大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)ch1 引論

1、1大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)吳吳 寧寧西安交通大學(xué)西安交通大學(xué) 計(jì)算機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心計(jì)算機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心2第第1 1章章 引論引論3主要內(nèi)容n課堂主要講授內(nèi)容：課堂主要講授內(nèi)容：n計(jì)算模型計(jì)算模型n計(jì)算機(jī)中的信息表示計(jì)算機(jī)中的信息表示n自學(xué)習(xí)內(nèi)容：自學(xué)習(xí)內(nèi)容：n基于計(jì)算機(jī)的問題求解過程基于計(jì)算機(jī)的問題求解過程n計(jì)算機(jī)前沿技術(shù)計(jì)算機(jī)前沿技術(shù)4一、計(jì)算模型一、計(jì)算模型1. 計(jì)算與可計(jì)算性5計(jì)算機(jī)可以做什么？計(jì)算機(jī)可以做什么？計(jì)算機(jī)不能夠做什么？計(jì)算機(jī)不能夠做什么？1）計(jì)算與計(jì)算科學(xué)n計(jì)算計(jì)算n按確定的、有限的規(guī)則和步驟，將輸入轉(zhuǎn)換為輸出按確定的、有限的規(guī)則和步驟，將輸入轉(zhuǎn)換為輸出的過程。的過程。n計(jì)

2、算科學(xué)計(jì)算科學(xué)n模型構(gòu)建模型構(gòu)建n從客觀現(xiàn)實(shí)中抽取、提煉必要的元素，并確定元素間關(guān)系從客觀現(xiàn)實(shí)中抽取、提煉必要的元素，并確定元素間關(guān)系n數(shù)值分析數(shù)值分析n數(shù)值近似算法的研究。數(shù)值近似算法的研究。n在合理誤差范圍內(nèi)，獲取滿足精度要求的近似結(jié)果。在合理誤差范圍內(nèi)，獲取滿足精度要求的近似結(jié)果。n計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)n利用計(jì)算機(jī)求解問題的方法利用計(jì)算機(jī)求解問題的方法算法和程序設(shè)計(jì)算法和程序設(shè)計(jì)6算法算法計(jì)算機(jī)科學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué) 主要研究計(jì)算理論、計(jì)算機(jī)及信息處理的學(xué)科主要研究計(jì)算理論、計(jì)算機(jī)及信息處理的學(xué)科計(jì)算機(jī)科學(xué)的核心計(jì)算機(jī)科學(xué)的核心 算法算法2）計(jì)算與可計(jì)算性n可計(jì)算性理論（可計(jì)算性理論（Compu

3、tability TheoryComputability Theory）n研究哪些問題為可計(jì)算，哪些問題為不可計(jì)算。研究哪些問題為可計(jì)算，哪些問題為不可計(jì)算。n可計(jì)算可計(jì)算性性理論理論也稱為算法理論也稱為算法理論n可計(jì)算理論的中心可計(jì)算理論的中心課題是課題是將將算法精確化算法精確化. .7計(jì)算與可計(jì)算性n算法（算法（AlgorithmAlgorithm）：）：n用于用于解決一類問題的、按照要求設(shè)計(jì)解決一類問題的、按照要求設(shè)計(jì)好的、有限的好的、有限的、確切的、無歧義的計(jì)算、確切的、無歧義的計(jì)算序列和步驟。序列和步驟。n算法的特征：算法的特征：n有限性有限性n可可執(zhí)行執(zhí)行性性n機(jī)械性機(jī)械性和和確定

4、性確定性n輸入輸入相同，結(jié)果則相同，結(jié)果則相同相同n終止終止性性8計(jì)算與可計(jì)算性n不是所有問題都存在算法。不是所有問題都存在算法。n算法可計(jì)算函數(shù)：算法可計(jì)算函數(shù)：n能夠在抽象計(jì)算機(jī)上編出程序計(jì)算出值的函數(shù)能夠在抽象計(jì)算機(jī)上編出程序計(jì)算出值的函數(shù)n哥德爾哥德爾( (K.GodelK.Godel）理論：理論：n一般一般遞歸函數(shù)遞歸函數(shù)都是都是算法算法可計(jì)算可計(jì)算函數(shù)，反之亦然函數(shù)，反之亦然。nAlanAlanTuringTuringn把把計(jì)算歸結(jié)計(jì)算歸結(jié)為簡(jiǎn)單、基本、確定為簡(jiǎn)單、基本、確定的操作動(dòng)作的操作動(dòng)作，提出提出和設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)了一種抽象自動(dòng)機(jī)。并證明：了一種抽象自動(dòng)機(jī)。并證明：n該該自動(dòng)機(jī)自

