爱华网计算机文化基础教案2010年8月
《大学计算机基础》
The Basis of College Computer
教学对象：本科（06英1；06化1） 2010年8月－12月 教学内容：
第一章 计算机系统基础
第二章 数的表示与运算
第三章 操作系统基础
第四章 办公自动化基础
第五章 计算机网络基础
第六章 Internet及其应用
第七章 信息系统安全与社会责任
第八章 多媒体技术基础
? 教材：
《大学计算机基础》（第二版）
蒋加伏 沈岳 北京邮电大学出版社 2005年3月
《大学计算机基础上机指导与测试》（第二版）
? 参考书：
《大学计算机基础》（第三版）
蒋加伏 沈岳 北京邮电大学出版社 2006年4月
《大学计算机基础上机指导与测试》（第三版）
《计算机文化基础》 汪浩等 江西高校出版社
《计算机文化基础教程》 甘诚智等 航空工业出版社 ? 备课人：
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计算机文化基础教案2010年8月
第一章 计算机系统基础
The Basic Knowledge of Computer System
[教学目的]掌握计算机的发展历史、分类、应用领域；计算机的基本结构和组成原理；计算机硬件系统的组成、软件系统的组成
[教学重点]计算机的基本结构和组成原理；计算机硬件系统的组成、软件系统的组成
[教学难点]计算机硬件系统的组成
[教学方法]讲授法、启发式、多媒体示范
（课件：http://jsjb.sru.jx.cn/dnxy/KJYS/automat.pps）
[教学过程]
§1 计算机概述 Introduction
O．引言
1. 计算机是什么？
2. 计算机能干什么？
3. 如何学计算机？
4. 为什么称“计算机文化基础”
5. 前人的学习体会
6. 学习资源介绍
1、什么是计算机？
如果你对如下英文缩写都知道，你对计算机可以说了解了一些，算入门，如果大部
计算机分类：巨型机、大型机、中/小型机、 微型机=家用电脑=PC =个人电脑=微机=微电脑（台式机、笔记本、移动PC） 单片机、单板机 需要区分：计算器、学习机 有关名称：机器人、中关村、硅谷 结论：符合冯·诺依曼定义的才能称之“计算机”
计算机的定义：用存储的程序实现程序控制的机器
2、计算机能干什么？
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信息革命 多媒体
数字化 数字地球
网络化 1999年网上生存实验Experiment of living on the web
智能化
有关词语：
四次信息革命： 语言的产生 、文字的使用、印刷技术的发明、计算机与通信技术（对前三次的都提升了）
结论：无所不能 Do whatever you let it do
3、如何学好计算机？
要有兴趣 姑且从玩游戏开始
要有压力 等级考试 学位要求 文科一级 本科二级
基础理论知识和操作并重（对本科学生）
? 相关词：两种争论：1．只要会用，计算机是工具
2．懂一些基础知识，素质教育
谭浩强提出的三个层面：
计算机文化基础
计算机应用基础
计算机技术基础
应再加一个层面：计算机操作基础 会开机，关机，打字??
