大学计算机基础期末知识点整理

1、 第一台计算机ENIAC淡生于1946年，是电子管计算机；第二代是晶体管计算机；第三代是中小规模集成电路；是大规模集成电路；

2、 计算机的应用领域主要有：科学计算；信息管理；实时控制；办公、生产自动化；人工智能，网络通信；电子商务；辅助设计（CAI）；辅助设计（CAD）；

3、 计算机的信息表示形式为二进制，它采用了冯。诺依曼的思想原理，即以0 和1两个数字形式用于展现，“逢二进一”；它的基本信息单位为位，即一个二进制位。常用的换算单位有：1 B ===8bit; 1KB====1024B ;1MB====1024KB; 1GB===1024MB;1TB===1024GB;1个汉字===2B；

4、 二进制换算法则：将十进制转化为二进制时除二取佘；二进制转化为八进制时以三位为一组，三位的权重等于八进进中的一位权重，二进制转化为十六进制时以四位为一组；

5、 对于字符的编码，普遍采用的是ASCII码，中文含义为美国标准信息交换码；被国际标准化组织ISO采纳，作用通用信息交换标准。

6、 计算机的系统的组成由软件系统和硬件系统两部分组成； 7、 硬件系统包括运算器，控制器，存储器，输入，输出设备，控制器和运算器合成为处理器即CPU ，存储器主要有内存和外内之分；内存又分为只读存储器（ROM）和随机存储器（RAM），断电内容丢失的是RAM，外存主要有硬盘（GB），软盘（3。5寸，1。44MB），光盘（650MB左右），移动存储器优盘（MB），MP3（MB）等；

8、 软件指在硬件设备上运行的各种程序及其有关的资料。主要有系统软件（操作系统、语言处理程序、数据库管理系统）和应用程序软件即实用程序（如WPS，OFFICE，PHOTOSHOP等）。 9、 计算机性能的衡量指标有：

10、 计算机语言的发展经历了机器语言，汇编语言，高级语言；计算机能识别的语言是机器语言；

11、 显示器的分辩率是显示器一屏能显示的像素数目，是品价一台计算机好坏的主要指标。常见的主要有尺寸有：0*480 800*600，1024*768

12、 打印机主要有针式打印机，喷墨式，激光打印机；

13、 开机方式有：冷启动：加电，引导进入系统；热启动：CTRL + ALT +DEL ，也可以用于结束任务；复位启动法：RESET 键；

14、 计算机病毒是指：一种人为编制的具有自我复制能力通过非授权入侵而隐藏在可执行程序和数据文件中，影响和破坏计算机的安全的程序；复制性，破坏性，隐藏性，传染性；

15、 常见的感染病毒特征：计算机启动比平时过慢，运行异常；有规律的发生异常信息；访问设备时长时间不响应或异常，如打印机不能联机，乱码等；磁盘空间突然变小，或不识别磁盘设备；程序及数据神秘丢失，文件名不能识别；显示莫名信息及异常显示；经常死机，重启，不能正常启动；可执行文件大小变化及不明来源的隐藏文件出现；

16、 计算机病毒清除：手工方式（DEBEG）杀毒软件（瑞星杀毒。KV3000，诺盾） 17、 上网必须的设备是调制解调器（MODEM），即将计算机识别的数字信号和电话线传输识别的模拟信号进行转化；

18、 磁盘格式化命令（FORMAT），可将磁盘重写，将信息丢失；FDISK是分区命令，可以改变磁盘逻辑； 19、 计算机网络是指利用通信线路和通信设备将分布在不同的地理位置具有功能的计算机系统互相连接起来，在网络软件的支持下，实现彼此之间的数据通信和资源共享；所以利用网络的最大目的是资源共享同时方便数据传输；

20、 按地理位置不同一般将网络分为局域网（LAN），城域网（MAN），广域网（WAN）；按拓朴结构一般分为：星型，总线型，环型，混合型；

8. 下列选项中，不属于计算机病毒的是（免疫性） 9. 计算机网络的目标是（资源共享和信息传输）

10. 既可作输入设备也可作输出设备的是（硬盘驱动器）

11. 下面属于计算机输入（鼠标、键盘、条形码阅读器、猫眼、）、输出（显示器、打印机、绘图形、喷绘器）、存储设备的是（硬盘、软盘、光盘、移动存储器）

12. 目前，计算机代表性的应用领域有；科学计算，数据处理 领域的应用占的比例最大。，过程控制（计

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算机辅助工程CAI）辅助设计CAD

13. 关于存储量描述正确的是（1MB=1024*1024Bytes）

14. 一台计算机要连入Internet必须安装的硬件是（调制解调器modern） 15. 计算机必不可少的输入、输出设备是（键盘和显示器）

16. 在计算机内部、传送、存储、加工处理的数据和指令都是（二进制码）

17. 以下关于操作系统的描述错误的是（操作系统与硬件的联系不如应用程序与硬件的关系紧密） 18. 计算机在处理数据时，首先把数据调入（内存）

19. 一台计算机的字长是4位，则计算机所能处理的数据位数是（32位） 20. 显示器主要性能指标（分辨率）

21. 微机Pentiun4 1G, 1G表示为什么？（CPU速度） 22. 在计算机内部，一切信息是（二进制）

23. 一个完整的计算机系统包括（硬件系统和软件系统） 24. TCP/IP包括了三个重要的服务软件：TELNET（简单过程终端协议）、FTP（网际文件传送协议）、SMTP（简单的邮件传送协议）ip地址由32位二进制数组成，分成四组，每组8位，每位最大值256个，所以区间为0----255；

25. 计算机网络的目标是实现在Interner上的每一台计算机都有一个域名，用来区别网上的每一台计算机、在域名中最高域名为地区代码为：中国： CN，日本：JP，：TW。美国：US，：HK 26、 网络传输介质：（1）双绞线、（2）同轴电缆、（3）光缆（4）无线通信

26. 操作系统实际上是一组程序，他们用于统一管理计算机中的各种软、硬件资源 合理地组织计算机的工作流程，协调计算机的各部分之间、系统与用户之间的关系。

27. 操作系统的功能完整叙述？答案：操作系统具有五个方面的功能内存储器管理、处理机管理、设备管理、文件管理和作业管理

28. 通过Internet发送或接收电子邮件（E-Mail）的首要条件应该每一个电子邮件，（E-Mail）地址，它的正确形式是XXXX@XXX.XX

29. 将鼠标按钮设置为左手习惯和指针速度改为最快，将任务栏设置为自动隐藏和任务栏上的时钟隐藏。（开始菜单//设置//控制面板//鼠标；我的电脑//右键//快捷菜单//资源管理器//控制面板//鼠标）（开始菜单//设置//作者国栏和开始菜单）

30. 设置键盘字符重复延迟最长，字符闪烁频率最快。（控制面板//键盘） ● 1946年第一台数字计算机(ENIAC)问世（诞生于美国）

● 第一代（46-57年）:以电子管为逻辑元件，迟延线或磁鼓做存储器；一般用于科学计算和军事方面。 ● 第二代（58-年）:以晶体管为逻辑元件，用磁芯为主存储器，并开始使用及磁带等外存储器；创立了高级语言。

● 第三代（65-71年）:以集成电路为主要功能器件，主存储器采用半导体存储器；出现了批处理、分时及实时操作系统。

● （72— ）:将CPU、存储器及各I/O接口做在大规模集成电路芯片上。应用已极其广泛。 2.计算机的特点:

● 运算速度快——运算速度以每秒运算次数表示，目前已高达每秒几十亿次到几千亿次

● 精确度高——精确度以机器字长表示，即所能表示数据（二进制数）的位数，目前已达到位。 ● 具有记忆(存储)能力——用各种存储器存储信息。 ● 具有逻辑判断功能——进行是或非的判断。

● 高度自动化与灵活性——用程序控制计算机自动操作。 3.计算机的应用领域:

● 科学计算 (航天、桥梁、建筑) ● 实时控制 (生产线、现代武器) ● 数据处理 (数据库)

