多媒體技術應用和應用

多媒體技術應用和應用一、什么是計算機計算機是一種能對各種信息進行存儲和高速處理的工具或電子機器。對上述定義要強調(diào)兩點：①計算機不僅是一個計算工具，而且還是一個信息處理機。②計算機不同于其它任何機器，它能存儲程序，并按程序的引導自動存取和處理數(shù)據(jù)，輸出人們所期望的信息。1.1計算機概述2多媒體技術應用和應用二、計算機的發(fā)展史

1.電子計算機的誕生

1946年2月,美國賓夕法尼亞大學物理學家莫克利和工程師?？颂貫槭椎臄?shù)十人共同開發(fā)了世界上第一臺通用數(shù)字電子計算機(ENIAC)。1.1計算機概述3多媒體技術應用和應用ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator簡稱ENIAC，譯為電子數(shù)字積分機和計算機電子管:18000只電阻:70000個電容:10000只繼電器:1500個耗電:140kW/h占地:170m2重量:30噸速度:5000次/秒1.1計算機概述4多媒體技術應用和應用

ENIAC的主要任務是分析炮彈軌跡。當ENIAC公開展出時，一條炮彈的軌道用20s就能算出來，比炮彈本身的飛行速度還快。

1949：EDSAC(英國劍橋大學)1951：EDVAC(美國賓夕法尼亞大學)1.1計算機概述5多媒體技術應用和應用2.計算機的發(fā)展階段代別第一代1946-1958第二代1959-1964第三代1965-1970第四代1971-現(xiàn)在電子器件電子管晶體管集成電路大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路存儲器水銀延遲線磁鼓、磁芯磁芯、磁鼓磁盤、磁帶半導體存儲器磁盤、磁帶半導體存儲器磁盤、光盤運算速度5000-幾萬幾十萬-百萬百萬-幾百萬幾百萬-幾億處理方式機器語言匯編語言算法語言操作系統(tǒng)實時處理分時處理網(wǎng)絡操作系統(tǒng)應用領域科學計算數(shù)據(jù)處理實時控制各行各業(yè)典型機種ENIACEDVACIBM7090CDC6600IBM360PDP-IIVAX-IIIBMPC/Apple1.1計算機概述6多媒體技術應用和應用第五代計算機(新一代計算機)創(chuàng)新：基本元器件生物計算機采用生物工程技術產(chǎn)生的蛋白質(zhì)分子制成生物芯片，其運算過程是蛋白質(zhì)分子與周圍物理化學介質(zhì)的相互作用過程。量子計算機采用一種鏈狀分子聚合物的特性來表示開與關的狀態(tài)，利用激光脈沖來改變分子的狀態(tài)，使信息沿著聚合物移動，從而進行運算。光計算機采用光學技術，由光器件構(gòu)成的計算機。在光器件方面研制的基本部件有：用于進行圖像處理的快速傅立葉變換部件，用于進行信息處理的光乘法、加法運算器。1.1計算機概述7多媒體技術應用和應用3.計算機的發(fā)展趨勢巨型化(功能巨型化)巨型化是指具有高速運算、大存儲容量和功能強大的計算機系統(tǒng)，如：ILLIAC-IV、銀河機、深超-21C(1.5萬億次/秒)。微型化(體積微型化)微型化包括臺式微型機、筆記本電腦、掌上電腦。摩爾定律：集成電路→翻一番/18個月網(wǎng)絡化(資源網(wǎng)絡化)網(wǎng)絡化是指利用通信技術和計算機技術，把分散在不同地點的計算機互連起來，按照網(wǎng)絡協(xié)議相互通信，以達到所有用戶都可共享數(shù)據(jù)、軟硬件資源的目的。如：Internet。智能化(處理智能化)智能化就是要求計算機能模擬人的感覺和思維能力，如：專家系統(tǒng)和機器人。1.1計算機概述8多媒體技術應用和應用三、計算機的分類

