大學計算機基礎知識點總結大學計算機基礎知識點總結第一章

計算機及信息技術概述（了解）1、計算機發展歷史上的重要人物和思想1、法國物理學家帕斯卡(1623-1662)：在1642年發明了第一臺機械式加法機。該機由齒輪組成，靠發條驅動，用專用的鐵筆來撥動轉輪以輸入數字。2、德國數學家萊布尼茨：在1673年發明了機械式乘除法器。基本原理繼承于帕斯卡的加法機，也是由一系列齒輪組成，但它能夠連續重復地做加減法，從而實現了乘除運算。3、英國數學家巴貝奇：1822年，在歷經10年努力終于發明了“差分機”。它有3個齒輪式寄存器，可以保存3個5位數字，計算精度可以達到6位小數。巴貝奇是現代計算機設計思想的奠基人。英國科學家阿蘭?圖靈(理論計算機的奠基人)圖靈機：這個在當時看來是紙上談兵的簡單機器，隱含了現代計算機中“存儲程序”的基本思想。半個世紀以來，數學家們提出的各種各樣的HYPERLINK計算模型都被證明是和圖靈機等價的。美籍匈牙利數學家馮?諾依曼(計算機鼻祖)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；應采用二進制簡化機器的電路設計；采用“存儲程序”技術,以便計算機能保存和自動依次執行指令。七十多年來，現代計算機基本結構仍然是“馮·諾依曼計算機”。2、電子計算機的發展歷程1、1946年2月由賓夕法尼亞大學研制成功的ENIAC是世界上第一臺電子數字計算機。“誕生了一個電子的大腦”致命缺陷：沒有存儲程序。2、電子技術的發展促進了電子計算機的更新換代：電子管、晶體管、集成電路、大規模及超大規模集成電路3、計算機的類型按計算機用途分類：通用計算機和專用計算機按計算機規模分類：巨型機、大型機、小型機、微型機、工作站、服務器、嵌入式計算機按計算機處理的數據分類：數字計算機、模擬計算機、數字模擬混合計算機1.1.4

計算機的特點及應用領域計算機是一種能按照事先存儲的程序，自動、高速地進行大量數值計算和各種信息處理的現代化智能電子設備。（含義）1、運算速度快2、計算精度高3、存儲容量大4、具有邏輯判斷能力5、按照程序自動運行應用領域：科學計算、數據處理、過程與實時控制、人工智能、計算機輔助設計與制造、遠程通訊與網絡應用、多媒體與虛擬現實1.1.5

計算機發展趨勢：巨型化、微型化、網絡化、智能化1、光計算機

2、生物計算機

3、量子計算機1.2計算機系統構成·一個完整的計算機系統有硬件系統和軟件系統兩大部分組成·硬件系統是指能夠收集、加工、處理數據以及輸出數據所需的設備實體，是看得見、摸得著的部件總和。·軟件系統是指為了充分發揮硬件系統性能和方便人們使用硬件系統，以及解決各類應用問題而設計的程序、數據、文檔總和，它們在計算機中體現為一些觸摸不到的二進制狀態，存儲在內存、磁盤、閃存盤、光盤等硬件設備上。1.3.1

信息技術概念信息是一種知識，是接受者事先不知道不了解的知識。數據是信息的載體。數值、文字、語言、圖形、圖像等都是不同形式的數據。

4次信息革命：文字、造紙和印刷術、電報電話廣播電視、計算機與網絡現代信息技術：計算機技術＋微電子技術＋通信技術1.3.1

信息技術產業與人才信息產業是信息社會的支柱，主要包括：計算機硬件制造業、計算機軟件業、信息服務業以及國民經濟中傳統行業的信息化信息產業屬資本密集型、知識密集型、人才密集型的產業。信息技術教育包括：·

對信息科學的理解·

對信息應用的實踐能力·

對信息社會的認識和態度第二章

計算機信息基礎2.1.1

數制的概念位權：在數制中，各位數字所表示值的大小不僅與該數字本身的大小有關，還與該數字所在的位置有關，我們稱這關系為數的位權。位權：一個與數字位置有關的常數，位權=Rn2.1.3

二進制和其它進制的轉換十進制轉二進制：整數部分除以2取余，直至商為0；小數部分乘以2取整，直至小數部分為0或達到所需精度為止。十進制轉八進制：方法同上。整數部分除以8，小數部分乘以8。十進制轉十六進制：方法同上。整數部分除以16，小數部分乘以16。2.2

計算機中的數據單位位(bit)：計算機存儲數據的最小單元(0、1)字節(Byte)：處理數據的基本單位(8bit/Byte)常用的字節計數單位：1KB＝1024Byte

(210B)

1MB＝1024KB

(220B)

1GB＝1024MB

(230B)

1TB＝1024GB

(240B)字長：CPU一次處理數據的二進制位數。2.3

信息表示與編碼所謂編碼，就是利用數字串來標識所處理對象的不同個體。2.3.1

整數的表示在數學中，數值是用“＋”和“－”表示正數和負數的，而在計算機中只有0和1，所以正負號也用0和1表示，即數值符號數字化。補碼的概念是怎么來的？“模”是指一個系統所能表示的數據個數。按模運算是指運算結果超過模時，模（或模的整數倍）將溢出而只剩下余數。假設M為模，若數a，b滿足a＋b＝M，則稱a，b互為補數。

在有模運算中，減去一個數等于加上這個數對模的補數。2.3.2

實數的表示定點數：小數點位置固定的數稱為定點數。浮點數：小數點位置不固定的數稱為浮點數與漢字有關的編碼：（1）、輸入碼(2)國標碼和區位碼：每個漢字占兩個字節的編碼，且每個字節最高位均為0。所有漢字分94個區，每個區94個漢字。由此構成區位碼。而區位碼的區碼和位碼各加32就得到國標碼。（3）機內碼（4）字型碼：漢字存儲在計算機內采用機內碼，但輸出時必須轉換成字形碼，再根據字形碼輸出漢字。字形碼又稱漢字字模，用于在顯示器或打印機上輸出各種文字和符號。點陣漢字：每一個漢字以點陣形式存儲，有點的地方為“1”，空白的地方為“0”。有16×16、24×24、48×48點陣等。點陣越大，字形分辨率越好，字形也越美觀，但漢字存儲的字節數就多，字庫也就越龐大。2.3.6

多媒體信息的數字化數字化就是對模擬世界的一種量化，表示信息的最小單位是位(bit)——“0”或“1”。HYPERLINK多媒體信息在計算機中也要轉換為0和1，因此也需要進行編碼。第三章計算機硬件體系結構3.1計算機系統的構成一個完整的計算機系統是由硬件和軟件組成。硬件是由運算器、控制器、存儲器、輸入設備、輸出設備五部分組成。其中：

中央處理器(簡稱CPU)=運算器+控制器主機=中央處理器+主存儲器軟件是指各類程序和數據，計算機軟件包括計算機本身運行所需要的系統軟件和用戶完成任務所需要的應用軟件。3.1.2馮·諾依曼型計算機的結構馮·諾依曼型計算機是將程序和數據事先存放在外存儲器中，在執行時將程序和數據先從外存裝入內存中，然后使計算機在工作時自動地從內存中取出指令并加以執行，這就是存儲程序概念的基本原理。馮·諾依曼計算機體系結構的主要特點是：(1)采用二進制形式表示程序和數據。(2)計算機硬件是由運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備五大部分組(3)程序和數據以二進制形式存放在存儲器中。(4)控制器根據存放在存儲器中的指令(程序)工作。3.1.3微型計算機的誕生與發展微型機屬于第四代電子計算機產品，即大規模及超大規模集成電路計算機。微機的核心部件是CPU3.2微型計算機主機結構微型機基本是由顯示器、鍵盤和主機構成。在主機箱內有CPU、主板、內存、硬盤、光驅、電源等。3.2.1中央處理器CPUCPU：運算器部件、寄存器部件和控制器部件。CPU從存儲器取出指令，放入CPU內部的指令寄存器，并對指令譯碼。它把指令分解成一系列的微操作，然后發出各種控制命令，執行微操作系列，從而完成一條指令的執行。CPU的主要性能指標：(1)主頻/外頻（主頻=外頻×倍頻，即CPU工作頻率）(2)數據總線寬度（即字長，指CPU傳輸數據的位數）(3)地址總線寬度（決定了CPU可訪問的地址空間）(4)工作電壓（低電壓可減少CPU過熱，降低功耗）(5)高速緩存Cache（加速CPU與其它設備間數據交換）(6)運算速度（CPU每秒能處理的指令數）1.運算器運算器是完成算術和邏輯運算的部件，又稱算術和邏輯運算單元。計算機所完成的全部運算都是在運算器中進行的。運算器的核心部件是:(1)運算邏輯部件(2)寄存器部件2.控制器控制器負責從存儲器中取出指令，并對指令進行譯碼，并根據指令譯碼的結果，按指令先后順序，負責向其它各部件發出控制信號，保證各部件協調一致地完成各種操作。控制器主要由以下部件組成：①程序計數器。存放下一條將要執行的指令在內存中的地址；

