1、第1页第1章 计算机基础知识本章概述 本章的学习目标主要内容第2页本章概述 在信息技术飞速发展的今天，计算机已经成为人们工作、生活不可或缺的一部分，因此，计算机的基础知识及基本操作，成为了人们必须掌握的知识和技能。通过本章的学习，读者应能了解计算机领域中最基本的知识，包括计算机的产生与发展、信息与信息技术的概念与区别、计算机的发展趋势、计算机的特点和分类、计算机的应用领域及主要指标、计算机系统的构成、信息在计算机中的表示、计算机语言、多媒体技术、信息安全等内容。第3页本章的学习目标 了解计算机的产生与发展；了解信息与信息技术的概念及区别；了解计算机的特点、分类、应用、发展趋势、主要技术指标；掌
2、握计算机系统的构成，包括硬件系统和软件系统；掌握信息在计算机中的表示形式、数制转换；了解计算机语言的发展；了解多媒体技术基础；了解信息安全领域中的病毒的概念、分类、防范、清除；了解防火墙的概念、分类、作用。第4页主要内容1.1 计算机概论1.2 计算机系统1.3 计算机中的信息1.4 计算机语言1.5 多媒体技术与多媒体计算机1.6 信息安全1.7 本章小结第5页1.1 计算机概论 随着社会的进步和科学技术日新月异的发展，作为这个时代的标志计算机在人们的日常生活中扮演着不可替代的角色，计算机作为一种工具已经渗透入人们工作生活的方方面面，改变着我们的思维方式。想要对计算机有一个清晰的认识，本节就
3、来介绍计算机的“过去、现在、将来”、特点、分类、应用、指标等。第6页1.1.1 计算机的产生 人们公认的第一台计算机是在1946年2月，由宾夕法尼亚大学莫尔学院研制成功的ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Computer），即电子数字积分计算机。ENIAC最初专门用于火炮弹道的计算，后经多次改进而成为能够进行各种科学计算的通用计算机。第7页1.1.2 计算机的发展 计算机的发展阶段通常以构成计算机的电子器件来划分，至今已经历了四代。第一代电子管计算机（19461957年）第二代晶体管计算机（19581964年）第三代集成电路计算机（196519
4、69年）第四代大规模、超大规模集成电路计算机（1971年至今）第8页1.1.3 信息与信息技术 信息是客观事物的特征和变化的一种反映，这种反映借助于某些物质载体并通过一定的形式(如文字、符号、色彩、味道、图案、数字、声音、影像等)表现和传播，它对人们的行为或决策有现实的或潜在的价值，它可以消除对客观事物认识的不确定性。信息的主要特点有广泛性、客观性、传递性、共享性、时效性、滞后性、再生性、不灭性、能动性等。第9页1.1.4 计算机的特点与分类 电子计算机是能够高速、精确、自动地进行科学计算及信息处理的现代电子设备。它与过去的计算工具相比，有以下主要特点：计算速度快、计算精度高、存储容量大、工作
5、自动化、具有可靠的逻辑判断能力、可靠性高。按计算机的原理划分，可分为数字电子计算机、模拟电子计算机和数字模拟混合式计算机；计算机按其用途可分为通用机和专用机；计算机按规模即存储容量、运算速度等可分为七大类：巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机、工作站和服务器。第10页1.1.5 计算机的应用 计算机的应用已渗透到社会的各个领域，正在日益改变着传统的工作、学习和生活方式，推动着社会的发展。其中，计算机的主要应用领域有科学计算、信息管理、过程控制、辅助设计、人工智能、多媒体应用及计算机网络等。第11页1.1.6 计算机的发展趋势 随着计算机技术的进步，移动互联网的发展，以及这两者的融合，使信息社
6、会进入了一个崭新的时代。目前计算机正向功能巨型化、体积微型化、资源网络化和处理智能化方向发展。第12页1.1.7 计算机的主要技术指标 一台计算机的性能是由多方面的指标决定的，不同的计算机其侧重面不同。主要性能指标包括：字长 主频 内存容量 存取周期 硬盘性能 外设配置 软件配置 运算速度第13页主要内容1.1 计算机概论1.2 计算机系统1.3 计算机中的信息1.4 计算机语言1.5 多媒体技术与多媒体计算机1.6 信息安全1.7 本章小结第14页1.2 计算机系统 一个完整的计算机系统由硬件系统和软件系统两部分组成，如图所示。硬件系统是软件系统的物质基础，软件系统是硬件系统发挥功能的必要保
