1、第1章 计算机基础知识,1-2,本章学习要点： 计算机硬件组成及各部分功能 不同进制数之间的转换 二进制数的原码、反码及补码表示 字符编码 二进制补码运算 二进制的逻辑运算,1-3,一、计算机的产生与发展,1.1 计算机概述,计算机的出现是20世纪最卓越的成就之一，计算机的广泛应用极大的促进了生产力的发展，在当今信息化社会中，计算机已经成为必不可少的工具。,1-4,结绳计数是计算机的“远古史” 筹算是计算机的“古代史”中国算盘,1. 计算机的产生与发展,1.1 计算机概述,1-5,1614年，耐普尔利用对数原理制造一台乘法机。奥托里把对数刻在木板上，后发展为现在的计算尺。 1642年，法国数学
2、家布莱斯帕斯卡发明简易机械计算机。 1671年，德国数学家莱布尼茨把帕斯卡机器加以改进, 使它既可以做加减法，又可以做乘除法运算。,圆柱型对数计算尺,帕斯卡,帕斯卡加法器,1.1 计算机概述,1-6,1820年，英格兰的查尔斯巴贝奇设计了“差分机” (计算机之父） 英国数学家乔治布尔1854年提出符号逻辑 （布尔代数） 20世纪30年代末期，英国数学家艾伦图灵描述了假想机器（图灵机） 20世纪30年代后期，艾肯和IBM公司的工程师小组完成了“ Mark I”,布 尔,巴贝奇,Mark,第一台差分机,1.1 计算机概述,1-7,1.1 计算机概述,1-8,1946.2，美国宾夕法尼亚大学莫尔学院
3、物理学家莫克利和工程师埃克特领导的科研小组研制了世界上第一台通用数字电子计算机(ENIAC)。,1.1 计算机概述,莫克利 埃克特,1-9,Electronic Numerical Integrator And Calculator 简称ENIAC，译为电子数字积分机和计算机,电子管:18000只 电阻:70000个 电容:10000只 继电器:1500个 耗电:140kW/h 占地:170m2 重量:30吨 速度:5000次/秒,1.1 计算机概述,1-10,1951年美籍匈牙利数学家冯诺依曼（Von Neumann），他和他的同事们研制了世界上第二台电子计算机EDVAC，对后来的计算机在体
4、系结构和工作原理上具有重大影响。在EDVAC中采用了“存储程序”的概念，以此概念为基础的各类计算机统称为冯诺依曼机。60多年来，虽然计算机系统从性能指标、运算速度、工作方式、应用领域等方面与当时的计算机有很大差别，但基本结构没有变，都属于冯诺依曼计算机。但是，冯诺依曼自己也承认，他的关于计算机“存储程序”的想法都来自图灵。,冯诺依曼,1.1 计算机概述,1-11,图灵对现代计算机贡献：建立了图灵机的理论模型，发展了可计算性理论；提出了定义机器智能的图灵测试。 冯诺依曼贡献：建立现代计算机基本结构，即冯诺依曼结构。 整个系统是由五大基本部件组成，即由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备组成
5、；采用二进制，使用机器语言,指令通过操作码来完成简单的 操作； 采用存储程序的思想，对计算进行集中的顺序控制。,冯.诺依曼,图 灵,1.1 计算机概述,1-12,2.计算机的发展阶段,1.1 计算机概述,1-13,电子管,晶体管,集成电路,超大规模集成电路,1-14,电子管示意图,熊猫牌电子管收音机-南京无线电厂,1-15,晶体管示意图,红灯牌晶体管收音机-上海无线电二厂,IBM 7090,1-16,集成电路示意图,IBM 360,1-17,超大规模集成电路,1-18,第五代计算机是把信息采集、存储、处理、通信同人工智能结合在一起的智能计算机系统。它具有推理、联想和自学习能力，能帮助人们进行决
6、策、开拓未知领域和获得新知识，人机之间可以直接通过自然语言(声音、文字)或图形图象交换信息。1981年10月，日本就提出研制第五代计算机，并于1982年4月制订为期10年的第五代计算机技术开发计划,总投资为1000亿日元，目前完成第一阶段规定的任务。替换器件：生物器件、量子器件、光器件。,1.1 计算机概述,第五代计算机(新一代计算机),1-19,特点字 长：4位/8位 芯片集成度（晶体管数目/片）：12002000 时钟频率：0.50.8MHz 基本指令执行时间：1015S 地址总线：4/8条 CPU举例,4004,第一代微型计算机,微型计算机的分代是以微处理器的位数为依据的，共分四代。,1