● 计算机辅助设计（CAD）、辅助制造（CAM）和辅助教学（CAI）

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● 文字处理和办公自动化

● 人工智能（机器人、智能汽车）

● 计算机网络应用（Internet、校园网） 1.2 计算机的数制与编码

数制是表示数的方法和规则；编码就是解决各种信息按照什么方法和规则表示成0、1代码串的问题。 1.2.1 数制 1. 进位计数制

（1）十进制计数制:有0-9十个数码，逢十进一。 （2）二进制计数制:仅有0、1两个数码，逢二进一。（0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=10） （3）八进制计数制:有0-7共8个数码，逢八进一。（7+1=10）

（4）十六进制计数制:有0-9、A、B、C、D、E、F共十六个数码，逢十六进一。（F+1=10） （5）数的表示：(数值)计数制 例：(2BF)16 （十进制数默认，可不加下标。） 2. 数制间的转换（输入计算机的数都要被转换为二进制） （1）各进位制数转换为十进制数

将各进位制数按照其通式展开（个位为0位），计算出结果即可。 （2）十进制数换成二、八、十六进制数 10→？采用“?除 — 倒取余数法”（一直除到商为0，将得出的余数倒排即为转换结果。） （3）二进制数与八进制数转换

2→8采用“三位一并”法：以小数点为基点，向左右两边三位一组转为八进制数，不足三位用0补齐。 8→2采用“一分为三”法。

（4）二进制数与十六进制数转换

2→16采用“四位一并”法：以小数点为基点，向左右两边四位一组转为十六进制数，不足四位用0补齐。 16→2采用“一分为四”法。

1.2.2 ASCII码(美国标准信息交换码)

● 字母、标点符号、特殊符号以及作为符号使用的数字，通称为字符。这些字符统一采用美国标准信息交换代码表示，简称ASCII码。

● ASCII码查表方法（教材P311页附录一）：ASCII码用7位二进制数（或最高位为0的8位二进制数）来表示；表中的列表示第654位，行表示第3210位，共128个编码。查表按先列后行读数。 ● 字符的大小是根据其ASCII码大小来比较的。常用字符的ASCII码（由小到大）：空格 — 数字 — 大写字母 — 小写字母

例如：查表得 A 的ASCII码值为(1000001)2=(41)16=65；由 A 可推算出 F 的ASCII码十进制值为70[相差5]；

根据该表可知 A 的ASCII码值[65]比 a 的ASCII码值[97]小，即小写字母的ASCII码值比大写的大。 图1-2

1.2.3 汉字编码

为了用0、1代码串表示汉字，我国制定了汉字的信息交换码GB2312-80，简称国标码。

● 国标码共有字符7445个。一级汉字3755个，按汉语拼音顺序排列；二级汉字3008个，按部首和笔画排列。

● 由于汉字的字符多，国标码的每一个符号都用两个字节（16位二进制）代码来表示。 1. 国标码：行、列各94(0-93)，用先行后列的双7位二进制数表示，即两个字节的最高位为0(见教材P77)。 2. 区位码：用二进制国标码表示不很方便，因此汉字也可用十进制区位码表示。

● 区(行)、位(列)各94(1-94)，用先区后位的双2位十进制数表示，不足两位前面补0。

● 区位码表详见教材P312附录2。图1-3是部分区位码表，如：福 2403；该 2435；各 2487

3. 机内码：是计算机内部实际使用的表示汉字的代码，在微机中多用两字节(最高位为1)代码作为机内码。 4. 三种编码的相互转换：

● 将区位码的区号和位号分别由十进制转换对应的十六进制后+2020H即为国标码(其中H表示16进制

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数）；

● 将十六进制国标码+8080H即为机内码。由此可见，机内码两个字节的最高位一定为1（国标码的为0）。 图1-4

例：大字的区位码为2083、国标码为1453H+2020H=3473H、机内码为3473H+8080H=B4F3H。 1.3 计算机的基本运算

计算机的计算有两种：数值计算（最基本的是四则运算）和非数值计算（最基本的是逻辑运算）。 1.3 计算机的基本运算

计算机的计算有两种：数值计算（最基本的是四则运算）和非数值计算（最基本的是逻辑运算）。 1.4 计算机系统组成

● 计算机系统包括硬件系统和软件系统两部分。

● 硬件系统是构成计算机的所有实体部件的集合；软件系统是各种程序和文档的总和。 1.4.1 计算机的硬件系统

硬件主要由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部分构成。 1. 运算器：计算机进行算术运算与逻辑运算的主要部件。

2. 控制器：从存储器中逐条取出指令控制计算机各部件协调工作，其是计算机的指挥中心。 3. 存储器

● 计算机的存储部件,用于存放原始数据和程序。

● 存储器按8位二进制位或其倍数划分存储单元，每个单元有一个编号，即地址。 ● 存储容量以字节为单位计算:

A.8位二进制数为1字节[byte]记为1B；1024[2的10次方]个字节记为1KB；1024KB记为1MB；1024MB记为1GB。

B.字节单位换算关系：1GB=1024MB=1024×1024KB=1024×1024×1024B ● 存储器分为内存储器（主存储器）和外存储器（辅助存储器）两种：

A.内存是半导体存储器，其又可分为只读存储器(ROM)和随机存储器(RAM)两种，平时所说的内存一般是指RAM；外存主要是磁性介质存储器，有磁盘(软盘、硬盘)、磁带、只读光盘等。

B.CPU可直接对内存进行存取操作，而外存的数据都必须先调入内存才能进行操作，因此内存是计算机信息交换的中心。

C.内存存取速度快，存储容量小，一掉电信息就丢失；外存存取速度慢，存储容量大，可永久保存数据。 4. 输入设备：将原始数据与程序转换成计算机所能识别的0、1代码串输入到计算机中。 常用输入设备有键盘、鼠标器、麦克风、扫描仪、光笔、电传打字机等。

5. 输出设备：将计算机处理过的信息转换成人们熟悉的形式或其它设备能够识别的信息输出机外。 常用输出设备有显示器、打印机、音箱、绘图仪等。 注意:

● 控制器与运算器组成计算机的核心称处理器(CPU) ● CPU与内存一起称为主机。

● 输入、输出设备和外存储器统称为外部设备。

注：磁盘驱动器虽是存储设备，但也有输入和输出双重功能, 因此又可作为输入、输出设备。

1.4.2 PC的硬件组成

PC是个人计算机的简称，是微型计算机的一种，最先由IBM公司推出IBM PC。 1.主机与主机箱

主机箱内主要有主机板、接口卡、外存的驱动器、电源、扬声器等，如图1-7及视频1-1示 （1） 主机板

PC的主机及其附属电路都装在一块电路板上，称为主机板或主板，如图1-8所示。 主板上最主要的部件是主机，即CPU和内存，图1-9是CPU和内存条的外形。 CPU

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CPU的两个重要指标是字长和时钟频率。字长反映了PC能同时处理的数据的长度，其标志计算机的运算精度；时钟频率则反映了PC的运行速度。CPU的性能指标决定了计算机的档次。 内存

PC的内存主要有ROM、RAM和Cache三种：

● ROM[只读存储器]只能读不能写，用来固化一些重要的系统程序；

● RAM[随机读写存储器]是PC的主存储器，做成内存条插在插座上。计算机一旦掉电，RAM中的信息全部丢失。目前配置一般有MB、128MB、512MB或更高。 ● Cache[高速缓冲存储器]

A. 为解决CPU速度[提高很越来越快]和内存速度[提高较慢]不匹配的瓶颈问题；

B. Cache是一种速度较高造价也较高的随机存储器，配在内存和CPU之间或两者分别配有；

C. 内存中的部分数据放在Cache中，CPU读写数据时，先访问Cache，不能满足时才访问内存，这样既可提高数据的存取速度，又有较好的性能价格比。 其他

主板上还有一些附属电路，主要有总线和一些寄存器及其控制线路等。 总线是CPU内部各单元之间数据传送、CPU与外部交换信息的通道。 寄存器是临时存放数据或指令的存储单元。 （2）扩充插座及接口卡