7、证。计算机系统 硬件系统 软件系统 主机 CPU 内存储器 输入设备 输出设备 外存储备 外部设备 系统软件 应用软件 第15页1.2.1 计算机硬件系统l迄今为止，绝大多数实际应用的计算机都属于冯迄今为止，绝大多数实际应用的计算机都属于冯诺依曼计算机模型。它的基本要点包括：采用二诺依曼计算机模型。它的基本要点包括：采用二进制形式表示数据和指令；采用进制形式表示数据和指令；采用“存储程序存储程序”工工作方式；计算机硬件部分由运算器、控制器、存作方式；计算机硬件部分由运算器、控制器、存储器、输入设备及输出设备储器、输入设备及输出设备5大部件组成，如图大部件组成，如图所示。所示。第16页1.2.2
8、 计算机软件系统l指令：是能被计算机识别并执行的二进制代码，指令：是能被计算机识别并执行的二进制代码，它规定了计算机能完成的某一操作。一条指令通它规定了计算机能完成的某一操作。一条指令通常由两个部分组成：操作码常由两个部分组成：操作码+操作数。操作数。l程序：是用某种特定的符号系统程序：是用某种特定的符号系统(语言语言)对被处理对被处理的数据和实现算法的过程进行的描述。的数据和实现算法的过程进行的描述。l 软件：各种程序的总称，包括系统软件和应用软软件：各种程序的总称，包括系统软件和应用软件。件。l计算机中，硬件和软件是相辅相成的，从而构成计算机中，硬件和软件是相辅相成的，从而构成一个不可分割
9、的整体一个不可分割的整体计算机系统。计算机系统。第17页主要内容1.1 计算机概论1.2 计算机系统1.3 计算机中的信息1.4 计算机语言1.5 多媒体技术与多媒体计算机1.6 信息安全1.7 本章小结第18页1.3 计算机中的信息l不同的信息在计算机中有不同的表现形式，不同不同的信息在计算机中有不同的表现形式，不同的表现形式之间可以互相转换，并且有自己的计的表现形式之间可以互相转换，并且有自己的计量单位。另外，数值在计算机中的表示有若干种量单位。另外，数值在计算机中的表示有若干种形式，文字、字符的编码也有多种。形式，文字、字符的编码也有多种。第19页1.3.1 信息的表示形式l在计算机中，
10、信息以数据的形式来表示。从表面在计算机中，信息以数据的形式来表示。从表面上看，信息一般可以使用符号、数字、文字、图上看，信息一般可以使用符号、数字、文字、图形、图像、声音等形式来表示，但在计算机中最形、图像、声音等形式来表示，但在计算机中最终都要使用二进制数来表示。终都要使用二进制数来表示。l进位计数制进位计数制(简称数制简称数制)就是按进位的方法来计数。就是按进位的方法来计数。不同数制中，某一进位计数制中涉及的数字符号不同数制中，某一进位计数制中涉及的数字符号的个数称为基数，如基数为十则为十进制。的个数称为基数，如基数为十则为十进制。十进制数有十进制数有09十个数码，逢十进位。十个数码，逢十
11、进位。二进制数只有二进制数只有0和和1两个数码，逢二进位。两个数码，逢二进位。八进制数只有八进制数只有07八个数码，逢八进位。八个数码，逢八进位。十六进制有十六进制有09和和A、B、C、D、E、F(或小写的或小写的af)16个数码，其中个数码，其中AF(或或af)分别代表十进制中的分别代表十进制中的数数1015。第20页1.3.2 数制转换l1、其他进制转换成十进制、其他进制转换成十进制在十进制中，一个十进制数在十进制中，一个十进制数198.06可表示成下面的可表示成下面的展开形式：展开形式：这里，这里，10称为十进制的称为十进制的“基基”数，数，100、101、102 叫做十进制各位的叫做十
12、进制各位的“权权”数。数。1、9、8、0、6叫做基为叫做基为10的的“系数系数”。这种展开方法称为按权。这种展开方法称为按权相加。可将任何一种数制的展开式表示成下面的形相加。可将任何一种数制的展开式表示成下面的形式：式：N=dnrn-1+dn-1rn-2+d1r0+d-1r-1+d-mr-m其中其中d为系数，为系数，r为基数。为基数。n、m为正整数，分别代表为正整数，分别代表整数位和小数位的位数。整数位和小数位的位数。第21页1.3.2 数制转换l2、十进制整数转换成其他进制整数，通常采用、十进制整数转换成其他进制整数，通常采用“除基取除基取余法余法”，就是将已知十进制数反复除以转换进制的基数