7、.1 计算机概述,1-20,特点 字 长：8位 芯片集成度（晶体管数目/片）：50009000 时钟频率：12.5MHz 基本指令执行时间：12S 地址总线：16条 微处理器（CPU）举例 Intel 8080、Intel 8085、M6800、Z-80,8080,第二代微型计算机,1.1 计算机概述,1-21,特点 字 长：16位 芯片集成度（晶体管数目/片）：2万7万 时钟频率：510MHz 基本指令执行时间：0.40.75S 地址总线：20/24条 微处理器（CPU）举例： Intel 8086、Intel 8088 、Intel 80286、M68000,第三代微型计算机,1.1 计算
8、机概述,1-22,特点字 长：32/64位 芯片集成度（晶体管数目/片）：10万以上 时钟频率：25 150MHz 基本指令执行时间：0.125S 地址总线：24/32条 微处理器（CPU）举例 Intel 80386、Intel 80486、奔腾系列等,第四代微型计算机,1.1 计算机概述,1-23,3.计算机的发展趋势,1.1 计算机概述,1-24,二、计算机的分类1.按计算机用途分类专用计算机：为了解决一个或一类特定问题而专门设计的计算机。其软硬件的配置依据解决问题的需要而定。通用计算机：为了能够解决各种问题，具有较强的通用性而设计的计算机。它具有一定的运算速度和存储容量，带有通用的外设
9、，配备各种系统软件和应用软件。,1.1 计算机概述,1-25,2.按处理对象分类数字式电子计算机：处理非连续变化的数据，这些数据在时间上是离散的。其基本运算部件是数字逻辑电路。模拟式电子计算机：处理连续变化的数据，这些数据在时间上是连续的。其基本运算部件是由运算放大器构成的微分器、积分器和通用函数运算器等组成。混合式电子计算机：可处理数字量和模拟量,1.1 计算机概述,1-26,3.按规模和处理能力分类(IEEE)巨型机：超级计算机,功能最强,价格最贵。小巨型机：与巨型机相比，价格大幅降低。大型机：主机，具有很强的管理和处理数据的能力，在大企业、银行等单位使用。小型机：中小企业，VAX-II,
10、 DJS-2000。工作站：高档微机，具有很强的图形处理能力，应用于计算机辅助设计，Sun工作站。个人计算机：IBM PC，Apple,1.1 计算机概述,1-27,三、计算机的特点1.运算速度快：每秒数万亿次，气象预报2.计算精度高：理论上不受限制，圆周率3.存储能力强：中等规模图书馆4.具有逻辑判断能力：算术运算逻辑运算判断或比较5.具有自动执行能力：无需人工干预,1.1 计算机概述,1-28,四、计算机的应用领域1.科学计算或数值计算：2.数据处理或信息处理：3.过程控制或实时控制：4.计算机辅助技术： 5.人工智能：6.通信网络,1.1 计算机概述,利用计算机来完成科学研究和工程技术中
11、提出的数学问题的计算。实际问题数学模型计算量大。,指对数据进行收集、存储、整理、分类、统计、加工、检索和传播等一系列活动的统称。信息时代海量数据的管理和有效利用。,利用计算机及时采集检测数据，按最优值迅速地对控制对象进行自动调节或自动控制。无人自动化工厂。,计算机辅助设计：CAD 计算机辅助制造：CAM 计算机集成制造系统-CIMS计算机辅助教学：CAI,利用计算机模拟或部分模拟人的智能活动，如感知、判断、理解、学习、图像识别等。实用技术：智能机器人、专家系统,网上银行、网上订票 网上教学、网上医疗 网上税收、网上出版,1-29,1.2 计算机系统,一、计算机系统的组成,1-30,1.计算机硬