1.按計算機用途分類通用計算機：為了能夠解決各種問題，具有較強的通用性而設計的計算機。它具有一定的運算速度和存儲容量，帶有通用的外設，配備各種系統(tǒng)軟件和應用軟件。專用計算機：為了解決一個或一類特定問題而專門設計的計算機。其軟硬件的配置依據(jù)解決問題的需要而定。1.1計算機概述9多媒體技術應用和應用2.按處理對象分類數(shù)字式電子計算機：處理非連續(xù)變化的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在時間上是離散的。其基本運算部件是數(shù)字邏輯電路。模擬式電子計算機：處理連續(xù)變化的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在時間上是連續(xù)的。其基本運算部件是由運算放大器構(gòu)成的微分器、積分器和通用函數(shù)運算器等組成?；旌鲜诫娮佑嬎銠C：可處理數(shù)字量和模擬量1.1計算機概述10多媒體技術應用和應用3.按規(guī)模和處理能力分類(IEEE)巨型機：超級計算機,功能最強,價格最貴。小巨型機：與巨型機相比，價格大幅降低。大型機：主機，具有很強的管理和處理數(shù)據(jù)的能力，在大企業(yè)、銀行等單位使用。小型機：中小企業(yè)，VAX-II,DJS-2000。工作站：高檔微機，具有很強的圖形處理能力，應用于計算機輔助設計，Sun工作站。個人計算機：IBMPC，Apple1.1計算機概述11多媒體技術應用和應用四、計算機的特點

1.運算速度快：每秒數(shù)萬億次，氣象預報2.計算精度高：理論上不受限制，圓周率3.存儲能力強：中等規(guī)模圖書館4.具有邏輯判斷能力：算術運算邏輯運算判斷或比較5.具有自動執(zhí)行能力：無需人工干預1.1計算機概述12多媒體技術應用和應用五、計算機的應用領域

1.科學計算或數(shù)值計算利用計算機來完成科學研究和工程技術中提出的數(shù)學問題的計算。實際問題→數(shù)學模型→計算量大。

2.數(shù)據(jù)處理或信息處理指對數(shù)據(jù)進行收集、存儲、整理、分類、統(tǒng)計、加工、檢索和傳播等一系列活動的統(tǒng)稱。信息時代海量數(shù)據(jù)的管理和有效利用。1.1計算機概述13多媒體技術應用和應用3.過程控制或?qū)崟r控制利用計算機及時采集檢測數(shù)據(jù)，按最優(yōu)值迅速地對控制對象進行自動調(diào)節(jié)或自動控制。無人自動化工廠。

4.計算機輔助技術計算機輔助設計：CAD

計算機輔助制造：CAM

計算機集成制造系統(tǒng)--CIMS

計算機輔助教學：CAI1.1計算機概述14多媒體技術應用和應用5.人工智能利用計算機模擬或部分模擬人的智能活動，如感知、判斷、理解、學習、圖像識別等。實用技術：智能機器人、專家系統(tǒng)

6.通信網(wǎng)絡

Internet→網(wǎng)上銀行、網(wǎng)上訂票網(wǎng)上教學、網(wǎng)上醫(yī)療網(wǎng)上稅收、網(wǎng)上出版1.1計算機概述15多媒體技術應用和應用一、數(shù)制及其轉(zhuǎn)換

1.什么是數(shù)制數(shù)制是用一組固定的數(shù)碼和一套統(tǒng)一的規(guī)則來表示數(shù)目的方法。非進位記數(shù)制：表示數(shù)值大小的數(shù)碼與它在數(shù)中的位置無關。典型的非進位記數(shù)制是羅馬數(shù)字，例如羅馬數(shù)字中:Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ,┄,Ⅹ進位記數(shù)制：表示數(shù)值大小的數(shù)碼與它在數(shù)中的位置有關。例如，十進制數(shù)1.2計算機運算基礎16多媒體技術應用和應用

進位記數(shù)制的要素：①基數(shù)：指各種進位記數(shù)制中允許選用基本數(shù)碼的個數(shù)。例如十進制的數(shù)碼有：

0,1,2,3,4,5,6,7,8,9→基數(shù)是10②位權：每個數(shù)碼所表示的數(shù)值等于該數(shù)碼乘以一個與數(shù)碼所在位置相關的常數(shù)，這個常數(shù)叫做權值。例如：＝1×102+2×101+3×100+4×10-11.2計算機運算基礎17多媒體技術應用和應用2.幾種進位記數(shù)制③幾種進位計數(shù)制的對應關系1.2計算機運算基礎18多媒體技術應用和應用幾種進制數(shù)之間的對應關系十進制二進制八進制十六進制012345678910111213141500000001001000110100010101100111100010011010101111001101111011110123456710111213141516170123456789ABCDEF1.2計算機運算基礎19多媒體技術應用和應用