②指令寄存器。保存現在正在執行的指令；③指令譯碼器。用來識別指令的功能，分析指令的操作要求；④時序部件。產生計算機工作中所需的各種定時控制信號，對各種微操作控制信號進行定時控制。以協調各部件的工作順序；⑤微操作控制電路。一條指令的執行可以分解為一系列不可再分的微操作命令信號，即微命令，以指揮整個計算機有條不紊地工作。3.2.2高級CPU技術1、超線程技術2、雙核心CPU技術：由于組建雙CPU系統的高成本和復雜性，桌面電腦上并未得到普及。用“雙核”技術，就是在單個CPU中真正集成兩個物理運行核心，因此在實際使用中，這種“雙核心處理器”和使用兩個獨立CPU組建的系統在工作原理和性能上基本沒有區別。目前，CPU已從雙核向4核、8核和多核方向發3.2.3主板主板是電腦中各種設備的連接載體。它提供CPU、各種接口卡、內存條和硬盤、軟驅、光驅的插槽，其它的外部設備也會通過主板上的I/O接口連接到計算機上。早期的PC機主板是將快速的CPU、中速的內存、慢速的外設都連接在一條總線上，使系統的總體性能得不到優化。3.2.4內存儲器內存儲器(簡稱內存)，由半導體材料構成。內存分為只讀存儲器和隨機讀寫存儲器。1.只讀存儲器ROM·特點：存儲的信息只能讀出，不能隨機改寫或存入，斷電后信息不會丟失，可靠性高。·ROM分類(1)掩膜式ROM(MaskROM)(2)可編程PROM(ProgrammableROM)(3)可擦除EPROM(ErasablePROM)(4)電可擦EEPROM(ElectricallyEPROM)(5)快擦寫ROM(FlashROM)2.隨機存儲器RAM特點：用于存放原始數據、中間結果、最終結果。開機前是空的，斷電后數據消失。RAM分類:(1)SRAM：靜態RAM。不需要充電來保持數據完整性，成本高且集成低，一般做高速緩沖存儲器。(2)DRAM：動態RAM。需要定時充電來保持數據的完整性，通常所說的“內存”主要由它構成。一般指以下兩種類型：①SDRAM---同步動態存儲器②DDR---雙倍速率內存(DDR2---四倍速率內存\DDR3)3.Cache(高速緩存)Cache是一種高速緩沖存儲器，是為了解決CPU與主存之間速度不匹配而采用的一種重要技術。其中片內Cache是集成在CPU芯片中，片外Cache是安插在主板上。高速緩沖存儲器的存取速度比主存要快一個數量級，大體與CPU的處理速度相當。4.多級緩存最早的CPU緩存容量很低。當集成在CPU內核中的緩存已不能滿足CPU的需求，而制造工藝上的限制又不能大幅度提高緩存的容量時，出現了集成在與CPU同一塊主板上的緩存，此時把CPU內核集成的緩存稱為一級緩存，而外部的稱為二級緩存。現在多數CPU內部也有二級緩存，于是二級緩存又可分為內部二級緩存和外部二級緩存。較高端的CPU中還會帶有三級緩存。6.存儲器的層次結構既要速度快，又要求容量大，同時價格又要求合理，在目前技術條件下這三項指標很難用單一種類的存儲器來實現。折衷的方法是采用層次結構。3.3外部存儲器外部存儲器通常用來存放需要長期保存的各種程序和數據。當需要執行或處理這些程序和數據時，必須將其先調入到內存中然后再被CPU處理，所以外存實際上屬于輸入／輸出設備。目前微機常用的外存儲器主要有軟盤、硬盤、光盤、U盤等。3.3.2硬盤硬盤是微機最重要的外部存儲器，常用于安裝微機運行所需的系統軟件和應用軟件，以及存儲大量數據。(1)硬盤存儲格式硬盤是由多個涂有磁性物質的金屬圓盤盤片組成，盤片的每一面都有一個讀寫磁頭，在對硬盤進行格式化時，將對盤片進行劃分磁道和扇區，對于大容量的硬盤還將多個扇區組織起來成為一個塊——“簇”，簇成為磁盤讀寫的基本單位。有的簇是一個扇區，有的有好幾個扇區，可以在格式化的參數中給定。(2)硬盤性能指標①硬盤的容量。現在微機上所配置的硬盤一般在200GB以上。

②硬盤的轉速。硬盤的轉速越快，硬盤尋找文件的速度也就越快。現在的主流硬盤轉速一般為7200rpm以上。③緩存。硬盤自帶的緩存，緩存越多，越能提高硬盤的訪問速度。(3)硬盤接口硬盤接口分為IDE、SATA、SCSI和光纖通道四種，IDE接口硬盤多用于家用產品中，SATA是種新生的硬盤接口類型。(4)硬盤格式化①硬盤低級格式化。主要是對一個新硬盤劃分磁道和扇區。

②硬盤分區。把硬盤劃分為成若干個相對獨立的邏輯分區。③硬盤高級格式化。高級格式化主要是對指定的硬盤分區進行初始化，建立文件分配表以便系統按指定格式存儲文件。。3.3.3光盤存儲器光盤簡稱CD(CompactDisc)是利用塑料盤片表面凹凸不平的特征，通過光的反射來記錄和識別二進制的0、1信息。光盤的分類:1．只讀型光盤只讀光盤中的數據是在制作時寫入的，用戶只能讀數據，而不能寫入或修改光盤中的數據。音頻光盤CD-DA、數據光盤CD-ROM、VCD、DVD等都屬于只讀光盤。2．一次寫入光盤這種光盤允許一次寫入數據，但不能修改和擦除數據，如CD-R。3．可擦寫光盤這種光盤可多次寫入或修改數據，如CD-RW。從光盤中讀取數據的設備我們稱之為光驅。光驅把經過聚焦后的激光投射到光盤上，利用光盤的凹坑或非凹坑邊緣反射的激光強度不同而將其表示為不同的電信號。光驅倍數是指光盤的數據傳輸率（150KB/s為單倍，以此類推）。CD-ROM光盤驅動器能讀除DVD以外的所有光盤。而DVD光盤要用DVD驅動器才能讀，DVD驅動器兼容CD-ROM所能讀的光盤。DVD光盤DVD盤片的物理規格與CD盤片是一樣的，CD盤只使用一個面記錄一層的信息，而DVD盤可分為單面單層、單面雙層、雙面單層以及雙面雙層4種結構。DVD按用途可分為以下幾類：應用最廣的是DVD-Video格式，用于存儲影音信息。此外還有DVD-ROM(只讀DVD)、DVD-Audio(音頻DVD)、DVD±R(可寫DVD)、DVD-RAM或DVD±RW(可擦寫DVD)。另外，還有藍光高清DVD光盤。光盤刻錄機是指可讀寫的光盤驅動器。包括CD和DVD兩種刻錄機。①CD刻錄機既有CD-ROM光驅的功能，也能夠向刻錄CD光盤。其傳輸速率一般標注為A/B/C的形式（如20/10/40），其中A表示寫CD-R盤的倍速，B表示寫CD-RW盤的倍速，C表示讀盤的倍速。②DVD刻錄機既具有DVD-ROM光驅的功能，也能夠刻錄DVD光盤和CD光盤。3.3.4

USB盤通過USB接口與電腦連接，實現即插即用，具有小巧、可靠、易于操作等特點。閃存盤中無任何機械式裝置，抗震性能強。U盤中的存儲模塊其實就是Flash-ROM。移動硬盤一般由筆記本硬盤和硬盤盒組成。3.4.1輸入設備(1)鍵盤(2)鼠標(3)掃描儀3.4.2輸出設備(1)顯示器(2)打印機(1)顯示器CRT顯示器在工作時，電子槍發出電子束轟擊熒光粉層上的某一點，使該點發光，每個像素有紅、綠、藍三基色組成，通過對三基色的強度的控制就能合成各種不同顏色。液晶顯示器LCD的優點在于：①圖像穩定。由于只有在畫面內容發生變化時才需要刷新，因此沒有閃爍感；②

