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第-1-章-计算机科学基础.ppt

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资源描述

1、16:55,福建工程学院软件学院,1,网络管理员教程,讲授:黄瑞兴,16:55,福建工程学院软件学院,2,课程的性质与任务,本课程是网络技术类专业相关的一门专业课 通过较系统的学习计算机与网络基础知识、网络系统的管理和维护,着重了解网络管理员资格(水平)考试大纲、考试目标、考试要求等,16:55,福建工程学院软件学院,3,教学目标,通过本门课程的教学,学生应 能够进行小型网络系统的设计、构建、安装和调试,中小型局域网的运行维护和日常管理; 根据应用部门的需求,构建和维护Web网站,进行网页制作; 达到助理工程师(或技术员)的实际工作能力和业务水平的要求。,16:55,福建工程学院软件学院,4,

2、教学的基本要求与内容,熟悉计算机系统基础知识; 熟悉数据通信的基本知识; 熟悉计算机网络的体系结构,了解TCP/IP协议的基本知识; 熟悉常用计算机网络互连设备和通信传输介质的性能、特点; 熟悉Internet的基本知识和应用; 掌握局域网技术基础;,16:55,福建工程学院软件学院,5,教学的基本要求与内容,掌握以太网的性能、特点、组网方法及简单管理; 掌握主流操作系统的安装、设置和管理方法; 熟悉DNS、WWW、MAIL、FTP和代理服务器的配置和管理; 掌握Web网站的建立、管理与维护方法,熟悉网页制作技术; 熟悉综合布线基础技术;,16:55,福建工程学院软件学院,6,教学的基本要求与

3、内容,掌握交换机和路由器的基本配置; 熟悉计算机网络安全的相关问题和防范技术; 了解计算机网络有关的法律、法规,以及信息化的基础知识; 了解计算机网络的新技术、新发展; 正确阅读和理解本领域的简单英文资料。,16:55,福建工程学院软件学院,7,计算机与网络基础知识,网络系统的管理与维护,计算机科学基础,计算机系统基础知识,计算机网络基础,计算机网络应用基础,网络管理、安保全基础,标准化、信息化、新技术,小型计算机局域网构建,综合布线,小型局域网服务器配置,WEB网站的建立、管理维护以及网页制作,网络系统的运行、维护和管理,防火墙技术,知识构成与能力培养,16:55,福建工程学院软件学院,8,

4、教材及主要参考书,教材 胡钊源 张智勇 施游,网络管理员考试全程指导(2009版考试大纲), 清华大学出版社 ,2009年10月 参考 全国计算机专业技术资格考试办公室, 网络管理员考试大纲与培训指南(2009版),清华大学出版社 ,2009年1月,16:55,福建工程学院软件学院,9,教学安排,本课程安排68课时,主要采用课堂讲授和模拟测试等形式教学。 计划每周安排4学时。,16:55,福建工程学院软件学院,10,成绩计算方法,16:55,福建工程学院软件学院,11,学习方法,所谓学习方法通常是指人们为了获得或达到一定目标或成果而进行学习所采用的有意识的、合乎逻辑的一系列行动。计算机课程的学

5、习方法主要有: 1. 学习计划的制定 2. 常规学习方法:“预习上课复习作业小结”五个环节不断地循环往复 3. 理论、抽象、设计三个过程的学习方法,16:55,福建工程学院软件学院,12,学习方法(续),借鉴他人经验,有所创新 课后小结,以培养文字概括能力 在老师指导、启发下进行联想,把一个问题的上下左右相关联的知识串联起来,理成线、织成网,总结出规律性的东西,同时进行相互间的讨论 提高学习的积极性、促进智能发展,培养独立分析和解决问题的能力,提高学习成绩。,16:55,福建工程学院软件学院,13,第1章 计算机科学基础,16:55,福建工程学院软件学院,14,计算发展史,计算作为人类社会生活

6、、生产中总结发展起来的一门知识,已经历了漫长的发展阶段。 结绳纪事 算盘 机械式(模拟)计算机 电子式(数字)计算机,16:55,福建工程学院软件学院,15,现代计算机的产生,1946年2月14日世界上第一台数字电子计算机ENIAC (The Electronic Numerical Integrator and Computer,电子数值积分计算机)在美国宾夕法尼亚大学研制成功。 被公认为第一台使用电子线路来执行算术、逻辑运算和信息存储的真正工作的计算机器。奠定了电子计算机的发展基础,开辟了计算机科学技术的新纪元。,16:55,福建工程学院软件学院,16,现代计算机的产生,16:55,福建工