3.不同進制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換

⑴二進制數(shù)與十進制數(shù)的互換人→十進制，計算機→二進制二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)按權展開，然后求和，就可把二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)。例如：

(101.1)2＝1*22+0*21+1*20+1*2-1

＝(?)101.2計算機運算基礎20多媒體技術應用和應用

十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)十進制數(shù)有整數(shù)和小數(shù)兩部分。在轉(zhuǎn)換時，整數(shù)部分采用除2取余法

小數(shù)部分采用乘2取整法然后通過小數(shù)點將轉(zhuǎn)換后的二進制數(shù)連接起來即可。例如：(105.625)10=(?)21.2計算機運算基礎21多媒體技術應用和應用⑵二進制數(shù)與八進制數(shù)的互換二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進制數(shù)

三位并一位：以小數(shù)點為基準，整數(shù)部分從右到左，小數(shù)部分從左到右，每三位一組，不足三位添0補足,然后把每組的三位二進制數(shù)按權展開后相加，得到相應的一位八進制數(shù)碼，再按權的順序連接即得相應的八進制數(shù)。例如：(1011100.00101011)2=(?)8(001,011,100.001,010,110)2=(134.126)8

134.1261.2計算機運算基礎22多媒體技術應用和應用八進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)

一位拆三位：將每一位八進制數(shù)寫成對應的三位二進制數(shù)，然后按權連接即可。例如：(123.67)8=(?)2123.67(八進制)001,010,011.110111(二進制)(123.67)8=(1010011.110111)21.2計算機運算基礎23多媒體技術應用和應用⑶二進制數(shù)與十六進制數(shù)的互換二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進制數(shù)

四位并一位：以小數(shù)點為基準，整數(shù)部分從右到左，小數(shù)部分從左到右，每四位一組，不足四位添0補足,然后把每組的四位二進制數(shù)按權展開后相加，得到相應的一位十六進制數(shù)碼，再按權的順序連接即得相應的十六進制數(shù)。

例如：(1011110.00011)2=(?)16

(0101,1110.0001,1000)2=(5E.18)16

5E.181.2計算機運算基礎24多媒體技術應用和應用十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)

一位拆四位：把一位十六進制數(shù)寫成對應的四位二進制數(shù)，然后按權連接即可。例如：(123.EF)16=(?)2

123.EF(十六進制)

0001,0010,0011.1110,1111(二進制)(123.EF)16=(100100011.11101111)

十進制數(shù):512D或512二進制數(shù):1011B

八進制數(shù):127Q十六進制數(shù):A8H1.2計算機運算基礎25多媒體技術應用和應用

4.計算機為什么采用二進制電路簡單：計算機是由邏輯電路組成，而邏輯電路通常只有兩個狀態(tài)?？煽啃愿撸簝蓚€狀態(tài)表示的二進制兩個數(shù)碼，數(shù)字傳輸和處理不容易出錯。運算簡單：二進制運算法則簡單。邏輯性強：計算機工作原理是建立在邏輯運算基礎上的，邏輯代數(shù)是邏輯運算的理論依據(jù)。1.2計算機運算基礎26多媒體技術應用和應用二、數(shù)據(jù)的存儲單位

1.位(bit，b)

位是計算機存儲數(shù)據(jù)的最小單位，一個二進制位只能表示兩種狀態(tài)，如0、1。

2.字節(jié)(Byte，B)

字節(jié)是數(shù)據(jù)處理的基本單位，一個字節(jié)是由八位二進制數(shù)組成。1Byte=8bit存儲器容量大小的單位：KB、MB、GB。1.2計算機運算基礎27多媒體技術應用和應用

1KB＝210＝1024B1MB＝210×210＝1024×1024＝1048576B1GB＝210×210×210＝1024×1024×1024

＝1073741824B3.字(Word)

