【正文】 PE、FLAC、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)來換取較高的壓縮比，其損失的信息多是對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．無損壓縮與有損壓縮的比較(1)無損壓縮無損壓縮方法的優(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)對圖像的外觀產(chǎn)生不利影響，但若把經(jīng)過有損壓縮技術(shù)處理的圖像用高分辨率打印出來，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)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)，主要功能是對二進(jìn)制數(shù)碼進(jìn)行算術(shù)或邏輯運(yùn)算。控制器是計(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I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)過相應(yīng)的門電路進(jìn)人寄存器或加法器，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ALU。ALU主要完成對二進(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。ALU能處理的數(shù)據(jù)位數(shù)(即字長)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)寄存器用來記錄算術(shù)、邏輯運(yùn)算或測試操作的結(jié)果狀態(tài)。程序設(shè)計(jì)中，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)的字長和運(yùn)算速度字長：指計(jì)算機(jī)運(yùn)算部件～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)，字長越長，則計(jì)算機(jī)的運(yùn)算精度就越高；作為存儲(chǔ)指令，字長越長，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。常用百萬次／秒(Million Instructions Per Second，MIPS)來表示。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?？刂破饔芍噶罴拇嫫鳌⒅噶钭g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設(shè)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)備控制器還兼管對由I／O設(shè)備傳送來的數(shù)據(jù)進(jìn)行差錯(cuò)檢測。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)就被存入并永久保存。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(Pmgrammah|e 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。可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(Erasable 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通常在封裝外殼上會(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(Electrically 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)直接對其讀／寫；當(dāng)寫入時(shí)，原來存儲(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)按一定策略進(jìn)行數(shù)據(jù)塊替換并修改地址轉(zhuǎn)換部件。2．外存外存可存放大量程序和數(shù)據(jù)，且斷電后數(shù)據(jù)不會(huì)丟失，但是CPU不能直接訪問外存，必須將要訪問的調(diào)入內(nèi)存，才能被CPU訪問。常見的外儲(chǔ)存器有硬盤、快閃存儲(chǔ)器和光盤等。(1)硬盤硬盤(Hard Disk)是微型機(jī)上主要的外部存儲(chǔ)設(shè)備。它由磁盤片、讀寫控制電路和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。