液晶底板整體發光，真正的完全平面；③LCD顯示器基本上沒有輻射；④能耗低。約為CRT顯示器的三分之一。(2)打印機常用的有針式打印機、噴墨打印機和激光打印機等。①針式打印機特點。利用鋼針擊打色帶把色帶上的墨打印在紙上形成文本或圖形。缺點是打印質量差、速度慢、噪聲大；優點是可以打多聯紙，耗材相對較便宜。②噴墨打印機特點。打印頭上有若干個噴頭，打印時，墨水以每秒近萬次的頻率噴射到紙上。與其它兩類打印機相比，在打印質量、速度、噪聲及成本方面處于中等層次。③激光打印機特點。利用激光可以形成很細的光點，將碳粉固著在紙上，加熱后碳粉固定在紙上，最后印出文字和圖片。優點是打印速度快、噪音低、質量好，缺點是價格及打印成本較高。對三種打印機的打印效果對比來說，激光最好，噴墨其次，而針式相對較差。3.4.3其他外部設備(1)多媒體設備（第七章）(2)調制解調器3.5.1計算機指令系統指令：是指計算機執行特定操作的命令。是程序設計的最小語言單位。指令系統：是指一臺計算機所能執行的全部指令的集合。不同型號的計算機有不同的指令系統。它反映了計算機的處理能力。可分為以下四個步驟：開始執行程序時，先給程序計數器PC賦以第一條指令的首地址0100H。

①取指令

按照計數器中的地址從內存中取出指令(070270H)，并送往指令寄存器。然后計數器PC自動加1指向下一指令地址。②分析指令

對指令寄存器中存放的指令(070270H)進行分析，由譯碼器對操作碼(07H)進行譯碼，由地址碼(0270H)確定操作數地址。③執行指令取出操作數，去完成該指令所要求的操作。例如做加法指令，取內存單元(0270H)的值和累加器的值相加，結果還是放在累加器。

④一條指令執行完成，再回到①取指令階段開始下一指令的執行。3.5.3計算機硬件系統的性能指標(1)CPU的主頻。主頻越高，單位時間內完成的指令數也越多，CPU工作的速度也就越快。(2)字長。字長越長，計算機一次所能處理信息的位數就越多，表現為計算機的運算速度越快。(3)運算速度。它是一項綜合性的性能指標。是指計算機每秒鐘執行的指令數，單位是MIPS，即每秒百萬條指令。(4)內存容量。內存容量越大，一次讀入的程序、數據就越多，計算機的運行速度也就越快。(5)內存存取速度。內存連續啟動兩次獨立的“讀”或“寫”操作所需的最短時間，稱為存取周期。(6)I/O速度。I/O的速度是指CPU與外部設備進行數據交換的速度。目前系統性能的瓶頸越來越多地體現在I/O速度上。第四章計算機操作系統操作系統是配置在計算機硬件上的第一層軟件，是控制計算機所有操作的軟件。4.1.1

操作系統的概念操作系統：是管理計算機軟硬件資源的程序，同時它又是用戶與計算機硬件的接口。4.1.2

操作系統的構成進程管理、內存管理、文件管理、輸入/輸出系統管理、二級存儲管理、聯網、保護系統、命令解釋程序4.2.1

操作系統的類別經過多年的發展，操作系統多種多樣。為提高大型計算機系統的資源利用率，操作系統從批處理，多道程序發展為分時操作系統。為了滿足計算機處理實時事件的需要，就有實時操作系統。為適應個人計算機系統的需要又出現了桌面操作系統。為適應并行系統的需要，就有了多處理器操作系統。為滿足網絡和分布計算的需要，就有了網絡操作系統和分布式操作系統。此外，還有為支持嵌入式計算機的嵌入式操作系統。4.2.2

計算環境從計算機誕生至今，操作系統總是與具體的計算環境相聯系，它總是在某種計算環境中設置和使用，就目前來看計算環境可分為以下幾類：1.傳統計算環境指普通意義下的獨立或聯網工作的通用計算機所形成的計算環境。2.基于Web的計算環境互聯網的普及使得計算被延伸到Web環境。3.嵌入式計算環境嵌入式計算機就是安裝在某些設備上的計算部件，其計算相對比較簡單。4.3.1

進程的概念什么是進程？它與程序有什么區別？程序：用戶為完成某一個特定問題而編寫的操作步驟。進程：可以簡單地被看作是正在執行的程序。但是進程需要一定的資源來完成它的任務(例如CPU時間、內存、文件和I/O設備)。進程與程序的區別在于進程是動態的、有生命力的，而程序是靜態的。一個程序加載到內存，系統就創建一個進程，程序執行結束后，該進程也就消亡了。

在計算機中，由于多個程序共享系統資源，就必然引發對CPU的爭奪。如何有效地利用CPU資源，如何在多個請求CPU的進程中選擇取舍，這就是HYPERLINK進程管理要解決的問題。4.3.3

進程控制塊PCB(略)為了控制進程，操作系統就必須知道進程存儲在哪里，以及進程的一些屬性。

進程控制塊是進程實體的一部分，是操作系統中記錄進程的專用數據結構。一個新的進程創建時，操作系統就會為該進程建立一個進程控制塊。操作系統根據進程控制塊對并發進程進行控制。4.3.4

進程調度及隊列圖計算機采用多道程序的目的是使得計算機系統無論何時都有進程運行，單處理器的計算機在某一時刻CPU只能運行一個進程，如果存在多個進程，其它進程就需要等待CPU空閑時才能被調度執行。當一個進程處于等待或CPU時間片用完時，操作系統就會從該進程中拿走CPU控制權，然后再交給其它進程使用，這就是進程的調度。4.3.5

CPU調度及其準則在設計CPU調度程序時主要應該考慮的準則包括：(1)CPU使用率。讓CPU盡可能地忙。(2)吞吐量。讓CPU在一定時間內完成的進程數盡可能多。(3)周轉時間。讓進程從提交到運行完成的時間盡可能短。(4)等待時間。讓進程在就緒隊列中等待所花時間之和盡可能短。(5)響應時間。讓進程從提交請求到產生第一響應之間的時間盡可能短。主要的CPU調度算法1、先到先服務2、最短作業優先3、優先權4、輪轉5、多級隊列6、多級反饋隊列4.3.7

進程的同步與互斥進程的同步就是指相互協作的進程不斷調整它們之間的相對速度，以實現共同有序地推進。換句話說,在操作系統中，允許多個進程并發運行。然而，有些進程之間本身存在某種聯系，它們在系統中需要一種協作，以保證進程能正確有序地執行并維護數據的一致性。在操作系統中，可能存在著多個進程。而系統中一些資源一次只允許一個進程使用，這類資源被稱為臨界資源。在進程中訪問臨界資源的那段程序稱為臨界區。當一個進程進入臨界區執行時，其它進程就不允許進入臨界區執行，否則就會導致錯誤結果。由此得出:多個進程并發執行時，只允許一個進程進入臨界區運行，這就是進程的互斥。

例如：多個進程在競爭使用打印機時表現為互斥。一個文件可供多個進程共享，其中有一個進程在寫操作時，其它進程則不允許同時寫或讀，表現為互斥。4.3.8

進程的死鎖及處理方法在多道程序設計中，多個進程可能競爭一定數量的資源。一個進程在申請資源時，如果所申請資源不足，該進程就必須處于等待狀態。如果所申請的資源被其它進程占有，那么進程的等待狀態就可能無法改變，從而形成進程之間相互一直等待的局面，這就是死鎖。

競爭資源引起死鎖引起死鎖的四個必要條件：·

互斥：任一時刻只能有一個進程獨占某一資源，若另一進程申請該資源則需延遲到該資源釋放為止。·

占有并等待：即該進程占有部分資源后還在等待其它資源，而該資源被其它進程占有。·

非搶占：某進程已占用資源且不主動放棄它所占有的資源時，其它進程不能強占該資源，只有等其完成任務并釋放資源。·

循環等待：在出現死鎖的系統中，一定存在這樣一個進程鏈，其中每個進程至少占有其它進程所必需的資源，從而形成一個等待鏈。處理死鎖問題的三種方式：·

可使用協議預防和避免死鎖，確保系統從不會進入死鎖狀態。·

可允許系統進入死鎖狀態，然后檢測出死鎖狀態，并加以恢復。·

可忽略進程死鎖問題，并假裝系統中死鎖從來不會發生。即沒有必要把精力花在小概率事件上。處理死鎖優先考慮的順序：先預防和避免

再檢測和恢復o

內存物理地址空間劃分為若干個大小相等的塊(頁框)o

進程的邏輯地址空間也劃分為同樣大小的塊(頁面)o內存分配時每個頁面對應地分配一個頁框，而一個進程所分得頁框在位置上不必是連續的。頁表：操作系統為每個用戶程序建立一張頁表，該表記錄用戶程序的每個邏輯頁面存放在哪一個內存物理頁框。4.5虛擬內存方案虛擬內存是一個容量很大的存儲器的邏輯模型，它不是任何實際的物理存儲器，它一般是借助硬盤來擴大主存的容量。虛擬內存：對于一個進程來講，如果僅將當前要運行的幾個頁面裝入內存便可以開始運行，而其余頁面可暫時留在磁盤上，待需要時再調入內存，并且調入時也不占用新的內存空間，而是對原來運行過的頁面進行置換。這樣，就可以在計算機有限的內存中同時駐留多個進程并運行。而對用戶來講感覺到系統提供了足夠大的物理內存，而實際上并非真實的，這就是虛擬內存。4.5.2

