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第一章 計算機基礎知識 1.1 計算機概述 1. 電子計算機的發(fā)展 世界上第一臺名為ENIAC的數(shù)字電子計算機于1946年誕生在美國賓夕法尼亞大學， 在半個世紀的飛速發(fā)展過程中經(jīng)歷了4個時代。 計算機 第一代 第二代 第三代 第四代 特 征 采用電子管作為計算機的邏輯元件，運算速度每秒僅幾千次，內存容量僅幾KB 。 采用晶體管作為計算機的邏輯元件，運算速度每秒達幾十萬次，內存容量擴大到幾十KB。 采用集成電路作為計算機的邏輯元件，運算速度每秒達幾十萬至幾百萬次 。 采用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路作為計算機的邏輯元件，運算速度每秒達幾千萬至十萬億次 。 時 間 1946-1958 1958-1964 1964-1970 1971年至今 代表機型 IBM 650、IBM709 IBM7094、CDC7600 IBM360 　 應 用 僅限于軍事和科研中的科學計算；用機器語言或匯編語言編寫程序。 由科學計算擴展到數(shù)據(jù)處理和自動控制；出現(xiàn)了FORTRAN等高級語言。 開始廣泛應用于各個領域；高級語言有了很大發(fā)展，并出現(xiàn)了操作系統(tǒng)和會話式語言。 應用范圍已滲透到各行各業(yè)，并進入了以網(wǎng)絡為特征的時代；操作系統(tǒng)不斷完善，應用軟件已成為現(xiàn)代工業(yè)的一部分。 2. 微型計算機的發(fā)展 1971年由美國Intel公司的工程師馬西安·霍夫（M·E·Hoff）設計了世界上第一臺名為MCS-4的4位微型計算機。該機是由一片4位微處理器Intel 4004 、一片320位（40字節(jié)）的隨機存取存儲器、一片256字節(jié)的只讀存儲器和一片10位的寄存器通過總線連接起來的。 微處理器 第一代(8位) 第二代 (8位) 第三代 (16位) 第四代 (32位) 時 間 1972年 1973年 1978年 1985年 1993年 1995年 1997年 1999年 代表產(chǎn)品 Intel 8008 Intel 8085 Intel 8086 Intel 80386 Pentium Pentium Pro Pentium Ⅱ Pentium Ⅲ 3. 計算機的分類 巨型計算機 可用作系統(tǒng)的服務器 小巨型機 大型機 可用作部門的服務器 小型計算機 工作站 可用作客戶機 個人計算機 4.計算機的應用 (1) 科學計算 如：計算量大、數(shù)值變化范圍大的天文學、量子化學、空氣動力學、核物理學和天氣預報等領域中的復雜運算。 (2) 數(shù)據(jù)處理 是計算機應用的一個重要方面，如：辦公自動化、企業(yè)管理、事務管理、情報檢索等非數(shù)值計算的領域。 (3) 過程控制 如：冶金、石油、化工、紡織、水電、機械、航天等現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中的自動化控制。 (4) 計算機輔助系統(tǒng) 計算機輔助設計 CAD：如飛機、船舶、建筑、機械、大規(guī)模集成電路等的設計。 計算機輔助制造 CAM：用計算機進行生產(chǎn)設備的管理、控制和操作。 計算機輔助教育 CBE：如計算機輔助教學CAI、計算機輔助測試 CAT、計算機管理教學 CMI (5) 人工智能 AI 是計算機應用研究的前沿學科。 (6) 信息高速公路（此即 “國家信息基礎設施” NII 的俗稱） 我國已建立的大型計算機應用工程��"金"字工程： 金橋工程(全國經(jīng)濟信息網(wǎng)) 金卡工程(金融信息網(wǎng)) 金關工程(外貿海關信息網(wǎng)) 金智工程(教育科研信息網(wǎng)) (7)電子商務 利用國際互聯(lián)網(wǎng)Internet 進行網(wǎng)上商務活動，始于1996年，現(xiàn)已發(fā)展迅速，全球已有許多企業(yè)先后開展了“電子商務”活動。 ? 2.1 信息在計算機內的表示 1. 基本概念 數(shù) 據(jù)：是對事實、概念或指令的一種特殊表達形式，這種特殊的表達形式可以用人工的方式或用自動化的裝置進行通信、翻譯轉換或者進行加工處理。 它包括數(shù)字、文字、圖畫、聲音、活動圖象等。 數(shù)據(jù)處理： 是對數(shù)據(jù)進行加工、轉換、存儲、合并、分類、排序與計算的過程。 信 息： 是對人有用的數(shù)據(jù)。 媒 體： 是承載信息的載體。 