5、動(dòng)機(jī)能計(jì)算的函數(shù)是算法可計(jì)算函數(shù)，能計(jì)算的函數(shù)是算法可計(jì)算函數(shù)，而自動(dòng)機(jī)而自動(dòng)機(jī)不能不能計(jì)算的函數(shù)則是不可計(jì)算的函數(shù)計(jì)算的函數(shù)則是不可計(jì)算的函數(shù)。92. 圖靈模型n圖靈（圖靈（AlanTuring）的主要貢獻(xiàn)）的主要貢獻(xiàn)n提出利用某種機(jī)器實(shí)現(xiàn)邏輯代碼的執(zhí)行，以模擬人提出利用某種機(jī)器實(shí)現(xiàn)邏輯代碼的執(zhí)行，以模擬人類的各種計(jì)算和邏輯思維過程。將計(jì)算歸結(jié)為最基類的各種計(jì)算和邏輯思維過程。將計(jì)算歸結(jié)為最基本和確定的操作。本和確定的操作。10將計(jì)算與自動(dòng)進(jìn)行的機(jī)械操作聯(lián)系在一起將計(jì)算與自動(dòng)進(jìn)行的機(jī)械操作聯(lián)系在一起圖靈機(jī)模型n用機(jī)器來模擬人用紙筆進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算的過程。用機(jī)器來模擬人用紙筆進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算的過程。n

6、組成：組成：n一條無限長(zhǎng)的紙帶一條無限長(zhǎng)的紙帶TypeTypen一個(gè)讀寫頭一個(gè)讀寫頭HeadHeadn一套控制規(guī)則一套控制規(guī)則TableTablen一個(gè)狀態(tài)寄存器一個(gè)狀態(tài)寄存器11圖靈機(jī)模型12紙帶紙帶單元格單元格帶符帶符n3 3個(gè)動(dòng)作：個(gè)動(dòng)作：n改寫當(dāng)前格改寫當(dāng)前格n左移左移1 1格格n或右移或右移1 1格。格。包含一組固定的狀包含一組固定的狀態(tài)和規(guī)則（程序）態(tài)和規(guī)則（程序）圖靈機(jī)模型n圖靈機(jī)可以用一個(gè)五元組表示：圖靈機(jī)可以用一個(gè)五元組表示：nM=M=（Q Q， ， ，B B，HH）n其中：其中：nQ Q：有窮個(gè)狀態(tài)集合：有窮個(gè)狀態(tài)集合n ：輸入符合的集合：輸入符合的集合n ：控制器規(guī)則集合

7、：控制器規(guī)則集合nB B：初始狀態(tài)。有：初始狀態(tài)。有B B Q QnH H： H H Q Q，是停機(jī)狀態(tài)的集合。當(dāng)控制器內(nèi)部狀，是停機(jī)狀態(tài)的集合。當(dāng)控制器內(nèi)部狀態(tài)態(tài) 為停機(jī)狀態(tài)時(shí)，圖靈機(jī)結(jié)束計(jì)算。為停機(jī)狀態(tài)時(shí)，圖靈機(jī)結(jié)束計(jì)算。13圖靈機(jī)的工作過程n根據(jù)讀寫頭內(nèi)部程序的命令及內(nèi)部狀態(tài)進(jìn)行紙根據(jù)讀寫頭內(nèi)部程序的命令及內(nèi)部狀態(tài)進(jìn)行紙帶的讀寫和移動(dòng)。在初始狀態(tài)下，讀寫頭位于帶的讀寫和移動(dòng)。在初始狀態(tài)下，讀寫頭位于輸入的最左邊單元上。每移動(dòng)一次，圖靈機(jī)將：輸入的最左邊單元上。每移動(dòng)一次，圖靈機(jī)將：n改變狀態(tài)改變狀態(tài)n下一狀態(tài)可以是任何狀態(tài)或與當(dāng)前狀態(tài)相同。下一狀態(tài)可以是任何狀態(tài)或與當(dāng)前狀態(tài)相同。n在掃描

