文本由一系列“字符”(character) 组成，每个字符均使用二进制编码表示。

文本在计算机中的处理过程是：

字符：文字的基本元素是字母和符号，统称为“字符”(character)。

字符集：一组特定字符的集合。不同的字符集包含的字符数目与内容不同，如: 中文字符集、西文字符集、日文字符集等。

字符的编码：字符集中每个字符的二进位表示，称为该字符的编码或代码(code)；不同的字符其编码各不相同

西文字符集

ASCII

又名：美国标准信息交换码。基本的ASCII字符集共有128个字符，96个可打印字符（常用的字母、数字、标点符号等），32个控制字符。

ASCII的编码和存储

基本ASCIⅡ编码每个字符使用7个二进位进行编码，8个二进位来存储。每个字节中多余出来的一位（最高位）置为“0”，用作奇偶校验。

汉字编码

GB2312

每一个GB2312汉字使用16位(2个字节)表示。为了与ASCI字符相区别，每个字节的最高位均为“1”，这种高位均为1的双字节汉字编码就称为GB2312汉字的“机内码”（又称“内码”）。【均为简体字】

GBK

GBK是我国1995年发布的，全称为《汉字内码扩充规范》，他一共有21003个汉字和883个图形符号，除了GB2312中的全部汉字和符号之外，还收录了包括繁体字在内的大量汉字和符号。【向下兼容GB2312】

第一个字节最高位必须为“1”，第二个字节子高位可以是“1”也可以是“0”。

GB18030

目的：为了保护我国已有的大量信息资源，既能与UCS/Unicode编码标准接轨，又能向下兼容GB2312和GBK汉字编码标准。共有27000多个汉字（收录字符最多）

不等长编码

UCS/Unicode

目的：为了能实现全球所有不同语言文字统一编码的国际编码标准

计算机中文字符号可采用不同的编码标准，计算机生成和处理的数字文档中对采用何种编码一般会有说明（标志）
PC和智能手机都能支持多国文字（包括汉字）的的输入、输出、存储、处理、显示和传输，但默认采用哪种语言文字和编码标准，可在操作系统和APP中设置或说明
不同操作系统、不同编程语言和不同APP默认采用的字符集及其编码并不一致，相互间进行通信和处理时，往往需要进行编码转换，若出错则会出现乱码。

区位码 + 2020H = 国标码

国标码 + 8080H = 机内码

区位码 + A0A0H = 机内码

区位码

GB2312将所有的汉字编入一个94×94的二维表中，行和列共同定位一个字，行就是区，列就是位，合并就是区位码。区位码是一个四位的十进制数，前两位叫区码，后两位叫位码。

区位码可以表示某个具体的汉字，但是无法与ASC码进行兼容。

汉字的国标码（交换码）

GB2312不仅仅包含中文汉字，也包含各种那个字母数字符号，与ASCII编码中的字母数字符号重复，故覆盖ASCII中符号数字字母部分，将其中的符号重新编入GB2312中，而对于ASCII中前32个控制字符继续沿用，所以保留前32字符，就需要将汉字编码向后偏移32，对应十六进制就是20，故：区位码+2020H=国标码

汉字的机内码

汉字机内码，又称“汉字ASCII码”，简称“内码”，国标码覆盖了ASCII码，但是计算机内部仍然存在ASC码，所以某些汉字的国标码仍有可能会和ASC码进行重复，重复的后果会产生乱码，所以不应覆盖，而是要兼容ASCII码，故根据ASCII码最高位通常为0的特点，将国标码每个字节的最高位从0换成1与ASCII码进行区分，故：国标码+8080H=机内码

文字符号的输入

键盘输入

分类：

• 数字编码：电报码、区位码
• 字音编码：26键
• 字形编码：五笔
• 形音编码

汉字的输入码不是唯一的，汉字的机内码是唯一的。

联机手写输入

优点：

• 自然，流畅
• 小型化，适合移动计算

不足：

• 别速度和正确性还需提高
• 书写要求还要降低

语言输入

优点：

• 自然，方便，适合移动计算

不足：

• 对说话人、说话方式、说话内容的适应能力要改进
• 识别速度和正确性还需进一步提高

文本的分类

（1）按照是否具有排版格式∶ 简单文本 和 丰富格式文本 。

（2）按照文本内容的组织方式∶ 线性文本 和 超文本 。

简单文本（纯文本）

简单文本是由一连串表达正文内容的字符（包括汉字）的编码所组成，它几乎不包含任何格式信息和结构信息。其文件的后缀名为.txt
简单文本的文件体积小，通用性好，几乎所有的文字处理软件都能识别和处理，但是它没有字体、字号的变化，不能插入图片、表格，也不能建立超链接。Windows记事本采用的是UTF-8编码。

丰富格式文本

有字体字号等属性变化、设置了段落和页面排版格式的文本称为“丰富格式文本”。
丰富格式文本中，除了正文内容之外，还使用了许多“标记“来描述字符的属性和格式的设置以及插入图、表、公式、表格等等。【组成：正文+标记】

常见标记语言：HTML（超文本标记语言）、XML（可扩展标记语言）

不同软件制作的丰富格式文本其文件扩展名各不相同。例如.doc、.docx、.html、.pdf、rtf、hlp（帮助文件）一般并不兼容，需要使用不同的APP进行处理。

超文本

传统纸质文本内容的组织是线性的，而超文本概念是对传统文本的一种扩展。除了顺序阅读方式外，还可以通过文本内部所设置的链接进行跳转、导航、回溯等操作。
超文本采用网状结构来组织信息，文本中的各个部分按照其内容的逻辑关系互相链接。WWW网页就是典型
的超文本结构。

超链是有向的，起点位置称为涟源(HTML文档中称为锚)，目的地称为链宿。涟源（锚）和链宿使用TML标记语言指出。

超文本属于丰富格式文本。

文本的编辑、排版与处理

文本的编辑

目的：确保文本内容正确无误。

操作：对字、词、句和段落进行添加、删除、修改等操作。

MS Word的功能：

• 在文本的任何位置都可以插入新的文字
• 从文本的任何位置都可以删除不需要的文字
• 将一段文字从一处移动到另一处
• 将一段文字从一处复制到另一处
• 在文本中自动查找指定的词语
• 用一个词语自动替换文本中指定的词语

文本的排版

目的：使文本清晰、美观、便于阅读

操作内容：对文本中的字符、段落乃至整篇文章的格式进行设计和调整，分成3个层次：

• 对字符格式进行设置
• 对段落格式进行设置
• 对文档页面进行格式设置

文本的处理

对文木中所含文字信息的形音义等进行分析和处理。例如：字数统计、文语转换、文摘生成、文本检索等。

• 字数统计，词频统计，简/繁体相互转换，汉字/拼音相互转换
• 词语排序，词语错误检测，文句语法检查
• 自动分词，词性标注，词义辨识，大陆/台湾术语转换
• 关键词提取，文摘自动生成，文本分类
• 文本检索（关键词检索、全文检索），文本过滤
• 文语转换（语音合成）
• 文种转换（机器翻译）
• 篇章理解，自动问答，自动写作等
• 文本压缩，文本加密，文本著作权保护

文本检索

• 关键词检索
• 全文检索：搜索引擎

文本检索存在准确性问题，因此，检索结果并非全部都是用户想要的。

文本的展现

文本展现方式：

• 打印输出：纸质
• 屏幕显示：电子书

文本展现的过程：

1. 对文本的格式描述进行解释。

2. 生成文字和图表的映像（bitmap）。

3. 传送到显示器或打印机输出。

字库

定义：同一种字体的所有字符的形状描述信息的集合。

2种不同的字库

• 点阵描述（计算存储空间）
• 轮廓描述(Truetype)

字体VS字库：不同的字体（宋体、仿宋、楷体、黑体等）对应不同的字库

字符集VS字库：在同一个字符集下，文本的输出所使用的字库不同

图像与图形

计算机中的“图”按其生成方法可以分成两类：取样图像（或点阵图像或位图图像）和（矢量）图形。

图像

图像的获取

从现实世界中获得数字图像的过程称为图像的“获取”。常用的图像获取设备：手机、扫描仪、数码相机、监控摄像头等。

图像获取过程⭐

图像获取的过程需要使用光学、超声波或X射线等生成景物的映像（模拟信号）并进行数字化，处理步骤：

1. 扫描：将景物映像划分为M×N个网格，每个网格称为一个取样点。从而将景物映像转换为M×N个取样点构成的阵列。
2. 分色：将每个取样点的颜色分解成红、绿、蓝三基色(R、G、B),若生成灰度或黑白图像则不进行分色处理。
3. 取样：测量每个取样点的每个分量（基色）的亮度（也称为“灰度”值）
4. 量化：对取样点每个分量的亮度值进行A/D转换，即把模拟量使用数字量来表示。(8位-12位二进制正整数)

图像的表示

一幅图像由M(列)×N(行)个取样点组成，每个取样点是组成取样图像的基本单位，称为像素。

图像的主要参数

1. 图像大小/图像分辨率：也称为图像分辨率，用水平分辨率 x 垂直分辨率表示。

注意：垂直分辨率：矩阵的行数；水平分辨率：矩阵的列数

1. 位平面数：即像素的颜色分量的数目。

   • 黑白或灰度图像只有一个位平面
   • 彩色图像有3个或更多的位平面

2. 像素深度：指每个像素用多少个二进位来表示，它是像素的所有颜色分量的二进位数目之和。像素深度决定了该图像可表示的不同颜色（或不同亮度）的最大数目。

   • 单色图像若像素深度是8位，则不同亮度等级的总数为 $2^{8}=256$。
   • R、G、B三基色组成的彩色图像，若3个分量的像素位数都是8位，则该图像的像素深度为24，不同颜色数目最多为：$x^{8+8+8}=x^{24}$ 【真彩色图像24位】

3. 颜色空间类型：指彩色图像所使用的颜色描述方法，也叫颜色模型。【以下颜色模型可以互相转换】

   • 显示器 —–→ RGB模型（红、绿、蓝）
   • 彩色打印机 —–→ CMYK模型（青、品红、黄、黑）
   • 图像编辑软件 —–→ HSB模型（色彩、饱和度、亮度)
   • PAL制彩色电视 —–→ YUV模型(Y亮度信号，UV两种色度信号)

数字图像的数据量

数字图像数据量的计算公式（以字节为单位）：【未压缩】

图像数据量 = 水平分辨率 × 垂直分辨率 × 像素深度 / 8

几种常用格式的图像的数据量（未压缩)：

压缩之后数字图像的数据量计算（以字节为单位）：【压缩后】

图像数据量 = (水平分辨率 × 垂直分辨率 × 像素深度 / 8) / 压缩比

数字图像的压缩

图像数据压缩的必要性

• 节省存储数字图像所需要的存储器容量
• 提高图像的传输速度，减少通信费用，

图像数据压缩的两种类型

• 无损压缩：用压缩后的数据还原出来的图像没有任何误差【完美还原】
• 有损压缩：用压缩后的数据还原出来的图像有一定的误差

压缩编码方法的评价标准⭐

• 压缩倍数的高低（压缩比大小）
• 重建图像的质量（有损压缩时）
• 压缩算法的复杂程度

图像文件格式⭐

BMP格式

• BMP图像格式是Windows操作系统下使用的一种标准图像格式，几乎所有的Windows应用软件都支持。支持单色、16色、256色、真彩色图像。
• 一个文件一幅图像，可以进行无损压缩，也可不压缩。

TIF格式

大量用于扫描仪和桌面出版

GIF格式

• 颜色数目不超过256色，适合用作插图、剪贴画等色彩数要求不高的场合，文件特别小，适合网络传输。
• GIF图像格式能支持动画、透明背景(JPEG不支持)。
• GIF图像格式具有累进显示功能，适合网络浏览器观看。

JPEG格式

• JPEG是静止图像数据压缩编码的国际标准，采用JPEG标准的图像文件扩展名是jpg。【大多有损】
• JPEG特别适合各种连续色调的彩色或灰度图像，在计算机和数码相机中已得到广泛应用。
• JPEG的最新标准是JPEG2000(图像文件扩展名是.jp2),它采用更先进的技术，可取得更好的效果，目前在医学图像处理中使用。

PNG格式

90年代中期由W3C开发，主要在互联网上使用。
保留了GIF文件的特性。
增加新功能，如支持每个像素为48比特的真彩色图像，支持每个像素为16比特的灰度图像，添加通道等。

Webp格式

Google公司推出的图像文件格式。
压缩率比JPEG和PNG显著提高，网页平均加载时间大约可以减少1/3。
WebP格式图像编码时间比JPEG格式图像要长得多。
尚未得到广泛支持。

数字图像处理

主要目的

1. 提高图像的视觉质量
2. 恢复与重建有失真和畸变的图像
3. 图像分析，包括：图像的分类、识别和理解等
4. 图像数据的变换、编码和数据压缩
5. 图像的存储、管理与检索
6. 图像内容与知识产权的保护

