教师郭小林.ppt

《教师郭小林.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《教师郭小林.ppt（49页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、教师：郭小林 2019年7月17日星期三,计算机概论,第1章 信息的数量化表示方法,第1章 信息的数量化表示方法,引言 用什么表示数字 用数字表示什么,英语里的“Calculus”（计算）一词来源于拉丁语，既有“算法”的含义，也有肾脏或胆囊里的“结石”的意思。古人用石头计算捕获的猎物，石头就是他们的计算工具。 美国著名科普大师阿西莫夫说过， 人类最早的 “计算机” 是手指， 英语单词“Digit” 既表示“手指”又表示“整数数字”。 中国数学史专家考证，大约在新石器时代早期，即远古传说里伏羲、黄帝之前，先民使用的“计算机”是结绳，即用绳子打结的多少来表示数的概念。,数字对联,成都武侯祠： 两表

2、筹三顾，一对足千秋,数字对联,济南大名湖： 四面荷花三面柳，一城山色半城湖,乾隆对联,一次乾隆遇到一位141岁老人，出上联： “花甲重开，外加三七岁” 要求纪晓岚对下联，纪根据杜甫的“人生七十古来稀”对出下联。 提示：乾隆的表达式为：60X2+3X7=141,纪晓岚是清代进士，官至礼部尚书、协办大学士。他领衔编撰了我国历史上规模最大的一部文献全书四库全书，并撰写了在学术上极其重要的四库全书总目提要。位于北京宣武区珠市口西大街241号的纪晓岚故居又称阅微草堂，是纪晓岚的寓所堂号。 其对是“古稀双倍，还多一个春秋”,二进制表示信息最简单,特点：定义明确 符号简明 运算方便 实现容易,第1章 信息的

3、数量化表示方法,要点： 理论上来讲，任何信息都可以转换成0和1的数字序列，即数字化信息。 数字信息交换方便、各种信息都可以以数字方式编码组合，从一个系统传送到另一个系统。,数字化信息在传输、存储、处理等方面都优于信号连续变化的模拟信号信息。 计算机可以直接处理数字化信息，使传递和处理信息结为一体。,1.1 数字化信息方法,1.1.1 模拟信号与数字信号 模拟信号是指用连续变化的物理量（例如电流、电压）表示的信息，其信号的幅度，或频率，或相位随时间作连续变化，如目前广播的声音信号，或图像信号等。,数字信号是用有限个“0”和“1”的代码来表示信息中某一个字符，当很多字符组合起来时，才能表达完整的信

4、息。 现今，模拟信号可通过数字化的方法转化成数字信号；反之，数字信号又可通过模拟化的方法转化成模拟信号。完成这两种转化的器件分别称为“模数转换”和“数模转换”。,模拟信号数字化最常用的方法是“脉冲编码调制”，即PCM。PCM要经过三个步骤才能完成。第一步“取样”，第二步“量化”，第三步“编码”。当然，这些工作是由集成电路去完成的。,编码,数字通信过程中的一个重要环节就是编码。编码的一个重要目的就是尽量压缩线路信号的传输带宽，以便提高发送信码的速率。当然，考虑到同步、抗干扰、特性匹配等因素，编码在降低传输带宽方面的效率不一定很高。下面总结几种常用编码方式加以描述。,计算机的数字数据可以通过网卡在

5、特殊线路上直接传输。直接传输数字数据的最大好处是速度快。 数字信号在传输之前要先进行编码，常用的有非归零编码（Non Return to Zero）、曼彻斯特编码（Manchester）等。 为了提高传输效率，要把计算机真正要传输的数据装配到一个个数据包中，每个数据包可以通过不同的链路到达目的端。,非归零编码（Non Return to Zero） 负电平=0，正电平=1 单独的同步脉冲信号。 曼彻斯特编码（Manchester） 每位的前二分之一为反码，后二分之一为源码。 中间必有电平跳变，实现自同步。 差分曼彻斯特编码（Difference Manchester） 每位的中间为同步 每位的