7、程学院软件学院,17,埃尼阿克ENIAC,美国奥伯丁武器试验场为满足计算弹道需要而研制的。主要发明人是电气工程师普雷斯波埃克特和物理学家约翰莫奇勒博士 采用电子管作为计算机的基本元件,每秒可进行5000次加减运算。 使用了18000只电子管,10000只电容,7000只电阻,体积3000立方英尺,占地170平方米,重量30吨,耗电140150千瓦,机器被安装在一排2.75米高的金属柜里, 是一个名副其实的“庞然大物”,16:55,福建工程学院软件学院,18,世界上第一台数字电子计算机ENIAC,16:55,福建工程学院软件学院,19,计算机之父冯诺依曼,1946年6月数学家冯诺依曼等提出关于电

8、子计算装置逻辑结构设计的研究报告,电子计算机应该是: 1)以二进制为运算基础; 2) 采用存储程序方式工作。 并进一步明确其结构应由五个部分组成:运算器、控制器、存储器、输入装置和输出装置。,至今绝大部分的计算机还是采用存储程序式计算机的组织结构思想及实现方法,16:55,福建工程学院软件学院,20,电子计算机发展史(1),按采用的电子器件划分大致历了四代: 第一代计算机(1946年1957年) 逻辑器件使用电子管 用穿孔卡片机作为数据和指令的输入设备 用磁鼓或磁带作为外存储器 计算一个新的题目就得将线路重新搭接一次。 1949年出现可以存储程序的计算机。使用机器语言编程,可存储信息和自动处理

9、信息。人类存储和处理信息的方法开始发生革命性的变化。,16:55,福建工程学院软件学院,21,电子计算机发展史(2),第二代计算机(1958年1964年) 用晶体管代替电子管;内存采用磁芯体;引入变址寄存器和浮点运算硬件;利用I/O处理机提高输入输出能力 软件方面配置子程序库和批处理管理程序,并且推出了Fortran、COBOL、ALGOL等高级程序设计语言及相应的编译程序。,16:55,福建工程学院软件学院,22,电子计算机发展史(3),第三代计算机(1965年1971年) 用小规模或中规模集成电路;用半导体存储器代替磁芯存储器;使用微程序设计技术简化处理机的结构; 在软件方面则广泛地引入多

10、道程序、并行处理、虚拟存储系统和功能完备的操作系统,同时还提供了大量的面向用户的应用程序 三代机的典型机型是IBM360系列。,16:55,福建工程学院软件学院,23,电子计算机发展史(4),第四代计算机(1972年现在) 使用大规模集成电路和超大规模集成电路 完善的系统软件、丰富的系统开发工具和商品化的应用程序大量涌现 通信技术和计算机网络飞速发展,使得计算机进入一个大发展的阶段,16:55,福建工程学院软件学院,24,第五代计算机,集成电路技术的发展十分迅速,集成度(每片芯片晶体管数)是有限的,不可能无限制地增加下去,总会有达到饱和的一天。人们在发展集成电路技术的同时,还在积极地探索其它替

11、代技术,如光子和生物芯片技术等。 1) 智能计算机 2) 超导计算机3) 光计算机 4) 生物计算机 5) 量子计算机,16:55,福建工程学院软件学院,25,第六代计算机,模仿人的大脑判断能力和适应能力,并具有可并行处理多种数据功能的神经网络计算机 与以逻辑处理为主的第五代计算机不同,它本身可以判断对象的性质与状态,并能采取相应的行动,可同时并行处理实时变化的大量数据,并引出结论。 以往的信息处理系统只能处理条理清晰、经络分明的数据。而人的大脑却具有能处理支离破碎、含糊不清信息的灵活性,第六代电子计算机将类似人脑的智慧和灵活性。,16:55,福建工程学院软件学院,26,计算机系统的定义,计算

