計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識與操作教程

高等職業(yè)教育公共課程“十三五”規(guī)劃教材

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識與操作教程

路瑤主編

欒奕王佳音副主編

劉熙主審

內(nèi)容簡介

本書為高等職業(yè)教育公共課程“十三五”規(guī)劃教材。全書共分9章，內(nèi)容包括：計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)

知識、中文Windows7操作系統(tǒng)、文字處理軟件Word2010、電子表格處理軟件Excel2010、演

示文稿制作軟件PowerPoint2010、數(shù)據(jù)庫管理軟件Access2010、電子郵件管理軟件Outlook2010、

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與Internet、常用工具軟件介紹等。

本書適合作為高等職業(yè)院校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)用書，也可作為成人教育及其他社會人員崗

位培訓(xùn)參考用書。

圖書在版編目（CIP）數(shù)據(jù)

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識與操作教程/路瑤主編.—北京：

中國鐵道出版社有限公司,2019.8

高等職業(yè)教育公共課程“十三五”規(guī)劃教材

ISBN978-7-113-26085-9

Ⅰ.①計(jì)…Ⅱ.①路…Ⅲ.①電子計(jì)算機(jī)-高等

職業(yè)教育-教材Ⅳ.①TP3

中國版本圖書館CIP數(shù)據(jù)核字(2019)第161228號

書名：計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識與操作教程

作者：路瑤

策劃：祁云編輯部電話2062

責(zé)任編輯：祁云包寧

封面設(shè)計(jì)：劉穎

責(zé)任校對：張玉華

責(zé)任印制：郭向偉

出版發(fā)行：中國鐵道出版社有限公司（100054，北京市西城區(qū)右安門西街8號）

網(wǎng)址：/51eds/

印刷：北京銘成印刷有限公司

版次：2019年8月第1版2019年8月第1次印刷

開本：787mm×1092mm1/16印張：20字?jǐn)?shù)：474千

印數(shù)：1～5000冊

書號：ISBN978-7-113-26085-9

定價(jià)：46.00元

版權(quán)所有侵權(quán)必究

凡購買鐵道版圖書，如有印制質(zhì)量問題，請與本社教材圖書營銷部聯(lián)系調(diào)換。電話：（010）63550836

打擊盜版舉報(bào)電話：（010）51873659

前言

PREFACE

高等職業(yè)教育是以培養(yǎng)高等技術(shù)應(yīng)用性人才為根本任務(wù)，以適應(yīng)企業(yè)需要為目標(biāo)，

以培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用能力為主線來設(shè)計(jì)學(xué)生應(yīng)具備的知識和能力。其教學(xué)目的應(yīng)充分體現(xiàn)學(xué)

生畢業(yè)即能上崗的根本目標(biāo)，在教學(xué)內(nèi)容上應(yīng)以技術(shù)的熟練應(yīng)用，基礎(chǔ)理論知識以必需、

夠用為度。全書始終以提高學(xué)生就業(yè)競爭力為導(dǎo)向，突出技能能力訓(xùn)練，培養(yǎng)實(shí)用型人

才為目標(biāo)，有豐富鮮活的工作實(shí)踐案例，內(nèi)容豐富、覆蓋面廣、詳略得當(dāng)、重點(diǎn)突出。

編寫時(shí)充分考慮了計(jì)算機(jī)學(xué)科發(fā)展快的特點(diǎn)，著力反映新知識、新內(nèi)容，使之具有先進(jìn)

性。內(nèi)容的選取力圖做到具有廣泛的代表性，講解通俗易懂。與本書配套的《計(jì)算機(jī)基

礎(chǔ)應(yīng)用實(shí)踐指導(dǎo)》（王鳳主編，中國鐵道出版社有限公司出版）同期出版，豐富的實(shí)例訓(xùn)

練可以幫助學(xué)生更加深入地理解本書的內(nèi)容，也有利于培養(yǎng)學(xué)生的動手能力。

本書是一本能提高學(xué)生計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)操作技能的實(shí)用教材。主要內(nèi)容包括：計(jì)算機(jī)

基礎(chǔ)知識、中文Windows7操作系統(tǒng)、文字處理軟件Word2010、電子表格處理軟件Excel

2010、演示文稿制作軟件PowerPoint2010、數(shù)據(jù)庫管理軟件Access2010、電子郵件管

理軟件Outlook2010、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與Internet、常用工具軟件介紹等。

在內(nèi)容組織方面，本書以強(qiáng)化運(yùn)用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問題的能力與技巧為主旨，內(nèi)容

力求新穎、嚴(yán)謹(jǐn)、廣泛、實(shí)用。通過學(xué)習(xí)本書，學(xué)生能在較短的時(shí)間內(nèi)提高自身計(jì)算機(jī)

應(yīng)用能力和軟件操作能力。

本書由路瑤（哈爾濱鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院）任主編，欒奕（中鐵電氣化局集團(tuán)有限公

司）、王佳音（哈爾濱鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院）任副主編，劉熙（哈爾濱鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院）