字是CPU通過數(shù)據(jù)總線一次存取、加工和傳送數(shù)據(jù)的長度。一個字通常由一個或若干個字節(jié)組成。字長越長，計算機性能越強。

常用的字長：8位、16位、32位、64位等。1.2計算機運算基礎28多媒體技術應用和應用三、計算機中數(shù)的表示

1.機器數(shù)與真值

數(shù)值型數(shù)據(jù)(符號＋數(shù)字)→數(shù)碼化規(guī)定：＋→0，－→1

例如：(+68)10＝(01000100)2(-68)10＝(11000100)2機器數(shù)：將符號和數(shù)字組合的二進制數(shù)真值：由機器數(shù)所表示的實際值大小1.2計算機運算基礎29多媒體技術應用和應用2.原碼、反碼和補碼⑴原碼規(guī)定：用符號位和數(shù)值位表示一個帶符號數(shù)正數(shù)符號→0，負數(shù)符號→1

例如：求二進制數(shù)+10011，-10011的原碼。

[+10011]原＝[-10011]原＝

又如：求十進制數(shù)+65，-66的原碼。1.2計算機運算基礎30多媒體技術應用和應用零的原碼形式有兩種：

[+0]原＝[-0]原＝

原碼表示數(shù)的范圍：

8位：-127～+12716位：-32767～+32767

用原碼表示一個數(shù)，與真值之間轉(zhuǎn)換方便。對乘除法比較合適，但對加減法容易出錯。1.2計算機運算基礎31多媒體技術應用和應用⑵反碼規(guī)定：正數(shù)的反碼與原碼相同，負數(shù)的反碼是對該數(shù)的原碼除符號位外各位取反。例如：求二進制數(shù)+10011，-10011的反碼。

[+10011]反＝[-10011]反＝零的反碼形式有兩種：

[+0]反＝[-0]反＝1.2計算機運算基礎任意數(shù)的反碼的反碼即是原碼本身32多媒體技術應用和應用⑶補碼規(guī)定：正數(shù)的補碼與原碼相同，負數(shù)的補碼是對該數(shù)的原碼除符號位外各位取反，末位加1.例如：求二進制數(shù)+10011，-10011的反碼。

[+10011]補＝[-10011]補＝零的原碼形式有兩種：

[+0]補＝[-0]補＝1.2計算機運算基礎任意數(shù)的補碼的補碼即是原碼本身33多媒體技術應用和應用補碼表示數(shù)的范圍：

8位：-128～+12716位：-32768～+32767引入補碼后，減法運算可轉(zhuǎn)換為加法運算。

[X+Y]補＝[X]補+[Y]補[X-Y]補＝[X+(-Y)]補＝[X]補+[-Y]補例如：用補碼計算十進制數(shù)33-65＝?目前計算機中加減法基本采用補碼運算。1.2計算機運算基礎34多媒體技術應用和應用

總結(jié)①一個正數(shù)的原碼、反碼和補碼的表示形式相同，符號位置0，其它位是數(shù)的真值。負數(shù)的原碼符號位→1其余位是該數(shù)的絕對值負數(shù)的反碼符號位→1其余各位逐位取反負數(shù)的補碼符號位→1其余各位逐位取反，末位加1[+0]原＝0.00…0[-0]原＝1.00…0不唯一[+0]反＝0.00…0[-0]反＝1.11…1不唯一[+0]補＝00…0[-0]補＝00…0唯一

②真值零的表示：1.2計算機運算基礎35多媒體技術應用和應用3.定點數(shù)與浮點數(shù)⑴定點數(shù)定點數(shù)是小數(shù)點位置固定的數(shù)。根據(jù)小數(shù)點隱含固定位置不同，可分為：定點小數(shù)：定點整數(shù)：例如：-1011011的補碼表示為1.2計算機運算基礎符號位數(shù)值部分·小數(shù)點位置符號位數(shù)值部分·小數(shù)點位置1010010136多媒體技術應用和應用⑵浮點數(shù)浮點數(shù)是小數(shù)點位置不固定，根據(jù)需要而浮動的數(shù)。它既有整數(shù)部分又有小數(shù)部分。1.2計算機運算基礎階符階碼尾符尾數(shù)31302423220階碼部分尾數(shù)部分階碼：補碼定點整數(shù)，表示該數(shù)小數(shù)點位置尾數(shù)：補碼定點小數(shù)，表示數(shù)據(jù)的有效位數(shù)數(shù)的范圍：-1×2127～(1-2-23)×212737多媒體技術應用和應用四、計算機中信息編碼碼