4、为什么称“计算机文化基础”
“计算机不仅仅是工具，而且是现代人类文化的绚丽多彩的支撑”。作为文化而出现。 eg：网络文学，电子商务，信息革命，计算机犯罪（法律），电子贺卡，盗版，超文体，超级链接，书法（字体）
5、前人的学习体会
? 视野变宽，思想方法更具逻辑性。（程序）
? 学的越多越觉知识贫乏，从而越勤奋
? 掌握的越多，成功的机会越大
6、学习资源
网络学习资源介绍 srxj.126.com
相关词：天资＋勤奋＋机遇＝成功
一．计算机的发展
1． 电子计算机的发展
第一台计算机：ENIAC 1946 美国 宾夕尼亚大学
30吨 170m 2 140KW 49万$ 18800电子管 1500继电器
5000次加法/秒 400次乘法/秒
第一代 电子管 1946～1957
机器冯言和汇编语言 主要用于科学计算
第二代 晶体管 1958～1964
高级语言出现 数据出现、工业控制
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第三代 中小规模集成电路 1965～1969
操作系统出现，用于各个领域
第四代 大规模和超大规模集成电路 1970～今
计算机网络为特征的时代
我国：1958 电子管 103机
1964 晶体管
1974 集成电路 DJS30机
1983.12.22 超大集成电路 银河—Ⅰ 1亿次/秒
1992.11.19 银河—Ⅱ 10亿次/秒
1997.6.19 银河—Ⅲ 130亿次/秒
1999.5 探索108 160亿次/秒
2000.7.26（第48位） 神威 3480亿次/秒
(金怡濂 2002年获国家最高科学技术奖)
2002（第24位/6月 深腾1800 1.05万亿次/秒
第43位/11月）
2003.11 深腾6800 联想研制 5.324万亿次
2004.6.29 曙光4000A 11万亿次/秒
（被美国能源部劳伦斯·伯克利国家实验室评为全球超级计算机十强之一）
2．微型机的发展
以微处理器划分，主要指标有：位数、集成度、时钟频率
第一代 1971 四位 INTEL 4004 4040 1MHZ 第二代 1974 八位 8080 4
第三代 1978 十六位 8086 80286 5～10
第四代 1985 32位 80386 80486 10～33～66～100 第五代 1992 32-64位 PentiumⅠ.Ⅱ.Ⅲ.4 66～3000
酷睿2 奔腾D
相关词：字长即位数，相当于路的宽度
主频即时钟频率
集成度 每片芯片上的晶体管数
单板机 仅一块面板，有小显示器小键盘，用于工业控制
单片机 仅一块芯片，用于家电的控制
便携机 笔记本Notebook computer 移动PC Portable computer
二.计算机的特点
1． 高速运算能力和检索能力
2． 强存储记忆能力
3． 很高的计算性能和可靠性
4． 具有逻辑判断能力
5． 高度自动化
三.计算机的主要应用
1． 科学计算 天气预报、地震分析、导弹拦截等
2． 数据处理 数据库、企业管理、办公自动化
3． 过程控制 飞行控制、加工控制、VCD播放控制等
4． 计算机辅助系统 CAD CAM CAE CAI CMI
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5． 人工智能 AI
四．计算机的分类
按厂家、组装、规模分
微机按字长、结构、用途、CPU型号分
五．计算机的发展趋势
巨型化，微型化、网络化、智能化
§2 计算机的系统组成
一、计算机系统的构成
CPU
主机
硬件 内存
外存
计算机 外设 I
O
系统软件
应用软件 控制器 运算器
硬件和软件缺一不可，已引申到各行业
二、计算机硬件系统
美籍匈牙利数学家冯·诺依曼1946年推出基于存储程序和程序控制原理的计算机 工作原理：P10图
1、 控制器——实现计算机各部分联系及自动执行程序的部件。
2、 运算器——算术运算和逻辑运算部件
3、 存储器——存储大量信息的部件 （磁带、磁盘、优盘、光盘）
4、 输入设备——把数据和程序转换成电信号送入内存的部件（键盘、鼠标、读卡
机、扫描仪、磁带）
5、 输出设备——将结果送至主机外的部件（显示器、打印机、磁盘、磁带） 有关术语：主机—运、控、内存的总称
外设—I、O、外设的总称
中央处理器—CPU—控、运
总线—传送信息的通道
AB—地址总线
DB—数据总线
CB—控制总线
接口—主机与外设相互连接的部分
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三、计算机软件系统
1、 软件系统的分类
软件系统——计算机上可运行的全部程序的总和
分为两大类
2、 系统软件——保证硬件正常工作而必备的软件
操作系统 提供使用环境是用户和裸机间的接口
编译系统
诊断系统
机器语言
汇译语言
高级语言
