第2章 計算機硬件系統(tǒng)剖析

1、1 了解計算機中數(shù)據(jù)的表示方式。(復(fù)習(xí))2 了解計算機系統(tǒng)的工作原理。3 了解計算機網(wǎng)絡(luò)的基本原理與應(yīng)用。2.1 2.1 數(shù)制與運算數(shù)制與運算2.2 數(shù)據(jù)的存儲與表示顯示器顯示器鍵盤鍵盤主機箱主機箱鼠標(biāo)鼠標(biāo)音箱音箱計算機系統(tǒng)組成計算機系統(tǒng)組成硬件和軟件的關(guān)系硬件和軟件的關(guān)系計算機硬軟件層次示意圖計算機硬軟件層次示意圖John von Neumann馮馮 諾依曼諾依曼1946年第一臺計算機誕生年第一臺計算機誕生馮馮諾依曼原理：存儲程序和程序控制諾依曼原理：存儲程序和程序控制存儲程序工作原理1.1. 電子計算機應(yīng)由電子計算機應(yīng)由運算器運算器、控制器控制器、存儲存儲器器、輸入設(shè)備輸入設(shè)備和和輸出設(shè)備

2、輸出設(shè)備 5 5個部分組成。個部分組成。 2.2. 采用采用存儲程序存儲程序的方式，程序和數(shù)據(jù)都放在同一個存儲器的方式，程序和數(shù)據(jù)都放在同一個存儲器中，按地址訪問。中，按地址訪問。3.3. 程序和數(shù)據(jù)以二進制表示。程序和數(shù)據(jù)以二進制表示。 2.3.1 計算機硬件結(jié)構(gòu)計算機硬件結(jié)構(gòu)馮馮諾依曼計算機硬件結(jié)構(gòu)框架圖：諾依曼計算機硬件結(jié)構(gòu)框架圖：馮馮諾依曼計算機的硬件部分都由諾依曼計算機的硬件部分都由5大功能部件組成大功能部件組成(1)運算器運算器：又稱算術(shù)邏輯單元又稱算術(shù)邏輯單元ALU,主要負(fù)責(zé)對輸主要負(fù)責(zé)對輸入計算機中的二進制編碼進行算術(shù)或邏輯運算入計算機中的二進制編碼進行算術(shù)或邏輯運算(2) 控

3、制器控制器：就是從內(nèi)存依次取出指令就是從內(nèi)存依次取出指令、產(chǎn)生控制信產(chǎn)生控制信號號、向其他部件發(fā)出命令向其他部件發(fā)出命令、指揮整個計算過程指揮整個計算過程,同時同時把數(shù)據(jù)地址發(fā)向有關(guān)部件把數(shù)據(jù)地址發(fā)向有關(guān)部件(輸入設(shè)備輸入設(shè)備、輸出設(shè)備輸出設(shè)備、運運算器算器),并根據(jù)各部件的反饋信號進行控制調(diào)整并根據(jù)各部件的反饋信號進行控制調(diào)整。現(xiàn)在的現(xiàn)在的運算器和控制器運算器和控制器已經(jīng)被合在一起集成在一塊已經(jīng)被合在一起集成在一塊芯片上芯片上,稱為中央處理單元稱為中央處理單元,即即CPU。人們常說的奔騰人們常說的奔騰、奔騰奔騰處理器就是指的處理器就是指的CPU,它它是計算機的核心是計算機的核心部件部件。(3

4、) 存儲器存儲器：是具有記憶功能的部件是具有記憶功能的部件,其主要作用是其主要作用是存儲程序和數(shù)據(jù)存儲程序和數(shù)據(jù),可分為主存儲器和輔助存儲器可分為主存儲器和輔助存儲器。主存儲器主存儲器直接受直接受CPU 控制控制,位于系統(tǒng)主板上位于系統(tǒng)主板上,因此又因此又稱為內(nèi)存儲器或內(nèi)存稱為內(nèi)存儲器或內(nèi)存。輔助存儲輔助存儲器又稱為外存儲器器又稱為外存儲器或外存或外存,是為彌補內(nèi)存儲器容量不足而設(shè)置的是為彌補內(nèi)存儲器容量不足而設(shè)置的(4) 輸入設(shè)備輸入設(shè)備：常見的輸入設(shè)備有鍵盤常見的輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標(biāo)鼠標(biāo)、光筆光筆、圖形掃描儀圖形掃描儀、數(shù)字化儀等數(shù)字化儀等。(5) 輸出設(shè)備輸出設(shè)備：常見的輸出設(shè)備有顯示器

5、常見的輸出設(shè)備有顯示器、打印機打印機、外存儲器外存儲器、繪圖儀等繪圖儀等。中中央央處處理理器器控制器控制器運算器運算器控制整個計算機控制整個計算機所有部件的工作所有部件的工作執(zhí)行算術(shù)運算執(zhí)行算術(shù)運算和邏輯運算和邏輯運算 運算器運算器 運算器也稱為運算器也稱為算術(shù)邏輯單元算術(shù)邏輯單元ALU。運算運算器是計算機的核心部件，主要負(fù)責(zé)對輸入計器是計算機的核心部件，主要負(fù)責(zé)對輸入計算機中的二進制編碼進行算術(shù)或邏輯運算。算機中的二進制編碼進行算術(shù)或邏輯運算。算術(shù)運算就是指加、減、乘、除。邏輯運算算術(shù)運算就是指加、減、乘、除。邏輯運算就是指就是指“與與”、“或或”、“非非”、“比較比較”、“移位移位”等操作

6、。等操作。 n控制器控制器,也稱為CU （實現(xiàn)計算機各部分聯(lián)系及（實現(xiàn)計算機各部分聯(lián)系及自動執(zhí)行程序的部件）?？刂破魇怯嬎銠C的神經(jīng)自動執(zhí)行程序的部件）?？刂破魇怯嬎銠C的神經(jīng)中樞和指揮中心，它控制計算機的全部動作。中樞和指揮中心，它控制計算機的全部動作。 控制器一般由指令寄存器、指令譯碼器、時序控制器一般由指令寄存器、指令譯碼器、時序電路和有關(guān)控制電路組成?？刂破鞯幕竟δ芫碗娐泛陀嘘P(guān)控制電路組成。控制器的基本功能就是從內(nèi)存依次取出指令，產(chǎn)生控制信號，向其他是從內(nèi)存依次取出指令，產(chǎn)生控制信號，向其他部件發(fā)出命令，指揮整個計算過程。同時把數(shù)據(jù)部件發(fā)出命令，指揮整個計算過程。同時把數(shù)據(jù)地址發(fā)向有關(guān)部

7、件（輸入、輸出、運算器），并地址發(fā)向有關(guān)部件（輸入、輸出、運算器），并根據(jù)各部件的反饋信號進行控制調(diào)整。根據(jù)各部件的反饋信號進行控制調(diào)整。 內(nèi)存儲器（內(nèi)存或主存）內(nèi)存儲器（內(nèi)存或主存） 外存儲器（外存或輔助存儲器）外存儲器（外存或輔助存儲器） 存儲器存儲器RAMROM高速緩沖存儲器（高速緩沖存儲器（CacheCache） 存儲器存儲器是計算機存儲是計算機存儲數(shù)據(jù)和程序數(shù)據(jù)和程序的記憶單元集合，的記憶單元集合，每個記憶單元由每個記憶單元由8 8位二進制位組成，可讀寫其中的數(shù)據(jù)。位二進制位組成，可讀寫其中的數(shù)據(jù)。2.3.3 2.3.3 存儲系統(tǒng)存儲系統(tǒng)1111 01001111 01000000

