計算機文化基礎-第1章計算機基礎知識

計算機基礎南京信息工程大學濱江學院計算機系計算機基礎課程組第1章計算機基礎知識南京信息工程大學濱江學院計算機系主講：楊軒理解計算機的概念、歷史、分類、應用和趨勢教學目標1掌握計算機中的數(shù)制及不同數(shù)據(jù)間的轉(zhuǎn)換方法2掌握計算機中數(shù)值數(shù)據(jù)的表示方法3掌握計算機中文本數(shù)據(jù)的表示方法4理解計算機中多媒體數(shù)據(jù)的表示方法536了解計算機病毒及防治手段教學重點和難點計算機的概念、歷史和趨勢1計算機中的數(shù)制與不同數(shù)數(shù)制間的轉(zhuǎn)換2計算機中整數(shù)的表示方法3GB2312和ACSII碼表示中、英文字符的方法4計算機中圖像、音頻和視頻數(shù)據(jù)的相關計算542023/2/65章節(jié)安排1.1計算機概述1.2數(shù)據(jù)的處理1.3多媒體技術1.4計算機病毒及預防1.5小結(jié)1.6習題2023/2/61.1計算機概述什么是計算機？6計算機的概念計算機（Computer）是一種可以高速完成數(shù)值運算和邏輯運算的電子設備，并具有存儲和記憶功能。計算機能夠按照事先存儲在設備中的程序運行，自動、高速處理海量數(shù)據(jù)。72023/2/6計算機的概念計算機的信息處理信息獲?。ú杉┬畔⒋鎯Γū４妫┬畔⑻幚恚ㄓ嬎悖┬畔鬟f（通信）信息表示（展現(xiàn)）82023/2/6計算機的發(fā)展91946年2月14日，世界上公認的第一臺電子計算機“電子數(shù)字積分計算機”ElectronicNumericalIntegratorAndComputer簡稱“ENIAC”或“埃尼阿克”誕生于美國賓夕法尼亞大學大約17468支電子管占地面積約170m2，重達30噸功耗150KW運算速度為每秒5000次的加法運算計算機的發(fā)展從ENIAC誕生以后，以電子計算機所采用的邏輯元件為依據(jù)，計算機的發(fā)展過程分為四個階段第1代：電子管數(shù)字機（1946—1958年）硬件方面，邏輯元件采用的是真空電子管軟件方面，計算機的程序編寫主要采用的是機器語言、匯編語言。應用領域以軍事和科學計算為主。第1代計算機體積大、功耗高、可靠性差、速度慢（一般為每秒數(shù)千次至數(shù)萬次）、價格昂貴，但為以后的電子計算機發(fā)展奠定了基礎。102023/2/6計算機的發(fā)展第2代：晶體管數(shù)字機（1958—1964年）硬件方面，邏輯元件采用的是晶體管，這使得計算機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)、高級語言及其編譯程序。應用領域以科學計算和事務處理為主，并開始進入工業(yè)控制領域。第2代計算機體積縮小、能耗降低、可靠性提高、運算速度提高（一般為每秒數(shù)十萬次，可高達三百萬次）、性能比第1代計算機有很大的提高。112023/2/6計算機的發(fā)展第3代：集成電路數(shù)字機（1964—1971年）硬件方面，邏輯元件采用中、小規(guī)模集成電路（MSI、SSI），主存儲器仍采用磁芯。軟件方面出現(xiàn)了分時操作系統(tǒng)以及結(jié)構(gòu)化、規(guī)?；绦蛟O計方法。應用領域開始進入文字處理和圖形圖像處理領域。第3代計算機速度更快（一般為每秒數(shù)百萬次至數(shù)千萬次），而且可靠性有了顯著提高，價格進一步下降，產(chǎn)品走向了通用化、系列化和標準化等。122023/2/6計算機的發(fā)展第4代：大規(guī)模集成電路機（1971年—至今）1971年世界上第一臺微處理器在美國硅谷誕生，開創(chuàng)了微型計算機的新時代。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)庫管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡管理系統(tǒng)和面向?qū)ο笳Z言等。應用領域從科學計算、事務管理、過程控制逐步走向家庭。由于集成技術的發(fā)展，出現(xiàn)了微處理器，可以組裝出價廉物美的微型計算機。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，可以制造出運算速度可達一億甚至幾十億次的巨型計算機。132023/2/6計算機的特點與分類計算機的特點運算速度快計算精確度高邏輯運算能力強存儲容量大自動化程度高142023/2/6計算機的特點與分類計算機的分類按照計算機的結(jié)構(gòu)原理可分為模擬計算機、數(shù)字計算機和混合式計算機按計算機用途可分為專用計算機和通用計算機較為普遍的分類方法是按照計算機的運算速度、字長、存儲容量等綜合性能指標，可分為巨型機、大型機、中型機、小型機、微型機。152023/2/6計算機的特點與分類根據(jù)計算機的綜合性能指標，結(jié)合計算機應用領域的分布將其分為如下五大類。高性能計算機高性能計算機也就是俗稱的超級計算機，或者以前說的巨型機。微型計算機微型計算機已廣泛應用于辦公、學習、娛樂等社會生活的方方面面，是發(fā)展最快、應用最為普及的計算機。我們?nèi)粘Ｊ褂玫呐_式計算機、筆記本計算機、掌上型計算機等都是微型計算機。16計算機的特點與分類工作站工作站是一種高檔的微型計算機，主要面向?qū)I(yè)應用領域，具備強大的數(shù)據(jù)運算與圖形、圖像處理能力。服務器服務器是指在網(wǎng)絡環(huán)境下為網(wǎng)上多個用戶提供共享信息資源和各種服務的一種高性能計算機。嵌入式計算機嵌入式計算機是指嵌入到對象體系中，實現(xiàn)對象體系智能化控制的專用計算機系統(tǒng)。