3、 应用软件——针对某些应用领域的软件，强调专用性、实用性。
办公套装软件
CAD
CAI
网络运行软件
用户自己开发的软件
四、计算机程序设计语言
属于系统软件，是用来编写程序的饿语言 （语言的多择性）
1、 机器语言
（1） 机器指令——用二进制代码表示的指挥计算机进行基本操作的命令
包括二个部分：操作码——指令的操作种类
地址码——参加操作的数据所在的内存单元地址
（2） 机器语言——由二进制代码构成的机器指令的集合，是机器唯一能直接识别的
语言
2、 汇编语言——将机器语言的每条指令用便于记忆的符号形式表示出来的一种语言。被汇
编的程序翻译成机器程序语言后才由计算机执行。
3、 高级语言
更接近于自然语言，易写，易记，易用，普通使用。
BASIC：入门语言，普通使用
COBOL：适合商用，计算简单，数据量大
FORTAN：适合科学与工程计算
PASCAL：早期结构化程序设计语言
C：适合开发系统
4、 数据库管理系统
程序和数据库，采集大量数据、分类、合并、建立表格
5、 编译程序和解释程序
高级语言程序同样要翻译成二进制程序才能执行。
高级语言的两种执行方式：
（1） 解释方式：翻译一条，执行一条 特点：慢，但占空间小
（2） 编译方式：翻译成目标程序，然后运行目标程序 特点：快，但占用空间大
（考点）
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五、计算机的主要性能指标
1、字长(word)—能同时处理数据的二进制位数，直接关系到精度、功能、速度。 4 8 16 32 64位
苹果 286 386、486 新Pentium
2、运算速度——每秒所运行的百万条指令数，MIPS
3、时钟频率——CPU单位时间内发出的脉冲数，MHZ或GHZ为单位
Intel的时钟频率高
4、内存容量 以KB、MB计 基本内存640K 扩展内存
小结：（1）不能根据一两项指标指定优劣
（2）外设，软件配置也很重要
§3 微型计算机的硬件组成
内存 CPU 显示适配器 主板 插有
声卡 软驱 网卡 光驱 Modem卡 硬盘
显示器
打印机
鼠标
键盘
一、主板（Mainboard）—微处理器与其它部件的桥梁。
包括：1、CPU插座 多种CPU的不同
2、内存插槽 30线、72线、168线
3、总线扩展槽 ISA EISA VESA PCI AGP
4、外设接口插座
连接软驱、硬盘、光驱的电缆插座 IDE EIDE SCSI SATA 新的
5、串行和并行端口
与串行设备（Modem 扫描仪等）和并行设备（打印机）通信，主机一般
两个串口一个并口。
二、CPU
微型机的心脏，直接决定性能
1、主频 主频越高，速度越快 3.6GHz
2、内部数据总线 内部数据传输通道
3、外部数据总线 与外部数据传输的通道 一次可传输的位数越多，数据
4、地址总线 访问内存时的数据传输通道 传输和处理能力越强
三、内存
要执行的程序和处理的数据必须存放在内存。
ROM 无电源时能保存数据，单不易更改（出厂时已存好）
RAM 无电源数据就丢失（装机内购买的是RAM）
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SRAM
DRAM RAM SDAM ROM EEROM ROM—BIOS
RDRAM Flash Memory
DDR
Cache 高速缓冲存储器，访问速度是DRAM的10倍左右，位于主存和CPU之间。CPU有L1和L2cache
内存的主要指标：1、存储容量 128M、256M、512M
2、存取速度 存取数据所用的时间60ns、70ns、80ns纳秒,数值小，存取速度快。
四、显示器和显示卡
1、显示器 CPT LCD 与电视机的不同点：数字信号与模拟信号
指标：尺寸 14、15、17、19、21英寸
分辨率：640×480
800×600 像素 数码相机的像数
1024×768
1280×1024
点距：两像素间距 0.33、0.22、0.20 越小分辨率越高
扫描方式：逐行、隔行扫描
刷新频率：60、75、100、110Hz 每秒刷新的次数越大越稳定。
2、显示卡（显示适配器）
将要显示的字符或图形内码转换成图形点阵，形成视频信号输出到显示器。
CGA、EGA、VGA、SVGA、AGP
（1） 色彩数：16色
256色
16位色 64K
24位色 16M
32位色 4G
（2）图形分辨率 能支持的水平和垂直的最大像素数
常见规格：640×480，800×600，1024×768，1280×1024
显示内存容量：1M、2M、4M、8M、16M、32M、64M、128M
1024×768，达到16M色彩数，显存要多少？
16M色彩数需24位，即3个字节
所以1024×768×3M=2304KB 2M的显存不可达到。
1Byte=256 2Byte=65536=64K 3Byte=16777216=16M