数字图像处理软件

• Word和PowerPoint具有基本的图像编辑功能
• Windows附件中的“画图”软件
• 微软Office工具中的Picture Manager
• ACD System公司的ACDSee32
• Adobe PhotoShop

PS主要功能包括

• 图像的控制与显示
• 图像区域的选择
• 图像的编辑操作
• 图像的滤镜操作
• 绘图功能
• 文字编辑功能
• 图层操作

图形

通过计算机和软件对景物的结构、形状与外貌进行描述（称为“建模“），然后根据该描述和选定的观察位置及光线状况，生成该景物的图形称为“绘制“)。计算机图形也称为计算机合成图像/矢量图形。

计算机绘图过程

1. 建模：首先是使用计算机描述景物的结构、形状与外貌，然后再根据其描述和用户观察景物的位置及光线情况，生成该景物的图像并在屏幕上或打印机绘图仪上输出，景物在计算机内的描述即为该景物的模型，通常需要使用专门的软件来完成：

2. 绘制：计算机根据景物的模型生成其图像的过程称为“绘制”，也叫做图像合成，这是借助计算机中的绘制软件和显卡实现的。

景物的两类建模方法

1. 规则形体（如工业产品等）
   可以使用各种几何元素（点、线、面、体等）以及表面材料的性质进行描述，所建立的模型称为“几何模型”。
2. 不规则形体（如自然产物或现象）
   需要找出它们的结构和生成规律，并使用相应的算法来描述其规律（如描述树木、花草、烟火、毛发、山脉等），这种模型称为“过程模型”或“算法模型”。

计算机图形的应用

• 计算机铺助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)。
• 利用计算机生成各种地形图、交通图、天气图、海洋图、石油开采图等。
• 作战指挥和军事训练。
• 计算机动画和计算机艺术。
• 其它：电子出版、数据处理、工业监控、辅助教学、软件工程等。

矢量绘图软件

1. 专业绘图软件：
   AutoCAD、PROTEL和CAXA电子图板（机械、建筑等）
   MAPInfo、ARCInfo、SuperMap GIS(地图、地理信息系统)
2. 办公与事务处理、平面设计、电子出版等使用的绘图软件：
   Corel公司的CorelDraw,
   Adobe公司的lllustrator,
   Macromedia公司的FreeHand,
   微软公司的Microsoft Visio等
3. MS Office中内嵌的绘图软件：
   Word和PowerPoint中的绘图功能（简单的二维图形)

数字音频及应用

声音(sound)由振动产生，通过空气等介质进行传播。声音是一种波，它由许多不同频率的谐波组成，谐波的频率范围称为声音的“带宽”。

人耳可听见的声音(20Hz~20kHz)在信息技术中称为音频信号，简称音频(audio)。

两种音频：

• 话音或语音(speech),专指人的说话声音，带宽仅为300~3400Hz
• 全频带声音（如音乐声、风雨声、汽车声等），其带宽可达到20Hz~2OkHz

数字音频的获取

音频是模拟信号。为了使用计算机进行处理，必须将它转换成二进制编码表示的形式。

这个过程称为音频信号的数字化。数字化的步骤：

1. 取样：把时间上连续的音频信号离散成不连续的一系列的样本，取样频率不应低于音频信号最高频率的两倍。语音取样频率一般为8-16kHz,全频带音频的取样频率应在40kHz以上。
2. 量化：取样得到的每一个样本一般使用8、12、14或16位二进制整数表示（称为“量化精度”），精度越高，声音保真度越好，噪音越低。【A/D转换】
3. 编码：经过取样量化得到的数据还必须进行数据压缩，以减少数据量，并按照某种格式对数据进行组织，以便计算机存储处理与传输。

数字音频的获取设备

数字音频获取设备包括麦克风（话筒）和声卡。

麦克风（话筒）的作用是将声波转换成电信号，然后再由声卡进行数字化。

声卡既负责音频信号的获取，也负责音频信号的重建，它控制并完成声音的输入输出。

声卡

主要功能

• 音频信号的获取与数字化
• 音频信号的重建与播放
• MIDI声音的输入
• MIDI声音的合成与播放等

声卡以数字信号处理器(DSP)为核心，DSP是一种专用的微处理器，它在完成数字音频的编码、解码、MIDI声音的合成以及音频编辑操作中起着重要作用。

数字音频的输出

计算机输出声音的过程通常分成两步：

• 重建：把音频信号从数字形式转换成模拟信号形式，由声卡完成。
• 播放：将模拟音频信号经处理和放大后送到音箱（扬声器）。

声音的重建是音频信号数字化的逆过程，分成三个步骤：⭐

1. 解码：把压缩编码后的数字音频恢复到压缩编码前的状态。
2. 数模转换：把音频样本从数字量转换成模拟量。
3. 插值：把时间上离散的音频信号转换成在时间上连续的模拟音频信号。

音响

1. 普通音箱：接收的是重建的模拟声音信号。
2. 数字音箱：直接接收数字声音信号，失真更小。

数字音频的主要参数

1. 取样频率
   • 语音的取样频率低，一般为8k~16kHz
   • 全频带声音（如音乐）取样频率高，一般44.1k~48kHz
2. 量化位数：通常是8、12或16位
3. 声道数目：单声道为1，双声道为2【立体声=双声道】
4. 码率（比特率）：每秒钟的数据量、

数字音频的码率

码率：指的是每秒钟有多少二进位

未压缩时数字音频的码率计算公式：

码率 = 取样频率 × 量化位数 × 声道数（单位：bit/s)

两种常用数字音频的主要参数：⭐【背】

压缩后数字音频的码率为：

压缩后的码率 = 未压缩时的码率 / 压缩比

音频的数据量为：

音频的数据量 = 码率 x 播放时间

• CD唱片的码率=44.1kHz×16bits×2=176.4KB/s

• CD唱片1小时的数据量=176.4KB/s×60×60=635040KB=635MB

音频文件格式

音频常用的压缩编码

数字音频的编辑【考点mini】

Windows附件中娱乐类的“录音机”程序是一个非常简单的数字音频编辑器，具有如下功能：

• 录制音频
• 编辑音频
• 声音的效果处理
• 格式转换
• 播放音频（只能播放wav格式的音频文件）

数字音频的播放软件【考点mini】

Windows操作系统捆绑了一个应用软件，称为Vindows媒体播放器（简称“WMP”),该软件可以播放音频、视频文件也可以显示图片。该软件播放的音频文件格式包括MP3、WMA、WAV、MIDI等，也可以播放CD和DVD光盘。还具有管理功能，支持播放列表，支持从CD光盘上抓取音轨复制到硬盘，支持刻录CD光盘，支持与便携式音乐设备进行同步。

语音识别

将人的说话声音转换成相应的文字，这需要计算机自动识别出语音信号中的单词和语汇，甚至理解其语义（内容）。

应用：语音拨号、语音导航、设备操作控制、语音文档检索、听写数据录入、计算机同声翻译等。

几种不同复杂程度的语音识别技术：

1. 孤立语音/连续语音识别
2. 小词汇量/大词汇量语音识别
3. 特定人/非特定人语音识别

语音合成

计算机合成音频就是计算机模仿人说话或演奏音乐。

计算机合成音频有两类：

计算机合成话音（语音）

计算机模仿人把一段文字朗读出来，即把文字转换为说话声音（简称为文语转换【TTS】)。

应用：有声查询、文稿校对、语言学习、语音秘书、自动报警、残疾人服务等。

文语转换(TTS)

按照文本（书面语言）进行语音合成的过程

文语转换过程原理上分成三步：

1. 文本分析：对文本进行分析，判断每一个字的正确读音，将文字序列转换成一串发音符号（如国际音标或汉语拼音)。
2. 韵律分析：根据文句的结构、位置、使用的标点符号以及上下文等，确定发音时语气的变换以及读音的轻重缓急，这些都由一组韵律控制参数来进行控制。
3. 语音合成：根据发音标注，从语音库中取出相应的语音基元，按照韵律控制参数的要求，利用特定的语音合成技术对语音基元进行调整和修改，最终合成出符合要求的流畅自然的语音。

计算机合成音乐(MIDI):

计算机模拟各种乐器发声并按照乐谱演奏音乐。

应用：计算机作曲、配器等。

计算机合成音乐需要三个要素：乐器、乐谱和“演奏员”。MIDI文件（后缀为.mid或.midi)相当于乐谱，媒体播放器相当于演奏员，在计算机中它需要发送指令到声卡音乐合成器中，音乐合成器会将指令进行合成模拟乐器发声。

播放：由PC机中的声卡合成，由Windows的媒体播放器软件播放（音乐质量受声卡档次影响)

MIDI的优点

• 数据量极小（比CD立体声少3个数量级，比MP3少3个数量级）
• 易于制作和编辑修改
• 可以与波形声音同时播放

MIDI的不足

• 能合成音乐【纯音乐】，不能合成歌曲和语言
• 音质与硬件设备相关

数字视频及应用

数字视频

泛指内容随时间变化的一个图象序列，又叫运动图象或活动图象(motion picture)。

常见视频：电视，电影，动画等。

视频的特点：

• 内容随时间而变化，
• 伴随有与画面动作同步的声音（伴音），
• 人类接受的信息70%来自视觉，其中活动图象是信息量最丰富、直观、生动、具体的一种承载信息的媒体。
• 视频信息的处理是多媒体技术的核心。

数字视频的主要参数

• 帧频、帧速率：一每秒钟显示多少帧图像，单位是fps。
• 图像扫描方式
  • 隔行扫描(interlaced scanning)
  • 逐行扫描方式(progressive scanning)
• 帧大小：每帧图像的分辨率，即图像宽度x图像高度（单位：像素）
• 颜色深度、像素深度：图像中每个像素的二进位数目（单位：bit)

数字视频信号的获取

视频信号的数字化过程：

先将RGB三基色转换为Y、U、V(亮度和2个色差信号)，经滤波后再分别作取样、量化和编码处理，得到数字视频的3个分量。

数字视频的获取设备

• 视频采集卡（简称视频卡）。
• 数字摄像头，通过光学镜头和CCD或CMOS采集动态图像，转换成数字信号并输入PC机。
• 脱机获取设备：数码摄像机。

视频编码

数字视频的应用

1. 可视电话：通话双方能互相看见的一种电话系统。
   电话机具有摄像、显示、声音等功能，内置高质量CCD镜头及MODEM。

2. 视频会议：多人同时参与的一种音/视频通信系统。
   类似于可视电话，但多人参加通话，提供的功能也更加丰富。
   两种实施方式：
   通过电信局的数字通信网进行（政府系统的视频会议，图像和声音的质量好，保密性强）。
   在互联网上进行，例如使用下列即时通信软件
   iPad/iPhone的FaceTime,腾迅的QQ,微信等。

3. VCD

   又叫：点播电视、视频点播

   定义：用户可以根据自己的需要主动收看电视节目

光盘在数字视频存储中的应用：

流媒体技术

在因特网上收听（看）音（视）频节目的2种方式：

• 下载存储方式：先下载存储在计算机中，下载完毕后再播放（缺点：需要等待较长时间，并需要较大的存储容量）
• 流式传输方式：边下载、边播放（优点：只需要下载一部分数据之后，就可以开始一边播放一边下载，等待时间短、存储需求小)【流媒体】

流媒体就是一种允许在网络上让用户一边下载一边收看（听）音视频媒体的媒体分发(delivery)技术。

计算机动画

计算机动画一使用计算机生成一系列内容连续的画面供实时演播的一种技术，它是一种计算机合成的数字视频，而不是用摄像机拍摄的“自然视频”。

计算机动画制作包括：在计算机中建立景物的模型、描述它们的运动、生成一系列逼真的图像

三维计算机动画制作过程分以下几个阶段：

(1)描述景物的形状与结构（建模)
(2)确定景物的颜色和材质（纹理）
(3)设置灯光和确定虚拟摄像机的位置
(4)描述场景中物体的运动和摄像机的移动
(5)绘制一系列的图像
(6)输出动画结果

Flash动画

Flash动画的图像主要有矢量图形构成，因此不管怎样放大缩小它都清晰可见。
Flsh动画的文件扩展名为.swf,它的数据量较小，便于在互联网上传输。

通信的基本概念

现代通信（电信）：使用 电波 或 光波 传递信息的技术。磁带、光盘不属于

通信三要素

通信三要素：信源、信宿、信道

信源：发送信息的设备

信宿：接受信息的设备

信道：信息的载体与传输媒介。其任务是迅速、可靠而准确地将信号从信源传输到信宿

信号：被传输的信息都必须以某种光信号或电信号的形式才能进行传输。

模拟信号和数字信号

1）模拟信号：连续变化，曲线图；座机电话，收音机

2）数字信号：离散的（不连续的）脉冲序列。计算机中传输的全都是数字信号，电报机，传真机

直接 传输模拟信号的通信系统基本面临淘汰

有线通信

有线通信传输介质：双绞线，同轴电缆，光纤，光缆

1）双绞线

绞合的 目的：减少 相邻线对之间的 电磁干扰

双绞线分类：

• 按传输速率：3类线（10Mb/s）；5类线（100Mb/s）；6类线（200Mb/s）；7类（10Gb/s）
• 按有无屏蔽层：屏蔽双绞线（STP）；非屏蔽双绞线（UTP）

