计算机基础相关内容

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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