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1
第一章 计算机基础
本单元概览
一、计算机概述。
二、计算机硬件系统。
三、计算机软件系统。
四、多媒体技术基础。
一、计算机概述
1.
计算机的特点
高速自动进行信息处理的电子设备,它能按照人们预先编写的程序对输入的数
据进行处理、存储、传送,从而输出有用的信息或知识,
2.
计算机的发展阶段
计算机发展的
5
个阶段:
(
1
)大型主机阶段: 主要电子管时代
(
2
)小型计算机阶段:晶体管时代
(
3
)微型计算机阶段:大规模集成电路时代
(
4
)客户机
/
服务器阶段: 网络阶段
(
5
)
Internet
阶段:从
APPANET
开始到
Internet
阶段
3.
计算机应用领域
(
1
)科学计算 (
2
)事务处理 (
3
)过程控制 (
4
)辅助工程
(
5
)人工智能 (
6
)多媒体应用
二、计算机硬件系统
1.
计算机硬件分类
服务器:提供服务的计算机。特点:处理能力强、存储容量很大、并且有高速的输
入
/
输出通道和联网能力。
按应用的范围划分:入门级、工作组级、部门级、企业级
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2
按处理器体系结构分:复杂指令集(
CISC
)
,
精简指令集(
RISC
),超长指令字(
VLIW
)。
按用途划分:文件服务器、数据库服务器、电子邮件服务器、应用服务器等。
按机箱结构划分:台式服务器、机架式服务器、机柜式服务器、刀片式服务器。
工作站:面向计算机辅助设计等应用领域的高性能计算机。
分类:(
1
)基于
RISC(
精简指令系统
)
和
UNIX
操作系统的专业工作站
(2)
基于
Intel
处理器和
Windows
操作系统的
PC
工作站。
台式机:微型计算机(或个人计算机)。
笔记本:便携机或移动
PC
机。
手持设备:掌上电脑或亚笔记本。
2.
计算机配置
不同的计算机基本上分为:
处理器:双核处理器,服务器工作站可采用多个
CPU
。
内存:
1M
~几十
G
硬盘:几十到几百
G
以上
缓存:一级或二级缓存,容量
1M
左右
光驱:
CD-ROM DVD
等,具有不同倍速
显卡:具有显示内存容量,支持颜色分辨率等
网卡:以太网卡
操作系统:
windows
,
unix
,
linux
等
3.
计算机技术指标
字长:计算机的寄存器的字长。
8
,
16
,
32
,
64
等。
1
字节
=8bit
,
1word=16bit
,
计算机只识别
0
和
1
,称为二进制。
速度:每秒钟处理指令的数目。运算速度与施工频率有关,有时用主频衡量
CPU
的速度。
容量:内存和外存之分。内存必需。单位有
1K=1024,1M=1024K,1G=1024M
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3
数据传输率: 单位
bps
,每秒钟传送的
bit
的位数。
可靠性:无故障时间越长,修复故障的时间越短,可靠性越高。
产品名称与版本:一般版本不能做技术指标,但因为计算机行业发展快,高版
本一般性能优于低版本。
4.
微处理器的技术特点
奔腾芯片的技术特点:
(
1
)超标量技术
通过内置多条流水线同时执行多个处理,其实质是以空间换时间。
(
2
)超流水线技术
通过细化流水,提高主频,在一个周期内完成一个或多个操作,实质是以时间
换空间。
(
3
)分支预测
通过设置分支目标缓冲器,动态预测分支转移情况,使得流水线的吞吐率能保
持较高水平。
(
4
)双高速缓存的哈佛结构:指令与数据分开。
两个缓存,一个用于存指令,一个用于存数据,提高访问缓存的命中率。
(
5
)固化常用指令。常用指令用硬件实现
(
6
)增强的
64
位数据总线。内部
32
位,但与存储器之间外部总线增为
64
位。
(
7
)采用
PCI
标准的局部总线主要用于解决
I/O
瓶颈问题。
(
8
)错误检测以及功能冗余检验技术
内部错误检测采用偶检验,冗余判断系统是否出现异常。
(
9
)内置能源效率技术,系统不工作时进入睡眠模式,在几个毫秒时间内可进
入全速运行状态。
(
10
)支持多重处理,多
CPU
,支持并行处理技术中最常用的体系结构。
安腾芯片的技术特点:
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4
安腾是
64
位的处理器,主要用于服务器和工作站;而奔腾是
32
位的处理器,
主要用于台式机和笔记本计算机
286
,
386
采用的是复杂指令系统(
CISC
),奔腾采用精简指令系统(
RISC
),
安腾使用简明并行指令计算技术(
EPIC
)
5.
主板与插卡
(
1
)主板的组成:
CPU
,存储器,总线,插槽以及电源。
(
2
)主板的分类
可按不同角度分类,如:
CPU
插座分类:
Socket 7
、
slot 1
主板等;
按芯片集分类:
TX
主板,
LX
主板,
BX
主板等
(
3
)网卡
网卡是组网的关键部件也叫适配卡。
功能:实现与主机总线的通信连接,解释并执行主机控制指令;实现链路层功
能(形成帧,差错校验,发送接收等);实现物理层功能(传输驱动,信号侦听与接
收等)
三、计算机软件系统
(
1
)软件的基本概念
软件是程序以及开发、使用和维护程序所需要的所有文档的总和。
(
2
)软件的分类
按用途分类:系统软件和应用软件
按授权分类:商业软件、共享软件、自由软件。
(
3
)软件开发
生命周期分
3
段:计划阶段、开发阶段、运行阶段。每个阶段可分为若干子段。
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5
四、多媒体技术基础
(
1
)多媒体概念
媒体是信息的载体,是信息传递与存储的基本手段和工具。分为传播信息的载
体和存储信息的载体。
多媒体技术:对文本、声音、图像等多媒体信息通过计算机进行数字化采集、
处理、传输、存储、播放的一体化集成技术。
(
2
)多媒体的组成
计算机至少应具有:
CD-ROM
,语音模拟与数字转换(
A/D
和
D/A
),高清
显示器,数据压缩和解压缩功能。
(
3
)数据压缩与解压缩技术
多媒体信息中有何多冗余数据,去掉冗余的数据即压缩。
压缩方法的种类:
按图像是否有差别分: 无损压缩和有损压缩。
按压缩原理分类:熵编码(无损压缩),源编码(有损压缩)和混合编码。
编码方法:
a.
信息熵编码:只压缩冗余而不损害信息熵。典型的方法有哈夫曼编码、游程
编码、算术编码等。
b.
预测编码法:去除相邻像素之间的相关性和冗余性,只对新的信息进行编码。
典型方法有:微分脉码调制(
DPCM
)等
c.
变换编码法:将给定的图像信号进行某种函数变换。如傅立叶变换,离散余
弦变换等
d.
矢量量化编码法:对数据分组,每组构成一个矢量,以矢量为单位进行量化。
预测编码,变换编码,矢量编码都是有损编码即属于源编码。
(
4
) 国际压缩标准:
a. JPEG
:静止图像压缩的国际标准。适合于连续色调,多级灰度,单色或彩色
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