特点：成本低，易受外部高频电磁波干扰，误码率较高;传输距离有限

缺点：易收到外部高频电磁波的干扰，误码率较高，通常只在建筑物内部使用。【100米使用中继器】

2）同轴电缆

基带同轴电缆（50Ω）以前在以太网中使用

宽带同轴电缆（75Ω）有线电视网使用

3）光纤

原理：光线的入射角足够大时（入射角>临界角），就会出现 全反射，重复此过程，光就沿着光纤传播下去。

涂覆层：屏蔽外部光源的干扰

纤芯：石英玻璃丝

光纤分类：

• 单模光纤：一根光纤，纤芯细，传输距离远，速率高，适合远程通信使用（单模好）

• 多模光纤：多根光纤，纤芯叫粗，传输距离近，速率低，相对适合短距离通信使用

优点：

• 通信容量大，速度快，距离远。带宽时目前最高的；【光纤不可穿透】
• 保密性强，信息不易泄露
• 质量较轻，便于运输和铺设
• 光纤不存在电磁干扰；

缺点：

• 可以弯曲，但不能过分弯曲或折叠；
• 不能过分拉伸，纤芯很脆；
• 纤芯加工要求比较高；断了之后难以修复【熔纤】

光中继平均传输距离是 5km，光纤已全面取代电缆

4）光缆

一捆光纤（多芯光缆）就构成了光缆【与光纤的区别】

无线通信

概念：借助 电磁波 在空间传播进行信息传输

微波通信

概念：一种频率为 300MHz ~ 300GHz 范围内的电磁波，波长（光速=波长*频率）很短【1m~0.1mm】。

特点：

• 直线传播，几乎没有绕射能力，需要设立中继站（建立在地面上）

• 容量大，可靠性高
• 建设费用低
• 抗灾能力强
• 受天气影响，不如有线通信可靠

应用：手机通信，蓝牙，GPS，无线局域网（WiFi），校园卡

卫星通信

微波通信分为：地面微波通信 和 卫星微波通信

卫星通信：中继站 在人造卫星上的 微波通信。【卫星通信是微波接力通信的扩展】

⭐无线电波

中波：主要沿地球表面传播，绕射能力强，适用于广播和海上通信

短波：具有较强的电离层反射能力，适用于环球通信

超短波和微波：绕射能力差，只能作为视距或超视距中继通信。

移动通信

移动通信指的是 可自由移动 的通信终端 利用无线电波进行的通信

移动通信属于微波通信

组成：移动台(手机) 基站 移动电话交换中心、

每个 基站 的有效区域 既相互分割，又彼此有所交叠，整个移动通信网就像是个蜂窝，所以也称为 “蜂窝式移动通信”。

所有 基站 都通过 微波或光缆 与 移动交换中心 通信

第二代移动通信（2G）：GSM、CDMA、GPRS 打电话，发信息

第三代移动通信（3G）：上网
……

调制解调技术

高频振荡的正弦波信号（模拟信号）在长距离通信中能比其他波形信号传送的更远，因此就把数字信号夹带在高频振荡的正弦波信号进行传输

作用：解决信号的远距离传输问题

调制和解调

设备：调制解调器【modem/猫】

调制：数字信号 —> 模拟信号 数/模（D/A）

解调：模拟信号 —> 数字信号 模/数（A/D）

数字信号调制方法

幅度调制、频率调制、相位调制

数字信号的传输

• 短距离传输：直接(基带)传输
• 远距离传输：载波传输

光纤通信原理

光猫：光 <——> 数字

多路复用技术

多路复用技术：多路信号使用同一条传输线同时传输。

作用：提高信道利用率

常见多路复用

• 频分多路复用（FDM）：模拟信号，同一时刻每路信号占用不同的频段（并行）。高速公路道路分速度。电视
• 时分多路复用（TDM）：数字信号、时间片、计算机
  • 同步时分多路复用（STDM）
  • 异步时分多路复用（ATDM）
• 波分多路复用（WDM）：光信号

电缆调制解调技术（Cable MODEM）有线电视电缆一边看电视，一边上网 ———— 频分多路和时分多路

移动通信中的多路复用

1G：频分多路复用（FDMA）

2G：时分多路复用（TDMA）

3G：码分多路复用（CDMA）

4G：正交频分复用（OFDM）

5G：空分复用技术（SDM）

交换技术

电路交换

电路交换是以电路连接为目的的交换方式，通信之前要在通信双方之间建立一条被双方独占的物理通道。

⭐电路交换过程

1. 建立连接
2. 通信
3. 释放连接

应用：电话通信

通话全过程中，用户始终占用端到端的传输信道，由于计算机数据传输具有突发性，不适合计算机数据通信。

分组交换

原理：把需传输的数据划分为若干“分组”(包)，以分组为单位进行传输，将其传输到目的地再进行重组，还原成原报文。

数据包格式

分组交换原理

交换机和存储转发

为了实现分组交换方式的数据传输，网络中必须使用一种关键设备 —— 分组交换机。

分组交换机的基本工作模式：存储转发。

即每当交换机从端口收到一个包后，就检查该数据包要送达的目的计算机地址，然后查表(转发表)决定应该由哪个端口转发出去。考虑到经常会有许多包需要在同一端口进行转发，分组交换机的每个端口都有一个输出缓冲区，需要发送的包在该端口的缓冲区中排队。端口每发送完一个包，就从缓冲区中提取下一个包进行发送，这就是存储转发技术。

分组交换优点

• 传输线路的利用率高
• 数据通信可靠。
• 灵活性好。

分组交换不足

• 分组在各结点存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延。

• 分组必须携带的首部 (里面有必不可少的控制信息) 也造成了一定的开销

• 交换机需要具有较高性能的处理和控制能力，其成本也不容小视。

应用： 交换式以太局域网、公用数据网（传统的广域网）、互联网（Internet）、移动通信网

几乎所有的数据通信网都采用分组交换技术。

不同的分组交换网，基于不同的技术，采用不同的协议，因而性能和应用各部相同

计算机的网络基础

计算机网络的定义：计算机网络是指将 ==地理位置不同== 的 ==具有独立功能== 的多台计算机及其外部设备，通过 ==通信线路== 连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现 ==资源共享== 和 信息传递 的计算机系统。

计算机网络的组成

• 计算机（终端设备）：网络主体
• 数据通信链路：传输介质（双绞线、光缆、无线电波等），通信控制设备（网卡，集线器，调制解调器，交换机，路由器…..） 就是信道
• 网络通信协议：TCP/IP、HTTP、FTP、POP3 …
• 网络操作系统 和 网络应用软件
  • 网络操作系统（NOS）：运行在服务器上的操作系统，也叫 “服务器操作系统”，Unix Linux Windows server
  • 网络应用软件：电子邮件、QQ、浏览器 等…

⭐计算机组网的目的

• 数据通信：计算机之间相互传输数据
• 资源共享【首要】：网络最根本的目的是为了实现 资源共享，共享硬件、软件、数据资源
• 实现分布式信息处理：分散在网络中的多台计算机协同完成大型问题
• 提高计算机系统的可靠性和可用性：1.后备 2.负载均衡

计算机网络的分类

1. 按使用的传输介质

• 有线网

• 无线网

1. 按网络使用性质

• 公用网

• 专用网

• 虚拟专网VPN

1. 按网络的使用对象：

• 企业网
• 政府网
• 校园网

1. ⭐按网络覆盖的地域范围：

• 局域网（LAN）
• 城域网（MAN）：5km ~ 50km
• 广域网（WAN）

网络性能指标

带宽：又叫频宽，信道容量，是数据链路(信道)所能达到的“最高数据传输速率”，指单位时间内 能够 传输的比特数。（理论）

数据传输速率：又称比特率，指每秒钟 实际 传输的比特数，是信息传输速率（传信率）的度量。（实际）

误码率：数据传输中规定时间内出错数据占碑传输数据总数的比例

端到端延迟：指数据从信源传送到信宿所花费的时间

吞吐量：表示在单位时间内通过某个网络(或信道、接口)的数据量。吞吐量受网络的带宽或网络额定速率的限制

……

注意：速度 只有小写k（小k表1000），进率只有1000

⭐网络工作模式

客户机：需要使用其他计算机资源的计算机

服务器：提供资源给其他计算机使用的计算机

1. 对等（peer-to-peer，p2p）模式：网络中的每台 PC 机既可以作为客户机也可以作为服务器，即 每一台计算机都能既充当服务的请求者，又充当服务的提供者。例：网上邻居(win7)，工作组，家庭组，BT下载、区块链

1. 客户/服务器（Client/Server，C/S）模式：网络中每一台计算机都扮演着固定的角色，要么是服务器， 要么是客户机。

服务器按用途分为：Web服务器、打印服务器、邮件服务器、文件服务器、数据服务器等

局域网基本原理

主要特点

• 为一个单位(甚至家庭或个人)所拥有，自建自管，地理范围有限。

• 使用专用的传输介质进行连网和数据通信。

• 数据传输速率高(10Mbps~10Gbps)，延迟时间短，误码率低。

局域网的逻辑组成

网络工作站（终端），网络服务器，网络打印机，网卡，传输介质，网络互联设备……

MAC地址

特点：48位二进制，物理地址，全球唯一性，不可修改，在网卡的ROM存储器中

局域网 根据 MAC地址 实现通信

例：08-00-20-0A-8C-6D，其中前3个字节有IEEE分配给厂家，后3个字节由厂家分配给网卡。

网卡

网卡即计算机的通信控制器，”它是连接计算机和传输介质的控制电路，不仅实现与传输介质之间的物理连接和电信号匹配，还负责数据帧的发送与接收、封装与拆封等任务。

现在网卡都已集成在PC芯片组或只能手机的SoC芯片中，称之为“集成网卡”。

帧格式

在以太网上传输数据，采用将数据分组 (包) 的方法，以太网上的分组，称为“MAC帧”。帧格式如下：

局域网采用分组交换技术。为使网络上的计算机能够得到迅速而公平的数据传输机会，局域网要求每台计算机都把要传输的数据分成“帧”，一次只能传输1帧，而不允许任何计算机连续传输任意多的数据。

常用局域网

1.共享式以太网

总线型以太网，总线拓扑结构

==共享式以太网共享带宽==，假如总共带宽为10，每台计算机的带宽就为2.5

集线器的功能是: 把从一个端口接收到的数据帧以广播方式向其他的所有端口分发出去，并对信号进行放大以增加信号的传输距离，起着中继作用。(广播方式发送)

共享式局域网 只允许一对计算机进行通信，当计算机数目较多且通信频繁时，网络会发生拥塞，性能急剧下降，因而现在很少使用。

==CSMA/CD：== 1. 发前先听 2. 边听边发 3. 冲突停发 4. 延时重发

2.交换式以太网

星型以太网（星型拓扑结构），独享式以太网（==宽带独享==）

交换机 认识MAC地址，根据MAC地址将数据转发（单播）；集线器 不认识MAC地址，以 广播 形式发送数据。

使用 集线器 进行连接的局域网称为 共享式局域网，而使用 交换机 进行连接的局域网则称为 交换式局域网。（由核心设备决定）

⭐==无论是共享式以太网还是交换式以太网，他们的 数据帧和MAC地址格式均相同，使用的网卡也都 没有差别，区别在于传输介质和传输速率。==（共享式：同轴电缆；交换式：双绞线）