12、件系统硬件系统：指由电子部件和机电装置组成的计算机实体。硬件的功能：接受计算机程序，并在程序的控制下完成数据输入、数据处理和输出结果等任务。,1.2 计算机系统,1-31,负责数据的算术运算和逻辑运算即数据的加工处理,实现记忆功能的部件用来存放计算程序及参与运算的各种数据。,实现计算程序和原始数据的输入,负责对程序规定的控制信息进行分析、控制并协调输入、输出操作或内存访问,实现计算结果的输出,1.2 计算机系统,1-32,结果 数据,中央处理器,取数存数,输 入 设 备,输 出 设 备,外 存 储 器,内存储器,运算器,控 制 器,程序 数据,外设,主 机,1.2 计算机系统,1-33,2.计
13、算机软件系统软件系统：指为计算机工作服务的全部技术资料和各种程序。软件的功能：保证计算机硬件的功能得以充分发挥，并为用户提供一个宽松的工作环境。,1.2 计算机系统,1-34,1.2 计算机系统,1-35,输出设备,执行结果,程序数据,先编写出完成这一算题的计算程序；,结束指令,输入设备,内存储器,微处理器,地址/指令/数据,分析指令,取指令,执行指令,其他指令,CPU工作过程,程序和数据送入计算机内存；,控制器从存储器中取指令；,控制器分析、执行指令，为取下一条指令做准备；,取下一条指令，分析执行，如此重复操作，直至执行完程序中 的全部指令，便可获得最终结果。,二、计算机系统的工作过程,1-
14、36,一、数制及数制间的转换 (一)进位计数制,1.3 数制与编码,数制也称为记数制，就是用一组有限的符号和一套统一的规则表示数的方法，其中一组有限的符号称之为基。每种数制中都有基、基数、位权、法则和记号等，下面以十进制为例分别介绍这些概念。,1-37,1.十进制数（Decimal） 基：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9； 基数：10(数制中所使用数码符号的个数)； 位权：每位数所代表数的大小称为位权，也称为权；十进制数从小数点开始从右到左每位的位权分别为：100、101、102、103；从小数点开始自左向右每位的位权分别为：10-1、10-2、10-3等。 法则：逢10进一； 记号：为
15、区别不同数制的数，在数字末尾增加一个表示进制的符号。末尾字符“D”表示该数是十进制数。 例：345.56=3102 +4101 + 5100 +510-1+610-2,1.3 数制与编码,1-38,2.二进制数（Binary） 基：0，1 基数：2 位权：23,22,21,20,2-1,2-2,2-3 法则：逢2进一 记号：末尾用字符“B” 例：1101.101B=123+122+021+120+12-1+02-2+12-3 =13.625D,1.3 数制与编码,1-39,3.八进制(Octal) 基：0，1，2，3，4，5，6，7 基数:8 位权：83,82,81,80,8-1,8-2,8-
16、3 法则：逢8进一 记号：末尾用“” 324=382+281+480192+16+4212D,1.3 数制与编码,1-40,4.十六进制(Hexadecimal) 基：0,1,2,3,4,5,6,7,9,A,B,C,D,E,F 基数：16 位权：163,162,161,160,16-1,16-2,16-3 法则：逢16进一 记号：末尾用“H” 例：234H2162+3161+4160512+48+4=564D,1.3 数制与编码,1-41,几种进位记数制,1.3 数制与编码,1-42,几种进制数之间的对应关系,1.3 数制与编码,1-43,1.3 数制与编码,(二)数制间的转换,1-44,分析
17、：使用按权相加法，即将各位进制数码与它对应的权相乘，其积相加，和数即为与该R进制数相对应的十进制数。,(1100101.101)2=126+125+024+023+122+021+120+12-1 + 02-2+12-3,=64+32+0+0+4+0+1+0.5+0.125 =（101.625）10,即 （1100101.101）2=（101.625）10,例1：求（1100101.101）2 的等值十进制数。,1.3 数制与编码,1-45,33,解:先求（66）10等值二进制数余数 2 66,即（66）10=（1000010) 2,再求小数部分 积的整数部分0.6252=1.250 1,0.