8、的單元中寫帶符號(hào)。在掃描的單元中寫帶符號(hào)。n所寫符號(hào)可以是任意帶符號(hào)或與當(dāng)前單元相同所寫符號(hào)可以是任意帶符號(hào)或與當(dāng)前單元相同的的符號(hào)。符號(hào)。取取代代原原符符號(hào)。號(hào)。n向左或向右移動(dòng)帶頭。向左或向右移動(dòng)帶頭。14圖靈機(jī)工作過程的通俗描述n讀寫頭從紙帶上讀出一個(gè)方格中的信息；讀寫頭從紙帶上讀出一個(gè)方格中的信息；n根據(jù)內(nèi)部的狀態(tài)查規(guī)則表根據(jù)內(nèi)部的狀態(tài)查規(guī)則表TableTable（程序）；（程序）；n確定輸出動(dòng)作確定輸出動(dòng)作選擇以下三個(gè)動(dòng)作之一：選擇以下三個(gè)動(dòng)作之一：向紙帶上寫信息；向紙帶上寫信息；使讀寫頭向前移動(dòng)一個(gè)方格；使讀寫頭向前移動(dòng)一個(gè)方格；使讀寫頭向后移動(dòng)一個(gè)方格。使讀寫頭向后移動(dòng)一個(gè)方格。

9、n說明下一時(shí)刻內(nèi)部狀態(tài)的變化。說明下一時(shí)刻內(nèi)部狀態(tài)的變化。15圖靈機(jī)示例n設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)計(jì)算“X+1X+1”的圖靈機(jī)，要求計(jì)算結(jié)束后讀寫頭回到的圖靈機(jī)，要求計(jì)算結(jié)束后讀寫頭回到原位。原位。n設(shè)計(jì)該圖靈機(jī)五元組的元素分別為：設(shè)計(jì)該圖靈機(jī)五元組的元素分別為：n狀態(tài)集合狀態(tài)集合QQn=Start，add，carry，noncarry，overflow，return，haltn輸入符號(hào)集合輸入符號(hào)集合 n=0，1，*n初始狀態(tài)初始狀態(tài)B Bn=Start n停機(jī)狀態(tài)集合停機(jī)狀態(tài)集合HHn=Halt16圖靈機(jī)示例n ：控制器規(guī)則的集合：控制器規(guī)則的集合17輸入輸入響應(yīng)響應(yīng)當(dāng)前狀態(tài)當(dāng)前狀態(tài)當(dāng)前符號(hào)當(dāng)前符號(hào)新

10、符合新符合讀寫頭移動(dòng)讀寫頭移動(dòng)新狀態(tài)新狀態(tài)Start*LeftAddAdd01LeftNoncarryAdd10LeftCarryAdd*RightHaltCarry01LeftNoncarryCarry10LeftCarryCarry*1LeftOverflowNoncarry 00LeftNoncarryNoncarry 11LeftNoncarryNoncarry *RightReturnoverflow0或1*RightReturnReturn 00RightReturnReturn 11RightReturnReturn *stayHalt圖靈機(jī)示例設(shè)初始時(shí)，紙帶上存儲(chǔ)的內(nèi)容為設(shè)初始