13、，就是将已知十进制数反复除以转换进制的基数r，第一次除后的商作为下次的被除数，余数作为转换后相应第一次除后的商作为下次的被除数，余数作为转换后相应进制数的一个数码。第一次相除得到的余数是该进制数的进制数的一个数码。第一次相除得到的余数是该进制数的低位低位(K0)，最后一次余数是该进制数的高位，最后一次余数是该进制数的高位(Kn-1)。从低。从低位到高位逐次进行，直到商是位到高位逐次进行，直到商是0为止，则为止，则Kn-1Kn-2K1K0即为所求转换后的进制数。即为所求转换后的进制数。l十进制小数转换成其他进制小数，通常采用十进制小数转换成其他进制小数，通常采用“乘基取整乘基取整法法”，就是将已
14、知十进制小数反复乘以转换进制的基数，就是将已知十进制小数反复乘以转换进制的基数r，每次乘每次乘r后，所得乘积有整数部分和小数部分，整数部分后，所得乘积有整数部分和小数部分，整数部分作为转换后相应进制数的一个数码，小数部分继续乘作为转换后相应进制数的一个数码，小数部分继续乘r。从高位向低位依次进行，直到其满足精度要求或乘从高位向低位依次进行，直到其满足精度要求或乘r后小后小数部分为数部分为0时停止。第一次乘时停止。第一次乘r所得的整数部分为所得的整数部分为K-1，最，最后一次乘后一次乘r所得的整数部分为所得的整数部分为K-m。所得的小数为。所得的小数为0.K-1K-2K-m。第22页1.3.2
15、数制转换l【例例】将将(26)10转换成二进制数。转换成二进制数。l因为：因为：l所以，所以，(26)10=(11010)2。l【例例】将将(0.78125)10转换成二进制。转换成二进制。l因为：因为：l所以，所以，(0.78125)10=(0.K-1K-2K-3K-4K-5)2=(0.11001)2。第23页1.3.2 数制转换l3、二进制数转换为八进制或十六进制数、二进制数转换为八进制或十六进制数l二进制数转换成八进制数的依据是二进制数转换成八进制数的依据是23=8，根据如表所示进，根据如表所示进行转换，将二进制数整数部分从低位到高位，每行转换，将二进制数整数部分从低位到高位，每3位对应
16、位对应1位八进制数，不足位八进制数，不足3位时在前面补位时在前面补0；小数部分则从小数的；小数部分则从小数的最高位开始，每最高位开始，每3位对应位对应1位八进制数，不足位八进制数，不足3位时在后面位时在后面补补0。十进制二进制八进制十六进制十进制二进制八进制十六进制000000081000108100011191001119200102210101012A300113311101113B401004412110014C501015513110115D601106614111016E701117715111117F第24页1.3.3 信息的计量单位l位位(Bit)：计算机存储信息的最小单位是：计
17、算机存储信息的最小单位是“位位”。“位位”是是指二进制数中的一个数位，一般称之为比特指二进制数中的一个数位，一般称之为比特(Bit)，其中的，其中的值为值为“0”或或“1”。l字节：在计算机中作为计量单位，一个字节由字节：在计算机中作为计量单位，一个字节由8个二进制个二进制位组成，其最小值为位组成，其最小值为0，最大值为，最大值为(11111111)2=(FF)16=255。l扩展存储单位，计算机存储容量的基本单位是字节，用扩展存储单位，计算机存储容量的基本单位是字节，用B表示。还有表示。还有KB或或MB或或GB或或TB作为存储容量的计算单位，作为存储容量的计算单位，它们之间的关系为：它们之间
18、的关系为：KB：千字节：千字节1KB=1024B=210BMB：兆字节：兆字节1MB=1024KB=220BGB：吉字节：吉字节1GB=1024MB=230BTB：太字节：太字节1TB=1024GB=240B第25页1.3.4 数值在计算机中的表示l数值在计算机中是以二进制形式表示的，除了要表示一个数值在计算机中是以二进制形式表示的，除了要表示一个数的值外，还要考虑符号、小数点的表示。小数点的表示数的值外，还要考虑符号、小数点的表示。小数点的表示隐含在某一位置上隐含在某一位置上(定点数定点数)或浮动或浮动(浮点数浮点数)。l在计算机中所有数和指令都是用二进制代码表示的。一个在计算机中所有数和指
19、令都是用二进制代码表示的。一个数在计算机中的表示形式称为机器数，机器数所对应的原数在计算机中的表示形式称为机器数，机器数所对应的原来数值称为真值。由于采用二进制，计算机也只能用来数值称为真值。由于采用二进制，计算机也只能用“0”、“1”来表示数的正、负，即把符号数字化，来表示数的正、负，即把符号数字化，“0”表示正数，表示正数，“1”表示负数。原码、反码和补码是把符号位和数值位一表示负数。原码、反码和补码是把符号位和数值位一起编码的表示方法。起编码的表示方法。第26页1.3.4 数值在计算机中的表示l原码：符号位为原码：符号位为“0”时表示正数，符号位为时表示正数，符号位为“1”时表示负时表示