我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂酶黝悺爸悄艿摹彪姳?、全自動洗衣機、空調(diào)、電飯煲、數(shù)碼產(chǎn)品等都采用嵌入式計算機技術。172023/2/6計算機的應用科學計算（數(shù)值計算）計算機最早的應用領域，是指利用計算機來完成科學研究和工程技術中提出的數(shù)值計算問題。信息管理（信息處理）以數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)為基礎，輔助管理者提高決策水平，改善運營策略的計算機技術。過程控制182023/2/62023/2/6計算機的應用輔助技術計算機輔助設計（ComputerAidedDesign，CAD）計算機輔助制造（ComputerAidedManufacturing，CAM）計算機輔助教學（ComputerAidedInstruction，CAI）人工智能電子商務數(shù)字娛樂……192023/2/6未來計算機的發(fā)展趨勢以超大規(guī)模集成電路為基礎巨型化速度高、容量大、功能強微型化體積縮小、重量減輕網(wǎng)絡化分散的計算機互聯(lián)成為計算機網(wǎng)絡智能化計算機具有一定的“思維能力”多媒體化202023/2/61.2數(shù)據(jù)的處理在計算機中如何表示數(shù)據(jù)？21數(shù)據(jù)與信息計算機是用來處理信息的電子工具數(shù)據(jù)是信息的載體計算機對于信息的處理最終都要轉(zhuǎn)換為對各種類型數(shù)據(jù)的處理222023/2/6數(shù)據(jù)與信息信息是關于現(xiàn)實世界事物的存在方式或運動狀態(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)形式對接收者來說是有意義的，而且對當前和將來的決策具有明顯的或?qū)嶋H的價值?！?013年12月5日凌晨6點，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、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別的符號，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)是信息的符號表示或載體，信息則是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵，是對數(shù)據(jù)的語義解釋。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)中抽取和推導出有價值的信息，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進位計數(shù)制及其轉(zhuǎn)換基本概念在計算機的數(shù)據(jù)處理過程中，最基本的數(shù)據(jù)就是“數(shù)”，計算機也只能對于“二進制數(shù)”進行運算。數(shù)是一個用作計數(shù)、標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的簡單符號記錄形式（或稱度量）。每一個數(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)字符號來表示數(shù)的體系。日常生活中是常用的數(shù)制是十進制，但計算機中使用的是二進制，為了讀寫方便，還采用了八進制、十六進制等。在計算機中所有信息都必須以二進制形式進行編碼。272023/2/6進位計數(shù)制及其轉(zhuǎn)換十進制計數(shù)的特點日常生活中人們已習慣于“逢十進一”的十進制計：用十個符號表示數(shù)。常用0、1、2、3、4、5、6、7、8、9符號，這些符號叫做“數(shù)碼”。數(shù)碼的個數(shù)稱為“基數(shù)”。十進制的基數(shù)是10。十進制數(shù)4024中的兩個4表示不同的值，可寫成多項式的形式：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、個位，在數(shù)學上稱為“權(quán)”。十進制有0到9共十個數(shù)碼，當計數(shù)時每一位計到十就往上進一位，也就是“逢十進一”。282023/2/6進位計數(shù)制及其轉(zhuǎn)換十進制計數(shù)的特點任意一個十進制數(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9十個數(shù)碼符號中的任意一個，由具體的數(shù)決定，10是基數(shù)。292023/2/6進位計數(shù)制及其轉(zhuǎn)換對十進制數(shù)據(jù)進行推廣，對于任意進位計數(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“權(quán)”上的“數(shù)碼”0，1…，（R-1）中的任意一個，R是“基數(shù)”。302023/2/6進位計數(shù)制及其轉(zhuǎn)換對于二進制，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)碼符號只有0和1兩個進位為“逢二進一”312023/2/6進位計數(shù)制及其轉(zhuǎn)換對于八進制，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個數(shù)碼符號：0、1、2、3、4、5、6、7，進位為“逢八進一”。