12、机系统:由硬件系统和软件系统两大部分组成。 1) 计算机硬件系统 由一系列电子元器件按照一定逻辑关系联接而成,它是计算机系统的物质基础 2) 计算机软件系统 指用来指挥计算机运行的各种程序的总和以及开发、使用和维护这些程序所需的技术资料。,16:55,福建工程学院软件学院,27,计算机硬件基本组成示意图,输入设备,输出设备,存储器,CPU,运算器,控制器,16:55,福建工程学院软件学院,28,1.1 数制及转换,16:55,福建工程学院软件学院,29,日常生活中的数制,十进制 十二进制 六十进制 ,16:55,福建工程学院软件学院,30,数制,数制也称计数制,是指用一组固定的符号和统一的规则

13、来表示数值的方法。按进位的原则进行计数的方法,称为进位计数制。 目前计算机内所有的信息都用0和1两个数字符号组合的二进制数来表示。 数值、图形、文字等各种形式的信息,需要计算机加工处理时,首先必须按一定的法则转换成二进制数。,16:55,福建工程学院软件学院,31,采用二进制的优势,电子器件的实现很容易。电路开关的闭合与断开、电灯的亮与灭、二极管的导通与截止、高电平与低电平等。 二进制运算简单。运算器结构大大简化,控制简单 便于进行逻辑运算。二进制的0、1两种状态,可以代表逻辑运算中的“假”和“真”两种值 可靠性高。二进制的0、1两种状态,在传输和处理时不容易出错。 信息还常用十进制、八进制和

14、十六进制编码,但它们最终要转换成二进制才能被计算机内部存储和加工。,16:55,福建工程学院软件学院,32,1.1.1 数制de表示,制数表示:一般用括号后加数字下标2、8、10、16来分别表示二进制、八进制、十进制和十六进制数字,如(5)l0=表示10进制5;(101)2表示2进制101。 十进制数:加法时:“逢十进一”,减法时:“借一当十” 。 多项式:,16:55,福建工程学院软件学院,33,1.1.1 数制de表示,二进制 与十进制相似,二进制数也遵循两个规则: 仅有两个不同的数码,即0,1。 进、借位规则为:逢二进一,借一当二。 多项式:,16:55,福建工程学院软件学院,34,1.

15、1.1 数制de表示,八进制 数码:0、1、2、3、4、5、6、7 各数位的位权:以8为底的幂次方 进位方法:逢八进一,借一当八。 多项式:,16:55,福建工程学院软件学院,35,1.1.1 数制de表示,十六进制 十六进制是计算机系统中除二进制数之外使用较多的进制,它遵循的两个规则为: 有0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F等共16个数码,分别对应于十进制数的015。 十六进制数的加减法的进、借位规则为:逢十六进一,借一当十六。,16:55,福建工程学院软件学院,36,1.1.1 数制de表示,十六进制多项式:例如: (6B7C.8D9)16 =6X163+11X

16、162+7X161+12X160+8X16-1 +13X16-2+9X16-3 =(27516.553)10,16:55,福建工程学院软件学院,37,R进制数与十进制数的转换,16:55,福建工程学院软件学院,38,R进制数与十进制数的转换,数值的对比,16:55,福建工程学院软件学院,39,R进制数与十进制数的转换,对于R进制的数使用括号和下标r来标注,(101) 2 Binary (101) 8 Octal (101) 10 Decimal (101) 16 Hexadecimal,(N)r,数值,数制,16:55,福建工程学院软件学院,40,R进制数与十进制数的转换,对于r进制的数,在数

17、值的后面使用特定的字母标注,(101) 2 Binary (101) 8 Octal (101) 10 Decimal (101) 16 Hexadecimal,101B 101O 101D 101H,16:55,福建工程学院软件学院,41,二进制数转换成十进制数,按多项式展开即可,例如:(10110110.011)2 =1x27+0x26+1x25+1x24+1x23+1x22+1x21+0x20+0x2-1+1x2-2+1x2-3 =128+0+32+16+0+4+2+0+0+0.25+0.125 =(182.375)10,16:55,福建工程学院软件学院,42,二进制数转换成十进制数,任

18、何一个数值,都是各位数字本身的值与其权之积的总和。,(1234)10=1 103+2 102+3 101+4 100,权重,(1234)16=1 163+2 162+3 161+4 160,16:55,福建工程学院软件学院,43,二进制数转换成十进制数,例:(101001001)2(100110.101)2,16:55,福建工程学院软件学院,44,十进制数转换成二进制数,整数部分采用“逐次除2取余法”,即整数部分逐次除以2,取余数,按从下往上顺序排列余数即可得到结果。例如(189)10=(10111101)2,10111101,1011110,101111,10111,1011,101,10,

