计算机学习资料计算机原理介绍.pdf

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1、说明:文中标明地页码均指大学计算机信息技术教程(第4版第二次修订)(南京大学出版社):由于时间匆忙,能力有限,望大家谅解.祝你考试顺利考点1 信息技术概况(第一章12节&第 二 章 第1节&第 六 章 第5节)考 点1.1集成电路地基本知识微电子技术是实现电子电路和电子系统超小型化及微型化地技术,以集成电路为核心.集成电路:20世纪50年代出现.以半导体单晶片作为材料,经平面工艺加工制造,将大量地晶体管、电阻、电容等元器件及互相连线构成地电子线路集成在基片上,构成一个微型化地电路或者系统.集成电路地半导体材料通常是硅或碎化钱.集成电路芯片是微电子技术地结晶,是计算机和通信设备地硬件核心,是现代

2、信息产业地基础.(1)集成电路分类:按照元器件数口分:小规模集成电路(SSI)集成度 100)中规模集成电路(MSI)100集成度 30000)大规模集成电路(LSD 3000 集成度10万超大规模集成电路(VLSI)10万 集成度100万 极大规模集成电路(ULSI)集成度100万(注:集成度一一单个集成电路所含电子元件地个数)按照晶体管结构、电路和工艺不同分为:双极性集成电路金属氧化物半导体(MOS)集成电路双极-金属氧化物半导体集成电路等几类按照集成电路功能分两类:数字集成电路:如门电路存储器微处理器微控制器数字信号处理器等模拟集成电路(又称线性电路):如信号放大器功率放大器等按照用途分

3、两类:I通用集成电路:微处理器和存储芯片等n专用集成电路:专门设计、定制地集成电路(2)集成电路制造(P29)将单晶硅经切割、研磨、抛光,制成硅抛光片.经氧化、光刻、掺杂,互连等工艺,制成含有成百上千独立集成电路地晶圆.将晶圆切开,剔除废品,就成了一批芯片.将芯片安装在陶瓷基座上,将芯片与插脚连线并加盖封装,就成了集成电路.常见地封装形式(3)发展趋势集成电路地特点是体积小,重量轻,可靠性高.工作速度主要取决于晶体管地尺寸.单块集成电路地集成度平均每182 4个月翻一番,这叫做Moore定律.集成度是有极限地,因此,Moore定律不可能永远成立.集成电路朝着纳米技术,集成光路,光电子集成方向发

4、展.(4)IC卡集成电路卡分类:按集成电路芯片分:存 储 器 卡 和CPU卡(智能卡)按使用方式分:接触式1C卡 和 非接触式IC卡考 点1.2信息技术地分类、特点与发展趋势(1)信息含义:是事物运动地状态及状态变化地方式,是认识主体所感知或所描述地事物运动及其变化方式地形式、内容和效用.(2)信息处理内涵:信息地收集、加工、存储、传递、施用.(3)信息技术含义及基本内容:用来扩展人们信息器官功能,协助人们更有效地进行信息处理地一类技术.基本内容有:扩展感觉器官功能地感测(获取)与识别技术:犷展神经系统功能地通信技术;扩展大脑功能地计算(处理)与存储技术;扩展效应器官功能地控制与显示技术.(4

5、)信息处理系统含义:用于协助人们进行信息获取、传递、存储、加工处理、控制及显示地综合使用各种信息技术地系统,通称为信息处理系统.(5)信息处理系统分类:按自动化程度分:人工地、半自动地、全自动地;按技术手段分:机械地、电子地和光学地;按通用性分:专用地和通用地;按应用领域分:几乎涉及所有领域,无法细分(6)现代信息技术地主要特征:以数字技术为基础,以计算机及其软件为核心,采用电子技术(包括激光技术)进行信息地收集、传递、加工、存储、显示与控制,包括通信、广播、计算机、微电子、遥感遥测、自动控制、机器人等诸多领域.考 点 1.3 计算机地发展、特点与应用发展:按元器件分类代别年代主要元器件软件类

6、型应用领域第一代20世纪40年代中期50年代末期CPU:电子管内存:磁鼓机器语言和汇编语言编写程序科学和工程计算第二代20世纪50年代中期60年代中期CPU:晶体管内存:磁芯FORTRAN等高级程序设计语言数据处理领域第三代20世纪60年代中期70年代初期CPU:SSI MSI内存:SSI MSI地半导体存储器OS 和 DBMS普遍使用科学计算、数据处理、工业控制领域第四代20世纪70年代以来CPU:LSI VLSI内存:LSI V LSI地半导体存储器软件开发工具和平台、分布式计算机软件广泛使用家庭、PC机开始使用特点:1)速度快,通用性强2)信息处理能力强3)存储功能强4)具有互连、互通和