主審。其中，第1、3、9章由路瑤編寫，第2、5、7章由欒奕編寫，第4、6、8章由

王佳音編寫。

由于編者水平和經(jīng)驗(yàn)有限，加之編寫時(shí)間比較倉促，書中疏漏與不足之處在所難

免，懇請讀者批評指正。

編者

2019年6月

目錄

CONTENTS

第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識12.2Windows7桌面系統(tǒng)28

2.2.1鼠標(biāo)、鍵盤及指法練習(xí)28

1.1計(jì)算機(jī)的誕生及發(fā)展12.2.2桌面上的圖標(biāo)31

1.1.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展2

2.2.3桌面小工具34

1.1.2微型機(jī)的發(fā)展5

2.2.4任務(wù)欄和“開始”菜單35

計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢

1.1.352.2.5個(gè)性化設(shè)置38

未來新型計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢

1.1.462.3窗口、菜單與對話框的操作42

1.2計(jì)算機(jī)的分類、特點(diǎn)及應(yīng)用72.3.1認(rèn)識Windows窗口42

1.2.1計(jì)算機(jī)的分類7

2.3.2Windows窗口的基本操作44

1.2.2計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)9

2.3.3窗口的排列46

1.2.3計(jì)算機(jī)的應(yīng)用9

2.3.4菜單操作48

1.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)112.3.5對話框48

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成

1.3.1112.4文件與文件夾50

1.3.2計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)11

2.4.1認(rèn)識文件與文件夾50

1.3.3計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)12

2.4.2文件與文件夾的基本操作51

1.3.4計(jì)算機(jī)語言13

2.4.3管理文件與文件夾55

常用數(shù)量單位

1.3.5142.5Windows7用戶賬戶管理61

1.4數(shù)制的概念152.5.1創(chuàng)建用戶賬戶61

1.4.1十進(jìn)制15

2.5.2刪除用戶賬戶63

1.4.2二進(jìn)制16

2.5.3管理用戶賬戶63

八進(jìn)制

1.4.3162.6中文輸入法65

十六進(jìn)制

1.4.4162.7附件的應(yīng)用66

1.4.5數(shù)制間的相互轉(zhuǎn)換16

2.7.1計(jì)算器的應(yīng)用66

1.4.6計(jì)算機(jī)中的碼制19

2.7.2畫圖的應(yīng)用67

1.5信息時(shí)代發(fā)展202.7.3記事本的應(yīng)用69

1.5.1當(dāng)今信息時(shí)代的特征20

2.7.4便箋的應(yīng)用71

1.5.2信息時(shí)代的思維方式21

2.7.5截圖工具的應(yīng)用72

1.5.3信息時(shí)代的工作方式22

2.7.6錄音機(jī)的應(yīng)用72

信息時(shí)代的學(xué)習(xí)方式

1.5.4222.7.7桌面小工具的應(yīng)用73

1.5.5信息時(shí)代必備的技能22

第3章文字處理軟件Word201075

第2章中文Windows7操作系統(tǒng)24

3.1Word2010基礎(chǔ)知識75

2.1Windows7概述243.1.1安裝Word201075

2.1.1Windows7的版本介紹24

3.1.2卸載Word201077

2.1.2Windows7操作系統(tǒng)的安裝25

3.1.3啟動和退出Word201077

II計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識與操作教程

3.1.4Word2010工作界面793.9.2插入分隔符125

3.1.5文檔的創(chuàng)建、保存與打開833.9.3插入文件125

3.2文本的基本操作863.9.4插入基本圖形126

3.2.1輸入文本及案例863.9.5插入圖片案例133

3.2.2選定文檔及案例873.9.6插入藝術(shù)字及案例134

3.2.3移動文本893.9.7插入文本框及案例138

3.2.4復(fù)制文本893.10表格的編輯與處理138

3.2.5剪貼板的應(yīng)用893.10.1創(chuàng)建、刪除表格及案例138

3.2.6刪除文本903.10.2表格的格式化及案例145

3.2.7文本的字體、字號及對齊方式的3.11頁面設(shè)置及文檔打印147

設(shè)置及案例903.11.1頁眉和頁腳的設(shè)置147

3.2.8顏色、下畫線的設(shè)置及案例913.11.2樣式的設(shè)置148

3.2.9查找與替換文本933.11.3文檔頁面的設(shè)置149

3.3Word2010幫助系統(tǒng)973.11.4打印文檔150

3.4在文檔中插入對象97

第4章電子表格處理軟件

插入特殊符號及案例

3.4.197Excel2010151

3.4.2插入日期和時(shí)間100

3.4.3自動更正功能1004.1Excel2010的基本操作151

3.4.4拼寫與語法檢查1004.2數(shù)據(jù)的輸入與編輯153

3.5文字效果的設(shè)置1014.2.1輸入數(shù)據(jù)153

3.5.1文字效果的設(shè)置1014.2.2復(fù)制與粘貼數(shù)據(jù)156

3.5.2設(shè)置字符位置和間距及案例1024.2.3刪除、編輯數(shù)據(jù)157

3.5.3設(shè)置首字下沉效果1034.3單元格編輯157

3.5.4制表位的設(shè)置1044.3.1單元格、單元格區(qū)域157

3.6格式化文檔1064.3.2選擇單元格158

3.6.1邊框的設(shè)置及案例1064.3.3單元格命名和使用名稱159

3.6.2底紋的設(shè)置及案例1094.4工作表編輯160

3.6.3中文版式的設(shè)置及案例1114.4.1格式化工作表161

3.6.4分欄的設(shè)置及案例1124.4.2設(shè)置工作表格式、樣式165

3.6.5項(xiàng)目符號與編號的設(shè)置1134.4.3單元格批注169

3.7Word視圖和多窗口操作1154.4.4編輯工作表界面171

3.7.1背景的設(shè)置及案例1154.5使用公式172

3.7.2文檔視圖1184.5.1創(chuàng)建公式172

3.8段落的基本設(shè)置1194.5.2編輯公式174

3.8.1設(shè)置段落的縮進(jìn)及案例1194.5.3顯示公式175

3.8.2設(shè)置段落間距、行間距及案例1214.5.4引用公式176

3.9插入對象1234.5.5出錯(cuò)檢查和審核177

3.9.1公式編輯器的應(yīng)用及案例1234.6使用函數(shù)178

4.6.1插入函數(shù)179

目錄III