（3）磁盘驱动器和光盘驱动器 （4）电源

主机箱内安装的稳压电源可将交流电（市电）变换为低压直流电，供主机箱内各部件和键盘使用。 2.键盘

键盘是主要输入设备，其自带微处理器，具有通断、译码功能。键盘通过电缆与主机后面相同颜色的插孔相连。 4.显示器

● 显示器的主要指标是分辨率，用屏幕纵、横方向显示的点（像素）数表示。分辨率越高，显示的字符和图像越清晰。

● 显示器的另一指标是色彩深度指，用一点上表示色彩的二进制位数表示。位数越多，色彩层次越丰富，一般16M以上的色彩称为真彩色。

● 显示器的尺寸是指屏幕对角线的长度，常用的有15\"—21\"。

● 目前常见的显示器有两种：CRT普通或纯平显示器、LCD液晶显示器[无辐射]，如图1-11所示。 ● 每一种显示器都要与相应的显示卡匹配。 5.打印机

打印机分为三种：点阵式打印机、喷墨打印机和激光打印机，如图1-12所示。 点阵式打印机

● 原理：击打式，打印头有24根钢针点击色带将点阵打印到纸上。 ● 相对性能：价格低、耗费少；但打印质量较差，噪音大、速度慢。 ● 常见机型：LQ—1600K等 喷墨打印机

● 原理：非击打式，从许多精细的喷嘴喷射墨水到纸上。

● 相对性能：价格较低、打印质量好、噪音小；但耗费大、且喷嘴易堵。 ● 常见机型：Cannon、Epson、联想等各种品牌 激光打印机

● 原理：利用激光扫描技术将输出信号进行高频调制，再转换成点阵信号输出。 ● 相对性能：速度快、噪音小、打印质量最高；但价格较高。 ● 常见机型：Hp LaserJet 6L等 6.其他外部设备

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扫描仪、绘图仪、游戏棒、数码相机、数码摄像机等。 7.外部存储器

PC的外部存储器有软盘、硬盘和光盘驱动器等。 （1）软盘存储器：软盘与驱动器分离

● 软盘是磁性介质存储器，根据盘片直径的不同，软盘有3.5英寸和5.25英寸两种（已淘汰）。 ● 速度：软盘的速度低，仅为每分钟300转。

● 容量：3.5英寸软盘有2个记录磁面，编号为0和1；每个磁面有80个磁道，从外到里编号为0—79；每个磁道划分18个扇区；每个扇区可存储512字节的数据。如图1-13所示，容量为：512B×18×80×2≈1.44MB

（2） 硬盘存储器：硬盘与驱动器合为一体密封在金属盒体中。硬盘读写速度快、容量大、寿命长，是计算机最主要的外存。

● 硬盘片由钢性的合金圆片组成，表面敷有一层磁性介质。

● 速度：硬盘的读写速度大大高于软盘，每分钟可达5400—7200转。如图1-14所示，每个盘片的每个面都对应有一个读写磁头，磁头悬浮在磁盘表面（温彻斯特技术），因而读写速度快，并可减少磁头磨损。 ● 容量：硬盘由多个性能相同、尺寸一样的双面盘片固定安装在同一个主轴上，容量一般在40-300GB之间。 图1-14 （3）光盘存储器：光盘与驱动器分离，光盘存储器一般指CD-ROM。其他类型的光驱有：光盘刻录机CD-R、DVD、康宝COMBO[综合型]等。

● 光盘片是有铝放射层的塑料圆盘，由于采用了光存储技术，故存储密度高。

● 速度：光驱的读写速度介于硬盘与软盘之间，用倍速表示，1倍速是150Kbps，如为40倍速，则数据传输速率为150Kbps×40。（这里的b是指二进制位，不是字节B）

● 容量：一般为650—700MB。虽然只是单面存储，但目前最先进的DVD光盘容量已达到150GB。

（4）大容量移动存储设备

● 优盘[OnlyDisk]： USB接口（热插拔）、无需驱动器的高容量存储器。其特点是体积小、重量轻，容量较大（MB、128MB、256MB„„2GB）、存取速度较快，价格比较便宜，已在逐步取代软盘。

● 移动硬盘：USB接口的可携带的硬盘，具有固定硬盘的基本特征，如图2-12。容量20—80GB，价格比较贵。

（1）机器语言

● 以二进制代码表示的机器指令的集合。其是面向机器的程序设计语言。 ● 是计算机唯一能直接识别的语言。运行速度快，但难以记忆。 （2）汇编语言

● 用助记符号表示的语言。也是面向机器的程序设计语言（低级语言）。 ● 要将其翻译成机器语言才能执行。 （3）高级语言

● 接近人类自然语言的程序设计语言，其是面向过程的通用性很强的语言。

● 也要将其翻译成机器语言才能执行。常用的有VisualC、 VisualFoxPro、VisualBASIC、JAVA等。 4.软件系统的基本概念

软件是计算机系统中为运行、维护、管理和应用计算机所编制的所有程序和支持文档的总和。 软件的分类： 5. 系统软件

系统软件是运行、管理、维护计算机的最基本的软件，一般由厂商提供。 （1）操作系统

操作系统是控制与管理计算机软、硬件资源，合理组织计算机工作流程以及提供人机界面的程序的集合。

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操作系统主要功能：处理器管理、存储管理、文件管理、设备管理。 （2）语言处理程序

用汇编语言或高级语言书写的程序称为源程序；源程序必须经过翻译处理才能转换成计算机可直接执行的机器语言程序，称为目标程序。 语言处理（翻译）程序有三种：

● 汇编程序：将汇编语言源程序翻译成目标程序后执行的翻译程序。 ● 解释程序：将高级语言源程序逐句翻译、逐句执行的翻译程序。

● 编译程序：将高级语言源程序整个翻译成目标程序并连接再后执行的翻译程序 （3）实用程序：也称为支撑软件，是机器维护、软件开发所必须的软件工具。 6. 应用软件

针对各类应用的专门问题而开发的软件。1.4.4 PC的操作系统 操作系统是最基本最重要的系统软件，影响较大的操作系统有MS-DOS/PC-DOS、UNIX/XENIX和Windows三类。

1. 从DOS到WindowsXP MS-DOS/PC-DOS

● DOS是磁盘操作系统的缩写，其是基于字符界面的单用户、单任务的操作系统。如图1-15所示。 ● 对西文DOS经过扩充改造，使之既能处理汉字，又保持西文软件原有的功能，称为DOS中文平台，又称为汉字系统。

● DOS版本从1.0-6.22，中文平台有CCDOS、SPDOS、UCDOS等。 Windows

● Windows是基于图形窗口界面的操作系统。

● Windows的版本从开始的Windows2.0、Windows3.X都需要DOS支持才能运行； ● 95年发布了的视窗操作系统Windows95；

● XP年发布了WindowsXP，其网络功能更强、速度更快、可靠性好。

● Windows95/XP与DOS相比的最大不同点是支持多任务运行；是单用户、多任务的操作系统。另外它还能支持声音、音乐、图像等多媒体信息处理。

2. WindowsXP视窗操作系统1. WindowsXP操作系统家族 ● WindowsXP Professional 用于个人机

● WindowsXP Server 用于中小型企业、服务器 ● WindowsXP Advanced 用于大型企业、服务器

● WindowsXP Data Center Server 用于大型数据仓库、特大型服务器 2. WindowsXP的特征

● WindowsXP是基于WindowsNT技术的多用户、多任务的操作系统。 ● 加强了系统稳定性和安全性,进一步提高了网络功能支持。 ● 提高了系统对硬件、软件和网络协议的兼容性。

● 除了FAT外，又新增了更为安全的NTFS磁盘分区格式。 ● 加强了多媒体技术的支持，改进了系统管理。 ● 界面更友好，WindowsXP/XP都捆绑IE5.0。 6.不同档次PC的基本配置 见P20表1.3

1.4.5 计算机的性能指标 1.主频（时钟频率）：即计算机CPU的时钟频率，在很大程度上决定了计算机的运算速度。单位是赫兹，目前主频已高达3.0GHz。

2.基本字长：标志计算机的运算精度。字长越长，运算精度越高。单位是二进制位数，一般字长有16、32、位。

3.存储器容量：一般来说，内、外存容量越大，计算机的处理能力就越强，速度越快，但须与处理器的速

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度相匹配。

4.运算速度、系统可靠性、可维护性、兼容性、诊断能力容错能力、指令系统功能 5.性能价格比：软硬件的各种性能与整个系统的价格比越高越好。 7.1 计算机网络

计算机网络的建立和使用是计算机与通讯技术发展相结合的产物，是信息高速公路的重要组成部分。 7.1.1 计算机网络的类型 1.计算机网络的定义和功能 （1）网络的定义