3.千(万)兆位以太网

在学校、企业等单位内部，借助以太网交换机可以按性能高低以树状方式将许多小型以太网相互连接起来构成公司一部门一工作组一计算机的多层次的以太局域网。

4.无线局域网（WLAN）wireless

无线局域网需要使用无线网卡，无线接入点等设备构建；是有线局域网的扩充，不能单独存在，依赖于有线网络，是有线网络的补充和延伸

• WLAN是 以太网 和 无线通信技术 相结合的产物

• WLAN使用 无线电波 传输数据，主要是微波中的 2.4GHz 和 5GHz 两个频段

• 采用扩频方式通信

WiFi和蓝牙都属于WLAN；==蓝牙：距离近，效率低==

无线局域网 优点

• 具有很好的灵活性
• 最大通信范围可达几米~几公里
• 组网，配置和维护较容易

无线局域网 缺点

• 还不能完全脱离有线网络，只是有线网络的补充
• 传输速度较慢
• 产品相对较贵

互联网的组成

Internet VS internet VS intranet

Internet：互联网的英文名是“lnternet”，它是专指前身为美国ARPA网、使用TCP/IP协议将各种实体网络连结而成的逻辑上的单一网络。半音译为“因特网”或“英特网”，国内通常称为互联网。

internet：首字母小写的“internet”指不论采用何种技术进行互相连接的网络，其范围更广，互联网只是internet的一个特例。

intranet：intranet指的是内部网，是一个使用与互联网同样技术的计算机网络，通常创建在一个企业或组织的内部并只为其成员提供服务。

网络分层结构与TCP/IP协议

计算机网络的协议采用“分层”的方法进行设计和开发。分层可以把庞大而复杂的问题转化为若干较小的局部问题，使问题比较容易处理。

分层结构

• 开放系统互连（OSI）
• TCP/IP模型

分层优点

• 各层之间是独立的

• 灵活性好

• 结构上可分割开

• 易于实现和维护

• 能促进标准化工作

TCP/IP网络协议

为了适应不同的应用需求，TCP/IP模型中4层中每一层都包含若干协议，整个TCP/IP一共包含有数百个协议，这些协议中，TCP(传输控制协议)和IP(网络互联协议)是其中最基本、最重要的核心协议，因此通常用TCP/P来代表整个协议系列。

应用层

规定了运行在终端设备上的应用程序之间如何通过互联的网络进行通信。如电子邮件程序使用的SMTP协议(简单邮件传送协议)、Web浏览器使用的HTTP协议(超文本传输协议)。

传输层

规定了怎样进行端到端的数据传输。主要有TCP和UDP两个协议

• TCP协议负责可靠地完成数据从发送计算机到接收计算机的传输。
• UDP协议使用时，网络只是尽力而为进行快速数据传输，但不完全保证传输的可靠性

网络互联层

他规定了在整个互连的网络中所有计算机统一使用的编址方案和数据包格式(称为IP数据报)，以及怎样将IP数据报从一台计算机逐步通过一个个路由器送达最终目标的转发机制。

网络接口层

又称为链路层。他规定了怎样与各种不同的物理网络进行接口，负责把IP包转换成适合在特定物理网络中传输的帧格式。

TCP/IP分层模型和协议标准的主要特点

1. 适用于异构网络的互联
2. 确保可靠的端到端通信
3. 与操作系统紧密结合(网卡及其驱动程序实现第1层协议，2、3层协议由操作系统内核实现，应用层协议则在应用软件中体现)
4. TCP/IP及支持面向连接服务(如TCP)，也支持无连接服务(如UDP)

IP协议与路由器

在由许多物理网络互连而成的庞大的互连网中，为了屏蔽不同物理网络中计算机地址格式的差异，IP协议规定全网所有计算机必须使用一种统一格式的地址(简称IP地址)作为其标识。(统一编址)

IP地址特点

• 唯一性: 网络上每台计算机都有一个与众不同的唯一的IP地址
• 简明性：所有地执奖长度都是4个字节32个二进位(PV4)

IP地址中包含有网络号和主机号两个内容。前者用来指明主机所从属的物理网络的编号，后者是主机在所属物理网络中的编号

IP地址的表示

IP地址是长度是32bit，由4个字节组成。为了阅读和书写方便，IP地址通常采用点分十进制数来表示。

IPv6：128位

IP地址的分类

A类：用于拥有大量主机(≤16777214)的超大型网络，全球只有126个网络可获得A类地址。(首字节小于128)；0000 0000为保留地址，0111 1111【127.x.x.x】为本地回送地址

B类：用于规模适中的网络(≤65 534主机)。(首字节大于等于128小于192)

C类：用于主机数量不超过254台的小型网络。(首字节大于等于192但小于224)

A：0000 0001 - 0111 1110 1 ~ 126 【127为回送地址】

B：1000 0000 - 1011 1111 128 ~ 191

C：1100 0000 - 1101 1111 192 ~ 223

特殊ip地址

• 主机号全“0”：称为网络地址，用来表示整个一个网络。
• 主机号全“1”：称为直接广播地址，指该网络中所有主机。

子网掩码和网络号

子网掩码(网络屏蔽码)是一个32位的代码，其中与IP地址中网络号对应位置处的二进位是“1”，与主机号对应位置处的二进位是“0”

网络号：将子网掩码与IP地址进行逻辑乘就能获得网络号

IP数据报

相互连接的异构网络，它们使用的数据包 (或)格式互不兼容，因此不能直接将一个网络送来的包传送给另一个网络。

解决方法: IP协议定义了一种独立于各种物理网的统一的数据包格式，称为IP数据报 (IP datagram)。

数据报格式：

IP数据报由两部分组成：头部和数据区

路由器

为了把不同类型的网络互连成一个统一的网络，统一使用TCP/IP协议和路由器

路由器是连接异构网络的关键设备，本质上也是一种分组交换机，他屏蔽了各种网络的技术差异，将IP数据报传送到下一站(另一个路由器或计算机)，确保了各种不同物理网络的无缝连接。

路由器功能：主要是选择路由和转发IP数据报，并进行协议转换。一个路由器通常连接2个以上网络，所以同一个路由器会拥有多个不同的IP地址的。

⭐路由器工作过程

1. 发送端计算机将数据封装成IP数据报的形式，发送给路由器

2. 路由器接收到IP数据报之后，根据IP数据报中目的地主机的IP地址，查找路由表，选择转发路径

3. 根据下个网络所使用的协议，将I数据报封装成相应的数据包()格式，送入缓冲器中排队

4. 在数据链路空闲时将数据包转发到另一网络;

5. 若目的地计算机就在该网络上，则送达计算机，否则再传送给下一个路由器进行处理

互联网的发展及组成

第1阶段：起源于1969年美国国防部的ARPANET网(4个大学互连)，1983年确定TCP/IP协议作为ARPANET的标准协议。

第2阶段：20世纪90年代起，美国政府机构和公司的计算机也纷纷入网，建成了由主干网、地区网和校园网 (或企业网)三级结构组成的互联网。

第3阶段：迅速扩大到全球约100多个国家和地区，逐渐形成了多层次ISP 结构的互联网，出现了互联网服务提供商(ISP)

互联网组成 = 通信子网 + 资源子网

主机地址和域名系统⭐

域名是IP地址的别名，可以通过IP地址访问，也可以通过域名访问。

主机地址和域名的关系

一个IP地址可对应多个域名，一个域名只能对应一个IP地址，一台主机可以没有域名

域名格式：5级域名.4级域名.3级域名.2级域名.顶级域名

把域名翻译成IP地址的软件称为域名系统DNS。运行域名系统的主机叫做域名服务器

域名命名规则

只许使用字母、数字和连字符，以字母或数字开头并结尾，域名总长度不超过255个字符

顶级域名规定：

• 国际顶级域名：int (国际组织)
• 国家顶级域名: cn（中国），uk（英国）
• 通用顶级域名<机构名>：com(营利性组织)，net(网络服务机构) 美国专用: org，edu， gov，mil等

二级域名的规定：

• 机构类别域名: ac科研机构，com企业，net网络服务机构，org非营利性组织，edu教育机构，gov政府部门

• 行政区域域名: bj北京，sh上海，js江苏

互联网的接入

电话拨号接入

通过本地公用电话网接入计算机网络

最高速率：56Kbps

设备：电话Modem、电话线

交换技术：电路交换

特点：上网时无法通话，它与打电话一样要按通话时间进行计费

ADSL接入

非对称数字用户线(ADSL)：也通过本地公用电话网接入计算机网络

设备：ADSL Modem、以太网卡、电话线

原理：频分多路复用 + 数字调制

速率：⭐

• 上传速度：64kbps~256kbps
• 下行速度: 1~8Mbps

特点

• 上网和通话互不影响

• 虽然使用的还是原来的电话线，但 ADSL 传输的数据并不通过电话交换机，所以ADSL上网不需要缴付额外的电话费;

• ADSL 的数据传输速率是根据线路的情况自动调整的，它以“尽力而为”的方式进行数据传输

有线电视网接入

有线电视已广泛采用光纤同轴电缆混合网(Hybrid Fiber Coaxial，简称HFC)进行信息传输：

主干线路采用光纤连接到小区，然后用同轴电缆以总线方式接入用户【光纤+同轴电缆】

设备：Cable Modem、以太网卡

Cable MODEM的基本原理与ADSL相似，以频分多路复用的方式工作(上网电视互不影响)

特点：数据通信与电视信号的传输互不影响，上网时仍可收看电视节目。

光纤接入

使用光纤作为计算机接入网络的主要传输介质,分为:

• 光纤到小区 (FTTZ)：将光网络单元放置在小区，为整个小区服务

• 光纤到大楼 (FTTB)：将光网络单元放置在大楼内，以每栋楼为单位，提供高速数据通信、远程教育等宽带业务，主要为单位服务。

• 光纤到家庭 (FTTH)：将光网络单元放置在楼层或用户家中，由几户或1户家庭专用，为家庭提供宽带业务

我国目前普遍采用“光纤到楼、以太网入户”(FTTX+ETTH) 的做法，其原理为:

总结

互联网提供的服务

网络通信服务

电子邮件

电子邮箱及其地址

每个电子邮箱都有一个全球惟一的邮件地址。

邮箱地址的组成：<u>邮箱名@邮箱所在服务器的域名</u>，例如：blog@mxne.cn

电子邮件的组成

• 头部：发送方/接收方地址，抄送地址、主题
• 正文：信件的内容
• 附件：可包含一个或多个文件，文件格式任意。

电子邮件系统的工作过程

电子邮件系统按C/S模式工作。发送邮件一般采用SMTP协议，若收信人邮件地址不存在，则退回信件并通知发信人;接收邮件采用POP3 (或IMAP4) 协议，需验证用户身份之后才能读出邮件或下载邮件。

邮件协议

1. MIME (多用途的网际邮件扩充协议)

2. SMTP 协议 (简单邮件传输协议)—发送方使用，使用 TCP 的25 号端口。

3. POP3 协议 (邮局协议 3)—接收方使用，使用 TCP 的 110 号端口。

4. IMAP4 协议 (Interet 邮件访问协议)一-接收方使用，于 POP3 的新协议，功能更丰富

即时通讯

即时通信(instant Messaging)就是实时通信，他是互联网提供的一种允许人们实时快速地交换消息的通信服务。

qq是即时通讯【双方同时在线】，mail是异步通信方式。

文件传输服务FTP

文件传输服务FTP 按C/S模式工作。客户机与服务器需要建立两个连接:（1）控制连接 （2）数据连接

使用FTP进行文件传输时，可以一次传输一个文件(夹)，也可以一次传输多个文件(夹)

FTP使用：

1. 命令提示符（DOS）
2. 浏览器地址栏输入：ftp://[用户名:口令@]FTP服务器域名[:端口号]
3. FTP客户端程序。

互联网上有许多免费公开的 FTP 服务器为用户提供文件共享服务，它们用 anonymous 作为用户名，以用户的电子邮件地址作为口令进行登录，通常只能查看和下载文件，不能修改和上传文件。

WWW信息服务

WWW是典型的C/S模式。

网站和网页

网站：是互联网上用于展示特定内容的一组相关网页(Web page)的集合

网页：是一种超文本文档，它由文字、图像、音频、视频、脚本程序等组成。

主页：网站中的起始网页

网页最重要的特性是能借助超链把网页相互连接起来

HTML文档

网页大多数采用HTML(超文本标记语言)语言进行编写的超文本文档，其文件后缀为.html。可以使用FontPage、DreamWeaver、HBuilder进行编写网页。

超链的涟源可以是网页中的字、词或语句，也可以是图像;

超链的链宿可以是同一个或另一个网站中的某个网页，也可以是本网页内的某段文字或某个图片。

HTTP协议

HTTP 协议:中文为“超文本传输协议”，工作于 TCP/IP 的应用层，它将网址发送给 Web 服务器，Web 服务器就把相应的网页传输给 Web 浏览器:使用 TCP 的 80 号端口。

HTTP+SSL安全套接字协议 =HTTPS

URL

统一资源定位器URL(Uniform Resource Locator)用来标识wWW网中每个信息资源(网页)的地址，俗称“网址”。

URL组成

协议名称://主机域名或IP地址[:端口号]/文件路径/文件名

常见协议

• http和https: 超文本传输协议，浏览器向服务器请求下载网页
• ftp: 文件传输协议，客户端与FTP服务器进行文件传输操作
• mailto：SMTP邮件协议，向URL指出邮箱发送电子邮件
• telnet：远程登录协议，客户端仿真为一台终端，登录到域名指出的计算机上进行远程操控处理