20、负数，数值部分用二进制数的绝对值表示，称为原码表示方数，数值部分用二进制数的绝对值表示，称为原码表示方法。例如，假设机器数的位数是法。例如，假设机器数的位数是8位，最高位是符号位，位，最高位是符号位，其余其余7位是数值位。位是数值位。+9的原码表示为的原码表示为00001001，-9的的原码表示为原码表示为10001001。l反码：对于正数，其反码与原码相同。对于负数，在求反反码：对于正数，其反码与原码相同。对于负数，在求反码时，是将其原码除符号位之外的其余各位按位取反。即码时，是将其原码除符号位之外的其余各位按位取反。即除符号位之外，将原码中的除符号位之外，将原码中的“1”都换成都换成“0”
21、、“0”都换成都换成“1”。例如。例如+9的反码是的反码是00001001，-9的反码是的反码是11110110。数。数0的反码也有两种形式，的反码也有两种形式，+0的反码是的反码是00000000，-0的反码是的反码是11111111。l补码：正数的补码与其原码相同。负数的补码是先求其反补码：正数的补码与其原码相同。负数的补码是先求其反码，然后在最低位加码，然后在最低位加1。例如：。例如：+9的补码是的补码是00001001，-9 的补码是的补码是11110111。数。数0的补码只有一种表示形式，的补码只有一种表示形式，即即+0的补码的补码=-0的补码的补码=00000000。第27页1.3
22、.4 数值在计算机中的表示l数的小数点表示法数的小数点表示法定点数表示法定点数表示法定点数表示法通常把小数点固定在数值部分的最高位之前，或把定点数表示法通常把小数点固定在数值部分的最高位之前，或把小数点固定在数值部分的最后面。前者将数表示成纯小数，后者小数点固定在数值部分的最后面。前者将数表示成纯小数，后者把数表示成整数。把数表示成整数。浮点数表示法浮点数表示法浮点数表示法是指在数的表示中，其小数点的位置是浮动的。任浮点数表示法是指在数的表示中，其小数点的位置是浮动的。任意一个二进制数意一个二进制数N可以表示成：可以表示成：N=2EM，式中，式中M数的尾数或数的尾数或数码，数码，E指数指数(是
23、数是数N的阶码，是一个二进制数的阶码，是一个二进制数)。将一个浮点数。将一个浮点数表示为阶码和尾数两部分，尾数是纯小数，其形式为：表示为阶码和尾数两部分，尾数是纯小数，其形式为：阶符，阶码；尾符，尾数阶符，阶码；尾符，尾数例如，例如，N=(2.5)10=(10.10)2=0.1010210的浮点表示为：的浮点表示为：0，10；0，1010阶符阶符 阶码阶码 尾符尾符 尾数尾数第28页1.3.4 数值在计算机中的表示l在计算机输入输出时，通常采用十进制数。要使计算机能在计算机输入输出时，通常采用十进制数。要使计算机能够理解十进制数，就必须进行二进制编码。常用的有够理解十进制数，就必须进行二进制编
24、码。常用的有BCD码即码即8421码，是指用二进制数的码，是指用二进制数的4位来表示十进制数的位来表示十进制数的1位。位。l例如，用例如，用8421码表示十进制数码表示十进制数876，则，则8用用1000表示，表示，7用用0111表示，表示，6用用0110表示，得到表示，得到(876)10(1000 0111 0110)8421。第29页1.3.5 文字、字符的编码l ASCII码：美国信息交换标准代码，码：美国信息交换标准代码，这种字符标准编码是这种字符标准编码是由由7位二进制数码位二进制数码“0”和和“1”组成，共组成，共27=128种，包括种，包括10个十进制数码、个十进制数码、52个英
25、文大小写字母、个英文大小写字母、32个通用控制字个通用控制字符、符、34个专用符号。在计算机中常用个专用符号。在计算机中常用1个字节个字节(8位二进制位二进制数数)来表示来表示1个字符，而个字符，而ASCII码由码由7位二进制数组成，多出位二进制数组成，多出的的1位位(最高位最高位)常用作奇偶校验位，主要用来验证计算机常用作奇偶校验位，主要用来验证计算机在进行信息传输时的正确性，在字符编码中一般置为在进行信息传输时的正确性，在字符编码中一般置为0。l汉字编码：计算机通过包含汉字在内的字符集与用户进行汉字编码：计算机通过包含汉字在内的字符集与用户进行信息交换，这些信息由计算机处理时，首先要把它变