頁面請求與頁面置換算法頁面請求:在虛擬內存技術中，進程運行時并沒有將所有頁面裝入到內存，在運行過程中進程會不斷地請求頁面，如果訪問的頁面已在內存，就繼續執行下去；但如果要訪問的頁面尚未調入到內存，便請求操作系統將所缺頁面調入內存，以便進程能繼續運行下去。頁面置換:如果請求頁面調入內存時，分配給該進程的頁框已用完，就無法立即裝入所請求頁面。此時，必須將進程中的某個頁面從內存的頁框調出到磁盤上，再從磁盤上將所請求的頁面調入到內存的該頁框中。這個過程叫做頁面置換。4.6文件管理文件管理是操作系統最常見的組成部分。文件管理主要提供目錄及其文件的管理。4.6.1

文件的概念文件：保存在外部存儲設備上的相關信息的集合。文件命名：文件主名+擴展名文件存取屬性：·只讀：只允許授權用戶進行讀操作。·讀寫：只允許授權用戶進行讀和寫的操作。·文檔：允許任何用戶進行讀寫操作。·隱藏：不允許用戶直接看到文件名。文件系統：是對文件進行操作和管理的軟件，是用戶與外存之間的接口。這個系統將所有文件組織成目錄結構保存在外存，一個文件對應其中的一個目錄條。目錄條記錄有文件名、文件位置等信息。操作系統對文件的基本操作包括：創建文件、文件寫、文件讀、文件重定位、文件刪除、文件截短。對文件的其它操作包括：文件復制、重命名、更改屬性等。4.6.2

文件的物理結構和邏輯結構文件結構分物理和邏輯結構。其中物理結構是文件在外存上的存儲組織形式，它與具體的存儲設備有關。文件邏輯結構是指用戶能直接感受到的文件組織結構，它與具體的存儲設備無關。無結構文件文件的邏輯結構有結構文件

流式文件

順序文件

索引文件索引順序文件無結構的流式文件：是一維的、連續的、無結構的字符序列，可以看成是由一條無結構的記錄組成的文件。有結構的記錄式文件：是帶有結構的、性質相同的記錄的集合。順序文件：文件所包含的一系列記錄按照某種順序依次連續存儲。索引文件：由主文件和索引表構成。可以實現快速訪問。(1)按輸入記錄的先后次序建立數據區和索引表。(2)待全部記錄輸入完畢后對索引表進行排序，排序后的索引表和主文件一起就形成了索引文件。索引順序文件：順序文件和索引文件特點的結合。順序文件是按主關鍵字有序排列的，將順序文件的所有記錄分組，索引表中為每組的首記錄建立一索引項，組與組之間按關鍵字大小有序排列，組內記錄順序查找。4.6.3

文件的訪問方式1.順序訪問方式順序訪問方式主要適合于對順序文件的訪問。其訪問的位置是由指針定位的。讀操作是讀取指針所指示位置的內容，并自動將指針向后移動，以指示下一次讀的位置。而對寫操作，所寫的內容總是添加到文件的尾部。順序訪問方式是基于磁帶的模型，不僅適合順序存儲設備(如磁盤)，對直接存儲設備(如磁盤)也適合。2.直接訪問方式直接訪問也稱隨機訪問，它指的是允許跳躍式地隨意存取文件中的任何記錄，而不需要任何順序限制。直接訪問是最為常見和高效的文件訪問方式。直接訪問方式是基于磁盤的模型。3.索引訪問方式在進行文件訪問時，首先對索引文件按關鍵字進行檢索，查找到指向數據記錄的指針，根據該指針實現對具體數據記錄的訪問。4.6.4

文件的目錄結構通常，一個磁盤至少應包含一個分區，每個分區用來保存文件和目錄結構。文件目錄的組成：每個文件有一個文件控制塊FCB，它是文件存在的標志，存放了為管理文件所需的所有有關信息。把所有的文件控制塊組織在一起，就構成了文件目錄，每個文件控制塊就是其中的一個目錄項。文件的目錄系統可以組織成單層目錄結構、雙層目錄結構、樹型目錄結構、無環路目錄結構和通用圖目錄結構。樹型目錄結構是目前使用最為廣泛的一種目錄結構。這種目錄結構在邏輯上的構成是一棵樹，子目錄是樹枝，而文件是樹葉。一個用戶所擁有的子目錄位置不需要統一，在一個子目錄下可以再創建子目錄。4.7輸入／輸出系統管理每臺計算機都配備了許多外部設備，它們的性能和操作方式都不一樣。操作系統對設備(即輸入/輸出系統)管理的主要目標是：方便用戶使用外部設備，提高CPU和設備的利用率。4.7.1

基本概念1.端口（port）：I/O設備與計算機通信的連接點被稱為端口。2.控制器(controller)：用于操作端口、總線和設備的一組電子器件，是設備與總線的連接裝置。4.7.2

輸入/輸出控制方式CPU通過端口對外設進行控制的方式有以下幾種：(1)程序控制方式早期計算機采用的方式。CPU向設備控制器發出一條I/O指令啟動設備進行一個字節的輸入或輸出，然后CPU就等待I/O設備進行數據傳送，直到一個字節傳送完畢。接下來，CPU按以上方式處理下一個字節的輸入或輸出。CPU絕大部分時間都用于循環等待及測試I/O是否完成，造成CPU資源的極大浪費。CPU和外圍設備只能串行工作。(2)中斷驅動方式當某進程要啟動某個I/O設備工作時，首先由CPU向相應設備的控制器發出一條I/O命令，然后CPU立即返回繼續執行原來的任務，設備控制器則按照命令的要求去控制I/O設備工作。這時，CPU與I/O設備并行工作。這種方式CPU的利用率較高。但這種方式的缺點是在一次數據傳送過程中，發生中斷次數較多(每次只傳送一個字節)，這將耗去大量CPU處理時間。(3)直接存儲器訪問方式引入設備DMA控制器，在其控制下，以數據塊為單位，將數據從設備直接送入內存或相反，當一個或多個數據塊傳送完畢時才需要CPU干預。該方式CPU的利用率高。(4)通道控制方式通道控制方式是DMA的發展，它把對每一塊數據的讀寫變成對一組數據塊的讀寫，可以進一步減少CPU的干預。更大程度地提高了系統資源的利用率。4.7.3

I/O緩沖管理現代操作系統中，I/O設備與CPU(實際指內存)交換數據時，需要使用緩沖技術。也就是為I/O設備設置緩沖區暫存數據，等到數據積累到一定程度時，再做批量處理。引入緩沖：(1)緩和CPU與I/O設備間速度不匹配的矛盾；(2)減少對CPU中斷頻率；(3)提高CPU與I/O設備間的并行性。4.7.4

設備驅動程序設備驅動程序與具體設備有關，用戶安裝好硬件后還要再安裝驅動程序，計算機才能識別和使用該設備。每個外部設備都有相應的設備驅動程序，它也是硬件的身份識別標志，負責完成設備具體的各種動作(輸入/輸出操作)。一旦為I/O設備安裝了驅動程序，那么應用程序在使用I/O設備時，就不必關心設備的特性、I/O控制方式，這樣就實現了應用程序與設備的無關性。4.8典型操作系統4.8.1

UnixUnix是一個通用、交互式、分時多用戶并支持網絡的操作系統，是可以運行在各種機型(從微機到巨型機在內)上的通用操作系統。主要適用于網絡、大中小型機。缺點：軟件少，價格貴，難掌握。4.8.2

DOSDOS是單用戶、單任務和字符界面的HYPERLINK操作系統，主要為16位微型計算機而設計，DOS目前仍在一些微型計算機上運行，但屬于淘汰產品。4.8.3

Windows界面圖形化，操作便捷采用多任務機制支持網絡功能出色的多媒體功能硬件更容易使用具有眾多應用程序的支持4.8.4

LinuxLinux是一個免費、源代碼開放、自由傳播、類似于Unix的操作系統。它既可以做各種服務器操作系統，也可以安裝在微機上，并提供上網軟件、文字處理軟件、繪圖軟件、動畫軟件等，它除了命令操作外還提供了類似Windows風格的圖形界面，我國自行開發的有紅旗、藍點Linux、麒麟Linux等。缺點是兼容性差，應用軟件安裝困難，操作性差，使用不習慣。4.8.5MacOSMacOS是一運行于蘋果系列微型計算機上的操作系統。蘋果機多用于圖形領域，它往往代表了潮流和時尚，代表精美的工業設計，但它不兼容Windows軟件，所以叫好不叫座。第七章