Web浏览器

可以使用Plug-in程序（插件）来扩展浏览器的功能。

Web信息检索

1. 使用主题目录
2. 使用搜索引擎

静态网页和动态网页

Web网页又“静态网页”和“动态网页”两大类。

静态网页

静态网页通常指哪些内容基本不变的网页，浏览器请求此类页面时，服务器直接从其硬盘中读出该HTML文档，原封不动地回传给浏览器即可。静态网页实实在在保存在Web服务器中，每个网页都是一个独立的文件。

优点：简单、响应速度块

不足：不适合于网页中包含动态数据 (如外汇行情、股票价格、天气情况等)的应用场合。

动态网页

动态网页的内容不是预先确定的，而是网站在网页请求时根据用户提供的参数实时生成的页面，由于大型Web应用中的数据都存放在后台的数据库中，因此动态网页生成过程中还需要访问数据库。

优点: 适合于网页中包含动态数据的应用场合。

不足：相对于静态网页结构更加复杂，响应速度较慢

Web信息处理系统

通常两层的客户服务器结构对于访问静态网页是很合适的。但如果访问动态生成的网页，就需要采用客户/服务器/数据库的三层结构，即把数据库服务器从原先第2层分离出来，成为独立的数据库服务层。

网络信息安全

确保网络信息安全的目的是为了保证信息不被泄露、篡改和破坏。

信息安全的技术措施

1. 真实性鉴别。对通信双方的身份和所传送信息的真伪能准确地进行鉴别。
2. 访问控制。控制用户对数据资源的访问权限，防止未经授权使用或修改数据。
3. 数据加密。保护数据秘密，未经解密其内容不会显露。
4. 数据完整性。保护数据不被非法修改，使数据在传送前后保持完全相同。

5. 数据可用性。保护数据在任何情况(包括系统故障)不会丢失。

6. 防止否认。接收方要发送方承认信息是他发出的，而不是他人冒名发送的，发送方也要求接收方不否认已经收到信息。

7. 审计管理。监督用户活动、记录用户的操作过程等

数据加密与数字签名

加密系统的组成

• 明文：未加密的报文
• 密文：加密后的报文
• 加密、解密算法
• 加密、解密的密钥

密钥越长，加密能力越强。

对称加密和非对称加密

对称秘钥加密系统中，消息发送方和消息接收方使用相同的秘钥，发送方使用该秘钥对明文进行加密，然后将密文传输至接收方，接收方再用相同的秘钥对收到的密文进行解密。【加密解密使用同一个密钥】

非对称秘钥加密系统中，它给每一个用户分配一对秘钥；一个为私有密钥(私钥),其是保密的，只有用户本人知道;另一个为公共秘钥(公钥)，是可以让其他用户知道的。【加密解密使用不同密钥】

密钥个数计算

对称秘钥加：有n个用户的网络，需要n*(n-1)/2个密钥，4个用户：3+2+1个密钥。

非对称秘钥加密：有n个用户的网络，需要n个公共密钥和n个私有密钥。

数字签名

数字签名是通信过程中附加在消息(例如邮件、公文、网上交易数据、软件等)上并随着消息一起发送的别人无法伪造的一串代码。它是发送者发送信息真实性的一个有效证明。

数字签名还能确保消息传输的完整性，即消息传输过程中任何修改和变化都能被发觉，而且数字签名具有不可抵赖性，因为他隐含了对发送者的身份认证，可以防止网上交易中的抵赖行为。

数字签名是数字加密技术和数字摘要技术的应用。

身份认证、数字证书与访问控制

身份认证

证实某人(机)的真实身份是否与其声称的身份相符,防假冒。身份认证是访问控制的基础。

身份认证的方法

• 鉴别对象本人才知道的信息(如口令、验证码等)
• 鉴别对象本人才具有的信物(例如磁卡、IC卡、U盾等)
• 鉴别对象本人才具有的生理特征(例如指纹、手纹、人脸等)

数字证书

数字证书是一个电子文档，其中至少包含有拥有者信息、公钥以及证书颁发者的数字签名等信息。他如同居民身份证、房产证一样，是经过权威的证书授权机构(CA中心)审核签发。数字证书只在特定的时间段内有效。

访问控制

对信息资源的访问还必须进行严格而有序的控制，这是系统在身份认证之后根据用户的不同身份而进行控制的访问控制的任务是根据不同的用户分配各自的控制权限。

访问控制是在身份鉴别的基础上进行。

防火墙与入侵检测

防火墙

防火墙是用于将互联网的子网(最小的子网是一台计算机)与互联网的其余部分相隔以维护网络内部信息安全的一种软件或硬件设备。它位于子网和它所外接的网络之间。子网流入流出的所有信息均要经过防火墙。

防火墙是被动用来防范外部网络攻击。【防外不防内】

入侵检测

入侵检测是主动保护系统免受攻击的一种网络安全技术。他对系统的运行状态进行监视，及时发现来自外部和内部的各种攻击企图、攻击行为和任何未经授权的访问活动，以保证系统资源的机密性、完整性和可用性。

注意：防火墙和入侵检测的区别

计算机病毒防范

计算机病毒

计算机病毒是有人蓄意编制的一种具有自我复制能力的、寄生性的、破坏性的计算机程序。【人为编制】

计算机病毒能在计算机中生存，通过自我复制进行传播，在一定条件下被激活，从而给计算机系统造成损害甚至严重破坏系统中的软件、硬件和数据资源。

计算机病毒的特点

1. 破坏性：破坏计算机软件、硬件和数据资源。
2. 隐蔽性：隐藏在可执行文件和数据文件中。
3. 传染性和传播性：电子邮件、网页链接等方式传播
4. 潜伏性：可能长时间潜伏在合法程序中，在一定条件下触发（如到达指定时间）。

木马程序

木马病毒是一种特殊的计算机病毒，它能偷偷记录用户的键盘操作，盗窃用户账号(如游戏账号,股票账号,网上银行账号)、密码和关键数据，甚至使“中马”的电脑被别有用心者所操控，安全和隐私完全失去保证。【远程监控程序】

传播方式：电子邮件的附件、软件下载

防范措施

• 不使用来历不明的程序和数据

• 不轻易打开来历不明的电子邮件，特别是附件

• 及时修补操作系统及其捆绑软件的漏洞

• 确保系统的安装盘和重要的数据盘处于“写保护”状态

• 在机器上安装杀毒软件(包括病毒防火墙软件），使启动程序运行、接收邮件和下载Web文档时自动检测与拦截病毒等

• 经常和及时地做好系统及关键数据的备份工作

杀毒软件具有滞后性，杀毒软件对计算机病毒的检测与消除能力通常滞后于病毒的出现，所以杀毒软件、防病毒卡等并不都是 100%可靠。要以防为主，以杀为辅

1.0版本

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25

int main()
{
    int arr[] = {10, 2, 8, 7, 1, 5, 4, 3, 9, 6};
    int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
    int i, j;
    for (i = 1; i < sz; i++) // 次数：元素个数 - 1
    {
        for (j = i; j > 0; j--)
        {
            if (arr[j] < arr[j - 1])
            {
                int temp = arr[j];
                arr[j] = arr[j - 1];
                arr[j - 1] = temp;
            }
        }
    }

    for (i = 0; i < sz; i++)
    {
        printf("%d ", arr[i]);
    }

    return 0;
}

2.0版本⭐

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26

int main()
{
    int arr[] = {10, 2, 8, 7, 1, 5, 4, 3, 9, 6};
    int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
    // i和j用来控制循环，temp用来记录要插入的值
    int i, j, temp;      
    for (i = 1; i < sz; i++)
    {
        j = i - 1;
        temp = arr[i];
        // 与前面数逐个比较寻找要插入的位置
        while (j >= 0 && temp < arr[j])  
        {
            arr[j + 1] = arr[j];
            j--;
        }
        arr[j + 1] = temp;
    }

    for (i = 0; i < sz; i++)
    {
        printf("%d ", arr[i]);
    }

    return 0;
}

选择排序

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29

int main()
{
    int arr[] = {10, 2, 8, 7, 1, 5, 4, 3, 9, 6};
    int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
    int i, j;
    for (i = 0; i < sz - 1; i++)
    {
        int min = i;
        for (j = i + 1; j < sz; j++)
        {
            if (arr[j] < arr[min])
            {
                min = j;
            }
        }
        if (i != min)
        {
            int temp = arr[i];
            arr[i] = arr[min];
            arr[min] = temp;
        }
    }
    for (i = 0; i < sz; i++)
    {
        printf("%d ", arr[i]);
    }

    return 0;
}

冒泡排序

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24

int main()
{
    int arr[] = {10, 2, 8, 7, 1, 5, 4, 3, 9, 6};
    int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
    int i, j;
    for (i = 0; i < sz - 1; i++)
    {
        for (j = 0; i < sz - i - 1; j++)
        {
            if (arr[j] > arr[j + 1])
            {
                int temp = arr[j];
                arr[j] = arr[j + 1];
                arr[j + 1] = tmep;
            }
        }
    }
    for (i = 0; i < sz; i++)
    {
        printf("%d ", arr[i]);
    }

    return 0;
}

二分查找

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27

int main()
{
    int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};
    int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
    int search_num = 7;
    int left = 0;
    int right = sz - 1;
    while (left <= right)   // 注意
    {
        int mid = (left + right) / 2;
        if (arr[mid] > search_num)
        {
            right = mid - 1;
        }
        else if (arr[mid] < search_num)
        {
            left = mid + 1;
        }
        else
        {
            printf("index is %d", mid);
            break;
        }
    }

    return 0;
}

最大公约数

辗转相除法

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

int main()
{
    int a = 16;
    int b = 12;
    int c;
    while (c = a % b)
    {
        a = b;
        b = c;
    }

    printf("%d", b);
    return 0;
}

相减法【大减小，直至相等】

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21

int main()
{
    int a = 3139;
    int b = 1022;
    int c;
    while (a != b)
    {
        if (a < b)
        {
            int temp = a;
            a = b;
            b = temp;
        }
        c = a - b;
        a = b;
        b = c;
    }

    printf("%d", b);
    return 0;
}

斐波那契

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63

// 1 1 2 3 5 8 13 21 34
#include <stdio.h> ⭐
int main()
{
    long f1, f2;
    int i;
    f1 = f2 = 1;
    for (i = 1; i <= 20; i++)
    {
        printf("%12ld %12ld", f1, f2);
        // 控制输出，每行四个
        if (i % 2 == 0)
        {
            printf("\n");
        }
        // 前两个月加起来赋值给第三个月
        f1 = f1 + f2;
        f2 = f1 + f2;
    }
    return 0;
}

int main() ⭐
{
    long f1, f2, f;
    int i;
    f1 = f2 = 1;
    printf("%12ld %12ld", f1, f2);
    for (i = 3; i <= 40; i++)
    {
        f = f1 + f2;
        f1 = f2;
        f2 = f;
        printf("%12ld ", f2);
        if (i % 4 == 0)
            printf("\n");
    }
    return 0;
}

int main() ▲
{
    long f1, f2;
    int i;
    f1 = f2 = 1;
    printf("%12ld %12ld", f1, f2);
    for (i = 3; i <= 40; i++)
    {
        // 前两个月加起来赋值给第三个月f2
        f2 = f1 + f2;
        // f1作为第二个月
        f1 = f2 - f1;
        printf("%12ld ", f2);
        if (i % 4 == 0)
        {
            printf("\n");
        }
    }
    return 0;
}

数组法

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18

#include <stdio.h>
int main()
{
    int a[40] = {1, 1};
    int i;
    printf("%12d%12d", a[0], a[1]);
    for (i = 2; i < 40; i++)
    {
        if (i % 4 == 0)
        {
            printf("\n");
        }
        a[i] = a[i - 1] + a[i - 2];
        printf("%12d", a[i]);
    }
    return 0;
}

递归

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22

int fib(int x);
int main()
{
    int i = 0;
    for (i = 1; i <= 10; i++)
    {
        printf("%d ", fib(i));
    }

    return 0;
}
int fib(int x)
{
    if (x <= 2)
    {
        return 1;
    }
    else
    {
        return fib(x - 1) + fib(x - 2);
    }
}