计算机网络是指相互联接的、其目的在于实现资源共享的、自主的计算机的集合。 （2）网络的基本功能

● 合理分配和调剂系统资源。 ● 集中处理系统中数据信息。

● 均衡负载，协同工作，分布式处理。 ● 提高系统的安全性和可靠性。

● 合理配置系统，节省软、硬件设备的开销。

● 提高系统兼容性，方便用户扩充，提高处理能力。

● 为用户提供各类综合服务，为分布很广的用户提供通信手段。 2.网络的分类

（1）从使用范围或规模来分：局域网（LAN）、城域网（MAN）、广域网（WAN）。 局域网（LAN） ● 局域点

① 覆盖范围为几百米到几公里 ② 数据传输率高于1Mbps

③ 为某一单位或部门所独有,如校园网。局域网是目前计算机网络中最活跃的分支。 ● 局域网的软件平台

WINDOWS2000（或NT）平台、UNIX或LINUX平台。 城域网（MAN） 城域点

① 覆盖范围为覆盖整个城市(一般也称局域网)。 ② 数据传输率低于1Mbps。

闭路电视（CATV）网是城域网的典型例子。 广域网（WAN） ● 广域点

① 作用范围可涉及几十公里以上。 ② 数据传输率相对最低。

● 广域网朝着宽带综合业务数字网（B一ISDN）方向发展。 （2）从信息传输带宽或传输介质来分：基带网、宽带网。

● 基带网的传输介质用双绞线、扁平电缆或同轴电缆，数据传输率在10Mbps以下。 ● 宽带网采用受保护的同轴电缆，数据传输率可高达400Mbps。 两者常用于组建局域网。闭路电视（CATV）网属于宽带局域网。 （3）从网络功能和结构来分：通信子网、资源子网。

● 通信子网负责信息的传递，包括通信处理机、终端控制器、交换机和传输介质。 ● 资源子网负责信息的处理，包括主机系统及终端等。 ● 通信子网的两种信道：点到点信道和广播信道。

● 广播信道主要运用于局域网，可以分为静态和动态的两类。 7.1.2 计算机网络的拓扑结构、传输介质与访问控制方式

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1.网络的拓扑结构

（1）计算机网络拓扑结构的概念 拓扑结构：指网络中通信线路和节点间的几何排序,用以表示整个网络的整体结构外貌和各模块之间的结构关系。

●节点（Node）：连接到网络的有源设备。如：计算机、外部设备、通信控制设备等。分成两类： 转接节点:用于网络的连接。如：集中器、交换机等。

访问节点(端点):包括计算机或终端设备以及相应的连接线路，起信源和信宿的作用。 ●链路: 两个节点间承载信息流的线路或信道。如：电话、电报线路或微波。 （2）计算机网络拓扑结构的分类

● 点到点方式：星型、环型、树型、全连接型、交叉环型、不规则型六种， ● 广播方式：总线型、卫星型（无线电型）、环型三种，如图7-3所示。 2.传输介质

● 传输介质是传输信息的载体，是将信息从一个节点向另一个节点传送的线路实体。 ● 常用的传输介质：

双绞线：用于点到点通信信道、低档局域网及电话系统。 同轴电缆：用于中、高档局域网及电话系统的远距离传输。 光纤：用于高速局域网络中。 如图7-4所示。 ● 其他传输介质：磁介质（如磁盘和磁带）、视野内信号（如微波及红外线）及卫星通信等。 3.访问控制方式

用于解决多个用户竞争信道使用权时，合理完成对传输信道的分配技术。 最常用的有三种：

● IEEE 802.3 总线式访问方式

● IEEE 802.4 令牌总线传递访问方式 ● IEEE 802.5 令牌环传递访问方式 7.1.4 Internet与CERNET 1.Internet一般情况

● 1993年美国克林顿提出建设\"信息高速公路\"(国家信息基础设施NII)。

● Internet的前身是1969年美国国防部远景规划署（ARPA）建立的ARPAnet（阿帕网），最早用于军事试验。

●中国国家计算与网络设施（NCFC），于1994年4月正式连入Internet，建立我国最高域名CN主服务器设置。

●目前我国管理Internet国际出口有以下四大骨干网： 中国国家计算与网络设施工程（简称NCFC） 中国教育和科研计算机网（简称CERNET） 中国公用计算机互联网（简称CHINANET）

国家公用信息通信网（简称CHINAGBN，也称金桥网）

前两者以教育、科研为目的，属于非赢利性质；后两者是商业网。

● 国外正在研究、开发和试验采用新技术的下一代宽带Internet，被学术界称为Internet2。 ● Internet与internet含义的区别: ① Internet专指以美国阿帕（ARPAnet）为基础发展起来的全球最大的、开放的计算机网络。主要采用TCP／IP协议通讯。

② internet泛指由多个的计算机网络相互连接、在功能和逻辑上组成的一个大型网络。

③ Internet的中文译名为因特网，而internet的中文译名为互联网。因特网是互联网的一种。 2.CERNET

● CERNET（China Education and Research Network）是中国教育和科研计算机网示范工程， 1994年8月经国家计委批准，由原国家教委主持实施。

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● CERNET总体建设目标

● CERNET将建成包括全国主干网、地区网和校园网在内的三级层次结构的网络。如图7-5所示。 ● CEKNET主干网的网络中心建在清华大学。

● 我校的校园网为CERNET下的一个千兆光纤主干的子网，通过100Mbps光纤联接在桂北中心节点（广西师大）上。 图7-5

3． Internet使用初步

（1）Internet的基本工作原理

由于Internet巨大规模，必然要解决局域网不用考虑的问题：

① 通信线路问题：局域网通常由用户铺设，Internet要联接世界范围计算机，架网的工程都由邮电部门或大型的电话电报公司承担。

② 通信协议问题：局域网通常联接同一种类的计算机，Internet上的计算机种类繁多，须考虑不同计算机之间的通信。在Internet上进行通信的通用语言是TCP／IP协议。 ● TCP／IP的组成:TCP(传输控制协议)和IP(网际协议)。

● TCP/IP的工作原理:

较底层的是IP协议（指定传输的信息包的结构），要求计算机把信息分解成较短的信息包发送。信息包含有正文及IP地址。TCP协议在IP协议的上层，防止信息包丢失，对IP包进行验错。 （2）Internet上的地址格式 ① Internet的主机号码

● 与Internet相连的任何一台计算机，称为主机。

● 计算机的主机号由32位二进制数（4个字节）组成，叫作主机的IP地址。

● IP地址是主机在Internet网络中的唯一标识符，同一个网络中的IP地址不允许重复。 ● 目前IP协议版本是IPV4（32位），新一代Ineternet2采用的是IPv6协议，地址长度扩大到128位。

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例：某台主机的IP地址（主机号码）为 11001010 01100000 11000000 00100010

将其分成4组、每组8位，用小数点隔开。一般使用每一组用十进制数表示，取值范围为0～255，如图7-6所示。

● 0和255两个地址在二进制中有特殊的用途（用于广播），每组数字中实际使用的范围为1～254。 图7-6

② Internet上的网络号码

●IP地址由两部分组成：网络标识（网络号码）和主机标识（本地主机号码），如图7-7所示。 图7-7

●按照规模把网络分为三类：网络号码代表网络的种类。 大型网络（A类）：第一段数字<128（二进制0开头）

IP地址第一段为网络号码，后三段号码为本地主机号码。如图7-8所示。 图7-8

中型网络（B类）：第一段数字范围在128 — 191之间（二进制10开头） IP地址头两段为网络号码，后两段号码为本地主机号码。如图7-9所示。 图7-9

小型网络（C类）：第一段数字范围在192— 223之间（二进制110开头） IP地址头三段为网络号码，最后一段为本地主机号码。如图7-10所示。 图7-10

思考：主机号为202.193..34的主机属哪种类型的网络？其IP地址、网络号码、本地主机号码分别是什么？

③ Internet的主机名字 — 域名 ● IP地址比较抽象、难于记忆，因此对主机的标识也可用命名的方法，简称为域名系统（英文缩写为DNS）。 ● 域名中字母大小写任意，表示区域的最右部分必须遵守国际标准规范(见P245)，其他部分可以选择；与IP地址一样，同一网络中域名不能重名。

