計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)-第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)南京信息工程大學(xué)濱江學(xué)院計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程組第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)南京信息工程大學(xué)濱江學(xué)院計(jì)算機(jī)系主講：楊軒理解計(jì)算機(jī)的概念、歷史、分類、應(yīng)用和趨勢(shì)教學(xué)目標(biāo)1掌握計(jì)算機(jī)中的數(shù)制及不同數(shù)據(jù)間的轉(zhuǎn)換方法2掌握計(jì)算機(jī)中數(shù)值數(shù)據(jù)的表示方法3掌握計(jì)算機(jī)中文本數(shù)據(jù)的表示方法4理解計(jì)算機(jī)中多媒體數(shù)據(jù)的表示方法536了解計(jì)算機(jī)病毒及防治手段教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)計(jì)算機(jī)的概念、歷史和趨勢(shì)1計(jì)算機(jī)中的數(shù)制與不同數(shù)數(shù)制間的轉(zhuǎn)換2計(jì)算機(jī)中整數(shù)的表示方法3GB2312和ACSII碼表示中、英文字符的方法4計(jì)算機(jī)中圖像、音頻和視頻數(shù)據(jù)的相關(guān)計(jì)算542023/2/65章節(jié)安排1.1計(jì)算機(jī)概述1.2數(shù)據(jù)的處理1.3多媒體技術(shù)1.4計(jì)算機(jī)病毒及預(yù)防1.5小結(jié)1.6習(xí)題2023/2/61.1計(jì)算機(jī)概述什么是計(jì)算機(jī)？6計(jì)算機(jī)的概念計(jì)算機(jī)（Computer）是一種可以高速完成數(shù)值運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的電子設(shè)備，并具有存儲(chǔ)和記憶功能。計(jì)算機(jī)能夠按照事先存儲(chǔ)在設(shè)備中的程序運(yùn)行，自動(dòng)、高速處理海量數(shù)據(jù)。72023/2/6計(jì)算機(jī)的概念計(jì)算機(jī)的信息處理信息獲?。ú杉┬畔⒋鎯?chǔ)（保存）信息處理（計(jì)算）信息傳遞（通信）信息表示（展現(xiàn)）82023/2/6計(jì)算機(jī)的發(fā)展91946年2月14日，世界上公認(rèn)的第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)“電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)”ElectronicNumericalIntegratorAndComputer簡(jiǎn)稱“ENIAC”或“埃尼阿克”誕生于美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)大約17468支電子管占地面積約170m2，重達(dá)30噸功耗150KW運(yùn)算速度為每秒5000次的加法運(yùn)算計(jì)算機(jī)的發(fā)展從ENIAC誕生以后，以電子計(jì)算機(jī)所采用的邏輯元件為依據(jù)，計(jì)算機(jī)的發(fā)展過程分為四個(gè)階段第1代：電子管數(shù)字機(jī)（1946—1958年）硬件方面，邏輯元件采用的是真空電子管軟件方面，計(jì)算機(jī)的程序編寫主要采用的是機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言。應(yīng)用領(lǐng)域以軍事和科學(xué)計(jì)算為主。第1代計(jì)算機(jī)體積大、功耗高、可靠性差、速度慢（一般為每秒數(shù)千次至數(shù)萬(wàn)次）、價(jià)格昂貴，但為以后的電子計(jì)算機(jī)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。102023/2/6計(jì)算機(jī)的發(fā)展第2代：晶體管數(shù)字機(jī)（1958—1964年）硬件方面，邏輯元件采用的是晶體管，這使得計(jì)算機(jī)的體積得以大大地縮小。軟件方面，開始出現(xiàn)了早期的操作系統(tǒng)、高級(jí)語(yǔ)言及其編譯程序。應(yīng)用領(lǐng)域以科學(xué)計(jì)算和事務(wù)處理為主，并開始進(jìn)入工業(yè)控制領(lǐng)域。第2代計(jì)算機(jī)體積縮小、能耗降低、可靠性提高、運(yùn)算速度提高（一般為每秒數(shù)十萬(wàn)次，可高達(dá)三百萬(wàn)次）、性能比第1代計(jì)算機(jī)有很大的提高。112023/2/6計(jì)算機(jī)的發(fā)展第3代：集成電路數(shù)字機(jī)（1964—1971年）硬件方面，邏輯元件采用中、小規(guī)模集成電路（MSI、SSI），主存儲(chǔ)器仍采用磁芯。軟件方面出現(xiàn)了分時(shí)操作系統(tǒng)以及結(jié)構(gòu)化、規(guī)模化程序設(shè)計(jì)方法。應(yīng)用領(lǐng)域開始進(jìn)入文字處理和圖形圖像處理領(lǐng)域。第3代計(jì)算機(jī)速度更快（一般為每秒數(shù)百萬(wàn)次至數(shù)千萬(wàn)次），而且可靠性有了顯著提高，價(jià)格進(jìn)一步下降，產(chǎn)品走向了通用化、系列化和標(biāo)準(zhǔn)化等。122023/2/6計(jì)算機(jī)的發(fā)展第4代：大規(guī)模集成電路機(jī)（1971年—至今）1971年世界上第一臺(tái)微處理器在美國(guó)硅谷誕生，開創(chuàng)了微型計(jì)算機(jī)的新時(shí)代。硬件方面，邏輯元件采用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路（LSI和VLSI）。軟件方面出現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和面向?qū)ο笳Z(yǔ)言等。應(yīng)用領(lǐng)域從科學(xué)計(jì)算、事務(wù)管理、過程控制逐步走向家庭。由于集成技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了微處理器，可以組裝出價(jià)廉物美的微型計(jì)算機(jī)。另一方面，利用大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路制造的各種邏輯芯片，可以制造出運(yùn)算速度可達(dá)一億甚至幾十億次的巨型計(jì)算機(jī)。132023/2/6計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)與分類計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)運(yùn)算速度快計(jì)算精確度高邏輯運(yùn)算能力強(qiáng)存儲(chǔ)容量大自動(dòng)化程度高142023/2/6計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)與分類計(jì)算機(jī)的分類按照計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)原理可分為模擬計(jì)算機(jī)、數(shù)字計(jì)算機(jī)和混合式計(jì)算機(jī)按計(jì)算機(jī)用途可分為專用計(jì)算機(jī)和通用計(jì)算機(jī)較為普遍的分類方法是按照計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度、字長(zhǎng)、存儲(chǔ)容量等綜合性能指標(biāo)，可分為巨型機(jī)、大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)、微型機(jī)。152023/2/6計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)與分類根據(jù)計(jì)算機(jī)的綜合性能指標(biāo)，結(jié)合計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的分布將其分為如下五大類。高性能計(jì)算機(jī)高性能計(jì)算機(jī)也就是俗稱的超級(jí)計(jì)算機(jī)，或者以前說的巨型機(jī)。微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)已廣泛應(yīng)用于辦公、學(xué)習(xí)、娛樂等社會(huì)生活的方方面面，是發(fā)展最快、應(yīng)用最為普及的計(jì)算機(jī)。