4.6.2常見函數(shù)1795.5.3創(chuàng)建交互式演示文稿229

4.6.3組合函數(shù)1865.5.4演示文稿的放映229

4.7使用圖表1865.5.5打印演示文稿231

4.7.1圖表1865.5.6演示文稿的打包231

4.7.2創(chuàng)建圖表187

第6章數(shù)據(jù)庫管理軟件

編輯圖表

4.7.3187Access2010233

4.7.4操作圖表190

4.8數(shù)據(jù)管理1916.1Access2010基本操作233

4.8.1數(shù)據(jù)清單1916.1.1Access2010的工作界面233

4.8.2數(shù)據(jù)排序1926.1.2啟動與退出Access2010234

4.8.3數(shù)據(jù)篩選1946.1.3認(rèn)識Access2010數(shù)據(jù)庫主體

4.8.4分類匯總197元素235

4.8.5數(shù)據(jù)透視表1986.1.4轉(zhuǎn)換為PDF和XPS格式237

4.9數(shù)據(jù)分析1996.2主鍵和索引238

4.9.1使用模擬運(yùn)算表分析數(shù)據(jù)1996.2.1了解主鍵238

4.9.2方案管理器2006.2.2設(shè)置和刪除主鍵239

4.10打印功能2026.2.3創(chuàng)建和刪除索引240

6.2.4Access數(shù)據(jù)庫其他常用基本術(shù)語...241

第5章演示文稿制作軟件

6.3創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫和表242

PowerPoint2010203

6.3.1創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫242

5.1PowerPoint2010基本知識2036.3.2創(chuàng)建表245

5.1.1PowerPoint2010的啟動和退出2036.4編輯表246

5.1.2PowerPoint2010的工作界面2046.4.1添加或刪除記錄246

5.1.3PowerPoint2010的視圖方式2046.4.2添加或刪除字段248

5.2演示文稿的制作2066.4.3導(dǎo)入和導(dǎo)出數(shù)據(jù)249

5.2.1建立演示文稿2066.4.4制作“2012年度商品經(jīng)營技師任職

5.2.2打開、保存和關(guān)閉演示文稿208資格人員”數(shù)據(jù)庫250

5.2.3編輯演示文稿中的幻燈片2096.4.5字段的數(shù)據(jù)類型簡介253

5.3演示文稿的修飾2106.5Access2010高級應(yīng)用254

5.3.1制作幻燈片母版2106.5.1定義表之間的關(guān)系254

5.3.2應(yīng)用背景2126.5.2創(chuàng)建窗體255

5.3.3應(yīng)用主題2136.5.3創(chuàng)建報(bào)表259

5.4制作多媒體演示文稿2146.5.4創(chuàng)建查詢261

5.4.1插入剪貼畫與圖片2146.5.5創(chuàng)建“演講比賽成績統(tǒng)計(jì)報(bào)表”...263

5.4.2制作“求職的高效途徑”演示

第7章電子郵件管理軟件

文稿

223Outlook2010267

5.5演示文稿的放映與打印226

5.5.1設(shè)置動畫效果2267.1Outlook2010概述267

5.5.2幻燈片切換2287.1.1創(chuàng)建電子郵件賬號267

IV計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識與操作教程

7.1.2收發(fā)電子郵件2688.3.3Internet的網(wǎng)絡(luò)地址和域名系統(tǒng)289

7.2Outlook2010其他應(yīng)用2728.3.4Internet服務(wù)和瀏覽器的使用291

7.2.1管理聯(lián)系人2738.3.5建立小型局域網(wǎng)案例292

7.2.2管理日常事務(wù)274

第9章常用工具軟件介紹297

7.2.3使用RSS277

9.1網(wǎng)絡(luò)資源下載297

第8章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與Internet279

9.1.1Web下載方式297

8.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述2799.1.2P2SP下載方式301

8.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展過程2799.2文件壓縮軟件303

8.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能2809.2.1WinRAR的安裝、啟動和退出303

8.1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類2819.2.3使用WinRAR解壓縮文件305

8.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組成2829.3多媒體工具軟件305

8.2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)2829.3.1圖形瀏覽軟件ACDSee305

8.2.2網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備2839.3.2媒體播放軟件——RealPlayer307

8.2.3網(wǎng)絡(luò)的主體設(shè)備2849.4殺毒軟件310

8.2.4網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)2849.4.1瑞星殺毒軟件簡介310

8.2.5網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議2859.4.2瑞星殺毒軟件V17的安裝310

8.3Internet基本知識及其應(yīng)用2869.4.3瑞星殺毒軟件V17主界面介紹310

8.3.1Internet基本知識2869.4.4瑞星殺毒軟件V17的使用311

8.3.2Internet的基本工作原理和連接9.4.5瑞星殺毒軟件V17的在線升級312

方式287

第1章

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識

計(jì)算機(jī)是20世紀(jì)人類最偉大的發(fā)明之一，人類所使用的計(jì)算工具不斷地隨著生產(chǎn)的發(fā)展和社會

的進(jìn)步而演化，從簡單到復(fù)雜、從低級到高級。計(jì)算機(jī)技術(shù)也隨著科技的進(jìn)步而迅猛發(fā)展，目

前已在各個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，不斷提高著我們的生活和工作質(zhì)量。

1.1計(jì)算機(jī)的誕生及發(fā)展

電子計(jì)算機(jī)最初是為了計(jì)算彈道軌跡而研制的。世界上第一臺真正意義上的計(jì)算機(jī)于1946

年在美國賓夕法尼亞大學(xué)誕生，取名為電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)（ElectronicNumericalIntegratorAnd

