信息技術基礎教程

“十四五”高等職業(yè)教育公共課程系列教材

信息技術基礎教程

曹瑛魏威◎主編

內容簡介

本書依據高職院校人才培養(yǎng)需求及《高等職業(yè)教育?？菩畔⒓夹g課程標準（2021年版）》要

求，不斷適應新時代信息技術的發(fā)展，結合編者多年的教學實踐，以新知識和新的教學理念為依

托，以培養(yǎng)大學生信息技術素養(yǎng)（包括辦公自動化、“互聯網+”、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)和移動互聯網應用、

大數據和信息安全等素養(yǎng)）為目標，有針對性地編寫了相關內容，同時兼顧了全國計算機一級等

級考試的需求。

本書適合作為高等職業(yè)教育非計算機專業(yè)學生的“信息技術基礎”課程的教材，也適合各院

校、企事業(yè)單位中參加全國計算機等級考試（MS-Office）人員備考和學習使用。

圖書在版編目（CIP）數據

信息技術基礎教程/曹瑛，魏威主編.—北京：中國

鐵道出版社有限公司，2022.9

“十四五”高等職業(yè)教育公共課程系列教材

ISBN978-7-113-29580-6

Ⅰ.①信…Ⅱ.①曹…②魏…Ⅲ.①電子計算機-

高等職業(yè)教育-教材Ⅳ.①TP3

中國版本圖書館CIP數據核字(2022)第153651號

書名：信息技術基礎教程

作者：曹瑛魏威

策劃：翟玉峰潘晨曦編輯部電話：（010）83517321

責任編輯：翟玉峰繩超

封面設計：劉穎

責任校對：孫玫

責任印制：樊啟鵬

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）

網址：/51eds/

印刷：三河市宏盛印務有限公司

版次：2022年9月第1版2022年9月第1次印刷

開本：787mm×1092mm1/16印張：14.5字數：371千

印數：1～4000冊

書號：ISBN978-7-113-29580-6

定價：39.80元

版權所有侵權必究

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

打擊盜版舉報電話：（010）63549461

前言

《信息技術基礎教程》是教學內容和教學方法的知識載體，是教學的基本工具，

是落實課程改革思想和實現培養(yǎng)目標的重要手段。本教材內容選取適合高職學生

的特點，同時突出職業(yè)性、時效性和實用性，實現從單一的“知識、技能”到“應

用能力和意識”培養(yǎng)目標的轉換。本教材以幫助學生提高信息素養(yǎng)為主要目的，

以滿足不同專業(yè)的學生個性發(fā)展為基本理念，包括教學規(guī)定的知識點和實訓內

容，并將基礎知識點與等級考試考點合理結合，既注重應用能力和意識的培養(yǎng)，

同時又注重可操作性和實用性，重點培養(yǎng)互聯網信息技術素養(yǎng)，編寫理念是“提

升信息獲取和處理能力，培養(yǎng)信息技術素養(yǎng)與思維”。教材建設目標之一是“理

論以夠用為度”，即理解“是什么”，了解“為什么”；之二是“專業(yè)技能以實用

為本”，即掌握“用在哪”以及“如何用”。實現思路是“教學做一體化，注重

技能領悟，創(chuàng)造信息價值”。

本教材參考《高等職業(yè)教育?？菩畔⒓夹g課程標準（2021年版）》要求進行編

寫。其中，單元一主要介紹計算機基礎知識。同時，帶領學生了解“互聯網+”、大

數據和信息安全等最新知識，提高學生的信息素養(yǎng)；單元二介紹中文操作系統(tǒng)

