大学计算机应用基础 信息工程学院 吴 杰 2013-2014学年第一学期
教学大纲 1、课程的目的和任务 2、课程基本要求及内容 3、实验内容 4、学时分配 5、考核方法
教学大纲 1、课程的目的和任务 使学生掌握在信息化社会中所必须具备的计算机基本知识与基本操作技能;培养学生的计算机文化意识;培养学生使用计算机求解实际问题的能力。
教学大纲 2、课程基本要求及内容 了解和掌握计算机基础知识;包括基本概念、术语、计算机组成及工作原理、数据在计算机中表示等;掌握Windows操作系统安装和基本操作;掌握办公自化软件的基本操作及应用;了解网络、Internet的基本知识;掌握网络应用的基本操作技能,收发邮件、查询信息。
教学大纲 3、实验内容 计算机的基本操作和汉字录入 WindowsXP综合实验 Word综合实验 Excel综合实验 Powerpoint综合实验 申请邮箱、收发电子邮件
教学大纲 4、学时分配 总学时数:72学时 授课:理论36学时 上机36学时 实际48学时 授课:理论24学时 上机24学时 5、考核方法 总学时数:72学时 授课:理论36学时 上机36学时 实际48学时 授课:理论24学时 上机24学时 5、考核方法 平时(考勤+作业+实验报告)*60%+机考*40% 或者参加全国计算机等级考试 教材: 《大学计算机应用基础》 《大学计算机应用基础实验》
第一章 计算机基础知识 1、计算机发展的两个关键人物 2、第一台电子计算机 3、计算机的发展 4、计算机的特点、应用、分类 5、计算机中的数据与编码 6、计算机系统组成
1、计算机发展的两个关键人物 ①阿兰·麦席森·图灵(1912 -1954)英国伦敦 42岁 英国数学家 计算机科学之父 人工智能之父
贡献 1936年《论数字计算在决断中的应用》假想的可实现的通用计算的机器。 1、 “图灵机” 1936年《论数字计算在决断中的应用》假想的可实现的通用计算的机器。 2、 破译德军的密码“谜”图灵发明了绰号为“炸弹” (Bombes)的解密机器,他被看成一位天才解密分析专家。1967年波兰出版第一本关于波兰破译ENIGMA方面的书,以及1974年温特伯坦姆写的《超级机密The Ultra Secret》 3、 1950年机器思维的问题 图灵预言总有一天计算机可通过编程获得能与人类竞争的智能。 《 计算机器与智能》为人工智能学的创立奠定了基础。 4、 “模仿游戏试验”,后人称“图灵测试”。 IBM公司研制的计算机“深蓝”与国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫进行的那场人机大战,最终以“深蓝”战胜卡斯帕罗夫而宣告结束
图灵奖 1966年美国计算机协会设立图灵奖 计算机领域的最高荣誉 2000年:姚期智 在计算理论方面的贡献而获奖,包括伪随机数的生成算法、加密算法和通讯复杂性。 (1912 -1954)42岁
计算机发展的两个关键人物 ②冯·诺依曼(1903-1957)54岁 美籍匈牙利人 “现代电子计算机之父” “博弈论之父” 物理学家 数学家 发明家
冯·诺依曼 6岁用古希腊语同父亲闲谈,一生掌握七种语言,最擅德语,在用德语思考问题时又能以阅读的速度译成英语。 过目不忘。
“冯·诺依曼机” 1946年又提出了一个设计报告《电子计算机逻辑设计初探》。 被誉为‘计算机发展史上的一个里程碑,指导着以后的计算机设计 。 1944年作为ENIAC的顾问。 分析ENIAC的缺点后提出二进制思想与程序存储原理 1945年发表了一个全新的“存储程序通用电子计算机方案”—EDVAC ,是第一台现代意义的通用计算机 。 1946年又提出了一个设计报告《电子计算机逻辑设计初探》。 被誉为‘计算机发展史上的一个里程碑,指导着以后的计算机设计 。
第一台电子计算机 埃尼亚克(ENIAC)
2、第一台电子计算机ENIAC 1946年2月在美国宾夕法尼亚大学研制成功。 优点:利用它计算炮弹从发射到进入轨道的40个点仅用了3 s,而用手工操作台式计算机则需7~10小时,提高了8400倍以上。 缺点:不能存储程序、使用十进制数,占地面积170平方,重30吨,功耗大,价格昂贵,每秒5000次加法运算,电子管十分钟更换且在机外用线路连接方法编排程序,搭线需几天时间,而计算只需几秒。