AmericanStandardCodeforInformationInterchange(ASCII，美國標準信息交換碼)。

國際通用的信息交換標準代碼(ISO646)。

ASCII碼是對數(shù)字、字母、通用符號和控制符號等字符進行編碼。

ASCII碼：7位→128種0000000→11111111.2計算機運算基礎38多媒體技術應用和應用ASCII碼表(7位)高三位b6b5b4低四位b3b2b1b01.2計算機運算基礎39多媒體技術應用和應用[例]將China五個字符的ASCII碼查出并存放在內(nèi)存中。1.2計算機運算基礎ASCII碼的字符集：①10個數(shù)字：0,1,2,3,4,5,6,7,8,9②52個大、小寫字母③25個特殊字符比較大?。?<…<9<A<…<Z<a<…<z40多媒體技術應用和應用2.漢字編碼漢字處理技術：漢字輸入、漢字輸出、計算機內(nèi)部的編碼問題。根據(jù)漢字處理過程中的不同要求，有多種編碼形式。1.2計算機運算基礎漢字輸入碼漢字交換碼漢字機內(nèi)碼漢字字形碼輸入設備輸出設備漢字庫41多媒體技術應用和應用⑴漢字輸入碼作用：讓用戶直接使用標準鍵盤輸入漢字。特點：規(guī)則簡單，重碼率低，擊鍵次數(shù)少。分類：數(shù)字編碼→電報碼、區(qū)位碼等字音編碼→全拼、雙拼等字形編碼→五筆字型、鄭碼等混合編碼→自然碼、智能ABC等1.2計算機運算基礎42多媒體技術應用和應用

⑵漢字交換碼

在漢字信息處理系統(tǒng)與通信處理系統(tǒng)之間進行漢字信息交換時所使用的編碼。設計漢字交換碼編碼體系要考慮：☆被編碼的漢字個數(shù)盡量多；☆編碼的長度盡可能短；☆編碼具有唯一性；☆碼制的轉(zhuǎn)換要方便。1.2計算機運算基礎按照國家標準GB/T-2312-1980編碼的漢

字交換碼→國標碼.43多媒體技術應用和應用國家標準GB/T2312-1980：信息交換用漢字編碼字符集--基本集一級漢字3755個(按拼音排序)

二級漢字3008個(按部首排序)

字母、數(shù)字和特殊圖形記號等國標碼規(guī)定：一個漢字采用兩個字節(jié)來表示1.2計算機運算基礎圖形字符(7445個)0XXXXXXX0XXXXXXX第一字節(jié)第二字節(jié)例如：啊→區(qū)位碼→1601國標碼＝區(qū)位碼+3232→483344多媒體技術應用和應用⑶漢字機內(nèi)碼漢字機內(nèi)碼是在設備和信息處理系統(tǒng)內(nèi)部存儲、處理、傳輸漢字用的代碼。目前我國使用的內(nèi)碼是國標碼高位置1。1.2計算機運算基礎漢字機內(nèi)碼＝漢字國標碼＋8080H

例如：啊→機內(nèi)碼＝3021H+8080H＝B0A1H01XXXXXXX國標碼機內(nèi)碼01XXXXXXX45多媒體技術應用和應用又如：“中國”→漢字機內(nèi)碼＝？漢字區(qū)位碼漢字國標碼漢字機內(nèi)碼中54488680=5650HD6D0H國259057122=397AHB9FAH通過Debug查看漢字機內(nèi)碼：1.2計算機運算基礎46多媒體技術應用和應用⑷漢字字形碼字形碼是一種用點陣表示漢字字形的編碼，它主要用于漢字輸出(打印、顯示等)時產(chǎn)生的漢字字形。點陣大小類型：16×16、24×24

32×32、48×48以上漢字庫：一個漢字系統(tǒng)所允許使用的全部漢字的漢字字形編碼的集合。1.2計算機運算基礎47多媒體技術應用和應用例如：把一個方塊橫向和縱向都分為16格。若用1表示黑點，用0表示白點，則16×16的點陣漢字可用256位二進制數(shù)來表示，占用32B。漢字“寶”的16×16點陣數(shù)字化信息：02H00H01H04H7FHFEH40H04H80H08H00H00H3FHF8H01H00H01H00H1FHF0H01H00H01H40H01H20H01H20H7FHFCH00H00H1.2計算機運算基礎48多媒體技術應用和應用1.3邏輯代數(shù)與邏輯電路一、邏輯代數(shù)基礎