硬盤具有容量大、存取速度快等優(yōu)點(diǎn)，操作系統(tǒng)、可運(yùn)行的程序文件和用戶的數(shù)據(jù)文件一般都保存在硬盤上。①硬盤的結(jié)構(gòu)和原理磁頭：磁頭是硬盤中最昂貴的部件，也是硬盤技術(shù)中最重要和最關(guān)鍵的一環(huán)。磁道：當(dāng)磁盤旋轉(zhuǎn)時(shí)。磁頭若保持在一個(gè)位置上，則每個(gè)磁頭都會(huì)在磁盤表面劃出一個(gè)圓形軌跡，這些圓形軌跡就叫做磁道。因此，磁盤上的磁道是一組同心圓。扇區(qū)：磁盤上的每個(gè)磁道被等分為若干個(gè)弧段，這些弧段便是磁盤的扇區(qū)。柱面：硬盤通常由重疊的一組盤片構(gòu)成，每個(gè)盤面都被劃分為數(shù)目相等的磁道，并從外緣的“0”開始編號(hào)，具有相同編號(hào)的磁道形成一個(gè)圓柱，稱之為磁盤的柱面。②硬盤的容量一個(gè)硬盤的容量是由以下幾個(gè)參數(shù)決定的，即磁頭數(shù)H(Heads)、柱面數(shù)C(Cylinders)、每個(gè)磁道的扇區(qū)數(shù)S(Sectors)和每個(gè)扇區(qū)的字節(jié)數(shù)B(Bytes)。將以上幾個(gè)參數(shù)相乘，乘積就是硬盤容量。即硬盤總?cè)萘?磁頭數(shù)(H)柱面數(shù)(C)磁道扇區(qū)數(shù)(S)每扇區(qū)字節(jié)數(shù)(B)硬盤容量參差不齊，有320 GB、500 GB、750 GB等，甚至已達(dá)到數(shù)TB級(jí)。主流硬盤各參數(shù)為SATA接口、500GB容量、7 200 r／min轉(zhuǎn)速和150 Mbps傳輸率。③硬盤接口硬盤與主板的連接部分就是硬盤接口，常見的有高級(jí)技術(shù)附件(Advanced Technology Attachment，ATA)、串行高級(jí)技術(shù)附件(Serial ATA，SATA)和小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口(Small Computer Sys．tem Interface，SCSI)。硬盤接口的性能指標(biāo)主要是傳輸率，也就是硬盤支持的外部傳輸速率。④硬盤轉(zhuǎn)速硬盤轉(zhuǎn)速是指硬盤內(nèi)電動(dòng)機(jī)主軸的旋轉(zhuǎn)速度，也就是硬盤盤片在一分鐘內(nèi)旋轉(zhuǎn)的最大轉(zhuǎn)數(shù)。硬盤轉(zhuǎn)速單位為r／rain(Revolu．fions Per Minute)，即轉(zhuǎn)／每分鐘。(2)快閃存儲(chǔ)器快閃存儲(chǔ)器(Flash Memory)簡稱閃存，是電子可撩除可編程只讀存儲(chǔ)器的一種形式?？扉W存儲(chǔ)器允許在操作中多次擦或?qū)?，并具有非易失性，即單指保存?shù)據(jù)而言，它并不需要耗電。(3)光盤光盤按類型劃分可分為：不可擦寫光盤和可擦寫光盤。不可擦寫光盤有CDROM、DVDROM等；可擦寫光盤有CDRW、DVDRAM等，用戶可以多次對他們進(jìn)行讀／寫。4．4輸入／輸出設(shè)備1．輸入設(shè)備輸入設(shè)備是向計(jì)算機(jī)輸人數(shù)據(jù)和信息的設(shè)備，是計(jì)算機(jī)與用戶或其他設(shè)備通信的橋梁。鍵盤、鼠標(biāo)、攝像頭、掃描儀、光筆、手寫輸入板、游戲桿、語音輸入裝置等都屬于輸人設(shè)備。其中，鍵盤和鼠標(biāo)是最常用的輸入設(shè)備。2．輸出設(shè)備輸出設(shè)備的功能是將內(nèi)存中計(jì)算機(jī)處理后的信息，以各種形式輸出。常見的輸出設(shè)備有顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、影像輸出系統(tǒng)、語音輸出系統(tǒng)、磁記錄設(shè)備等。但是，在微機(jī)的硬件設(shè)備中．磁盤驅(qū)動(dòng)器在程序設(shè)計(jì)中既可以當(dāng)作輸出設(shè)備，又可以當(dāng)作輸入設(shè)備。4．5計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)的硬件不是孤立存在的，在使用時(shí)需要相互連接以傳輸數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)反映了各部件之間的連接方式。1．總線結(jié)構(gòu)在這種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，所有設(shè)備都直接與總線相連，傳輸介質(zhì)一般為同軸電纜(包括粗纜和細(xì)纜)，也有采用光纜作為總線型傳輸介質(zhì)的。