4Byte=4294967296=4G
五、软盘与软盘驱动器
1、软磁盘（floppy） 教具：软盘一张
塑料或薄膜聚脂为基底，表面涂磁性材料
外观：读写窗口
金属挡片
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读写保护口 透光—写保护
标签
3.5寸1.44M：80个磁道（同心圆）track （0～79由内到外）
每道18个扇区（弧线）sector
每区可存放512字节
双面存储
容量：2×80×16×512=1440 KB=1.44MB
读写过程：
上、下两个磁头贴住盘片，磁头作径面运动，盘片做圆周运动。
注意：软驱灯亮不可取出盘，可能造成盘片物理损坏。
2、软盘驱动器（FDD）
5.25 ‘ 基本淘汰，目前使用的多为3.5’
盘符—A：或B：
作用—用于驱动盘片旋转（360转/分），读写数据。
六、硬盘（HD）
由盘片组和驱动器构成，密封，内部真空
特点：容量大，速度高，存取速度快，磁头不于盘片直接接触。
主要指标：1、接口IDE、EIDE、SCSI、最新的有SATA
2、容量：目前主流80G～120G
3、转速：5400、7200、10000（ r/min）
柱面：cylinder 各盘片的磁道构成一个柱面
簇：cluster 扇区 簇
注意：运转时磁头“飞起来”（um间隔）怕震动，突然断电。
容量=磁头数×柱面数×每道的扇区数×512B
七、光盘与光盘驱动器 CD—ROM driver
compact disc－Read only Memory 目前有DVD－ROM
作用：弥补了硬盘不便携带的缺点
特点：CD－ROM driver 安装于微机上，CD－ROM放入其中，激光:头“阅读”光道上的数据
光道：由内向外的螺旋线
数据：凹坑，光反射与散射
CDRM容量 580MB和680MB两种
八、键盘
101键 windows键盘新增了3个键
作用：输入数据，命令，并的控制计算机运行
九、鼠标
1、机械式 通过橡胶球滚动把位置移动转换成信号
2、光电式 光电检测器检测移动 较贵些
可通过单击，双击，右键单击是发出命令
十、打印机
将信息输入到纸上
针式 9针 、24针 钢针撞在色带上，印在纸上
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喷墨式 通过精细的喷头将墨喷在纸上
激光式 光扫描，将静电潜像转变成可见的输出
激光打印分辨率高，速度快
600DPIB 8PPM
喷墨300－720DPI 600CPS
§5、计算机的操作规范（第一次上机课讲解）
一、计算机各部件介绍
主机箱：内有：CPU、主板、内存
硬盘、光驱、软驱
面板上有Power Reset
外设：显示器、键盘、鼠标
二、开机
1、 冷启动：接好电源
打开显示器
开主机电源 上机时开
2、复位启动：Reset 上机中途
避免频繁开关主机影响寿命
3、热启动：Ctrl－Alt－Del
注意：在运行中计算机异常停机时，先尝试热启动，若不能重启再用复位启动，不可用冷启动
三、关机
1、 Dos操作系统下可直接按Power关机
2、 Windows下，“开始—关机”，在出现的对话框中点“关闭计算机”，再点“是”按
钮。主机关闭后再关外设
四、计算机使用环境
1、温度 15～35 oC
2、湿度 20%－80% <20%是太干燥易产生静电干扰
3、洁净 尘粒 影响磁盘磁头
4、电源 电压稳，最好有UPS
5、防干扰 震动，磁场，强点设备不宜用
§6、计算机键盘的使用（第一次上机课讲解）
一、键盘介绍
二、正确的姿势和指法
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银河—Ⅰ计算机
图灵 冯·诺依曼
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第二章 数的表示与运算
The express of data
[教学目的]了解数据在计算机中的存储，掌握二进制的运算，掌握二进制、十进制、八进制、十六进制及其相互转换
[教学重点]计算机数制与编码及其转换
[教学难点]计算机数制与编码及其转换
[教学方法]讲授法、启发式、多媒体示范
[教学过程]
§1 进位计数制及其转换
一．数字化信息编码的概念
编码：以少量基本符号，选用一定的组合原则以表示大量信息
数——0～9，小数点，正负号
单词——26个字母
汉字——拼音、五笔字型
计算机——0和1 磁芯仅两种状态
优点：1、物理上易实现
2、编码、计数、加减运算规则简单
3、与逻辑命题的两个值对应
二．进位计数制
进制举例：10、12、60、30、365
十进制 由0～9十个数字组成，逢十进一
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10 12 13 ?