26、成计信息交换，这些信息由计算机处理时，首先要把它变成计算机能接受的代码形式，最终计算机处理的信息又必须将算机能接受的代码形式，最终计算机处理的信息又必须将内部代码形式转换成汉字的字形。内部代码形式转换成汉字的字形。lUnicode(Universal Multiple-octet Coded Character Set)是一种由国际组织设计的编码方法，可以容纳全世界是一种由国际组织设计的编码方法，可以容纳全世界所有文字的字符编码方案。所有文字的字符编码方案。第30页主要内容1.1 计算机概论1.2 计算机系统1.3 计算机中的信息1.4 计算机语言1.5 多媒体技术与多媒体计算机1.6 信息安
27、全1.7 本章小结第31页1.4 计算机语言l计算机语言按其和硬件接近的程度可以分为低级语言和高计算机语言按其和硬件接近的程度可以分为低级语言和高级语言两大类。级语言两大类。机器语言是最内层的计算机语言，由计算机硬件直接识别的二进机器语言是最内层的计算机语言，由计算机硬件直接识别的二进制代码来构成指令。由二进制代码组成的指令的集合称为计算机制代码来构成指令。由二进制代码组成的指令的集合称为计算机指令系统，它与计算机硬件关系密切。机器语言是唯一能被计算指令系统，它与计算机硬件关系密切。机器语言是唯一能被计算机直接识别和执行的语言，因而执行速度最快。但缺点是编写程机直接识别和执行的语言，因而执行速
28、度最快。但缺点是编写程序不便，直观性差，阅读困难，修改、记忆和调试费力，且不具序不便，直观性差，阅读困难，修改、记忆和调试费力，且不具有可移植性。有可移植性。汇编语言是一种符号化的机器语言。为了便于理解和记忆，采用汇编语言是一种符号化的机器语言。为了便于理解和记忆，采用帮助人们记忆的英文缩写符号帮助人们记忆的英文缩写符号(也称指令助记符也称指令助记符)来代替机器语言来代替机器语言指令代码中的操作码，用地址符号来代替地址码，这种用指令助指令代码中的操作码，用地址符号来代替地址码，这种用指令助记符和地址符号来编写的指令称为汇编语言。记符和地址符号来编写的指令称为汇编语言。第32页1.4.1 低级语
29、言机器语言是最内层的计算机语言，由计算机硬件直接识别的二进机器语言是最内层的计算机语言，由计算机硬件直接识别的二进制代码来构成指令。由二进制代码组成的指令的集合称为计算机制代码来构成指令。由二进制代码组成的指令的集合称为计算机指令系统，它与计算机硬件关系密切。机器语言是唯一能被计算指令系统，它与计算机硬件关系密切。机器语言是唯一能被计算机直接识别和执行的语言，因而执行速度最快。但缺点是编写程机直接识别和执行的语言，因而执行速度最快。但缺点是编写程序不便，直观性差，阅读困难，修改、记忆和调试费力，且不具序不便，直观性差，阅读困难，修改、记忆和调试费力，且不具有可移植性。有可移植性。汇编语言是一种
30、符号化的机器语言。为了便于理解和记忆，采用汇编语言是一种符号化的机器语言。为了便于理解和记忆，采用帮助人们记忆的英文缩写符号帮助人们记忆的英文缩写符号(也称指令助记符也称指令助记符)来代替机器语言来代替机器语言指令代码中的操作码，用地址符号来代替地址码，这种用指令助指令代码中的操作码，用地址符号来代替地址码，这种用指令助记符和地址符号来编写的指令称为汇编语言。记符和地址符号来编写的指令称为汇编语言。第33页1.4.2 高级语言l由于机器语言或汇编语言对机器的依赖性大，它们都不能由于机器语言或汇编语言对机器的依赖性大，它们都不能离开具体的计算机指令系统，并且编写程序复杂，效率低，离开具体的计算机
31、指令系统，并且编写程序复杂，效率低，通用性差，因此出现了一种面向过程的程序设计语言，这通用性差，因此出现了一种面向过程的程序设计语言，这种语言称为高级语言。种语言称为高级语言。高级语言分为两种：一种是面向过程的程序设计语言，高级语言分为两种：一种是面向过程的程序设计语言，BASIC、Fortran、C等都属于面向过程的程序设计语言；另一种是面向对等都属于面向过程的程序设计语言；另一种是面向对象的程序设计语言，象的程序设计语言，VB、Delphi、C+、Java、C#等都属于面等都属于面向对象的程序设计语言。面向过程的程序设计语言使用向对象的程序设计语言。面向过程的程序设计语言使用“函数函数”或