统计单词个数

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24

int main()
{
    char str[100] = "A A A A A ";
    // gets(str);
    int i = 0;
    int word = 0;
    int num = 0;
    while (str[i] != '\0')
    {
        if (str[i] == ' ')
        {
            word = 0;
        }
        else if (word == 0)
        {
            num++;
            word = 1;
        }
        i++;
    }
    printf("%d", num);

    return 0;
}

鞍点

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39

#define ROWS 3
#define COLS 3

void findSaddlePoint(int matrix[ROWS][COLS]) {
    int i, j, k;
    for (i = 0; i < ROWS; i++) {
        int row_max = matrix[i][0];
        int col_index = 0;
        for (j = 1; j < COLS; j++) {
            if (matrix[i][j] > row_max) {
                row_max = matrix[i][j];
                col_index = j;
            }
        }

        int col_min = matrix[0][col_index];
        for (k = 0; k < ROWS; k++) {
            if (matrix[k][col_index] < col_min) {
                col_min = matrix[k][col_index];
            }
        }

        if (row_max == col_min) {
            printf("Saddle point found at (%d, %d): %d\n", i, col_index, row_max);
        }
    }
}

int main() {
    int matrix[ROWS][COLS] = {
        {1, 2, 3},
        {4, 5, 6},
        {7, 8, 9}
    };

    findSaddlePoint(matrix);

    return 0;
}

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42

#define ROW 5
#define COL 5
int main()
{
    int arr[ROW][COL] = {0};
    int i, j;
    int max, min;
    for (i = 0; i < ROW; i++)
    {
        for (j = 0; j < COL; j++)
        {
            scanf("%d", &arr[i][j]);
        }
    }

    for (i = 0; i < ROW; i++)
    {
        max = 0;
        for (j = 1; j < COL; j++)
        {
            if (arr[i][max] < arr[i][j])
            {
                max = j;
            }
        }
        min = 0;
        for (j = 0; j < ROW; j++)
        {
            if (arr[j][max] < arr[i][min])
            {
                min = j;
            }
        }
        if (arr[i][max] == arr[max][min])
        {
            printf("%d", arr[i][max]);
        }
    }

    return 0;
}

三角形面积和周长

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18

#include<stdio.h>
#include<math.h>
int main()
{
    int a,b,c;
    float area,perimeter,s;
    scanf("%d %d %d",&a,&b,&c);
    s = (a+b+c)/2.0;
    area = (sqrt(s*(s-a)*(s-b)*(s-c)));
    perimeter = a+b+c;
    if (a+b>c && a+c>b && b+c>a)
    {
        printf("area = %.2f; perimeter = %.2f",area,perimeter);
    }
    else
        printf("These sides do not correspond to a valid triangle");
    return 0;
}

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18

int main()
{
//在圆内：高度10，不在圆内：高度0；
int r = 1;
printf("请输入任意一点的坐标：");
int a, b;
int x, y;
float c;
scanf("%d %d", &a, &b);
x = fabs(a);
y = fabs(b);//先将a和b的坐标取绝对值
c = sqrt((x - 2) * (x - 2) + (y - 2) * (y - x));//sqrt是求平方根公式，c是求点到圆心的距离为多少，公式为根号下x1-x2的平方+y1-y2的平方
if (c > r)
printf("0");
else
printf("10");//当求出的点到圆心的距离小于等于半径，说明在圆塔上，高度为10
return 0;
}

幻方

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45

#define N 3
int fun(int (*a)[N])
{
   int i, j, m1, m2, row, colum;
   m1 = m2 = 0;
   for (i = 0; i < N; i++)
   {
      j = N - i - 1;
      m1 += a[i][i];
      m2 += a[i][j];
   }
   if (m1 != m2) // 判断主对角线和副对角线之和是否相等
      return 0;
   for (i = 0; i < N; i++)
   {
      row = colum = 0;
      for (j = 0; j < N; j++)
      {
         row += a[i][j];
         colum += a[j][i];
      }
      if ((row != colum) || (row != m1))
         return 0;
   }
   return 1;
}
int main()
{
   int x[N][N], i, j;
   printf("Enter number for array:\n");
   for (i = 0; i < N; i++)
      for (j = 0; j < N; j++)
         scanf("%d", &x[i][j]);
   printf("Array:\n");
   for (i = 0; i < N; i++)
   {
      for (j = 0; j < N; j++)
         printf("%3d", x[i][j]);
      printf("\n");
   }
   if (fun(x))
      printf("The Array is a magic square.\n");
   else
      printf("The Array isn't a magic square.\n");
}

随机数

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
int main()
{
    srand((unsigned)time(NULL)); // 以时间作为种子
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        int randomNumber = rand();                            
        printf("%d ", randomNumber);    
    }    
    return 0;
}

负数在左，正数在右

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30

#include <stdio.h>

void paritition(int *arr, int n){
    int left = 0;
    int right = n - 1;
    while(left < right){
        while(left < right && arr[left] < 0){
            left ++;
        }
        while(left < right && arr[right] > 0){
            right --;
        }
        if(left < right){
            int temp = arr[i];
            arr[i] = arr[j];
            arr[j] = temp;
        }
    }
}

int main()
{
    int arr[9] = {-5,3,2,-1,4,-3,-4,5,9};
    paritition(arr, 9);
    for(int i = 0; i < 9; i ++){
        cout<<arr[i]<<" ";
    }
    cout<<endl;
    return 0;
}

报数

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22

int arr[100] = { 0 };
scanf("%d %d", &m, &n);   // m 人数
int quit_num =0, i=1;
for(i=1;i<=m;i++)
    arr[i] = i;
i=1;
while(m-quit_num>=n)
{
    if(arr[i]!=0)
    {
          a++
    }
    if(a%n==0)
    {
          printf(........);
          arr[i] = 0;
          quit_num++;
    }
    i++;
    if(i==m)
         i=1;
}

哥德巴赫猜想

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34

int main()
{
    int num;
    void fun(int num);
    scanf("%d", &num);
    fun(num);
    return 0;
}
void fun(int num)
{
    int i,j;
    int sushu(int num);
    void fun(int num);
    for(i=2;i<num;i++)   // 2也是素数
    {
         j = num - i;
         if(sushu(i)==1&&sushu(j)==1)
         {
                printf("%d %d", i, j);
                return;
         }
    }
}
int sushu(int num)
{
    for(i=2;i<num;i++)
    {
        if(num%i==0)
        {
            return 0;
        }
    }
    return 1;
}

汉诺塔

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25

#include <stdio.h>

void hanoi(int n, char a, char b, char c)
{
    if (n == 1)
    {
        printf("%c --> %c\n", a, c);  //只有1块的时候，直接从 a 移动到 c
    }
    else
    {
        hanoi(n - 1, a, c, b);  //将 n - 1 块从 a 移到到 c，借助 b
        printf("%c --> %c\n", a, c); //把 a 中剩下的那一块，移动到 c
        hanoi(n - 1, b, a, c);  //将 n - 1 块从 b 移动到 c，借助 a
    }
}

int main()
{
    int n;
    printf("请输入盘子的个数：");
    scanf("%d", &n);
    hanoi(n, 'A', 'B', 'C');

    return 0;
}

球反弹

一球从100米高度自由落下，每次落地后反跳回原高度的一半；再落下，求它在第10次落地时，共经过多少米？第10次反弹多高？

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17

int main()
{
    float sn = 100.0, hn = sn / 2;
    int n;
    for (n = 2; n <= 10; n++)
    {
        // 第n次落地时共经过的米数
        sn = sn + 2 * hn;
        // 第n次反跳高度
        hn = hn / 2;
    }
    printf("the total of road is %f\n", sn);
    printf("the tenth is %f meter\n", hn);
    
    return 0;
}

猴子吃桃

猴子吃桃问题：猴子第一天摘下若干个桃子，当即吃了一半，还不瘾，又多吃了一个,第二天早上又将剩下的桃子吃掉一半，又多吃了一个。以后每天早上都吃了前一天剩下的一半零一个。到第10天早上想再吃时，见只剩下一个桃子了。求第一天共摘了多少。

1

a+aa+aaa+aaaa

计算 s=a+aa+aaa+aaaa+aa…a的值，其中a是一个数字。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17

#include <stdio.h>
void main()
{
    int i, j, k, sum = 0, n = 1, m, a = 0;
    printf("输入累加到几位数:");
    scanf("%d", &j);
    printf("输入累加数字:");
    scanf("%d", &k);
    for (i = 1; i <= j; i++)
    {
        sum = sum + k * n; // 　也可以是sum=sum*10+k;
        n = n * 10;
        a = a + sum;
    }
    printf("该数为%d\n", a);
}

有一分数序列：2/1，3/2，5/3，8/5，13/8，21/13…求出这个数列的前20项之和

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

int main()
{
    int n, t, number = 20;
    float a = 2, b = 1, s = 0;
    for (n = 1; n <= number; n++)
    {
        s = s + a / b;
        t = a;
        a = a + b;
        b = t;
    }
    printf("sum is %9.6f\n", s);
    
    return 0;
}

递归

进制转换

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28

#include<stdio.h>
//十进制转八进制 
int Translate(int n);
int main()
{

int n;
do{             //循环语句所用到的int型的n,必须定义在循环之前。
printf("请输入整数n:");
scanf("%d",&n);
printf("转化为八进制是:");
Translate(n);
printf("\n");
}while(n!=10);

 }  
int Translate(int n){
 int i,j;
 if(n==0)
 return 0;
 else{
 i=n%8;//z求余取结果
 j=n/8;//求除数，进行下一级的运算
 Translate(j);
printf("%d",i);
}
}

数字逆序

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17

#include<stdio.h>
void print(int n)//递归函数，取余
{
if(n==0) return;
else{
printf("%d",n%10);//取余并输出
print(n/10);//递归调用，实现逆序输出
return;
}
}
int main()
{
long n;//题目要求整型就好int也OK
scanf("%d",&n);
print(n);//调用递归函数
return 0;
}

阶乘

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17

#include<stdio.h>
int fun(int a)
{
if(a<=1)
return 1;
return(a*fun(a-1));
}
int main()
{
int a,b;
printf("input a num:\n");
scanf("%d",&a);
b=fun(a);
printf("%d!=%d\n",a,b);
return 0;
}

算年龄

有五个人围坐在一起，问第五个人多大了，他说标的四个人大2岁；问四个人多大了，他说比第三个人大2岁，依次类推，前一个人始终比后一个人小2岁，已知第一个人10岁，求第n个人的年龄。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18

#include <stdio.h>

int s(int n)
{
int age;
if(n==1)
age=10; //出口
else if(n!=1){ 
age=s(n-1)+2;//第二个人比前一个人大两岁
} 
return age;
 } 
 int main(){
 int m;
 scanf("%d",&m);
 printf("%d",s(m));
 return 0;
}

百钱买百鸡

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18

#include<stdio.h>
void main()
{
    int x,y,z;
    for(x=0; x<=20; x++)
    {
        for(y=0; y<=33; y++)
        {
            z=100-x-y;
            if(5*x+3*y+z/3==100)
            {
                printf("公鸡=%d 母鸡=%d 小鸡=%d\n",x,y,z);
            }
        }
    }
}

求一元二次方程的根

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33

#include <stdio.h>
// 使用开根号 sqrt(d) 函数时，需要添加此头文件
#include <math.h>
 
int main()
{
    float a , b , c, d, x1, x2;
    printf("请依次输入三个系数: ");
    scanf("%f %f %f", &a,&b,&c);

    if(a != 0)
    {
        d = b * b - 4 * a * c;                        // 根的判别式
        if(d >= 0)
        {
            x1 = ((-b + sqrt(d)) / (2 * a));            // 求根公式
            x2 = ((-b - sqrt(d)) / (2 * a));
 
            printf("x1 = %.2f;x2 = %.2f", x1, x2);
        }
        else
        {
            printf("方程无根");
        }
    }
    else
    {
        printf("输入的第一个值不合法，请重新输入！");
    }
 
 
    return 0;
}

乘法口诀表

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

#include<stdio.h>
int main()
{
    for (int j = 1; j <= 9; j++) {
        for (int i = 1; i <= 9; i++) {
            printf("%d*%d=%d  ", i, j, i * j);
            if (i == j) {
                break;
            }
        }
        printf("\n");
    }
    return 0;
}

输入平面上任意三个点的坐标(x1,y1)、 (x2,y2)、 (x3,y3),检验它们能否构成三角形。如果3个点能构成一个三角形，输出周长和面积（保留2位小数）；否则输出“Impossible”。

分析

解决这题的核心在于利用勾股定理计算三个给定点所构成的三角形的边长。计算完三条边的长度后，我们必须进行判断，确保这三条边满足构成三角形的条件，即任意两边之和大于第三边。一旦确认可以构成三角形，我们就可以使用海伦公式来求解三角形的面积，海伦公式具体如下：

代码实现

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26

#include <stdio.h>
#include <math.h>

int main()
{
double x1, y1, x2, y2, x3, y3;
double p, res1, res2;
printf("请输入构成三角形的三个点：");
scanf("%lf%lf,%lf%lf,%lf%lf", &x1, &y1, &x2, &y2, &x3, &y3);
double a = sqrt(pow(x1 - x2, 2.0) + pow(y1 - y2, 2.0));
double b = sqrt(pow(x1 - x3, 2.0) + pow(y1 - y3, 2.0));
double c = sqrt(pow(x2 - x3, 2.0) + pow(y2 - y3, 2.0));
if ((a + b > c) && (a + c > b) && (b + c) > c)
{
res1 = a + b + c;    // 周长
p = (a + b + c) / 2;
res2 = sqrt(p * (p - a) * (p - b) * (p - c));    // 面积
printf("周长为：%.2lf\n面积为：%.2lf", res1, res2);
}
else
{
printf("Impossible");
}

return 0;
}

找出具有m行n列二维数组Array的“鞍点”，即该位置上的元素在该行上最大，在该列上最小，其中1<=m,n<=10。

分析

方法1：遍历每个元素，检查它是否在其所在行中是最大值，并且在所在列中是最小值。通过比较当前元素与其所在行的其他元素和所在列的其他元素来判断。如果某个元素同时满足这两个条件，则它是一个鞍点，将其位置记录下来。