我們?nèi)粘Ｊ褂玫呐_(tái)式計(jì)算機(jī)、筆記本計(jì)算機(jī)、掌上型計(jì)算機(jī)等都是微型計(jì)算機(jī)。16計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)與分類工作站工作站是一種高檔的微型計(jì)算機(jī)，主要面向?qū)I(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)運(yùn)算與圖形、圖像處理能力。服務(wù)器服務(wù)器是指在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下為網(wǎng)上多個(gè)用戶提供共享信息資源和各種服務(wù)的一種高性能計(jì)算機(jī)。嵌入式計(jì)算機(jī)嵌入式計(jì)算機(jī)是指嵌入到對(duì)象體系中，實(shí)現(xiàn)對(duì)象體系智能化控制的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂酶黝悺爸悄艿摹彪姳?、全自?dòng)洗衣機(jī)、空調(diào)、電飯煲、數(shù)碼產(chǎn)品等都采用嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)。172023/2/6計(jì)算機(jī)的應(yīng)用科學(xué)計(jì)算（數(shù)值計(jì)算）計(jì)算機(jī)最早的應(yīng)用領(lǐng)域，是指利用計(jì)算機(jī)來完成科學(xué)研究和工程技術(shù)中提出的數(shù)值計(jì)算問題。信息管理（信息處理）以數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)為基礎(chǔ)，輔助管理者提高決策水平，改善運(yùn)營(yíng)策略的計(jì)算機(jī)技術(shù)。過程控制182023/2/62023/2/6計(jì)算機(jī)的應(yīng)用輔助技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ComputerAidedDesign，CAD）計(jì)算機(jī)輔助制造（ComputerAidedManufacturing，CAM）計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（ComputerAidedInstruction，CAI）人工智能電子商務(wù)數(shù)字娛樂……192023/2/6未來計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)以超大規(guī)模集成電路為基礎(chǔ)巨型化速度高、容量大、功能強(qiáng)微型化體積縮小、重量減輕網(wǎng)絡(luò)化分散的計(jì)算機(jī)互聯(lián)成為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)智能化計(jì)算機(jī)具有一定的“思維能力”多媒體化202023/2/61.2數(shù)據(jù)的處理在計(jì)算機(jī)中如何表示數(shù)據(jù)？21數(shù)據(jù)與信息計(jì)算機(jī)是用來處理信息的電子工具數(shù)據(jù)是信息的載體計(jì)算機(jī)對(duì)于信息的處理最終都要轉(zhuǎn)換為對(duì)各種類型數(shù)據(jù)的處理222023/2/6數(shù)據(jù)與信息信息是關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界事物的存在方式或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的反映的綜合，具體說是一種被加工為特定形式的數(shù)據(jù)，但這種數(shù)據(jù)形式對(duì)接收者來說是有意義的，而且對(duì)當(dāng)前和將來的決策具有明顯的或?qū)嶋H的價(jià)值?！?013年12月5日凌晨6點(diǎn)，南京市最低氣溫為5攝氏度”232023/2/6數(shù)據(jù)與信息信息的具有以下三個(gè)特征：信息源于物質(zhì)和能量，它不可能脫離物質(zhì)而存在，信息是一種客觀存在。信息是可以感知的，人類對(duì)客觀事物的感知，可以通過感覺器官，也可以通過各種儀器儀表和傳感器等，不同的信息源有不同的感知形式。信息是可存儲(chǔ)、加工、傳遞和再生的。242023/2/6數(shù)據(jù)與信息數(shù)據(jù)則是是用來記錄信息的可識(shí)別的符號(hào)，是信息的具體表現(xiàn)形式?？捎枚喾N不同的數(shù)據(jù)形式表示同一信息，而信息不隨數(shù)據(jù)形式的不同而改變。數(shù)據(jù)是信息的符號(hào)表示或載體，信息則是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵，是對(duì)數(shù)據(jù)的語(yǔ)義解釋。252023/2/6數(shù)據(jù)與信息數(shù)據(jù)處理是將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成信息的過程。其目的是從大量的原始數(shù)據(jù)中抽取和推導(dǎo)出有價(jià)值的信息，作為決策的依據(jù)。信息=數(shù)據(jù)+數(shù)據(jù)處理“數(shù)據(jù)處理”的真正含義應(yīng)該是為了產(chǎn)生信息而處理數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的概念在數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域中已大大地拓寬了，其表現(xiàn)形式不僅包括數(shù)字和文字，還包括圖形、圖像、聲音等。262023/2/6進(jìn)位計(jì)數(shù)制及其轉(zhuǎn)換基本概念在計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理過程中，最基本的數(shù)據(jù)就是“數(shù)”，計(jì)算機(jī)也只能對(duì)于“二進(jìn)制數(shù)”進(jìn)行運(yùn)算。數(shù)是一個(gè)用作計(jì)數(shù)、標(biāo)記或用作度量的抽象概念，是比較同質(zhì)或同屬性事物的等級(jí)的簡(jiǎn)單符號(hào)記錄形式（或稱度量）。每一個(gè)數(shù)都有值，或稱為數(shù)值。數(shù)制，或稱為記數(shù)系統(tǒng)或記數(shù)法，是使用一組數(shù)字符號(hào)來表示數(shù)的體系。日常生活中是常用的數(shù)制是十進(jìn)制，但計(jì)算機(jī)中使用的是二進(jìn)制，為了讀寫方便，還采用了八進(jìn)制、十六進(jìn)制等。在計(jì)算機(jī)中所有信息都必須以二進(jìn)制形式進(jìn)行編碼。272023/2/6進(jìn)位計(jì)數(shù)制及其轉(zhuǎn)換十進(jìn)制計(jì)數(shù)的特點(diǎn)日常生活中人們已習(xí)慣于“逢十進(jìn)一”的十進(jìn)制計(jì)：用十個(gè)符號(hào)表示數(shù)。常用0、1、2、3、4、5、6、7、8、9符號(hào)，這些符號(hào)叫做“數(shù)碼”。數(shù)碼的個(gè)數(shù)稱為“基數(shù)”。十進(jìn)制的基數(shù)是10。十進(jìn)制數(shù)4024中的兩個(gè)4表示不同的值，可寫成多項(xiàng)式的形式：4×103+0×102+2×101+4×100，上式中的103，102，101，100分別是千位、百位、十位、個(gè)位，在數(shù)學(xué)上稱為“權(quán)”。十進(jìn)制有0到9共十個(gè)數(shù)碼，當(dāng)計(jì)數(shù)時(shí)每一位計(jì)到十就往上進(jìn)一位，也就是“逢十進(jìn)一”。282023/2/6進(jìn)位計(jì)數(shù)制及其轉(zhuǎn)換十進(jìn)制計(jì)數(shù)的特點(diǎn)任意一個(gè)十進(jìn)制數(shù)N可表示為：N=±[an-1×10n-1＋……+a1×101＋+a0×100＋a-1×10-1＋……+a-m×10-m]=±∑ai×10i上式中的m、n是冪指數(shù)，均為正整數(shù)；ai稱為系數(shù)，可以是0到9十個(gè)數(shù)碼符號(hào)中的任意一個(gè)，由具體的數(shù)決定，10是基數(shù)。292023/2/6進(jìn)位計(jì)數(shù)制及其轉(zhuǎn)換對(duì)十進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行推廣，對(duì)于任意進(jìn)位計(jì)數(shù)制，若基數(shù)用R表示，則任意數(shù)N可表示為：N=±[an-1×Rn-1＋……+a1×R1＋a0×R0＋a-1×R-1＋……+a-m×R-m]=±∑ai×Ri