Calculator，ENIAC，埃尼阿克）。

ENIAC重30t，占地面積約170m2，大約使用18000個(gè)電子管、1500個(gè)繼電器、7000

個(gè)電阻器，如圖1-1所示。它有20B的寄存器，每個(gè)字長10位，采用十進(jìn)制進(jìn)行運(yùn)算，時(shí)

鐘頻率是100kHz，功率為150kW，每秒能完成5000次加法運(yùn)算或400次乘法運(yùn)算。盡管

它是一臺龐然大物，但由于它是最早問世的電子多用途計(jì)算機(jī)，所以是公認(rèn)的現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的始

祖。正是這臺原始而粗糙的龐然大物，標(biāo)志著人類文明的一次飛躍和電子計(jì)算機(jī)時(shí)代的開始。

圖1-1世界上第一臺電子計(jì)算機(jī)ENIAC

2計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識與操作教程

1.1.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展

計(jì)算機(jī)從誕生開始經(jīng)過70多年的迅猛發(fā)展，已經(jīng)從早起的專門從事科學(xué)與計(jì)算的巨型設(shè)備，

慢慢演化到在單位、學(xué)校、機(jī)構(gòu)及家庭中普遍使用的個(gè)人計(jì)算機(jī)甚至今天生活中無處不在的智

能手機(jī)、智能家居、智能手表等。隨著歲月流轉(zhuǎn)，計(jì)算機(jī)也在不斷地成長著。到目前為止，計(jì)

算機(jī)的發(fā)展經(jīng)歷了四代，正向第五代過渡。

1．第一代——電子管計(jì)算機(jī)

第一代（1946—1953年）是電子管計(jì)算機(jī)，它的基本元件是電子管，內(nèi)存儲器采用汞延遲

線，外存儲器主要采用磁鼓、紙帶、卡片、磁帶等。由于當(dāng)時(shí)電子技術(shù)的限制，運(yùn)算速度只有

每秒幾千次至幾萬次基本運(yùn)算，內(nèi)存容量僅幾千個(gè)字。程序設(shè)計(jì)處于最低級階段，主要使用二

進(jìn)制表示的機(jī)器語言編程，后階段采用匯編語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。因此，第一代計(jì)算機(jī)體積大、

耗電量大、速度低、造價(jià)高，且使用不便，僅用于一些軍事和科研部門的科學(xué)計(jì)算。

除ENIAC外，著名的第一代機(jī)還有EDVAC、EDSAC、UNIVAC等。第一代商品計(jì)算機(jī)起

源于美國國際商業(yè)機(jī)器公司（InternationalBusinessMachineCorporation，IBM）。

EDVAC（ElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer，電子離散變量自動計(jì)算機(jī)）是在

ENIAC研制過程中，由美籍匈牙利科學(xué)家馮·諾依曼（JohnvonNeumann）提出的一種改進(jìn)計(jì)

算機(jī)，如圖1-2所示，主要改進(jìn)有兩點(diǎn)：一是為了充分發(fā)揮電子元件的高速性能而采用二進(jìn)制，

而ENIAC使用的是十進(jìn)制：二是把指令和數(shù)據(jù)一起存儲起來，讓機(jī)器能自動地執(zhí)行程序，而

ENIAC內(nèi)部還不能存儲程序。

圖1-2馮·諾依曼設(shè)計(jì)的名為EDVAC的計(jì)算機(jī)

2．第二代——晶體管計(jì)算機(jī)

第二代（1954—1964年）是晶體管計(jì)算機(jī)。1948年，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了晶體管，10多年后

晶體管取代了計(jì)算機(jī)中的電子管，誕生了晶體管計(jì)算機(jī)。晶體管計(jì)算機(jī)的基本電子元件是晶體

管，內(nèi)存儲器大量使用磁性材料研制成的磁芯存儲器，外存儲器有了磁盤、磁帶等，運(yùn)算速度

提高到每秒幾十萬次基本運(yùn)算，內(nèi)存容量擴(kuò)大到幾十萬字。同時(shí)設(shè)計(jì)軟件技術(shù)有了較大發(fā)展，

出現(xiàn)了ALGOL60、FORTRAN、COBOL等高級程序語言，大大方便了計(jì)算機(jī)的使用。與第一代

電子管計(jì)算機(jī)相比，晶體管計(jì)算機(jī)體積小、耗電少、成本低、邏輯功能強(qiáng)，且使用方便、可靠

第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識3

性高。因此，它的應(yīng)用從軍事研究、科學(xué)計(jì)算擴(kuò)大到數(shù)據(jù)處理、工業(yè)過程控制等領(lǐng)域，并開始

進(jìn)入商業(yè)市場。

典型的第二代機(jī)有UNIVACII、貝爾的TRADIC（見圖1-3），以及IBM的7090、7094、7044等。

圖1-3TRADIC晶體管計(jì)算機(jī)

3．第三代——集成電路計(jì)算機(jī)

第三代（1965—1970年）是集成電路計(jì)算機(jī)。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，1958年夏，美國得