根據(jù)信號(hào)不同的性質(zhì)，可以將總線分為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。(1)數(shù)據(jù)總線用于傳送數(shù)據(jù)信息。因?yàn)閿?shù)據(jù)總線是雙向三態(tài)形式的總線，所以它既可以把CPU的數(shù)據(jù)傳送到存儲(chǔ)器或輸入輸出接口等其它部件，也可以將其它部件的數(shù)據(jù)傳送到CPU。(2)地址總線又稱位址總線，地址總線的位數(shù)決定了CPU可直接尋址的內(nèi)存空間大小，地址總線的寬度，隨可用尋址的內(nèi)存元件大小的改變而改變，決定有多少的內(nèi)存可以被存取。(3)控制總線主要用來傳送控制信號(hào)和時(shí)序信號(hào)。控制信號(hào)中，即有微處理器送往存儲(chǔ)器和輸入輸出設(shè)備接口電路的，也有是其它部件反饋給的CPU。因此，控制總線的傳送方向由具體控制信號(hào)而定，一般是雙向的，控制總線的位數(shù)要根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際控制需要而定。2．直接連接最早的計(jì)算機(jī)基本上采用直接連接的方式，運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制器和外部設(shè)備等組成部件之中的任意兩個(gè)組成部件相互之間基本上都有單獨(dú)的連接線路。這樣的結(jié)構(gòu)可以獲得最高的連接速度，但不易擴(kuò)展。如由馮。諾依曼在1952年研制的計(jì)算機(jī)IAS?；旧暇筒捎昧酥苯舆B接的結(jié)構(gòu)。4．6計(jì)算機(jī)的主要性能指標(biāo)1．字長字長是指計(jì)算機(jī)CPU能夠直接處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)。2．時(shí)鐘頻率時(shí)鐘頻率是指計(jì)算機(jī)CPU的時(shí)鐘頻率。主要的單位為兆赫茲(MHz)或吉赫茲(GHz)。3．運(yùn)算速度通常所說的計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度一般用百萬次／秒(MIPS)來描述。4．存儲(chǔ)容量存儲(chǔ)容量分內(nèi)存容量和外存容量。這里主要指內(nèi)存容量。目前微型機(jī)的內(nèi)存容量已達(dá)數(shù)GB。5．存取周期存取周期是CPU從內(nèi)存儲(chǔ)器中存取數(shù)據(jù)所需的時(shí)間。存取周期越短，運(yùn)算速度越快。第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)5．1程序設(shè)計(jì)語言1．程序程序是計(jì)算任務(wù)的處理對象和處理規(guī)則的描述．必須裝入機(jī)器內(nèi)部才能工作。它控制著計(jì)算機(jī)的工作流程，實(shí)現(xiàn)一定的邏輯功能，完成特定的設(shè)計(jì)任務(wù)，計(jì)算機(jī)解題也要完成模型抽象、算法分析和程序編寫三個(gè)過程。2．程序設(shè)計(jì)語言程序設(shè)計(jì)語言是軟件的基礎(chǔ)和組成，也稱為計(jì)算機(jī)語言，是用來定義計(jì)算機(jī)程序的語法規(guī)則，由單詞、語句、函數(shù)和程序文件等組成。按其指令代碼的類型分為機(jī)器語言、匯編語言和高級(jí)語言。(1)機(jī)器語言在計(jì)算機(jī)中，指揮計(jì)算機(jī)完成某個(gè)基本操作的命令稱為指令。所有的指令集合稱為指令系統(tǒng)，直接用二進(jìn)制代碼表示指令系統(tǒng)的語言稱為機(jī)器語言。機(jī)器語言是唯一能被計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)理解和執(zhí)行的語言。因此，機(jī)器語言的處理效率最高，執(zhí)行速度最快，且無需“翻譯”。但機(jī)器語言的編寫、調(diào)試、修改、移植和維護(hù)都非常繁瑣，程序員要記憶幾百條二進(jìn)制指令，這限制了計(jì)算機(jī)的發(fā)展。(2)匯編語言匯編語言是機(jī)器語言中地址部分符號(hào)化的結(jié)果，或進(jìn)一步包括宏構(gòu)造。使用匯編語言編寫的程序，機(jī)器不能直接識(shí)別，要由一種程序?qū)R編語言翻譯成機(jī)器語言(目標(biāo)程序)，這種起翻譯作用的程序叫匯編程序，再鏈接成可執(zhí)行程序在計(jì)算機(jī)中執(zhí)行，如圖51所示。(3)高級(jí)語言高級(jí)語言的表示方法比低級(jí)