上式中的m、n是冪指數(shù)，ai則為各個(gè)“權(quán)”上的“數(shù)碼”0，1…，（R-1）中的任意一個(gè)，R是“基數(shù)”。302023/2/6進(jìn)位計(jì)數(shù)制及其轉(zhuǎn)換對(duì)于二進(jìn)制，數(shù)N可表示為：N=±[an-1×2n-1＋……+a1×21＋a0×20＋a-1×2-1＋……+a-m×2-m]=±∑ai×2i基數(shù)是2，而數(shù)碼符號(hào)只有0和1兩個(gè)進(jìn)位為“逢二進(jìn)一”312023/2/6進(jìn)位計(jì)數(shù)制及其轉(zhuǎn)換對(duì)于八進(jìn)制，數(shù)N可表示為：N=±[an-1×8n-1＋an-2×8n-2＋……+a0×80＋a-1×8-1＋……+a-m×8-m]=±∑ai×8i基數(shù)是8，可用8個(gè)數(shù)碼符號(hào)：0、1、2、3、4、5、6、7，進(jìn)位為“逢八進(jìn)一”。322023/2/6進(jìn)位計(jì)數(shù)制及其轉(zhuǎn)換對(duì)于十六進(jìn)制，數(shù)N可表示為：N=±[an-1×16n-1＋……+a1×161＋a0×160＋a-1×16-1＋……+a-m×16-m]=±∑ai×16i基數(shù)是16，可用16個(gè)數(shù)碼符號(hào)：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F，進(jìn)位為“逢十六進(jìn)一”。在十六進(jìn)制中，A～F所表示數(shù)值分別對(duì)應(yīng)于十進(jìn)制數(shù)的10～15。332023/2/6進(jìn)位計(jì)數(shù)制及其轉(zhuǎn)換書寫時(shí)為了區(qū)別數(shù)制，通常有以下兩種方法來表示不同的數(shù)據(jù)：在數(shù)的右下角注明數(shù)制。如(1011)2、(32)8、(7B)16的下標(biāo)表示它們的進(jìn)制。在數(shù)字后面加字母來區(qū)別。字母B（Binary）表示二進(jìn)制數(shù)，字母O（Octal）表示八進(jìn)制數(shù)，字母D（Decimal）或不加字母表示十進(jìn)制數(shù)，字母H（Hexadecimal）表示十六進(jìn)制數(shù)。如：1011B表示是二進(jìn)制數(shù)，127H表示是十六進(jìn)制數(shù)。342023/2/6進(jìn)位計(jì)數(shù)制及其轉(zhuǎn)換計(jì)算機(jī)為什么要采用二進(jìn)制呢？二進(jìn)制數(shù)只有0和1這兩個(gè)狀態(tài)，在物理上兩個(gè)狀態(tài)的電路較易于實(shí)現(xiàn)。二進(jìn)制的運(yùn)算規(guī)則簡(jiǎn)單。二進(jìn)制信息的存儲(chǔ)和傳輸可靠。二進(jìn)制節(jié)省設(shè)備。二進(jìn)制可以用邏輯代數(shù)作為邏輯分析與設(shè)計(jì)的工具。邏輯代數(shù)是研究一個(gè)命題的真與假的數(shù)學(xué)工具，因此可以把二進(jìn)制“0”和“1”作為真和假來看待。二進(jìn)制數(shù)的缺點(diǎn)人們不熟悉、不易理解，人們熟悉的是十進(jìn)制書寫起來長(zhǎng)，讀起來不方便，為克服這個(gè)問題，在計(jì)算機(jī)中表示數(shù)也常常采用八進(jìn)制和十六進(jìn)制。352023/2/6進(jìn)位計(jì)數(shù)制及其轉(zhuǎn)換2023/2/6蘋果Apple???????アップル74D1001010B112O4AH理解各進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換進(jìn)位計(jì)數(shù)制及其轉(zhuǎn)換十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換二進(jìn)制整數(shù)十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換二進(jìn)制整數(shù)，采用連續(xù)除2記錄余數(shù)，將所得到的余數(shù)按逆序取出的方法，也可稱之為“除二倒取余”?！纠?-1】把十進(jìn)制的43轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。(43)10=(101011)2372023/2/6進(jìn)位計(jì)數(shù)制及其轉(zhuǎn)換十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換二進(jìn)制小數(shù)十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換二進(jìn)制小數(shù)采用連續(xù)乘2記錄其乘積中整數(shù)，將所得到的整數(shù)部分順序取出的方法，也可稱之為“乘二順取整”?！纠?-2】把十進(jìn)制的0.6875轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。(0.6875)2=(0.1011)2382023/2/6在十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制小數(shù)時(shí)，整個(gè)計(jì)算過程可能無(wú)限制地進(jìn)行下去（即積的小數(shù)部分始終不為0），可根據(jù)需要取若干位作為近似值進(jìn)位計(jì)數(shù)制及其轉(zhuǎn)換十進(jìn)制混合小數(shù)轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)混合小數(shù)由整數(shù)和純小數(shù)復(fù)合而成。轉(zhuǎn)換時(shí)將整數(shù)部分和純小數(shù)部分分別按上述進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后再將它們組合起來即可。(43.6875)10=(101011.1011)2392023/2/6進(jìn)位計(jì)數(shù)制及其轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換十進(jìn)制數(shù)將被轉(zhuǎn)換的數(shù)按式展開，并計(jì)算出結(jié)果即可。(111011.101)2=1×25+1×24+1×23+0×22+1×21+1×20+1×2-1+0×2-2+1×2-3