Windows7的基礎知識和基本操作方法等；單元三主要介紹文字處理軟件Word2016

的基礎知識、各種操作方法及典型專業(yè)案例應用；單元四主要介紹演示文稿軟件

PowerPoint2016的基礎知識和各種應用操作方法；單元五主要介紹電子表格軟件

Excel2016的基礎知識和各種應用操作方法，以及如何在實際案例中解決問題；單

元六主要介紹計算機網絡的基礎知識、各種網絡應用軟件的操作方法等。學生通過

系統(tǒng)學習，可以熟練掌握“信息技術基礎”課程的所有知識點及綜合應用，并涵蓋

了全國計算機等級考試（一級）的基本內容和上機考試操作的基本要領，可幫助考

生有效備考。

II信息技術基礎教程

本教材由曹瑛、魏威任主編，張潤花、景曉玲任副主編。曹瑛負責全書的統(tǒng)

稿和定稿工作。

由于時間倉促、編者水平有限，書中難免有疏漏和不足之處，敬請各位讀者

批評指正。

編者

2022年6月

目錄

單元一計算機基礎知識·······················1項目八行業(yè)常用軟件、技術及應用

項目一計算機基礎概述····················1（以建筑類行業(yè)為例）···········30

任務一計算機的發(fā)展概況··············1任務一BIM概述························30

任務二計算機的特點····················2任務二CAD概述························31

任務三計算機的分類····················3任務三PKPM概述······················32

任務四計算機的應用····················3任務四VR概述··························32

任務五計算機的研究和發(fā)展············4任務五3D打印技術概述···············33

項目二計算機系統(tǒng)的組成·················6任務六3S技術概述·····················35

任務一計算機系統(tǒng)·······················6任務七無人機技術概述················35

任務二計算機硬件的基本結構·········7任務八三維激光掃描技術概述········35

任務三微型計算機的軟件系統(tǒng)········11任務九智慧工地概述···················36

項目三數制及編碼·························14單元二中文操作系統(tǒng)Windows7············37

任務一數制的基本概念················14項目一認識操作系統(tǒng)······················37

任務二二進制數·························14任務一操作系統(tǒng)的基本概念···········37

任務三其他進制數······················14任務二操作系統(tǒng)的主要功能···········37

任務四不同進制數之間的轉換········15任務三計算機操作系統(tǒng)的演變

項目四字符及漢字編碼···················17與發(fā)展···························38

任務一ASCII碼·························17項目二學習Windows7操作系統(tǒng)·······38

任務二漢字編碼·························18任務一系統(tǒng)安裝·························39

項目五多媒體計算機······················20任務二Windows7的啟動和退出·····40

任務一多媒體的概念···················20任務三認識Windows7的桌面·······41

任務二多媒體技術的特性·············20任務四Windows7的窗口的認識

任務三媒體的數字化···················21及操作···························42

任務四多媒體數據壓縮················22任務五剪貼板簡介······················44

項目六計算機病毒及其防治·············22任務六啟動和退出應用程序···········44

任務一計算機病毒的定義、特性、任務七幫助系統(tǒng)及新增功能簡介·····45

分類及危害······················22任務八在Windows中使用DOS······46

任務二計算機病毒的預防·············24項目三Windows資源管理器·············46

項目七漢字輸入····························25任務一目錄和路徑簡介················49

任務一鍵盤的基本操作················25任務二文件和文件夾的管理···········49

任務二鼠標的基本操作················26任務三磁盤管理·························54

任務三中文輸入法使用················27項目四“回收站”的使用··················56

任務四拼音輸入法使用················27

II信息技術基礎教程

項目五Windows7控制面板··············56任務三設置項目符號和編號···········87

任務一桌面設計·························57任務四使用格式刷······················88

任務二系統(tǒng)屬性設置···················58任務五設置段落邊框和底紋···········89