多媒體技術7.1多媒體計算機技術概述7.1.1

多媒體計算機的概念從一般意義上講，在計算機或通訊領域，媒體是指信息的載體或者信息的存儲實體，信息載體包括數字、文字、聲音、圖形、圖像、視頻，信息的存儲實體包括磁盤、磁帶、光盤、U盤等。而就多媒體計算機而言，媒體則是指信息載體。根據國際電信聯盟的定義，媒體可分為5種：感覺媒體、表示媒體、顯示媒體

存儲媒體、傳輸媒體多媒體：通常所指的多媒體就是文字、聲音、圖像、圖形、動畫、視頻等各種媒體在計算機統一管理下的有機結合。多媒體計算機技術：計算機綜合處理多種媒體信息(文本、圖形、圖像、音頻、視頻和動畫)，使多種信息建立邏輯連接，集成為一個系統且具有交互性。7.1.2多媒體技術的發展歷史1984年，Apple公司推出Machintosh圖形操作系統。1985年，世界上第一臺多媒體計算機問世。1986年，推出光盤系統。1990年，多媒體個人計算機協會制定MPC1標準。1995年，Windows95操作系統問世。7.1.3多媒體技術的特點和關鍵技術多媒體特點是：(1)多樣性：多媒體不只處理一種媒體，而是綜合處理多種媒體，包括圖文聲像信息。(2)集成性：多媒體不是多種媒體簡單的收集，而是被有機地集成為系統。(3)交互性：多種媒體系統可以實現人機互動，用戶可以根據需要來使用系統。關鍵技術，包括：①音頻視頻信號的獲取技術②多媒體數據的壓縮編碼和解碼技術③音頻視頻數據的實時處理和特技④音頻視頻數據的輸出技術多媒體信息的主要元素1．文本：包含字母、數字、漢字等基本元素。2．圖形：又稱矢量圖。3．圖像：又稱位圖或像素圖。4.動畫：采用編程或動畫軟件創作的連續畫面。5.音頻：指人耳能聽到的連續變化的音波。6.視頻：動態的影視圖像。7.1.5未來多媒體技術的發展(1)多媒體技術智能化把人工智能領域某些研究課題與多媒體計算機技術結合。(2)多媒體信息實時處理和壓縮編碼算法芯片化把多媒體信息實時處理和壓縮編碼算法直接放置到CPU芯片中，從而大大改善多媒體計算機的性能指標。(3)虛擬現實技術是指運用多種技術綜合形成一種模擬現實環境的人造環境，用戶在該環境中通過五官和大腦的親自體驗并參與到該虛擬環境中，可以與之交互。讓用戶感覺到如同置身于真實世界一樣，它是多媒體技術的最高境界。7.2.1

多媒體計算機硬件系統(1)基本硬件設備:①光盤存儲器光盤存儲器由光盤和光盤驅動器構成。②音頻卡又名“聲卡”，主要用于處理聲音，是多媒體計算機的基本配置。目前許多計算機的主板上都集成了聲卡的功能，聲卡不再以單獨形式存在。聲卡的作用主要有：①A/D(模/數)轉換——將作為模擬量的自然聲音轉化成數字化的聲音，然后以文件形式保存在計算機中。②D/A(數/模)轉換——把數字化的聲音轉換成模擬量的自然聲音并輸出到聲音還原設備(例如耳機、有源音箱、音箱放大器等)中。③輸入、輸出功能——利用聲卡的輸入/輸出端口可以將模擬信號引入聲卡并轉換成數字信號；也可以將數字信號轉換成模擬信號送到輸出端口驅動音響設備發出聲音。聲卡的主要接口：2.多媒體產品制作軟件，主要包括圖像、視頻、音頻的編輯制作。3.多媒體平臺軟件，用于多媒體素材的組合。4.工具軟件，用于加工和處理數據，如壓縮、加密等。5.應用軟件包括，Windows系統提供的多媒體軟件、動畫播放軟件、聲音播放軟件、光盤刻錄軟件等。7.3音頻信息的獲取和處理7.3.1

數字音頻基本概念聲音是一種機械振動。模擬音頻技術把這種機械振動轉換成電信號，并以模擬電壓的幅度表示聲音強弱。模擬音頻信號:聲音波形在時間和幅度上都是連續的，一般用不同的電壓表示。由于模擬音頻信號是連續的，所以不能由計算機直接處理。數字音頻信號:是把表示聲音強弱的模擬電壓用數字表示。7.3.2音頻信息的數字化數字音頻信號是由模擬聲音經采樣、量化和編碼得來的。其信號在時間和幅度上都用離散的數字序列表示。(1)采樣——時間上的離散其過程是每隔一個時間間隔在模擬聲音的波形上取一個幅度值，把時間上的連續信號變成時間上的離散信號。采樣頻率是指計算機每秒鐘采集多少個聲音樣本。奈奎斯特(Nyquist)采樣定理：采樣頻率≥聲音信號最高頻率×2采樣頻率越高，單位時間所得到的振幅值就會越多，因而對于原聲音曲線的模擬也就越精確。主流聲卡的采樣頻率一般可分為22.05KHz、44.1KHz、48KHz三個等級，22.05只能達到FM廣播的聲質，44.1KHz則是理論上的CD音質界限，48KHz則更加精確一些。(2)量化—幅度上的離散量化的過程是將采樣后的信號按整個聲波的幅度劃分成有限個區段(量化間距)，然后把落入某個間距內的值歸為一類，并賦予相同的量化值。失真在采樣過程中是不可避免的，從下面兩幅圖我們可以直觀地看出，當采用更高的采樣頻率、量化精度，就可以減少失真。但由此得到的數字音頻信號數據量也就越大。(3)編碼由于經采樣和量化后的音頻信號數據量很大，所以一般要先對數字化的音頻信息進行壓縮和編碼后再在計算機內傳輸和存儲。在播放這些聲音時，還需要經解碼器將二進制編碼恢復成原來的模擬聲音信號播放。7.3.3數字音頻文件格式(1)WAV文件格式：來源于對聲音模擬波形采樣，量化、編碼。這種文件最大的缺點是占用存儲空間大。適用領域：音頻原始素材保存。該格式是通用音頻格式。未壓縮的波形音頻文件WAV和CD音頻光盤的存儲容量計算如下：存儲量=采樣頻率×采樣量化位數×聲道數×時間/8舉例：采樣頻率為44.1KHz，采樣數據量化位數(或稱采樣精度)為16位、雙聲道，一張60分鐘的CD唱片所占存儲容量為：(44.1×1000×16×2×3600)/8=635040000(B)≈606(M)(2)MP3文件格式：采用1:10～1:20壓縮率制作的數字音頻文件。必須經過解壓縮才能播放，數據量小。(3)RA文件格式：最早的因特網流媒體音頻，音質相對較差。特點是可在低的帶寬下在網上實時播放。(4)WMA文件格式：因特網流媒體音頻，用于在互聯網上播放的壓縮音頻文件。質量優于RA。(5)MID文件格式：是一種通過電子樂器彈奏，數字化合成的音頻文件，占用空間很小。(6)APE文件格式：是一種音頻無損壓縮格式，可壓縮到傳統無損格式WAV文件的一半；而在音質上超越一般的MP3，達到和CD相同的音質。(7)AIF文件格式：Apple計算機的音頻文件格式。7.4圖像信息的獲取和處理7.4.1

圖像與圖形的區別圖像由像素構成，像素是組成圖像最基本的元素，每個圖像點用若干個二進制位進行描述。圖像通常用于表現自然景觀、人物、動物、植物等復雜的場景。

圖形是由具有方向和長度的矢量線段構成。圖形使用坐標、運算關系以及顏色數據進行描述，因此把圖形叫做“矢量圖”。圖形的數據量小，常用于表現直線、曲線以及由各種線段圍成的圖形，不適于描述色彩豐富、復雜的自然影像。7.4.2

顏色的基本概念(1)顏色的基本描述彩色可用亮度、色調和飽和度來描述，人眼看到任意彩色光都是這三個特性的綜合效果。亮度是光作用于人眼時所引起的明亮程度的感覺。色調是反映的是顏色的種類。飽和度是指顏色的純度，飽和度越深顏色越鮮明。自然界常見的各種彩色光都可以由紅(R)、綠(G)、藍(B)三種顏色光按不同比例相配而成，這就是色彩學中最基本的原理——三基色原理。把三種基色光按不同比例結合時便產生一個完整的光譜，包含所有的色彩。通常稱之為相加混色。(2)顏色空間表示顏色通常用三個獨立的屬性來描述，三個獨立的變量綜合就構成了一個空間坐標，這就是顏色空間。顏色空間可分為兩大類：基色顏色空間(RGB、CMY等)和色、亮分離顏色空間(YUV、HSL等)。①RGB色彩空間：由紅、綠、藍3種顏色光按不同比例相配而成，主要用于計算機顯示。②CMY色彩空間：三基色是青、品紅和黃，簡稱為CMY，適用于彩色印刷或彩色打印。③YUV和YIQ色彩空間：適用于彩色電視系統，其中Y表示亮度信號，UV表示色差信號。美國、日本采用YIQ彩色系統，Y仍為亮度信號，IQ表示色差信號。④HSL色彩空間:H表示色調，S表示顏色的飽和度，L表示光的亮度。7.4.3