包括：感覺媒體、表示媒體、存儲媒體、表現(xiàn)媒體、傳輸媒體。 2. 數(shù)制 （1） 計算機中常用的幾種進制一覽表 進位制 二進制 八進制 十進制 十六進制 規(guī)則 逢二進一 逢八進一 逢十進一 逢十六進一 基數(shù) r=2 r=8 r=10 r=16 數(shù)符 0，1 0，1，…，7 0，1，…，9 0，1，…，9，A，B，C，D，E，F(xiàn) 權 2i 8i 10i 16i 形式表示 B O D H （2） 不同進制之間的轉換 轉換方式 示例 二進制 →十進制 八進制 → 十進制 十六進制 → 十進制 十進制 → 二進制 (117.625)D=(1110101.101)B 整數(shù)部分 “除以2取余法” + 小數(shù)部分 “乘以2取整法” 十進制 → 八進制 (193.12)D≈(301.075)O 整數(shù)部分 “除以8取余法” + 小數(shù)部分 “乘以8取整法” 十進制 → 十六進制 （222.6875）D=（DE.B）H 整數(shù)部分 “除以16取余法” + 小數(shù)部分 “乘以`16取整法” 八進制 → 二進制 (16.3)O=(001 110 . 011)B=(1110.011)B 十六進制 → 二進制 (4C.2)H=(0100 1100 . 0010)B=(1001100.001)B 二進制 →八進制 (11101.01)B =(011 101 . 010)B=(35.2)O 二進制 →十六進制 (11101.01)B =(0001 1101 . 0100)B= (1D.4)H (3) 計算機中采用二進制碼的原因 ·二進制碼在物理上最容易實現(xiàn) ·二進制數(shù)的編碼、記數(shù)、加減運算規(guī)則簡單 ·二進制碼的兩個符號“1” 和“0”正好與邏輯命題的兩個值“是”和“否” 相對應，便于計算機實現(xiàn)邏輯運算。 （4）二進制數(shù)的運算 運算規(guī)則一覽表 加法 減法 乘法 除法 “與”運算 “或”運算 “異或”運算 0+0=0 0-0=0 0x0=0 與十進制除法類似 按位進行與運算； 兩位均為1時， 其結果為1；否則為0 。 與運算用符號∧或·表示。 按位進行或運算；兩位中有一位為1時， 其結果為1；兩位均為0時，結果為0 。 或運算用符號∨或 + 表示。 按位進行異或運算；兩位不相同時，其結果為1；兩位均為0時，結果為0 。 異或運算用符號 ○ 表示。 0+1=1 1-0=1 0x1=0 1+1=10 有進位 1-1=0 1x0=0 1+1+1=11 有進位 0-1=1 有借位 1x1=1 （5） 計算機中帶符號數(shù)的表示 計算機中規(guī)定一個數(shù)的最高位代表符號，該位為0表示正，該為為 1表示負。 例： 00110100 代表 +52 被稱作機器數(shù) 10110100 代表 -52 而： +0110100 代表十進制數(shù) +52 被稱作機器數(shù)的真值 -0110100 代表十進制數(shù) -52 機器數(shù)的三種表示法 　 原碼 反碼 補碼 正數(shù)表示法 符號位用0表示 [X]反=[X]原 [X]補=[X]原 負數(shù)表示法 符號位用1表示 符號位不變，其余各位按位取反 [X]補=[X]反 +1 注意：1 加在最低位上 數(shù)0表示法 X=+0 [X]原=0 0000000 X=-0 [X] 原=1 0000000 X=+0 [X]反=00000000 X=-0 [X]反=11111111 X=+0 [+0]補=00000000 X=-0 [-0]反=00000000 ? 引進補碼的目的： 在二進制的算術運算中，乘法采用加法和移位來完成，除法采用減法和移位來完成。 而在計算機中為節(jié)省設備，只設加法器，故引進補碼運算來將減法運算轉換成加法運算。 計算機中，凡是涉及帶符號數(shù)都一定是用補碼表示的，運算的結果也用補碼表示。 （6）二進制數(shù)的表示范圍 　 8位二進制數(shù) 16位二進制數(shù) 無符號數(shù) 0～255 （0 ～FFH） 0～65535 （0 ～FFFFH） 有符號數(shù) （補碼） 最大 01111111B → +127 7FFFH → +32767 最小 10000000B → -128 8000H → -32767 一個0 00000000B → 0 0000H → 0 3. 常用的信息編碼 二進制編碼的由來： 由于計算機需要處理各種數(shù)據(jù)，而它只能識別二進制數(shù)，故對字符要用若干位二進制碼來表示。 （1）二 - 十進制碼 �� BCD碼 （二進制編碼的十進制） 定義： 用二進制編碼來表示十進制數(shù)的編碼。 