8、01110000 01110000 01000000 01000000 0100000 0101011 00001011 000000H00H01H01H 02H02H03H03H04H04H每個記憶單元由每個記憶單元由8 8位二進制位組成。位二進制位組成。1KB=210B=1024B 1MB= 210KB= 1024KB1GB= 210MB= 1024MB 1TB= 210GB= 1024GB字節(jié)字節(jié)BYTEBYTE7 6 5 4 3 2 1 0位位bitbitRAMRAM（隨機存取存儲器）隨機存取存儲器） RAMRAM是既可從里面讀是既可從里面讀取數(shù)據(jù)，也可以存入數(shù)據(jù)取數(shù)據(jù)，也可以存入數(shù)據(jù)

9、的存儲器。隨機存儲器的的存儲器。隨機存儲器的速度快，但也有一個缺點：速度快，但也有一個缺點：它具有它具有易失性易失性RAMRAM中中存放的所有數(shù)據(jù)當(dāng)計算機存放的所有數(shù)據(jù)當(dāng)計算機斷電后都會丟失。通常斷電后都會丟失。通常RAMRAM叫主存、內(nèi)存條。叫主存、內(nèi)存條。1.1.主存儲器主存儲器 ROM（只讀存儲器）只讀存儲器） ROM是不能用普通計算機寫入的，只能用專是不能用普通計算機寫入的，只能用專用設(shè)備才能寫入，并且寫入的內(nèi)容在斷電后依然保用設(shè)備才能寫入，并且寫入的內(nèi)容在斷電后依然保存。啟動計算機的指令存儲在不易失的只讀存儲器存。啟動計算機的指令存儲在不易失的只讀存儲器中，只讀存儲器在制造時即包含了

10、永久存儲的指令。中，只讀存儲器在制造時即包含了永久存儲的指令。 PROM（可編程序只讀存儲器）芯片?？删幊绦蛑蛔x存儲器）芯片。 EPROM（可擦可編程序只讀存儲器）芯片，可擦可編程序只讀存儲器）芯片， EEPROM（電可擦可編程只讀存儲器）電可擦可編程只讀存儲器）高速緩沖存儲器高速緩沖存儲器(Cache) 當(dāng)啟動一個任務(wù)時，計算機預(yù)測當(dāng)啟動一個任務(wù)時，計算機預(yù)測CPU可可能需要哪些數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)預(yù)先送到高能需要哪些數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)預(yù)先送到高速緩沖存儲器區(qū)域。當(dāng)指令需要數(shù)據(jù)時，速緩沖存儲器區(qū)域。當(dāng)指令需要數(shù)據(jù)時，CPU首先檢查高速緩沖存儲器中是否有所需首先檢查高速緩沖存儲器中是否有所需要的

11、數(shù)據(jù)。如果有，要的數(shù)據(jù)。如果有，CPU就從高速緩沖器中就從高速緩沖器中直接取數(shù)據(jù)而不用到直接取數(shù)據(jù)而不用到RAM中取了。中取了。 2.2.外存儲器外存儲器 外存儲器又稱為外存儲器又稱為輔助存儲器輔助存儲器，簡稱外存（，簡稱外存（輔存）。外存作為主存儲器的后備和補充而廣輔存）。外存作為主存儲器的后備和補充而廣泛使用。泛使用。 外存儲器的特點是：存儲容量大、成本低外存儲器的特點是：存儲容量大、成本低、存取速度慢，可以永久地脫機保存信息。、存取速度慢，可以永久地脫機保存信息。 磁盤：磁盤： 軟盤和硬盤軟盤和硬盤 只讀光盤只讀光盤 （CD-ROM） 移動硬盤移動硬盤 閃存閃存 盤符盤符 每個盤都有一個

12、名字標(biāo)識，人每個盤都有一個名字標(biāo)識，人們習(xí)慣稱之為盤符。用們習(xí)慣稱之為盤符。用A：、：、B：代代表軟盤。表軟盤。C：、：、D：等代表硬盤，等代表硬盤，硬盤盤符最后一個字母的下一個字硬盤盤符最后一個字母的下一個字母為光盤盤符，如一臺計算機分區(qū)母為光盤盤符，如一臺計算機分區(qū)為為C：D：E：三個邏輯硬盤，那么三個邏輯硬盤，那么光盤盤符就為光盤盤符就為F：（1 1）軟磁盤）軟磁盤 磁道是以盤片中心為圓心的同心圓，每一個圓周為一個磁道，最外面的磁道為0磁道。 3.5吋吋高密度軟盤有高密度軟盤有80個磁道，每個磁道個磁道，每個磁道有有18個扇區(qū)，每個扇區(qū)可存儲個扇區(qū)，每個扇區(qū)可存儲512B，每個磁每個磁盤

13、有兩個面。盤有兩個面。8018512B2=1474560B=1.44MB磁道和扇區(qū)磁盤格式化：磁盤格式化：對磁盤進行磁道和扇區(qū)的劃分，寫對磁盤進行磁道和扇區(qū)的劃分，寫上各扇區(qū)的地址標(biāo)記并標(biāo)明存儲容量的大小。上各扇區(qū)的地址標(biāo)記并標(biāo)明存儲容量的大小。（2）硬盤）硬盤v衡量硬盤性能好壞，硬盤的平均尋道時間和內(nèi)部衡量硬盤性能好壞，硬盤的平均尋道時間和內(nèi)部傳輸速率是兩項主要性能指標(biāo)。傳輸速率是兩項主要性能指標(biāo)。 （3 3）光盤存儲器）光盤存儲器（4 4）閃存盤（）閃存盤（U U盤）盤）可移動的外存儲器可移動的外存儲器（5）USB硬盤（移動硬盤）2.3.4 輸入設(shè)備輸入設(shè)備輸入設(shè)備用于將輸入的信息轉(zhuǎn)換為代

14、表二進制代碼輸入設(shè)備用于將輸入的信息轉(zhuǎn)換為代表二進制代碼的電信號的電信號,送入計算機中處理送入計算機中處理。常見的輸入設(shè)備：常見的輸入設(shè)備：（1 1）鍵盤）鍵盤（2 2）鼠標(biāo)）鼠標(biāo)（3 3）掃描儀）掃描儀(1)大鍵盤輸入設(shè)備輸入設(shè)備小鍵盤小鍵盤（2 2）鼠標(biāo)器）鼠標(biāo)器v 鼠標(biāo)器是取代傳統(tǒng)鍵盤的光標(biāo)移動鍵，使光標(biāo)移動定鼠標(biāo)器是取代傳統(tǒng)鍵盤的光標(biāo)移動鍵，使光標(biāo)移動定位更加方便、準(zhǔn)確的輸人裝置，它是一般窗口軟件和繪圖軟位更加方便、準(zhǔn)確的輸人裝置，它是一般窗口軟件和繪圖軟件的首選輸人設(shè)備。件的首選輸人設(shè)備。 鼠標(biāo)操作鼠標(biāo)操作（1）指向：指向：（2）單擊單擊：（3）雙擊：雙擊：（4）右擊：右擊：（5）拖

15、動：拖動：鼠標(biāo)分機械型和光電型鼠標(biāo)分機械型和光電型無線軌跡球無線軌跡球2.3.5 輸出設(shè)備v 輸出設(shè)備是用來保存計算機的處理結(jié)果。v 常用的輸出設(shè)備有顯示器、打印機、繪圖儀等。（1 1）顯示器）顯示器 顯示器又稱為監(jiān)視器（顯示器又稱為監(jiān)視器（MonitorMonitor）, ,是計是計算機最基本的，也是必配的輸出設(shè)備。使用算機最基本的，也是必配的輸出設(shè)備。使用的陰極射線管顯示器簡稱的陰極射線管顯示器簡稱CRTCRT。另一類是另一類是LCDLCD液晶顯示器。液晶顯示器。 陰極射線管陰極射線管(Cathode Ray Tube，CRT)液晶顯示器液晶顯示器( Liquid Crystal Disp