=(59.625)10402023/2/6進(jìn)位計(jì)數(shù)制及其轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)與八進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換三位二進(jìn)制數(shù)恰有八種組合（000、001、……、111）?？梢孕?shù)點(diǎn)開始向左和右分別把整數(shù)和小數(shù)部分每三位分成一組。然后用一個(gè)等值的八進(jìn)制數(shù)代換每一組的三位二進(jìn)制數(shù)，不足補(bǔ)0。

【例1-3】將二進(jìn)制數(shù)1101001.0100111，轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)。將它從小數(shù)點(diǎn)開始分別向左和向右分為三位一組：001101001.010011

10015

1.2

3 4(1101001.0100111)2=(151.234)8412023/2/6進(jìn)位計(jì)數(shù)制及其轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)與八進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)的方法，把一位八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成所對(duì)應(yīng)的三位二進(jìn)制數(shù)，然后去掉不需要的0?！纠?-4】將八進(jìn)制數(shù)71.54，轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。71.5

4111001.101110(71.54)8=(111001.10111)2422023/2/6進(jìn)位計(jì)數(shù)制及其轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換四位二進(jìn)制數(shù)恰有十六種組合(0000、0001、……1111)?？梢孕?shù)點(diǎn)開始向左和右分別把整數(shù)和小數(shù)部分每四位分成一組。然后用一個(gè)等值的十六進(jìn)制數(shù)代換每一組的四位二進(jìn)制數(shù)，不足補(bǔ)0。【例1-5】將二進(jìn)制數(shù)1101001.0100111，轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)。將它從小數(shù)點(diǎn)開始分別向左和向右分為四位一組：0110 1001.010011106

