址。在传送出低8位地址后，又要传送数据。AD19,AD16/S6,S3 这4条引线也同样存在着状态信号冲掉最高4位地址的情况。为了避免地址丢失，用8088组成系统时必需要用地址锁存器来锁存地址。

?双向总线驱动器8286和74LS245:8088发送和接收数据的负载能力是有限的，为了增强8088的负载能力，尤其是组建较大的系统，如IBM PC/XT系统时，在8088和系统数据总线间有必要使用双向总线驱动器，以增加8088的负载能力。

?时钟发生器8284A:由时钟电路、复位电路、准备就绪电路3部分组成，为系统提供时钟信号。

?总线控制器8288:由状态译码器、控制逻辑、命令信号发生器和控制信号发生器组成，工作在8088的最大组态下。8288的状态译码器对8088的状态信号S0、S1、S2进行译码，产生内部所需的信号，命令信号发生器和控制信号发生器再利用这些信号产生命令信号和总线控制信号。控制逻辑的IOB引线用于控制8288的工作方式:IOB接地时，8288工作于系统总线方式，IOB接高电平时，8288工作于I/O总线方式。

8088的CPU:

?最小组态下的8088CPU系统:由8088、时钟发生器8284A、地址锁存器74LS373×3、双向总线驱动器74LS245组成。

?最大组态下的8088CPU系统:由8088、时钟发生器8284A、地址锁存器74LS373、双向总线驱动器74LS245、总线控制器8288和中断控制器8259组成。

三、8088的时序

1.指令周期、总线周期和T状态

指令周期:执行一条指令所需要的时间称为指令周期。指令周期是以时钟周期为度量衡的。总线周期:指令周期可以划分为一个个的总线周期，基本的总线周期有存储器读或写周期、输

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入/输出端口的读或写周期和中断响应周期。每当CPU要从存储器或输入输出端口存取一个字节就是一个总线周期。

T状态:每个总线周期通常包含4个T状态(T state)，T状态是CPU处理动作的最小单位，它就是时钟周期(clock cycle)。

2.最小组态下的8088时序

?存储器读周期:由4个T状态组成。对照教材P125页图4-9，弄清8088各引脚在存储器读周期间的信号变化情况。

?存储器写周期:由4个T状态组成。对照教材P125页图4-11，弄清8088各引脚在存储器写周期间的信号变化情况。

M?输入输出周期:与存储器读、写周期的时序几乎完全相同，只是此时IO/信号为高电平。 ?中断响应周期:CPU响应中断时，会执行两个连续的中断响应周期，第一个中断响应周期使AD7——AD0浮空，第二个中断响应周期，被响应的外设(或接口电路)应向数据线上输送一个字节的中断向量类型码，CPU在中断向量表上找到该设备的中断服务程序的入口地址，从而转入中断服务。

?进入和退出保持状态的时序

?系统复位:8088要求复位脉冲的有效电平(高电平)必须至少保持4个时钟周期。在复位发生时，8088中止所有的操作，寄存器被初始化到复位状态:标志寄存器、指令寄存器、段寄存器DS、ES、SS都为0000H，CS为FFFFH。

3.最大组态下的8088时序

?存储器读周期和写周期:由4个T状态组成，对照教材P130页图4-14、4-15，弄清8088在最大组态时各引脚在存储器读、写周期间的信号变化情况。

?I/O读和I/O写周期:由五个T状态组成，与存储器读/写的时序是类似的，对照教材P131页图4-16，弄清8088在最大组态时各引脚在存储器读、写周期间的信号变化情况。注意I/O读写与存储器读写的不同点。

第五章半导体存储器

要求:

1.认识不同类型的存储器;

2.认识半导体存储器的结构;

3.掌握存储器容量的选择和CPU与存储器连接的几种片选方法。

内容提要:

一、存储器概述

1.存储器类型

从工作时与CPU联系密切程度分为:主存(内存)、辅存(外存);按存储元件材料分为:半导体存储器、磁存储器及光存储器;按存储器读写工作方式分为:随机存储器和只读存储器。 2.存储器的性能指标与分级结构

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?性能指标:存储器的主要性能指标有四项:存储容量、存取速度、可靠性及性能价格比。对存储器的要求是容量大、速度快、可靠性高、成本低，但在一个存储器中要求上述性能均佳是不可能的，所以在计算机系统中采取分级结构来解决这一矛盾。

?分级结构

3级存储器结构:高速缓冲存储器Cache(又叫快存，高速度、小容量、直接和CPU交换数据，由SRAM组成)、内存储器(与快存交换指令和数据，多由DRAM组成)和辅助存储器(主要使用磁盘存储器、磁带存储器、光盘存储器)。

二、半导体存储器

1.结构:通常由存储矩阵(存储体)、地址译码器、控制逻辑和三态数据缓冲寄存器组成。 2.随机读写存储器RAM:分为双极型(用于高速微型计算机)和MOS型(用于一般微型机)。MOS型RAM又分为静态RAM和动态RAM两种:静态RAM功耗较大、容量有限、但不需刷新，所以电路设计较简单，适用于存储容量较小的系统;动态RAM集成度高、功耗低、但需增加刷新电路，适于构成大容量的存储器系统。

常用的静态RAM(SRAM)芯片有:6116、6264、62128、62256等，6116芯片有24个引脚，存储容量为2K字节。

3.只读存储器ROM:分为掩模ROM、可编程ROM(PROM)、可擦除可编程ROM(EPROM)和电可擦除可编程ROM(EEPROM)。目前在微机系统中用得最多的ROM是EPROM。常用的EPROM芯片以1片2716为最基本容量，即2K×8，而2732、2764、27128、27256的容量则逐次成倍递增。

三、存储器与CPU的接口

1.CPU总线的负载能力:CPU的总线负载能力为一个TTL器件，20个MOS器件。当总线上连接的器件均为MOS器件时一般不会超载，当超载时，需增加缓冲器和驱动器。在地址总线和

74LS367或8282，在数据总线与CPU间则要使控制总线与CPU之间采用单向的74LS244或

用双向的总线驱动器74LS245或8286或8216。

2.存储容量的选择和CPU与存储器的连接

片选:由于存储芯片单片容量有限，在实际使用中总是要由许多片才能组成一定容量的存储器，CPU要实现对存储单元的访问，首先要选择存储芯片即进行“片选”。片选通过地址译码实现，主要有线选法、全译码法和部分译码法。

字选:CPU在进行片选后，再从该芯片中依地址码选择出相应的存储单元，以进行数据的存取，这称之为“字选”。片内的字选是由CPU送出所需的地址码(通常是地址低位)来完成的。 ?线选法:即直接将某地址线高位接往某存储芯片的片选端，当该地址线信息为0或为1时，就选中该存储芯片，然后再依地址低位对其进行片内寻址。

优点:线路简单、不需外加译码电路，适用于较小的微机系统;缺点:不能充分利用系统的存储器空间，且地址空间不连续。

?全译码法:将N条低位地址线直接接到所有存储器芯片的地址输入端，现将CPU地址总线中剩下的高位地址线全部接往地址译码器的输入端，把经过译码后的输出作为各芯片的片选信号分别接到存储芯片的片先端，以实现对存储芯片的片选。

优点:不浪费可利用的地址空间，存储器地址连续，既不产生地址重叠又不产生隔离;缺点:

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对译码电路要求较高。

?部分译码法:是线选法和全译码相结合的方法。利用地址高位进行译码产生片选信号时，有的地址线未参加译码，这些地址线在需要时可直接与芯片片选信号相连，以对芯片进行线选。适用于CPU的寻址范围大于微机系统要求的存储容量的情况。