32、或“过程过程”等子程序来组成程序，而面向对象的程序设计语言使等子程序来组成程序，而面向对象的程序设计语言使用用“类类”和和“对象对象”来组成程序。来组成程序。语言处理的核心内容是进行语言翻译，有两种基本的处理方式：语言处理的核心内容是进行语言翻译，有两种基本的处理方式：解释和编译。解释方式是边解释边执行。编译方式是将源程序全解释和编译。解释方式是边解释边执行。编译方式是将源程序全部翻译成用机器语言表达的目标程序。执行时，机器将直接执行部翻译成用机器语言表达的目标程序。执行时，机器将直接执行目标程序，不再需要源程序和翻译程序，为此需要一种编译程序目标程序，不再需要源程序和翻译程序，为此需要一种编
33、译程序(Compiler)。第34页1.4.3 程序设计l计算机程序是为了解决某个问题、达到某个目标而指示计计算机程序是为了解决某个问题、达到某个目标而指示计算机执行的指令序列。指令就是要计算机执行的某种操作算机执行的指令序列。指令就是要计算机执行的某种操作的命令。程序需要使用某种程序设计语言编写。程序是人的命令。程序需要使用某种程序设计语言编写。程序是人与计算机交流的一种重要的方式。将编制计算机程序的过与计算机交流的一种重要的方式。将编制计算机程序的过程称为程序设计程称为程序设计。l编写一个规模庞大、功能丰富的程序，从总体上看，人们编写一个规模庞大、功能丰富的程序，从总体上看，人们采用的是模
34、块化的程序设计思想；而编写每一个模块时，采用的是模块化的程序设计思想；而编写每一个模块时，人们采用的是结构化程序设计方法。所以，从总体上看，人们采用的是结构化程序设计方法。所以，从总体上看，一个程序是模块化的结构；而每个模块的结构，是按照结一个程序是模块化的结构；而每个模块的结构，是按照结构化的程序设计方法，由顺序、选择、循环构化的程序设计方法，由顺序、选择、循环3种结构组成。种结构组成。第35页主要内容1.1 计算机概论1.2 计算机系统1.3 计算机中的信息1.4 计算机语言1.5 多媒体技术与多媒体计算机1.6 信息安全1.7 本章小结第36页1.5 多媒体技术与多媒体计算机l从从20世
35、纪世纪80年代中后期开始，多媒体计算机技术逐步成年代中后期开始，多媒体计算机技术逐步成为人们关注的热点之一。多媒体技术是一种迅速发展的综为人们关注的热点之一。多媒体技术是一种迅速发展的综合性电子信息技术，它给传统的计算机系统、音频和视频合性电子信息技术，它给传统的计算机系统、音频和视频设备带来了方向性的变革，对大众传媒产生了深远的影响。设备带来了方向性的变革，对大众传媒产生了深远的影响。多媒体计算机加速了计算机进入家庭和社会各个领域的进多媒体计算机加速了计算机进入家庭和社会各个领域的进程，为人们的工作、生活带来了深刻的变化。本节将简单程，为人们的工作、生活带来了深刻的变化。本节将简单介绍多媒体
36、的基本概念、多媒体技术和多媒体计算机技术介绍多媒体的基本概念、多媒体技术和多媒体计算机技术等知识。等知识。第37页1.5.1 多媒体的基本概念l媒体：在计算机领域有两种含义：一是指传递信息的载体，媒体：在计算机领域有两种含义：一是指传递信息的载体，如磁盘、光盘、磁带、半导体存储器等，中文常译为媒质；如磁盘、光盘、磁带、半导体存储器等，中文常译为媒质；二是指传递信息的载体，如数字、文字、声音、图形和图二是指传递信息的载体，如数字、文字、声音、图形和图像等，中文译作媒介。像等，中文译作媒介。l多媒体：多媒体：“多媒体多媒体”是指能够同时获取、处理、编辑、存是指能够同时获取、处理、编辑、存储和展示两
37、个以上不同类型信息媒体的技术，这些信息媒储和展示两个以上不同类型信息媒体的技术，这些信息媒体包括文字、声音、图形、动画、视频等。体包括文字、声音、图形、动画、视频等。l多媒体技术：多媒体技术：把数字、文字、声音、图形、图像和动画等把数字、文字、声音、图形、图像和动画等各种媒体有机组合起来，利用计算机、通信和广播电视技各种媒体有机组合起来，利用计算机、通信和广播电视技术，使它们建立起逻辑联系，并能进行加工处理的技术。术，使它们建立起逻辑联系，并能进行加工处理的技术。第38页1.5.2 多媒体技术的特性l信息载体的多样性信息载体的多样性。在多媒体技术中，计算机所处理的信在多媒体技术中，计算机所处理