16、lay，LCD)CRT顯示器有紅、綠、藍(lán)（有紅、綠、藍(lán)（RGB)RGB)三支電子槍三支電子槍顯示器常用術(shù)語顯示器常用術(shù)語點距：顯示器上兩個顏色相同的磷光點之間的點距：顯示器上兩個顏色相同的磷光點之間的距離。如距離。如.28.28mm , .26mmmm , .26mm等等點距數(shù)值越小，顯示器的聚焦性能越好。點距數(shù)值越小，顯示器的聚焦性能越好。尺寸：顯示屏對角線的長度尺寸：顯示屏對角線的長度分辨率一般有分辨率一般有640640480480、800800 600 600 、1024 1024 768768等等分辨率：顯示屏水平方向和垂直方向上分辨率：顯示屏水平方向和垂直方向上像素的數(shù)目像素的數(shù)目顯

17、示器必須配置正確的適配器（顯示卡）才能構(gòu)成顯示器必須配置正確的適配器（顯示卡）才能構(gòu)成完整的顯示系統(tǒng)。完整的顯示系統(tǒng)。顯示器的標(biāo)準(zhǔn)有：顯示器的標(biāo)準(zhǔn)有：CGA：320200，彩色EGA：640350，彩色VGA：640480以上，以上，256色色SVGA：800600以上，16.7兆真彩色TVGA：1024768以上，16.7兆真彩色（2）打印機v 打印機也是計算機系統(tǒng)最常用的輸出設(shè)備。在顯示器上輸出的內(nèi)容可當(dāng)場察看，但不能保存，打印機正好彌補了這個不足。v 目前常用的打印機有：點陣打印機、噴墨打印機與激光打印機。各種打印機圖各種打印機圖針式打印機原理v計算機的工作原理就是存儲程序和程序控制。即

18、計算機的工作原理就是存儲程序和程序控制。即首先把計算機如何進行操作的指令序列（稱為程首先把計算機如何進行操作的指令序列（稱為程序）和原始數(shù)據(jù)輸入到計算機內(nèi)存中序）和原始數(shù)據(jù)輸入到計算機內(nèi)存中存儲程存儲程序；然后每一條指令中明確規(guī)定了計算機從哪個序；然后每一條指令中明確規(guī)定了計算機從哪個地址取數(shù)、怎樣操作、最后送到哪里等步驟，就地址取數(shù)、怎樣操作、最后送到哪里等步驟，就這樣在控制器的指揮下完成規(guī)定的所有操作步驟這樣在控制器的指揮下完成規(guī)定的所有操作步驟，直到遇到停止指令，直到遇到停止指令程序控制。程序控制。 2.4 2.4 指令系統(tǒng)及執(zhí)行指令系統(tǒng)及執(zhí)行1.指令及其格式指令及其格式:指令是計算機能

19、識別并執(zhí)行的二進制代碼，是計算機為完成某個基本操作而發(fā)出的指示或命令。 操作碼操作碼 操作數(shù)操作數(shù) 數(shù)據(jù)傳送指令數(shù)據(jù)傳送指令數(shù)據(jù)處理指令數(shù)據(jù)處理指令程序控制指令程序控制指令輸入輸出指令輸入輸出指令 其它指令其它指令 If Goto And OrCPU內(nèi)存I/O設(shè)備主機對計算機的硬件進行管理等對計算機的硬件進行管理等指令指令 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)分分類類操作碼操作碼 要完成的操作類型或性質(zhì)要完成的操作類型或性質(zhì)操作數(shù)操作數(shù) 操作的內(nèi)容或所在的地址操作的內(nèi)容或所在的地址 2.4.1 2.4.1 指令和程序指令和程序一條指令的執(zhí)行過程分為以下一條指令的執(zhí)行過程分為以下3步驟：步驟： 取指令取指令 分析指令分析指

20、令 執(zhí)行指令執(zhí)行指令 按照指令計數(shù)器中的地址，按照指令計數(shù)器中的地址，從內(nèi)存儲器中取出指令，并從內(nèi)存儲器中取出指令，并送往指令寄存器。送往指令寄存器。對指令寄存器中存放的指令進行分析對指令寄存器中存放的指令進行分析，由譯碼器對操作碼進行譯碼，將指，由譯碼器對操作碼進行譯碼，將指令的操作碼轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的控制電位信令的操作碼轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的控制電位信號；由地址碼確定操作數(shù)地址。號；由地址碼確定操作數(shù)地址。由操作控制線路發(fā)出完成該操作所需由操作控制線路發(fā)出完成該操作所需要的一系列控制信息，去完成該指令要的一系列控制信息，去完成該指令所要求的操作。所要求的操作。 一條指令執(zhí)行完成，指令計數(shù)器加一條指令執(zhí)行完

21、成，指令計數(shù)器加1 1 或?qū)⒒驅(qū)⑥D(zhuǎn)移地址碼送入程序計數(shù)器，然后回到。轉(zhuǎn)移地址碼送入程序計數(shù)器，然后回到。2 2、指令的執(zhí)行過程、指令的執(zhí)行過程 指令的串行執(zhí)行指令的串行執(zhí)行 指令的并行執(zhí)行指令的并行執(zhí)行 則：有三條指令的并行執(zhí)行理論上約是串行執(zhí)行速則：有三條指令的并行執(zhí)行理論上約是串行執(zhí)行速度的度的3倍倍 取指令 1 分析指令 1 執(zhí)行指令 1 取指令 2 分析指令 2 取指令 3 執(zhí)行指令 2 分析指令 3 指令 1 指令 2 指令 3 取指令 3 取指令 執(zhí)行指令 分析指令 (a) 指令的串行執(zhí)行 3、程序的執(zhí)行過程v有序的指令集合構(gòu)成了程序，程序的執(zhí)行過程有序的指令集合構(gòu)成了程序，程序的

22、執(zhí)行過程就是一條一條指令的執(zhí)行過程。就是一條一條指令的執(zhí)行過程。（MediumMedium）媒體又稱媒質(zhì)或媒介，它是）媒體又稱媒質(zhì)或媒介，它是信息表示、信息傳遞和信息存儲的載體。信息表示、信息傳遞和信息存儲的載體。1.媒體及媒體元素媒體及媒體元素 媒體（媒體（mediummedium）在計算機）在計算機領(lǐng)域有兩種含義：即領(lǐng)域有兩種含義：即媒質(zhì)和媒介。媒質(zhì)和媒介。 媒質(zhì)：存儲信息的實體，如磁盤、光盤、磁媒質(zhì)：存儲信息的實體，如磁盤、光盤、磁帶、半導(dǎo)體存儲器等。帶、半導(dǎo)體存儲器等。 媒介：傳遞信息的載體，如數(shù)字、文字、聲媒介：傳遞信息的載體，如數(shù)字、文字、聲音、圖形和圖像等。音、圖形和圖像等。感覺