7、互操作特性作用:应用于科学研究、工农业生产、社会服务、文化等领域改变人们工作、生活方式,影响国家发展考 点 1.4 信息化与信息化建设地有关问题(1)信息化地含义和主要内容所谓信息化就是工业社会向信息社会前进地过程,加快高科技发展及其产业化,提高信息技术在经济和社会各领域地推广应用水平,推动经济和社会发展地过程信息化建设地主要内容包括三个层面、六个要素三个层面:一是信息基础设施与信息资源地开发和建设,这是信息化建设地基础;二是信息技术与信息资源地应用,这是信息化建设地核心与关键;三是信息产品制造业地不断发展,这是信息化建设地重要支撑.六个要素:指信息基础设施、信息资源、信息技术与应用、信息产业

8、、信息化法规与科技人才.我国发展信息化地战略:以信息化带动工业化,以工业化促进信息化人类社会发展地三个阶段:农业社会、工业社会和信息社会考点2 计算机组成原理(第二章计算机组成原理)考 点 2.1 计算机硬件地组成及其功能;计算机地分类;微处理器(1)计算机硬件地组成与功能硬件组成功能CPU承担系统软件和应用软件地运行任务内存储器(内存/主存)直接与CPU相连,存放已经启动运行地程序和需要立即处理地数据外存储器(外存/辅存)长期存放计算机系统中信息(外存存取速度慢容量大,内存与之相反)输入设备将信息输入计算机(输入信息用二进位表示)输出设备将信息输出计算机(输入和输出设备通称I/O 设备)(2

9、)计算机地分类:巨型计算机大型计算机小型计算机个人计算机(P4I)(3)微处理器:简称MP或 四,通常指使用单片大规模集成电制成、具有运算和控制功能地部件.考 点 2.2 CPU地结构;指令与指令系统;指令地执行过程;CPU地性能指标(1)CPU地结构及CPU地性能指标(P44)CPU 组成:寄存器组:由十几个甚至几十个寄存器组成,速度快,用来存放参加运算地数据和运算得到地 中 间(或最后)结果运算器:用来对数据进行加减乘除或者与、或、非等各种基本算术运算和逻辑运算,也称为算术逻辑部件(ALU),参加运算地数据来自寄存器,运算结果也送回寄存器控制器:CPU指挥中心,有一个指令计数器,用来存放C

10、PU正在执行地命令,还有指令寄存器.用来保存当前正在执行地命令性能指标:A 字长(位数):指CPU中整数寄存器和定点运算器地宽度(即二进制整数运算地位数)亦即在一个时钟脉冲内,能够处理地计算机位数.B 主 频(CPU时钟频率):指 CPU中电子线路地工作频率,决定着CPU芯片内部传输与操作速度地快慢.一般而言,主频越高,CPU处理速度越快.C CPU总线速度:决定着CPU与内存之间传输数据地速度快慢,总线速度越快,CPU性能发挥地越充分.D 高速缓存(cache)地容量与结构:cache容量越大、级数越多、越有利于减少CPU访问内存次数E 指令系统:指令地类型、数目和功能都会影响程序执行地快慢

11、.F 逻辑结构:影响指令执行速度.(2)指令与指令系统及指令执行过程(P46)a 指令与指令系统:指令是构成程序地基本单位,采用二进制表示,用来规定计算机执行地操作内容,由两部分组成:操作码操作数地址操作码是指出计算机应执行何种操作地命令词;操作地址是指出该指令所操作(处理)地数据或数据所在地位置.指令系统:CPU所能执行地全部指令.(向下兼容方式开发新处理器)b 指令执行过程:SI CPU控制器从存储器读取一条指令并放入指令寄存器S 2 指令寄存器中地指令经译码,决定该指令应进行何种操作、操作数在哪里S 3 根据操作数地位置读取操作数S 4 运算器按照操作码要求对操作数完成规定运算,并根据运

12、算结果修改或设置处理器地状态标志S 5 把运算结构保存到指定寄存器,需要时将结果从寄存器保存至内存单元S 6 修改指令计数器,决定下一条指令地地址考 点 2.3 PC机地主板、芯片组与BIOS;Cache存储器与主存储器(1)PC机主板、芯片组与BIOS(P49P51)A 主板又称母版,通常安装有CPU插座、芯片组、存储器插槽、扩充卡插槽、显卡插槽、BIOS、CMOS存储器、辅助芯片和若干用于连接外围设备地I/O插口.两块重要集成电路:闪烁存储器:存放基本输入/输出系统(BIOS)非易失性存储器CMOS存储器:存放配置信息易失性存储器需电池供电B 芯片组:是 PC机各组成部分相互连接和通信地枢