圖像信息的數字化一幅圖像在用計算機進行處理之前必須先轉化為數字形式。圖像數字化過程可分為采樣、量化和編碼。(1)采樣：圖像采樣就是對圖像在水平方向和垂直方向上等間隔地分割成矩形網狀結構，每個矩形網格稱為像素點。像素總數就是圖像的分辨率。(2)量化：是將采樣值劃分成各種等級，用一定位數的二進制數來表示采樣的值。量化位數越大，則越能真實地反映原有圖像的顏色，但得到的數字圖像容量也越大。在量化時表示量化的色彩值(或灰度值)所需的二進制位數稱為量化字長。一般可用8位、16位、24位或更高的量化字長來表示圖像的顏色。(3)編碼：圖像編碼是按一定的規則，將量化后的數據以二進制形式存儲在文件中。7.4.4

圖像的屬性(1)圖像分辨率是指打印圖像時，在每英寸上打印的像素數。(圖像的像素大小是指位圖在高、寬兩個方向的像素數相乘的結果。)(2)顏色數量和深度顏色深度是指在某一顏色系統中圖像的每個顏色所用的二進制位數，而顏色數量是指該顏色系統中共有多少種顏色。顏色深度小于24bit的圖像稱為索引彩色圖像，其像素顏色取自一個顏色查找表中最接近的顏色，這種方法顯示的顏色不是圖像本身真正的顏色，稱為偽彩色。

當某個圖像的顏色深度達到或高于24bit時，其顏色數量已經足夠多，且圖像的色彩和表現力非常強，基本上還原了自然影像，習慣上把這種圖像叫做“真彩色圖像”。真彩色的每個像素的顏色由RGB基色分量的數值直接決定。每個基色分量占一個字節，共有3個字節即24bit，可生成的顏色數為224=16777216，即1600萬種顏色。而32位真彩色是用其中的24位描述顏色部分，另外8位記錄256級灰度，用以加強真彩色的質量。7.4.6

圖像信息的獲取方法(1)使用數碼相機拍照利用數碼相機或者數碼攝像機直接拍攝自然影像，是最簡單的獲取圖像的手段。(2)使用掃描儀掃描在掃描圖像時，應根據圖像的使用場合，選擇合適的掃描分辨率。分辨率越大，圖像的細節部分越清晰，但是圖像的數據量也會越大。(3)使用現成圖像可從正式出版的圖片庫光盤或互聯網上獲得。7.5.1動畫的概念和發展歷史動畫由多幅畫面組成，當畫面快速連續地播放時，由于人類眼睛存在“視覺滯留效應”而產生動感。所謂“視覺滯留效應”是指當被觀察的物體消失后，物體仍在大腦視覺神經中停留的時間約為1/24s。換句話說，如果每秒快速更換24個畫面或更多的畫面，那么，前一個畫面在腦海中消失之前，下一個畫面已經映入眼簾，大腦感受的影像是連續的。7.5.2電腦動畫電腦動畫有兩大類，一類是幀動畫，另一類是矢量動畫。幀動畫以幀作為動畫構成的基本單位，很多幀組成一部動畫片。幀動畫借鑒傳統動畫的概念，一幀對應一個畫面，每幀的內容不同。當連續演播時，形成動畫視覺效果。矢量動畫是經過電腦計算而生成的動畫，其畫面只有一幀，主要表現變化的圖形、線條、文字和圖案。矢量動畫通常采用編程或矢量動畫制作軟件來完成。7.5.3制作動畫的設備和軟件制作動畫應盡可能采用高速CPU，足夠大的內存容量，以及大的硬盤空間，制作三維動畫時最好配置較高檔的顯示卡。常用的動畫制作軟件：Flash——網頁動畫軟件。3DStudioMax——三維造型和動畫軟件。7.5.4視頻處理視頻與動畫沒有本質的區別。視頻來自于數碼攝像機拍攝和經數字化的模擬攝像資料等，常用于表現真實場景。動畫則是借助于編程或動畫制作軟件生成一系列景物畫面。常用的視頻編輯軟件：Premiere——視頻編輯軟件。繪聲繪影——視頻編輯軟件。7.5.4動畫和視頻常見的文件格式(1)GIF格式：有兩種類型，一種是固定畫面的圖像文件；另一種是多畫面動畫文件，均采用256色。(2)SWF格式：用Flash軟件制作的動畫文件格式。該格式的動畫主要在網絡上演播，特點是數據量小，動畫流暢，但不能進行修改和加工。(3)AVI格式(標準)：通用的視頻文件格式。兼容好、調用方便、圖像質量好，但缺點是文件體積過于龐大。(4)DVAVI格式：數碼AVI格式。它不同于傳統AVI格式，數碼攝像機就是使用這種格式記錄視頻數據的。(5)DivX格式：采用DivX編碼的AVI格式。它可把DVD視頻壓縮為原來的10%，質量接近DVD視頻光盤的效果。經壓縮后的視頻文件擴展名也是.avi。(6)MPEG格式：用MPEG算法壓縮得到的視頻文件。VCD是用MPEG-1格式壓縮的，DVD則是用MPEG-2格式壓縮的。(7)RM格式：視頻流媒體技術始創者。圖像質量較差。特別適合帶寬較小的網絡用戶在網上實時觀看。(8)RMVB格式：它是RM格式的升級。它的文件大小比DivX影片減少了近45%，而視聽覺效果與其相當。(9)ASF格式：微軟開發的適合在網頁中插播的流格式視頻文件。(10)WMV：也是微軟開發的一種可在網上實時播放流格式視頻文件。效果好于ASF和RM格式的視頻文件。7.6.1

多媒體數據壓縮概述嚴格意義上的數據壓縮起源于人們對概率的認識。當我們對文字信息進行壓縮編碼時，如果為出現概率較高的字母賦予較短的編碼，為出現概率較低的字母賦予較長的編碼，總的編碼長度就能縮短不少。壓縮就是去掉信息中的冗余，即保留不確定的信息，去除確定的信息(可推知的)。(1)多媒體數據壓縮的必要性圖像（30萬像素，真彩色）(640×480×24)÷8÷1024=900KB視頻（PAL制式,每秒25幀）(900×25)÷1024≈22MB/s聲音（采樣頻率44.1KHz，16位量化，雙聲道）(44.1×1000×16×2)÷8÷1024=172KB/s(2)多媒體數據壓縮的可能性多媒體數據可以被壓縮，是因為其中存在著冗余信息。1.空間冗余：圖像中的某個區域相鄰像素的顏色信息相同，則該相鄰像素在數字化圖像中就表現為空間冗余。2.時間冗余：在一個圖像序列的兩幅相鄰圖像中，后一幅圖像與前一幅圖像之間有著較大的相關。3.結構冗余：有些圖像的紋理區，圖像的像素值存在著明顯的分布模式。于是，已知分布模式，可以通過某一過程生成圖像。4.知識冗余：有些圖像的理解與某些基礎知識有相當大的相關性。例如，人臉的圖像有固定的結構。5.視覺冗余：是指人的視覺分辯率要低于實際圖像而產生的冗余。例如，人的視覺對灰度的分辯率為26，而一般圖像量化采用的灰度等級為28。7.6.2多媒體數據壓縮的主要方法多媒體數據壓縮的主要方法可分為統計編碼、預測編碼、變換編碼等。7.6.3多媒體的主要壓縮標準(1)JPEG標準：適合靜態彩色和灰度圖像。一般對單色和彩色圖像的壓縮比通常分別為10:1和15:1。以JPEG方式壓縮的文件擴展名為.JPG。

JPEG2000：JPEG的升級版，其壓縮率比JPEG高約30％左右。(2)MPEG標準：針對運動圖像設計的壓縮標準。MPEG-1是一個通用標準。VCD采用MPEG-1壓縮標準。MPEG-2標準適合HDTV高清電視的視頻及伴音信號壓縮，DVD采也用MPEG-2標準。MPEG-4可利用很窄的帶寬壓縮和傳輸數據，以求用最少數據獲得最佳圖像質量。它的目的是用來做互聯網視像傳送、交互式視頻游戲，實時可視通信等。MPEG-7主要用于多媒體信息檢索服務，本質上說就是我們常常在網上使用的搜索引擎，只不過它提供的是多媒體的信息查詢服務。(3)H.261視聽通信編碼H.261是國際電聯為可視電話和電視會議制定的壓縮標準。其主要缺點是圖像質量較差。第八章