23、媒體：指的是用戶接觸信息的感覺形式.如視覺、聽覺和觸覺等，能使人產(chǎn)生直接感覺的媒體。表示媒體：表示媒體是為了更有效地加工、處理和傳輸感覺媒體而人為研究和構(gòu)造出來的一種媒體，如對聲音、文字、數(shù)據(jù)、圖形、圖像等信息數(shù)字化的表示。：表現(xiàn)和獲取信息的物理設(shè)備.如顯示器、打印機、揚聲器、鍵盤和攝像機等。 ：存儲數(shù)據(jù)的物理設(shè)備.如紙張、磁盤、光盤、硬盤等。：傳輸數(shù)據(jù)的物理設(shè)備.如電話線、電纜、光纜、電磁波等。最常見的感覺媒體：n 聲：語音、聲響、音樂等 圖：圖像 、圖形等 像：動畫 、視頻等文：文字、符號、數(shù)值等 其他：動作媒體、觸覺媒體等v 多媒體不僅是信息的集成多媒體不僅是信息的集成, , 也是設(shè)備的

24、集成也是設(shè)備的集成和軟件的集成和軟件的集成, , 通過邏輯連接形成有機整體又可通過邏輯連接形成有機整體又可實現(xiàn)交互控制實現(xiàn)交互控制, , 可以說集成和交互是多媒體的精可以說集成和交互是多媒體的精髓。髓。是指信息表示媒體的多樣化，常見的是指信息表示媒體的多樣化，常見的多媒體有文字、圖形、圖像、聲音、音樂、視頻多媒體有文字、圖形、圖像、聲音、音樂、視頻、動畫等多種形式。、動畫等多種形式。 （1 1）傳統(tǒng)傳媒基本是）傳統(tǒng)傳媒基本是信號信號, ,而多媒體信息都是而多媒體信息都是數(shù)字?jǐn)?shù)字化的。化的。（2 2）傳統(tǒng)傳媒只能讓人們）傳統(tǒng)傳媒只能讓人們被動被動地接受信息，而多媒體可以讓地接受信息，而多媒體可以

25、讓人們?nèi)藗冎鲃又鲃优c信息媒體與信息媒體交互交互。（3 3）傳統(tǒng)傳媒一般是）傳統(tǒng)傳媒一般是單一形式單一形式，而多媒體是，而多媒體是兩種以上兩種以上不同媒不同媒體信息的有機集成。體信息的有機集成。 多媒體是由多種媒體融合而成的信息綜合表現(xiàn)形式，是多多媒體是由多種媒體融合而成的信息綜合表現(xiàn)形式，是多種媒體的綜合、處理和利用的結(jié)果。表現(xiàn)在：種媒體的綜合、處理和利用的結(jié)果。表現(xiàn)在： 多種媒體表現(xiàn)多種媒體表現(xiàn) 多種感官作用多種感官作用 多種設(shè)備支持多種設(shè)備支持 多學(xué)科交叉多學(xué)科交叉 多領(lǐng)域應(yīng)用多領(lǐng)域應(yīng)用 多媒體技術(shù)多媒體技術(shù)概括起來說，就是一種能概括起來說，就是一種能夠?qū)Χ喾N媒體信息進行綜合處理的技術(shù)。夠

26、對多種媒體信息進行綜合處理的技術(shù)。略為全面一點，略為全面一點，多媒體技術(shù)可以定義多媒體技術(shù)可以定義為：為：以數(shù)字化為基礎(chǔ)，能夠?qū)Χ喾N媒體信息以數(shù)字化為基礎(chǔ)，能夠?qū)Χ喾N媒體信息進行采集、編碼、存儲、傳輸、處理和進行采集、編碼、存儲、傳輸、處理和表現(xiàn)，綜合處理多種媒體信息并使之建表現(xiàn)，綜合處理多種媒體信息并使之建立起有機的邏輯聯(lián)系，集成為一個系統(tǒng)立起有機的邏輯聯(lián)系，集成為一個系統(tǒng)并能具有良好交互性的技術(shù)。并能具有良好交互性的技術(shù)。信息媒體的多樣化信息媒體的多樣化/ /處理的多樣化處理的多樣化多種媒體的有機集成多種媒體的有機集成參與的各方參與的各方( (不論是發(fā)送方還是接收方不論是發(fā)送方還是接收方)

27、 )都可以都可以進行編輯、進行編輯、 控制和傳遞控制和傳遞實時采集、處理、傳遞實時采集、處理、傳遞就目前而言，多媒體技術(shù)已在商業(yè)教育培訓(xùn)、電視會議、聲像演示等方面得到了充分應(yīng)用。1、在教育與培訓(xùn)方面的應(yīng)用4、多媒體通信5、多媒體聲光藝術(shù)品2、桌面出版(DesktopPublishing)與辦公自動化3、多媒體電子出版物多媒體計算機多媒體計算機(MultimediaPersonalComputer,MPC)簡單地說簡單地說,MPC是具有多媒體功能的個人計算機是具有多媒體功能的個人計算機。早早期在期在PC上增加聲卡和光盤驅(qū)動器稱之為上增加聲卡和光盤驅(qū)動器稱之為MPC,隨著隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展多媒體

28、技術(shù)的發(fā)展,MPC被不斷賦予新的內(nèi)容被不斷賦予新的內(nèi)容多媒體計算機系統(tǒng)多媒體計算機系統(tǒng)是把多種技術(shù)綜合應(yīng)用到一個計是把多種技術(shù)綜合應(yīng)用到一個計算機系統(tǒng)中算機系統(tǒng)中,實現(xiàn)信息輸入實現(xiàn)信息輸入、信息處理信息處理、信息輸出等信息輸出等多種功能多種功能。一個完整的一個完整的多媒體計算機系統(tǒng)由多媒體多媒體計算機系統(tǒng)由多媒體計算機硬件和多媒體計算機軟件兩部分組成計算機硬件和多媒體計算機軟件兩部分組成。 多媒體計算機的硬件及其接口種類繁多，并多媒體計算機的硬件及其接口種類繁多，并日新月異地涌現(xiàn)新的產(chǎn)品。如圖日新月異地涌現(xiàn)新的產(chǎn)品。如圖2.5-12.5-1為多媒體為多媒體硬件設(shè)備。硬件設(shè)備。 多媒體硬件系統(tǒng)除

29、了常規(guī)的硬件如主機、軟多媒體硬件系統(tǒng)除了常規(guī)的硬件如主機、軟盤驅(qū)動器、硬盤驅(qū)動器、顯示器、網(wǎng)卡之外，還盤驅(qū)動器、硬盤驅(qū)動器、顯示器、網(wǎng)卡之外，還要有音頻信息處理硬件、視頻信息處理硬件及光要有音頻信息處理硬件、視頻信息處理硬件及光盤驅(qū)動器等部分以及盤驅(qū)動器等部分以及I/OI/O設(shè)備。設(shè)備。圖2.5-1 多媒體計算機硬件設(shè)備及接口(SoundCard)處理音頻信號處理音頻信號的的PC插卡是插卡是音頻卡音頻卡(AudioCard),又稱聲音卡又稱聲音卡(見圖見圖2.5-2,聲聲音卡處理的音音卡處理的音頻媒體有數(shù)字頻媒體有數(shù)字化聲音化聲音(Wave)、合成音樂、合成音樂(MIDI)、CD音頻。音頻。圖