13、纽,既实现了 PC机总线地功能,又提供了各种 I/O接口及相关地控制.无芯片组,CPU无法与内存、扩充卡、外设等交换信息.芯片组组成:北桥芯片和南桥芯片;北桥芯片是存储控制中心(MCH):南桥芯片是I/O控制中心两者互联.C BIOS:中文名一基本输入/输出系统是存放于闪烁存储器中地一组机器语言程序.BIOS组成:加电自检程序 系统主引导记录地装入程序CMOS设置程序 基本外围设备地驱动程序(2)Cache存储器与主存储器(P52)Cache存储器:位于主存和CPU之间,工作速度比主存快.用于存放CPU访问频率较高地程序和数据.内存储器概述与分类内存储器由称为存储器芯片地半导体集成电路组成半导

14、体 存 储器随机存取存储 f静态随机存储器(SRAM)高速缓冲存储器器(RAM)易 I动态随机存储器(DRAM)主存储器失性存储器只读存储器(ROM)非易失性存储器f不可在线改写内容的ROMI快擦除存储器(Flash ROM)BIOS存储器主存储器:主要由DRAM 芯片组成包含大量地存储单元,每个存储单元可存放一个字节.在物理结构上由若干内存条组成.存储器存储时间:指从CPU给出存储器地址开始到存储器读出数据并送到CPU(或把CPU数据写入存储器)所需要地时间.单位是ns.考 点 2.4 PC机 I/O 操作地原理;I/O 总线与I/O 接口(1)PC机 I/O操作原理(P54)I/O操作地任

15、务是将输入设备地信息送入内存地指定区域,或将内存指定区域地内容送到输出设备.(2)I/O 总线与 I/O 接 口(P57 表 22)I/O 总线:是各类I/O 设备控制器与CPU、存储器之间相互交换信息、传输数据地一组公用信号线.总线上有三类信号:数据信号、地址信号和控制信号,负责传输地线路分别称为、数据线、地址线和控制线.总线带宽(传输速率)=(数据线宽度/8)X 总线工作频率(MHz)X 每个总线周期地传输次数I/O接口:计算机中用于连接I/O 设备地各种插头/插座及相应地通信规程及电气特性类型:按数据传输方式分为串行和并行 按数据传输速率分为低速和高速按连接设备可以分为总线式和独占式 按

16、是否符合标准分为标准接口和专用接口附:USB(通用串行总线):最高传输速率480MB/S理论上能连127个 设 备 总线式串行接口IEEEI394:最高速率50-100MB/S最多连接63个 设 备 二者均支持即插即用和热插拔考 点 2.5常用输入设备(键盘鼠标器扫描仪数码相机)地功能,性能指标及基本工作原理(1)键 盘(P60):将字母、数字、标点、符号等输入到计算机中,从而向计算机发出命令,输入中西文字和数据,键盘上地按键大多是电容式,其优点是击键声小、无接触,不存在磨损和接触不良.原理:每个按键会发出不同信号,这些信号由键盘内部地电子线路转换成相应地二进制代码,然后通过键盘接口(PS/2

17、或 USB)送入计算机.(2)鼠标器:控制鼠标箭头准确定位在指定位置,并通过按键完成各种操作.原理:借助机电或光学原理,鼠标移动地距离和方向将分别变换成脉冲信号输入计算机,计算机中地鼠标驱动程序把接收到地脉冲信号再转换成鼠标器在水平和垂直方向地位移量,控制鼠标移动.接口种类:PS/2接口和USB接口(3)扫描仪:将原稿地影像输入计算机地一种输入设备.分类:手持式、平板式、胶片专用和滚筒式(后两者为高分辨率专业扫描仪)原理:光电转换原理(P63)性能指标:扫 描 仪 分 辨 率 色 彩 位 数(色彩深度)扫面画面 与主机地接口(4)数码相机:图像输入设备原理:将影像聚焦在CCD(成像芯片)上,并

18、 由 CCD转换为电信号,再经模数转换成数字图像,经过必要图像处理和数据压缩后存储在相机内部地存储器中.性能指标:CCD像素地数目存储卡容量考 点2.6常用输出设备(显示器打印机)地功能、分类、性能指标及基本工作原理(1)显示器:作用是将数字信号转换为光信号,使文字与图形在屏幕上显示出来.分类:C R T显 示 器 和 液 晶 显 示 器(P 6 6)C R T显示器原理:显像管后部电子枪发出电子束,经过偏转磁场,轰击到荧光屏上某一点,使该点发光,每一个像素由红、绿、蓝三基色组成,通过对三基色亮度地控制能合成出各种不同地颜色.电子束从左到右,从上至下、逐行逐点轰击荧光屏,从而形成一帧图像.液晶

19、显示器原理:借助对光线进行调制而显示图像地一种显示器.(P 8 9)性能指标:显示屏尺寸 显示器分辨率:指整屏最多可以显示像素地多少刷新速率:指所显示地图像每秒钟更新地次数,刷新频率越高图像稳定性越好可显示颜色数目:一个像素可显示出多少颜色取决于表示这个像素地二进位位数 辐射和环保(2)打印机:P C机主要输出设备之一,能把程序、数据、字符图形打印在纸上.分类:针式打印机:击打式打印机原理:P 6 8第三段特点:成 本 低 能多层套打激光打印机:非击打式打印机分为黑白和彩色两种原理:P 6 9第二段特点:分辨率较高、印刷质量好速度高噪声低喷墨打印机:非击打式打印机分为压电喷墨技术和热喷墨技术原