特點： 保留了十進制的權，而數(shù)字用0和1的組合來表示。 最常用的BCD碼 是8421碼。 8421碼：用4位二進制數(shù)來表示1位十進制數(shù)，且逢十進位。 如：（0110）BCD =（6）D ， （0001 0101）BCD =（15）D 命名由來：因4位二進制數(shù)中從左至右的各位的權分別為：23=8，22=4，21=2，20=1， 即權重依次為8，4，2，1， 故被稱為 8421 BCD碼。 注意不能與二進制數(shù)混淆起來。 例： （0100 0111）BCD =（47）D （01000111）B =（71）D （2） 美國標準信息交換碼 ASCII ASCII碼是目前計算機中用得最普遍的字符編碼。每個字符用7位二進制編碼表示，在計算機中用一個字節(jié)（8位）來表示一個ASCII碼，其第8位除在傳輸中作奇偶校驗用外，一般保持為0。 ASCII碼是由128個字符組成的字符集， 其中編碼值0～31（0000000～0011111）不對應任何可印刷字符，常稱為控制符，用于計算機中的通信控制或對計算機設備的功能控制；編碼值32（0100000）是空格字符SP；編碼值127（1111111）是刪除控制DEL；其余94個字符稱為可印刷字符。 （3）漢字的編碼 數(shù)字編碼： 用一串數(shù)字表示一個漢字的輸入。常用的有國標區(qū)位碼（GB3212-80），它將6763個兩級漢字分成94個區(qū)，每個區(qū)94 輸入碼： 位，區(qū)碼和位碼各兩位十進制數(shù)字，即每個漢字用4位數(shù)字表示。 拼音碼： 以漢語讀音為基礎的輸入方法。如：全拼、雙拼 字形編碼： 以漢字的形狀確定的編碼。如：五筆字形、表形碼 內部碼：在設備和信息處理系統(tǒng)內部存儲、處理、傳輸漢字用的代碼。一般用兩個字節(jié)（2個8位碼）來存放一個漢字機內碼，且最高位均為1。WIN95中現(xiàn)采用中西文統(tǒng)一編碼“Unicode”（2字節(jié)編碼），支持2萬多漢字，我國確定為GB13000。為兼容GB2312，又推出了“國標漢字擴充碼”GBK。 字形碼：用點陣、矢量函數(shù)等方式表示的漢字字形的字模碼。由于一個16×16點陣的漢字就要占用32個字節(jié)，故字模點陣只能用來構成字庫，而不能用于機內存儲。 各種代碼之間的關系： ? 1．3 計算機系統(tǒng) 1. 計算機系統(tǒng)的組成 2. 計算機的基本結構 馮·諾依曼（美籍匈牙利數(shù)學家）對計算機結構提出的設計思想： (1)計算機應由五個基本部分組成：運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備； (2) 采用存儲程序的方式，程序和數(shù)據(jù)存放在同一個存儲器中； (3) 指令在存儲器中按執(zhí)行順序存放，由指令計數(shù)器指明要執(zhí)行的指令所在的單元地址，一般按順序遞增，但可按運算結果或外界條件而改變； (4) 機器以運算器為中心，輸入/輸出設備與存儲器間的數(shù)據(jù)傳送都通過運算器。 由上圖可以看出，微機與通用計算機沒有本質上的差別，但微機廣泛采用了集成度相當高的器件和部件（如：將算術邏輯單元和控制器集成在一個單片上，形成微處理器），并采用了獨特的總線結構，任何一個部件只要符合總線標準，就可以掛到采用這種總線標準的系統(tǒng)中去。 3. 計算機工作原理 計算機的工作過程其實就是一個執(zhí)行指令和程序的過程。 指令的執(zhí)行過程：第一階段，計算機將要執(zhí)行的指令從內存取到CPU，此階段稱之為取指周期；第二階段，CPU對取入的指令進行分析譯碼，判斷該指令要完成的操作，然后向各部件發(fā)出完成該操作的控制信號，完成該指令的功能，此階段稱之為執(zhí)行周期。 程序的執(zhí)行過程：就是逐條執(zhí)行指令的過程。取指令→執(zhí)行指令→取指令→執(zhí)行指令…… 指 令：就是讓計算機完成某個操作所發(fā)出的命令，是計算機完成某個操作的依據(jù)。它包括操作碼和操作數(shù)兩部分。 操作碼：指明該指令要完成的操作。 操作數(shù)：是指參加運算的數(shù)或者數(shù)所在的單元地址。 指令的分類：包括： 數(shù)據(jù)傳送指令、算術運算指令、邏輯運算指令、移位運算指令、位與位串操作指令、控制轉移指令、輸入/輸出指令、其他指令。 指令系統(tǒng)：指一臺計算機的所有指令的集合。不同的計算機其指令系統(tǒng)不一定相同。 程 序：是由一系列指令構成的有序集合。 4. 