常用译码器:74LS138(或Intel8205)，即3-8译码器，有3个输入端，8个输出端。注意:参考教材P137——P139的例题，学会CPU与存储器的连接方法;学会多个存储器在与CPU相连时的片选线(控制线)、地址线、数据线的连接方法;学会计算各片存储器的地址区间;理解地址“高位重叠”的概念以及用全译码法避免高位重叠的现象。

3.存储器与CPU连接时的速度匹配问题

在微机工作过程中，CPU对存储器的读/写操作是最频繁的基本操作，因此，存储器与CPU的工作速度是否匹配是整个微型计算机系统工作效率的关键。一般来说，当CPU的速度超过存储器的读/写速度时，用加入插入周期来进行协调。

第六章输入输出和接口技术

要求:

1.了解接口的功能和控制原理;

2.认识I/O指令和I/O地址译码，理解直接地址译码和间接端口地址译码方法; 3.认识80X86 PC机的系统总线;

4.认识数据接口通道，掌握寄存器和缓冲器接口的几个应用:七段发光二极管显示器LED接口，键盘接口，BCD码拨盘及其接口;

5.认识模拟通道接口，了解数模转换器DAC和模数转换器ADC及其与微型计算机的接口。

内容提要:

输入输出(I/O):是指微型计算机与外界的信息交换，即通信。

接口:是用于控制微机系统与外设或外设与系统设备之间的数据交换和通信的硬件电路。一般来说，接口是在两个电路或设备之间，使两者动作条件相配合的连接电路。一、接口的基本概念

1.接口的功能

作用:将来自外部设备的数据信号传送给处理器，处理器对数据进行适当加工，再通过接口传回外部设备。

基本功能:对数据传送实现控制，具体包括:地址译码、数据缓冲、信息转换、提供命令译码和状态信息、定时和控制共五种功能。

基本结构:由控制命令逻辑电路、状态设置和存储电路、数据存储和缓冲电路3部分组成。 2.接口控制原理

接口控制:接口电路对处理器与外设之间数据传送的控制。

?、数据传送方式:串行传送和并行传送

?并行数据传送:并行数据的每一位都对应于独立的传输线路。

优点:数据传送速度快;

缺点:需要的线路多，费用高，所以一般只用于较短距离的数据传送。

?串行数据传送:将构成字符的每个二进制数据位，按一定的顺序逐位进行传送的方式。主要

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用于远程终端或经过公共电话网的通信。

优点:需要的线路少，较经济;

缺点:串行传送的控制复杂，要求收发双方遵从统一的通讯协议。

字符数据的传送格式:每个串行数据由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位组成。 ?、传送控制方式:查询、中断和DMA方式

?查询方式:中央处理器随时询问接口数据传送完否或数据准备好否，在这种状态下，中央处理器需花费较多的时间去“询问”，接口处于被动状态。

?中断方式:中央处理器不必定时查询接口状态，接口在数据发送完毕或接收数据准备好时通知中央处理器，中央处理器再发送或接收数据。这种方式提高了系统工作效率。 ?DMA方式:数据不以过中央处理器在存储器和外设之间直接传送的操作方式。适合大量的高速数据传送，如存储器与磁盘之间的数据传送。DMA方式控制复杂，需要专用接口控制芯片。

3.接口控制信号:总线控制信号和输入输出信号

IORIOW 总线控制信号:包括数据线、地址线、、等。

输入输出控制信号:包括数据线、输入输出应答信号等。

二、I/O指令和I/O地址译码

I/O接口的两种结构:标准的I/O结构和存储器映像I/O结构。

1.标准的I/O寻址方式(独立的I/O寻址方式、端口寻址方式)

特点:?I/O设备的地址空间和存储器地址空间是独立的、分开的;?处理器对I/O设备的管理是通过专用的IN和OUT指令来实现的;?CPU对I/O设备的读/写控制是用I/O读/写控