11、時(shí)，紙帶上存儲(chǔ)的內(nèi)容為5 5，讀寫頭指向起，讀寫頭指向起始位置。始位置。18*10*1Start圖靈機(jī)示例19*10*1Add按照規(guī)則表，讀寫頭按照規(guī)則表，讀寫頭向左移動(dòng)一位，并進(jìn)行向左移動(dòng)一位，并進(jìn)行“加加”運(yùn)算運(yùn)算輸入輸入響應(yīng)響應(yīng)當(dāng)前狀態(tài)當(dāng)前狀態(tài)當(dāng)當(dāng)前前帶帶符號(hào)符號(hào)新符號(hào)新符號(hào)讀寫頭移動(dòng)讀寫頭移動(dòng)新狀態(tài)新狀態(tài)Start*LeftAdd*10*1Start圖靈機(jī)示例20*00*1Carry做加法，若當(dāng)前方格中為內(nèi)容為做加法，若當(dāng)前方格中為內(nèi)容為“1”，則使其變?yōu)?，則使其變?yōu)椤?”，然后讀寫頭，然后讀寫頭向左移動(dòng)一位，并有進(jìn)位向左移動(dòng)一位，并有進(jìn)位。輸輸 入入響響 應(yīng)應(yīng)當(dāng)前狀態(tài)當(dāng)前狀態(tài)當(dāng)當(dāng)前前

12、帶帶符號(hào)符號(hào)新符號(hào)新符號(hào)讀寫頭移動(dòng)讀寫頭移動(dòng)新狀態(tài)新狀態(tài)Start*LeftAddAdd10LeftCarry*10*1Add圖靈機(jī)示例21*01*1Noncarry若當(dāng)前狀態(tài)為若當(dāng)前狀態(tài)為“Carry”、方格中符號(hào)為、方格中符號(hào)為“0”，則使，則使其變?yōu)槠渥優(yōu)椤?”，然后讀寫頭，然后讀寫頭向左移動(dòng)一位，變?yōu)橄蜃笠苿?dòng)一位，變?yōu)椤盁o進(jìn)無進(jìn)位位”狀態(tài)狀態(tài)。輸輸 入入響響 應(yīng)應(yīng)當(dāng)前狀態(tài)當(dāng)前狀態(tài)當(dāng)當(dāng)前前帶帶符號(hào)符號(hào)新符號(hào)新符號(hào)讀寫頭移動(dòng)讀寫頭移動(dòng)新狀態(tài)新狀態(tài)Start*LeftAddAdd10LeftCarryCarry01LeftNoncarry*00*1Carry圖靈機(jī)示例22*01*1Nonca

13、rry若當(dāng)前狀態(tài)為若當(dāng)前狀態(tài)為“NoncarryNoncarry”、方格中符號(hào)為、方格中符號(hào)為“1 1”，則，則使其保持使其保持“1 1”，讀寫頭向左移動(dòng)一位，狀態(tài)不變，讀寫頭向左移動(dòng)一位，狀態(tài)不變。輸輸 入入響響 應(yīng)應(yīng)當(dāng)前狀態(tài)當(dāng)前狀態(tài)當(dāng)當(dāng)前前帶帶符號(hào)符號(hào)新符號(hào)新符號(hào)讀寫頭移動(dòng)讀寫頭移動(dòng)新狀態(tài)新狀態(tài)Start*LeftAddAdd10LeftCarryCarry01LeftNoncarryNoncarry 11LeftNoncarry*01*1Noncarry圖靈機(jī)示例23*01*1Return按規(guī)則表操作：按規(guī)則表操作：輸輸 入入響響 應(yīng)應(yīng)當(dāng)前狀態(tài)當(dāng)前狀態(tài)當(dāng)當(dāng)前前帶帶符號(hào)符號(hào)新符號(hào)新符號(hào)讀寫

14、頭移動(dòng)讀寫頭移動(dòng)新狀態(tài)新狀態(tài)Start*LeftAddAdd10LeftCarryCarry01LeftNoncarryNoncarry 11LeftNoncarryNoncarry *RightReturn*01*1Noncarry圖靈機(jī)示例24輸入輸入響應(yīng)響應(yīng)當(dāng)前狀態(tài)當(dāng)前狀態(tài)當(dāng)當(dāng)前前帶帶符號(hào)符號(hào)新符號(hào)新符號(hào)讀寫頭移動(dòng)讀寫頭移動(dòng)新狀態(tài)新狀態(tài)Start*LeftAddAdd10LeftCarryCarry01LeftNoncarryNoncarry 11LeftNoncarryNoncarry *RightReturnReturn *stayHalt按規(guī)則表操作：按規(guī)則表操作：*01*1Hal