19、1,16:55,福建工程学院软件学院,45,十进制数转换成二进制数,小数部分采用“逐次乘二取整法”,即逐次将小数部分乘以2,将结果取整,将整数按从上往下的顺序排列即可得到结果。例如:(0.3125)10=(0.0101)2 0.3125 2 0.6250进位0 2 1.25 进位1,用小数部分继续运算 0.25 2 0. 50 进位0 2 1.0 进位1,小数部分已为0,结束运算,注意:一般情况十进制小数不能用有限位二进制数精确表示,根据精度要求取m位,16:55,福建工程学院软件学院,46,十进制数转换成二进制数,【例】(49.58)10转换为二进位制数(110001. 100 )2,整数除

20、以2倒取余数 小数乘以正取整数,16:55,福建工程学院软件学院,47,二进制数转换成八进制数,采用“三位一并法”,即二进制数从个位往左,每3位二进制数对应1位八进制数,用它的八进制等值代替这样的组。例如:(110101100011)2=(6543)8 (10110110)2=(266)8 反之亦然,如(315)8= ?(11001101)2,16:55,福建工程学院软件学院,48,二进制数转换成八进制数(含小数),从二进位制数的小数点开始向两个方向以三位二进位制数字分组,不足以零补足,用它的八进制等值代替这样的组。 【例】将(10110101.00111101)转换为八进位制数。 解:(10

21、110101.00111101) (010 110 101.001 111 010) (2 6 5. 1 7 2),16:55,福建工程学院软件学院,49,二进制数转换成八进制数(含小数),二进制数转换成八进制数(含小数) 【例】将八进位数(512.304)转换为二制数。 解:(5 1 2. 3 0 4 ) (101 001 010.011 000 100),16:55,福建工程学院软件学院,50,二进制数转换成十六进制数,类似于二进制与八进制的转换,但采用“四位一并法”。二进制数每4位对应1位十六进制数,例如(8E6)16=(100011100110)2(100110101101111)2=

22、(4D6F)16,16:55,福建工程学院软件学院,51,二进制数转换成十六进制数(含小数),【例】将(01011110.10110010)2转换为十六进位制数。 解:(01011110.10110010)2(0101 1110.1011 0010)2 ( 5 E. B 2 )16,16:55,福建工程学院软件学院,52,课堂练习,二进制数转换成十六进制数(含小数) 【课堂练习】: 将(1111111000111.100101011)(101011100011.0011101) 转换为十六进位制数。,16:55,福建工程学院软件学院,53,二进制数转换成十六进制数(含小数),十六进位制数转换为

23、二进位制数:将每位十六进位制数写成对应的四位二进位数。 【例】将(8FA.C6)16转换为二进位制数。 解: ( 8 F A. C 6 )16 (1000 1111 1010. 1100 0110)2,16:55,福建工程学院软件学院,54,任意两种进位制之间的转换,二进制,十进制,八进制,十六进制,3位对应1位,除2取余,乘2取整,权展开式,1位对应3位,4位对应1位,1位对应4位,16:55,福建工程学院软件学院,55,四种进制数对照表,16:55,福建工程学院软件学院,56,1.2 数据的表示,16:55,福建工程学院软件学院,57,1.2 数据的表示,计算机中的“位”是指二进制数的位,

24、常用bit表示,计算机的CPU进行计算时,以字节为基本单位,用byte表示。一个字节由8个二进制位组成,可以表示0到11111111B,即255。 用若干个字节组合起来可表示更大的数,如用2个字节表示的非负整数,范围是0到65535,而用4字节表示的不同整数最多可有4,294,967,295个。,16:55,福建工程学院软件学院,58,1.2 数据的表示,字节也是存储器的基本单位。表示存储器容量的单位是kB,称为千字节(实际是1024个字节)。 在计算技术中,为了说明计数方式是二进制数,常在二进制数后面加B,以与其它计数制区别,如BCD码中的1101B,16:55,福建工程学院软件学院,59,