● 发送信息时，由域名服务器（英文缩写也是DNS）将主机的域名转换为IP地址。 ● 域名中的区域（最右部分）分为两大类：

一类是由三个字母组成的，适用于美国，另一类是由两个字母组成的，适用于除美国以外的其他国家（见P245）。

例如:前面所提到的那台号码为202.193..34的主机命名为gliet（桂林电子工业学院的英文简写），右边加上机构名和区域名，用小数点分隔，得到主机的域名为：gliet.edu.cn。在万维网（WWW）中网址表示为 http：//www.gliet.edu.cn

（3）Internet基本服务方式

① 电子函件(E-MAIL)：信息交换

② 文件传输(FTP-File Transfer Protocol)：文件交换 ③ 远程登录(TELNET)：在本地机上操作其他计算机 ④ 综合信息服务(GROPHER)：基于菜单的信息查询 ⑤ 阿奇工具(ARCHIE)：FTP服务器的检索

⑥ 广域信息服务系统(WAIS)：基于关键词的信息检索 ⑦ 万维网(WWW) ：基于超文本格式的信息检索

⑧ 电子新闻(USENET NEWS)：传播新闻的电子公告板 (4)Internet接入方式:

① 电话拨号上网(UNIX主机或SLIP/PPPP协议) ② 分组网上网(UNIX主机或TCP/IP协议)

③ 专线上网(DDN、ADSL、ISDN): 通过专线上网，用户需申请上网专线和路由器。 7.1.5 浏览Internet

● 万维网（World Wide Web-WWW或Web）是Internet下的一种信息检索工具。

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● WWW采用客户机/服务器工作方式。

● 客户机使用的程序称为Web浏览器。例如：Internet Explorer（简称IE浏览器）

● 浏览器看到的画面叫做网页(Web页)；多个相关的Web页在一起组成一个Web站点。 ● 放置Web站点的计算机称为Web服务器。 1．Internet的设置

● 设置Internet是指根据现有的网络软硬件配置，通过上述三种不同的接入方式，将个人电脑连接到Internet。

● 在IE中可选择菜单工具/Internet选项对Internet进行设置，设置的对话框如图7-13所示。 图7-13

2．IE5.0功能概述

① 浏览Internet上的多媒体信息，包括文字、声音、图像、影像等。 ② 进行文字排版。

③ 访问几乎所有的Internet资源。 ④ 接收和发送电子邮件。

⑤ 定制历史记录，以便快速回到曾经浏览过的Web页面。 ⑥ 收藏喜欢的Web站点（制作书签），以便以后可以快速访问它。 ⑦ 自动处理交互式的表格。

⑧ 阅读Internet上的新闻和在Internet上发表自己的文章。 ⑨ 保证在Internet上信息传输和数据接收的安全性。 7．1．6 收发电子邮件

● 电子邮件（E－mail）是一种应用计算机网络进行信息传递的现代化通信手段。 ● 在Internet上处理电子邮件的计算机，称为邮件服务器。

● 电子邮件地址（E－mail地址）格式：用户名@电子邮件服务器 ● 收发E-Mail既可用工具方式（如：Outlook Express、FOXMail等），也可用WEB方式。 1.建立自己的电子邮箱

● 向邮件服务提供商处申请自己的邮箱：可以向邮局申请，也可从不同的网站上申请（如我校主页上的梦想成真中就提供邮件服务功能）。 ● 申请时要提供用户名和密码。

比如：wanghua@dreamer.glit.edu.cn

其中，wanghua为用户名；dreamer.glit.edu.cn为邮箱服务器名。 2.使用WEB方式收发电子邮件

输入用户名和密码登录后就可进行邮件的接收和发送。 ● 网络上的远程主机称为FTP服务器。 2.在IE浏览器中的FTP操作 （1）连接到FTP服务器

法一： 在IE浏览器的地址栏中输入FTP服务器的IP地址并回车，如图7-22所示。然后选择菜单文件/登录，在弹出的菜单中输入FTP服务器的用户名、密码。

法二：在IE浏览器的地址栏一并输入FTP服务器的IP地址及用户名、密码。如图7-23所示。 2）相关的FTP操作

一旦连接成功，就可像操作本地盘一样操作服务器了。

上传：将本地盘中文件（夹）复制到服务器的某个文件夹下。 下载：将服务器中文件（夹）复制到本地盘的某个文件夹下。 3.Win2000自带的文件传输工具FTP的操作 （1）连接到FTP服务器 ① 点击桌面上的开始/运行

② 在运行对话框键入FTP并回车

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③ 在ftp>提示符后输入open及服务器名或IP地址，并输入用户名及口令。 （2）服务器上的有关操作

在ftp>提示符下进行相关的FTP操作。（略） 7.1.8 BBS（略）

7.3 计算机病毒及其防治 7.3.1 计算机病毒的特点 1．什么是计算机病毒

● 计算机病毒(CV-Computer Viruses)是破坏计算机功能、程序和数据、影响计算机使用并能自我复制的一组计算机指令（人为特制的小程序代码）。

● 计算机病毒通过非授权入侵而隐藏在计算机系统的数据资源中。 ● 制作计算机病毒的人既是电脑高手又是令人憎恨的罪犯。 2．计算机病毒的特点

(1)计算机病毒主要由三个模块组成： ● 病毒安装模块(提供潜伏机制） ● 病毒传染模块(提供再生机制） ● 病毒激发模块(提供激发机制） (2)计算机病毒的特点： ● 传染性 ● 隐蔽性 ● 潜伏性 ● 可激发性 ● 破坏性

7.3.2 计算机病毒的分类

1．根据计算机病毒的危害性质划分 （1）良性病毒 （2）恶性病毒

2．根据计算机病毒入侵系统的途径划分 （1）源码病毒（入侵高级语言源程序） （2）入侵病毒（入侵目标程序）

（3）操作系统病毒（入侵操作系统以获得系统控制权）

（4）外壳病毒（虽不入侵程序本身但可随程序的运行而激活） 3．根据计算机病毒的传染方式划分

（1）磁盘引导区传染的病毒（引导型病毒） （2）可执行程序传染的病毒（文件型病毒） 7.3.3 计算机病毒的防治 1．计算机病毒的传染渠道

（1）通过软盘或可移动盘（如U盘）传染 （2）通过机器（硬盘）传染 （3）通过网络传染 2．计算机病毒症状 主要表现为： ● 屏幕显示异常 ● 系统启动异常

● 机器运行速度明显减慢

● 经常出现意外死机或重新启动现象 ● 文件被意外删除或文件内容被篡改

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● 发现不知来源的隐藏文件 ● 文件的大小发生变化

● 磁盘的重要区域被破坏导致系统使用异常 ● 汉字显示异常 ● 机子发出异常声音 3．防范计算机病毒的措施

● 严禁使用来历不明的程序,对外来数据和程序一定要进行病毒方面的检查。 ● 避免将各种游戏软件装入计算机系统 ● 不能随意打开来历不明的电子邮件 ● 对于系统软件应加上写保护 ● 使用网络要有病毒防火墙系统 ● 经常对系统中的程序进行病毒检查 ● 对重要数据作备份以减少损失 4．计算机抗病毒技术 (1)抗病毒硬技术

主要是计算机防病毒卡。 (2)抗病毒软技术

● 通用工具软件：不易操作，效率低。

● 专用杀毒工具软件：KV3000、瑞星、金山毒霸等。 7.4 计算机信息安全知识

7.4.1 计算机信息安全的重要性

在信息时代信息安全至关重要，主要表现在以下几个方面： 1.“信息高速公路”带来的问题

“信息高速公路”计划的实施，使信息由封闭式变成社会共享式。在人们方便地共享资源的同时，也带来了信息安全的隐患。因此既要在宏观上采取有效的信息管理措施，又要在微观上解决信息安全及保密的技术问题。