IORIOW制信号、来控制的。

2.存储器映像I/O寻址方式

特点:?I/O接口与存储器共用同一个地址空间;?CPU利用对存储器的操作指令来实现

MEMWMEMR对I/O设备的管理;?CPU用存储器读/写控制指令信号、对I/O设备进行读/写操作。

3.I/O端口地址译码

80X86微处理器都由低16位地址线寻址I/O端口，寻址范围是64K，但实际中只用了地址总线的低10位，寻址范围为1K。学习这部分关键是看懂书上的电路连接图，明白为什么这些线的连接决定了寄存器的地址。

?直接地址译码:是一种局部译码方法，按照系统分配给某接口的地址区域，对地址总线的某些位进行译码，产生对该接口包含的寄存器的组选信号，再由低位地址线对组内寄存器译码寻址。注意书P147图6-4。

?间接端口地址译码:仅使用两个端口地址就可以对多上端口进行寻址，第一个端口地址指向地址寄存器，第二个端口地址指向数据寄存器。这种译码电路节省系统地址空间，但要多使用一条OUT指令。

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三、80X86 PC机的系统总线

1.系统总线:目前常用的总线有两种，一种是16位的ISA总线，另一种是32/64位的PCI总线。 2.ISA总线:98根信号线，98个引脚。

四、数据通道接口

1.数据输出寄存器(74LS175、74LS174、74LS273):用来寄存微处理器送出的数据和命令。有8个数据输入端、8个数据输出端。该触发器寄存数据的过程是由微处理器执行OUT指令完成的。

2.数据输入三态缓冲器(74LS244):把外设输入的数据和状态信号传送给微处理器。 3.三态缓冲寄存器:由三态缓冲器和寄存器组成，它既可以作数据输入寄存器，又可以作数据输出寄存器。

4.寄存器和缓冲器接口的应用:?七段发光二极管显示器LED接口;?键盘接口;?BCD码拨盘及其接口。这三个实验是《微机原理》的重要实验，应在理解实验目的、看懂电路图的前提下，在教师指导下完成实验。

五、模拟通道接口

模拟通道接口的作用是实现模拟量和数字量之间的转换。

模/数(A/D)转换:把输入的模拟量变为数字量;

数/模(D/A)转换:将微型计算机处理后的数字量转换为模拟量输出。

几个技术指标:?分辨率:转换器对输出的数字量与输入的模拟量的分辨能力;?转换时间:转换器完成一次模拟量与数字量转换所花的时间;?量化误差:是转换器转换分辨率直接造成的结果。

1.数模转换器DAC及其与微型计算机的接口

常用的数模转换器:DAC0823，它与微型计算机的连接有三种工作方式:?直通方式;?单缓冲工作方式;?双缓冲方式。

2.模数转换器ADC及其与微型计算机的接口

常用的模数转换器:ADC0808，它内部集成了数据锁存三态缓冲器，其数据输出线可以直接与计算机的数据总线相连。

第七章中断技术

要求:

1.认识中断和中断系统，理解中断的处理过程;

2.认识中断控制器8259A的组成和工作过程;

3.认识80X86PC机的中断系统和中断指令;

4.掌握可屏蔽中断服务程序的设计方法。

内容提要:

一、中断和为断系统

1.中断:是指计算机在正常执行的过程中，由于种种原因，使CPU暂停止当前程序的执行，而转去处理临时发生的事件，处理完毕后，再返回去继续执行暂停的程序。计算机所具的上述功

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能叫中断功能。为了实现中断功能而设置的各种硬件和软件，统称为中断系统。 2.中断源:?一般的输入、输出设备;?数据通道中断源;?定时时钟;?故障源;?为调试程序而设置的中断源。

3.中断系统的功能

?实现中断及返回;?能实现优先权排队;?高级中断源能中断低级的中断处理。

二、中断的处理过程

1.CPU对中断的控制:每一个中断源有一个中断请求触发器，锁存中断请求信号，直到CPU响应后才清除;在每个中断源的中断请求电路中，有一个中断屏蔽触发器，只有当此触发器为“1”