6、开始处，电平有跳变=0，电平无跳变=1。,曼彻斯特编码: 在信号位中电平从高到低跳变表示1,在信号位中电平从低到高跳变表示0. 差分曼彻斯特编码:在信号位开始时不改变信号极性，表示逻辑“1”,在信号位开始时改变信号极性，表示逻辑“0” . 差分曼切斯特编码比曼切斯特编码的变化要少，因此更适合与传输高速的信息，被广泛用于宽带高速网中。然而，由于每个时钟位都必须有一次变化，所以这两种编码的效率仅可达到50%左右.,1.1.2 数字信号的传输,一个数字终端产生的原始信号经编码后送到媒介传输，其相应传输特性和对媒介的要求都要发生变化，一般可以认为，原始码流经编码后，其传输速率发生了变化，传输带宽也就跟

7、着发生变化，从而对媒介的带宽要求也就不一样，在媒介带宽一定的情况下，为了能传输更高速率的数据流，我们就要设法通过编码方式降低传输速率，减少传输带宽，从而减轻对媒介的要求。,1.数字数据的数字信号传输,为了提高传输效率，要把计算机真正要传输的数据装配到一个个数据包中，每个数据包可以通过不同的链路到达目的端。,网络适配器（network adapter）,网络适配器也称网卡，它担任计算机之间交换数据的任务。如果要把微机接入网络，需要根据微机总线的类型选择网络适配器的种类。速率为10/100M bit/s的Ethernet网卡是目前国内LAN中使用最多的一种产品。 网卡上配有与网线连接的标准插头座B

8、NC、AUI 或RJ45，通过网线上的插头与网络相连。RJ45 用于连接双绞线，AUI用于连接粗缆，BNC用于连接细缆，只能使用其中一种形式与网络连接。,无线网卡,计算机通过无线网卡入网。具有高分辨率显示屏的无线手机也是入网设备。,2. 数字数据的模拟信号传输,计算机的二进制数据是用电流的高/低来表示1/0的。这种非高即低的电流频率范围非常宽，处于0或1的稳定状态中，电流变化为0；在0与1之间转化时，电流变化非常剧烈，普通电话线不能直接正确传输这种宽带数字信号。要想利用普通电话线传输计算机数字信号，必须设法把数字信号转换为普通电话线可传输的等效模拟信号。,普通调制解调器（Modem）,调制器可

9、以把数字信号变为模拟信号，解调器可以把模拟信号恢复为数字信号，调制器和解调器往往装在同一盒子或同一电路板上，因而统称调制解调器。网络上用的调制解调器还有模拟打电话时的拨号、应答、挂机等功能。,基于有线电视的线缆调制解调器（Cable Modem）,可以达到下行8Mb/s、上行2Mb/s的高速率。,特殊传输线,直接传输数字信号需要使用特殊的传输线。 (1)双绞线 (2)同轴电缆 (3)光缆,1.2 信息数字化工具,除了常用的键盘、鼠标、显示器、打印机作为信息的输入、输出设备外，用于声音、图形、影像等多种媒体的数字化工具发展的也很快。,1.2.1 常用图像输入、输出设备,NuScan6039扫描仪

10、特点： 36bit彩色 12bit灰阶 最高分辨率：9600dpi*9600dpi 光学分辨率：600dpi*1200dpi SCSI接口方式 具有色彩较正功能(DCR),数字照像机,C-2000ZOOM 特点: 211万象素,1/2英寸CCD 3倍光学变焦,2.5倍数码变焦 可外接闪光灯 可拍摄数码活动影片 光圈先决和快门先决,EPSON PhotoPC 3000Z,特点 480万像素 6倍光学数字变焦 USB接口 全面通用 全套附件 一应俱全,数字摄像机,1GR-DVX709特点： 3.8英寸102万像素广角CCD 使用超高频段处理器，解像素高达530线 2.5英寸彩色液晶屏及彩色取景器

11、200倍数码变焦及数码超宽广角方式 USB端子及USB连线,影像输出设备,NovaJet 630大型喷墨绘图机规格 打印技术：热汽泡式喷墨微粒爆发性喷墨技术 打印解析度：600600dpi,300300dpi,PENROD P2400SP 热升华打印机,技术参数 打印原理：干式 打印头：240点/每点40微米 分辨率：单色文本：1200dpi600dpi （适用于TrueType字体) 彩色图形：600dpi600dpi 打印速度：单色文本：240CPS（以10CPI打印） 彩色：大约每页3分钟（A4满幅面） 用纸尺寸：最大A4,1.2.2 模拟量与数字量相互转换设备,Sound Blaste