2. 影响计算机信息安全的主要因素

（1）计算机信息系统安全的三个特性： ● 保密性（防止非授权泄露） ● 完整性（防止非授权修改） ● 可用性（防止非授权存取）

（2）计算机信息系统的脆弱性主要表现在三个方面：硬件、软件、数据。 3. 计算机犯罪已构成对信息安全的直接危害

计算机犯罪已成为国际化问题，对社会造成严重危害。计算机犯罪主要表现形式： ● 非法入侵信息系统，窃取重要商贸机密； ● 蓄意攻击信息系统，如传播病毒或破坏数据； ● 非法复制、出版及传播非法作品；

● 非法访问信息系统，占用系统资源或非法修改数据等。 7.4.2 计算机信息安全技术

计算机信息安全技术分两个层次：第一层次为计算机系统安全，第二层次为计算机数据安全。 1.计算机信息系统的系统安全技术

计算机信息系统的系统安全技术又分两个部分：物理安全技术和网络安全技术。 （1）物理安全技术

物理安全技术通常采取的措施有：

● 减少自然灾害对计算机软硬的破坏；

● 减少外界环境对计算机系统运行的不良影响；

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● 减少计算机系统电磁辐射造成的信息泄露； ● 减少非授权用户对计算机系统的访问和使用等； （2）网络安全技术

● 网络安全技术是计算机信息安全技术的基础。 ● 目前几种有代表性的网络安全技术和协议： 防火墙(Firwall)技术、 Kerberos技术和SSL/SHTTP技术等。 ① 防火墙(Firwall)技术

● 是如今最为广泛使用的网络安全技术之一。

● 其是在被保护的网络和外部网络之间设置一组隔离设备，为一个地理上比较集中的网络提供抵御外部侵袭的能力，如图7-24所示。 图7－24

● 防火墙典型的实现方式有两种：一种是安装在一台双端口的主机系统中，连接内部网络；一种是安装在一个公共子网中。

● 防火墙结构的核心部分由滤波器和网关组成。 ● 防火墙既是硬件设备，也是软件技术和通信协议。 ② Kerberos技术

对用户双方（发信方和收信方）进行检验的认证方法（安全协议）。 ③ SSL/SHTTP技术

● SHTTP用于维护同Web服务器之间的通信安全； ● SSL是TCP/IP通信协议上的安全协议。 ④ 网络安全协议的功能：

● 认同用户和鉴别（口令、指纹识别等） ● 存取控制（使用权限设定）

● 数据完整性（防非法写、数据关联等） ● 加密（密码技术）

● 防否认（收发双方必须肯定） ● 审计（日志跟踪） ● 容错（镜像方式）

2.计算机信息系统的数据安全技术

● 对数据进行加密，是保证数据安全最有效的方法。

● 在计算机信息安全系统中,密码学主要用于数据加密，也应用于通信保密。 ● 密码学体现了数据安全的三个要素：保密性、完整性和可用性。

● 密码学的发展经历了两个阶段： 一个是经典密码学阶段；另一个是近代密码学阶段。 ● 密码学形成两类密码系统：即传统密码系统和公钥密码系统。 7.4.3 计算机信息安全法规

1.有关计算机信息系统安全的法规

● 1994年颁布施行的《中华人民共和国计算机信息系统安全保护条例》

● 1996年颁布施行的《中华人民共和国计算机信息网络国际联网管理暂行规定》 ● 1996年发布的《关于对国际联网的计算机信息系统进行备案工作的通知》 ● 1997年发布的《中华人民共和国计算机信息网络国际联网安全保护管理办法》 ● 2000年国家保密局发布的《计算机信息系统国际联网保密管理规定》

● 邮电部发布的《计算机信息网络国际联网出入口信道管理办法》和《中国公共计算机互联网国际联网管理办法》

2.有关知识产权的法规 主要有：

● 七届常委会1990年9月7日通过、1991年6月1日施行的《中华人民共和国著作权法》 ● 1991年10月11日实施的《计算机软件保护条例》

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● 1994年7月5日实施的《全国人民代表大会常务委员会关于惩治著作权的犯罪的决定》 ● 1997年10月10日实施的新的《刑法》中，特别增加了一些利用计算机犯罪的有关条款。

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第七章 多媒体技术

7.1 多媒体计算机技术概述 7.1.1 多媒体计算机的概念

从一般意义上讲，在计算机或通讯领域，媒体是指信息的载体或者信息的存储实体，信息载体包括数字、文字、声音、图形、图像、视频，信息的存储实体包括磁盘、磁带、光盘、U盘等。而就多媒体计算机而言，媒体则是指信息载体。 根据国际电信联盟的定义，媒体可分为5种：感觉媒体、 表示媒体、显示媒体 存储媒体、传输媒体

多媒体：通常所指的多媒体就是文字、声音、图像、图形、动画、视频等各种媒体在计算机统一管理下的有机结合。

多媒体计算机技术：计算机综合处理多种媒体信息(文本、图形、图像、音频、视频和动画)，使多种信息建立逻辑连接，集成为一个系统且具有交互性。 7.1.2 多媒体技术的发展历史

1984年，Apple公司推出Machintosh图形操作系统。 1985年，世界上第一台多媒体计算机问世。 1986年，推出光盘系统。

1990年，多媒体个人计算机协会制定MPC1标准。 1995年，Windows95操作系统问世。 7.1.3 多媒体技术的特点和关键技术 多媒体特点是：

(1) 多样性：多媒体不只处理一种媒体，而是综合处理多种媒体，包括图文声像信息。 (2) 集成性：多媒体不是多种媒体简单的收集，而是被有机地集成为系统。 (3) 交互性：多种媒体系统可以实现人机互动，用户可以根据需要来使用系统。 关键技术，包括：

① 音频视频信号的获取技术

② 多媒体数据的压缩编码和解码技术 ③ 音频视频数据的实时处理和特技 ④ 音频视频数据的输出技术 多媒体信息的主要元素

1．文本：包含字母、数字、汉字等基本元素。 2．图形：又称矢量图。

3．图像：又称位图或像素图。

4. 动画：采用编程或动画软件创作的连续画面。 5. 音频：指人耳能听到的连续变化的音波。 6. 视频：动态的影视图像。 7.1.5 未来多媒体技术的发展 (1) 多媒体技术智能化

把人工智能领域某些研究课题与多媒体计算机技术结合。 (2) 多媒体信息实时处理和压缩编码算法芯片化

把多媒体信息实时处理和压缩编码算法直接放置到CPU芯片中，从而大大改善多媒体计算机的性能指标。 (3) 虚拟现实技术

是指运用多种技术综合形成一种模拟现实环境的人造环境，用户在该环境中通过五官和大脑的亲自体验并参与到该虚拟环境中，可以与之交互。让用户感觉到如同置身于真实世界一样，它是多媒体技术的最高境界。

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7.2.1 多媒体计算机硬件系统 (1) 基本硬件设备: ① 光盘存储器

光盘存储器由光盘和光盘驱动器构成。 ② 音频卡

又名“声卡”，主要用于处理声音，是多媒体计算机的基本配置。目前许多计算机的主板上都集成了声卡的功能，声卡不再以单独形式存在。 声卡的作用主要有：

① A/D(模/数)转换——将作为模拟量的自然声音转化成数字化的声音，然后以文件形式保存在计算机中。

② D/A(数/模)转换——把数字化的声音转换成模拟量的自然声音并输出到声音还原设备(例如耳机、有源音箱、音箱放大器等)中。

③ 输入、输出功能——利用声卡的输入/输出端口可以将模拟信号引入声卡并转换成数字信号；也可以将数字信号转换成模拟信号送到输出端口驱动音响设备发出声音。 声卡的主要接口： ①总线(Bus)

② 线路输入(Line in) ③话筒输入(Mic in) ④线路输出(Line out)