3、计算机的发展 电子管1946~1957年 高级语言,磁芯、磁鼓,体积、重量、功耗减小、速度、容量提高 晶体管1958~1964年 机器、汇编语言,大、慢、贵、耗能用于军事与科研,速度每秒几千次 高级语言,磁芯、磁鼓,体积、重量、功耗减小、速度、容量提高 晶体管1958~1964年 半导体、磁盘、磁带,功能增强,应用范围增大,管理、自控、操作系统 集成电路 1965年~1970年 几百万亿次每秒 大规模、超大规模集成电路1971年至今 半导体、磁盘、磁带、光碟、C语言、WIN、DOS容量提高、速度快、可靠性及性能价格有较大突破 超级微机、向智能机发展,可像人一样能看、能听、能说、能思考,具有学习功能,能自动进行逻辑判断等
四、计算机的特点 1、运算速度快 2、计算精度高 3、记忆力强(存储容量大) 4、具有逻辑判断能力 5、可靠性高、通用性强
计算机的应用领域 1、科学计算(数值计算) 2、数据和信息处理 3、过程控制 4、辅助系统 辅助设计CAD 辅助制造CAM 辅助测试CAT 辅助教学CAI 5、人工智能 ①机器人:工业机器人和智能机器人两类;②专家系统;③模式识别。 6、计算机网络通信
计算机的分类 按计算机原理分: (数字式、模拟式、数字模拟混合式)电子计算机 按用途分:通用计算机、专用计算机 按性能分类: 巨型机、小巨型机、大型机、小型机、个人计算机(微型机)。 按工作模式分:工作站、服务器
五、计算机中的数据与编码 一、数制 1、十进制、二进制、八进制、十六进制 2、不同数制的转换 二、二进制的算术运算和逻辑运算 三、数据的存储单位 四、计算机中数据的表示 (数值数据、字符和汉字的编码) 1、数值数据的编码 2、字符的编码
一、数制 计算机的内部用二进制数(由0和1组成)来表示各种信息。 计算机与外部交往用十进制。 表示数的方法和规则。非进位和进位数制两种。 3个要素数位、基数和位权 数位:数码在一个数中所处的位置。 基数:每个数位上所能使用的数码个数。 位权:每个数位上的数码乘上一个固定的数值
1、十进制 D (1) 有0-9十个数码。 (2) 按“逢十进一”决定实际数值。 例(123.45)10。 小数点左边个位3代表数值3,十位2代表20;百位1代表100;小数点右边十分位4代表0.4;百分位5代表0.05。 (123.45)10=1×102+2×101+3×100+4×10–1+5×10–2
2、二进制 B (1) 有0,1两个数码。 (2) 按“逢二进一”来决定实际数值。 例如 (11011.101)2 =1×24+1×23+0×22+1×21+1×20+1×2-1+0×2-2+1×2-3=(27.625)10
3、八进制O (1) 有0,1,2,3,4,5,6,7八个数码符号。 (2) “逢八进一”决定实际的数值。 例如(123.24)8=1×82+2×81+3×80+2×8–1+4×8–2=(83.3125)10 弥补二进制数书写位数过长的不足。
4、十六进制 H (1) 有0 ~ 9,A,B,C,D,E,F十六个数码符号。A~F表示数字10~15。 (2) 按“逢十六进一”来决定实际数值。 例如(3AB.4)16=3×162+A×161+B×160+4×16–1=(939.25)10 弥补二进制数书写位数过长的不足。
不同数制的转换 非十进制数转换为十进制数 将非十进制数按位权展开相加 十进制数转换为非十进制数 整数“除基数取余”,小数“乘基数取整” 八进制数与二进制数之间的转换 小数点向左或向右每一位八进制数用三位二进制数取代。不足三位补零 十六进制数与二进制数之间的转换 小数点向左或向右每一位十六进制数用四位二进制数取代,不足四位补零
十进制数转换为二进制数 例将十进制数(125.6875)10转换为二进制数。 整数“除2取余”取位从高位到低位。 2 │ 1 2 5 余 数 2 │ 1 2 5 余 数 └───── 2 │ 6 2 ┄┄┄┄┄1 二进制整数低位 ├──── 2 │ 3 1 ┄┄┄┄0 2 │ 1 5 ┄┄-┄1 └──── 2 │ 7 ┄┄┄┄1 2 │ 3 ┄┄┄1 ├─── 2 │ 1 ┄-┄1 └─── 0 ┄┄┄1二进制整数高位 (125)10 =(1111101)2