18、2502=0.500 00.5002=1.000 1,即(0.625)10=(0.101)2,所以： (66.625）10=(1000010.101）2,注意：十进制小数不一定都能转换成完全等值的二进制小数，所以有时要取近似值，有换算误差存在。,0,16,8,4,2,1,0,1,0,0,0,0,1,例2：求（66.625）10等值二进制数,分析：将此数分成整数和小数两部分分别转换，然后再拼接起来。,1-46,注意： (1)在十进制小数转换为二进制小数过程中，有时会出现乘积的小数部分总不等于0的情况，如(0.4435)10就不能在十步内使乘积的小数部分等于0； 甚至还会出现循环小数的情况，如(0
19、.6)10 = (0.100110011001.)2。 在上述两种情况下，乘2过程的结束由所要求的转换精度确定。 (2)其他进制的数向十进制转换时，只须将其各位数乘以对应的位权展开求和即可。 (3)十进制数向其他进制转换时，均为整数部分除以基数取余，小数部分乘以基数取整。,1.3 数制与编码,1-47,二进制、八进制、十六进制间转换,二进制数八进制数“三位并一位”以小数点为基准，整数部分从右至左，每三位一组，最高位不足三位时，添0补足三位；小数部分从左至右，每三位一组最低有效位不足三位时，添0补足三位。各组三位二进制数按22，21，20权展开后相加， 得到一个八进制数,八进制数二进制数“一位拆
20、三位”把一位八进制写成对应的三位二进制，然后按权连接即可,二进制数十六进制数“四位并一位”以小数点为基准，整数部分从右至左，每四位一组，最高位不足四位时，添0补足四位；小数部分从左至右，每四位一组最低有效位不足四位时，添0补足四位。各组四位二进制数按23, 22，21，20权展开后相加， 得到一个十六进制数,十六进制数二进制数“一位拆四位”把一位十六进制写成对应的四位二进制，然后按权连接即可,1.3 数制与编码,1-48,解： 001 010 111 011 . 001 011 100 1 2 7 3 . 1 3 4,即： (1010111011.0010111)2=(1273.134)8,例
21、3：将（1010111011.0010111)2 转换 为八进制数,分析：按照“三位并一位”的原则，对二进制数进行处理。,例4：将（2754.41)8转换成二进制数,分析：按照“一位拆三位”的原则，对八进制数进行处理。,解： 2 7 5 4 . 4 1010 111 101 100 . 100 001,即：（2754.41)8=(10111101100.100001)2,1.3 数制与编码,1-49,解： 0010 1101 0101 0111 01002 D 5 . 7 4,即： （1011010101.011101)2=(2D5.74)16,例5：将（1011010101.011101)2
22、转换成十六进制数,分析：按照“四位并一位”的原则，对二进制数进行处理。,例6：将（5A0B.0C)16转换成二进制数,分析：按照“一位拆四位”的原则，对八进制数进行处理。,解： 5 A 0 B 0 C 0101 1010 0000 1011 . 0000 1100,即：（5A0B.0C)16=(101101000001011.000011)2,1.3 数制与编码,1-50,1.定点数定点数是小数点位置固定的数。根据小数点隐含固定位置不同，可分为：定点小数：定点整数：,二、二进制数的计算机内部表示方法,1.3 数制与编码,1-51,2.浮点数 浮点数是小数点位置不固定，根据需要而浮动的数。它既有
23、整数部分又有小数部分。 任何一个十进制实数都可以有以下几种不同的表示形式：-34.62=-346210-2 = -0.3462102 = -3.462101 二进制实数也可以用上述几种不同的表示形式表示。例如， -10.01 = -1001 2-10 = -0.1001210 = -1.00121 （注意，此式中的指数是二进制数）,1.3 数制与编码,1-52,2.浮点数 数的表示方式：通过阶码和尾数表示： N=2E (S) E称为阶码，它是一个二进制正整数 ； E前的为阶码的符号，称为阶符（Ef）； S称为尾数，它是一个二进制正小数 ； S前的为尾数的符号，称为尾符(Sf) ； “”是阶码E