⑤扬声器输出(Speaker Out) ⑥游戏棒/MIDI(Joystick/MIDI) 声卡中的关键部件

(1) 数字信号处理器DSP：声卡的核心部件，用于管理声音的输入输出以及音频信号的模/数转换和数/模转换。

(2) 混音器：可以将几个不同声源进行混合录音。 (3) 音乐合成器：主要用于MIDI音乐文件的播放。 (2) 扩展设备:

具有代表性的扩展设备有：触摸屏、视频卡、扫描仪、数码相机、数字摄像机、各种彩色打印机、彩色投影仪等。

① 触摸屏：属于输入设备，可通过手指直接触及屏幕上的菜单、光标、接钮等。 系统主要由传感器、控制部件、驱动程序组成。

当用手指或其它设备触摸显示器前面的触摸屏时，所摸到的位置以坐标形式被触摸屏控制器检测到，并通过接口送到CPU，从而确定用户所输入的信息。

② 视频卡：插在主机板的扩展槽内，可以对视频信号进行数字化转换、编辑和处理，以及保存数字化文件。

通常使用的视频采集卡可接收模拟视频源的信号(如录像机、电视机、LD影碟机等)，并对该类信号进行数字化处理，然后再压缩编码成数字视频信号。

此外，还有一种比较流行的视频采集卡，我们称之为IEEE1394数字视频采集卡。它主要的作用是将数码摄像机中存放在数码摄像带上的视频数据传送到电脑硬盘中，和模拟采集不同的是它在传送数据的过程中没有任何质量损失

③ 扫描仪：是一种图形输入设备。配合适当的应用软件后，扫描仪还可以进行中、英文智能识别。

扫描仪工作原理：把原件面朝下放在扫描仪的玻璃台上，扫描仪内发出光照射原件，反射光线经光学镜面导向后，照射到CCD的光敏器件上。CCD将不同颜色光的强度转换成等价的电信号，再送到模数转换器中转换成代表每个像素色调或颜色的数字值。步进电机驱动扫描头沿平台作微增量运动,每移动一步，即获得一行像素值。

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④ 数码照相机

数码相机采用CCD作为记录图像的介质，CCD实际上是一块布满光敏元件的感光板， 它通过光照的不同引起的电荷分布的不同来记录被摄入的物体。 几个技术指标(简介)

1、CCD和像素：CCD上感光元件越多则像素就越多，像素越多则图像越清晰。 2、存储卡：数码相机摄入的像片直接存储在相机存储卡中。

3、对焦和变焦：对焦，是指将透过镜头折射后的影像准确投射到CCD感光板上，形成清晰的影像。

7.2.2 多媒体计算机软件系统

1.多媒体设备驱动程序，用于在启动操作系统时把设备的状态、型号、工作模式等信息提供给操作系统，并驻留在内存中供系统调用。

2.多媒体产品制作软件，主要包括图像、视频、音频的编辑制作。 3.多媒体平台软件，用于多媒体素材的组合。

4.工具软件，用于加工和处理数据，如压缩、加密等。

5.应用软件包括，Windows系统提供的多媒体软件、动画播放软件、声音播放软件、光盘刻录软件等。

7.3 音频信息的获取和处理 7.3.1 数字音频基本概念

声音是一种机械振动。模拟音频技术把这种机械振动转换成电信号，并以模拟电压的幅度表示声音强弱。

模拟音频信号:声音波形在时间和幅度上都是连续的，一般用不同的电压表示。由于模拟音频信号是连续的，所以不能由计算机直接处理。

数字音频信号:是把表示声音强弱的模拟电压用数字表示。 7.3.2 音频信息的数字化

数字音频信号是由模拟声音经采样、量化和编码得来的。其信号在时间和幅度上都用离散的数字序列表示。 (1) 采样 —— 时间上的离散

其过程是每隔一个时间间隔在模拟声音的波形上取一个幅度值，把时间上的连续信号变成时间上的离散信号。采样频率是指计算机每秒钟采集多少个声音样本。 奈奎斯特(Nyquist)采样定理：采样频率≥声音信号最高频率 × 2

采样频率越高，单位时间所得到的振幅值就会越多，因而对于原声音曲线的模拟也就越精确。

主流声卡的采样频率一般可分为22.05KHz、44.1KHz、48KHz三个等级，22.05只能达到FM广播的声质，44.1KHz则是理论上的CD音质界限，48KHz则更加精确一些。 (2) 量化 — 幅度上的离散

量化的过程是将采样后的信号按整个声波的幅度划分成有限个区段(量化间距) ，然后把落入某个间距内的值归为一类，并赋予相同的量化值。

失真在采样过程中是不可避免的，从下面两幅图我们可以直观地看出，当采用更高的采样频率、量化精度，就可以减少失真。但由此得到的数字音频信号数据量也就越大。 (3) 编码

由于经采样和量化后的音频信号数据量很大，所以一般要先对数字化的音频信息进行压缩和编码后再在计算机内传输和存储。在播放这些声音时，还需要经解码器将二进制编码恢复成原来的模拟声音信号播放。 7.3.3 数字音频文件格式

(1) WAV文件格式：来源于对声音模拟波形采样，量化、编码。这种文件最大的缺点是占用存储空间大。适用领域：音频原始素材保存。该格式是通用音频格式。

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未压缩的波形音频文件WAV和CD音频光盘的存储容量计算如下： 存储量=采样频率×采样量化位数×声道数×时间/8

举例：采样频率为44.1KHz，采样数据量化位数(或称采样精度)为16位、双声道，一张60分钟的CD唱片所占存储容量为： (44.1×1000×16×2×3600)/8=635040000(B)≈606(M) (2) MP3文件格式：采用1:10～1:20压缩率制作的数字音频文件。必须经过解压缩才能播放，数据量小。

(3) RA文件格式：最早的因特网流媒体音频，音质相对较差。特点是可在低的带宽下在网上实时播放。

(4) WMA文件格式：因特网流媒体音频，用于在互联网上播放的压缩音频文件。质量优于RA。

(5) MID文件格式：是一种通过电子乐器弹奏，数字化合成的音频文件，占用空间很小。

(6) APE文件格式：是一种音频无损压缩格式，可压缩到传统无损格式 WAV 文件的一半；而在音质上超越一般的 MP3，达到和 CD 相同的音质。 (7) AIF文件格式：Apple计算机的音频文件格式。 7.4 图像信息的获取和处理 7.4.1 图像与图形的区别

图像由像素构成，像素是组成图像最基本的元素，每个图像点用若干个二进制位进行描述。图像通常用于表现自然景观、人物、动物、植物等复杂的场景。

图形是由具有方向和长度的矢量线段构成。图形使用坐标、运算关系以及颜色数据进行描述，因此把图形叫做“矢量图”。图形的数据量小，常用于表现直线、曲线以及由各种线段围成的图形，不适于描述色彩丰富、复杂的自然影像。 7.4.2 颜色的基本概念 (1) 颜色的基本描述

彩色可用亮度、色调和饱和度来描述，人眼看到任意彩色光都是这三个特性的综合效果。亮度是光作用于人眼时所引起的明亮程度的感觉。色调是反映的是颜色的种类。饱和度是指颜色的纯度，饱和度越深颜色越鲜明。

自然界常见的各种彩色光都可以由红(R)、绿(G)、蓝(B)三种颜色光按不同比例相配而成，这就是色彩学中最基本的原理——三基色原理。

把三种基色光按不同比例结合时便产生一个完整的光谱，包含所有的色彩。通常称之为相加混色。

(2) 颜色空间表示

颜色通常用三个的属性来描述，三个的变量综合就构成了一个空间坐标，这就是颜色空间。颜色空间可分为两大类：基色颜色空间(RGB、CMY等) 和色、亮分离颜色空间(YUV、HSL等)。

① RGB色彩空间：由红、绿、蓝3种颜色光按不同比例相配而成，主要用于计算机显示。

② CMY色彩空间：三基色是青、品红和黄，简称为CMY，适用于彩色印刷或彩色打印。

③ YUV和YIQ色彩空间：适用于彩色电视系统，其中Y表示亮度信号，UV表示色差信号。美国、日本采用YIQ彩色系统，Y仍为亮度信号，IQ表示色差信号。 ④ HSL色彩空间:H表示色调，S表示颜色的饱和度，L表示光的亮度。 7.4.3 图像信息的数字化

