【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 準(zhǔn)，它有7位碼和8位碼兩種版本。微型計(jì)算機(jī)采用的足ASCI1碼，而國(guó)際通用的則是7位ASCII碼，即用7位二進(jìn)制數(shù)來(lái)表示一個(gè)字符的編碼，共有27=128個(gè)不同的編碼值，相應(yīng)可以表示128個(gè)不問字符的編碼。2．漢字的編碼我國(guó)于1980年發(fā)布了國(guó)家漢字編碼標(biāo)準(zhǔn)GB23121980，全稱是《信息交換用漢字編碼字符集一基本集》，簡(jiǎn)稱GB碼或國(guó)標(biāo)碼。國(guó)標(biāo)碼的字符集：共收錄了7445個(gè)圖形符號(hào)和兩級(jí)常用漢字等。區(qū)位碼：也稱為國(guó)際區(qū)位碼，是國(guó)標(biāo)碼的一種變形，是由區(qū)號(hào)(行號(hào))和位號(hào)(列號(hào))構(gòu)成，區(qū)位碼由4位十進(jìn)制數(shù)字組成，前2位為區(qū)號(hào)，后2位為位號(hào)。區(qū)：陣中的每一行，用區(qū)號(hào)表示，區(qū)號(hào)范圍是1～94。位：陣中的每一列，用位號(hào)表示，位號(hào)范圍也是1～94。區(qū)位碼：漢字的區(qū)號(hào)與位號(hào)的組合(高兩位是區(qū)號(hào)，低兩位是位號(hào))。實(shí)際上，區(qū)位碼也是一種漢字輸入碼，其最大優(yōu)點(diǎn)足一字一碼即無(wú)重碼，最大缺點(diǎn)是難以記憶。3．漢字的處理過(guò)程從漢字編碼的角度看，計(jì)算機(jī)對(duì)漢字信息的處理過(guò)程實(shí)際上是各種漢字編碼問的轉(zhuǎn)換過(guò)程，這些編碼主要包括：漢字輸入碼、漢字內(nèi)碼、漢字地址碼、漢字字形碼等，如圖2—1所示。(1)漢字輸入碼漢字輸入碼是為使用戶能夠使用西文鍵盤輸入漢字而編制的編碼，也叫外碼。好的輸入編碼應(yīng)具有編碼短，可以減少擊鍵的次數(shù)；重碼少，可以實(shí)現(xiàn)盲打，便于學(xué)習(xí)和掌握，但目前還沒有一種符合上述全部要求的漢字輸入編碼方法。漢字輸入碼有許多種不同的編碼方案，大致分為4類：音碼、音形碼、形碼、數(shù)字碼。(2)漢字內(nèi)碼漢字內(nèi)碼是為在計(jì)算機(jī)內(nèi)部對(duì)漢字進(jìn)行處理、存儲(chǔ)和傳輸而編制的漢字編碼。它應(yīng)能滿足存儲(chǔ)、處理和傳輸?shù)囊螅徽撚煤畏N輸入碼，輸入的漢字在機(jī)器內(nèi)部都要轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的漢字機(jī)內(nèi)碼，然后才能在機(jī)器內(nèi)傳輸、處理。在計(jì)算機(jī)內(nèi)部為了能夠區(qū)分是漢字還是ASCI1碼，將國(guó)標(biāo)碼每個(gè)字節(jié)的最高位由0變?yōu)?(即漢字內(nèi)碼的每個(gè)字節(jié)都大于128)。漢字的國(guó)標(biāo)碼與其內(nèi)碼存在下列關(guān)系是：內(nèi)碼=漢字的國(guó)標(biāo)碼+8080H。(3)漢字字形碼漢字字形碼是存放漢字字形信息的編碼，它與漢字內(nèi)碼一一對(duì)應(yīng)。每個(gè)漢字的字形碼是預(yù)先存放在計(jì)算機(jī)內(nèi)的，常稱為漢字庫(kù)。描述漢字字形的方法主要有點(diǎn)陣字形和矢量表示方式。點(diǎn)陣字形法：用一個(gè)排列成力陣的點(diǎn)的黑自來(lái)描述漢字。矢量表示方式：描述漢字字形的輪廓特征，采用數(shù)學(xué)方法描述漢字的輪廓曲線。(4)漢字地址碼漢字地址碼是指漢字庫(kù)(這里主要指漢字字形的點(diǎn)陣式字模庫(kù))中存儲(chǔ)漢字字形信息的邏輯地址碼。在漢字庫(kù)中，字形信息都是按一定順序(大多數(shù)按照標(biāo)準(zhǔn)漢字國(guó)標(biāo)碼中漢字的排列順序)連續(xù)存放在存儲(chǔ)介質(zhì)中的，所以漢字地址碼也大多是連續(xù)有序的，而且與漢字機(jī)內(nèi)碼問有著簡(jiǎn)單的對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而簡(jiǎn)化了漢字內(nèi)碼到漢字地址碼的轉(zhuǎn)換。4．各種漢字編碼之間的關(guān)系漢字的輸入、輸出和處理的過(guò)程，實(shí)際上是漢字的各種代碼之問的轉(zhuǎn)換過(guò)程。漢字通過(guò)漢字輸入碼輸入到計(jì)算機(jī)內(nèi)，然后通過(guò)輸入字典轉(zhuǎn)換為內(nèi)碼，以內(nèi)碼的形式進(jìn)行存儲(chǔ)和處理。