15、t小結(jié)n計(jì)算機(jī)不可能解決世界上所有的問題計(jì)算機(jī)不可能解決世界上所有的問題。n這種這種“不可解決性不可解決性”主要主要反映在反映在：不能不能在有限步驟內(nèi)被在有限步驟內(nèi)被解決解決n不能為圖靈模型解決的問題，無確定算法。不能為圖靈模型解決的問題，無確定算法。雖然雖然有可能解決，但因過于復(fù)雜而不能在可接受有可能解決，但因過于復(fù)雜而不能在可接受的時(shí)間內(nèi)的時(shí)間內(nèi)解決解決。n算法的復(fù)雜度過高算法的復(fù)雜度過高25二、計(jì)算工具的發(fā)展二、計(jì)算工具的發(fā)展261. 計(jì)算工具的發(fā)展和演變n計(jì)算機(jī)的史前時(shí)代計(jì)算機(jī)的史前時(shí)代n算籌，算盤，計(jì)算尺，算籌，算盤，計(jì)算尺，n計(jì)算機(jī)的機(jī)械時(shí)代計(jì)算機(jī)的機(jī)械時(shí)代n制表機(jī)，差分機(jī)，制表機(jī)

16、，差分機(jī)，n計(jì)算機(jī)的電子時(shí)代計(jì)算機(jī)的電子時(shí)代n電子管時(shí)代電子管時(shí)代n晶體管時(shí)代晶體管時(shí)代n集成電路時(shí)代集成電路時(shí)代n（超）大規(guī)模集成電路時(shí)代（超）大規(guī)模集成電路時(shí)代n計(jì)算機(jī)的未來計(jì)算機(jī)的未來n生物計(jì)算機(jī)，量子計(jì)算機(jī)，光計(jì)算機(jī)生物計(jì)算機(jī)，量子計(jì)算機(jī)，光計(jì)算機(jī)272. 電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展方向n巨型化巨型化n微型化微型化n網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)化n智能化智能化2829三、計(jì)算機(jī)中的信息表示三、計(jì)算機(jī)中的信息表示1. 計(jì)算機(jī)與二進(jìn)制n計(jì)算機(jī)中使用二進(jìn)制編碼，為什么？計(jì)算機(jī)中使用二進(jìn)制編碼，為什么？二進(jìn)制的靈感來自于中國的二進(jìn)制的靈感來自于中國的易經(jīng)易經(jīng)1二進(jìn)制運(yùn)算規(guī)則簡(jiǎn)單，且容易在物理上實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制運(yùn)算規(guī)則簡(jiǎn)單，且容

17、易在物理上實(shí)現(xiàn)2二進(jìn)制二進(jìn)制的理論基礎(chǔ)是邏輯（真，假）的理論基礎(chǔ)是邏輯（真，假）3兩儀生四象：兩儀生四象：太陰、太陰、少少陽、陽、少少陰、太陽；陰、太陽；四四象生八卦：象生八卦：乾、兌、離、震、巽、坎、艮、坤乾、兌、離、震、巽、坎、艮、坤用用6 6位位0 0和和1 1，就可以表示八卦圖的六十四個(gè)卦，就可以表示八卦圖的六十四個(gè)卦象象 宇宙萬物宇宙萬物計(jì)算機(jī)由成千上萬個(gè)可計(jì)算機(jī)由成千上萬個(gè)可表示表示“0 0”和和“1 1”的器的器件構(gòu)成。件構(gòu)成。計(jì)算機(jī)與二進(jìn)制n結(jié)論：結(jié)論：n計(jì)算機(jī)能夠直接識(shí)別的信息只有二進(jìn)制。計(jì)算機(jī)能夠直接識(shí)別的信息只有二進(jìn)制。n所有需要計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、處理的信息都必須轉(zhuǎn)換為二所有需