Q(Q端控制)或“0”(端控制)时，外设的中断请求才能被送出至CPU;在CPU内部有一个中断允许触发器，只有当其为“1”时，CPU才能响应中断，若为“0”则即使CPU的INTR线上有中断请求，CPU也不响应。

2.CPU对中断的响应及中断过程

?关中断;?保留断点;?保护现场;?给出中断入口地址;?恢复现场;?中断返回。 3.中断源及其优先权的识别

〈1〉查询中断(软件方法):分为屏蔽法和位移法。采用查询中断，对应的中断输入线有一个固定的中断入口地址，进入中断服务程序后首先就是查询中断源。查询的次序，即是优先权的次序。

〈2〉向量中断(硬件方法):每个I/O设备都预先指定一个中断向量，里面放相应的中断服务程序的入口地址。当CPU识别出某个I/O设备请求中断并予以响应时，控制逻辑就将该I/O设备的中断向量送入CPU，CPU根据中断向量得到相应的中断服务程序的入口地址，转入中断服务。

三、中断控制器8259A

Intel 8259A是可编程的中断控制器，80X86系列通过它来管理中断。

1.8259A的组成和接口信号

28引脚、双列直插式芯片，由数据总线缓冲器、读/写逻辑、级联缓冲比较器、控制逻辑、中断服务寄存器、优先权分析器、中断请求寄存器、为断屏蔽寄存器组成。 2.8259A处理中断的过程

?在中断请求输入端IR7—IR0上接受中断请求;?中断锁存在IRR中，并与IMR相与，送给优先权判定电路;?优先权判定电路检出优先级最高的中断请求，置该位的ISR;?控制逻辑接受中断请求，输出INT信号;?CPU接受INT信号;?CPU读取中断向量，转移到相应的中断处理程序;?中断结束，CPU向8259A送一条EOI命令，使ISR复位。 3.8259A的级联连接

一个8259A可以响应8级中断，当把一个8259A作为主控制器，在它的8根中断输入线上接8个从属的8259A控制器，这时中断请求最多可以有8×8=64级。

四、80X86 PC机的中断系统和中断指令

内部(软件)中断:由指令的执行所引起的中断;

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外部(硬件)中断:由外部(主要是外设)的请求引起的中断;

1.外部中断

?可屏蔽中断:出现在INTR线上的中断请求是可屏蔽中断，只有当标志位I=1时CPU才会响应中断请求，当I=0时不会响应;

注意:在系统复位后，标志位I=0;另外，任一种中断(内部中断、NMI、INTR)被响应后，I=0。所以，若允许中断嵌套，就必须在中断服务程序中用STI指令开中断。 ?非屏蔽中断:出现在NMI线上的中断请求，不受标志位I的影响，在当前指令执行完以后，CPU就响应。非屏蔽中断的优先权高于可屏蔽中断。

2.内部中断

?除法错误中断——类型0中断;

?软件中断和中断指令:包括指定类型中断指令(INT N)、溢出中断指令(INTO)、中断返回指令(IRET);

?单步中断——类型1中断

优先权:内部中断—>NMI—>INTR—>单步中断

3.中断向量表:在内存的前1K字节中有一个中断向量表，可容纳256个中断向量(中断类型)，每个中断向量占有4个字节，存放中断服务程序的入口地址:IP和CS。

4.中断响应和处理过程

?将中断类型码乘4，作为中断向量表的指针;

?把CPU的标志寄存器入栈，保护各个标志位;

?清除I和T标志，屏蔽INTR中断和单步中断;

?保存被中断程序的断点，即PUSH CS和PUSH IP;

?从中断向量表中取中断服务程序的入口地址，分送CS和IP;