322023/2/6進位計數(shù)制及其轉(zhuǎn)換對于十六進制，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個數(shù)碼符號：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F，進位為“逢十六進一”。在十六進制中，A～F所表示數(shù)值分別對應于十進制數(shù)的10～15。332023/2/6進位計數(shù)制及其轉(zhuǎn)換書寫時為了區(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的下標表示它們的進制。在數(shù)字后面加字母來區(qū)別。字母B（Binary）表示二進制數(shù)，字母O（Octal）表示八進制數(shù)，字母D（Decimal）或不加字母表示十進制數(shù)，字母H（Hexadecimal）表示十六進制數(shù)。如：1011B表示是二進制數(shù)，127H表示是十六進制數(shù)。342023/2/6進位計數(shù)制及其轉(zhuǎn)換計算機為什么要采用二進制呢？二進制數(shù)只有0和1這兩個狀態(tài)，在物理上兩個狀態(tài)的電路較易于實現(xiàn)。二進制的運算規(guī)則簡單。二進制信息的存儲和傳輸可靠。二進制節(jié)省設備。二進制可以用邏輯代數(shù)作為邏輯分析與設計的工具。邏輯代數(shù)是研究一個命題的真與假的數(shù)學工具，因此可以把二進制“0”和“1”作為真和假來看待。二進制數(shù)的缺點人們不熟悉、不易理解，人們熟悉的是十進制書寫起來長，讀起來不方便，為克服這個問題，在計算機中表示數(shù)也常常采用八進制和十六進制。352023/2/6進位計數(shù)制及其轉(zhuǎn)換2023/2/6蘋果Apple???????アップル74D1001010B112O4AH理解各進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換進位計數(shù)制及其轉(zhuǎn)換十進制整數(shù)轉(zhuǎn)換二進制整數(shù)十進制整數(shù)轉(zhuǎn)換二進制整數(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】把十進制的43轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)。(43)10=(101011)2372023/2/6進位計數(shù)制及其轉(zhuǎn)換十進制小數(shù)轉(zhuǎn)換二進制小數(shù)十進制小數(shù)轉(zhuǎn)換二進制小數(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】把十進制的0.6875轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)。(0.6875)2=(0.1011)2382023/2/6在十進制小數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制小數(shù)時，整個計算過程可能無限制地進行下去（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位計數(shù)制及其轉(zhuǎn)換十進制混合小數(shù)轉(zhuǎn)換二進制數(shù)混合小數(shù)由整數(shù)和純小數(shù)復合而成。轉(zhuǎn)換時將整數(shù)部分和純小數(shù)部分分別按上述進行轉(zhuǎn)換，然后再將它們組合起來即可。(43.6875)10=(101011.1011)2392023/2/6進位計數(shù)制及其轉(zhuǎn)換二進制數(shù)轉(zhuǎn)換十進制數(shù)將被轉(zhuǎn)換的數(shù)按式展開，并計算出結(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進位計數(shù)制及其轉(zhuǎn)換二進制數(shù)與八進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換三位二進制數(shù)恰有八種組合（000、001、……、111）?？梢孕?shù)點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。然后用一個等值的八進制數(shù)代換每一組的三位二進制數(shù)，不足補0。

【例1-3】將二進制數(shù)1101001.0100111，轉(zhuǎn)換成八進制數(shù)。將它從小數(shù)點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進位計數(shù)制及其轉(zhuǎn)換二進制數(shù)與八進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換八進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)的方法，把一位八進制數(shù)轉(zhuǎn)換成所對應的三位二進制數(shù)，然后去掉不需要的0?！纠?-4】將八進制數(shù)71.54，轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)。71.5