一幅图像在用计算机进行处理之前必须先转化为数字形式。图像数字化过程可分为采样、量化和编码。

(1) 采样：图像采样就是对图像在水平方向和垂直方向上等间隔地分割成矩形网状结

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构，每个矩形网格称为像素点。像素总数就是图像的分辨率。

(2) 量化：是将采样值划分成各种等级，用一定位数的二进制数来表示采样的值。量化位数越大，则越能真实地反映原有图像的颜色，但得到的数字图像容量也越大。

在量化时表示量化的色彩值(或灰度值)所需的二进制位数称为量化字长。一般可用8位、16位、24位或更高的量化字长来表示图像的颜色。

(3) 编码：图像编码是按一定的规则，将量化后的数据以二进制形式存储在文件中。 7.4.4 图像的属性 (1) 图像分辨率

是指打印图像时，在每英寸上打印的像素数。(图像的像素大小是指位图在高、宽两个方向的像素数相乘的结果。) (2) 颜色数量和深度

颜色深度是指在某一颜色系统中图像的每个颜色所用的二进制位数，而颜色数量是指该颜色系统有多少种颜色。

颜色深度小于24bit的图像称为索引彩色图像，其像素颜色取自一个颜色查找表中最接近的颜色，这种方法显示的颜色不是图像本身真正的颜色，称为伪彩色。

当某个图像的颜色深度达到或高于24bit时，其颜色数量已经足够多，且图像的色彩和表现力非常强，基本上还原了自然影像，习惯上把这种图像叫做“真彩色图像”。 真彩色的每个像素的颜色由RGB基色分量的数值直接决定。每个基色分量占一个字节，共有3个字节即24bit，可生成的颜色数为224=16777216，即1600万种颜色。

而32位真彩色是用其中的24位描述颜色部分，另外8位记录256级灰度，用以加强真彩色的质量。

7.4.6 图像信息的获取方法 (1) 使用数码相机拍照

利用数码相机或者数码摄像机直接拍摄自然影像，是最简单的获取图像的手段。 (2) 使用扫描仪扫描

在扫描图像时，应根据图像的使用场合，选择合适的扫描分辨率。分辨率越大，图像的细节部分越清晰，但是图像的数据量也会越大。 (3) 使用现成图像

可从正式出版的图片库光盘或互联网上获得。 7.5.1 动画的概念和发展历史

动画由多幅画面组成，当画面快速连续地播放时，由于人类眼睛存在“视觉滞留效应”而产生动感。所谓“视觉滞留效应”是指当被观察的物体消失后，物体仍在大脑视觉神经中停留的时间约为1/24s。换句话说，如果每秒快速更换24个画面或更多的画面，那么，前一个画面在脑海中消失之前，下一个画面已经映入眼帘，大脑感受的影像是连续的。 7.5.2 电脑动画

电脑动画有两大类，一类是帧动画，另一类是矢量动画。

帧动画以帧作为动画构成的基本单位，很多帧组成一部动画片。帧动画借鉴传统动画的概念，一帧对应一个画面，每帧的内容不同。当连续演播时，形成动画视觉效果。 矢量动画是经过电脑计算而生成的动画，其画面只有一帧，主要表现变化的图形、线条、文字和图案。矢量动画通常采用编程或矢量动画制作软件来完成。 7.5.3 制作动画的设备和软件

制作动画应尽可能采用高速CPU，足够大的内存容量，以及大的硬盘空间，制作三维动画时最好配置较高档的显示卡。

常用的动画制作软件：

Flash——网页动画软件。

3D Studio Max——三维造型和动画软件。

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7.5.4 视频处理

视频与动画没有本质的区别。视频来自于数码摄像机拍摄和经数字化的模拟摄像资料等，常用于表现真实场景。动画则是借助于编程或动画制作软件生成一系列景物画面。 常用的视频编辑软件：

Premiere——视频编辑软件。 绘声绘影——视频编辑软件。 7.5.4 动画和视频常见的文件格式

(1) GIF格式：有两种类型，一种是固定画面的图像文件；另一种是多画面动画文件，均采用256色。

(2) SWF格式：用Flash软件制作的动画文件格式。该格式的动画主要在网络上演播，特点是数据量小，动画流畅，但不能进行修改和加工。

(3) AVI格式(标准)：通用的视频文件格式。兼容好、调用方便、图像质量好，但缺点是文件体积过于庞大。

(4) DV AVI格式：数码AVI格式。它不同于传统AVI格式，数码摄像机就是使用这种格式记录视频数据的。

(5) DivX格式：采用DivX编码的AVI格式。它可把DVD视频压缩为原来的10%，质量接近DVD视频光盘的效果。经压缩后的视频文件扩展名也是.avi。

(6) MPEG格式：用MPEG算法压缩得到的视频文件。VCD是用MPEG-1格式压缩的，DVD 则是用MPEG-2格式压缩的。

(7) RM格式：视频流媒体技术始创者。图像质量较差。特别适合带宽较小的网络用户在网上实时观看。

(8) RMVB格式：它是RM格式的升级。它的文件大小比DivX影片减少了近45%，而视听觉效果与其相当。

(9) ASF格式：微软开发的适合在网页中插播的流格式视频文件。

(10) WMV：也是微软开发的一种可在网上实时播放流格式视频文件。效果好于ASF和RM格式的视频文件。 7.6.1 多媒体数据压缩概述

严格意义上的数据压缩起源于人们对概率的认识。当我们对文字信息进行压缩编码时，如果为出现概率较高的字母赋予较短的编码，为出现概率较低的字母赋予较长的编码，总的编码长度就能缩短不少。

压缩就是去掉信息中的冗余，即保留不确定的信息，去除确定的信息(可推知的)。 (1) 多媒体数据压缩的必要性 图像（30万像素，真彩色）

(0×480×24)÷8÷1024=900KB 视频（PAL制式,每秒25帧） (900×25)÷1024 ≈22MB /s

声音（采样频率44.1KHz， 16位量化，双声道） (44.1×1000×16×2) ÷8 ÷ 1024=172KB/s (2) 多媒体数据压缩的可能性

多媒体数据可以被压缩，是因为其中存在着冗余信息。

1.空间冗余：图像中的某个区域相邻像素的颜色信息相同，则该相邻像素在数字化图像中就表现为空间冗余。

2.时间冗余：在一个图像序列的两幅相邻图像中，后一幅图像与前一幅图像之间有着较大的相关。

3. 结构冗余：有些图像的纹理区，图像的像素值存在着明显的分布模式。于是，已知分布模式，可以通过某一过程生成图像。

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4.知识冗余：有些图像的理解与某些基础知识有相当大的相关性。例如，人脸的图像有固定的结构。

5.视觉冗余：是指人的视觉分辩率要低于实际图像而产生的冗余。

例如，人的视觉对灰度的分辩率为26，而一般图像量化采用的灰度等级为28。 7.6.2 多媒体数据压缩的主要方法

多媒体数据压缩的主要方法可分为统计编码、预测编码、变换编码等。 7.6.3 多媒体的主要压缩标准

(1) JPEG标准：适合静态彩色和灰度图像。一般对单色和彩色图像的压缩比通常分别为10:1和15:1。以JPEG方式压缩的文件扩展名为.JPG。

JPEG2000：JPEG的升级版，其压缩率比JPEG高约30％左右。 (2) MPEG标准：针对运动图像设计的压缩标准。 MPEG-1是一个通用标准。VCD采用MPEG-1压缩标准。

MPEG-2标准适合HDTV高清电视的视频及伴音信号压缩，DVD采也用MPEG-2标准。

MPEG-4可利用很窄的带宽压缩和传输数据，以求用最少数据获得最佳图像质量。它的目的是用来做互联网视像传送、交互式视频游戏，实时可视通信等。

MPEG-7主要用于多媒体信息检索服务，本质上说就是我们常常在网上使用的搜索引擎，只不过它提供的是多媒体的信息查询服务。 (3) H.261视听通信编码

H.261是国际电联为可视电话和电视会议制定的压缩标准。其主要缺点是图像质量较差。

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