十进制数转换为二进制数 (0.8125)10小数乘2取整,取位从高位到低位。 0.8125×2=1.625……1 (最高位) 0.8125×2=1.625……1 (最高位) 0.625×2=1.25……1 0.25×2=0.5……0 0.5×2=1……1 (最低位) (0.8125)10=(0.1101) (125.6875)10 =(1111101.1101)2
八进制数与二进制数相互转换 将八进制数(714.43)8转换成二进制数。 将二进制数(11101110.00101)2转换成八进制数 7 1 4 . 4 3 111 001 100 .100 011 即 (714.43)8=(111001100.100011)2。 将二进制数(11101110.00101)2转换成八进制数 011 101 110 .001 010 3 5 6 . 1 2 即 (11101110.00101)2=(356.12)8。
十六进制数与二进制数相互转换 将十六进制数(1AC0.6D)16转换成二进制数。 l A C 0 . 6 D 0001 1010 1100 0000 . 0110 1101 即(lAC0.6D)16=(1101011000000.01101101)2。 将二进制数(10111100101.00011001101)2转换成十六进制数。 0101 1110 0101 . 0001 1001 1010 5 E 5 . l 9 A 即(10111100101.00011001101)2=(5E5.19A)16 。
十进制、二进制、八进制、十六制数的表示方法 十六进制 0000 1 0001 2 0010 3 0011 4 0100 5 0101 6 0110 7 0111 8 1000 10 9 1001 11 1010 12 A 1011 13 B 1100 14 C 1101 15 D 1110 16 E 1111 17 F
十进制、二进制、八进制、十六进制数的位权 数 位 十进制权 二进制权 八进制权 十六进制权 S0 1=100 1=20 1=80 1=160 S1 10=101 2=21 8=81 16=161 S2 100=102 4=22 64=82 256=162 S3 1000=103 8=23 512=83 4096=163 S4 10000=104 16=24 4096=84 65536=164 Sn-1 10n-1 2n-1 8n-1 16n-1
二、二进制的算术运算和逻辑运算 1. 二进制的算术运算( 加、减、乘、除) 有进位或借位的联系 加数 1011 +) 进位 101 上 1. 二进制的算术运算( 加、减、乘、除) 有进位或借位的联系 例:二进制数的加法运算 (1010)2+(1011)2的算式如下: 被加数 1010 加数 1011 +) 进位 101 上 和数 10101
二进制减法 在二进制减法法则: 0-0=0 1-0=1 1-1=0 0-1=1 当不够减时需要借位,高位的1等于下一位的2,即“借一当二”。
二进制乘法 二进制乘法法则如下: 0×0=0 1×0=0 0×1=0 1×1=1
二进制除法 二进制除法(转成十进制算) 0÷0=0 0÷1=0 1÷0=0 1÷1=1 二进制数100111除以110方法如下: (100111)2=(39)10 (110)2=(6)10 39/6=6.5 (6.5)10=(110.1)2
2、二进制的逻辑运算 计算机之所以具有很强的数据处理能力,是由于在计算机里装满了处理数据所用的电路,这些电路都是以各种各样的逻辑运算为基础而构成的。 二进制数1和0在逻辑上可以代表“真”与“假”、“是”与“否”、“有”与“无”。 这种具有逻辑属性的变量就称为逻辑变量。
二进制的逻辑运算 逻辑加法(又称“或”运算) 逻辑乘法(又称“与”运算) 逻辑非 (又称“非”运算) 异或运算(半加运算)