18、要計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、處理的信息都必須轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制。進(jìn)制。31計(jì)算機(jī)為什么能夠處理文字、圖像、視頻、音樂？計(jì)算機(jī)為什么能夠處理文字、圖像、視頻、音樂？322. 文字信息的表示n文字：文字：n西文西文n漢字漢字33西文字符nASCIIASCII碼（碼（美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼）美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼）n用用7 7位二進(jìn)制碼表示（最高位默認(rèn)為位二進(jìn)制碼表示（最高位默認(rèn)為0 0）；）；n可表示可表示128128個(gè)字符。個(gè)字符。n擴(kuò)展擴(kuò)展ASCIIASCII碼（碼（ANSIANSI）用）用8 8位表示一個(gè)字符。位表示一個(gè)字符。n其他編碼其他編碼nUnicodeUnicode碼、碼、UTF-8UTF-8等等n通用字符

19、編碼，可滿足跨語言和平臺(tái)的文本轉(zhuǎn)換。通用字符編碼，可滿足跨語言和平臺(tái)的文本轉(zhuǎn)換。34漢字碼n外碼外碼n輸入碼輸入碼 n機(jī)內(nèi)碼機(jī)內(nèi)碼n國標(biāo)碼、國標(biāo)碼、BIG5BIG5等等n字形碼字形碼 n以點(diǎn)陣形式表示一個(gè)漢字。以點(diǎn)陣形式表示一個(gè)漢字。n矢量漢字矢量漢字35機(jī)內(nèi)碼n國標(biāo)碼國標(biāo)碼n用于計(jì)算機(jī)之間或與終端之間信息交換時(shí)的漢字代碼用于計(jì)算機(jī)之間或與終端之間信息交換時(shí)的漢字代碼（GB2312GB2312，GBKGBK，GB18030GB18030）n由連續(xù)的兩個(gè)字節(jié)組成，每個(gè)字節(jié)七位有效，最高位由連續(xù)的兩個(gè)字節(jié)組成，每個(gè)字節(jié)七位有效，最高位為為1 1。36字形碼和矢量漢字n字形字形碼碼n確定一個(gè)漢字字形

20、點(diǎn)陣的代碼確定一個(gè)漢字字形點(diǎn)陣的代碼n漢字字形點(diǎn)陣中的每個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)二進(jìn)制位。漢字字形點(diǎn)陣中的每個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)二進(jìn)制位。n矢量漢字矢量漢字n矢量字庫保存對(duì)每一個(gè)漢字的描述信息，比如一個(gè)筆劃的起始、矢量字庫保存對(duì)每一個(gè)漢字的描述信息，比如一個(gè)筆劃的起始、終止坐標(biāo)，半徑、弧度等等。在輸出時(shí)要經(jīng)過一定的數(shù)學(xué)運(yùn)算。終止坐標(biāo)，半徑、弧度等等。在輸出時(shí)要經(jīng)過一定的數(shù)學(xué)運(yùn)算。n矢量漢字可隨意放大、縮小而不變形。矢量漢字可隨意放大、縮小而不變形。nWindowsWindows使用的字庫為以上兩類。在使用的字庫為以上兩類。在FONTSFONTS目錄下，擴(kuò)展名為目錄下，擴(kuò)展名為FONFON的文件為點(diǎn)陣字庫；擴(kuò)展名為

21、的文件為點(diǎn)陣字庫；擴(kuò)展名為TTFTTF為矢量字庫。為矢量字庫。37點(diǎn)陣字模示意圖38漢字信息處理代碼轉(zhuǎn)換過程輸入碼輸入碼國標(biāo)碼國標(biāo)碼機(jī)內(nèi)碼機(jī)內(nèi)碼字形碼字形碼漢字漢字輸入輸入漢字漢字輸出輸出Unicode碼碼393. 多媒體信息表示n多媒體信息多媒體信息n圖形圖形n矢量圖矢量圖n圖像圖像n靜態(tài)圖像靜態(tài)圖像位圖位圖n視頻圖像視頻圖像n音頻音頻n波形音頻文件（波形音頻文件（WAV）n數(shù)字音頻文件（數(shù)字音頻文件（MIDI）40聲音信號(hào)的數(shù)字化與數(shù)字音頻n聲音是連續(xù)變化的模擬信號(hào)。聲音是連續(xù)變化的模擬信號(hào)。n模擬信號(hào)模擬信號(hào)：n在時(shí)間和幅度上都是連續(xù)變化的信號(hào)在時(shí)間和幅度上都是連續(xù)變化的信號(hào)n數(shù)字信號(hào)：