州儀器公司制成了第一個(gè)半導(dǎo)體集成電路。集成電路是在幾平方毫米的范圍內(nèi)集中了幾十個(gè)乃

至上百個(gè)電子元件組成的小規(guī)模集成電路（SmallScaleIntegration，SSI）和中規(guī)模集成電路

（MediumScaleIntegration，MSI），磁芯存儲器得到進(jìn)一步發(fā)展，并開始采用性能更好的半導(dǎo)體

存儲器，運(yùn)算速度提高到每秒幾十萬次到幾百萬次基本運(yùn)算。計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，

操作系統(tǒng)（見圖1-4）正式形成，并出現(xiàn)多種高級程序設(shè)計(jì)語言，如人機(jī)對話的BASIC語言

等。由于采用了集成電路，因此第三代計(jì)算機(jī)各方面的性能都有了極大提高：體積縮小、價(jià)

格降低、功能增強(qiáng)、可靠性大大提高。它廣泛應(yīng)用于科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、工業(yè)控制等方面，

進(jìn)入眾多的科學(xué)領(lǐng)域。

典型的第三代機(jī)有IBM360系列（見圖1-5）、Honeywell6000系列、富士通F230系列等。

圖1-4研究人員開發(fā)UNIX操作系統(tǒng)圖1-5IBM360系列計(jì)算機(jī)

4計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識與操作教程

4．第四代——大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)

第四代（1971年至今）是大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)。隨著集成了上千甚至上萬個(gè)電子元件的

大規(guī)模集成電路（LargeScaleIntegration，LSI）和超大規(guī)模集成電路（VeryLargeScaleIntegration，

VLSI）的出現(xiàn)，電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展進(jìn)入了第四代。第四代電子計(jì)算機(jī)的基本電子元件是大規(guī)模

集成電路，甚至超大規(guī)模集成電路，集成度很高的半導(dǎo)體存儲器代替了磁芯存儲器，運(yùn)算速度

可達(dá)每秒幾百萬次，甚至上億次基本運(yùn)算。計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)一步發(fā)展，操作系統(tǒng)等系統(tǒng)軟件不斷

完善，應(yīng)用軟件的開發(fā)已逐步成為一個(gè)現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用已滲透社會生活的各個(gè)領(lǐng)域。

第四代機(jī)的主流產(chǎn)品有IBM的4300系列、3080系列、3090系列以及IBM9000系列。

5．新一代計(jì)算機(jī)

從20世紀(jì)80年代開始，日本、美國以及歐盟都相繼開展了新一代計(jì)算機(jī)的研究。新一代

計(jì)算機(jī)是把信息采集、存儲、處理、通信和人工智能結(jié)合在一起的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它不僅能進(jìn)行

一般信息處理，而且能面向知識處理，具有形式推理、聯(lián)想、學(xué)習(xí)和解釋能力，能幫助人類開

拓未知領(lǐng)域和獲取新的知識。新一代計(jì)算機(jī)的研究領(lǐng)域大體包括人工智能、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、軟件工

程和支援設(shè)備等。新一代計(jì)算機(jī)的典型研究方向有：根本改變四代計(jì)算機(jī)依據(jù)事先安排的既定

程序處理問題的模式，而根據(jù)用戶提出的問題，自動選擇內(nèi)置在知識庫中的規(guī)則，通過推理來

處理問題的“知識信息處理系統(tǒng)（KIPS）智能計(jì)算機(jī)”；用簡單的數(shù)據(jù)處理單元模擬人腦的神

經(jīng)元，并利用神經(jīng)元結(jié)點(diǎn)的分布式存儲和關(guān)聯(lián)，模擬人腦活動的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)（Neural

NetworkComputer，NNC）”；使用由生物工程技術(shù)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)分子為主要原料的生物芯片，使

之具有生物體自調(diào)節(jié)能力、自修復(fù)能力以及再生能力，更易于模擬人腦機(jī)制的“生物計(jì)算機(jī)

（BiologicalComputer）”。新一代計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)將突破傳統(tǒng)的馮·諾依曼機(jī)器的結(jié)構(gòu)和概念，

實(shí)現(xiàn)高度并行處理。但新一代計(jì)算機(jī)的研究至今仍未有突破性進(jìn)展。

隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)的生產(chǎn)成本越來越低，體積越來越小，運(yùn)算速度越來越快，耗

電越來越少，存儲容量越來越大，可靠性越來越高，軟件配置越來越豐富，應(yīng)用范圍越來越廣

泛。尤其是處于信息技術(shù)前沿的超級計(jì)算機(jī)，已經(jīng)在相當(dāng)廣泛的領(lǐng)域里體現(xiàn)出其超強(qiáng)的性能威

力。超級計(jì)算機(jī)是通過聯(lián)合使用大量芯片而創(chuàng)造的，有些超級計(jì)算機(jī)實(shí)質(zhì)上就是由一大批個(gè)人

計(jì)算機(jī)組成的計(jì)算機(jī)群。近年來較為優(yōu)秀的超級計(jì)算機(jī)有IBM制造的16個(gè)機(jī)架的BlueGene/L