任務三打印機安裝和使用·············59任務六其他常用格式設置·············90

任務四卸載應用程序···················60項目七表格的創(chuàng)建和應用················91

任務五中文輸入法的設置·············60任務一創(chuàng)建表格·························91

任務六系統(tǒng)日期和時間設置···········61任務二表格的設置······················92

項目六Windows附件······················61任務三表格的基本編輯················94

任務一“畫圖”程序使用·············61任務四表格與文本之間的轉換········98

任務二記事本使用······················62任務五表格排序和計算················99

任務三計算器使用······················62項目八綜合實訓··························102

單元三文字處理軟件Word2016············63單元四演示文稿軟件PowerPoint2016·····103

項目一初識Word2016····················63項目一初識PowerPoint2016···········103

項目二Word2016啟動和退出···········64任務一了解PowerPoint2016的

任務一Word2016的啟動··············64新功能與特點·················103

任務二Word2016的退出··············65任務二了解主要組成對象···········108

任務三認識Word2016的操作界面···65任務三PowerPoint2016的啟動

項目三Word文檔的基本編輯············68與退出·························109

任務一文檔的基本操作················68任務四了解PowerPoint2016的

任務二輸入對象·························70窗口與視圖····················109

任務三文本的簡單編輯················73項目二演示文稿的創(chuàng)建·················111

任務四查找和替換文本················74任務一創(chuàng)建演示文稿·················111

任務五撤銷和恢復······················76任務二打開演示文稿·················112

項目四文檔頁面設置······················77任務三保存演示文稿·················113

任務一設置頁面大小···················77任務四打印演示文稿·················113

任務二設置頁眉和頁腳················78任務五關閉演示文稿·················114

任務三插入和設置頁碼················79項目三演示文稿的編輯·················114

任務四插入分頁符和分節(jié)符···········79任務一管理幻燈片····················114

項目五圖文混排····························81任務二編輯幻燈片中的文本對象···116

任務一使用藝術字······················81任務三編輯幻燈片的外觀···········117

任務二插入形狀（圖形）·············82項目四在演示文稿中插入對象·········120

任務三插入圖片·························83任務一插入剪貼畫和圖片···········120

任務四使用文本框······················83任務二插入圖形·······················121

任務五使用圖示·························84任務三插入藝術字和文本框·········122

項目六文本的格式化······················85任務四插入表格·······················123

任務一文本字體格式化················85任務五插入SmartArt圖形···········125

任務二文本段落格式化················86任務六插入媒體剪輯·················126

目錄III

任務七插入屏幕錄制·················126任務二單元格地址引用··············159

項目五演示文稿的瀏覽和放映·········126任務三公式輸入和公式復制·········159

任務一幻燈片的瀏覽·················127任務四自動求和計算和其他常用

任務二幻燈片的動畫設置···········127函數計算·······················161

任務三了解幻燈片切換方式·········130任務五函數的使用····················161

任務四了解幻燈片放映··············130項目七圖表·······························170

項目六演示文稿的輸出與打印·········132任務一創(chuàng)建圖表·······················170

任務一演示文稿的打包··············132任務二圖表編輯和圖表格式化······171