25、1.2 数据的表示,真值与机器数 一个数在机器中的表示形式称为机器数,该机器数代表的实际数称为该机器数的真值。 真值:数的符号用“、”表示 机器数:数的符号用“0、1”表示。一般规定:“0”表示正数的符号,“1”表示负数的符号,并放在数的最高位。,16:55,福建工程学院软件学院,60,1.2 数据的表示,【例1】将真值1001表示为机器数。 解:N机01001 【例2】将真值1011表示为机器数。 解:N机11011 【例3】真值0010010的机器数为00010010真值0010010的机器数为10010010,16:55,福建工程学院软件学院,61,1.2 数据的表示,对于有符号的定点数

26、(小数点位置固定的数)有3种表示法:原码、反码、补码。其中最常用的是原码和补码两种。 正数的三种码与该数的二进制形式一致,而负数的三种码的最高位总是1,数值位则依原、反码(0变1,1变0)、补(加1)的规则 使用原码是为了表示方法直观;使用补码是为了使运算比较简单,例如,二进制的减法可用补码的加法很容易地实现。,16:55,福建工程学院软件学院,62,1.2 数据的表示,原码:符号位在最高位。“0”表示正,“1”表示负,数值部分用二进制表示 反码:正数的反码是原码本身,负数的反码为该数原码除符号位外各位求反。一个数的反码的反码是原码本身 补码:正数的补码是原码本身,负数的补码是该数的反码的最后

27、一位加1。一个数的补码的补码还是原码本身,16:55,福建工程学院软件学院,63,补码的概念,假定现在是北京时间6点整,有一只手表却是8点整,比北京时间快2小时,有两种校准方法,一种是倒拨2小时,一种是正拨10小时 若规定倒拨是做减法,正拨是做加法,手表减2与加10是等价的,也就是说减2可以用加10来实现。 8加10等于18,手表最大只能12,当大于12时12自然丢失,18减去12就只剩6了。 减法在一定条件下可以用加法来代替。这里“12”称为“模”,10称为“-2”对模12的补数。,16:55,福建工程学院软件学院,64,1.2 数据的表示,(+50)10=(+0110010)2 ( -50

28、)10=( -0110010)2,16:55,福建工程学院软件学院,65,【例】: 已知:a=+2,b=2,直接写出a,b的原码a原和b原。设n=8。, a = (+ 10)2,b = ( 10) 2,符号位,数据部分,当n=8时,原码的表示范围是?,-127 +127,16:55,福建工程学院软件学院,66,一个0有两种 表示方法!,+0原 = 0 0000000 -0原 = 1 0000000,原码表示方式存在的问题,对整数进行加减 运算只有通过结果 才能确定符号,16:55,福建工程学院软件学院,67,原码进行加减法时存在的问题例如,当n=8时,用原码计算: 4 + 3 = 7 1000

29、 0100 + 1000 0011,?,100000111,4 + 3,?,7,7,产生 溢出,10000111,16:55,福建工程学院软件学院,68,例: 已知 a=+2,b=3,设n=8,用补码加法计算 a-b。,根据 a补-b补= a补+b补=+2补+(3)补,0 0 0 0 0 1 0 1,3补= 0000 0011 反+1 = 1111 1101 (3)补= 1111 1101反+1 = 0000 0011,= 5,结果为正。得到正数的补码表示,16:55,福建工程学院软件学院,69,1.2 数据的表示,【例】十进制运算6 +(-6)=0;而使用补码运算计算:0000 0110+

30、1111 10101 0000 0000 计算超过8位产生溢出,字节中的有效数码全为0,计算值等于0(+0)。,16:55,福建工程学院软件学院,70,1.2 数据的表示,在计算机中,加减法运算可以统一转化为补码的加法运算,其符号位参与一起运算,结果为补码形式,反码只是求补码过程中的中间运算形式。 计算机进行一次基本运算所能处理的二进制位数称为字长。字长标志着计算精度、计算机速率,因而字长较长的计算机,相对而言具有更强的信息处理能力,16:55,福建工程学院软件学院,71,1.2 数据的表示,数的定点表示法 在机器中,小数点位置固定的数称为定点数,一般采用定点小数表示法,即小数点固定在符号位与