?执行中断服务程序。

五、可屏蔽中断服务程序的设计

可屏蔽中断服务程序设计:第一，根据8259A中断输入线对应的中断类型码，将中断服务程序的入口地址填入中断向量表;第二，向8259A写入操作命令字。

1.中断服务程序入口地址的装入:直接装入和调用系统功能调用装入

2.中断屏蔽与中断结束的处理

3.中断服务程序设计举例:这几个例子是明白中断处理过程的关键，应在教师指导下，读懂～

第八章常用可编程接口芯片

要求:

1.认识可编程并行接口8255的组成、功能和应用;

2.认识可编程计数器/定时器8253的组成、工作方式和应用;

3.理解计算机串行通信原理，认识异步通信控制器8250;

4.认识键盘/显示控制器8279的组成、功能和应用。

内容提要:

可编程接口芯片:随着大规模集成电路技术的发展，接口电路也被集成在单一的芯片上，

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许多接口芯片可以通过编程方法设定其工作方式，以适应多种功能要求，这种接口芯片被称为可编程接口芯片。

一、可编程并行接口8255

1.8255的组成与接口信号:这一部分可对照教材P186图8-1及P187表8-1来了解。 2.8255的工作方式与控制字

方式0——基本输入输出

方式1——选通输入输出

方式2——双向传送

学习这一部分，首先要看懂图8-2和图8-3中方式选择控制字和按位置位/复位控制字的不同组合的不同功能，然后将教材P189的例8.1看懂，在教师指导下完成实验。 3.三种工作方式的功能(这一部分只要求了解)

4.8255在IBM PC系统中的应用(这一部分只要求了解)

二、可编程计数器/定时器8253

在控制系统中，常常要求有一些实时时钟以实现定时或延时控制，以及以对外部事件计数，要实现这个功能，有三种主要方法:软件定时、不可编程的硬件定时和可编程的硬件定时器定时。

1.8253的组成与接口信号

24引脚、双列直插式封装芯片。由数据总线缓冲器、读/写逻辑、控制字寄存器、0号计数器、1号计数器、2号计数器组成。

2.计数器的工作方式

?方式0——计数结束中断 ?方式1——硬件触发单拍脉冲

?方式2——频率发生器 ?方式3——方波发生器

?方式4——软件触发选通 ?方式5——硬件触发选能

3.8253的控制字和初始化编程

8253的控制字不同组全的不同功能。对照教材P201图8-14，搞懂

4.8253的应用

这一部分较为困难，需要在教师指导下读懂教材P203图8-15，了解8253与IBM PC机的连接，并做P204的例8.5的实验。

三、串行通信(可编程异步通信控制器8250)(只要求了解)

四、键盘/显示控制器8279(只要求了解)

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第二部分作业

第一次作业:

1.教材P30:1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.11、1.13、1.14、1.16

2.教材P52:2.2、2.3、2.4、2.7、2.10 3.教材P114:3.6、3.14、3.27

第二次作业:

1.教材P131:4.1、4.4、4.5

2.教材P141:5.5

3.教材P164:6.1、6.3

4.教材P184:7.1、7.5、7.9、7.12

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范文五：计算机基础知识：顺序表的插入

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计算机基础知识:顺序表的插入

设长度为 n 的顺序表为 (a1,a2,… ,ai, … ,an) ,要在顺序表的第 i(1≤ i ≤ n) 个元素 ai 之前插入一个新元素 x , 插入后得到长度为 n+1的线性表 (a1,a2,… ,ai-1,x, ai, … ,an) , 即 (a1,a2,… ,ai-1, a ’ i, a’ i+1,… ,a ’ n+1),其中 a ’ i 为新插入的元素 x , a ’ i+1 为原表中的 ai ,其余类推, a ’ n+1为原表中 an 。

一般情况下,要在第 i(1≤ i ≤ n) 个元素之前插入一个新元素时,首先要从最后一个元素开始, 直到第 i 个元素之间共 n-i+1 个元素依次向后移动一个位置。移动结束时,第 i 个位置就被空出, 然后将新元素插入,插入结束线性表的长度增 1。在平均情况下,插入一个新元素,需要移动表中一半的元素。

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