1.邏輯變量和邏輯函數(shù)邏輯變量：這種具有邏輯屬性的變量。邏輯函數(shù)：隨邏輯變量的變化而改變。表示方法：邏輯表達式、真值表、卡諾圖Y=f(A,B)YABA取值：0、1B取值：0、1Y取值：0、149多媒體技術應用和應用1.3邏輯代數(shù)與邏輯電路2.基本邏輯運算與運算：Y=A·B或運算：Y=A+B非運算：Y=AABY=A·B000110110001ABY=A+B000110110111AY=A011050多媒體技術應用和應用1.3邏輯代數(shù)與邏輯電路3.邏輯代數(shù)的基本定律0-1律A·0＝0A+1＝1自等律A·1＝AA+0＝A重疊律A·A＝AA+A＝A互補律A·A＝0A+A＝1交換律A·B＝B·AA+B＝B+A結(jié)合律A·(B·C)＝(A·B)·CA+(B+C)＝(A+B)+C分配律A·(B+C)＝A·B＋A·CA＋B·C＝(A+B)·(A+C)吸收律A·(A+B)＝AA+AB＝A51多媒體技術應用和應用二、基本邏輯電路

1.與門電路實現(xiàn)邏輯乘法功能的電路邏輯表達式是：F=A·B

當A=B=1→F=1，否則F=02.或門電路實現(xiàn)邏輯加法功能的電路邏輯表達式是：F=A+B

當A=B=0→F=0，否則F=11.3邏輯代數(shù)與邏輯電路52多媒體技術應用和應用

3.非門電路實現(xiàn)邏輯取反功能的電路邏輯表達式是：F=A

當A=0→F=1；當A=1→F=04.與非門電路由與門、非門組合的電路邏輯表達式是：F=A·B當A=B=1→F=0，否則F=11.3邏輯代數(shù)與邏輯電路53多媒體技術應用和應用1.3邏輯代數(shù)與邏輯電路5.異或門電路由與門、或門、非門組合的邏輯電路邏輯表達式是：F=A·B+A·B當A=B=0或1→F=0，否則F=1與、或、非門電路的不同組合，就可設計復雜的數(shù)字邏輯電路。如：①實現(xiàn)數(shù)制轉(zhuǎn)換的譯碼器；②執(zhí)行算術運算的加法器。54多媒體技術應用和應用1.3邏輯代數(shù)與邏輯電路三、邏輯電路舉例[例]分析邏輯電路，寫出邏輯表達式和真值表。55多媒體技術應用和應用1.3邏輯代數(shù)與邏輯電路[解]⑴寫出邏輯表達式⑵列出真值表ABCF0F1F2F3F4F5F6F7000001010011100101110111100000000100000000100000000100000000100000000100000000100000000156多媒體技術應用和應用1.3邏輯代數(shù)與邏輯電路[例]設計半加器。[解]⑴輸入Ai、Bi；輸出和Si、進位Ci⑵繪出真值表⑶寫出邏輯表達式

Si=Ai·Bi+Ai·BiCi=Ai·Bi⑷畫出邏輯電路圖AiBiSiCi000110110010100157多媒體技術應用和應用1.4圖靈機與馮·諾依曼機一、圖靈機

1.直觀描述①圖靈機的計算裝置：一條兩端可無限延長的帶子，一個讀寫頭，一組控制指令。┄bb10100010bb┄狀態(tài)q1讀寫頭控制指令讀寫頭可以沿帶子方向左右移動，并可以在每個方格上進行讀寫。58多媒體技術應用和應用1.4圖靈機與馮·諾依曼機②帶子上的符號為一個有窮字母表：{S0,S1,S2,¨¨,Sp}

通常僅有S0、S1兩個字符，其中：S0→0，S1→1這可加深對布爾值、二進制機器的理解。③機器的控制狀態(tài)：{q1,q2,¨,qn}圖靈機的初始狀態(tài)設為q1,結(jié)束狀態(tài)設為qn59多媒體技術應用和應用1.4圖靈機與馮·諾依曼機④五元組指令集合：(qiSjSkR(LN)qn)qi表示機器目前所處的狀態(tài)；