30、2.5-2 音頻卡及外接設(shè)備 視頻卡（視頻卡（VideoCard）用來支持視頻信號（如電視）的輸入與輸出。）用來支持視頻信號（如電視）的輸入與輸出。在多媒體應(yīng)用系統(tǒng)中，視頻以其直觀生動等特點得到廣泛的應(yīng)用。視在多媒體應(yīng)用系統(tǒng)中，視頻以其直觀生動等特點得到廣泛的應(yīng)用。視頻采集、顯示播放是通過視頻卡、播放軟件和顯示設(shè)備來實現(xiàn)的（圖頻采集、顯示播放是通過視頻卡、播放軟件和顯示設(shè)備來實現(xiàn)的（圖2.5-3）。）。3. 3. 光存儲設(shè)備光存儲設(shè)備v只讀型光存儲系統(tǒng)只讀型光存儲系統(tǒng)只讀型光驅(qū)只讀型光盤平面式掃描儀 頭盔顯示器頭盔顯示器立體眼鏡立體眼鏡手?jǐn)?shù)字化設(shè)備手?jǐn)?shù)字化設(shè)備觸摸屏觸摸屏 多媒體軟件可以劃分成

31、多媒體軟件可以劃分成不同的層次或類別，這種不同的層次或類別，這種劃分是在發(fā)展過程中形成劃分是在發(fā)展過程中形成的，并沒有絕對的標(biāo)準(zhǔn)。的，并沒有絕對的標(biāo)準(zhǔn)。我們按其功能劃分為我們按其功能劃分為5個個層次：驅(qū)動軟件、多媒體層次：驅(qū)動軟件、多媒體操作系統(tǒng)、多媒體數(shù)據(jù)準(zhǔn)操作系統(tǒng)、多媒體數(shù)據(jù)準(zhǔn)備軟件、多媒體編輯創(chuàng)作備軟件、多媒體編輯創(chuàng)作軟件和多媒體應(yīng)用軟件。軟件和多媒體應(yīng)用軟件。如圖所示。如圖所示。v直接輸入直接輸入v手寫輸入手寫輸入n鼠標(biāo)n手寫板v光學(xué)字符識別光學(xué)字符識別OCROCR（Optical Character Optical Character RecognitionRecognition）S

32、YMBRIOSIS MEANS “l(fā)iving together”. It describes a close association between members of two different species, from whitch both way benefit.清華紫光清華紫光OCROCR尚書尚書OCROCR漢王漢王OCROCR多媒體素材制作軟件。n文本編輯軟件，如Word Perfect與Word等n藝術(shù)字n抓屏軟件-HyperSnapnCorel DRAW是一個集作圖、圖像處理、動畫編輯制作及桌面出版等功能于一體的功能強大的套裝軟件包。v聲音處理軟件聲音處理軟件nWaved

33、itnCreative WaveStudiovMIDI編輯軟件編輯軟件nMIDI Orchestratorvvoyetravoyetra公司公司MIDI OrchestratorMIDI Orchestrator的的MIDIMIDI編輯軟件編輯軟件鋼琴鍵盤顯示樂譜顯示調(diào)音臺顯示v視頻編輯軟件視頻編輯軟件Adobe PremiereAdobe PremierenPremiere是Adobe公司推出的一種專業(yè)化數(shù)字視頻處理軟件n它可以配合多種硬件進行視頻捕獲和輸出，提供各種精確的視頻編輯工具，并能產(chǎn)生廣播級質(zhì)量的視頻文件。n是利用數(shù)字方式對數(shù)字化的視頻信息進行編輯處理，制作出具有多種視覺效果的視頻

34、文件。n多媒體創(chuàng)作工具分為四類：以圖標(biāo)為基礎(chǔ)的多媒體著作工具， 如Micromedia Authorware；以時間為基礎(chǔ)的多媒體著作工具， 如Micromedia Action；以頁為基礎(chǔ)的多媒體著作工具， 如Tool Book；以傳統(tǒng)程序設(shè)計語言為基礎(chǔ)的多媒體著作工具；n幻燈式：線性表現(xiàn)結(jié)構(gòu)，n 如Microsoft PowerPoint；n書本式：建立像書一樣的多維的結(jié)構(gòu)，n 如Tool Book；n窗口式：一個窗口就是屏幕上的一個與用戶交互的對象，在窗口中的所有控件和對象都通過窗口接受控制，n 如Tool Book；v按多媒體創(chuàng)作工具的創(chuàng)作界面分類有：按多媒體創(chuàng)作工具的創(chuàng)作界面分類有：

35、n時基式：采用按時間軸順序的創(chuàng)作方式，n 如Micromedia Action；n網(wǎng)絡(luò)式：最具交互式的應(yīng)用程序，允許用戶從應(yīng)用程序空間的任意一個對象不受限制地跳轉(zhuǎn)至任何其他對象。n流程圖式：它提供直觀的突變編程界面，利用各種功能圖標(biāo)邏輯結(jié)構(gòu)的布局，體現(xiàn)程序運行的結(jié)構(gòu)，如Micromedia Authorware；n總譜式：以角色和幀為對象的多媒體創(chuàng)作工具軟件，可以視為時基式與腳本的結(jié)合，n 如Micromedia Director；是以文字、數(shù)字和各種符號表達(dá)的信息形式，是現(xiàn)實生活中使用最多的信息媒體，主要用于對知識的描述。文本是計算機文字處理程序的基礎(chǔ)，文本數(shù)據(jù)可以在文本編輯軟件里制作。 文

36、本分為非格式化文本文件和格式化文本文件。文本的采集 文本數(shù)據(jù)可以在文本編輯軟件里制作。文本可以通過手寫輸入，也可以通過掃描再用OCR（Optical Character Recognition光學(xué)字符識別）軟件獲取，還可以通過語音錄入。1.數(shù)字化文本信息數(shù)字化文本信息2.文本的采集文本的采集2.5.8 數(shù)字動畫與視頻技術(shù)數(shù)字動畫與視頻技術(shù)v動畫動畫n幀動畫 幀動畫是由一幅幅位圖組成的連續(xù)的畫面，就如電影膠片或視頻畫面一樣要分別設(shè)計每屏幕顯示的畫面。 造型動畫是對每一個運動的物體分別進行設(shè)計，賦予每個動元一些特征，然后用這些動元構(gòu)成完整的幀畫面。動元的表演和行為是由制作表組成的腳本來控制。 存儲

37、動畫的文件格式有FLC、MMM等。視頻是由一幅幅單獨的畫面序列（視頻是由一幅幅單獨的畫面序列（frameframe）組）組成，這些畫面以一定的速率成，這些畫面以一定的速率(fps)(fps)連續(xù)地投射在屏連續(xù)地投射在屏幕上，利用視覺暫留現(xiàn)象在人的眼前呈現(xiàn)出連續(xù)運幕上，利用視覺暫留現(xiàn)象在人的眼前呈現(xiàn)出連續(xù)運動的畫面。使觀察者具有圖像連續(xù)運動的感覺。動的畫面。使觀察者具有圖像連續(xù)運動的感覺。 常見的常見的AVIAVI、MPGMPG、MOVMOV等文件即是視頻文件。等文件即是視頻文件。每秒每秒2525幀，水平掃描線為幀，水平掃描線為625625條，條，水平分辨率水平分辨率240-400240-400

38、個像素，隔行掃描。個像素，隔行掃描。6262年誕生年誕生于德國，應(yīng)用于中國、新加坡、歐洲地區(qū)等。于德國，應(yīng)用于中國、新加坡、歐洲地區(qū)等。NTSCNTSC制制(525/60): (525/60): 每秒每秒3030幀，水平掃描線為幀，水平掃描線為525525條，條，水平分辨率水平分辨率240-400240-400個像素，隔行掃描。個像素，隔行掃描。5353年誕生年誕生于美國，應(yīng)用于美國、日本、臺灣等。于美國，應(yīng)用于美國、日本、臺灣等。SECAMSECAM制制(625/50)(625/50)：每秒每秒2525幀，水平掃描線為幀，水平掃描線為525525條、條、水平分辨率水平分辨率625625。由法