在漢字通信過(guò)程中，處理機(jī)將漢字內(nèi)碼轉(zhuǎn)換為適合于通信用的交換碼，以實(shí)現(xiàn)通信處理。在漢字的顯示和打印輸出過(guò)程中，處理機(jī)根據(jù)漢字機(jī)內(nèi)碼計(jì)算出地址碼，按地址碼從字庫(kù)中取出漢字輸出碼，實(shí)現(xiàn)漢子的顯示或打印輸出，如圖2—2所示。第3章多媒體技術(shù)簡(jiǎn)介3．1多媒體的概念及特征多媒體是指能夠同時(shí)對(duì)兩種或兩種以上的媒體進(jìn)行采集、操作、編輯、存儲(chǔ)等綜合處理的技術(shù)。它的實(shí)質(zhì)就是將以各種形式存在的媒體信息數(shù)字化，用計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行組織加工，并以友好的形式交互地提供給用戶使用。與傳統(tǒng)媒體相比，多媒體具有集成性、控制性、非線性、交互性、互動(dòng)性、實(shí)時(shí)性、信息使用的方便性、信息結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)性等特點(diǎn)。其中，集成性和交互性是多媒體的精髓所在。3．2多媒體數(shù)字化在計(jì)算機(jī)和通信領(lǐng)域，最基本的三種媒體是聲音、圖像和文本。1．聲音的數(shù)字化計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過(guò)輸入設(shè)備輸入聲音信號(hào)，通過(guò)采樣、量化而將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后通過(guò)輸出設(shè)備輸出。采樣是指每隔一段時(shí)間對(duì)連續(xù)的模擬信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，每秒鐘的采樣次數(shù)即為采樣頻率。采樣頻率越高，則聲音的還原性就越好。量化是指將采樣后得到的信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)值，轉(zhuǎn)換后的數(shù)值以二進(jìn)制的形式表示。聲音的主要物理特征包括頻率和振幅。最終產(chǎn)生的音頻數(shù)據(jù)量按照下面公式計(jì)算：音頻數(shù)據(jù)量(B．=采樣時(shí)間(S)采樣頻率(Hz)量化位數(shù)(B．聲道數(shù)／8例如，計(jì)算3分鐘雙聲道、16位量化位數(shù)、44．1kHz采樣頻率聲音的不壓縮的數(shù)據(jù)量為：音頻數(shù)據(jù)量=18044100 16 2／8=31752000 8≥30．28 MB2．圖像的數(shù)字化(1)靜態(tài)圖像的數(shù)字化一幅圖像可以近似地看成由許多的點(diǎn)組成，因此它的數(shù)字化通過(guò)采樣和量化來(lái)實(shí)現(xiàn)。采樣就是采集組成一幅圖像的點(diǎn)，量化就是將采集到的信息轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)值。(2)動(dòng)態(tài)圖像的數(shù)字化人眼看到的一幅圖像在消失后，還將在人的視網(wǎng)膜上滯留十分之一秒，動(dòng)態(tài)圖像正是根據(jù)這樣的原理而產(chǎn)生的。動(dòng)態(tài)圖像是將靜態(tài)圖像以每秒鐘N幅的速度播放，當(dāng)N≥25時(shí)，顯示在人眼中的就是連續(xù)的畫面。(3)點(diǎn)位圖和矢量圖表示或生成圖像有兩種辦法：點(diǎn)位圖法和矢量圖法。點(diǎn)位圖法是將一幅圖分成很多小像素，每個(gè)像素用若干二進(jìn)制位表示像素的信息。矢量圖是用一些指令來(lái)表示一幅圖。(4)圖像文件的格式①bmp格式：Windows采用的圖像文件存儲(chǔ)格式。②gif格式：聯(lián)機(jī)圖形交換使用的一種圖像文件格式。(要)tiff格式：二進(jìn)制文件格式。④png格式：圖像文件格式。⑤wmf格式：絕大多數(shù)Windows應(yīng)用程序都可以有效處理的格式。⑥dxf格式：一種向量格式。⑦jpeg格式：是目前所有格式中壓縮率最高的格式。(5)視頻文件格式①avi格式：Windows操作系統(tǒng)中數(shù)字視頻文件的標(biāo)準(zhǔn)格式。②mov格式：QuickTime for Windows視頻處理軟件所采用的格式。3．3多媒體數(shù)據(jù)壓縮數(shù)據(jù)壓縮可以分為兩種類型：無(wú)損壓縮和有損壓縮。1．