二进制 由0和1两个数字组成，逢二进一
0 1 10 11 100 101 110 111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 10000 八进制 由0～7八个数字组成，逢八进一
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 20 21 ?
十六进制 由0～9，A～F共十六个符号组成，逢十六进一
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 10 12 13 14 15 16 17 18 19 1A 1B 1C 1D 1E 1F 20
板书：
二 0 1 10 11 100 101 110 111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 10000
十 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
八 0 1 2 3 4 5 8 7 10 11 12 13 14 15 16 17 20 十六 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 10
三．进位计数制转换
1、将R进制转换成十进制
方法：按权展开求和
eg：（211）10=2×102+1×101+1×100=211
（11010）2=1×24+1×23+1×22+1×21+0×20=（26）10
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（1010.01）2=1*23+1*21+1*2-2=（10.25）10
－
（55.5）8=5*81+5*80+5*81=（45.625）10 （55.5）16=5*161+5*160+5*16-1=（85.3125）10 课堂练习：（1010101）2=（ ）10 （88.8）16=（ ）10 （44.4）8=（ ）10 2、十进制转换为R进制 （1） 数据部分的转换
方法：除基数逆序取余 如：除=逆序取余 （25）10=（11001）2 一直除下去，可以看出为什么要取逆序了 （2） 小数部分的转换
方法：乘基数顺序取整法 如：乘二取整法 （0.3125）10=（0.0101）2 所以 （25.3125）10=（11001.0101）2 课堂练习： （43.625）10=（ ）2 3、非十进制数之间的转换 方法：分组求值法
（1） 三位合一 四位合一 二
八 二 十六 一位变三 一位变四
引导学生找出其中的规律
二、八、十六进制之间存在着特殊关系 81=23，161=24
eg （10100101.01011101）2=（ ）8=（ ）16 注意：从小数点起左右分组，不足位补0
010 100 101.010 111 010 1010 1010 . 0101 1101 2 4 5 . 2 7 2 A 5 . 5 D （245.272）8 （A5.5D）16
? 课堂练习：（1011010100.0111001011）2=（ ）8=（ ）16
§2 数据在计算机中的表示
一．二进制数在计算机内的表达
1． 机器数
计算机内只有0和1两种形式，正负号也用0和1 表示
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（+101100）B表示为
（－101100）
B表示为
即表示数的最大值与字长有关： (有符号数与无符号数)
8位时最大值27－1=127,超过时要溢出
16位时最大值215－1=32767
2． 数的定点与浮点表示
（1） 定点小数
数符
（2） 定点整数
分带符号和不带符号两类
（3） 浮点数
浮点数表示对应用于科学计数法，精度高
阶码 尾数
－ e.g 110.011=1.10011×2+10=11001.1×210
真实表示为：0.110011×2+11
3． 带符号数的表示
引入:由正数与负数相加出错而
带符号数在机内可以用不同方法表示，带有原、反、补码
（1）原码 [X]原 数符有0.1数值部分为|X|的二进制
[+1]原=00000001 [+0]原=00000000
[-1]原=10000001 [-0]原=10000000
[+127]原=01111111 [-127]原=11111111
加法运算时,数符相同的可直接相加