39、國人提出，應(yīng)用于俄羅斯、。由法國人提出，應(yīng)用于俄羅斯、法國、非洲地區(qū)等。法國、非洲地區(qū)等。視頻是利用快速變換幀的內(nèi)容而達(dá)到視頻是利用快速變換幀的內(nèi)容而達(dá)到運動的效果。視頻根據(jù)制式的不同有運動的效果。視頻根據(jù)制式的不同有3030幀幀/ /秒（秒（NTSCNTSC）、）、2525幀幀/ /秒（秒（PALPAL）等。有時為了減少數(shù)據(jù)量）等。有時為了減少數(shù)據(jù)量而減慢了幀速而減慢了幀速, ,也可以達(dá)到滿意程度，但效果略差。也可以達(dá)到滿意程度，但效果略差。 。圖像質(zhì)量除了原始數(shù)據(jù)質(zhì)量外，圖像質(zhì)量除了原始數(shù)據(jù)質(zhì)量外，還與視頻數(shù)據(jù)壓縮的倍數(shù)有關(guān)。一般說來，壓縮比還與視頻數(shù)據(jù)壓縮的倍數(shù)有關(guān)。一般說來，壓縮比較小

40、時對圖像質(zhì)量不會有太大影響，而超過一定倍較小時對圖像質(zhì)量不會有太大影響，而超過一定倍數(shù)后，將會明顯看出圖像質(zhì)量下降。所以數(shù)據(jù)量與數(shù)后，將會明顯看出圖像質(zhì)量下降。所以數(shù)據(jù)量與圖像質(zhì)量是一對矛盾，需要合適的折中。圖像質(zhì)量是一對矛盾，需要合適的折中。 指在一段時間內(nèi)以一定的速度對視頻信號進行捕獲指在一段時間內(nèi)以一定的速度對視頻信號進行捕獲并加以采樣后形成數(shù)字化數(shù)據(jù)的處理過程。并加以采樣后形成數(shù)字化數(shù)據(jù)的處理過程。例：像素是例：像素是240*120的的3分鐘的分鐘的PAL制式制式24位真位真彩色數(shù)字視頻數(shù)據(jù)量為：彩色數(shù)字視頻數(shù)據(jù)量為： 240120 24 /825 3 60=370M字節(jié)字節(jié)分辨率分辨

41、率幀幀/ /秒秒采樣深度采樣深度 時間時間(秒秒) 數(shù)據(jù)量數(shù)據(jù)量 = =每幅圖像的數(shù)據(jù)量每幅圖像的數(shù)據(jù)量幀速幀速時間時間見教材。）見教材。）v UleadMediaStudioPro。臺灣臺灣Ulead(友立友立)公司開發(fā)的一套專業(yè)音視頻處理軟件公司開發(fā)的一套專業(yè)音視頻處理軟件。v UleadVideoStudio。臺灣臺灣Ulead公司的軟件公司的軟件產(chǎn)品產(chǎn)品,簡單簡單、易用易用,容易上手容易上手。v UleadDVD MovieFactory。Ulead公司推出公司推出的一個完整的從數(shù)字?jǐn)z像機拍攝的的一個完整的從數(shù)字?jǐn)z像機拍攝的DV到到DVD/VCD 的解決方案的解決方案。v UleadD

42、VDPictureShow。是友立公司新推是友立公司新推出的出的DVD/VCD相冊制作軟件相冊制作軟件。v Premiere。典型的視頻處理軟典型的視頻處理軟AdobePremiere是是Adobe公司推出的專業(yè)級視公司推出的專業(yè)級視音頻非線性編輯軟件音頻非線性編輯軟件,廣泛應(yīng)用于電視節(jié)目編輯廣泛應(yīng)用于電視節(jié)目編輯、廣告制作廣告制作、電影剪輯等領(lǐng)域電影剪輯等領(lǐng)域。應(yīng)用： 互聯(lián)網(wǎng)直播 視頻點播 遠(yuǎn)程教育 視頻會議系統(tǒng)18Mb30幀幀/s =540Mb/s = 67.5 MB/s1.多媒體數(shù)據(jù)的特點多媒體數(shù)據(jù)的特點n如果存放一部如果存放一部90分鐘的影片，其數(shù)據(jù)量為：分鐘的影片，其數(shù)據(jù)量為： 90

43、分鐘分鐘60秒秒67.5MB/s = 364500MB356GB 空間冗余（規(guī)則物體和規(guī)則背景的表面物理特性具有相關(guān)性） 時間冗余 （相鄰幀圖像之間有較大的相關(guān)性） 視覺冗余 （人眼并不能察覺圖像場的所有變化） 聽覺冗余（并不能察覺所有頻率的變化） 統(tǒng)計冗余(某些值經(jīng)常出現(xiàn)，而另外一些值很少出現(xiàn) ) 結(jié)構(gòu)冗余(存在著非常強的紋理結(jié)構(gòu)，例如草席圖像 ) 知識冗余(有許多圖像的理解與某些基礎(chǔ)知識有相當(dāng)大的相關(guān)性。例如鼻子位于正面圖像的中線上等等) 信息熵冗余（實際單位數(shù)據(jù)量dH（S） -這些構(gòu)成數(shù)據(jù)壓縮的基本方法1)1)按照壓縮內(nèi)容按照壓縮內(nèi)容 分為音頻數(shù)據(jù)壓縮、靜態(tài)圖像數(shù)據(jù)壓縮、視分為音頻數(shù)據(jù)壓

44、縮、靜態(tài)圖像數(shù)據(jù)壓縮、視頻數(shù)據(jù)壓縮和其他數(shù)據(jù)文件壓縮等四種類型。頻數(shù)據(jù)壓縮和其他數(shù)據(jù)文件壓縮等四種類型。 2)2)按照壓縮方式按照壓縮方式 分為對稱壓縮和非對稱壓縮兩種類型。分為對稱壓縮和非對稱壓縮兩種類型。 3)3)按照壓縮效果按照壓縮效果 分為有損壓縮與無損壓縮兩種類型。普通數(shù)分為有損壓縮與無損壓縮兩種類型。普通數(shù)據(jù)文件，一般采用無損壓縮，對于冗余度較小據(jù)文件，一般采用無損壓縮，對于冗余度較小的圖像，需要采用有損壓縮。的圖像，需要采用有損壓縮。 （1 1）RLERLE（行程長度）編碼。（行程長度）編碼。RLERLE編碼是將數(shù)據(jù)流編碼是將數(shù)據(jù)流中連續(xù)出現(xiàn)的字符用單一記號表示。中連續(xù)出現(xiàn)的字符

45、用單一記號表示。 例如有一數(shù)字序列：例如有一數(shù)字序列：742300000000000000000055742300000000000000000055，其中有其中有1818個個0 0，若用，若用Z Z代表代表0 0，則編碼為：，則編碼為： 7423 7423Z18Z185555。又如：一數(shù)據(jù)串又如：一數(shù)據(jù)串AAAAAABBBBCCDDDDDDDDAAAAAABBBBCCDDDDDDDD可表示為可表示為6A4B2C8D6A4B2C8D。 RLE RLE編碼的壓縮效果不太好，但由于簡單直觀，編碼的壓縮效果不太好，但由于簡單直觀，編碼編碼/ /解碼速度快，因此仍然得到廣泛應(yīng)解碼速度快，因此仍然得到廣