4111001.101110(71.54)8=(111001.10111)2422023/2/6進位計數(shù)制及其轉(zhuǎn)換二進制數(shù)與十六進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換四位二進制數(shù)恰有十六種組合(0000、0001、……1111)?？梢孕?shù)點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。然后用一個等值的十六進制數(shù)代換每一組的四位二進制數(shù)，不足補0?！纠?-5】將二進制數(shù)1101001.0100111，轉(zhuǎn)換成十六進制數(shù)。將它從小數(shù)點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進位計數(shù)制及其轉(zhuǎn)換二進制數(shù)與十六進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)的方法，把一位十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換成所對應的四位二進制數(shù)，然后去掉不需要的0?！纠?-6】將十六進制數(shù)B2.C，轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)。B 2.C10110010.1100(B2.C)16=(10110010.11)2442023/2/6數(shù)值型數(shù)據(jù)的表示與存儲二進制數(shù)在存儲到計算機中的時候并不是直接將二進制數(shù)保存到計算機的存儲設備中。在計算機表示數(shù)值時，也有一定的要求和規(guī)范。計算機數(shù)據(jù)存儲單位在信息學領域中，一個二進制的數(shù)位被稱為一個比特（bit），比如10101B，這個二進制數(shù)所表示的信息為5bit。在計算機中存儲器的基本單位是字節(jié)（Byte），一個字節(jié)包含8個比特（bit），即1Byte=8bits。452023/2/6數(shù)值型數(shù)據(jù)的表示與存儲計算機數(shù)據(jù)存儲單位二進制數(shù)10101B，保存在計算機中的時候，除了其數(shù)值部分10101外，還要補三個0來湊齊8位，才能保存在計算機的存儲器中。即保存在計算機的存儲器中的二進制數(shù)為00010101B。在字節(jié)之上還有若干個存儲單位，它們相鄰之間單位的轉(zhuǎn)換關系一般為210，也就是1024。 1KB=1024B，1MB=1024KB， 1GB=1024MB，1TB=1024GB462023/2/6數(shù)值型數(shù)據(jù)的表示與存儲計算機中數(shù)的表示在計算機中數(shù)的符號也用二進制數(shù)碼表示，通常將最高位作為符號位，正數(shù)的符號位為0，負數(shù)的符號位為1。如：用1個字節(jié)存儲十進制數(shù)-43，在計算機中的表示為二進制數(shù)10101011，其中最高位為1，表示這是個負數(shù)，后7位來表示這個數(shù)的值，如果不夠7位則用0來補全。用符號位進行了“符號化”的數(shù)稱為機器數(shù)，而沒有用符號位進行“符號化”的數(shù)稱為數(shù)的“真值”。機器數(shù)一般是固定長度的，數(shù)的位不夠時應當補足。472023/2/6數(shù)值型數(shù)據(jù)的表示與存儲整數(shù)的表示原碼原碼是一種簡單的機器數(shù)表示法。正數(shù)的符號用0表示，負數(shù)的符號用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)的表示與存儲整數(shù)的表示反碼反碼也是一種機器數(shù)的表示法。正數(shù)的反碼與原碼是一樣的，而負數(shù)的反碼則是符號位不變，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)的表示與存儲整數(shù)的表示補碼補碼表示法的指導思想：把負數(shù)轉(zhuǎn)化為正數(shù)，使減法變成加法，從而使正負數(shù)的加減運算轉(zhuǎn)化單純的正數(shù)相加運算。有符號整數(shù)在計算機都是以補碼的形式保存的!!!求補碼比較復雜，這里介紹一種簡單的轉(zhuǎn)換方法：如果X≥0時，這個數(shù)的補碼與原碼相同；如果X<0時，這個數(shù)補碼符號位（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)的表示與存儲整數(shù)的表示【例1-7】求43D與-43D的8位原碼、反碼與補碼。X=43D其真值為：101011B，這個二進制數(shù)的機器數(shù)的原碼為：[X]原=00101011，由于正數(shù)的原碼，反碼與補碼是一樣的，所以[X]原=[X]反=[X]補=00101011。X=-43D，其真值為：101011B

，這個二進制數(shù)的機器數(shù)的原碼為：[X]原=10101011，[X]反=11010100，[X]補=11010101。

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

000000000000000000000000-0