24、的底数。,1.3 数制与编码,1-53,阶码,尾数,阶符,尾符,例：二进制数101.1和10.11的浮点表示形式为,1.3 数制与编码,1-54,真值,一个数的正号用十表示；负号用”一”表示，即为该数的真值。例如：十进制数+13.5二进制的真值为+1101.1;十进制数-13.5二进制的真值为-1101.1,机器数,以0表示正数的符号，以1表示负数的符号，并且每一位的数值也用0和1表示之后，这样的数叫机器数，有时也叫做机器码,符号化 好处,可以方便的存储；在做乘法或除法时，把数的符号位按位相加后，就得到结果的符号位。其规则是正数乘正数，符号按位相加得0；正数乘负数，符号按位相加得 1；负数乘负
25、数，符号按位相加得0。,数符（+/-）+ 尾数（数值的绝对值）,符号（+/-）数码化； 最高位：“0”表示“+”，“1”表示“-,机器数的分类 原码、反码、补码,三、二进制的原码、反码及补码表示,1.3 数制与编码,1-55,1.原码规定：用符号位和数值位表示一个带符号数正数符号0，负数符号1例如：求二进制数+10011，-10011的原码。+10011原00010011-10011原10010011又如：求十进制数+65，-66的原码。,1.3 数制与编码,1-56,1.原码零的原码形式有两种：+0原00000000-0原10000000原码表示数的范围：8位：-127+12716位：-32
26、767+32767用原码表示一个数，与真值之间转换方便。对乘除法比较合适，但对加减法容易出错。,1.3 数制与编码,1-57,1.原码例：5-5=5+(-5)=0我们用八位二进制数原码作运算却有如下结果：00000101+ 10000101 10001010,1.3 数制与编码,1-58,2.反码规定：正数的反码与原码相同，负数的反码是对该数的原码除符号位外各位取反。例如：求二进制数+10011，-10011的反码。+10011反00010011-10011反11101100零的反码形式有两种：+0反00000000-0反11111111,1.3 数制与编码,1-59,2.反码用反码表示的数，
27、有时在运算时结果也不正确。例：-5-5=（-5）+（-5）=-10我们用八位二进制数反码作运算却有如下结果：11111010+ 11111010 11110100,1.3 数制与编码,1-60,（+4）称为（8）对12的补码， 数学公式表示为： 8+4（mod 12),3.补码 什么是补码？,1.3 数制与编码,1-61,3.补码规定：正数的补码与原码相同，负数的补码是对该数的原码除符号位外各位取反，末位加1.原码 10000101取反 11111010+ 1 11111011 -5的补码 由补码求原码，对负数也是将数值位取反加1。,1.3 数制与编码,1-62,3.补码 零的补码形式唯一：+
28、0补00000000-0补00000000 用补码表示的数，运算结果正确：例：5-5=5+（-5）=000000101+ 11111011 00000000,1.3 数制与编码,1-63,3.补码补码表示数的范围：8位：-128+12716位：-32768+32767引入补码后，减法运算可转换为加法运算。X+Y补X补+Y补X-Y补X+(-Y)补X补+-Y补例如：用补码计算十进制数 35-65?目前计算机中加减法基本采用补码运算。,1.3 数制与编码,1-64,总结一个正数的原码、反码和补码的表示形式相同，符号位置0，其它位是数的真值。,真值零的表示：,1.3 数制与编码,1-65,四、其他形式
29、数据的表示1.ASCII码American Standard Code for Information Interchange (ASCII，美国标准信息交换码)。国际通用的信息交换标准代码(ISO 646)。ASCII码是对数字、字母、通用符号和控制符号等字符进行编码。,ASCII码：7位128种00000001111111,1.3 数制与编码,1-66,ASCII码表(7位),高三位 b6b5b4,低四位 b3b2b1b0,1.3 数制与编码,1-67,例将China五个字 符的ASCII码查出并 存放在内存中。,ASCII码的字符集：10个数字：0,1,2,3,4,5,6,7,8,952
30、个大、小写字母25个特殊字符比较大小：09AZaz,1.3 数制与编码,1-68,数值0.6875有两种表示格式 二进制格式把十进制数值0.6875表示为二进制数值0.1011。 ASCII码格式把十进制数值0.6875中的每个数值都看作一个字符。则0.6875的ASCII码为：0 . 6 8 7 500110000 00101110 00110110 00111000 00110111 00110101显然，数值的ASCII码格式表示的长度， 要比相应的二进制格式表示的长度大很多。,1.3 数制与编码,1-69,2.汉字编码汉字处理技术：汉字输入、汉字输出、计算机内部的编码问题。根据汉字处理