46、泛應(yīng) 用。用。 如如BMPBMP、TIFTIF及及AVIAVI等格式文件都采用這個壓縮方等格式文件都采用這個壓縮方法。法。 （2 2）Huffman Huffman （哈夫曼）編碼。（哈夫曼）編碼。HuffmanHuffman編碼較為編碼較為復(fù)雜，它的編碼原理是，先統(tǒng)計數(shù)據(jù)中各字符出現(xiàn)復(fù)雜，它的編碼原理是，先統(tǒng)計數(shù)據(jù)中各字符出現(xiàn)的概率，再按字符出現(xiàn)概率的高低，分別賦予由短的概率，再按字符出現(xiàn)概率的高低，分別賦予由短到長的代碼，從而保證了數(shù)據(jù)文件中大部分字符是到長的代碼，從而保證了數(shù)據(jù)文件中大部分字符是由較短的編碼構(gòu)成。由較短的編碼構(gòu)成。JPEGJPEG格式的圖像文件用到了此格式的圖像文件用到了

47、此種編碼。種編碼。（3 3）LZWLZW（算術(shù)（算術(shù)編碼。編碼。LZWLZW編碼使用字典庫查找編碼使用字典庫查找方法。它讀入待壓縮的數(shù)據(jù)，并與一個字典庫（庫方法。它讀入待壓縮的數(shù)據(jù)，并與一個字典庫（庫開始為空）中的字符串對比，如有匹配的字符串，開始為空）中的字符串對比，如有匹配的字符串，則輸出該字符串?dāng)?shù)據(jù)在字典庫中的位置索引，否則則輸出該字符串?dāng)?shù)據(jù)在字典庫中的位置索引，否則將該字符串插入到字典中。許多將該字符串插入到字典中。許多DOSDOS下的壓縮軟件（下的壓縮軟件（如如ARJARJ，PKZIRPKZIR、 LHALHA）采用這種壓縮方法。另外，）采用這種壓縮方法。另外，GIFGIF和和TIF

48、TIF格式的圖像文件也是按這種方法存儲的。格式的圖像文件也是按這種方法存儲的。 圖像或聲音的頻帶寬、信息豐富圖像或聲音的頻帶寬、信息豐富,人類視覺和聽覺人類視覺和聽覺器官對頻帶中的某些成分不大敏感器官對頻帶中的某些成分不大敏感,有損壓縮以犧牲有損壓縮以犧牲這部分信息為代價，換取了較高的壓縮比。有損壓這部分信息為代價，換取了較高的壓縮比。有損壓縮在還原圖像時，與原始圖像存在一定的誤差，但縮在還原圖像時，與原始圖像存在一定的誤差，但視覺效果一般可以接受，壓縮比可以從幾倍到上百視覺效果一般可以接受，壓縮比可以從幾倍到上百倍。倍。 常用的有損壓縮方法有常用的有損壓縮方法有PCM（脈沖編碼調(diào)制）、（脈沖

49、編碼調(diào)制）、預(yù)測編碼、變換編碼、插值、外推、分形壓縮、小預(yù)測編碼、變換編碼、插值、外推、分形壓縮、小波變換等。波變換等。 混合壓縮利用了各種單一壓縮方法的長處，在壓混合壓縮利用了各種單一壓縮方法的長處，在壓縮比、壓縮效率及保真度之間取得最佳縮比、壓縮效率及保真度之間取得最佳 的折中。例的折中。例如，如，JPEG和和MPEG標(biāo)準(zhǔn)就采用了混合編碼的壓縮方標(biāo)準(zhǔn)就采用了混合編碼的壓縮方法，法，v JPEGJPEG標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 適用于連續(xù)色調(diào)和多級灰度的靜態(tài)圖像適用于連續(xù)色調(diào)和多級灰度的靜態(tài)圖像v MPEGMPEG標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 適用于運動圖像、音頻信息。包括適用于運動圖像、音頻信息。包括MPEGMPEG視頻、視

50、頻、MPEGMPEG音頻、音頻、MPEGMPEG系統(tǒng)（視頻和音頻的同步）。系統(tǒng)（視頻和音頻的同步）。MPEGMPEG已制定了已制定了MPEG-1MPEG-1、MPEG-2MPEG-2、MPEG-4MPEG-4和和MPEG-7MPEG-7四種四種. . 衡量不同壓縮方法優(yōu)劣的技術(shù)指標(biāo)是相同的，衡量不同壓縮方法優(yōu)劣的技術(shù)指標(biāo)是相同的，主要包括以下幾個方面。主要包括以下幾個方面。 1 1）壓縮比：指壓縮前后的數(shù)據(jù)量之比，它反映了）壓縮比：指壓縮前后的數(shù)據(jù)量之比，它反映了施加某壓縮算法之后，數(shù)據(jù)量減少的比例；施加某壓縮算法之后，數(shù)據(jù)量減少的比例； 2 2）壓縮質(zhì)量：指經(jīng)解壓縮算法對壓縮數(shù)據(jù)進行處）壓縮

51、質(zhì)量：指經(jīng)解壓縮算法對壓縮數(shù)據(jù)進行處理后所得到的數(shù)據(jù)與其表示的原信息的相似程度；理后所得到的數(shù)據(jù)與其表示的原信息的相似程度； 3 3）壓縮和解壓速度：主要指實現(xiàn)算法的復(fù)雜度。）壓縮和解壓速度：主要指實現(xiàn)算法的復(fù)雜度。(4) (4) 軟硬件系統(tǒng)軟硬件系統(tǒng)2.6 2.6 互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ) 計算機網(wǎng)絡(luò)就是通過計算機網(wǎng)絡(luò)就是通過電纜、電話線或無電纜、電話線或無線通信線通信將兩臺以上的計算機互連起來構(gòu)成的將兩臺以上的計算機互連起來構(gòu)成的集合?；蛘咭部梢哉f計算機網(wǎng)絡(luò)就是把地理集合?；蛘咭部梢哉f計算機網(wǎng)絡(luò)就是把地理位置上分散在各地的具有獨立運算功能的計位置上分散在各地的具有獨立運算功能的計算機，

52、通過通信線路連接起來，并按照一定算機，通過通信線路連接起來，并按照一定的協(xié)議實現(xiàn)的協(xié)議實現(xiàn)互相通信、資源共享的互相通信、資源共享的系統(tǒng)。系統(tǒng)。2.6.1 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識2.2.計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程：計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程：第一代第一代第二代第二代第三代第三代第四代第四代面向終端的通信網(wǎng)絡(luò)面向終端的通信網(wǎng)絡(luò)分組交換網(wǎng)絡(luò)分組交換網(wǎng)絡(luò)PSDN 體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)信息高速公路信息高速公路NII3.3.計算機網(wǎng)絡(luò)的功能計算機網(wǎng)絡(luò)的功能 計算機網(wǎng)絡(luò)之所以得到了越來越廣泛的應(yīng)用，是因為計算機網(wǎng)絡(luò)之所以得到了越來越廣泛的應(yīng)用，是因為計算機網(wǎng)絡(luò)具

53、有強大的功能。具體分為以下幾個方面：計算機網(wǎng)絡(luò)具有強大的功能。具體分為以下幾個方面：計算機網(wǎng)絡(luò)的計算機網(wǎng)絡(luò)的主要功能主要功能數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)通信資源共享資源共享分布式分布式處理處理此外，計算機網(wǎng)絡(luò)還有此外，計算機網(wǎng)絡(luò)還有集中管理、提高計算機可集中管理、提高計算機可靠性靠性等功能。等功能。4.4.計算機網(wǎng)絡(luò)的分類計算機網(wǎng)絡(luò)的分類 城域網(wǎng)城域網(wǎng)(MAN)特點：覆蓋一個特點：覆蓋一個國家甚至全世界，國家甚至全世界， 利用（利用（Gateway）連接不同類型的連接不同類型的網(wǎng)絡(luò)，并完成相網(wǎng)絡(luò)，并完成相應(yīng)的轉(zhuǎn)換功能。應(yīng)的轉(zhuǎn)換功能。目前，目前，Internet可以看作世界上可以看作世界上最大的廣域網(wǎng)。最大的廣