12、r 16声卡，卡上有一个IDE接口和CD音频接口，外部接口有麦克风插口(Mic)、立体声输出插口(Speaker) 连接音箱或耳机；线性输入(Line in) 可连接CD播放机、单放机合成器等；输出插口 (Line out) 可连接功放等；游戏杆和MIDI设备。,1.3 数字化表示形式,1.3.1 数据信息表示进位计数制 1 基本概念 基数：允许使用基本数码的个数 位权（权）： 数值=基本数码x权 2 二、八、十六进制 二十进制： BCD码（8421码）、2421码、余3码,三种十进制数的代码表示,3 整数的数制转换,十 进制X（八、十六、）进制 用 X 除 ，商为0时反向取余数。 X（八、十

13、六、）进制十 进制,例 200 转为16进制,16 200 16 12 余8 16 0 余12 （Ch） 结果 200=C8h,机器数的表示方法,小数点在机器数中的表示方法：小数点在机器中是不存在的，只规定了默认的位置 。规定定点和浮点两种表示方法。 定点小数：隐含的小数点在数中的位置固定。小于1的小数的小数点在最左位（高位）例如：小数0.625为：.101，其余位上的各有效位称为尾数。 标有下划线的小数点仅为书写表示直观。 定点整数：隐含的小数点在数中的最右，可以不写出。例如：整数5为：101.,2 机器数的三种码的表示形式,（1）原码 常用的直观表示法，最左位是符号位（0/1），其余是该数

14、的绝对值。 （2）反码 正数的反码与原码相同，负数的反码为原码的各位分别取相反值。 （3）补码 正数的补码与原码相同，负数的补码为其反码+1后的值。 由于符号位占一位，因此码的位数常用n+1表示，原码中符号位不参加运算，补码或反码的符号位要参加运算。,举例：4位二进制负数,1.3.2 符号表示,ASCII 码：用0255（共256个数）代表英文字母、阿拉伯数字等符号。 汉字内码：用上万个特殊数字代表上万个汉字及特殊符号。,ASCII字符（要记住）,1.3.3 多媒体信息表示,采样方法：以一定的速率间隔测量连续变化的信号。 矢量法：以一个或若干表达式表示信号的值与时间、坐标等的函数关系。 点阵法

15、：以像素点阵表示连续的图像。,1.4 数值和符号运算,1.4.1 二进制算术运算 0+0=0,0+1=1,1+0=1,1+1=10 0*0=0,0*1=0,1*0=0,1*1=1 1.4.2 逻辑运算 若1=真（或假），0=假（或真） 与运算1 and 1=1，1 and 0 =0, 0 and 1 =0,0 and 0 =0 或运算1 or 1 =1, 1 or 0 =1, 0 or 1 =1,0 or 0=0 非运算 not 1=0, not 0 =1,小结,任何信息都可以转换成0和1的数字序列，即数字化信息。 数字信息交换方便、各种信息都可以以数字方式编码组合，从一个系统传送到另一个系统

16、。 计算机对数字化信息在传输、存储、处理等方面都优于对连续变化的模拟信号信息的处理。,计算机可以直接处理数字化信息，使传递和处理信息结为一体。目前许多家用电器都可以进行数字化处理模拟信息，具有与计算机的通信接口，成为计算机的一种外部输入/输出设备。 为了用电子线路实现方便，计算机内部数常用二进制。它的符号和小数点位置有特别规定。符号在最左边，0表示+号，1表示-号，小数点有定点和浮点两种表示方式。 字母、符号、汉字、声音、图像等也可以用特殊的二进制码表示。文字符号通过外码输入后，转为内码存储；以内码为索引号，根据对应的字模显示或打印输出。,参考文献,1 毛汉书主编.Internet 与上网操作.北京：清华大学出版社，1999.7 2 卢湘红主编.计算机应用教程（Windows 2000环境）.北京：清华大学出版社，2001.3 3 吴功宜、吴英编著.计算机网络应用技术教程. 北京：清华大学出版社，2002,4 4 高峰.浅谈数码影像.http:/,