無(wú)損壓縮無(wú)損壓縮是利用數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)冗余進(jìn)行壓縮，又稱可逆編碼。其原理是統(tǒng)計(jì)被壓縮數(shù)據(jù)中重復(fù)數(shù)據(jù)的出現(xiàn)次數(shù)來(lái)進(jìn)行編碼。解壓縮對(duì)壓縮的數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)，重構(gòu)后的數(shù)據(jù)與原來(lái)的數(shù)據(jù)完全相同。無(wú)損壓縮能夠確保解壓后的數(shù)據(jù)不失真，產(chǎn)生原始對(duì)象的完整復(fù)制。常用的無(wú)損壓縮格式：APE、F1．AC、TAK、WavPack、TTA等。2．有損壓縮有損壓縮又稱不可逆編碼，有損壓縮是指壓縮后的數(shù)據(jù)不能夠完全還原成壓縮前的數(shù)據(jù)，與原始數(shù)據(jù)不同但是非常接近的壓縮方法。有損壓縮也稱破壞性壓縮，以損失文件中某些信息為代價(jià)來(lái)?yè)Q取較高的壓縮比，其損失的信息多是對(duì)視覺和聽覺感知不重要的信息，但壓縮比通常較高。常用于音頻、圖像和視頻的壓縮。典型的有損壓縮編碼方法有：預(yù)測(cè)編碼、變換編碼、基于模型編碼、分形編碼及矢量量化編碼等。3．無(wú)損壓縮與有損壓縮的比較(1)無(wú)損壓縮無(wú)損壓縮力‘法的優(yōu)點(diǎn)是能夠比較好地保存圖像的質(zhì)量，音質(zhì)高，不受信號(hào)源的影響，而且轉(zhuǎn)換方便。但是占用空間大，壓縮比不高，壓縮率比較低。(2)有損壓縮優(yōu)點(diǎn)是可以減少內(nèi)存和磁盤中占用的空間，在屏幕上觀看不會(huì)對(duì)圖像的外觀產(chǎn)生不利影響，但若把經(jīng)過(guò)有損壓縮技術(shù)處理的圖像用高分辨率打印出來(lái)，圖像質(zhì)量就會(huì)有明顯的受損痕跡。4．多媒體的應(yīng)用領(lǐng)域(1)游戲和娛樂(2)教育與培訓(xùn)(3)商業(yè)(4)電子出版物(5)工程模擬(6)家用多媒體第4章計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)1．算法的基本概念計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。其中，計(jì)算機(jī)的硬件由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備5大基本部件組成。運(yùn)算器也稱為算術(shù)邏輯部件(ALU)，主要功能是對(duì)二進(jìn)制數(shù)碼進(jìn)行算術(shù)或邏輯運(yùn)算?？刂破魇怯?jì)算機(jī)的神經(jīng)中樞，指揮計(jì)算機(jī)各個(gè)部件自動(dòng)、協(xié)調(diào)地工作。在計(jì)算機(jī)的5個(gè)基本部件中，運(yùn)算器和控制器共同組成了中央處理器(CPU)，而CPU和和存儲(chǔ)器又構(gòu)成了計(jì)算機(jī)的主機(jī)。下面將具體介紹各個(gè)部件。4．1運(yùn)算器(1)運(yùn)算器的組成運(yùn)算器的基本功能是完成對(duì)各種數(shù)據(jù)的加工處理，即 數(shù)據(jù)的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。運(yùn)算器由算術(shù)邏輯單元、累加器、狀態(tài)寄存器、通用寄存器組等組成。運(yùn)算器包括寄存器、執(zhí)行部件和控制電路三個(gè)部分。運(yùn)算器中的寄存器用于臨時(shí)保存參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)和運(yùn)算的中間結(jié)果等。執(zhí)行部件包括一個(gè)加法器和各種類型的輸入輸出門電路?？刂齐娐钒凑找欢ǖ臅r(shí)間順序發(fā)出不同的控制信號(hào)，使數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)相應(yīng)的門電路進(jìn)入寄存器或加法器，完成規(guī)定的操作。運(yùn)算器主要由算術(shù)邏輯部件、通用寄存器組和狀態(tài)寄存器組成。算術(shù)邏輯部件A1U。A1U主要完成對(duì)二進(jìn)制信息的定點(diǎn)算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算和各種移位操作。A1U能處理的數(shù)據(jù)位數(shù)(即字長(zhǎng))與機(jī)器有關(guān)。通用寄存器組：近期設(shè)計(jì)的機(jī)器的運(yùn)算器都有一組通用寄存器。