54、域網(wǎng)。 局域網(wǎng)局域網(wǎng)(LAN)特點：特點：范圍小，范圍小，一般距離在一般距離在0.510km之間；帶寬之間；帶寬大，數(shù)據(jù)傳輸率大，數(shù)據(jù)傳輸率高，一般在高，一般在101000Mb/s；數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)傳輸延遲小，誤傳輸延遲小，誤碼率低；易于安碼率低；易于安裝，便于維護；裝，便于維護；特點：具有特點：具有LAN的的特性，但規(guī)模比特性，但規(guī)模比LAN大，地理分布大，地理分布范圍在范圍在1050km，傳輸媒體主要使用傳輸媒體主要使用光纖。通常由政府光纖。通常由政府或大型集團公司建或大型集團公司建設(shè)，例如城市信息設(shè)，例如城市信息港、企業(yè)港、企業(yè)Intarnet網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)。廣域網(wǎng)廣域網(wǎng)(WAN)5.5.計算機網(wǎng)

55、絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)計算機網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)何謂網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)？何謂網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)？ 網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指是指網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點和網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點和通信鏈路連接后得到通信鏈路連接后得到的幾何圖形。的幾何圖形。指連接到網(wǎng)絡(luò)中的一指連接到網(wǎng)絡(luò)中的一個設(shè)備（如計算機、個設(shè)備（如計算機、交換機等）。交換機等）。1. 總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 優(yōu)點：優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，擴充容易。另外，使用共結(jié)構(gòu)簡單，擴充容易。另外，使用共享總線，線路成本低，信道利用率高。享總線，線路成本低，信道利用率高。 缺點：缺點：節(jié)點的個數(shù)有限制，節(jié)點個數(shù)太多會節(jié)點的個數(shù)有限制，節(jié)點個數(shù)太多會導(dǎo)致每個節(jié)點能夠使用的有效帶寬減少，導(dǎo)致每個節(jié)點能夠

56、使用的有效帶寬減少， 通信通信效率下降；對總線性能要求較高，一旦總線出效率下降；對總線性能要求較高，一旦總線出現(xiàn)故障，網(wǎng)絡(luò)將無法正常工作?，F(xiàn)故障，網(wǎng)絡(luò)將無法正常工作。 2. 星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)點：優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，配置方便，結(jié)構(gòu)簡單，配置方便，便于集中控制；易于維護、便于集中控制；易于維護、安全可靠，單個結(jié)點發(fā)生故安全可靠，單個結(jié)點發(fā)生故障，不會影響全網(wǎng)，故障診障，不會影響全網(wǎng)，故障診斷和隔離比較容易。斷和隔離比較容易。缺點：缺點：成本較高，因每個節(jié)成本較高，因每個節(jié)點都要和中央節(jié)點直接連接，點都要和中央節(jié)點直接連接，需要耗費大量的電纜，也增需要耗費大量的電纜，也增加了網(wǎng)絡(luò)安裝的工作量；

57、中加了網(wǎng)絡(luò)安裝的工作量；中央節(jié)點的負(fù)荷較重央節(jié)點的負(fù)荷較重, ,中央節(jié)點中央節(jié)點一旦損壞，整個系統(tǒng)便不能一旦損壞，整個系統(tǒng)便不能正常工作。正常工作。中心節(jié)點，通常中心節(jié)點，通常為網(wǎng)絡(luò)集線器為網(wǎng)絡(luò)集線器3. 環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 優(yōu)點：優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單；信息結(jié)構(gòu)簡單；信息沿環(huán)路傳送，控制簡單；沿環(huán)路傳送，控制簡單；所有節(jié)點共享環(huán)路，電所有節(jié)點共享環(huán)路，電纜長度短，成本較低。纜長度短，成本較低。缺點：缺點：當(dāng)環(huán)中節(jié)點過多當(dāng)環(huán)中節(jié)點過多時，會影響信息的傳輸時，會影響信息的傳輸速率，使網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)時間速率，使網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)時間延長；環(huán)路是封閉的，延長；環(huán)路是封閉的，不便于擴充；此外，網(wǎng)不便于擴充；此外，網(wǎng)絡(luò)中

58、任何一個節(jié)點的損絡(luò)中任何一個節(jié)點的損壞都可能導(dǎo)致整個系統(tǒng)壞都可能導(dǎo)致整個系統(tǒng)不能正常工作，可靠性不能正常工作，可靠性低。低。 4. 樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)點：優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡結(jié)構(gòu)簡單，成本較低；單，成本較低；網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點擴網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點擴展方便。展方便。缺點：缺點：網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點對根節(jié)各節(jié)點對根節(jié)點的依賴性較點的依賴性較強，如果根節(jié)強，如果根節(jié)點失效，會導(dǎo)點失效，會導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)癱致整個網(wǎng)絡(luò)癱瘓。瘓。 5. 5. 不規(guī)則型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不規(guī)則型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特點：特點：在網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的連接是任意的，無任何規(guī)在網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的連接是任意的，無任何規(guī)律。律。總結(jié)：總結(jié)： 以上介紹的是計算機網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞囊陨辖榻B的是計算機網(wǎng)

59、絡(luò)拓?fù)涞膸追N基本類型，在實際應(yīng)用時也可能幾種基本類型，在實際應(yīng)用時也可能是幾種基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的結(jié)合。選擇拓是幾種基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的結(jié)合。選擇拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時，要考慮諸多因素：既要撲結(jié)構(gòu)時，要考慮諸多因素：既要便便于安裝于安裝，又要，又要易于擴展易于擴展，還要有，還要有較高較高的可靠性的可靠性、易于維護易于維護等。等。6.6.有線網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)有線網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)(1)同軸電纜同軸電纜：包括由絕緣體包圍的一根中央銅線、包括由絕緣體包圍的一根中央銅線、一個網(wǎng)狀金屬屏蔽層以及一個塑料封套一個網(wǎng)狀金屬屏蔽層以及一個塑料封套(2) 雙絞線雙絞線 雙絞線電纜類似于電話線雙絞線電纜類似于電話線,由由4對相互絕緣對相互絕緣

60、的彩色銅線組成的彩色銅線組成。優(yōu)點優(yōu)點是價格便宜價格便宜,能適應(yīng)更快的網(wǎng)絡(luò)傳輸速率能適應(yīng)更快的網(wǎng)絡(luò)傳輸速率,可以應(yīng)可以應(yīng)用于多種不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中用于多種不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中缺點缺點是傳輸距離小于是傳輸距離小于100m,此外此外,其靈活性使得它比其靈活性使得它比同軸電纜更易遭受物理損害同軸電纜更易遭受物理損害(3) 光光 纜纜：主要由光導(dǎo)主要由光導(dǎo)(玻璃玻璃)纖維組成纖維組成,其中心部分其中心部分包括一根或多根光導(dǎo)纖維包括一根或多根光導(dǎo)纖維。光纜的不同層面示意圖光纜的不同層面示意圖7.7.無線傳輸介質(zhì)無線傳輸介質(zhì)無線傳輸無線傳輸是指在兩個通信設(shè)備之間不使用任何直接的是指在兩個通信設(shè)備之間不使用任何直