9

.4E(1101001.0100111)2=(69.4E)16432023/2/6進(jìn)位計(jì)數(shù)制及其轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)的方法，把一位十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成所對(duì)應(yīng)的四位二進(jìn)制數(shù)，然后去掉不需要的0。【例1-6】將十六進(jìn)制數(shù)B2.C，轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。B 2.C10110010.1100(B2.C)16=(10110010.11)2442023/2/6數(shù)值型數(shù)據(jù)的表示與存儲(chǔ)二進(jìn)制數(shù)在存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)中的時(shí)候并不是直接將二進(jìn)制數(shù)保存到計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)設(shè)備中。在計(jì)算機(jī)表示數(shù)值時(shí)，也有一定的要求和規(guī)范。計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單位在信息學(xué)領(lǐng)域中，一個(gè)二進(jìn)制的數(shù)位被稱為一個(gè)比特（bit），比如10101B，這個(gè)二進(jìn)制數(shù)所表示的信息為5bit。在計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)器的基本單位是字節(jié)（Byte），一個(gè)字節(jié)包含8個(gè)比特（bit），即1Byte=8bits。452023/2/6數(shù)值型數(shù)據(jù)的表示與存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單位二進(jìn)制數(shù)10101B，保存在計(jì)算機(jī)中的時(shí)候，除了其數(shù)值部分10101外，還要補(bǔ)三個(gè)0來湊齊8位，才能保存在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中。即保存在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中的二進(jìn)制數(shù)為00010101B。在字節(jié)之上還有若干個(gè)存儲(chǔ)單位，它們相鄰之間單位的轉(zhuǎn)換關(guān)系一般為210，也就是1024。 1KB=1024B，1MB=1024KB， 1GB=1024MB，1TB=1024GB462023/2/6數(shù)值型數(shù)據(jù)的表示與存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示在計(jì)算機(jī)中數(shù)的符號(hào)也用二進(jìn)制數(shù)碼表示，通常將最高位作為符號(hào)位，正數(shù)的符號(hào)位為0，負(fù)數(shù)的符號(hào)位為1。如：用1個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)十進(jìn)制數(shù)-43，在計(jì)算機(jī)中的表示為二進(jìn)制數(shù)10101011，其中最高位為1，表示這是個(gè)負(fù)數(shù)，后7位來表示這個(gè)數(shù)的值，如果不夠7位則用0來補(bǔ)全。用符號(hào)位進(jìn)行了“符號(hào)化”的數(shù)稱為機(jī)器數(shù)，而沒有用符號(hào)位進(jìn)行“符號(hào)化”的數(shù)稱為數(shù)的“真值”。機(jī)器數(shù)一般是固定長(zhǎng)度的，數(shù)的位不夠時(shí)應(yīng)當(dāng)補(bǔ)足。472023/2/6數(shù)值型數(shù)據(jù)的表示與存儲(chǔ)整數(shù)的表示原碼原碼是一種簡(jiǎn)單的機(jī)器數(shù)表示法。正數(shù)的符號(hào)用0表示，負(fù)數(shù)的符號(hào)用1表示，數(shù)值部分即為該數(shù)的本身。X=+100101，

其原碼表示為[X]原=00100101。X=-100101，

其原碼表示為[X]原=10100101。482023/2/6數(shù)值型數(shù)據(jù)的表示與存儲(chǔ)整數(shù)的表示反碼反碼也是一種機(jī)器數(shù)的表示法。正數(shù)的反碼與原碼是一樣的，而負(fù)數(shù)的反碼則是符號(hào)位不變，數(shù)值部分將1變?yōu)?，0變?yōu)?。X=+1101010 [X]反=01101010Y=-1101010 [Y]反=10010101

492023/2/6數(shù)值型數(shù)據(jù)的表示與存儲(chǔ)整數(shù)的表示補(bǔ)碼補(bǔ)碼表示法的指導(dǎo)思想：把負(fù)數(shù)轉(zhuǎn)化為正數(shù)，使減法變成加法，從而使正負(fù)數(shù)的加減運(yùn)算轉(zhuǎn)化單純的正數(shù)相加運(yùn)算。有符號(hào)整數(shù)在計(jì)算機(jī)都是以補(bǔ)碼的形式保存的!!!求補(bǔ)碼比較復(fù)雜，這里介紹一種簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)換方法：如果X≥0時(shí)，這個(gè)數(shù)的補(bǔ)碼與原碼相同；如果X<0時(shí)，這個(gè)數(shù)補(bǔ)碼符號(hào)位（最高位）不變，仍然為1，其它各位求反碼，然后在最低位加1。502023/2/6數(shù)值型數(shù)據(jù)的表示與存儲(chǔ)整數(shù)的表示【例1-7】求43D與-43D的8位原碼、反碼與補(bǔ)碼。X=43D其真值為：101011B，這個(gè)二進(jìn)制數(shù)的機(jī)器數(shù)的原碼為：[X]原=00101011，由于正數(shù)的原碼，反碼與補(bǔ)碼是一樣的，所以[X]原=[X]反=[X]補(bǔ)=00101011。X=-43D，其真值為：101011B

，這個(gè)二進(jìn)制數(shù)的機(jī)器數(shù)的原碼為：[X]原=10101011，[X]反=11010100，[X]補(bǔ)=11010101。