主要用來(lái)保存參加運(yùn)算的操作數(shù)和運(yùn)算的結(jié)果。狀態(tài)寄存器：狀態(tài)寄存器用來(lái)記錄算術(shù)、邏輯運(yùn)算或測(cè)試操作的結(jié)果狀態(tài)。程序設(shè)汁巾，這些狀態(tài)通常用作條件轉(zhuǎn)移指令的判斷條件，所以又稱為條件碼寄存器。(2)與運(yùn)算器相關(guān)的性能指標(biāo)包括計(jì)算機(jī)的字長(zhǎng)和運(yùn)算速度字長(zhǎng)：指計(jì)算機(jī)運(yùn)算部件一次能同時(shí)處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)。作為存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，字長(zhǎng)越長(zhǎng)，則計(jì)算機(jī)的運(yùn)算精度就越高；作為存儲(chǔ)指令，字長(zhǎng)越長(zhǎng)，則計(jì)算機(jī)的處理能力就越強(qiáng)。運(yùn)算速度：計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度通常是指每秒鐘所能執(zhí)行的加法指令的數(shù)目。常用百萬(wàn)次／秒(Mi11ion Instructions Per Second，MIPS)來(lái)表示。這個(gè)指標(biāo)更能直觀地反映機(jī)器的速度。4．2控制器控制器是計(jì)算機(jī)的重要部件，它對(duì)輸入的指令進(jìn)行分析，并統(tǒng)一控制計(jì)算機(jī)的各個(gè)部件完成一定的任務(wù)?？刂破魇前l(fā)布命令的“決策機(jī)構(gòu)”，即完成協(xié)調(diào)和指揮整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的操作。控制器由指令寄存器、指令譯碼器、程序計(jì)數(shù)器和操作控制器四個(gè)部件組成。指令寄存器用以保存當(dāng)前執(zhí)行或即將執(zhí)行的指令代碼；指令譯碼器用來(lái)解析和識(shí)別指令寄存器中所存放指令的性質(zhì)和操作方法；操作控制器則根據(jù)指令譯碼器的譯碼結(jié)果，產(chǎn)生該指令執(zhí)行過(guò)程中所需的全部控制信號(hào)和時(shí)序信號(hào)；程序計(jì)數(shù)器總是保存下一條要執(zhí)行的指令地址，從而使程序可以自動(dòng)、持續(xù)地運(yùn)行?？刂破鞯墓δ苋缦?。數(shù)據(jù)緩沖：由于I／O沒備的速率較低而CPU和內(nèi)存的速率卻很高，故在控制器中必須設(shè)置緩沖器。差錯(cuò)控制：設(shè)備控制器還兼管對(duì)由I/O設(shè)備傳送來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行差錯(cuò)檢測(cè)。數(shù)據(jù)交換：這是指實(shí)現(xiàn)CPU與控制器之間、控制器與設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換。為此，在控制器中需設(shè)置數(shù)據(jù)寄存器。狀態(tài)說(shuō)明：標(biāo)識(shí)和報(bào)告設(shè)備的狀態(tài)控制器應(yīng)記下設(shè)備的狀態(tài)供CPU了解。接收和識(shí)別命令：CPU可以向控制器發(fā)送多種不同的命令，設(shè)備控制器應(yīng)能接收并識(shí)別這些命令。地址識(shí)別：就像內(nèi)存中的每一個(gè)單元都有一個(gè)地址一樣，系統(tǒng)中的每一個(gè)設(shè)備也都有一個(gè)地址，而設(shè)備控制器又必須能夠識(shí)別它所控制的每個(gè)設(shè)備的地址。此外，為使CPU能向(或從)寄存器中寫入(或讀出)數(shù)據(jù)，這些寄存器都應(yīng)具有唯一的地址。4．3存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器是存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)的部件。它可以自動(dòng)完成程序或數(shù)據(jù)的存取。計(jì)算機(jī)中的全部信息，包括輸入的原始數(shù)據(jù)、計(jì)算機(jī)程序、中間運(yùn)行結(jié)果和最終運(yùn)行結(jié)果都保存在存儲(chǔ)器中，存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的記憶設(shè)備。