⒉二进制的逻辑运算 逻辑运算是按位进行没有进位或借位的联系 ①逻辑加法(又称“或”运算) 运算符+、∨ 例:1010 + 1011 1011 只要有1就是1,否则就是0。
②逻辑乘法(又称“与”运算) 逻辑乘法(又称“与”运算) 运算符号×、∧、· 例: 1011 ×1001 1001 同时为1就是1,否则就是0
③逻辑非 逻辑非(又称“非”运算) 求反:0变1,1变0 101101=010010
④异或(半加运算) 异或运算(半加运算) 运算符号⊕ 1010 ⊕1001 0011 即两个逻辑变量相异,输出才为1
三、数据的存储单位 2. 字节(Byte)简记B,表示存储空间大小的基本单位 一个字节等于8位二进制数,1B=8 Bit 1个字节可存一个ASCII码,2个字节可存一个汉字 3. 字(Word) 字是进行数据处理和运算的单位,由若干字节构成,是字节的整数倍。 字长是计算机性能的重要指标,字长越长性能越强,在相同时间内传送的信息越多,运算速度越快,计算机可寻址的空间越大。
四、计算机中数据的表示 (数值数据、字符和汉字的编码) 1. 数值数据的编码 一个数在计算机内被表示的二进制形式称机器数,该数称为这个机器数的真值。 机器数常采用原码、反码和补码的表示。 机器数把其真值的符号数字化 最高位取0表示正, 1表示负。
1. 数值数据的编码 机器数常采用原码、反码和补码的表示。 假设机器数为8位最高位是符号位,00010001和10010001 ,真值分别为十进制数+17和-17。(17)10=(10001)2 原码 [+17]原=00010001 [ -17]原=10010001 反码:正数与原码相同,负数反码是把其原码除符号位以外的各位取反。 [+17]反= [+17]原=00010001 [-17]原=10010001 [-17]反=11101110 补码:正数原码相同,负数补码在其反码最低有效位上加1。 [+17]补=00010001 [-17]原=10010001 [-17]反=11101110 [-17]补=11101111
2、字符编码 计算机所处理的字符分两类: 实义字符:(英文字母,阿拉伯数字, 标点、符号、运算符号等 控制字符:供计算机与外部设备之间的通信。 美国标准信息交换码即ASCII码 (27=128) 128 个 占一个字节,最高位是0,
存储空间容量以字节为单位 字节B、千字节KB、兆字节MB、吉字节GB及太字节TB表示存储空间的容量。 换算关系: lB=8bit lKB=l024B lMB=l024KB lGB=l024MB lTB=l024GB
ASCII字符编码 十六进制高位 十六进制低位 000 001 010 011 100 101 110 111 0000 NUL DEL SP @ P ` p 0001 SOH DC1 ! 1 A Q a q 0010 STX DC2 “ 2 B R b r 0011 ETX DC3 # 3 C S c s 0100 EOT DC4 $ 4 D T d t 0101 ENQ NAK % 5 E U e u 0110 ACK SYN & 6 F V f v 0111 BEL ETB ' 7 G W g w 1000 BS CAN ( 8 H X h x 1001 HT EM ) 9 I Y i y 1010 LF SUB * : J Z j z 1011 VT ESC + ; K [ k { 1100 FF FS , < L \ l | 1101 CR GS - = M ] m } 1110 SO RS . > N ^ n ~ 1111 SI US / ? O _ o DEL
3. 汉字的编码 汉字的编码: 区位码、国标码、输入码、机内码和字形码(汉字库)。 1)区位码 国家标准GB2312-1980, 汉字编码由区号和位号组成, 共94个区,94位。如啊字位码为1601,白字区位是1655
2)国标码 《信息交换用汉字编码字符集·基本集》7445个汉字符号 是我国1980年国家标准GB2312-1980,按拼音、按部首、图形符号排序,每个字节用7位编码,最高位未定义0 国标码与区位码的关系: 国标码=区位码(十六进制)+2020H 十进制 如啊字区位码为16 01 转成十六进制10 01H 则国标码为=1001H+2020H =3021H