方法2：对于每一行，找出最大的数，然后在该数所在的列中找到最小的数。如果行中的最大数与列中的最小数相等，那么这个数就是鞍点。依次检查每一行，记录所有满足条件的鞍点位置。

代码实现

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101

#include <stdio.h>
#define MAX_ROW 10
#define MAX_COL 10

// 方法1：
int main()
{
    int arr[MAX_ROW][MAX_COL];
    int n, m; // n行 m列
    int i, j, k;
    // 输入数组的行数和列数
    printf("Enter the number of rows (1-10): ");
    scanf("%d", &m);
    printf("Enter the number of columns (1-10): ");
    scanf("%d", &n);
    printf("Enter the elements of the array:\n");
    for (int i = 0; i < m; i++)
    {
        for (int j = 0; j < n; j++)
        {
            scanf("%d", &arr[i][j]);
        }
    }
    for (i = 0; i < n; i++)
    {
        for (j = 0; j < m; j++)
        {
            int isSaddlePoint = 1;
            // 检查是否为行最大值
            for (k = 0; k < n; k++)
            {
                if (arr[i][j] < arr[i][k])
                {
                    isSaddlePoint = 0;
                    break;
                }
            }
            // 检查是否为行最小值
            for (k = 0; k < m; k++)
            {
                if (arr[i][j] > arr[k][j])
                {
                    isSaddlePoint = 0;
                    break;
                }
            }
            if (isSaddlePoint)
            {
                printf("Saddle point found at (%d, %d): %d\n", i + 1, j + 1, arr[i][j]);
            }
        }
    }

    return 0;
}

// 方法2：
int main()
{
    int arr[MAX_ROW][MAX_COL];
    int n, m; // n行 m列
    int i, j, k;
    // 输入数组的行数和列数
    printf("Enter the number of rows (1-10): ");
    scanf("%d", &m);
    printf("Enter the number of columns (1-10): ");
    scanf("%d", &n);
    printf("Enter the elements of the array:\n");
    for (int i = 0; i < m; i++)
    {
        for (int j = 0; j < n; j++)
        {
            scanf("%d", &arr[i][j]);
        }
    }
    for (i = 0; i < m; i++)
    {
        int max = 0;
        for (j = 1; j < n; j++)
        {
            if (arr[i][max] < arr[i][j])
            {
                max = j;
            }
        }
        int min = 0;
        for (j = 1; j < m; j++)
        {
            if (arr[min][max] > arr[j][max])
            {
                min = j;
            }
        }
        if (arr[i][max] == arr[min][max])
        {
            printf("Saddle point found at (%d, %d): %d\n", i + 1, max + 1, arr[i][max]);
        }
    }

    return 0;
}

矩阵相乘：确保第一个矩阵（A矩阵）的列数等于第二个矩阵（B矩阵）的行数。如果A矩阵的大小是m × n，B矩阵的大小是n × t，那么它们可以相乘，得到的矩阵C的大小将是m × t。矩阵C中的每个元素是矩阵A对应行的元素与矩阵B对应列的元素的乘积之和。

具体计算过程可以看以下图

代码实现

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36

#include <stdio.h>

int main()
{
    int A[3][2] = {{1, 2},
                   {3, 4},
                   {5, 6}};
    int B[2][4] = {{7, 8, 9, 10},
                   {11, 12, 13, 14}};
    int m = 3;         // C矩阵的行
    int t = 4;         // C矩阵的列
    int C[3][4] = {0}; // 注意：定义数组时，大小不可为变量，只可为常量
    // 矩阵相乘
    int i, j, k;
    for (i = 0; i < m; i++)
    {
        for (j = 0; j < t; j++)
        {
            for (k = 0; k < 2; k++) // k用来遍历矩阵A的列和矩阵B的行
            {
                C[i][j] = C[i][j] + A[i][k] * B[j][k];
            }
        }
    }

    for (i = 0; i < m; i++)
    {
        for (j = 0; j < t; j++)
        {
            printf("%d\t", C[i][j]);
        }
        printf("\n");
    }

    return 0;
}

计算机的发展

“代”的划分是以计算机的主机所使用的 元器件为依据

1946年，世界上第一台 数字电子计算 机是由 宾夕法尼亚化学【宾州大学】研制的 “埃尼阿克”(ENIAC)【电子管】

计算机应用模式发展阶段：集中计算模式、分散计算模式、网络计算模式、云计算（目前）

计算机的特点

• 速度快，通用性强
• 具有多种多样的信息处理能力
• 存储容量大，存取速度高
• 具有互联互通互操作的特性
• 体积小，功耗低，携带方便

计算机的逻辑组成

从逻辑上(功能上)来讲，计算机硬件主要包括 中央处理器(CPU)、主存储器、辅助存储器、输入设备和输出设备。CPU 和 主存储器作为计算机的主机部分，输入/输出设备和辅助存储器等作为计算机的外围设备(外设)。

计算机系统 由 软件和硬件组成

计算机硬件是计算机系统中 所有实际物理装置的总称

计算几软件是指在计算机中运行的各种 程序 及其处理的 数据和相关的文档

中央处理器【CPU】

定义：计算机中有多个处理器，其中用于承担系统软件和应用软件运行的处理器称为CPU

组成：运算器+控制器+寄存器

处理器 > 微处理器 > cpu，gpu….

微处理器 != cpu

并行处理 VS 多任务处理

并行处理：同一个任务被分解成多个任务，多个CPU核心同时处理【神威·太湖之光】

多任务处理：多个不同的任务不同时间段【时间片轮转】

主存储器 和 辅助存储器

输入设备

用来向计算机输入的设备

不论信息的原始形态如何，输入到计算机中的信息都使用二进制来表示

设备：键盘、鼠标、触摸屏、扫描仪、麦克风和传感器

输出设备

把计算机中的二进位信息转换成人可感知的形式

设备：显示器、打印机、绘图仪

总线

定义：用于连接CPU、内存、外存和各种I/O设备并在它们之间传输信息的一组共享/公用的传输线及其控制电路。

特点：共享、高速

总线的分类

1. 按传输设备

CPU总线/前端总线/高速总线：连接 CPU 和 主存 的总线

I/O总线：连接 主存 和 I/O设备(包括辅存)的总线【PCI和PCI-E】

1. 按传输信号

数据总线：决定字长，用于传输数据，单向

地址总线：决定寻址空间容量，用于寻址，单向

控制总线：用于传输控制信号，双向

1. 按数据传输方式

串行总线：串口：USB【4线】、IEEE1394【6线】、SATA

并行总线：并口：IDE(PATA)

计算机的分类

1. 按照内部逻辑结构：16位机、32位机、64位机

2. 按计算机性能和用途

巨型计算机

采用大规模并行处理体系结构【多个CPU】

应用：科研、石油勘测、天气预报等

神威·太湖之光

大型计算机

虚拟化技术，同时运行多个操作系统

应用：企业级或政府的服务器

服务器【小型计计算机】

应用：中小型企业

个人计算机【pc机/微型计算机】

个人计算机分为：台式机 和 便携机

应用：家用或办公室

扩展：工作站：显卡强大，操作系统是Unix/Linux

嵌入式计算机/单片机

应用：寄生在其他设备中

SoC/片上系统/系统级芯片

CPU的结构和原理

计算机工作原理

冯·诺依曼体系结构：存储程序控制原理 = 存储程序 + 程序控制原理

程序是个指令序列

CPU的结构

CPU组成：寄存器组、运算器、控制器

• 寄存器组：用来临时存放参加运算的数据和运算得到的中间或最后结果

• 运算器：对二进制数据进行 算术运算、逻辑运算【ALU】

• 控制器：指令计数器、指令寄存器

  指令计数器：用来存放CPU待执行的 指令的地址，CPU按照地址从内存中读取所需要执行的指令。【存指令地址、+1操作】

  指令寄存器：用来保存当前正在执行的指令，通过译码器解释该指令的含义，控制运算器的操作，记录CPU的内部状态【存放指令、编译指令】

指令与指令系统

什么是指令?

指令是构成程序的基本单位，程序是由一连串指令组成

指令由 操作码 和 操作数地址 组成

指令的执行过程

1. 取指令：CPU的控制器从存储器读取一条指令并放入指令寄存器
2. 指令译码: 指令寄存器中的指令经过 译码，决定该指令应进行何种操作、操作数在哪里
3. 取操作数：根据操作数地址取出操作数
4. 执行指令：运算器按照操作码的要求，对操作数完成规定的运算，把运算 结果保存到指定的寄存器，需要时将结果保存到内存单元
5. 修改指令计数器(+1)，决定下一条指令的地址

指令系统

指令系统(指令集)：CPU所能执行的全部指令的集合

Core处理器的【七大指令系统】：数据传送类、算数运算类、逻辑运算类、 移位操作类、位操作类、控制转移类、输入输出类

CPU兼容性

1）不同厂商 生产的CPU的指令系统 通常/一般不兼容 (Intel和AMD相互兼容)

2）同一厂商 生产的CPU的指令系统保持 向下兼容

CPU性能指标

衡量性能的方法

1. 参数角度：每秒钟可执行多少指令

• MIPS【百万条定点指令/秒】
• MFLOPS【百万条浮点指令/秒】

1. 运行角度：运行各种测评软件

• 游戏性能测试程序：3DMark
• 整体性能测试程序：PCMAark

影响CPU性能的主要因素/参数

1. 指令系统

指令系统越简单，越有利于提高速度，降低功耗【短小精悍】

1. 字长(位数)

通用寄存器和定点运算器的宽度（即二进制整数运算的位数）

1. 主频(CPU的时钟频率)

CPU 中电子线路的工作频率，它决定着CPU芯片内部数据传输与操作速度的快慢。

1. 高速缓存(cache)的容量和结构

程序运行过程中，高速缓存有利于减少CPU访问内存的次数。Cache容量越大，级数越多，访问Cache的命中率越高，CPU的速度就越快【cache在CPU中】

cache命中率：CPU需要的指令和数据在Cache中能直接取到的概率【CPU先去cache找数据，找到直接从cache中读取，找不到再去内存】

如何提高cache命中率？

1）增大cache容量。

2）采用多级cache技术(2级或3级等)。

3）cache中采用快速的查找算法，判定是否命中。

4）不能命中时，采用有效的算法将读入的内容替换cache中暂时不使用的内容。

5）编译器优化目标程序

6）程序员写出cache-friendly的程序。

⭐重点

• 作用：解决内存和CPU速度的差距方案【CPU和内存之间】
• 不与主存统一编址，但可接受CPU直接访问；Cache中的数据是主存中部分内容的映象。
• CPU局部访问原理

1. 逻辑结构(微架构)

2. CPU核的个数【并行处理】

主板、内存和I/O

主板

主板的物理尺寸已经标准化；ATX 规格主板正向 BTX 规格转换；主板的稳定性影响着整个计算机系统的稳定性。

扩充卡

插在PC 机主板总线插槽中的电路板，如显卡、声卡、网卡、视频卡等；随着集成电路的发展和计算机技术的进步，许多扩充卡的功能已经部分或全部集成在芯片组和主板上，因此不再需要插接相应的适配卡。

芯片组

芯片组是PC机各组成部分相互连接和通信的枢纽

芯片组组成

1. 北桥

• 概念：存储控制中心，用于连接CPU、内存、显卡等高速设备，并与南桥芯片互联。【高速设备】
• 北桥的大部分功能已经集成在CPU芯片中，剩余功能集成到了南桥芯片中【单芯片组】

1. 南桥

• 概念：I/O控制中心，用于连接各种输入输出设备，各个扩展槽、I/O总线、以及各种输入输出接口等。【低速设备】

随着集成电路技术的进步，北桥的大部分功能已经集成在CPU芯片中，其他功能则合并至南桥芯片，所以现在只需要一块芯片，就可以完成系统中所有硬件的连接

其他

1）芯片组决定了所使用的 CPU的类型和参数

2）CPU类型和参数不同，需要配备不同的芯片组

3）芯片组提供了 CPU的时钟频率

4）芯片组决定了主板上所能安装的 内存的最大容量和类型

BIOS【基本输入/输出系统】

存放在主板上【只读存储器（ROM）】芯片中的一组机器语言程序。【机器语言】

注意：是BIOS-ROM，只读存储器，断电不会丢失，BIOS是计算机中最基础的、开机最先启动的程序

BIOS组成

1. 加电自检程序 POST

• 测试PC机各部件的工作状态是否正常

1. 系统自举程序 / 系统盘主引导记录的装入程序 BOOT

2. CMOS设置程序

• 设置系统参数，例如 时间、日期、口令、配置参数等

1. 基本外围设备驱动程序

• 键盘、显示器、软驱和硬盘等

CMOS

其中存放的是与计算机系统相关的一些参数(称为“配置参数”)，包括当前的日期和时间、开机口令、已安装的光驱和硬盘的个数及类型，加载操作系统的顺序；CMOS是主板上的一块可读写的存储芯片。