512023/2/6數(shù)值型數(shù)據(jù)的表示與存儲(chǔ)整數(shù)的表示522023/2/6數(shù)值原碼反碼補(bǔ)碼+0

000000000000000000000000-0

100000001111111100000000＋1000000010000000100000001－1100000011111111011111111－15100011111111000011110001－127111111111000000010000001－128無(wú)無(wú)10000000數(shù)值型數(shù)據(jù)的表示與存儲(chǔ)浮點(diǎn)數(shù)表示在計(jì)算機(jī)中，有小數(shù)點(diǎn)的數(shù)，或者說實(shí)數(shù)通常是以浮點(diǎn)數(shù)的形式保存在計(jì)算機(jī)中的。任意一個(gè)二進(jìn)制小數(shù)總可以表示為純小數(shù)和一個(gè)2的整數(shù)次冪的乘積。例如，二進(jìn)制數(shù)N可寫成N=±S×2P其中，S稱為N的尾數(shù)；P稱為N的階碼；2稱為階碼的底（基數(shù)）。比如：N=1010.11B=0.101011B×2100B這個(gè)二進(jìn)制實(shí)數(shù)的尾數(shù)為0.101011B，階碼為100B。532023/2/6數(shù)值型數(shù)據(jù)的表示與存儲(chǔ)浮點(diǎn)數(shù)表示在計(jì)算機(jī)中保存浮點(diǎn)數(shù)時(shí)，階碼P用整數(shù)表示，可為正數(shù)或負(fù)數(shù)。用一位二進(jìn)制數(shù)Pf表示階碼的符號(hào)位，當(dāng)Pf=0時(shí)，表示階碼為正數(shù)；當(dāng)Pf=1時(shí)，表示階碼為負(fù)數(shù)。而尾數(shù)S一般為純小數(shù)，同樣用Sf表示尾數(shù)的符號(hào)，Sf=0表示尾數(shù)為正數(shù)（也就是N為正數(shù)）；Sf=1表示尾數(shù)為負(fù)數(shù)（也就是N為負(fù)數(shù)）。542023/2/6階碼部分的位數(shù)決定了數(shù)的表示范圍尾數(shù)部分的位數(shù)決定了數(shù)的精度非數(shù)值型數(shù)據(jù)的表示與存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)在本質(zhì)上只能處理二進(jìn)制數(shù)所表示的數(shù)值類型的數(shù)據(jù)，非數(shù)值類型的數(shù)據(jù)必須經(jīng)過相關(guān)的處理過程，把它們轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)才能由計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。將非數(shù)值類型的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成數(shù)值類型的數(shù)據(jù)的過程，特別是轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制數(shù)的過程，就是所謂“數(shù)字化”（Digitalization），也可以稱之為“編碼”（Encoding）。文本在計(jì)算機(jī)中的表示主要是對(duì)于文本中的字符通過字符編碼來完成的。常用的字符編碼有ASCII，Unicode，GB2312等。552023/2/6非數(shù)值型數(shù)據(jù)的表示與存儲(chǔ)英文編碼：ASCII碼美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼ASCII碼（AmericanStandardCodeforInformationInterchange）是基于英文字母的一套計(jì)算機(jī)字符編碼系統(tǒng)。在標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼中一共定義了128個(gè)字符，每個(gè)字符用一個(gè)7位二進(jìn)制數(shù)表示。33個(gè)字符為控制字符95個(gè)可顯示的字符，包括空格（SPACE）562023/2/6非數(shù)值型數(shù)據(jù)的表示與存儲(chǔ)572023/2/6高3位低4位大寫字母A的ASCII碼為1000001B，轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)即65D非數(shù)值型數(shù)據(jù)的表示與存儲(chǔ)統(tǒng)一編碼：UnicodeUnicode是一項(xiàng)字符編碼標(biāo)準(zhǔn)，它對(duì)世界上大部分的文字系統(tǒng)進(jìn)行了整理、編碼，使得計(jì)算機(jī)可以用更為簡(jiǎn)單的方式來呈現(xiàn)和處理文字。目前最新的版本為第六版，已收入了超過十萬(wàn)個(gè)字符。Unicode的實(shí)現(xiàn)方式不同于編碼方式。Unicode的實(shí)現(xiàn)方式稱為Unicode轉(zhuǎn)換格式（UnicodeTransformationFormat，簡(jiǎn)稱UTF）。目前，Unicode通用的實(shí)現(xiàn)方式是UTF-16和UTF-8。582023/2/6非數(shù)值型數(shù)據(jù)的表示與存儲(chǔ)漢字編碼：GB2312-80GB2312或GB2312-80是中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)體中文字符集，全稱《信息交換用漢字編碼字符集?基本集》，由中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)總局發(fā)布，1981年5月1日實(shí)施。GB2312標(biāo)準(zhǔn)共收錄6763個(gè)漢字，其中一級(jí)漢字3755個(gè)，二級(jí)漢字3008個(gè)。GB2312中對(duì)所收漢字進(jìn)行了“分區(qū)”處理，總共有94個(gè)區(qū)，每區(qū)含有94個(gè)漢字或者符號(hào)。16-55區(qū)為一級(jí)漢字，按拼音排序；56-87區(qū)為二級(jí)漢字，按部首排序592023/2/6非數(shù)值型數(shù)據(jù)的表示與存儲(chǔ)漢字編碼：GB2312-80可以將GB2312編碼表理解成一個(gè)94×94的矩陣，依次把漢字字符放入這個(gè)矩陣中，每個(gè)字符就對(duì)應(yīng)的有一個(gè)行號(hào)（區(qū)號(hào)）和一個(gè)列號(hào)（位號(hào)）。這樣就把一個(gè)漢字字符轉(zhuǎn)換成了兩個(gè)數(shù)字，而這兩個(gè)數(shù)字就構(gòu)成了這個(gè)漢字的區(qū)位碼?！鞍　弊质荊B2312之中的第一個(gè)漢字，它的區(qū)碼是16，位碼是01，合起來的區(qū)位碼就是1601。它的區(qū)位碼中“高位字節(jié)”轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)就是10H，“低位字節(jié)”轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制就是01H，合起來就是1001H。602023/2/6非數(shù)值型數(shù)據(jù)的表示與存儲(chǔ)漢字編碼：GB2312-80將區(qū)位碼的“高位字節(jié)”和“低位字節(jié)”分別加上20H，就得到了國(guó)標(biāo)碼?！鞍　弊值膰?guó)標(biāo)碼的中“高位字節(jié)”為10H+20H=30H，“低位字節(jié)”為01H+20H=21H，合起來就是3021H。為了保持于ASCII碼的兼容性，要將這兩個(gè)字節(jié)的漢字編碼的最高位設(shè)置為1。機(jī)內(nèi)碼是真正存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中漢字編碼。“啊”字的機(jī)內(nèi)碼的中“高位字節(jié)”為30H+80H=B0H，“低位字節(jié)”為21H+80H