3)机内码(汉字内码) 供计算机系统内部进行存储、处理、传输使用的代码,区别汉字和西文(ASCII),将机内码最高位为1,2个字节最高位均为1。 机内码与区位码的关系:机内码=区位码(十六进制)+A0A0H
4)输入码(外码) 是为了将汉字通过键盘输入计算机的代码。汉字输入编码方案很多,其表示形式大多用字母、数字或符号。 以汉字发音进行编码的音码(全拼,双拼等)和以汉字书写形式进行编码的形码(五笔)。
5)字形码 用于汉字的显示和打印 (16×16点阵、 24×24点阵、 32×32点阵、 64×64点阵、 128×128点阵、 256×256点阵)点阵越大,字形质量越好。 点阵乘积除以8=汉字点阵的存储量 存储1个 16×16点阵的汉字需要?字节 16×16÷8=32字节 存储1个 24×24点阵的汉字需要?字节 24×24÷8=72字节
六、计算机系统结构 一个完整的计算机系统是由硬件系统和软件系统两个部分构成的。 硬件是计算机系统的躯体 软件是计算机系统的头脑和灵魂。
主板、微处理器、内存储器、输入输出接口和系统总线等。 硬件系统 主机系统 主板、微处理器、内存储器、输入输出接口和系统总线等。 外部设备 外存储器(既属于输入设备又属于输出设备)、输入设备和输出设备
主板(系统板或母板) 它是微机的核心部件,是计算机的主干,通过它将各种设备连接在一起
Intel 440BX主板 -技嘉GA-6BXC
Intel 850奔腾4主板 -技嘉 GA-8TX 集成声卡、板型:ATX 2.03
NLX型
主板芯片(北桥芯片和南桥芯片) 是主板的核心,可以比作CPU与周边设备沟通的桥梁。 南桥芯片主要负责I/O接口以及IDE设备的控制等。 北桥芯片起着主导性的作用,称为主桥是主板上离CPU最近的一块芯片,提供对CPU的类型和主频、内存的类型和最大容量、ISA/PCI/AGP插槽、ECC纠错等支持。覆盖着散热片用来加强北桥芯片的散热
中央处理器CPU Inter 80286、80386、80486、80586等 奔腾、赛扬 AMD毒龙、速龙、皓龙系列 核心部件,指挥整个计算机运行。 包括运算器(算术逻辑单元)、控制器和寄存器(用来存放经常使用的数据)三个部件。 Inter 80286、80386、80486、80586等 奔腾、赛扬 AMD毒龙、速龙、皓龙系列
影响cpu性能的几个重要参数 1、主频率 2、字长 3、内存容量 4、存取周期:计算机连续启动两次独立的读或写操作所需的最短时间。几十纳秒到一百纳秒。 5、运算速度 主频和存取周期对运算速度的影响最大。
内存储器(简称内存) 是存储(或叫做“加载”)运行着的系统程序、应用程序和用户数据等。 只读存储器(ROM) 主板上的ROM BIOS 随机存储器(RAM) 是存储(或叫做“加载”)运行着的系统程序、应用程序和用户数据等。 只读存储器(ROM) 主板上的ROM BIOS 系统基本输入输出程序 开机后由CPU自动顺序执行 使系统进入正常工作状态,以便引导操作系统。 高速缓冲存储器(Cache)提高内存访问速度和系统整体运行速度。 所有经过CPU处理的指令和数据都要经过内存传递,内存的容量决定“仓库”的大小,而内存的速度决定“桥梁”的宽窄,两者缺一不可。
介绍几款市面上的主流内存卡: 1、 DDR内存 淘汰 2、 DDR2内存 DDR2内存是现今的主流规格 黑金刚1GB DDR400内存 金泰克 2GB DDR2 667内存 DDR3-1333 1GB*2内存
输入输出接口 将外部设备与计算机连接起来,并能协调地工作。 微机中有总线接口、串行接口和并行接口3种接口。
系统I/O总线插槽 可以连接打印机、扫描仪、数码相机、绘图仪甚至显示器等设备。还有软盘驱动器、硬盘、键盘和鼠标等专用接口。
系统总线 系统总线是微机系统中各部件之间传输信息的公共通路。分为数据总线、地址总线和控制总线。 数据总线(DB) 数据总线用来传送数据信息,是双向总线。 地址总线(AB) 地址总线用于传送CPU发出的地址信息,是单向总线。 控制总线(CB) 控制总线用来传送控制信号、时序信号和状态信息等。