31、过程中的不同要求，有多种编码形式。,1.3 数制与编码,1-70,汉字输入码作用：让用户直接使用标准键盘输入汉字。特点：规则简单，重码率低，击键次数少。分类：数字编码电报码、区位码等字音编码全拼、双拼等字形编码五笔字型、郑码等混合编码自然码、智能ABC等,1.3 数制与编码,1-71,汉字交换码在汉字信息处理系统与通信处理系统之间进行汉字信息交换时所使用的编码。设计汉字交换码编码体系要考虑：被编码的汉字个数尽量多；编码的长度尽可能短；编码具有唯一性；码制的转换要方便。,按照国家标准GB/T- 2312-1980编码的汉 字交换码国标码.,1.3 数制与编码,1-72,国家标准GB/T 2312
32、-1980：信息交换用汉字编码字符集-基本集一级汉字3755个(按拼音排序)二级汉字3008个(按部首排序)字母、数字和特殊图形记号等国标码规定：一个汉字采用两个字节来表示,图形字符 (7445个),例如：啊区位码1601国标码区位码+32324833,1.3 数制与编码,1-73,汉字机内码汉字机内码是在设备和信息处理系统内部存储、处理、传输汉字用的代码。目前我国使用的内码是国标码高位置1。,汉字机内码汉字国标码8080H例如：啊机内码3021H+8080HB0A1H,1.3 数制与编码,1-74,又如：“中国”汉字机内码？,1.3 数制与编码,1-75,汉字字形码有两种汉字输出字形的构造方
33、法：汉字点阵和矢量汉字。汉字点阵用由若干行若干列的点的矩阵来表示一个汉字的输出字形。常用的汉字点阵：1616（简易型）、2424（普通型）、3232（提高型）。点阵汉字特点：表示方法简单，容易实现，但点阵汉字在放大时会失真。矢量汉字用直线或弧线来表示汉字的笔划。矢量汉字特点：能不失真的随意放大，但需要有相应的算法来实现，其实现方法较复杂。,1.3 数制与编码,1-76,例如：把一个方块横向和纵向都分为16格。若用1表示黑点，用0表示白点，则1616的点阵汉字可用256位二进制数来表示，占用32B。,02H 00H 01H 04H 7FH FEH 40H 04H 80H 08H 00H 00H
34、3FH F8H 01H 00H 01H 00H 1FH F0H 01H 00H 01H 40H 01H 20H 01H 20H 7FH FCH 00H 00H,汉字“宝”的1616点阵数字化信息：,1.3 数制与编码,1-77,1234567890123456 00000001100000001 01H 80H 00000001100000002 01H 80H 00000001100000003 01H 80H 11000001100000114 c1H 83H 11111111111111115 f f H f f H 11000001100000116 c1H 83H 110000011
35、00000117 c1H 83H 11000001100000118 c1H 83H 11111111111111119 f f H f f H 11000001100000110 c1H 83H 00000001100000001 01H 83H 00000001100000002 01H 83H 00000001100000003 01H 83H 00000001100000004 01H 83H 00000001100000005 01H 83H 00000001100000006 01H 83H,1.3 数制与编码,1-78,三、多媒体信息编码声音、图像或图形、视频或动画1.声音数字化
36、声音是通过一定介质传播的连续的波。,重要指标： 振幅音量的大小 周期重复出现的时间间隔 频率信号每秒钟变化次数,1.3 数制与编码,1-79,将模拟信号通过音频设备(如声卡)数字化，会涉及到采样、量化及编码等多种技术。,1.3 数制与编码,1-80,声音数字化三要素,1.3 数制与编码,1-81,数字音频数据的计算公式：数据量采样频率量化位数 声道数/8(字节/秒),1.3 数制与编码,1-82,音频的文件格式：WAV文件：WAV是Microsoft/IBM共同开发的PC波形文件。因未经压缩，文件数据量很大。声音层次丰富，还原音质好。,WMA文件：WMA(Windows Media Audio