超級計(jì)算機(jī)（其內(nèi)部擁有數(shù)以千計(jì)的處理芯片）它以每秒70.72萬億次浮點(diǎn)運(yùn)算速度成為全球

最強(qiáng)大的超級計(jì)算機(jī)，如圖1-6所示。我國的超級計(jì)算機(jī)曙光4000A運(yùn)算能力為11萬億次/秒

（見圖1-7），它使我國成為繼美國、日本之后第三個(gè)跨越10萬億次計(jì)算機(jī)研發(fā)和應(yīng)用的國家。

圖1-6BlueGene/L超級計(jì)算機(jī)圖1-7曙光4000A

第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識5

1.1.2微型機(jī)的發(fā)展

1971年，Intel公司成功地在一塊芯片上實(shí)現(xiàn)了中央處理器（包括控制器和運(yùn)算器）的功能，制

成世界上第一片微處理器（MPU）Intel4004，并由它組成了第一臺微型機(jī)MCS-4，從此揭開了微

型機(jī)發(fā)展的序幕。隨后，許多公司競相研制微處理器，相繼推出了8位、16位、32位和64位微處

理器。芯片的主頻和集成度不斷提高，由它們構(gòu)成的微型機(jī)在功能上也不斷完善。微型機(jī)發(fā)展非常

迅速，以2～3年更換一代的速度更新。如今的微型機(jī)在某些方面已經(jīng)可以和以往的大型機(jī)相媲美。

微型機(jī)的核心是微處理器，因此微型機(jī)的發(fā)展歷程，從根本上說也就是微處理器的發(fā)展歷程。

1．第一代微型機(jī)

第一代4～8位微型機(jī)（1971—1977年）。1971年Intel公司推出了第一個(gè)微處理器芯片

Intel4004，1974年Intel公司又生產(chǎn)了一種8位的微處理器芯片Intel8080，另外，還有Zilog

公司研制的8位Z80微處理器。

2．第二代微型機(jī)

第二代16位微型機(jī)（1978—1984年）。1978年和1979年Intel公司先后生產(chǎn)出了16位

8086和8088微處理器，其內(nèi)含29000多個(gè)晶體管，時(shí)鐘頻率為4.77MHz。其后的Intel80286

微處理器裝配了286微機(jī)，內(nèi)含約13.4萬個(gè)晶體管。同期的代表產(chǎn)品還有Zilog公司的Z8000

和Motorola公司的MC68000。

3．第三代微型機(jī)

第三代32位微型機(jī)（1985—1992年）。這個(gè)時(shí)期的主要產(chǎn)品有Intel公司的80386和80486

微處理器。其中，80486微處理器內(nèi)含120萬個(gè)晶體管，時(shí)鐘頻率已經(jīng)達(dá)到100MHz。

4．第四代微型機(jī)

第四代64位微型機(jī)（1993年至今）。Intel公司于1993年生產(chǎn)出了64位微處理器，正式名

稱為Pentium（也稱“奔騰”），其內(nèi)含約310萬個(gè)晶體管。其后Intel又相繼研制出了PentiumⅡ

到Pentium4。目前第八代的Intelcorei9微處理器，擁有十八個(gè)核心，其時(shí)鐘頻率已達(dá)數(shù)吉赫。

“龍芯”是中國科學(xué)院計(jì)算所自主研發(fā)的通用CPU，是中國擁有

自主知識產(chǎn)權(quán)的CPU。神州龍芯公司先后推出了“龍芯1號”“龍

芯2號”“龍芯3號”，打破了中國無“芯”的歷史。龍芯3A3000/3B3000

（見圖1-8）是龍芯3號系列處理器的最新升級產(chǎn)品，是一款四核64

位CPU，主頻可達(dá)到1.5GHz，可廣泛應(yīng)用于我國開發(fā)自己的服務(wù)

器、路由器，甚至軍工產(chǎn)品。“龍芯”的誕生被業(yè)內(nèi)人士譽(yù)為民族科

技產(chǎn)業(yè)化道路上的一個(gè)里程碑，商品化的“龍芯”CPU的研制成功

標(biāo)志著中國已打破國外壟斷，對中國形成有自主知識產(chǎn)權(quán)的計(jì)算機(jī)

產(chǎn)業(yè)有重要的推動作用，對中國的CPU核心技術(shù)、國家安全、經(jīng)濟(jì)圖1-8龍芯3號

發(fā)展都有舉足輕重的作用。

1.1.3計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢

目前，以超大規(guī)模集成電路為基礎(chǔ)，未來的計(jì)算機(jī)在朝著巨型化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化、智能

化、多媒體化的方向發(fā)展。

6計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識與操作教程

1．巨型化

隨著科學(xué)和技術(shù)的不斷發(fā)展，在一些科技尖端領(lǐng)域，要求計(jì)算機(jī)有更高的速度、更大的存

儲容量和更高的可靠性，從而促使計(jì)算機(jī)向巨型化方向發(fā)展。

2．微型化

隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，對計(jì)算機(jī)的要求也越來越高，人們要求計(jì)算機(jī)體積更小、

質(zhì)量更小、價(jià)格更低，能夠應(yīng)用于各種領(lǐng)域，各種場合。為了迎合這種需求，出現(xiàn)了各種筆記

本式計(jì)算機(jī)、膝上型和掌上型計(jì)算機(jī)等，這些都是在向微型化方向發(fā)展。

3．網(wǎng)絡(luò)化

網(wǎng)絡(luò)化指由計(jì)算機(jī)組成更廣泛的網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)資源共享和信息交換。

4．智能化

智能化指使計(jì)算機(jī)可具有類似于人類的思維能力，如推理、判斷、感覺等。

5．多媒體化

多媒體技術(shù)是20世紀(jì)80年代中后期興起的一門跨學(xué)科的新技術(shù)。采用這種技術(shù)，可以

使計(jì)算機(jī)具有處理圖、文、聲、像等多種媒體的能力（即成為多媒體計(jì)算機(jī)），從而使計(jì)算

機(jī)的功能更加完善，提高計(jì)算機(jī)的應(yīng)用能力。當(dāng)前全世界已形成一股開發(fā)應(yīng)用多媒體技術(shù)