SATA接口: :(又称串行接口) 使用嵌入式时钟信号,具备了更强的纠错能力,能对传输指令(不仅仅是数据)进行检查,发现错误会自动矫正,这在很大程度上提高了数据传输的可靠性。具有结构简单、支持热插拔的优点。
SCSI接口 SCSI接口的硬盘: 性能好、稳定性高,因此在服务器上得到广泛应用。同时其价格也不菲,正因它的价格昂贵,所以在普通PC上很少见到它的踪迹。 主要有:Seagate(希捷)、Quantum(昆腾)、IBM及WD(西部数据)。
IDE接口:(又称并行接口) 最早出现IDE类型硬盘ATA-1这种类型的接口随着接口技术的发展已经被淘汰
存储器 外存储器 硬盘存储器 光盘存储器
外存储器 如软磁盘存储器、光盘存储器、移动U盘、移动硬盘。 外存储器又称辅助存储器,是计算机系统中除内存储器外,以计算机能接受的形式存储信息的其他媒体。 如软磁盘存储器、光盘存储器、移动U盘、移动硬盘。
软磁盘存储器 软盘存储器的特点是:成本低,重量轻,价格便宜,易携带,易保存 配置一个3.5英寸1.44MB 软盘驱动器。 由表面涂有磁性物质的薄型塑料组成
移动U盘
移动硬盘 存储容量大,读写速度快,密封性好,可靠性高,使用方便。
驱动器标识 为了便于对磁盘的管理和操作,系统对所第一个软盘驱动器的标识符为“A:”;第二个软盘驱动器的标识符为“B:”;第一个硬盘驱动器的标识符为“C:”;第二个硬盘驱动器的标识符为“D:”。
硬盘存储器 希捷、迈拓、西部数据、三星、 日立、东芝 日立(最好的笔记本硬盘)日本 硬盘的存储介质材料是一种由铝合金材料制成的圆盘,盘的两面涂有磁性物质。 硬盘均采用温彻斯特技术(故又称温盘)。硬磁盘和硬磁盘驱动器整体组装在密封容器中,二者合为一体。 希捷、迈拓、西部数据、三星、 日立、东芝 日立(最好的笔记本硬盘)日本 希捷(最好的台式机硬盘)美国 西部数据(WD)(最稳定最畅销的台式机/笔记本硬盘)美国
东芝(TOSHIBA) (全球最大容量的250GB 1.8寸硬盘产品 ) 东芝(世界上最小、最先进的硬盘)日本 0.85英寸到2.5英寸硬盘
光盘存储器 光盘存储器是利用激光记录和读出信息的存储器,它具有存储容量大、装卸方便、经久耐用等特性,简称光盘。 1) 只读光盘(CD–ROM) 2) 一次性写入光盘(CD–R) 一次性写入光盘(CD–R)可由用户写入一次,写入后不能擦除或修改,但可以反复多次读出。 3) 可读可写光盘(CD–RW) 可读可写光盘(CD–RW)像磁盘那样,既可读出数据,也可重新写入数据。
输入设备 用于向计算机发出指令的设备 输入设备 键盘 鼠标 扫描仪
输出设备 用于查看信息或处理过的数据的设备称为“输出设备” 输出设备 显示器 打印机 LCD 音箱 VGA 或 SVGA 显示器 轻薄型显示器;比 CRT 显示器省电
软件系统 为了能让计算机完成各式各样的工作,人们设计出各种各样的程序,构成了与硬件系统相对应的软件系统。
软件 软件是计算机程序和数据的集合,而程序是用程序设计语言描述处理问题的步骤和过程。只有硬件而没有软件的计算机毫无用处。只有当软件和硬件结合在一起,组成计算机系统后才能发挥计算机的作用。
软件的分类 软件分为系统软件和应用软件两大类。 系统软件是为了有效地利用计算机各种资源和方便用户 使用计算机的程序。 按用途可以分为两类:操作系统、程序设计语言。
应用软件 利用计算机硬件和系统软件为解决各种实际问题而开发的程序。 办公软件:微软Office、金山WPS 播放器:暴风影音(MyMPC)、千千静听 媒体格式转换器:(FLV转换器)、TotalVideoConverter(最全的,包括视频可以转为.gif格式)格式化工厂 动画、图像处理:Flash、PhotoshopCS5 通信工具:QQ、飞信 编程/程序开发软件:Java 翻译软件:金山词霸 杀毒软件:金山毒霸、卡巴斯基、江民、瑞星、360安全卫士 输入法:智能ABC、五笔、QQ拼音、搜狗
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