按用途存儲(chǔ)器可分為主存儲(chǔ)器(內(nèi)存)和輔助存儲(chǔ)器(外存)兩大類。CPU不能直接訪問外存，當(dāng)需要某一程序或數(shù)據(jù)時(shí)，首先應(yīng)調(diào)入內(nèi)存，然后再運(yùn)行。1．內(nèi)存內(nèi)存一般采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)單元，包括只讀存儲(chǔ)器、隨機(jī)存儲(chǔ)器和高速緩沖存儲(chǔ)器。(1)只讀存儲(chǔ)器(ROM)只讀存儲(chǔ)器在制造的時(shí)候，信息(數(shù)據(jù)或程序)就被存人并永久保存。這些信息只能讀出，一般不能寫入，即使停電，這些數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失。只讀存儲(chǔ)器一般用于存放計(jì)算機(jī)的基本程序和數(shù)據(jù)，下面介紹幾種常用的ROM?？删幊讨蛔x存儲(chǔ)器(Programmab1e ROM，F(xiàn)PROM)：一種電腦存儲(chǔ)記憶晶片，它允許使用稱為PROM編程器的硬件將數(shù)據(jù)寫入設(shè)備中。在PROM被編程后，它就只能專用那些數(shù)據(jù)，并且不能被再編程?？刹脸删幊讨蛔x存儲(chǔ)器(Erasab1e PROM，EPROM)：可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的反復(fù)擦寫。使用時(shí)，利用高電壓將信息編程寫入，擦除時(shí)將線路曝光于紫外線下，則信息被清空。EPROM通常在封裝外殼_匕會(huì)預(yù)留一個(gè)石英透明窗以方便曝光。電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(E1ectrica11y EPROM，EEPROM)，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的反復(fù)的擦寫。其實(shí)現(xiàn)原理類似EPROM，只是擦除方式是使用高電壓完成，因此不需要透明窗曝光。(2)隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)通常所說(shuō)的計(jì)算機(jī)內(nèi)存容量均指RAM存儲(chǔ)器容量，即計(jì)算機(jī)的主存。RAM有兩個(gè)特點(diǎn)：第一個(gè)特點(diǎn)是CPU可以隨時(shí)直接對(duì)其讀／寫；當(dāng)寫入時(shí)，原來(lái)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)被沖掉。第二個(gè)特點(diǎn)是易失性，即電源斷開(關(guān)機(jī)或異常斷電)時(shí)，RAM中的內(nèi)容立即丟失。因此微機(jī)每次啟動(dòng)時(shí)都要對(duì)RAM進(jìn)行重新裝配。RAM又可分為SRAM(Static RAM，靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器)和DRAM(Dynamic RAM，動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器)兩種。靜態(tài)RAM具有集成度低、價(jià)格高、存取速度快、不需要刷新的特點(diǎn)；動(dòng)態(tài)RAM具有集成度高、價(jià)格低、存取速度較慢、需刷新的特點(diǎn)。(3)高速緩沖存儲(chǔ)器(Cache)高速緩沖存儲(chǔ)器(Cache)主要是為了解決CPU和主存速度不匹配，提高存儲(chǔ)器速度而設(shè)計(jì)的。Cache一般用SRAM存儲(chǔ)芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)，因?yàn)镾RAM比DRAM存取速度快而容量有限。CPU向內(nèi)存中寫入或讀出數(shù)據(jù)時(shí)，這個(gè)數(shù)據(jù)也被存儲(chǔ)進(jìn)高速緩沖存儲(chǔ)器中。當(dāng)CPU再次需要這些數(shù)據(jù)時(shí)，CPU就從高速緩沖存儲(chǔ)器讀取數(shù)據(jù)，而不是訪問較慢的內(nèi)存，如果需要的數(shù)據(jù)在高速緩沖存儲(chǔ)器中沒有，CPU會(huì)再去讀取內(nèi)存中的數(shù)據(jù)。高速緩沖存儲(chǔ)器主要主要由以下幾部分組。Cache存儲(chǔ)體：存放由主存調(diào)入的指令與數(shù)據(jù)塊。地址轉(zhuǎn)換部件：建立目錄表以實(shí)現(xiàn)主存地址到緩存地址的轉(zhuǎn)換。替換部件：在緩存滿時(shí)