注意：CMOS是易失性存储器RAM芯片，断电后信息丢失，靠纽扣电池供电。

存储器

内存和外存

存储器的层次结构

目的：优化存储器的性能/性价比

存储器分类

主存储器

内存条：把若干片 DRAM 芯片焊在一小条印制电路板上做成的部件

存储单元：每个存储单元的基本单位为1Byte，按字节编址。

地址：每个存储单元（一个字节）都有一个唯一编号的地址，主存储器以字节为单位进行连续编址，CPU 按地址对存储器进行访问

主存性能指标

1. 存储容量：主存储器中所包含的存储单元的总数（即内存中可存储信息的多少）

影响内存容量的因素：主板芯片组的型号、主板存储器插座类型与数目、CPU 地址线的宽度

1. 存取时间：从CPU 送出内存单元的地址码开始，到主存读出数据并送到CPU（或者是把CPU 数据写入主存）所需要的时间——单位：ns（1ns = 10-9 秒）

DDR 和 DIMM

1）DDR

利用时钟的上升沿与下降沿在同一个时钟周期内实现两次数据传送（即DDR SDRAM 的有效时钟频率是SDRAM 的两倍）【x2】，两块相同配置的DDR内存条可以组成“双通道”

DDR速率 X2

2）DIMM

双列直插式内存条，触点分布在内存条的两面【两面引脚作用不同】

I/O操作与I/O总线

I/O操作

定义：将输入设备输入的数据送入计算机内存【输入】，或者将数据从内存读出送到输出设备【输出】。

⭐I/O操作特点

• I/O 操作与 CPU 的数据处理操作是并行的；
• 多个I/O 设备能同时进行工作

• I/O 设备的种类多，性能相差很大，与计算机主机的连接方法也各不相同

• 每个(类)I/O 设备都有各自专用的控制器，它们的任务是接收CPU 启动I/O 操作的命令后，独立地控制I/O 操作的全过程

I/O总线

定义：用于连接内存和I/O 设备（包括外存）的总线（I/O 总线与主板上扩充插槽中的扩充卡直接相连）

总线数据传输速率

定义：单位时间内总线上可传送的数据量。

总线带宽（MB/s）=（数据线宽度/8）×总线工作频率（MHz）×每个总线周期的传输次数

I/O总线发展

• ISA、EISA【第一代】
• PCI、PCI-X【第二代】
• PCI-Express(简称PCI-E)【第三代】

PCI总线特点

• PCI 的数据线宽度可为 32 位（数据传输速度 133MB/s），也可为 64 位（数据传输速度 266MB/s）【可扩展】
• PCI 可支持多个外围设备，如网卡、声卡、显卡【PCI-E x 16】
• PCI采用高速 串行 传输
• PCI 总线的时钟与 CPU 时钟无关
• PCI 能与其他 I/O 总线共存于 PC 系统中

I/O接口

输入/输出设备通过I/O 接口与各自的控制器连接起来

I/O接口分类

1）按数据传输方式

• 串行：USB【4线】、IEEE1394【6线】、SATA

• 并行：IDE【PATA】

2）按能否能连接多个设备

• 总线式：USB….

• 独占式：PS/2

⭐USB接口

USB 又名 通用串行总线式接口，可以连接多个设备，串行传输

USB传输速率：

1）USB2.0：480Mb/s（60MB/s）

2）USB3.0：3.2Gbps（400MB/s） 5Gbps（625MB/s）

3）USB3.1：10Gb/s（1.25GB/s）

USB特点

• USB2.0使用 4线 接口（红白绿黑）
• 支持热插拔和即插即用
• 可连接多个设备（最多127 个）
• 可向外设供电（＋5V，100～500 mA）。

IEEE-1394 接口

• FireWire，双向串行传输、采用差分信号形式传输时钟及数据、连接高速设备（如音视频设备）50MB/S～100 MB/S、6 线接口、可连接多个设
  备（63 个）

SCSI 接口（small computer interface）

• 一种用于连接大容量磁盘驱动器、扫描仪等外围设备的专门的高速并行端口。

常用输入设备

键盘

按键功能

键盘分类

• 机械键盘
• 电容式键盘：击键声音小、不存在磨损接触不良等问题、寿命长、手感好

扩展

软键盘：智能手机使用的就是软键盘(虚拟键盘)，用户手指触摸其中的按键就可以输入相应的信息，不使用时虚拟键盘可以从屏幕上消失

键盘与主机接口

• AT 接口（早期）
• PS/2 接口【绿色鼠标，紫色键盘】
• USB 接口
• 无线接口（红外、无线电波、蓝牙）

鼠标

鼠标能够方便地控制屏幕上的鼠标箭头准确地定位在指定的位置处，然后通过按键(左键/右键)发出命令，进行各种操作。

工作过程

1. 用户移动鼠标器时，借助于机械或光学原理，将鼠标在X方向和Y方向移动的距离变换成脉冲信号输入计算机

2. 计算机中的鼠标驱动程序把接收到的脉冲信号转换成水平和垂直方向的位移量，继而控制屏幕上鼠标箭头的移动

鼠标分类

• 机械式鼠标
• 光电式鼠标【目前】：它使用一个微型镜头不断地拍摄鼠标器下方的图像经过一个特殊的微处理器(数字信号处理器DSP)对图像颜色或纹理的变化进行分析，计算出鼠标器的移动方向和距离。

鼠标操作

略

鼠标形状

主要指标

• 分辨率dpi：鼠标每移动一英寸距离光标在屏幕上所通过的像素的数目，分辨率越高，定位越准确

鼠标与主机接口

• EIA（RS）-232 串行口
• PS/2 接口
• USB 接口
• 无线接口

与鼠标作用类似的设备

• 操纵杆【经常用于游戏控制】

• 触摸屏【适用于服务性公共场所】 :触摸屏对压力敏感，触摸屏兼又鼠标和键盘的功能，智能手机/平板电脑流行使用 ”多点触摸屏“，多点触摸屏大多基于电容传感器原理，可以同时感知频幕上的多个触控点。

• 触摸板【笔记本】

扫描仪

扫描仪是将原稿 (图片、照片、底片、书稿) 输入计算机的一种输入设备。扫描仪输入到计算机中的是原稿的“图象”。

未经OCR 识别，内容不可编辑

分类

• 手持式扫描仪：一行一行地扫描
• 平板式扫描仪【家用和办公自动化领域广泛应用】
• 胶片专用和滚筒式【专业印刷排版领域】

⭐扫描仪工作过程与原理

扫描仪工作时，将被扫描的原稿 正面朝下 放置在扫描仪玻璃板上。扫描仪采用高亮度的光照射图像，由电机牵动的扫描头沿着原稿移动，并接受从原稿反射回来的光束。通过 CCD(电荷耦合器件) 的 光电转换 产生电流输出。照射光强电流大，照射光弱电流小，经过 模数转换器(A/D转换器)转换，就变成计算机可以处理的数字信号。这种数字信号由专门软件经过各种校正和平滑处理之后得到的图像数据以指定的文件格式存储在计算机中。

性能指标

1. 分辨率（dpi）：反应了扫描仪扫描图像的清晰程度，用每英寸生成的像素数目(dpi)来表示

2. 色彩位数（像素深度/色彩深度）：色彩位数越多，能反映的色彩就越丰富，扫描效果也越真实

3. 扫描幅面：原稿最大尺寸

4. 接口：SCSI、USB、IEEE-1394 【全是串口】

数码相机

数码相机原理

性能指标

1. CMOS/CCD像素数目：CCD 像素个数越多，影像分辨率越高，图像质量越好

• 中高档数码相机用 CCD
• 低档普及型相机用 CMOS

1. 存储器的容量

传感器

传感器(transducer/sensor)是一种检测装置，它能感知被测量的信息，并将其变换成电信号输入计算机，供计算机进行测量、转换、存储、显示或传输等处理。

常见传感器

• 环境光感应器：感知设备使用环境的光线明暗，自动调整屏幕的显示亮度可以延长电池工作时间，对保护眼睛也有利

• 近距离传感器 (proximity sensor)：通过红外线进行测距，当手机用户接听电话或者装进口袋时，传感器可以判断出手机贴近了人脸或衣服而关闭屏幕的触控功能，以防止误操作。

• 气压传感器：检测大气压，感知当前高度以及辅助GPS定位。

• 三轴陀螺仪：感知手机横竖纵三个方向的位置变化，自动调整屏幕以横向还是纵向进行显示。

• 重力传感器(加速度感应器)：感知用户晃动手机的速度、角度、方向和力量的大小，在玩游戏的时候很有用处

• 磁力计 (电子罗盘)：用作电子指南针、帮助GPS定位等

• 3D 触摸传感器：嵌在液晶屏的背光层，可测量出用户触摸屏幕的力量大小。3Dtouch与振动器结合，后者可向用户提供力反馈

常用输出设备

显示器和显示卡

显示器

显示器分类

计算机使用的显示器主要有两类：

• CRT显示器：
• 液晶显示器(LCD)：工作电压抵，辐射危害小，功耗低，不闪烁

显示器性能参数

• 显示屏的尺寸与屏幕宽高比：显示器的尺寸以对角线长度度量，的单位是英寸；宽高比：4：3；16：10

• 显示器的分辨率：水平像素个数 x 垂直像素个数

  注意：在显卡的控制下，屏幕的分辨率是可以设置的

• 刷新速率：所显示的图像每秒钟更新的次数，单位 Hz

• 响应时间：越小越好

• 色彩、亮度和对比度

• 背光源类型：荧光灯管 和 白色发光二极管(LED)

• 辐射和环保：能源之星

常见分辨率

1920x1080 (1080P)、1024x 768 (720P)、2560x 1440 (2K)、3840x 2160 (4K)、1280x1024、800x600、640x480

CRT VS LCD

显示卡

显卡分类

显示卡分为两种：

• 独立显卡：以扩展卡的形式插在机箱中
• 集成显卡：绘图处理器包含在CPU或北桥芯片中，显示使用的存储器需要占用内存的一部分

显卡的组成

显卡主要由显示控制电路、图形处理器(GPU)、显示存储器和接口电路四个部分组成。

• 显示控制电路：负责对显卡的操作进行控制，包括对液晶显示器进行控制，如 光栅扫描、同步、画面刷新 等等
• 主机接口电路：负责显示卡与CPU和内存的数据传输，现在显卡一般都采用 PCI-Ex16 高速接口。
• 显示存储器(VRM)：用于接收和传输CPU和内存交互的数据
• 图形处理器(GPU)：用于对显示图像相关数据进行运算

显卡性能参数

1. 绘图处理器

2. 显存容量

3. 主机接口：PCI-Ex16、AGPx4,x8

4. ⭐显示器接口：

   • VGA：模拟接口
   • DVI：数字接口
   • HDMI：全高清多媒体接口(以无压缩方式传送1920x1200的数字视频信号和5.1声道音频信号) 【图像+声音】19针，不可热插拔

打印机

1. 针式打印机

类型：击打式打印机

优点：耗材成本低，支持多层套打，适合于票据打印

缺点：打印质量不高，工作噪声很大，速度慢

应用：银行、证券、邮电、商业等领域 用于打印存折和票据等

扩展：

热敏打印机：非击打式打印机，所使用的热敏打印纸上覆盖了一层热敏材料的透明膜

2. 激光打印机

类型：击打式打印机，

原理：激光技术 与 复印技术的结合

优点：分辨率较高，打印质量好速度高，噪声低，价格适中

缺点：彩色输出价格还比较高

接口：过去是并行口，目前流行使用USB接口

应用：办公室和家庭应用

3. 喷墨打印机

类型：非击打式打印机，大多为彩色打印。

优点：可以打印近似全彩色图像，经济，效果好，低噪音，使用低电压，环保。

缺点：墨水成本高，消耗快

应用：家庭及办公

扩展：

3D打印机技术

1.熔融沉积技术

2.选择性激光烧结技术

3.立体平面印刷技术

打印机性能指标

• 打印精度(分辨率dpi)：每英寸多少像素点
• 打印速度：页数/分 PPM
• 色彩表现能力：打印机可打印的不同颜色的总数
• 可打印篇幅大小
• 与主机接口：并行口、SCSI、USB
• 其他：如打印成本、噪声、功耗等。

总结