20、理:P 9 2阅读2.7特点:喷墨打印机关键技术是喷头,墨水成本高,消耗快,打印效果好经济环保性能指标:打印精度:打印机地分辨率,用d p i (每英寸可打印地点数)表 示3 0 0 d p i是人眼分辨文本与图形边缘是否有锯齿地临界点打印速度:针式:1 0 0 2 0 0字符/s激光和喷墨打印机为页式打印机色彩数目:打印机可打印不同颜色地总数.其他:打印成本噪音打印幅面大小可打印字体数目种类功耗节能等.考 点2.7常用外存储器(软盘、硬盘、光盘)地功能、分类、性能指标及基本工作原理(1)软盘:由软盘片、软盘驱动器、软盘控制器三部分组成软盘上地信息是按照磁道和扇区来存放地.每个同心圆称为个磁道

21、,每面有8 0个磁道(最外个为0磁道,最里为7 9道),每个磁道分为1 8段(段又叫扇区),每个扇区容量是5 1 2字节.双面记录,总容量为 1.4 4 M B(此处 1 M=1 O O O K,1 K=1 O 2 4)软盘片由一张圆形软塑料片涂上可记录信息地磁性材料而制成;软盘驱动器是用来带动盘片旋转、并对盘片中信息进行读写操作地装置,由主轴驱动系统、磁头及其定位系统等组成;软盘控制器是C P U与软盘驱动器地接口电路.(2)硬盘:由磁盘盘片(存储介质)、主轴与主轴电机、移动臂、磁头和控制电路组成.硬盘上数据地定位:三个参数:柱面号扇区号磁头号原理:当硬盘工作时,电机带动主轴,主轴带动盘片高

22、速旋转,盘片高速旋转时带动地气流竟盘片上磁头托起,写入或读出盘片上地数据.性能指标:容量平均存取时间=寻道时间+等待时间+数据传输时间(前两者为机械运动时间)缓存容量:Ca c h e理论上越快越好越大越好数据传输速率:分为外部传输速率(主机从硬盘缓存读出或写入数据地速度)内部传输速率(指硬盘在盘片上读写数据地速度)附:U盘和移动硬盘(P 7 4 P 7 5)(3)光盘:光盘存储器由光盘和光盘驱动器组成.光盘存储数据原理:通过在盘面上压制凹坑地方法记录信息,凹坑地边缘处表示“1”,坑内和坑外平坦部分表示“0”.信息读取需激光进行分辨和鉴别.光驱类型:两大类:只读光驱和光盘刻录机光驱类型性能CD

23、只读光驱(C D-RO M)只能读出CD信 息 每 张CD存储量:6 0 0-7 0 0 M B性能指标之一:数据传输(读出)速 率(15 0 K B/S为单位“一倍速”)DV D只读光驱(D VD-RO M)只能读DV D信息向下兼容可读出CD信息CD光盘刻录机可读可写可修可删CD信息DV D光盘刻录机可读可写DV D信息 兼容C D组合光驱(“康宝”)(C D-RW/D VD-RO M C O M BO)可读DV D信息 可刻录C D-R和C D-RW蓝光光驱(B D)蓝色激光(4 0 5 n m)读写信息一张光盘容量可达25 GB有B D-R O M光驱和B D刻录机兼容D VD C D

24、光盘片类型:CD盘 片D V D盘 片 和 蓝色激光盘片3大类进一步可分为:只读盘片一次可写盘片和可擦写盘片CD光 盘 片(P 7 7):只 读(C D-R O M盘)可写一次(C D-R盘)可多次读写(C D-R W盘)DV D光 盘 片(P 7 8):品种:单 面 单 层 单 面 双 层 双面单层双面双层 共 四 个 品 种.分类:一次性记录光盘(D VD-R或D V D+R)可复写光盘(D VD-RAM D VD-RW D V D+R W)蓝光光盘(P 7 8):单层容量为2 5 G B读写速度可达4.5 9 M B有BD-RO M (只读)BD-R(一次记录)BD-RW (可擦写)之分

25、考点3数字媒体及应用(第 一 章 第4节 数 字 技 术 基 础&第五章数字媒体及应用)考 点3.1二进制及其特点;整数和实数在计算机内地表示方法(1)二进制及其特点:比特,是组成数字信息地最小单位,英文名“b i t”,中文意义为“二进位数字”或“二进位”二进制:使用比特来表示地数称为二进制数,“逢 二 进 一1字节=8比 特(l B=8 b)特点:运算规则简单、易实现高速处理、信息表达形式多样、可以压缩、易引起信息出错附:比特存储方法:触 发 器(双稳态电路)电容器性能指标:存储容量(内存进制:2次嘉作单位;外存进制:10次幕作单位P 21)比特传输:比特/秒(b p s)进制同外存进制:

26、10次移作单位比特运算:逻 辑 加(“或”运算)逻 辑 乘(“与”运算)取 反(“非”运算)附:不同进制数之间地转换方法:任 何 进 制 数 一 十进制数方法:按位权关系展开,相加求和十进制数一 任何进制数整数部分:方法:除2(8,16)取余,直到商为0 书写:从下往上小数部分:方法:乘2(8,16)取整,直到小数部分为0 书写:从上往下 二 进 制 数 八 进 制、十六进制方法:以小数点为中心向两边,每 三(四)位分成一组(首尾不足者补0),将每组二进制数写成与之对应地八(十六)进制数即可 八 进 制、十六进制一二进制数方法:将 八(十六)进制数地每一位展开为三(四)位二进制数,去掉整数首部

27、和小数尾部地0即可.(2)整数和实数在计算机内地表示方法整数不使用小数点,又叫定点数,可分为两类,不带符号地整数和带符号地整数.不带符号地整数一定是正数,n个二进位表示正整数范围是0 2 T,带符号地整数必须使用一个二进位作为符号位,一般是最高位,“0”表 示“+”,“1”表示,其余各位则用来表示数值大小.n个二进位表示带符号地取值范围是(原码)负数使用补码表示,符号位是“1”绝对值部分地表示是对原码地每一位取反后再在末尾加“1”实数总可表达成一个乘恭和一个纯小数之积,乘辱中指数部分用来指出实数中小数点位置实数在计算机内部都可用“指数”和“尾数”来表示,即“浮点表示法”,所以实数也叫“浮点数”

28、考 点3.2西文与汉字地编码;数字文本地制作与编辑;常用文本处理软件(1)西文与汉字地编码:西文字符编码:字符集及编码一ASCII字 符 集 和ASCH码(美国标准信息交换码)基本字符共128个,每个字符使用7个二进位进行编码汉字编码:GB2312汉字编码:由三部分组成,第一部分是字母、数字和各种符号.第二部分是一级常用汉字,第三部分是二级常用字.DB2312所有字符分布在一个94行*9 4列地二维平面内,行号称区号,列号称位号洛用两位十进制数表示.G BK汉字内码扩充规范:采用双字节编码,向下兼容.(2)数字文本地制作与编辑及常用文本处理文件文本准备:文字输入分人工输入和自动识别输入,前者有

29、键盘、联机手写和语音输入.后者有印刷体识别和脱机手写体识别.汉字键盘输入编码分类:数字编码字音编码字形编码和形音编码文本分类:按是否具有排版格式分简单文本(后缀名.txt)和丰富格式文本按文本内容组织方式分为线性文本和超文本文 本“排版”也称文本地格式化,超文本采用网状组织结构来组织信息文本编辑:主要功能包括:对字词句段进行添加删除修改等操作;文字格式处理;段落格式处理;表格制作和绘图常用文本处理软件:office 套件 WPS Acrobat PageMaker Writer文本展现:方式:打印输出和在屏幕上进行阅读浏览过程:首先解释文本格式描述,然后生成字符和图表地映像,最后传送到显示器或

30、打印机输出考 点3.3数字图像地获取、表示及常用图像文件格式;数字图像地编辑、处理与应用;计算机图形地概念及其应用(1)数字图像地获取、表示及常用图像文件格式从现实世界中获得数字图像地过程称图像地获取,其核心是模拟信号地数字化,处理步骤是:扫描分色取样量化,通过此途径获得地数字图像称取样图像.表示方法:灰度图像用一个矩阵来表示,彩色图像用一组矩阵来表示,矩阵行数称图像地垂直分辨率,列数称水平分辨率,矩阵中元素是像素颜色分量地亮度值,一般用812位二进制整数表示主要参数:图 像 大 小(图像分辨率)水平分辨率x垂直分辨率颜色模型:色彩图像所使用地颜色描述方法像素深度:像素所有颜色分量地二进位数之

31、和(色深即次嘉)图像数据量=图像垂直分辨率x图像水平分辨率x像素深度/8数据压缩类型:无损压缩和有损压缩常用文件格式:BMP(无损)TIF(无损)GIF(无损)JPEG(多为有损)JP2(有/无损)(2)数字图像地编辑、处理与应用及计算机图形概念和应用数字图像处理:使 用 计 算 机 对 图 像 进 行 去 噪 增 强 复 原 分 隔 提 取 特 征 压 缩 存 储 检 索等操作处理,主要目地是提高图片视觉质量、复原、重建、分析、压缩、存储管理图像等.应用:(常用处理软件Photoshop),应用于图像通信、遥感、医疗诊断、工业生产、机器人视觉、军事、公安、档案管理等方面.景物在计算机内地描述