計算機的硬件系統(tǒng) 計算機硬件主要由中央處理器、主存儲器、輔助存儲器、輸入/輸出設備和總線等組成。其中：中央處理器、主存儲器和總線構成“主機” ， 輔助存儲器和輸入/輸出設備構成“外設”。 微機的主機箱內主要有下列部件： (1) 系統(tǒng)主板 是一塊集成電路板，是微機最主要的部件，它包括微處理器模塊、內存模塊、基本I/O接口、中斷控制器、DMA（直接存取存儲器）控制器及連接其他部件的總線。 微處理器 CPU ：是微機的核心部件，控制計算機的各項工作。 Pentium 處理器主要由執(zhí)行單元、指令預取部件、指令譯碼部件、地址轉換與管理部件、指令快存（cache）和數(shù)據(jù)快存（cache）、總線接口部件和控制器等組成。其核心是執(zhí)行單元（即運算器），它的任務是高速完成各種算術和邏輯運算。 主（內）存儲器： 用來存放要執(zhí)行的程序和要使用的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)板上的主存一般都采用 DRAM。 目前微機中的半導體存儲器主要有三種類型： 動態(tài)隨機存取存儲器DRAM： 一般由MOS型電路構成，其中的信息是以電荷形式保存在小電容器（屬于無源器件），由于電容器放電，超過一定時間其中的信息就會丟失，需用外部支持邏輯電路來刷新。存放在其中的信息斷電后丟失。其特點是：與CPU的接口較SRAM復雜，但功耗低，集成度高，成本低。 靜態(tài)隨機存取存儲器SRAM 通過一個雙穩(wěn)態(tài)電路來保存其中的信息，只要電源不斷，其中的信息就不會丟失，其特點是：與CPU接口簡單，使用方便，速度快，但功耗大，成本高。 只讀存儲器 ROM 存放在其中的信息斷電后不丟失，但不可以隨便修改。用來存放基本輸入/輸出系統(tǒng)BIOS（BIOS是一組機器語言程序，負責對計算機進行加電后自動檢測）。 ROM分類 掩膜 ROM：其中信息由廠家寫入，只能讀出不能改變。 可編程ROM（PROM）：由用戶編程寫信息，但只能寫一次。 用光擦除的可編程ROM（EPROM）：可用紫外線照射來重復擦寫全部內容。 用電擦除的可編程ROM（EEPROM）：通過加擦除電壓來重復擦寫，可以全部也可以以字節(jié)為單位進行擦除和改寫。 CMOS存儲器： 用來存放用戶對計算機的配置參數(shù)。存放在其中的信息可以在計算機開機時進行修改，關機后可保持設置不變。其中的信息要依靠小電池來維持，電池放電后，會使其中的信息全部丟失。 I/O總線： 包括傳送數(shù)據(jù)信號的數(shù)據(jù)總線DB（是雙向的）、傳送地址信號的地址總線AB（是單向的）、傳送控制信號的控制總線CB 。常用的有PCI（外圍設備接口）總線、 ISA（工業(yè)標準體系結構）總線、EISA（擴展的工業(yè)標準體系結構）總線. 通用串行總線（USB）：可以連接幾乎所有外部設備。 輸入/輸出接口電路：并行接口、 串行接口、軟盤接口、IDE（智能設備電子接口）硬盤接口、鍵盤接口 等 中斷控制器、DMA控制器 （2） 硬盤驅動器 （3） 軟盤驅動器 （4） 光盤驅動器 （5） 電源 （6） 顯示卡 （7） 其他卡（聲卡、視卡、網(wǎng)卡、…） 計算機常用的外部設備有： （1） 輸出設備： 顯示器：常見的有單色CRT（陰極射線管）顯示器、彩色CRT顯示器、平板顯示器。 主要技術指標是：分辨率、彩色數(shù)目、屏幕尺寸 打印機：常見的有針式打印機、噴墨打印機、激光打印機 繪圖儀：常見的有平板式繪圖儀 、滾筒式繪圖儀 音箱 （2） 輸入設備： 鼠標： 常見的有機械式、光電式和光機式三類鼠標。筆記本電腦上用跟蹤球代替鼠標。 鍵盤： 常見的有101鍵盤、 104鍵盤。 掃描儀：常見的有手持式掃描儀、平板式掃描儀。 其他輸入設備：數(shù)字化儀、條形碼讀入器、磁卡閱讀機、話筒、攝象機等 （3）計算機通訊設備 —— 調制解調器（Modem）： 在Internet 中，微機之間常通過電話線來傳送數(shù)據(jù)，通過電話線傳送的信號是模擬信號，而計算機中的信號是數(shù)字信號，Modem的作用就是實現(xiàn)這兩種信號的轉換。 調制：將數(shù)字信號轉換成模擬信號的過程 解調：將模擬信號轉換成數(shù)字信號的過程 Modem有外置式、內置式、PC卡式（是專為筆記本電腦設計的）三種。 3. 計算機軟件系統(tǒng) 軟件：是利用計算機本身提供的邏輯功能，合理地組織計算機的工作，簡化或代替人們在使用計算機過程中的各個環(huán)節(jié)，提供給用戶的一個便于掌握操作的工作環(huán)境。 不論是支持計算機工作還是支持用戶應用的程序都是軟件。 （1） 計算機軟件的發(fā)展 機器語言 → 匯編語言 →高級語言 → 操作系統(tǒng) → 網(wǎng)絡軟件 → 數(shù)據(jù)庫軟件 （2）軟件分類與簡介 幾個基本概念： 系統(tǒng)軟件：指那些為整個計算機系統(tǒng)所配置的、不依耐于特定應用的通用軟件。系統(tǒng)軟件可供所有用戶使用。 應用軟件：指用于解決各種不同具體應用問題的專門軟件。它包括定制軟件（特定用戶使用）和通用應用軟件。 裸機：沒裝任何軟件的計算機 虛擬計算機：具有操作系統(tǒng)的計算機 計算機軟件 系統(tǒng)軟件 操作系統(tǒng) DOS ： 是基于字符界面的單用戶單任務的操作系統(tǒng)? Windows： 是基于圖形界面的單用戶多任務的操作系統(tǒng)? UNIX： 是一個通用的交互式的分時操作系統(tǒng)，用于各種計算機? NetWare： 是基于文件服務和目錄服務的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)? Windows NT： 是基于圖形界面32位多任務、對等的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)? 語言處理程序 機器語言：計算機能直接執(zhí)行的、由一串“0”或“1”所組成的二進制程序或指令代碼。 是一種低級語言。? 匯編語言：一種用符號表示的、面向機器的低級程序設計語言，需經(jīng)匯編程序翻譯成機器語言程序才能被計算機執(zhí)行。? 高級語言：按照一定的“語法規(guī)則”、由表達各種意義的“詞”和“數(shù)學公式”組成的、易被人們理解的程序設計語言，需經(jīng)編譯程序翻譯成目標程序（機器語言）才能被計算機執(zhí)行。如：FORTRAN、C、BASIC等。 ? 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 普及式關系型：FoxPro、Paradox、Access? 大型關系型： Oracle、Sybase、SQL Server? 實用程序與軟件工具 QAPLUS、PCTOOLS? 應用軟件 文字處理軟件 Word 、WPS? 表格處理軟件 Excel 、Lotus1-2-3? 圖形、圖象處理軟件 AutoCAD、Photoshop? 網(wǎng)絡通信軟件 Terminal、Mail? 簡報軟件 Powerpoint? 統(tǒng)計軟件 SPAA、SAS? 實時控制軟件 FIX、INTouch、 Lookout? 多媒體軟件 Xingmpeg、Authorware、Director ? ? （3） 系統(tǒng)軟件的基本概念 源程序：用高級語言編寫出來的程序。 目標程序：由源程序翻譯出來的機器語言程序或匯編語言程序。 編譯程序：將高級語言源程序翻譯成機器語言或匯編語言的程序，如：FL.EXE 翻譯有“編譯”和“解釋”兩種方式。 編譯方式： 首先將源程序翻譯成等價的目標程序，然后再執(zhí)行此程序，運行速度較快。如：C 、FORTRAN 解釋方式：是把源程序逐句翻譯，翻譯一句執(zhí)行一句，邊翻譯邊執(zhí)行，運行速度較慢。解釋程序不產(chǎn)生將被執(zhí)行的目標程序，而是借助解釋程序直接執(zhí)行源程序本身。如：BASIC 、 LISP 聯(lián)接程序：把目標程序變成可執(zhí)行的程序。也稱組合編譯程序或聯(lián)接編譯程序。將源程序轉換成可執(zhí)行的目標程序一般分為兩個階段：翻譯階段和聯(lián)接階段。翻譯階段的目標模塊由于沒有分配存儲器的絕對地址，仍然不能執(zhí)行，只有經(jīng)過聯(lián)接階段，把目標程序以及所需要的功能庫轉換成一個可執(zhí)行的裝入程序，該裝入程序分配有地址，故可以執(zhí)行。 1．4 軟件工程 1． 基本概念 軟件工程：是指使用工程化的概念、思想、方法和技術來研制、設計、生產(chǎn)和管理軟件開發(fā)的全過程。 2. 軟件的生命周期 軟件的生命周期大致分為三步： （1） 定義期： 其任務是決定要開發(fā)的軟件應具有什么特性， 包括問題定義、可行性論證、系統(tǒng)分析。 （2） 開發(fā)期： 其任務是設計出滿足要求的軟件產(chǎn)品，包括系統(tǒng)初步設計、系統(tǒng)詳細設計、編碼、單元測試、綜合測試。 （3） 維護期： 其任務是在軟件使用過程中進行錯誤修正和功能擴展，包括修改、更新等。 3． 軟件開發(fā) （1） 需求分析 ：確定軟件的功能和適用范圍、與外界的接口關系、所需的軟硬件支持等。 （2） 軟件設計： 包括總體設計（確定軟件的程序模塊設計和模塊間的接口）和詳細設計（決定每個模塊內部的具體算法）兩步，每步完成后都要進行階段評審。 （3） 編碼與調試：編制程序并按軟件設計的要求調試到正確。 （4） 軟件測試：測試的目的是盡可能多的發(fā)現(xiàn)軟件產(chǎn)品中的錯誤和缺陷。主要進行三種測試：模塊測試、集成測試、驗收測試。 （5） 軟件維護：修改軟件運行中發(fā)現(xiàn)的錯誤和缺陷；改進設計，增加新功能，并使已運行的軟件適應硬件和數(shù)據(jù)的更新、變化。 （6） 文檔編制：編制用戶文檔（用戶手冊、安裝手冊、操作手冊等）、開發(fā)文檔（軟件需求說明書、數(shù)據(jù)要求說明書、總體設計、詳細設計、測試計劃與測試報告等）、管理文檔（可行性報告、項目開發(fā)計劃、開發(fā)進度報告、開發(fā)總結報告、維護修改報告等） （7） 項目管理：包括制定計劃、建立組織、配備人員、技術指導與檢驗。 1．5 計算機安全 1. 計算機病毒 （1） 病毒的定義： 是一些人蓄意編制的一種寄生性的計算機程序，它能在計算機系統(tǒng)中生存，通過自我復制來傳播，在一定條件下被激活，會給計算機系統(tǒng)造成一定損害，甚至嚴重破壞。 據(jù)估計，至今在計算機上流行的病毒已有一萬多種，且每天有5-7種新病毒產(chǎn)生。 （2） 病毒的特點： 病毒一般具有這5個特點：傳染性、破壞性、針對性、變種性、潛伏性。 （3） 病毒的結構： 一般而言，計算機病毒（并非任何病毒）包括三大功能模塊： 引導模塊、傳染模塊、表現(xiàn)或破壞模塊。 （4） 病毒的類型： 一般可分為4種主要類型： 引導區(qū)型病毒：主要通過軟盤在DOS 操作系統(tǒng)里傳播。病毒隱藏在軟盤第一扇區(qū)，在系統(tǒng)文件裝入內存之前先進入內存，從而獲得對DOS的完全控制，先侵染軟盤的引導區(qū)，再蔓延到硬盤，并能侵染硬盤中的主引導記錄。 文件型病毒：它運作在計算機存儲器里，通常感染擴展名為COM、EXE、DRV、BIN、OVL、SYS等的文件，被激活時，感染文件把自身復制到其他文件中。 混合型病毒：具有引導區(qū)型和文件型病毒二者的特征。 宏病毒：一般是指用Basic書寫的病毒程序，寄存在 Microsoft Office文檔上的宏代碼。它影響對文檔的各種操作。當文檔打開時，宏病毒就處于活動狀態(tài)，當觸發(fā)條件滿足時，宏病毒就開始傳染、表現(xiàn)和破壞。它能通過電子郵件、軟盤、Web下載、文件傳輸和合作應用等途徑傳播。據(jù)統(tǒng)計，目前宏病毒占全部病毒的80% ，是發(fā)展最快的病毒。 （5） 病毒的傳染： 目前，病毒主要通過軟盤、硬盤、網(wǎng)絡這三種途徑來傳染。 （6） 病毒的癥狀： 病毒常見的癥狀有： · 屏幕出現(xiàn)異常情況：如：出現(xiàn)異常圖形、異常滾動、異常的信息提示 · 系統(tǒng)運行異常：如：速度突然減慢、異常死機、系統(tǒng)不能啟動 · 磁盤存取異常：如：磁盤空間異常減少、讀寫異常、磁盤驅動器“丟失” · 文件異常： 如：文件長度無故加長、文件無故變化或丟失 · 打印機異常：如；系統(tǒng)丟失打印機、打印機狀態(tài)發(fā)生變化、無故打不出漢字 · 蜂鳴器無故發(fā)聲 （7） 病毒的預防與清除： 病毒的預防：不在帶病毒的計算機上使用軟盤、不在計算機上使用帶病毒的軟盤和光盤（不要輕易使用來歷不明的軟盤、光盤）、經(jīng)常對計算機和軟盤進行病毒檢測、在自己的計算機上安裝病毒預防軟件。 病毒的清除：當發(fā)現(xiàn)計算機有異常情況時，用正版殺毒軟件對計算機進行一次全面的清查，注意不要用那些盜版的、解密的、從別處拷貝的殺毒軟件。目前常用的殺毒軟件有：KV3000、KILL、VRV、AV95等。 2. 數(shù)據(jù)的安全維護 由于計算機硬件故障、病毒、用戶誤操作等多種意外情況都會導致計算機中的系統(tǒng)數(shù)據(jù)或其它重要數(shù)據(jù)丟失或破壞，為安全起見，應將硬盤上的有用數(shù)據(jù)定期地復制到其他的存儲設備上，如：軟盤、磁帶、ZIP、MO等設備上，并放在安全的地方保管。平時對這些數(shù)據(jù)備份介質，也要防止霉變和其他自然災害。 3. 軟件的法律保護 可用于保護計算機軟件的法律有三種：著作權法、專利法、商業(yè)秘密法。 1991年6月由國務院正式頒布了《計算機軟件保護條例》，作為我國保護軟件著作權的專門性行政法規(guī)。 1.6 多媒體技術 1. 多媒體的基本概念 多媒體：是一種以交互方式將文本、圖形、圖象、音頻、視頻等多種媒體信息，經(jīng)過計算機設備的獲取、操作、存儲等綜合處理后，以單獨或合成的形式表現(xiàn)出來的技術和方法。 