任務二演示文稿的打印··············133項目八數據統(tǒng)計及管理·················174

項目七綜合實訓··························134任務一認識數據清單·················174

單元五電子表格軟件Excel2016··········135任務二數據排序·······················175

項目一初識Excel2016··················135任務三數據篩選·······················177

項目二認識Excel2016界面···········137任務四數據匯總·······················180

任務一認識標題欄····················137任務五數據透視表及合并計算······181

任務二認識功能區(qū)····················137項目九綜合實訓··························185

任務三認識工具欄····················138單元六網絡基礎知識和應用··············188

任務四認識狀態(tài)欄····················138項目一認識計算機網絡·················188

任務五認識編輯欄····················138任務一了解計算機網絡的產生

任務六認識工作表····················138與發(fā)展趨勢····················188

項目三創(chuàng)建和編輯工作表··············140任務二了解網絡的功能··············189

任務一創(chuàng)建工作簿····················140任務三了解網絡的分類··············189

任務二輸入數據·······················140任務四了解網絡拓撲結構···········190

任務三填充數據·······················143任務五認識網絡傳輸介質和網絡

任務四選取單元格····················144設備····························191

任務五編輯單元格····················145任務六了解網絡協(xié)議·················193

項目四工作表基本操作·················149項目二局域網及其使用·················194

任務一選定工作表····················149任務一認識局域網的特征···········194

任務二插入、刪除、重命名工作表··149任務二了解局域網的基本組成······195

任務三移動、復制工作表···········150項目三Internet基礎······················195

任務四隱藏或顯示工作表···········151任務一了解Internet的起源與現狀

項目五格式化工作表····················152及在中國的發(fā)展··············195

任務一設置數字格式·················152任務二了解Internet應用和服務···196

任務二設置對齊方式和字體格式···153任務三IP地址和域名·················198

任務三添加邊框和底紋··············154任務四了解Internet的接入方式····200

任務四使用格式·······················156項目四InternetExplorer9.0使用······202

項目六公式和函數·······················157任務一瀏覽Web頁···················202

任務一認識公式·······················157任務二搜索Web頁···················203

IV信息技術基礎教程

任務三認識收藏夾····················204任務二認識“互聯網+”的六大特征··217

任務四Web信息的保存··············205項目八物聯網就在身邊·················218

項目五電子郵件的使用·················206任務一認識物聯網····················218

任務一認識電子郵件地址及電子任務二認知物聯網的應用···········218

郵件服務器····················207任務三物聯網的技術體系···········220

任務二學習電子郵件的收發(fā)·········207項目九網絡安全··························220

項目六電子商務應用····················212任務一認識網絡安全·················220

任務一了解電子商務的概念與分類··212任務二網絡安全措施·················221

任務二了解電子商務的營利模式···213項目十“互聯網+”下的大學生創(chuàng)新

任務三了解電子支付·················213創(chuàng)業(yè)····························222

任務四了解團購·······················214任務一大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)優(yōu)劣勢分析··222

任務五電子商務購物實例簡介······215任務二信息時代下的“互聯網+”

項目七互聯網+，我們+什么？········217與大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)···········223