32、即为该景物地“模型”,进行景物描述地过程称“建模”,计算机根据景物地模型生成其图像地过程称为“绘制”(图像合成),所产生地图像称为计算机合成图像.应用:计算机辅助设计与制造 绘图作战指挥和军事训练 计算机动画和艺术等.考 点 3.4 数字声音获取地方法与设备;数字声音地压缩编码;语音合成与音乐合成地基本原理与应用(1)数字声音获取方法与设备及压缩编码声音数字化:将模拟信号地声音转换成二进制数字编码地形式,其过程为:取 样(语音8kH z音 乐 40kHz以上)量 化 编 码声音播放过程为:解 码 数 模 转 换 插 值 处 理获取设备:麦 克 风(模拟信号转电信号)和 声 卡(数字化处理)声卡

33、核心:数字信号处理器(DSP)压缩编码:分类:全频带声音压缩编码(P220表 5-4)和 数字语音压缩编码Mp3音乐:采用MPEG-1层 3 编码地音乐;语音压缩后码率(手机通话码率):4.8-16kb/s压缩前码率=取样频率x量化位数x声 道 数(压缩后码率=压缩前码率/压缩倍数)波形声音主要参数:取样频率量化位数声道数目压缩编码方法及比特率(每秒钟数据量)(2)语音合成与音乐合成基本原理及应用计算机合成声音:两 类 语 音 合 成【文语 转 换(TTS)和音乐合成原 理(P241阅读材料5.7):语音合成分三步:分析文本分析韵律和语音合成音乐合成:音序器软件基本要素:乐 器 乐 谱”演奏人

34、员”应用:语音合成:应用于文稿对校语音秘书自动报警残疾人服务等方面音乐合成:应用于音乐作曲自动配器自动伴奏等方面考 点 3.5 数字视频获取地方法与设备;数字视频地压缩编码;数字视频地应用(1)数字视频获取方法与设备方法:PC机视频采集卡(视频卡)将模拟视频信号(及其伴音信号)进行数字化并存在硬盘中.设备:数字摄像头和数字摄像机(2)数字视频地压缩编码与应用压缩编码(P225表 5-5):部分视频压缩编码标准及应用应用:VCD与 D V D 可视电话与视频会议 数字电视 点播电视(V O D)压缩编码标准应用MPEG-1V C D 数码相机数字摄像机MPEG-2(MPML)D V D 数字卫星

35、电视直播数字有线电视MPEG-2(High-Profile)高清晰度电视(HDTV)领域MPEG-4 ASP监 控 IPTV 手 机 MP4播放器MPEG-4 AVCHDTV 蓝光光盘 IPTV XBOX iPod iPhone考点四计算机网络(第四章:计算机网络与因特网&第 一 章 第 3 节 通 信技术入门)考 点 4.1 计算机网络地组成与分类;数据通信地基本概念;多路复用技术与交换技术:常用传输介质.(1)计算机网络地组成与分类计算机网络是利用通信设备和网络软件,把地理位置分散且功能独立地多台计算机(或其他智能设备)以相互共享资源和进行信息传递为目地连接起来地一个系统.按传输介质可分为

36、有线网和无线网按网络使用范围和对象可分为企业网、政府网、金融网和校园网按覆盖地域范围可分为局域网(LAN)广 域 网(WAN)城/市域网(MAN)按网络拓扑结构可分为星型拓扑结构、总线拓扑结构、环型拓扑结构、树型、混合型附:I计算机组网目地:数据通信;资源共享;实现分布式管理;提高计算机系统地可靠性和实用性I I两种基本网络工作模式:对 等 模 式【计算机可作为工作站也可作为服务器】和客户/服务器(C/S模式)【计算机角色固定,要么是服务器,要么是客户机】01网络服务:文件服务;打印服务;消息传递服务;应用服务.IV网 络 操 作 系 统(NOS):指运行在服务器上地、提供网络资源共享功能并负

37、贡管理整个网络地一种操作系统.常用三类:Windows系 统 服 务 器 版UNIX系 统 和Linux(2)数据通信地基本概念?将信源产生地模拟信号转换为数字信号(或信源本身就是数字信号),然后直接传输数字信号或者通过用数字信号对载波进行数字调制来传输信息地技术称为数字通信技术.其特点是:抗干扰能力强,灵活性好,方便存储管理和处理,利于通信设备地小型化,微型化,降低功耗性能指标:信道带宽:一个信道允许地最大数据传输速率(数字通信):模拟信号频率变化范围(模拟传输)数据传输速率(数据速率):实际传输时单位时间内传送地二进位数目(单位:kbps等)误码率:数据传输中规定时间内出错数据占传输数据总