多媒體的特性：1）多樣化：指信息媒體的多樣化 2）交互性：指提供人們多種交互控制的能力 3）集成性：指不同媒體、不同視聽設備及軟、硬件的有機結合。 超文本: 是一種采用非線性的網(wǎng)狀結構來組織信息的信息管理技術。 超媒體: 指基于多媒體信息結點的超文本。 數(shù)字音頻文件： 包括： WAVE（波形）文件（后綴為 .WAV） ；MIDI（樂器數(shù)字化接口）文件（后綴為 .MID）。 WAVE文件記錄的是自然界實際的聲音，以波形曲線表示，可以用軟件進行再編輯。不僅可以通過麥克風錄音，還可以通過line in輸入，錄下電視、廣播、收音機以及放像機中的聲音。 MIDI文件記錄的是能夠產(chǎn)生聲音的動作（用什么樂器演奏、每個音的力度等），以五線譜的形式表示，是用來演奏的曲譜（但比普通曲譜的信息豐富得多），也可以用專門的軟件進行編輯。 這兩種文件都可以通過操作系統(tǒng)中的媒體播放機、錄音機和聲卡自帶的播放程序進行播放。 音頻信息的技術指標： 1）聲道： 單聲道 、雙聲道 2）取樣頻率： 11．025 kHz、 22.05 kHz、 44．1 kHz 3）取樣大?。?8 位、 16 位 其中：雙聲道、44．1 kHz、16 位 產(chǎn)生的是CD音質；（計算機常用此音質） 單聲道、11．025 kHz、8 位 產(chǎn)生的是電話音質。 數(shù)字視頻文件： 1）AVI文件（Microsoft 的標準）： 可用WIN98中的媒體播放機播放。 2）MOV文件（Apple的標準）： 安裝專門的驅動程序后播放 3）MPEG文件（VCD標準）： 可用XING軟件在WIN95中播放 位 圖：是圖象在計算機內存中的一種表示方法，每個圖象元素都被表示成數(shù)個位而存于內存中。 位圖采用的是寫實的手法，忠實地記錄每個像素的顏色，再把這些像素點組合成一幅圖象。一般用來表達真實的照片，也可以表現(xiàn)復雜繪畫的某些細節(jié)。位圖可以用掃描儀、視頻采集設備和繪圖軟件手工制作。常用的位圖制作軟件有： PHOTOSHOP、PUBLISHER 等，它們可對位圖進行特殊效果處理。 位圖文件常見格式： .BMP 、 .PCX 、 .GIF 、 .TIF 、 .JPG 矢量圖：采用的是一種計算的方法，它記錄的是生成圖形的算法，每次顯示時都要重新計算再生成。無論如何放大圖形，矢量圖打印出來時都不會失真。常用的矢量圖制作軟件有：CORELDRAW！、FREEHAND 等。 矢量圖文件常見格式： .CDR 、 .AI 、 .FHx 同樣一張圖 用位圖格式表示所占內存大，但顯示速度快；用矢量圖格式表示所占內存小，但顯示速度慢（因需要計算再生成）。 2. 幾個常見縮寫詞的解釋 JPEG（Joint Photographic Experts Group） 是一種主要針對靜止圖象的圖象壓縮國際標準，廣泛用于多媒體CD-ROM、彩色圖象傳真、圖文檔案管理等方面。它對單色和彩色圖象的壓縮比通常分別為10：1和15：1。 MPEG（Moving Picture Experts Group） 是數(shù)字電視標準，它是針對CD-ROM式有線電視傳播的全動態(tài)影象的壓縮標準，其平均壓縮比為50：1。其中MPEG-1的設計目標是達到CD-ROM的傳輸速率（150KBps）和盒式錄象機的圖象質量； MPEG-2的設計目標是在一條線路上傳輸更多的有線電視信號，其數(shù)據(jù)傳輸速率更高，圖象質量更好。 CD（Compact Disc） 光盤，相對于VCD小影碟，一般人們特指其為激光唱片。 CD-ROM（Compact Disc-Read Only Memory） 光盤存儲器，其上存儲的信息在計算機上一般是只讀的，不象軟盤那樣可進行讀/寫操作。要在光盤上存儲信息時，需用光盤刻錄機。 VCD（Video Compact Disc） 視頻光盤 ，采用MPEG-1標準進行圖象的壓縮與解壓，每張盤只能記錄74分鐘的彩色圖象，播放質量比LD（激光視盤）差。 DVD（Digital Video Disc） 數(shù)字式視頻光盤 ，既可以存儲視頻數(shù)據(jù)、音頻數(shù)據(jù)，也可以存儲計算機數(shù)據(jù)。它采用MPEG-2標準進行圖象的壓縮與解壓，單層容量達4.7GB，每張盤播放時間可達135分鐘 ，播放質量超過LD 。 3. 多媒體計算機（MPC）的組成 多媒體計算機的基本硬件組成是： PC機 + 聲頻卡（及音箱） + CD-ROM驅動器 + 視頻卡(可選）+ 電影解壓卡(可選) 聲頻卡（聲卡）：是計算機中處理聲音的硬件，多媒體計算機一般都應配聲卡。