=A1H，合起來就是B0A1H?！鞍　弊衷诖蠖鄶?shù)支持GB2312的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，會(huì)以兩個(gè)字節(jié)，B0H（第一個(gè)字節(jié)）A1H（第二個(gè)字節(jié)）儲(chǔ)存。也就是說:機(jī)內(nèi)碼=區(qū)位碼+A0A0H612023/2/61.3多媒體技術(shù)計(jì)算機(jī)怎么處理影像和聲音？62多媒體與多媒體技術(shù)多媒體技術(shù)的基本概念媒體（Media）就是人與人之間實(shí)現(xiàn)信息交流的中介，簡(jiǎn)單地說，就是信息的載體，也稱為媒介。

在計(jì)算機(jī)中可以處理的感覺媒體主要可以分為六種，分別是：文字、圖形、圖像、動(dòng)畫、音頻和視頻。一般將前三種稱為靜態(tài)媒體，后三種稱為動(dòng)態(tài)媒體。多媒體就是多重媒體的意思，可以理解為直接作用于人感官的文字、圖形、圖像、動(dòng)畫、音頻和視頻等各種媒體的統(tǒng)稱，即多種信息載體的表現(xiàn)形式和傳遞方式。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，組合兩種或兩種以上媒體的一種人機(jī)交互式信息交流和傳播媒體就可以稱之為多媒體。632023/2/6多媒體與多媒體技術(shù)多媒體技術(shù)的基本概念多媒體技術(shù)是計(jì)算機(jī)交互式綜合處理多媒體信息——文本、圖形、圖像、音頻、視頻和動(dòng)畫，使多種信息建立邏輯連接，集成為一個(gè)具有交互性的系統(tǒng)。簡(jiǎn)言之，多媒體技術(shù)就是具有集成性、實(shí)時(shí)性和交互性的計(jì)算機(jī)綜合處理多種媒體信息的技術(shù)。多媒體技術(shù)有以下幾個(gè)主要特點(diǎn)：集成性交互性多樣性642023/2/6多媒體與多媒體技術(shù)多媒體系統(tǒng)的組成多媒體硬件系統(tǒng)多媒體操作系統(tǒng)媒體處理系統(tǒng)工具用戶應(yīng)用軟件652023/2/6多媒體信息的計(jì)算機(jī)表示圖形與圖像的計(jì)算機(jī)表示圖形（Graphic）計(jì)算機(jī)圖形主要是以矢量圖的形式來保存和處理的。圖形保存所占據(jù)的存儲(chǔ)空間較小，并且可以任意進(jìn)行縮放，常用于計(jì)算機(jī)的影視動(dòng)畫制作和工程圖形設(shè)計(jì)中。圖像（Image）在計(jì)算機(jī)中，由數(shù)字陣列信息組成，陣列中的各項(xiàng)數(shù)字用來描述構(gòu)成圖像的各個(gè)點(diǎn)（稱為像素點(diǎn)）的強(qiáng)度與顏色等信息，所以圖像也可以被稱為位圖（bit-mappedpicture）。662023/2/6多媒體信息的計(jì)算機(jī)表示圖形與圖像的計(jì)算機(jī)表示圖像的基本要素包括以下兩個(gè)方面：圖像的分辨率一幅圖像的像素是成行和列排列的，像素的列數(shù)稱為水平分辨率、行數(shù)稱為垂直分辨率。整幅圖像的分辨率是由“水平分辨率×垂直分辨率”來表示的。圖像的像素深度像素深度是指表示圖像中每個(gè)像素所用的二進(jìn)制位數(shù)，因?yàn)檫@個(gè)二進(jìn)制數(shù)用來表示顏色，所以也稱為顏色深度。圖像的像素深度越深，所使用的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)越多，能表達(dá)的顏色數(shù)目也越多。672023/2/6多媒體信息的計(jì)算機(jī)表示圖形與圖像的計(jì)算機(jī)表示由圖像的分辨率和像素深度可以計(jì)算圖像的所占用的存儲(chǔ)空間。如果圖像未經(jīng)壓縮處理，一幅圖像的所占用的存儲(chǔ)空間可以按下面的公式進(jìn)行計(jì)算：圖像存儲(chǔ)空間＝水平分辨率×垂直分辨率×像素深度【例1-8】已知一幅圖像的分辨率為1024×768，像素深度為24位，求存儲(chǔ)這幅圖像所需要的空間大小。1024×768×24/8Byte=768×3KB=2.25MB682023/2/6多媒體信息的計(jì)算機(jī)表示視頻的計(jì)算機(jī)表示視頻的數(shù)字化指在一段時(shí)間內(nèi)以一定的速度對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行捕獲并加以采樣后形成數(shù)字化數(shù)據(jù)的處理過程視頻可以看成是配有相應(yīng)聲音效果的圖像的快速更替。數(shù)字視頻用三個(gè)基本參數(shù)來進(jìn)行描述，即用于描述視頻中每一幀圖像的分辨率、顏色深度，以及描述圖像變化速度的圖像更替率（單位FPS，每秒顯示的幀數(shù)）。692023/2/6多媒體信息的計(jì)算機(jī)表示視頻的計(jì)算機(jī)表示視頻是由一系統(tǒng)的幀組成的，每幀都可以看成是一幅靜止的圖像，根據(jù)人眼視覺殘留的特點(diǎn)，每秒連續(xù)動(dòng)態(tài)變化24次以上的物體就可看成是平滑連續(xù)運(yùn)行的。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的1080P的全高清視頻，它的分辨率為1920×1080，24位真彩色，如果視頻的幀頻為24FPS，時(shí)長(zhǎng)為1分鐘。