31、最高位之间。 有时也采用定点整数表示法,此时将小数点固定在数的最低位的后面。定点数的运算规则比较简单,但不适宜对数值范围变化比较大的数据进行运算。,16:55,福建工程学院软件学院,72,数值的定点表示和浮点表示,小数点在计算机中如何表示,?,两种方法,位置固定:3.14定点,位置变化: 3.14浮点,3.14X100 0.314X101 0.0314X102,小数点 . 的位置在移动,大小不变,16:55,福建工程学院软件学院,73,1.2 数据的表示,数的浮点表示法 浮点数可以扩大数的表示范围。 浮点数由两部分组成,一部分用以表示数据的有效位,称为尾数;一部分用于表示该数的小数点位置,称为

32、阶码。 一般阶码用整数表示,尾数大多用小数表示。对于任意一个二进位制数N可表示为NW2j; 式中:阶码j用二进位制整数表示,可为正数和负数;尾数为W。,16:55,福建工程学院软件学院,74,1.2 数据的表示,数的浮点表示法 格式为:【例】将真值0.01012+10用浮点表示法表示。 解:用浮点表示为 0 10 0 0101 jf j Wf W 【例】将真值0.10102-11用浮点表示法表示。 解:用浮点表示为:11111010,16:55,福建工程学院软件学院,75,1.2 数据的表示,浮点数一般采用以下四种基本格式: 1) 单精度格式(32位):除去符号位1位后,指数部分E占8位,尾数

33、部分M占23位。 2) 扩展单精度格式:E11位,M31位。 3) 双精度格式:(64位);E=11位,M=52位。 4) 扩展双精度格式:E15位,M63位,16:55,福建工程学院软件学院,76,习题,1. 计算机对信息进行加工处理时,为什么要转换成二进制? 2. 将下列十进制数转换成二进制数:25 25.3125 225 3. 试将下列二进制数转换成十进制数:(101001001)2 (100110.101)2(0100111001)2,16:55,福建工程学院软件学院,77,习题,4. 将下列二进制数转换成十六进制数:(1111111000111.100101011)2(1010111

34、00011.0011101)2 5. 求十进制数86,-86,127,-127,15,-15的二进制真值、原码和补码。,16:55,福建工程学院软件学院,78,1.2 数据的表示(非数值信息的表示),编码 所谓编码就是规定用怎样的二进制编码来表示数字、文字和符号。 常见的编码主要有BCD码(二-十进制码)、ASCII码、汉字编码、Unicode码(统一码)。,16:55,福建工程学院软件学院,79,BCD编码,把十进制数的每一位分别写成二进制数形式的编码称为二-十进制编码或BCD编码。 例如,十进制数1986的8421码为: 0001 1001 1000 0110,1 9 8 6,16:55,

35、福建工程学院软件学院,80,ASCII码,目前国际上广泛使用的是ASCII码(美国标准信息交换码)。ASCII码虽然是美国国家标准,但它己被国际标准化组织(ISO)认定为国际标准,并在世界范围内通用。 有标准ASCII码和扩展ASCII码两种,标准ASCII码为7位码,它包含10个阿拉伯数字、52个英文大小写字母、33个符号及33个控制符,共128个字符,一个字符对应一个字节,其最高位始终为0。,16:55,福建工程学院软件学院,81,ASCII码,常用的有空格符(32)、回车符(13)、换行符(8)等。 它们不能直接书写显示,有时也使用一些公认的记号,如空格符,回车符。,16:55,福建工程

36、学院软件学院,82,ASCII码表,16:55,福建工程学院软件学院,83,汉字的表示,1981年颁布了“国家标准信息交换用汉字编码基本字符集”(国标码),共收集了6763个汉字,682个非汉字符号(外文、字母、数字、各种图形等),每个汉字对应一个国标码,用两个字节表示。 一级汉字(常用)3755个,按拼音排序 二级汉字3008个,按部首排序,16:55,福建工程学院软件学院,84,汉字的表示,一个字节只能有128-34=94种用于汉字编码(34是指34种控制字符),两个字节可以表示9494=8836种状态。 在汉字基本集中按规则排列成94行和94列的矩阵,形成汉字编码表 行号称为区号,列号称