38、的信息空间范围拓展了，不再局限于数值、文本、图形和图像，息空间范围拓展了，不再局限于数值、文本、图形和图像，并且强调计算机与声音、影像相结合，以满足人类感官空并且强调计算机与声音、影像相结合，以满足人类感官空间对多媒体信息的需求。间对多媒体信息的需求。l多种信息的综合和集成处理。多媒体的集成性主要体现在多种信息的综合和集成处理。多媒体的集成性主要体现在两点：一是多媒体信息的集成，是指各种媒体信息应能按两点：一是多媒体信息的集成，是指各种媒体信息应能按照一定的数据模型和组织结构集成为一个有机的整体，以照一定的数据模型和组织结构集成为一个有机的整体，以便媒体的充分共享和操作使用。二是操作这些媒体信
39、息的便媒体的充分共享和操作使用。二是操作这些媒体信息的工具和设备的集成，是指与多媒体相关的各种硬件设备和工具和设备的集成，是指与多媒体相关的各种硬件设备和软件的集成，这为多媒体系统的开发和实现建立一个集成软件的集成，这为多媒体系统的开发和实现建立一个集成环境。环境。l多媒体系统是一个交互式系统。多媒体系统采用人机对话多媒体系统是一个交互式系统。多媒体系统采用人机对话方式，对计算机中存储的各种信息进行查找、编辑及同步方式，对计算机中存储的各种信息进行查找、编辑及同步播放，操作者可通过鼠标或菜单选择自己感兴趣的内容。播放，操作者可通过鼠标或菜单选择自己感兴趣的内容。第39页1.5.3 多媒体计算机
40、l多媒体计算机技术的定义是：计算机综合处理多种媒体信多媒体计算机技术的定义是：计算机综合处理多种媒体信息，例如文本、图形、图像音频和视频，使多种信息建立息，例如文本、图形、图像音频和视频，使多种信息建立逻辑连接，成为一个系统并具有交互性。逻辑连接，成为一个系统并具有交互性。l在多媒体计算机中，主要技术有：视频和音频数据的压缩在多媒体计算机中，主要技术有：视频和音频数据的压缩和解压缩技术、超大规模集成和解压缩技术、超大规模集成(VLSI)电路制造技术、专用电路制造技术、专用芯片、大容量存储器、虚拟现实技术芯片、大容量存储器、虚拟现实技术(VR)、多媒体的数多媒体的数字水印技术、字水印技术、超媒体
41、技术、超媒体技术、研制适用于多媒体技术的软研制适用于多媒体技术的软件。件。l多媒体计算机的硬件系统由主机、多媒体外部设备接口卡多媒体计算机的硬件系统由主机、多媒体外部设备接口卡和多媒体外部设备构成。多媒体外部设备接口卡包括声卡、和多媒体外部设备构成。多媒体外部设备接口卡包括声卡、视频卡、视频卡、VGA/TV转换卡和光盘接口卡等。转换卡和光盘接口卡等。l多媒体操作系统用于支持多媒体的输入输出以及相应的软多媒体操作系统用于支持多媒体的输入输出以及相应的软件接口，具有实时任务调动、多媒体数据转换和同步控制、件接口，具有实时任务调动、多媒体数据转换和同步控制、仪器设备驱动和控制、图形用户界面管理等功能
42、。仪器设备驱动和控制、图形用户界面管理等功能。第40页1.5.4 多媒体信息技术l数字音频：数字音频技术可以利用数字化手段对声音进行数字音频：数字音频技术可以利用数字化手段对声音进行录制、存放、编辑、压缩或播放。它是随着数字信号处理录制、存放、编辑、压缩或播放。它是随着数字信号处理技术、计算机技术、多媒体技术的发展而形成的一种全新技术、计算机技术、多媒体技术的发展而形成的一种全新的声音处理手段。的声音处理手段。l数字图像又称为数码图像或数位图像，是二维图像用有限数字图像又称为数码图像或数位图像，是二维图像用有限数值像素的表示。通常，像素在计算机中保存为二维整数数值像素的表示。通常，像素在计算机
43、中保存为二维整数数组的光栅图像，这些值经常用压缩格式进行传输和存储。数组的光栅图像，这些值经常用压缩格式进行传输和存储。l数字视频就是以数字形式记录的视频。与模拟视频相比，数字视频就是以数字形式记录的视频。与模拟视频相比，数字视频有不同的产生方式、存储方式和播出方式。数字视频有不同的产生方式、存储方式和播出方式。数字视频可以不失真地进行无数次复制，而模拟视频信号每转录数字视频可以不失真地进行无数次复制，而模拟视频信号每转录一次，就会有一次误差累积，产生信号失真。一次，就会有一次误差累积，产生信号失真。模拟视频长时间存放后视频质量会降低，而数字视频便于长时间模拟视频长时间存放后视频质量会降低，而
44、数字视频便于长时间存放。存放。可以对数字视频进行非线性编辑，并可以对其增加特技效果。可以对数字视频进行非线性编辑，并可以对其增加特技效果。数字视频数据量大，在存储与传输的过程中必须进行压缩编码。数字视频数据量大，在存储与传输的过程中必须进行压缩编码。第41页1.5.5 数据压缩技术l1.为什么要对多媒体信息进行压缩为什么要对多媒体信息进行压缩 在多媒体计算机系统中，为了达到令人满意的图像、视频画面质量和听觉效果，在多媒体计算机系统中，为了达到令人满意的图像、视频画面质量和听觉效果，必须解决视频、图像、音频信号数据的大容量存储和实时传输问题。必须解决视频、图像、音频信号数据的大容量存储和实时传输