37、)是Windows Media格式中的一个子集(音频格式)。压缩到MP3一半。,MP3文件：MP3(MPEG Audio layer3)是一种按MPEG标准的音频压缩技术制作的音频文件。高压缩比(11:1)，优美音质。,1.3 数制与编码,1-83,2.图像的数字化连续空间位置的离散和数字化亮度值的离散和数字化,空间位置采样 mn 2013,1.3 数制与编码,1-84,图像的主要参数：图像分辨率：指数字图像的实际像素数目，它反映图像在屏幕中显示的大小。颜色深度：指记录每个像素所使用的二进制位数。,1.3 数制与编码,1-85,图像数据量的计算：图像文件的大小是指在磁盘上存储整幅图像所需的字节
38、数。数据量图像分辨率颜色深度/8(B)例题一幅640480的真彩色图像，未压缩的图像数据量是多少？64048024/8921600B900KB,1.3 数制与编码,1-86,图像的文件格式BMP：Windows标准图像文件格式JPG：一种高效率压缩格式(1:1020)GIF：用于交换图片的，对灰度 图像表现佳，但不超过256色的图像。,PNG：流式网络图形格式，它使用LZ77派生的无损数据压缩算法。 PNG存储灰度图像时图像深度达16位 PNG存储彩色图像时图像深度达48位,1.3 数制与编码,1-87,3.视频数字化视频：连续地随着时间变化的一组图像帧：一幅单独的图像帧率：每秒种播放的帧数，
39、单位是f/s典型的帧率：24f/s、25f/s、30f/s常见的视频信号：电影、电视,1.3 数制与编码,1-88,视频是连续的图像 图像是离散的视频,1.3 数制与编码,1-89,视频的文件格式：,AVI是一种音视频交叉记录的文件格式,微软在1992年推出AVI文件及其应用软件Video for Windows。 特点：AVI采用帧内压缩，提供无硬件视频回放。,MOV是Apple公司在其Macintosh机推出的视频文件格式，其相应的视频应用软件QuickTime。MOV文件格式的压缩算法Video编码支持16位图像深度的帧内压缩和帧间压缩。,MPG文件是采用MPEG算法进行压缩的全运动视频
40、文件格式，它在1024*768的分辨率下可用每秒25或30帧的速率同步播放全运动视频图像和CD音乐伴音。,1.3 数制与编码,1-90,一、二进制的四则运算,运算规则： 、 加法规则：0 + 0 = 0 0 + 1= 1+ 0 =1 1 + 1= 0 减法规则：00 = 0 10 =1 11=0 01= 1 乘法规则：00 = 0 01=10 = 0 11= 1 除法规则 01= 0 11= 1 ( 0不能作除数 ),1.4 运算基础,二、二进制的补码运算,补码运算的基本公式 x+y补 = x补 + y补,1-91,例：用补码求-1000 - 0011。 解：-1000的补码为1 1000，-
41、0011的补码为1 1101。可见，补码加法和两个二进制负数相加得到的结果相同。,1.4 运算基础,1-92,三、二进制的逻辑运算 1.逻辑变量和逻辑函数逻辑代数起源于19世纪初。逻辑代数研究逻辑量的运算关系。逻辑变量：一种具有逻辑属性的变量。真、假逻辑函数：随逻辑变量的变化而改变。表示方法：逻辑表达式、真值表、卡诺图,1.4 运算基础,1-93,方法,逻辑表达式：是用公式表示函数与变量关系的一种方法。 真值表：采用一种表格来表示逻辑函数的运算关系，其中输入部分列出输入逻辑变量的所有可能组合，输出部分给出相应的输出逻辑变量值。,逻 辑 函 数,1.4 运算基础,1-94,1.4 运算基础,2.
42、基本逻辑运算,逻辑与（AND） 定义：假 AND 假 = 假 假 AND 真 = 假真 AND 假 = 假 真 AND 真 = 真 逻辑或（OR） 定义：假 OR 假 = 假 假 OR 真 = 真真 OR 假 = 真 真 OR 真 = 真 逻辑非（NOT） 定义：NOT 假 = 真 NOT 真 = 假,1-95,用计算机实现逻辑运算时，通常用符号“1”表示真，用符号“0”表示假。逻辑运算的定义可表示如下：,逻辑与的真值表,1.4 运算基础,1-96,逻辑或的真值表,逻辑非的真值表,1.4 运算基础,1-97,本章小结,1.计算机的基本概念（定义、发展、分类、特点、应用领域） 2.计算机的组成及工作原理 3.数制之间的相互转换（重点） 4.原码、反码和补码（重点）5.ASCII码、汉字编码 （重点） 6.多媒体信息编码 7.二进制的运算,作业和思考题1P13 习题1 第一、二、三（1、2）题2P42-45 习题2 第一（1、2、3、7）、二（1、4、5）三（1-7、17-21）、四（1-5）、五（1、4、6）3P42-45 习题2 第一（4、5、6、8）、二（2、3、6、7、8）三（8-16、22-24）、四（6-9）、五（2、3、5）,