100000001111111100000000＋1000000010000000100000001－1100000011111111011111111－15100011111111000011110001－127111111111000000010000001－128無無10000000數(shù)值型數(shù)據(jù)的表示與存儲浮點數(shù)表示在計算機中，有小數(shù)點的數(shù)，或者說實數(shù)通常是以浮點數(shù)的形式保存在計算機中的。任意一個二進制小數(shù)總可以表示為純小數(shù)和一個2的整數(shù)次冪的乘積。例如，二進制數(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這個二進制實數(shù)的尾數(shù)為0.101011B，階碼為100B。532023/2/6數(shù)值型數(shù)據(jù)的表示與存儲浮點數(shù)表示在計算機中保存浮點數(shù)時，階碼P用整數(shù)表示，可為正數(shù)或負數(shù)。用一位二進制數(shù)Pf表示階碼的符號位，當Pf=0時，表示階碼為正數(shù)；當Pf=1時，表示階碼為負數(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，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)為負數(shù)（也就是N為負數(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)的表示與存儲計算機在本質(zhì)上只能處理二進制數(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)過相關的處理過程，把它們轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)才能由計算機進行處理。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）。文本在計算機中的表示主要是對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)的表示與存儲英文編碼：ASCII碼美國信息交換標準代碼ASCII碼（AmericanStandardCodeforInformationInterchange）是基于英文字母的一套計算機字符編碼系統(tǒng)。在標準ASCII碼中一共定義了128個字符，每個字符用一個7位二進制數(shù)表示。33個字符為控制字符95個可顯示的字符，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)換為十進制數(shù)即65D非數(shù)值型數(shù)據(jù)的表示與存儲統(tǒng)一編碼：UnicodeUnicode是一項字符編碼標準，它對世界上大部分的文字系統(tǒng)進行了整理、編碼，使得計算機可以用更為簡單的方式來呈現(xiàn)和處理文字。目前最新的版本為第六版，已收入了超過十萬個字符。Unicode的實現(xiàn)方式不同于編碼方式。Unicode的實現(xiàn)方式稱為Unicode轉(zhuǎn)換格式（UnicodeTransformationFormat，簡稱UTF）。目前，Unicode通用的實現(xiàn)方式是UTF-16和UTF-8。582023/2/6非數(shù)值型數(shù)據(jù)的表示與存儲漢字編碼：GB2312-80GB2312或GB2312-80是中華人民共和國國家標準簡體中文字符集，全稱《信息交換用漢字編碼字符集?基本集》，由中國國家標準總局發(fā)布，1981年5月1日實施。GB2312標準共收錄6763個漢字，其中一級漢字3755個，二級漢字3008個。GB2312中對所收漢字進行了“分區(qū)”處理，總共有94個區(qū)，每區(qū)含有94個漢字或者符號。16-55區(qū)為一級漢字，按拼音排序；56-87區(qū)為二級漢字，按部首排序592023/2/6非數(shù)值型數(shù)據(jù)的表示與存儲漢字編碼：GB2312-80可以將GB2312編碼表理解成一個94×94的矩陣，依次把漢字字符放入這個矩陣中，每個字符就對應的有一個行號（區(qū)號）和一個列號（位號）。這樣就把一個漢字字符轉(zhuǎn)換成了兩個數(shù)字，而這兩個數(shù)字就構(gòu)成了這個漢字的區(qū)位碼?！鞍　弊质荊B2312之中的第一個漢字，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)換為十六進制數(shù)就是10H，“低位字節(jié)”轉(zhuǎn)換為十六進制就是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，就得到了國標碼。“啊”字的國標碼的中“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，要將這兩個字節(jié)的漢字編碼的最高位設置為1。機內(nèi)碼是真正存儲在計算機中漢字編碼?！鞍　弊值臋C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。“啊”字在大多數(shù)支持GB2312的計算機系統(tǒng)中，會以兩個字節(jié)，B0H（第一個字節(jié)）A1H（第二個字節(jié)）儲存。也就是說:機內(nèi)碼=區(qū)位碼+A0A0H612023/2/61.3多媒體技術計算機怎么處理影像和聲音？62多媒體與多媒體技術多媒體技術的基本概念媒體（Media）就是人與人之間實現(xiàn)信息交流的中介，簡單地說，就是信息的載體，也稱為媒介。