38、数地比例端-端延迟:数据从信源传送到信宿所花费地时间(3)多路复用技术与交换技术a多路复用技术:多路信号同时共用一条传输线传输.分类:时分多路复用:各终端设备以事先规定顺序轮流使用同一传输线进行数据(或信号)传输频分多路复用:将每个信源发送地信号调制在不同频率地载波上,通过多路复用器复合成一个信号,在同一传输线上进行传输b交换技术:通信系统中,为任意两个要进行通信地终端间建立临时地通信链路,通信结束后再拆除链路,这就是交换技术.(4)常用传输介质介质类型特点应用金属介质双线线成 本 低 易 干 扰 误码率较高传输距离受限固话本地回路计算机局域网同轴电缆传输特性屏蔽性好成本高固话中继线有线电视光

39、导纤维光缆损 耗 小 距 离 长 容 量 大 屏 蔽 性非常 好 重 量 轻 精 确 连 接 困 难通信系统远程干线计算机网络干线无线电波微 波 红 外 线激光成 本 低 抗 灾 能 力 强 容 量 大易窃听易干扰广 播 电 视移动通信系统计算机无线局域网注:双绞线有屏蔽双绞线(STP)和 无 屏 蔽 双 绞 线(UTP)两种,同轴电缆有基带同轴电缆和宽带同轴电缆两种.光纤由纤芯和折射率组成,分为单模与多模两大类,主要用于传输数字信号,常采用波分多路复用技术.无线电波可分为中波、短波、超短波和微波.中波绕射能力强,适用于广播和海上通信;短波有较强地电离层反射能力,适用于环球通信,超短波和微波绕

40、射能力差,作为视距和超视距通信,微波可穿透电离层,应用于卫星通信、地面微波接力通信和对流层散射通信.移动通信包括蜂窝移动、集群调度、无绳电话、寻呼系统和卫星系统.移动通信系统由移动台、基站、移动电话交换中心等组成.第一代个人移动通信采用模拟技术,第 二 代 采 用 数 字 传 输 技 术(GSM CDMA)第三代移动通信技术(3G):将无线通信与互联网等多媒体通信相结合.考 点4.2计算机局域网地特点、组成和类型;以太网工作原理;局域网服务与软件;局域网地扩展.(1)、计算机局域网地特点、组成和类型特点:地理范围有限 传 输 介 质 专 门 铺 设 传 输 速 率 高 延 迟 时 间 短 误

41、码 率 低组成:网 络 工 作 站 网 络 服 务 器 网 络 打 印 机 网 络 接 口 卡(网卡)传输介质网络互连设备等类型:按传输介质可分为有线网和无线网按拓扑结构分为星型网环形网总线网等按传输介质使用地访问控制方法分为以太网FDDI网令牌网附:节点 MAC地 址 网 卡 和 数据帧网络上每一台设备称为网络上地一个节点.局域网中每个节点地唯一物理地址即为MAC地址(介质访问地址),每个节点将传输数据分成小块(帧),数据帧地格式为:发送节点MAC地址接受节点MAC地址控制信息有效载荷(传输数据)校验信息网卡:即每个节点安装地网络接口卡,每块网卡都有一个全球唯一地48位二进制数地MAC地址,

42、其任务是负责在传输介质上发送帧和接收帧.(2)以太网工作原理P|8S共享式以太网:网络中计算机通过以太网卡连接到一条公用地传输线(总线),借助该总线实现计算机之间通信.实际中地共享式以太网大多以集线器为中心构成,集线器起着中继器地作用.交换式以太网:以以太网交换机为中心构成,交换机是一种高速电子开关,连接在交换机上地所有节点可相互通信,为星形拓扑结构网络,每个节点各自独享一定带宽.千(万)兆位以太网:借助以太网交换机按性能高低以树状方式将许多小型以太网互相连接起来.无线局域网(WLAN):无线通信技术和以太网相结合地产物,常采用IEEE802.il(Wi-Fi)和蓝牙传输协议JEEE802.i

43、l传输速率达54Mbps蓝牙最大可达11Mbps无论是共享式还是交换式以太网,其数据帧和MAC地址格式均相同.无线接入点(WAP或AP):主要提供无线节点与有线局域网之间地相互访问,实际就是一无线交换机(3)局域网服务与软件(4)局域网地扩展考点4.3计算机广域网地组成;数字传输干线与接入技术;分组交换与存储转发原理;常用广域网.(1)计算机广域网地组成计算机广域网是跨越很大地域范围并包含大量计算机地种计算机网络,利用数字通信线路将局域网和计算机互相连接在一起,使用户能相互通信、共享资源.(2)数字传输干线与接入技术电 话 网 连 接 专 线 连 接 虚 拟 专 网(3)分组交换和存储转发原理

44、(PI54-P156)和常用广域网a分组交换:也称包交换,节点计算机把需要传输地数据划分为若干小块,为每小块数据附加上地址、编号等有关信息,组成一个包(即分组),然后以“包”为单位进行传输.其格式为:发送计算机地址目地计算机地址编号有 效 载 荷(传输数据)校验信息b存储转发:分组交换机基本工作模式,即每当交换机收到一个包后,检查该数据包地目地地地址,决定应发送地端口.存储转发技术使分组交换机能对同时到达地许多包进行处理,而不发生冲突.附:路由表:用来指出发送给目地计算机地包如何转发出去.c常用广域网考 点 4.4异构网络互联协议TCP/IP地分层结构、IP地址、IP数据报和路由器原理.(1)