22、數(shù)字信號(hào)：n在時(shí)間和幅度上都是離散的信號(hào)在時(shí)間和幅度上都是離散的信號(hào)n要使聲音能夠被計(jì)算機(jī)處理，首先要使聲音數(shù)字要使聲音能夠被計(jì)算機(jī)處理，首先要使聲音數(shù)字化。聲音數(shù)字化的過程包括：化。聲音數(shù)字化的過程包括：采樣采樣量化量化編碼編碼模擬模擬聲音聲音信號(hào)信號(hào)數(shù)字?jǐn)?shù)字聲音聲音信號(hào)信號(hào)41采樣n在某些特定的時(shí)刻對(duì)這種模擬信號(hào)進(jìn)行測(cè)量叫做在某些特定的時(shí)刻對(duì)這種模擬信號(hào)進(jìn)行測(cè)量叫做采樣（采樣（SamplingSampling）；）；n采樣所得到的信號(hào)稱為采樣所得到的信號(hào)稱為離散時(shí)間信號(hào)離散時(shí)間信號(hào)n離散時(shí)間信號(hào)的特點(diǎn)：離散時(shí)間信號(hào)的特點(diǎn)：n時(shí)間上離散，幅度上連續(xù)時(shí)間上離散，幅度上連續(xù)42量化n把信號(hào)幅度取

23、值的數(shù)目加以限定，由有限個(gè)數(shù)值把信號(hào)幅度取值的數(shù)目加以限定，由有限個(gè)數(shù)值組成的信號(hào)就稱為組成的信號(hào)就稱為離散幅度信號(hào)離散幅度信號(hào) 43聲音的采樣和量化 44編碼n編碼編碼n用預(yù)先規(guī)定的方法將文字、數(shù)字或其他對(duì)象編成數(shù)碼，用預(yù)先規(guī)定的方法將文字、數(shù)字或其他對(duì)象編成數(shù)碼，或?qū)⑿畔?、?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成規(guī)定的電脈沖信號(hào)?；?qū)⑿畔?、?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成規(guī)定的電脈沖信號(hào)。n是用少量的基本符號(hào)，通過簡(jiǎn)單的組合規(guī)則來表示大是用少量的基本符號(hào)，通過簡(jiǎn)單的組合規(guī)則來表示大量復(fù)雜的信息。量復(fù)雜的信息。 n計(jì)算機(jī)能夠惟一識(shí)別的編碼是二進(jìn)制碼。計(jì)算機(jī)能夠惟一識(shí)別的編碼是二進(jìn)制碼。n為什么要編碼？為什么要編碼？n在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，信息只有經(jīng)過

24、數(shù)字化編碼后才能表示、在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，信息只有經(jīng)過數(shù)字化編碼后才能表示、存放和傳遞。存放和傳遞。 45聲音文件的存儲(chǔ)格式nWAVWAVnWindowsWindows采用的波形聲音文件存儲(chǔ)格式，主要用于采用的波形聲音文件存儲(chǔ)格式，主要用于自然聲的保存與回放。自然聲的保存與回放。nMP3MP3n主要應(yīng)用于因特網(wǎng)上的聲音傳輸。主要應(yīng)用于因特網(wǎng)上的聲音傳輸。MP3MP3主要格式。主要格式。n高達(dá)高達(dá)96:196:1的壓縮比，有較好的音質(zhì)。的壓縮比，有較好的音質(zhì)。 nRMRM、RARAn是是RealNetworksRealNetworks公司制定的聲音文件格式，有較高公司制定的聲音文件格式，有較高的壓縮比，可采用流媒體方式在網(wǎng)絡(luò)上實(shí)時(shí)播放。的壓縮比，可采用流媒體方式在網(wǎng)絡(luò)上實(shí)時(shí)