37、为位号,第一个字节表示汉字区号,第二个字节位号。,16:55,福建工程学院软件学院,85,汉字的表示,国家标准规定将汉字国标码每个字节的最高位统一规定为“1”作为识别汉字代码的标志,首位是“0”即为字符,首位是“1”即为汉字,这样就形成了机内码。汉字在计算机中是用机内码来表示的。 机内码=国标码+8080H,16:55,福建工程学院软件学院,86,汉字的表示,每一个汉字在9494的矩阵中都有一个固定的区号和位号,即区位码,这个码是唯一的,不会有重码字。把换算成十六进制的区位码加上2020H,就得到国标码。 例如:汉字“大”的区号为20,位号为83,即“大”的区位码为2083(0823H);“大

38、”的国标码为2843H(0823H+2020H),机内码为A8C3H(2843H+8080H)。,16:55,福建工程学院软件学院,87,国标(GB)字库,国标(GB)字库从1975年开始,研究汉字的使用频度,进行大规模的字频统计工作,在数以亿计的浩瀚文献资料中,统计出不同的汉字数为6335个 其中3000多字的累计使用频度达到99.9 另外的3000多字累计频度不到0.1 说明常用汉字与次常用汉字的数量合起来不足7000个。,16:55,福建工程学院软件学院,88,16:55,福建工程学院软件学院,89,GB12345-90字符集,1990年制定了繁体字的编码标准GB12345-90信息交换

39、用汉字编码字符集第一辅助集,目的在于规范必须使用繁体字的各种场合,以及古籍整理等。该标准共收录6866个汉字(比GB2312多103个字,其它厂商的字库大多不包括这些字),纯繁体的字大概有2200余个。 双字节编码范围:A1A1FEFEA1-A9:符号区,增加竖排符号B0-F9:汉字区,包含6866个汉字,16:55,福建工程学院软件学院,90,GBK,GBK于1995年12月完成。该编码标准兼容GB2312,共收录汉字21003个、符号883个,并提供1894个造字码位,简、繁体字融于一库。 英文名Chinese Internal Code Specification 中文名:汉字内码扩展规

40、范1.0版双字节编码,GB2312-80的扩充,在码位上和GB2312-80兼容范围:8140FEFE(剔除xx7F)共23940个码位, 包含ISO/IEC 10646-1中的全部中日韩汉字,16:55,福建工程学院软件学院,91,GB18030,为了适应信息处理技术快速发展的需要,1998年10月,由信息产业部组成标准起草组 采用单字节、双字节和四字节三种方式编码 解决了中文、日文、朝鲜语等的编码,兼容GBK 采用变字节表示(1 ASCII,2,4字节)。可表示27484个文字。 范围:1字节从00到7F; 2字节高字节从81到FE,低字节从40到7E和80到FE;4字节第一三字节从81到

41、FE,二四字节从30到39,16:55,福建工程学院软件学院,92,Unicode码,Unicode (Universal Multiple Octet coded Character Set)又称统一码或万国码。针对各国文字、符号进行统一性编码。 Unicode以2B即16b(位,bit)来表示一个字符,即共可表达65535个不同的字符 2006年7月版本的 Unicode 是5.0版本 5.2版本(Unicode standard)于2009年10月1日正式推出,以供各会员评价,16:55,福建工程学院软件学院,93,汉字信息处理,汉字信息的计算机处理过程是:将键盘的输入转换为机内码,通过

42、文字处理软件的加工,寻找字模库中的文字编码的点阵信息,然后输出到显示器或打印机,如图所示。,键盘输入,文字处理 软件编辑,显示器,打印机,字模库,机内码,点阵信息,16:55,福建工程学院软件学院,94,汉字信息处理,所谓拼音输入法,五笔字型输入法也是一套对汉字的编码。这些编码仅仅是操作者向计算机表示汉字的手段,并不是汉字在计算机内部的表示形式。,16:55,福建工程学院软件学院,95,声音编码,三要素:采样位数、采样频率和声道数 主要的音频数据格式 WAVE,扩展名WAV MOD,扩展名MOD、ST3、XT等 Layer-3,MP3 Real Audio,扩展名RA CD Audio,扩展名

43、CDA MIDI,扩展名MID,16:55,福建工程学院软件学院,96,图像编码,图像也称为位图或点阵图,是指由输入设备捕捉的实际场景画面或以数字化形式存储的任意画面。 图像编码是指在满足一定质量(信噪比的要求或主观评价得分)的条件下,以较少比特数表示图像或图像中所包含信息的技术。,16:55,福建工程学院软件学院,97,图像编码,图像的主要指标:分辨率、点距、色彩数(灰度) 分辨率:屏幕分辨率指每英寸的点阵的行数或列数。输出分辨率为每英寸的像素点数 点距:两个像素之间的距离,点距小效果好 深度:每个像素点可能的颜色数,每个像素所占存储位数越多,表达颜色数目也越多,深度也越深。,16:55,福