加法运算时,数符不相同的不可直接相加
(2) 反码 [X]反 正数：与原码相同
负数：数符为1,数值为|X|取反
[+1]反=00000001
[-1]反=11111110
[+127]反=01111111
[-127]反=10000000
[+0]反=00000000
[-0]反=11111111 反码也不能直接做加法
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（3）补码 [X]补 正数：与原码相同
负数：数符为1，数值为|X|取反低位加1
[+1]补=00000001
[-1]补=11111111
[+127]补=011111111
[-127]补=10000001
[+0]补=00000000
[-0]补=00000000
0有唯一编码
二进制减法可用补码的加法实现
小结：正数：原=反=补
负数：原=数符1及|X|
反=数符1及|X|取反
补=数符1及|X|取反加1
EG：利用补码运算（不用补码运算会得到错误的结果）
40-43=40+（-43）
解：（40）10=（00101000）原=（00101000）补
（－43）10=（10101011）原
=（11010100）反
=（11010101）补
所以 （40）10－（43）10=（00101000）补＋（11010101）补
=（11111101）补
=（11111100）反
=（10000011）原
=（－3）10
? 课堂练习：（45）10＋（－43）10
二、字符数据的表示
1、字符编码 字符在机内也用0、1表示
ASCII——美国信息交换代码
American Standard Code for information interchange
P47有ASCII码表，要求会查看
由表知：（1）ASCII为7位码，共27=128个（0～127）
表示为b6b5b4b3b2b1b0
一个字符在机内实际上用8位（一个字节）表示，
b7位添0，称奇偶校验位（表示汉字时，b7为1）
（2）33个控制符，不显示。
（3）95个可显示可打印字符（一说为94个未计入SP）
○课堂练习：查回车的码值 A a 0 SP CR 41H 61H 30H 20H DH
1000001 1100001 0110000 0100000
规律： 从小到大： 0－9，A－Z，a-z依序排列
○提问：已知A的ASCII码值为65，问F的ASCII码值用16进制表示是？ 已知A的ASCII码值为41H，问M的ASCII码值是？H
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计算机文化基础教案2010年8月
2、汉字编码
◎王选：当代毕升，激光照排系统－“汉字印刷术的第二次发明”，
2001年国家科学技术最高奖。
1981年制定的国标码 GB2313—80
7455个 ，一级汉字3755 二级汉字3008 图符682
分94个区 各94个位
1601?1694 1701
空
在机内最高位添1，两个字节构成一个汉字。（128×128=16384，可存16384个汉字） eg、国标码3473H
表示汉字“大”
机内码3743H
表示英文“4S”
机内码B4F3H
表示汉字“大”
国标码的作用 ：用于统一不同的系统之间所作用的不同编码
2000年3月17日发布GB1803—2000是继我国GB2312—80和GB13000—93之后最重要的汉字编码标准，是未来我国计算机系统必须遵循的基础性基础之一。有27484个汉字，编码空间超过150万个码位。
3、汉字输入码
A．汉字输入计算机的方法
（1）、编码输入
（2）、整字输入
（3）、字型识别 对印刷体或手写体识别
（4）、语音识别
B．编码输入法 500多种，商品化的有几十种。
（1）、顺序码（流水码）—区位码、电极码、国标码
特点：无重码、每个编码需记忆，只适宜专业人员。
(2)、音码—全拼、简拼、智能ABC
根据汉字拼音再结合某种编码规则得到的汉字编码。
特点：易掌握，但重码多，不会读的就打不出来。重码实例：施氏食狮史
（3）形码—五码（五笔字型），层次四角码
根据汉字的形状、结构特征，把汉字看成由若干个部件组合而成。
特点：重码少，需记忆部件、拆字方法
（4）音形码—首尾码、自然码、表形码。
特点：需记忆的部件少，重码率低。需记一些部件及编码方法。
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