計算機網絡技術網絡主要有三種：電信網絡、有線電視網絡和計算機網絡，其中發展最快并起核心作用的是計算機網絡(ComputerNetwork)。7.1.2

計算機網絡的產生與發展第1階段：網絡誕生階段(一臺主機聯接多個終端)第2階段：網絡形成階段(用通信線路將若干臺主機互連,實現資源共享)·第3階段：互聯互通階段·

(計算機網絡得到普及化的階段,網絡體系結構標準化)第4階段：大型高速網絡階段(全球以美國為核心的高速計算機互聯網絡即Internet已經形成，并迅速普及。)設備：網卡、雙絞線、交換機。特點：控制簡單、故障診斷容易、容易在網絡中增加新的站點。缺點是中心節點負擔較重。說明：該拓撲結構在局域網中應用最廣。(3)環型網絡環型網絡各個結點在網絡中形成一個閉合的環，信息在環中作單向流動，可以實現任意兩個結點之間的通信。說明：該拓撲結構基本被淘汰。(4)樹型網絡樹型網絡是星型網絡的一種變體，它是一個樹形層次結構的網絡拓撲。(5)網狀型網絡網狀型網絡的每一個節點都與其他節點有一條專業線路相連。在上述5種拓撲結構中，前3種主要用于局域網。另外，在實際網絡中，特別是大型的網絡結構中，網絡的拓撲結構一般是上述幾種網絡相互連接而成，整個網絡并沒有一個統一的拓撲結構。8.1.5計算機網絡性能指標·帶寬：網絡上能夠同時傳輸信息的最大容量。·時延：指一個數據分組從網絡的一端傳輸到目標端所需要的時間。

·網絡容量：指一個網絡中所能容納的最大的網絡終端數目。·支持的協議與服務：網絡所支持的協議越多，則能提供的服務也越多。8.2.1網絡體系結構概述在計算機網絡中為進行數據交換而建立的規則、標準或約定稱為網絡協議。一個協議定義了通信內容是什么，通信如何進行以及何時進行。相互通信的兩個計算機系統必須高度協調地工作，而這種“協調”是相當復雜的。采用“分層”的方式可將復雜的問題轉化為若干比較易于研究和處理的局部問題。計算機網絡的體系結構就是指網絡所劃分的各層及在這些層上所使用的協議的集合。分層是一種很有用的思想，它簡化了協議的設計，每一層完成一定的功能。網絡功能分層的好處是這些層次可以各司其職，由不同廠家開發的各層軟硬件設備可以配合使用。一個層次的設備更新或軟件重寫不會影響到其它層次。8.2.2

ISO

OSI/RM模型OSI是一個七層網絡模型，包括物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層。每一層均有自己的一套功能集，并與緊鄰的上層和下層交互作用。需要指出的是OSI參考模型僅僅是一個為制定標準而提供的概念性框架。在所有計算機網絡參考模型中OSI參考模型和TCP/IP參考模型最重要的兩個。物理層：該層負責原始的比特流數據信號的傳送以及定義計算機和通訊設備之間的接口標準。數據鏈路層：負責網絡內部的幀傳輸，用于建立、維護和釋放數據鏈路，以及傳輸差錯的檢出與恢復。網絡層：解決的是網絡與網絡之間的通信問題。即無論兩臺計算機相距多遠，中間相隔多少個網絡，這一層保障它們可以互相通信。傳輸層：作用是把數據可靠地從一方送到另一方，解決的是數據在網絡之間傳輸的質量問題。該層傳送的信息單位是報文。會話層：功能包括：負責建立和終止網絡的數據傳輸。表示層：負責數據的表示，比如發送數據之前的加密，接收數據時的解密，中英文的翻譯等等。應用層：該層提供網絡與用戶應用軟件之間的接口服務。常用的電子郵件服務，文件傳輸服務等都是這一層提供的。例如，主機A向主機B傳送數據時，應用進程要把數據逐層向下傳，經過傳輸層后進入到網絡層，該層將報文拆成若干IP數據報(分組)，再往下傳到數據鏈路層組成幀，然后經物理層形成比特流進入HYPERLINK通訊網絡。每層向下傳時加入該層相關控制信息，傳入主機B后再一層層地剝去控制信息，最后完成數據的傳送。在OSI的7層模型中，網絡層以下3層表現為通訊子網，之上的各層表現為資源子網。8.2.3TCP/IP模型TCP/IP意為傳輸控制協議/互連網協議。TCP/IP實際上已經成為互連網通信的標準。網絡接口層：該層由數據鏈路層和物理層合并而成，利用原有數據鏈路層和物理層標準。網絡層：主要協議是網際協議IP，由它處理分組在網絡中的傳輸。傳輸層：主要為兩臺主機上的應用程序提供有連接（TCP協議）或無連接（UDP協議）通信。應用層：綜合了OSI應用層、表示層、會話層的功能。8.3

計算機網絡的通信介質8.3.1雙絞線類型:屏蔽雙絞線（STP）；非屏蔽雙絞線（UTP）5類和超5類雙絞線是目前網絡布線的主流。6類雙絞線主要用于的千兆網上，現在也普遍用于局域網中。8.3.2同軸電纜同軸電纜用于總線型網絡拓撲中。而目前同軸電纜大多已被光纖取代。但有線電視和某些局域網還有使用。8.3.3光纖光纖采用非常細的石英玻璃纖維作為纖芯，外涂一層低折射率的包層和保護層。8.3.4微波微波是一種重要的無線傳輸介質。數字微波設備所接收與傳送的是數字信號，有較好的通信品質。8.4.1計算機網絡硬件計算機網絡硬件主要包括網絡中的計算機設備和網絡通信設備兩大類。常見的網絡計算機設備有服務器、客戶機。(1)服務器：是提供網絡服務的主機，一般網絡服務器要安裝相關的服務軟件并能被網絡中的其它計算機訪問。網絡服務器有文件服務器、WWW服務器、郵件服務器、通信服務器、數據庫服務器等。(2)客戶機：有時也稱為工作站，通過它可以訪問服務器上的資源。

常見的網絡通信設備有網卡、中繼器、網橋、集線器、交換機、路由器等。(1)網絡接口卡：簡稱網卡，它能夠使工作站、服務器、打印機或其他節點通過網絡介質接收并發送數據。全球每個網卡都有一個唯一的網卡地址(MAC)，網卡屬于OSI模型的物理層的設備。(2)中繼器：由于信號在傳輸過程中有衰減，中繼器作用是放大信號以使其傳輸得更遠一些。中繼器屬于OSI模型的物理層的設備。(3)集線器：也稱為HUB，它只是一個信號放大和中轉的設備，有多個端口連接一組工作站。集線器的基本功能是信號分發，把一個端口接收的信號向所有端口分發出去。因而容易形成數據堵塞。集線器屬于OSI模型的物理層的設備。(4)網橋：具有單個的輸入端口和輸出端口的設備，它像一個聰明的集線器，將兩個相似的網絡連接起來，并對網絡數據的流通進行管理。網橋屬于OSI模型的數據鏈路層設備。(5)交換機：交換機又叫智能集線器或多端口網橋，它的每一個端口都扮演一個網橋的角色，即數據在轉發過程中具有過濾作用，在交換機內部有一個端口與網卡地址對照表，它負責將每一信息包獨立地從源端口送至指定網卡地址的目的端口，一個端口工作時不會影響到其它端口的傳輸(例如，一個8端口的交換機理論上在同一時刻允許4對網絡接口設備交換數據)，功能和效率均優于集線器。它屬于OSI模型的數據鏈路層設備，主要用于局域網內部各端口間的數據交換。

交換機的最基本功能就是集中連接網絡設備（如服務器、工作站、路由器、網絡打印機等），共同構成星形網絡。(6)路由器：主要用于互連局域網和廣域網，實現不同網絡互相通信。在互聯網絡環境下，信息從一個網絡傳到另一個網絡時，有一個選擇最佳路徑進行通信的問題，這個最佳路徑由路由器提供。路由器屬于OSI模型的網絡層設備。(7)網關：是最復雜的網絡連接設備，主要用于連接差別非常大的異種網絡，與路由器相比，網關主要工作在OSI的傳輸層以上。網關按功能可分為以下三類：①協議網關。能夠將兩個網絡中的使用不同傳輸協議

的數據進行相互翻譯轉換。②應用網關。是為特定應用而設置的網關，如各種常見的代理服務器。③安全網關。是使用防火墻技術設置的網關，對本地網具有安全保護作用。網關是硬件和軟件的結合產品，既可以是帶網關功能的路由器，也可以是運行在服務器、微機或大型機上的網關軟件，也可以是專業網關設備。8.4.2計算機網絡軟件網絡軟件系統主要包括有：網絡操作系統；網絡通信協議；網絡工具軟件；網絡應用軟件8.5