44、建工程学院软件学院,98,图像编码,常见的图形图像文件 BMP,PC位图格式 DIF,AutoCAD图形文件 WMF,Windows图元文件 JPG,可大幅压缩的图形文件 TIF,存储信息量大、层次色彩丰富 SWF,矢量图文件,16:55,福建工程学院软件学院,99,1.2.3 校验方法与校验码,数据信息编码在计算机内传输、存取过程中难免会出现错误,为减少和避免错误、采用某种检验方法与检验码,提高可靠性,使计算机能自动发现错误,甚至能自动纠错。,16:55,福建工程学院软件学院,100,1.2.3 校验方法与校验码,奇偶校验法 奇偶校验(Parity)码通过在信息位的后面附加一个检验位,使得码

45、字中“1”的个数保持为奇数或偶数的编码方法。,16:55,福建工程学院软件学院,101,奇偶校验垂直奇偶校验,16:55,福建工程学院软件学院,102,奇偶校验水平奇偶校验,16:55,福建工程学院软件学院,103,奇偶校验水平垂直奇偶校验,16:55,福建工程学院软件学院,104,循环冗余校验码CRC(最常用的检错码),在信息位后面附加一串冗余比特。将要发送的二进制比特序列当作一个多项式F(x)的系数 在发送端 用双方预先约定的G(x)生成多项式对应的比特序列去除(F(x)对应的比特序列后要加上n个0,n是一个比G(x) 比特序列的位数-1),求得一个余数多项式就是循环冗余校验码,再将它附在

46、信息位的后面组成CRC码进行传输。,16:55,福建工程学院软件学院,105,循环冗余校验码CRC (Cyclic Redundancy Check),在接收端 用同样的G(x)去除接收到的比特序列,若能被其整除,表示传输正确,否则表示有错。,16:55,福建工程学院软件学院,106,循环冗余校验码CRC,例如:信息位为1011001 生成多项式G(X) =X4+X3+1 对应的二进制数为11001,11110,11110,11001,11001,11001,1010,11100,冗余校验码,16:55,福建工程学院软件学院,107,循环冗余校验码CRC,【例】(7,3)码中,信息码有3位,可

47、分别表示十进制数据17,设G(x)为x4+x3+x2+1,对应的生成多项式比特序列为11101,有5位组成,因此冗余校验码应是4位,通过计算,得下表。,16:55,福建工程学院软件学院,108,循环冗余校验码CRC,7位二进制码可以有27(128)个码字,表中所得的8个CRC码是从这128个码字中,按照一致校验方程组挑选出来的,它有如下特性:1)封闭性。表中任两个CRC码的对应位进行模2相加后得到的结果,仍然是表中8个码字中的一个。2)循环性。表中任意一个(7,3)CRC码字循环右移一位或多位后,仍是表中8个(7,3) CRC码字中的一个。,16:55,福建工程学院软件学院,109,循环冗余校

48、验码CRC,目前广泛使用的生成多项式主要有四种: CRC12x12 + x11 + x3 + x2 + 1 CRC16x16 + x15 + x2 + 1 (IBM公司) CRC16x16 + x12 + x5 + 1 (CCITT) CRC32x32 + x26 + x23 + x22 + x16 + x11+x10 + x8 + x7 + x5 + x4 + x2 + x + 1,循环冗余码的产生和校验均有集成电路产品,发送端能够自动生成CRC码,接收端自动校验。Ethernet采用的是32位CRC码,它由专用的以太网系列器件来实现。,16:55,福建工程学院软件学院,110,循环冗余校验码CRC,循环冗余校验码CRC是最常用的检错码,16:55,福建工程学院软件学院,111,1.2.3 校验方法与校验码-海明码,海明码(R.Hamming)是一种可以纠正单比特差错的编码 设信息位为k位,冗余位r位,构成n=k+r位码字。若希望用r个监督关系式产生r个校正因子来判断码字在传输后是否出错,并确定n个不同的错误位置,则要求满足下列关系式:2rn+1 或 2rk+r+1,16:55,

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