其主要功能是： （1）將話筒或音響輸入的聲音進行數(shù)字化處理并將處理后的數(shù)字波形聲音還原為模擬信號聲音，經(jīng)功率放大后輸出； （2）可外接MIDI鍵盤，將彈奏的樂曲以MIDI形式輸入計算機并合成為音樂聲音后輸出； （3）與CD-ROM相連直接播放激光唱片的聲音。 視頻卡（視卡）：是計算機中將采集到的視頻信息（特指運動圖象）進行數(shù)字化處理和實時壓縮編碼所用的硬件。一般的計算機用戶不配視頻卡（注意不要與顯示卡搞混，顯示卡是與微機顯示器相對應的部件）。 電影解壓卡：是利用硬解壓方式看VCD小影碟時所用的硬件，直接插在計算機主板上。其工作原理是： 影片的視頻和音頻信息是用MPEG技術壓縮在VCD光盤中的，計算機通過光驅讀取這些數(shù)據(jù)后，解壓卡使用MPEG實時解壓縮技術對數(shù)據(jù)進行快速解碼，再把解碼后的音頻和視頻數(shù)據(jù)分別送到音頻轉換器和顯示卡。解壓卡每秒鐘能連續(xù)播放20或30 幀的全屏幕彩色視頻圖象及其立體聲配音。若想用低檔微機看VCD必須配此卡。用電影卡看VCD時，圖象和聲音都是有電影卡直接解壓播放的，與顯示卡、聲卡無關。 一般高檔計算機可以不配電影解壓卡而用軟件解壓方式看VCD， 但必須配聲卡。 4. 多媒體實用操作 （1） 更改操作系統(tǒng)中事件的聲音 （2） 在文檔中加入WAVE、MIDI或AVI文件 （3） 為解說詞配背景音樂 （4） 在計算機上唱卡拉OK （5） 通過計算機在電視上看VCD （6） 將VCD轉錄到錄象帶上 （7） 將計算機與家中高級音響連接起來聽音樂 （8） 用視頻捕捉卡將攝象機拍攝的錄象制作成計算機中的小電影 （9） 電腦畫像（用攝象頭捕捉圖象，再通過彩色打印機打印出來） （10） 用計算機創(chuàng)作音樂 （11） 用計算機收看電視 5. 多媒體技術的應用 （1）多媒體出版物 以光盤為載體的多媒體電子出版物 ：各種文化、娛樂作品 以國際互聯(lián)網(wǎng)為載體的電子網(wǎng)絡出版物：訂閱報紙、雜志、書籍等 （2）多媒體廣播電視 數(shù)字音頻廣播：不僅音質好，而且在聽到聲音的同時，還可以看到文字、圖形 數(shù)字電視：不僅可以看到更多、更清晰的電視節(jié)目，還可以點播電視、實時響應用戶中斷。 （3）多媒體通信 可視電話 視頻會議 遠程會診 遠程教學 1.7 計算機網(wǎng)絡 1． 網(wǎng)絡定義 計算機網(wǎng)絡是利用通信設備和線路將地理位置不同的、功能獨立的多個計算機系統(tǒng)互聯(lián)起來，以功能完善的網(wǎng)絡軟件（包括網(wǎng)絡通信協(xié)議、信息交換方式及網(wǎng)絡操作系統(tǒng)等）實現(xiàn)網(wǎng)絡中資源共享和信息交換的系統(tǒng)。 2. 網(wǎng)絡組成 若干主機、一個通信子網(wǎng) 、一系列通信協(xié)議 3. 網(wǎng)絡功能 1）信息交換 如：傳送電子郵件、發(fā)布新聞、電子購物、遠程教育等 2）資源共享 如：計算處理能力、磁盤、打印機、繪圖儀、數(shù)據(jù)庫、文件等 3）分布式處理：由網(wǎng)絡內多臺計算機分別完成一項復雜任務的各部分 4）提高計算機系統(tǒng)的可靠性和可用性：網(wǎng)絡中的計算機可互為備用 4. 網(wǎng)絡分類 按規(guī)模和距離分為：廣域網(wǎng)WAN（Wide Area Network）、局域網(wǎng)LAN（Local Area Network） 5. 網(wǎng)絡設備 網(wǎng)絡傳輸介質：有雙絞線電纜、同軸電纜、光導纖維、激光、紅外線、微波和衛(wèi)星通信等。 網(wǎng)內連接設備： 網(wǎng)絡適配器（網(wǎng)卡）、中繼器、集線器 網(wǎng)絡互聯(lián)設備： 傳輸線 網(wǎng)間連接設備：網(wǎng)橋、路由器 6. 網(wǎng)絡的拓撲結構 網(wǎng)絡的拓撲結構指各節(jié)點（網(wǎng)絡上的計算機、大容量磁盤、高速打印機等）在網(wǎng)絡上的連接方式。它影響網(wǎng)絡傳輸介質的選擇和控制方法的確定，會影響網(wǎng)上節(jié)點的運行速度和網(wǎng)絡軟、硬件接口的復雜度。 常見的拓撲結構有：總線結構、星型結構、環(huán)型結構、樹型結構、混合型結構 7. 網(wǎng)絡的體系結構 網(wǎng)絡的體系結構是對構成計算機網(wǎng)絡的各個組成部分以及計算機網(wǎng)絡本身所必須實現(xiàn)的功能的一組定義、規(guī)定和說明。ISO制定的"開放式系統(tǒng)互連"網(wǎng)絡模型將網(wǎng)絡的通信功能分為七個層次：