在計算機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。在計算機系統(tǒng)中，組合兩種或兩種以上媒體的一種人機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多媒體技術的基本概念多媒體技術是計算機交互式綜合處理多媒體信息——文本、圖形、圖像、音頻、視頻和動畫，使多種信息建立邏輯連接，集成為一個具有交互性的系統(tǒng)。簡言之，多媒體技術就是具有集成性、實時性和交互性的計算機綜合處理多種媒體信息的技術。多媒體技術有以下幾個主要特點：集成性交互性多樣性642023/2/6多媒體與多媒體技術多媒體系統(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)工具用戶應用軟件652023/2/6多媒體信息的計算機表示圖形與圖像的計算機表示圖形（Graphic）計算機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)的存儲空間較小，并且可以任意進行縮放，常用于計算機的影視動畫制作和工程圖形設計中。圖像（Image）在計算機中，由數(shù)字陣列信息組成，陣列中的各項數(shù)字用來描述構(gòu)成圖像的各個點（稱為像素點）的強度與顏色等信息，所以圖像也可以被稱為位圖（bit-mappedpicture）。662023/2/6多媒體信息的計算機表示圖形與圖像的計算機表示圖像的基本要素包括以下兩個方面：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像素所用的二進制位數(shù)，因為這個二進制數(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，所使用的二進制數(shù)的位數(shù)越多，能表達的顏色數(shù)目也越多。672023/2/6多媒體信息的計算機表示圖形與圖像的計算機表示由圖像的分辨率和像素深度可以計算圖像的所占用的存儲空間。如果圖像未經(jīng)壓縮處理，一幅圖像的所占用的存儲空間可以按下面的公式進行計算：圖像存儲空間＝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多媒體信息的計算機表示視頻的計算機表示視頻的數(shù)字化指在一段時間內(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)的處理過程視頻可以看成是配有相應聲音效果的圖像的快速更替。數(shù)字視頻用三個基本參數(shù)來進行描述，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多媒體信息的計算機表示視頻的計算機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，每秒連續(xù)動態(tài)變化24次以上的物體就可看成是平滑連續(xù)運行的。一個標準的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，時長為1分鐘。

則它所占據(jù)的存儲空間為： 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)存儲空間約為750GB。702023/2/6多媒體信息的計算機表示音頻的計算機表示基本概念數(shù)字音頻是模擬聲音進入計算機后的一種記錄和存儲形式。計算機在處理聲音時，除了輸出仍用波形形式外，記錄、存儲和傳送都不能使用波形形式，而必須進行數(shù)字化，使時間上連續(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多媒體信息的計算機表示音頻的計算機表示數(shù)字音頻處理音頻信號的數(shù)字化就是對時間上連續(xù)波動的聲音信號進行采樣和量化，對量化的結(jié)果選用某種音頻編碼算法進行編碼，所得結(jié)果就是音頻信號的數(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步驟構(gòu)成。722023/2/6模擬音頻信號采樣量化編碼壓縮(可選)音頻文件多媒體信息的計算機表示音頻的計算機表示數(shù)字音頻處理采樣（Sampling）對振幅隨時間連續(xù)變化的模擬信號波形按一定的時間間隔取出樣值，形成在時間上不連續(xù)的脈沖序列，稱之為采樣。732023/2/6多媒體信息的計算機表示音頻的計算機表示數(shù)字音頻處理量化（Quantization）將采樣值相對于振幅進行離散的數(shù)值化的操作稱為量化742023/2/6多媒體信息的計算機表示音頻的計算機表示數(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；采樣的標本中存在著相關性。752023/2/6多媒體信息的計算機表示音頻的計算機表示數(shù)字音頻的相關指標對模擬音頻信號進行采樣量化編碼后，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”，是描述每個采樣點值的二進制位數(shù)。聲道數(shù)：聲音通道的個數(shù)稱為聲道數(shù)，是指一次采樣所記錄產(chǎn)生的聲音波形個數(shù)。762023/2/6多媒體信息的計算機表示音頻的計算機表示數(shù)字音頻的相關指標772023/2/6指標名稱采樣頻率量化位數(shù)聲道數(shù)指標內(nèi)容每秒抽取聲波幅度樣本的次數(shù)每個采樣點用多少二進制位表示數(shù)據(jù)范圍使用聲音通道的個數(shù)指標效果采樣頻率越高，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)量翻倍常用指標數(shù)值11.025kHz，22.05kHz，44.1kHz8bit，16bit單聲道，立體聲多媒體信息的計算機表示音頻的計算機表示音頻文件容量的計算通常音頻文件在存儲時以字節(jié)為單位，模擬波形聲音被數(shù)字化后音頻文件的存儲量（假定未經(jīng)壓縮）的計算公式為：音頻存儲空間=采樣頻率×(量化位數(shù)/8)×聲道數(shù)×聲音持續(xù)時間782023/2/6多媒體信息的計算機表示音頻的計算機表示音頻文件容量的計算【例1-9】計算用44.1KHz的采