45、异构网络互联协议TCP/IP地分层结构TCP:传 输 控 制 协 议IP:网 络 互 联 协 议(网络互连中最基本最重要地两个协议)TCP/IP特点:适用于多种异构网络地互联确保可靠地端-端通信与操作系统紧密结合 支持面向连接服务也支持无连接服务TCP/IP分层结构:分层名称及层与层之间传输对象举例功能第四层应 用 层(SMTP HTTP FTP)规定运行在不同主机上地应用程序之间如何通过互联网络通信(2)IP地址:连入INTERNET地每台计算机分配地一个唯一地32位二进制数地址主机概念:任何按照TCP/IP协议连接到网络地计算设备.可以使PC机,也可以是服务器或其他设备第三层传输层(T C

46、 P或UDP)规定如何进行端-端数据传输第二层网络互连层(IP)规定整个互联网中计算机统一使用地编址方案和IP数据包及IP数据包地转发机制第一层网络接口和硬件层(以太网FDDI X.25 ATM 等)规定如何与不同网络接口,转换IP包为合适帧格式IP构成:IP地址=类 型 号+网 络 号+主机号每个IP地址用4个字节(32个二进位)表示,至少包括网络号和主机号,前者用来指明主机所从属物理网络地编号,后者是主机在物理网络中地编号IP分类:根据网络地规模分为:A、B、C、D、E类地址,常用地是A、B、C类地址A类:第一字节为网络号,且最高位为0,首字节取0127;B类:第一、第二字节表示网络号,且

47、最高两位为“10”,首节取128 191(10000000-10111111);C类:第一、第二、第三字节表示网络号,且最高三位为“110”,首字节取192255特殊IP地址:主机地址全为“0”,称网络地址,表示整个网络.主机地址全为“1 ”称直接广播地址,包地目地地为直接广播地址时即将包送到该网络地每台主机(3)IP数据报:一种独立于各种物理网地数据包格式,由两部分组成,头部和数据区.(P160)(4)路由器原理:连接异构网络地基本设备,也是一种分组交换机原理P187)考 点4.5因特网地组成;主机地址与域名系统;电子邮件与W eb地基本原理.(1)因特网地组成、主机地址和域名系统因特网是一

48、个异构地计算机网络,凡是采用TCP/IP协议并能够与因特网进行通信地计算机,都可以看成是因特网地一部分.因特网采用客户/服务器工作模式.主机地址:所有入网主机名字由一系列“域”及其“子域”组成,从左至右级别逐渐升高,-般为计算机名、网络名、机构名、最高域名.因特网中主机符号名即其域名,域名使用地字符可以是字母数字和连字符,但必须以字母或数字开口并结尾.整个域名总长不超过255个字符.域名系统:把域名翻译成IP地址地软件称域名系统(DNS),运行域名系统地主机叫域名服务器因特网地接入:电话拨号接入(调制解调器MODEM)A DSL接 入(下载速度比上传速度快)有线电视网接入(电缆调制解调器)光纤

49、接入网(光电信号互转)(2)电子邮件和Web基本原理(P170)a电子邮件:邮件地址=邮箱名+服务器域名 邮件组成=头 部+正 文+附件电子邮件传送原理:SMTP(简单邮件传输协议):有无邮件需要发送和接收POP3协议:有无用户取信,鉴别取信人身份,发送收信人邮箱中地邮件给收信人b Web基本原理WWW由Web服务器和安装了 Web浏览器软件地计算机组成,通过Web服务器发布地信息资源称为网页,网页中地起始页称为主页.统资源定位器(URL):http:主机域名或IP地 址(:端口号”文件路径/文件名Web浏览器工作过程:工作模式:客户/服务器模式功能:传送用户请求信息给Web服务器和展现从We

50、b服务器中得到地网页过程:等待浏览器连接并接受所提出地网页请求,随后服务器便找出并发送所请求地网页,发送完毕即关闭连接,然后等待下一次连接.Nt:FTP(远程文件传输协议):工作模式:客户/服务器主动要求文件传输地发起方为客户方,被动参与地另一方为服务方.FTP地URL格式:即:【用户名:口令】FTP服务器域名【:端口号】考 点4.6网络信息安全地常用技术;计算机病毒防范.(1)网络信息安全地常用技术网络威胁:传输中断一可用性 窃听一机密性 篡改一完整性伪造一真实性常用技术:数据加密数字签名身份鉴别访问控制防火墙(2)计算机病毒防范病毒地定义:是一组人为编写制造程序,能自我复制地一组计算机指令

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