的熱潮。

1.1.4未來新型計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢

隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，高密度、多功能的集成技術(shù)使計(jì)算機(jī)的散熱、冷卻等技術(shù)問題日益突

出，已發(fā)展成為阻礙半導(dǎo)體芯片進(jìn)一步微型化的潛在物理限制因素。在現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)模式

下，要想進(jìn)一步縮小計(jì)算機(jī)的體積和提高運(yùn)算速度已經(jīng)極為困難了。另外，芯片尺寸的縮小必

然導(dǎo)致生產(chǎn)成本的成倍增加。這些物理及經(jīng)濟(jì)方面的制約因素將使現(xiàn)有芯片及設(shè)計(jì)的發(fā)展走向

終結(jié)，因此，生物、量子計(jì)算機(jī)等全新概念的計(jì)算機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。

1．超導(dǎo)計(jì)算機(jī)

1962年，英國物理學(xué)家約瑟夫森提出了“超導(dǎo)隧道效應(yīng)”，即由超導(dǎo)體-絕緣體-超導(dǎo)體

組成的器件（約瑟夫森器件），當(dāng)對其兩端加電壓時(shí)，電子就像通過隧道一樣無阻攔地從絕緣

介質(zhì)中穿過，形成微小的電流，而該器件的兩端電壓為零。與傳統(tǒng)的半導(dǎo)體計(jì)算機(jī)相比，使

用約瑟夫森器件的超導(dǎo)計(jì)算機(jī)的耗電量僅為其幾千分之一，而執(zhí)行一條指令所需時(shí)間卻要快

上100倍。

2．量子計(jì)算機(jī)

量子計(jì)算機(jī)是利用量子力學(xué)特有的物理現(xiàn)象（特別是量子干涉）來實(shí)現(xiàn)一種全新的信息處

理方式，它利用一種鏈狀分子聚合物的特性來表示開與關(guān)的狀態(tài)，利用激光脈沖來改變分子的

狀態(tài)，使信息沿著聚合物移動，從而進(jìn)行運(yùn)算。

3．光子計(jì)算機(jī)

所謂光子計(jì)算機(jī)即全光數(shù)字計(jì)算機(jī)，以光子代替電子、光互連代替導(dǎo)線互連、光硬件代替

計(jì)算機(jī)中的電子硬件、光運(yùn)算代替電運(yùn)算。光子計(jì)算機(jī)的各級都能并行處理大量數(shù)據(jù)，其系統(tǒng)

的互連數(shù)和每秒的互連數(shù)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于電子計(jì)算機(jī)，接近于人腦。

第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識7

4．生物計(jì)算機(jī)

生物計(jì)算機(jī)的運(yùn)算過程就是蛋白質(zhì)分子與周圍物理化學(xué)介質(zhì)的相互作用過程。由酶來

充當(dāng)計(jì)算機(jī)的轉(zhuǎn)換開關(guān)，而程序則在酶合成系統(tǒng)本身和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)中極其明顯地表示出

來。生物計(jì)算機(jī)信息存儲量大，模擬人腦思維，因此有關(guān)專家預(yù)言，未來人類將獲得智能

的解放。

5．神經(jīng)計(jì)算機(jī)

神經(jīng)計(jì)算機(jī)是模擬人的大腦的判斷能力和適應(yīng)能力，并具有可并行處理多種數(shù)據(jù)功能的神

經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)。它本身可以判斷對象的性質(zhì)和狀態(tài)，并能采取相應(yīng)的行動，而且它可以同時(shí)并

行處理實(shí)時(shí)變化的大量數(shù)據(jù)，并得出結(jié)論。以往的信息處理系統(tǒng)只能處理?xiàng)l理清晰、經(jīng)絡(luò)分明

的數(shù)據(jù)。而人的大腦卻具有能處理支離破碎、含糊不清信息的靈活性，神經(jīng)計(jì)算機(jī)具有類似人

腦的智慧和靈活性。

6．納米計(jì)算機(jī)

“納米”是一個(gè)計(jì)量單位，1納米（nm）等于10-9米（m）。納米技術(shù)是從20世紀(jì)80年代

初期迅速發(fā)展起來的新的前沿科技領(lǐng)域，現(xiàn)在納米技術(shù)正從MEMS（Micro-Electro-Mechanical

Systems，微電子機(jī)械系統(tǒng)）起步，把傳感器、電動機(jī)和各種處理器都放在一個(gè)硅芯片上構(gòu)成一

個(gè)系統(tǒng)。應(yīng)用納米技術(shù)研制的計(jì)算機(jī)內(nèi)存芯片，其體積不超過百個(gè)原子大小，納米計(jì)算機(jī)不僅

幾乎不需要耗費(fèi)任何能源，而且性能要比現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)強(qiáng)大許多倍。

1.2計(jì)算機(jī)的分類、特點(diǎn)及應(yīng)用

1.2.1計(jì)算機(jī)的分類

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷更新，尤其是微處理器的迅猛發(fā)展，計(jì)算機(jī)的類型越來越多樣化。

根據(jù)應(yīng)用特點(diǎn)和使用范圍，計(jì)算機(jī)可分為兩大類，即專用計(jì)算機(jī)和通用計(jì)算機(jī)。專用計(jì)算機(jī)是