Sj表示機器從方格中讀入的符號；

Sk表示機器用來代替Sj寫入方格的符號；

R,L,N表示右移一格,左移一格,不移動；

qn表示下一步機器的狀態(tài)。一個給定機器的程序是機器內(nèi)的五元組形式的指令集，它定義了機器在特定狀態(tài)下讀入一個特定字符時所采取的動作。60多媒體技術應用和應用1.4圖靈機與馮·諾依曼機

2.工作原理機器從給定帶子上的某起點出發(fā)，其動作完全由其初始狀態(tài)值及機內(nèi)五元組指令集來決定。計算結(jié)果是從機器停止時帶子上的信息得到。指令死循環(huán)：q1S2S2Rq3q3S3S3Lq1指令二義性：q3S2S2Rq4q3S2S4Lq6

61多媒體技術應用和應用1.4圖靈機與馮·諾依曼機

3.應用實例

[例]假設：b表示空格q1表示機器的初始狀態(tài)q4表示機器的結(jié)束狀態(tài)如果帶子上的輸入信息為，讀寫頭位對準最右邊第一個為0的方格，且狀態(tài)為q1。按照以下五元組指令集執(zhí)行后，輸出正確的計算結(jié)果是什么？62多媒體技術應用和應用1.4圖靈機與馮·諾依曼機指令集q101Lq2q110Lq3q1bbNq4q200Lq2q211Lq2q2bbNq4q301Lq2q310Lq3q3bbNq4計算函數(shù)是：S(x)=x+1bb10100010bb……q1bb11000101bb……q11q21q20q20q20q21q20q21q2bq463多媒體技術應用和應用1.4圖靈機與馮·諾依曼機[例]圖靈機Mz：其中Q={q1,q2,qf}

五元組指令集為：q110Rq1q100Lq2q201Nqf

求Mz對任何一串“1”的作用是什么？bb11111100bb……q1僅留下最后一個“1”64多媒體技術應用和應用1.4圖靈機與馮·諾依曼機二、馮·諾依曼型計算機重要思想：存儲程序、二進制

1.馮·諾依曼機的特征⑴計算機應由運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備五大部件組成；⑵計算機中采用二進制來表示指令和數(shù)據(jù)；⑶采用存儲程序方式，計算機能自動逐條取出指令并執(zhí)行程序。65多媒體技術應用和應用1.4圖靈機與馮·諾依曼機2.馮·諾依曼機工作原理先將程序(一組指令)和數(shù)據(jù)存入計算機，啟動程序就能按

照程序指定的

邏輯順序把指

令讀取并逐條

執(zhí)行，自動完

成指令規(guī)定的

操作。66多媒體技術應用和應用1.5計算機結(jié)構(gòu)及工作原理一、計算機的硬件結(jié)構(gòu)以運算器為中心的存儲程序式計算機模型。存儲器輸入設備輸出設備運算器控制器結(jié)果程序或數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)傳送線控制信號線67多媒體技術應用和應用1.5計算機結(jié)構(gòu)及工作原理

1.運算器

運算器是對數(shù)據(jù)進行加工處理的部件。在控制器的操縱下，它與內(nèi)存交換數(shù)據(jù)，負責算術運算、邏輯運算和移位運算等。

2.控制器

控制器負責對指令進行分析和判斷，發(fā)出控制信號，使計算機各部件協(xié)調(diào)工作，確保系統(tǒng)的自動運行。運算器＋控制器＝中央處理單元(CPU)68多媒體技術應用和應用3.存儲器

存儲器是存放大量程序和數(shù)據(jù)的部件。分類：內(nèi)部存儲器、外部存儲器特點：內(nèi)存→存取速度快、存儲容量小外存→存取速度慢、存儲容量大

4.輸入設備

輸入設備是用來接受用戶輸入的原始數(shù)據(jù)和程序，并將它們轉(zhuǎn)變?yōu)橛嬎銠C能識別的形式存放的內(nèi)存中。1.5計算機結(jié)構(gòu)及工作原理69多媒體技術應用和應用常用的輸入設備有：鍵盤、鼠標器

掃描儀、麥克風

5.輸出設備

輸出設備是將計算機處理過的信息以