Internet技術8.5.1Internet概述(1)Internet產生在90年代以前，Internet的使用一直僅限于研究與學術領域。1991年，美國的三家公司分別開始經營自己的網絡，于是出現了Internet商業化服務提供商，從此世界各地無數企業及個人紛紛涌入Internet，由此帶來Internet發展史上一個飛躍。1997年10月10日，美國政府在此基礎上提出下一代Internet計劃。(2)Internet在中國到目前為止，我國已建成了包括中國長城互聯網、中國聯通網、中國移動通訊網、中國網絡通信網、中國對外經濟貿易網等10個全國范圍的公用計算機網絡。8.5.2網絡IP地址為了使計算機相互識別并進行通信，每臺連入互聯網中的計算機都有一個“號碼”，這個“號碼”稱為該計算機的因特網地址，由于這個地址是在IP協議中定義并由該協議處理的，因此通常稱為IP地址。IP協議是TCP/IP協議族中最為核心的協議，它是網絡層的協議。在TCP/IP中，IP地址是一個很基本的概念，是理解網絡通信的一個重要基礎。

8.5.3Internet接入方式從用戶的角度看，將計算機接入Internet的最基本的方式有三種：通過局域網接入、電話線接入、有線電視電纜接入。另外，還可以通過無線方式接入。用戶一般是通過ISP接入Internet的。(1)電話撥號上網PSTN（公用電話交換網）：即“撥號接入”，就是指通過普通電話線上網。有根電話線，再加個MODEM就行了。由于MODEM的帶寬只有最快56Kbps，限制了其使用范圍，一般適合于有直拔電話的家庭臨時上網使用。(2)ISDN撥號上網ISDN即綜合業務數字網(一線通)，可同時打電話與上網，僅能提供128Kbps的傳輸速率。(3)ADSL撥號上網不對稱數字用戶網絡。可提供上行640Kbps到1Mbps，下行1Mbps到8Mbps的網速，用戶需要安裝的ADSL設備包括：ASDLModem、濾波器，主機需要安裝網卡。ADSL上網方式：a、虛擬撥號上網用戶在電腦上運行一個專用客戶端軟件，當通過身份驗證時，獲得一個動態的IP，即可連通網絡。b、專線方式如果你申請ADSL是為了能自己做主頁，讓別人來瀏覽，你可以申請固定IP地址的上網方式，但上網費用會高一些。虛擬拔號對于上網時不懂如何保護自己電腦的人更適合，因為上網時的IP是不固定的，那么也防止有些人通過查找你的固定IP而攻擊你。(4)LAN專線上網這是一種基于高速光纖局域網技術的接入方式，用戶的計算機連接到某個局域網(如校園網)上，成為該局域網中的一個節點。然后再將局域網通過主干網專線連接到Internet上。(5)有線寬帶上網Cabel－Modem是廣電系統普遍采用的接入方式，有線電視網光纜天然就是一個高速寬帶網，可以提供上行8M、下行30M的理論接入速率。(6)無線上網無線接入技術可以分為固定接入(無線局域網)和移動接人(無線廣域網GSM、CDMA)兩大類。無線局域網上網需要電腦有無線網卡，周圍有無線路由器AP開放。無線廣域網上網分移動GPRS和聯通CDMA兩種。只要在有手機信號的地方就可以上網。8.6.1域名系統域名:為方便記憶而為計算機進行命名。與IP地址作用同，但便于記憶。(通常95%的個人用戶入網后由ISP提供一個動態IP地址，沒有域名)域名系統DNS:完成域名向IP地址的轉換。是由若干個域名服務器程序完成的。域名解析就是將域名翻譯成IP地址的過程。8.6.2WWW服務WWW服務是在Internet上最熱門的服務之一，它已成為很多人在網上查找、瀏覽信息的主要手段，具有強大的信息連接功能。(1)Web(萬維網)所謂WWW(WorldWideWeb)，也稱或Web，是建立在客戶機/服務器模型之上，以HTML語言和HTTP協議為基礎，能夠提供面向各種Internet服務的信息瀏覽系統。萬維網的工作方式:WWW是基于客戶機/服務器方式工作的。客戶機與服務器各自完成不同的功能，其中：①瀏覽器。是一種安裝在客戶端專門用于定位和訪問Web信息，獲取相關資源的導航工具。通過瀏覽器，除了可以訪問WWW資源空間的信息外，還可以訪問包括Telnet、FTP、電子郵件等全部的Internet資源。②WWW服務器(又稱Web服務器)。存放有網頁，即瀏覽器中所看到的畫面。客戶程序向服務器程序發出請求，服務器程序向客戶程序送回客戶所要的網頁文檔。(2)URL(統一資源定位符)也稱為Web地址或網址。一個完整的URL包含三個部分：第一部分使用的是通訊協議；第二個部分是服務器的名稱或IP地址；第三是部分是網頁或文件的文件名。三者組合起來，就是完整的URL。例如:http://主機全名[：端口號]/文件路徑/文件名ftp://用戶名@服務器域名/目錄文件telnet://服務器域名例：/Softlib/大學計算機基礎知識點總結第一章

計算機及信息技術概述（了解）1、計算機發展歷史上的重要人物和思想1、法國物理學家帕斯卡(1623-1662)：在1642年發明了第一臺機械式加法機。該機由齒輪組成，靠發條驅動，用專用的鐵筆來撥動轉輪以輸入數字。2、德國數學家萊布尼茨：在1673年發明了機械式乘除法器。基本原理繼承于帕斯卡的加法機，也是由一系列齒輪組成，但它能夠連續重復地做加減法，從而實現了乘除運算。3、英國數學家巴貝奇：1822年，在歷經10年努力終于發明了“差分機”。它有3個齒輪式寄存器，可以保存3個5位數字，計算精度可以達到6位小數。巴貝奇是現代計算機設計思想的奠基人。英國科學家阿蘭?圖靈(理論計算機的奠基人)圖靈機：這個在當時看來是紙上談兵的簡單機器，隱含了現代計算機中“存儲程序”的基本思想。半個世紀以來，數學家們提出的各種各樣的計算模型都被證明是和圖靈機等價的。美籍匈牙利數學家馮?諾依曼(計算機鼻祖)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；應采用二進制簡化機器的電路設計；采用“存儲程序”技術,以便計算機能保存和自動依次執行指令。七十多年來，現代計算機基本結構仍然是“馮·諾依曼計算機”。2、電子計算機的發展歷程1、1946年2月由賓夕法尼亞大學研制成功的ENIAC是世界上第一臺電子數字計算機。“誕生了一個電子的大腦”致命缺陷：沒有存儲程序。2、電子技術的發展促進了電子計算機的更新換代：電子管、晶體管、集成電路、大規模及超大規模集成電路3、計算機的類型按計算機用途分類：通用計算機和專用計算機按計算機規模分類：巨型機、大型機、小型機、微型機、工作站、服務器、嵌入式計算機按計算機處理的數據分類：數字計算機、模擬計算機、數字模擬混合計算機1.1.4

計算機的特點及應用領域計算機是一種能按照事先存儲的程序，自動、高速地進行大量數值計算和各種信息處理的現代化智能電子設備。（含義）1、運算速度快2、計算精度高3、存儲容量大4、具有邏輯判斷能力5、按照程序自動運行應用領域：科學計算、數據處理、過程與實時控制、人工智能、計算機輔助設計與制造、遠程通訊與網絡應用、多媒體與虛擬現實1.1.5

計算機發展趨勢：巨型化、微型化、網絡化、智能化1、光計算機

2、生物計算機

3、量子計算機1.2計算機系統構成·一個完整的計算機系統有硬件系統和軟件系統兩大部分組成·硬件系統是指能夠收集、加工、處理數據以及輸出數據所需的設備實體，是看得見、摸得著的部件總和。·軟件系統是指為了充分發揮硬件系統性能和方便人們使用硬件系統，以及解決各類應用問題而設計的程序、數據、文檔總和，它們在計算機中體現為一些觸摸不到的二進制狀態，存儲在內存、磁盤、閃存盤、光盤等硬件設備上。1.3.1

信息技術概念信息是一種知識，是接受者事先不知道不了解的知識。數據是信息的載體。數值、文字、語言、圖形、圖像等都是不同形式的數據。

4次信息革命：文字、造紙和印刷術、電報電話廣播電視、計算機與網絡現代信息技術：計算機技術＋微電子技術＋通信技術1.3.1

信息技術產業與人才信息產業是信息社會的支柱，主要包括：計算機硬件制造業、計算機軟件業、信息服務業以及國民經濟中傳統行業的信息化信息產業屬資本密集型、知識密集型、人才密集型的產業。信息技術教育包括：·

對信息科學的理解·

對信息應用的實踐能力·

對信息社會的認識和態度第二章

計算機信息基礎2.1.1

數制的概念位權：在數制中，各位數字所表示值的大小不僅與該數字本身的大小有關，還與該數字所在的位置有關，我們稱這關系為數的位權。位權：一個與數字位置有關的常數，位權=Rn2.1.3

二進制和其它進制的轉換十進制轉二進制：整數部分除