則它所占據(jù)的存儲(chǔ)空間為： 1920×1080×24/8×24×60Byte，約為8.3GB。如果是一部90分鐘的電影則所需要占據(jù)存儲(chǔ)空間約為750GB。702023/2/6多媒體信息的計(jì)算機(jī)表示音頻的計(jì)算機(jī)表示基本概念數(shù)字音頻是模擬聲音進(jìn)入計(jì)算機(jī)后的一種記錄和存儲(chǔ)形式。計(jì)算機(jī)在處理聲音時(shí)，除了輸出仍用波形形式外，記錄、存儲(chǔ)和傳送都不能使用波形形式，而必須進(jìn)行數(shù)字化，使時(shí)間上連續(xù)變化的波形聲音變?yōu)橐淮?、1構(gòu)成的數(shù)字序列，這種數(shù)字序列就是數(shù)字音頻。712023/2/6多媒體信息的計(jì)算機(jī)表示音頻的計(jì)算機(jī)表示數(shù)字音頻處理音頻信號(hào)的數(shù)字化就是對(duì)時(shí)間上連續(xù)波動(dòng)的聲音信號(hào)進(jìn)行采樣和量化，對(duì)量化的結(jié)果選用某種音頻編碼算法進(jìn)行編碼，所得結(jié)果就是音頻信號(hào)的數(shù)字形式，即數(shù)字音頻。音頻數(shù)字化的過程主要由以下幾個(gè)步驟構(gòu)成。722023/2/6模擬音頻信號(hào)采樣量化編碼壓縮(可選)音頻文件多媒體信息的計(jì)算機(jī)表示音頻的計(jì)算機(jī)表示數(shù)字音頻處理采樣（Sampling）對(duì)振幅隨時(shí)間連續(xù)變化的模擬信號(hào)波形按一定的時(shí)間間隔取出樣值，形成在時(shí)間上不連續(xù)的脈沖序列，稱之為采樣。732023/2/6多媒體信息的計(jì)算機(jī)表示音頻的計(jì)算機(jī)表示數(shù)字音頻處理量化（Quantization）將采樣值相對(duì)于振幅進(jìn)行離散的數(shù)值化的操作稱為量化742023/2/6多媒體信息的計(jì)算機(jī)表示音頻的計(jì)算機(jī)表示數(shù)字音頻處理編碼（Coding）把采樣、量化所得的量值變換為二進(jìn)制數(shù)碼的過程稱為編碼。壓縮（Compress）壓縮的目的是減少數(shù)據(jù)量與提高傳輸效率。音頻壓縮的主要依據(jù)包括：聲音信息中存在著多種冗余；聽覺器官的不敏感性；采樣的標(biāo)本中存在著相關(guān)性。752023/2/6多媒體信息的計(jì)算機(jī)表示音頻的計(jì)算機(jī)表示數(shù)字音頻的相關(guān)指標(biāo)對(duì)模擬音頻信號(hào)進(jìn)行采樣量化編碼后，得到數(shù)字音頻。數(shù)字音頻的質(zhì)量取決于采樣頻率、量化位數(shù)和聲道數(shù)。采樣頻率：指一秒鐘時(shí)間內(nèi)采樣的次數(shù)。量化位數(shù)：也稱“量化精度”，是描述每個(gè)采樣點(diǎn)值的二進(jìn)制位數(shù)。聲道數(shù)：聲音通道的個(gè)數(shù)稱為聲道數(shù)，是指一次采樣所記錄產(chǎn)生的聲音波形個(gè)數(shù)。762023/2/6多媒體信息的計(jì)算機(jī)表示音頻的計(jì)算機(jī)表示數(shù)字音頻的相關(guān)指標(biāo)772023/2/6指標(biāo)名稱采樣頻率量化位數(shù)聲道數(shù)指標(biāo)內(nèi)容每秒抽取聲波幅度樣本的次數(shù)每個(gè)采樣點(diǎn)用多少二進(jìn)制位表示數(shù)據(jù)范圍使用聲音通道的個(gè)數(shù)指標(biāo)效果采樣頻率越高，聲音的質(zhì)量越好，音頻文件數(shù)據(jù)量也越大量化位數(shù)越多，聲音的質(zhì)量越好，音頻文件數(shù)據(jù)量也越大立體聲比單聲道的表現(xiàn)力豐富，但音頻文件的數(shù)據(jù)量翻倍常用指標(biāo)數(shù)值11.025kHz，22.05kHz，44.1kHz8bit，16bit單聲道，立體聲多媒體信息的計(jì)算機(jī)表示音頻的計(jì)算機(jī)表示音頻文件容量的計(jì)算通常音頻文件在存儲(chǔ)時(shí)以字節(jié)為單位，模擬波形聲音被數(shù)字化后音頻文件的存儲(chǔ)量（假定未經(jīng)壓縮）的計(jì)算公式為：音頻存儲(chǔ)空間=采樣頻率×(量化位數(shù)/8)×聲道數(shù)×聲音持續(xù)時(shí)間782023/2/6多媒體信息的計(jì)算機(jī)表示音頻的計(jì)算機(jī)表示音頻文件容量的計(jì)算【例1-9】計(jì)算用44.1KHz的采