針對某一特定應(yīng)用領(lǐng)域或面向某種算法而研制的計(jì)算機(jī)，如工業(yè)控制機(jī)、衛(wèi)星圖像處理用的大

型并行處理機(jī)等。其特點(diǎn)是：它的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及專用軟件對于所指定的應(yīng)用領(lǐng)域是高效的，若用

于其他領(lǐng)域則效率較低。通用計(jì)算機(jī)是面向多種應(yīng)用領(lǐng)域和算法的計(jì)算機(jī)。其特點(diǎn)是：通用性

強(qiáng)，具有很強(qiáng)的綜合處理能力，它的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和計(jì)算機(jī)的軟件能夠解決各種類型的問題，可以

滿足多種用戶需求。

通用計(jì)算機(jī)根據(jù)其運(yùn)算速度、字長、存儲容量和軟件配置等多方面的綜合性能指標(biāo)，大體

可以分為五類：巨型機(jī)、大型機(jī)、小型機(jī)、微型機(jī)、工作站。

1．巨型機(jī)（Supercomputer）

巨型機(jī)又稱超級計(jì)算機(jī)，是指目前性能最高、功能最強(qiáng)、數(shù)值計(jì)算速度和數(shù)據(jù)信息處理

速度最快、造價(jià)最昂貴的計(jì)算機(jī)。巨型機(jī)的結(jié)構(gòu)是將許多微處理器以并行架構(gòu)的方式組合在

一起，運(yùn)算速度每秒可達(dá)萬億次、主存容量高達(dá)幾十吉字節(jié)、字長可達(dá)64位，而且具有豐富

高效的系統(tǒng)軟件。主要應(yīng)用領(lǐng)域是處理超標(biāo)量的資料，如軍事、氣象、地質(zhì)勘探等尖端科技

領(lǐng)域。我國研制成功的“銀河系列機(jī)”（見圖1-9）、“曙光系列機(jī)”和“深騰系列”等就屬于

這類計(jì)算機(jī)。

8計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識與操作教程

2．大型機(jī)（Mainframe）

大型機(jī)比巨型機(jī)的性能指標(biāo)略低。運(yùn)算速度在每秒幾百萬次到幾億次。字長為32～64位，

主存容量為幾百兆字節(jié)。它有豐富的外圍設(shè)備和通信接口，主要用于計(jì)算中心和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中

（見圖1-10）。大型機(jī)強(qiáng)調(diào)的重點(diǎn)在于多個(gè)用戶使用，用來處理日常大量繁忙的業(yè)務(wù)，如科學(xué)

計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和大型商業(yè)管理等。如IBM4300、ES9000、VAX8800等都是大

型機(jī)的代表產(chǎn)品。

圖1-9銀河巨型機(jī)（中國）圖1-10大型機(jī)

3．小型機(jī)（Minicomputer）

小型機(jī)規(guī)模小、價(jià)格便宜、結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)研制周期短、易于操作、便于維護(hù)和推廣。小

型機(jī)是應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛的計(jì)算機(jī)。小型機(jī)在存儲容量和軟件系統(tǒng)的完善方面有一定優(yōu)勢，多

作為某一部門的核心機(jī)。也可以用作大型機(jī)、巨型機(jī)的輔助機(jī)，用于企業(yè)管理以及大學(xué)和研究

機(jī)構(gòu)的科學(xué)計(jì)算等，如圖1-11所示。IBMAS/400、富士通的K系列機(jī)等都是小型機(jī)。

4．微型機(jī)（Microcomputer）

微型機(jī)又稱個(gè)人計(jì)算機(jī)，簡稱微機(jī)，俗稱電腦，如圖1-12所示，是大規(guī)模集成電路的產(chǎn)物。

微型機(jī)以微處理器為核心，再配上存儲器、接口電路等芯片組成。微型機(jī)以體積小、質(zhì)量小、

功耗小、功能全、價(jià)格低廉、操作方便、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)迅速占領(lǐng)了世界計(jì)算機(jī)市場，是應(yīng)用

領(lǐng)域最廣泛的一種計(jì)算機(jī)，也是近年來各類計(jì)算機(jī)中發(fā)展最快、人們最感興趣的計(jì)算機(jī)，成為

現(xiàn)代社會不可缺少的重要工具。

圖1-11小型機(jī)圖1-12微型機(jī)（個(gè)人計(jì)算機(jī)）

5．工作站（Workstation）

工作站是一種新型的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代后期，是介于小型機(jī)和微型機(jī)

之間的高檔微型機(jī)。一般來說，高檔微型機(jī)也可稱為工作站。工作站的特點(diǎn)是易于聯(lián)網(wǎng)、有較

第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識9

大容量內(nèi)存和大屏幕顯示器、有較強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)通信功能，特別適合于計(jì)算輔助工程，如CAD、圖

像處理、三維動畫等這些都是工作站的應(yīng)用領(lǐng)域。工作站的代表機(jī)型有SGI、Sun等。

1.2.2計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)

計(jì)算機(jī)能夠按照程序引導(dǎo)指定的步驟，對輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理、存儲或傳送，以獲得

期望的輸出信息，從而利用這些信息來提高工作效率和社會生產(chǎn)率以及改善人們的生活質(zhì)量。

計(jì)算機(jī)之所以能夠應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，因?yàn)樗哂幸韵禄咎攸c(diǎn)。

1．運(yùn)算速度快

計(jì)算機(jī)采用了高速電子器件和線路，并利用先進(jìn)的計(jì)算技術(shù)，使它可以有很高的運(yùn)算速度。

運(yùn)算速度是指計(jì)算機(jī)能執(zhí)行多少百萬條指令每秒，常用單位是