45、问题。l2.多媒体信息压缩的方法多媒体信息压缩的方法 可以分为有损压缩和无损压缩两大类：有损压缩会减少信息量，并且损失的信息可以分为有损压缩和无损压缩两大类：有损压缩会减少信息量，并且损失的信息是不能恢复的，因此这种压缩是不可逆的；无损压缩则去掉或减少了数据中的冗是不能恢复的，因此这种压缩是不可逆的；无损压缩则去掉或减少了数据中的冗余，但这些冗余是可以重新插入到数据中的，因此无损压缩是可逆的过程。余，但这些冗余是可以重新插入到数据中的，因此无损压缩是可逆的过程。第42页主要内容1.1 计算机概论1.2 计算机系统1.3 计算机中的信息1.4 计算机语言1.5 多媒体技术与多媒体计算机1.6 信
46、息安全1.7 本章小结第43页1.6 信息安全l计算机信息系统是一个人机系统，基本组成有计算机信息系统是一个人机系统，基本组成有3部分：计算机实体、部分：计算机实体、信息和人。在计算机信息系统中，信息的采集受制于人，信息的处理信息和人。在计算机信息系统中，信息的采集受制于人，信息的处理受制于人，信息的使用受制于人。人机交互是计算机信息处理的一种受制于人，信息的使用受制于人。人机交互是计算机信息处理的一种基本手段，也是计算机信息犯罪的入口。基本手段，也是计算机信息犯罪的入口。l计算机信息系统安全的范畴主要包括：实体安全、信息安全、运行安计算机信息系统安全的范畴主要包括：实体安全、信息安全、运行安
47、全和人员安全。全和人员安全。l实体安全是指保护计算机设备、设施实体安全是指保护计算机设备、设施(含网络含网络)以及其他媒体免遭破坏以及其他媒体免遭破坏的措施、过程。破坏因素主要有人为破坏、雷电、有害气体、水灾、的措施、过程。破坏因素主要有人为破坏、雷电、有害气体、水灾、火灾、地震、环境故障。实体安全范畴包括环境安全、设备安全、媒火灾、地震、环境故障。实体安全范畴包括环境安全、设备安全、媒体安全。计算机实体安全的防护是防止信息威胁和攻击的第一步，也体安全。计算机实体安全的防护是防止信息威胁和攻击的第一步，也是防止对信息威胁和攻击的天然屏障。是防止对信息威胁和攻击的天然屏障。第44页1.6 信息安
48、全l信息安全是指防止信息被故意地和偶然地非法授权、泄漏、更改、破信息安全是指防止信息被故意地和偶然地非法授权、泄漏、更改、破坏或使信息被非法系统识别、控制。信息安全的目标是保证信息保密坏或使信息被非法系统识别、控制。信息安全的目标是保证信息保密性、完整性、可用性、可控性。性、完整性、可用性、可控性。l信息安全范围主要包括操作系统安全、数据库安全、网络安全、病毒信息安全范围主要包括操作系统安全、数据库安全、网络安全、病毒防护、访问控制、加密、鉴别防护、访问控制、加密、鉴别7个方面。个方面。l运行安全是指信息处理过程中的安全。运行安全范围主要包括系统风运行安全是指信息处理过程中的安全。运行安全范围
49、主要包括系统风险管理、审计跟踪、备份与恢复、应急险管理、审计跟踪、备份与恢复、应急4个方面的内容。系统的运行个方面的内容。系统的运行安全检查是计算机信息系统安全的重要环节，用来保证系统能连续、安全检查是计算机信息系统安全的重要环节，用来保证系统能连续、正常地运行。正常地运行。l人员安全主要是指计算机工作人员的安全意识、法律意识、安全技能人员安全主要是指计算机工作人员的安全意识、法律意识、安全技能等。除少数难以预知和抗拒的天灾外，绝大多数灾害是人为的，由此等。除少数难以预知和抗拒的天灾外，绝大多数灾害是人为的，由此可见人员安全是计算机信息系统安全工作的核心。人员安全检查主要可见人员安全是计算机信
50、息系统安全工作的核心。人员安全检查主要是法规宣传、安全知识学习、职业道德教育和业务培训等。是法规宣传、安全知识学习、职业道德教育和业务培训等。第45页计算机信息面临的威胁l（1）计算机信息系统的脆弱性，包括信息处理环节中存在的不安全）计算机信息系统的脆弱性，包括信息处理环节中存在的不安全因素、计算机信息系统自身的脆弱性及其他脆弱性。因素、计算机信息系统自身的脆弱性及其他脆弱性。l（2）信息系统面临的威胁，主要来自自然灾害构成的威胁、人为和）信息系统面临的威胁，主要来自自然灾害构成的威胁、人为和偶然事故构成的威胁、计算机犯罪的威胁、计算机病毒的威胁和信息偶然事故构成的威胁、计算机犯罪的威胁、计算