任務一認識“互聯網+”·············217參考文獻········································224

單元一計算機基礎知識

單元導讀

電子計算機（electroniccomputer）是一種能夠按照預先編制和存儲的程序，自動、高速地進

行大量數值計算和各種信息處理的現代化智能電子設備。本單元主要介紹計算機的一些基礎知識，

通過對本單元的學習，了解計算機的發(fā)展、特點及用途；掌握計算機系統(tǒng)的主要軟硬件組成部件

及各部件的主要功能；了解計算機中使用的數制和各數制之間的轉換；了解計算機病毒、多媒體

及計算機未來應用發(fā)展趨勢等基本知識。

重點難點

計算機的概念、類型及其應用領域；計算機系統(tǒng)的配置及主要技術指標。

數制和數制之間的轉換。

計算機的數據與編碼。

計算機硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的組成和功能。

計算機的未來應用發(fā)展趨勢。

建筑行業(yè)常用計算機軟件的認識。

項目一計算機基礎概述

◆任務一計算機的發(fā)展概況

1946年2月15日，世界上第一臺電子計算機ENIAC（electronicnumericalintegratorand

calculator）在美國賓夕法尼亞大學誕生。ENIAC采用18800個電子管和1500個繼電器，重達30t，

占地170m2，主要應用于彈道計算工作。雖然每秒僅進行5000次加法運算，但它具有劃時代的

意義。多年來，人們以計算機物理器件的變革作為標志，把計算機的發(fā)展劃分為4代。

第一代（1946—1958年）電子管時代，其主要邏輯元件是電子管。主存儲器先采用延遲線，

后采用磁鼓磁心，外存儲器使用磁帶。軟件方面，用機器語言和匯編語言編寫程序。這個時期計

算機的特點是，體積龐大，運算速度低（一般每秒幾千次到幾萬次），成本高，可靠性差，內存容

量小。第一代計算機主要用于科學計算，從事軍事和科學研究方面的工作。

第二代（1959—1964年）晶體管時代，其主要邏輯元件是晶體管。主存儲器采用磁心，外存儲

器使用磁帶和磁盤。軟件方面開始使用管理程序，后期使用操作系統(tǒng)，并出現了FORTRAN、COBOL、

ALGOL等一系列高級程序設計語言。該時期計算機的應用擴展到數據處理、自動控制等領域。計算

機的運行速度已提高到每秒幾十萬次，體積已大大減小，可靠性和內存容量也有較大的提高。

第三代（1965—1970年），計算機采用中、小規(guī)模集成電路，主存儲器使用半導體存儲器，

2信息技術基礎教程

外存儲器使用磁盤。軟件方面，操作系統(tǒng)進一步完善，高級語言數量增多，出現了面向用戶的應

用軟件。運行速度提高到每秒幾十萬次到幾百萬次，可靠性和存儲容量進一步提高。計算機和通

信密切結合起來，廣泛地應用到科學計算、數據處理、事務管理、工業(yè)控制等領域。

第四代（1971年至今），計算機的主要邏輯元件是大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路。主存儲器采

用半導體存儲器，外存儲器采用大容量的軟、硬磁盤及光盤。軟件方面，發(fā)展了數據庫管理系統(tǒng)、

通信軟件等。計算機的運行速度達到每秒千萬次到億億次。計算機的發(fā)展進入了以計算機網絡為

特征的時代。

計算機的發(fā)展日新月異。1983年，中國人民解放軍國防科技大學（簡稱“國防科技大學”）

研制成功“銀河-Ⅰ”巨型計算機，運行速度達每秒1億次。1992年，國防科技大學計算機研究

所研制的巨型計算機“銀河-Ⅱ”通過鑒定，該機運行速度為每秒10億次。我國已相繼研制成功

了運行速度達到每秒5.49億億次的“天河二號”，每秒12.5億億次的“神威·太湖之光”巨型計

算機，其系統(tǒng)的綜合技術已達到當前國際先進水平，填補了我國通用巨型計算機的空白，標志著

我國計算機的研制技術已進入世界領先行列。

2020年，中國科學技術大學成功構建76個光子的量子計算原型機“九章”，2021年，“九章”

的升級版“九章二號”成功構建，再次刷新國際光量子操縱的技術水平，其處理特定問題的速度

比目前全球最快的超級計算機快億億億倍。加上2021年10月中國科學技術大學發(fā)布的超導量子

計算機“祖沖之二號”，這一系列令人矚目的成果，標志著我國已成為世界上唯一一個在超導和光

量子兩個“賽道”上達到“量子優(yōu)越性”里程碑的國家。

◆任務二計算機的特點

計算機作為一種通用的信息處理工具，它具有極高的處理速度、很強的存儲能力、精確的計

算和邏輯判斷能力等，其主要特點如下：

1．運算速度快

當今計算機系統(tǒng)的運算速度已達到每秒百億次、上千億次，甚至億億次，目前運算速度還

在不斷提高，使大量復雜的科學計算問題得以解決。例如，衛(wèi)星軌道的計算、24小時天氣預

報的計算等，過去人工計算需要幾年、幾十年，而現在用計算機計算只需幾天甚至幾分鐘就可

完成。

2．計算精確度高

一般計算機可以有幾十位（二進制）甚至更高位有效數字，計算精度可由千分之幾到百萬分

之幾，是其他計算工具望塵莫及的。

3．具有記憶和邏輯判斷能力

計算機不僅能進行計算，而且能把參加運算的數據、程序以及中間結果和最后結果保存起來，

以供用戶隨時調用；還可以對各種信息（如語言、文字、圖形、圖像、音樂等）進行算術運算和

邏輯運算，甚至進行推理和證明。

4．有自動控制能力

計算機內部操作是根據人們事先編好的程序自動控制進行的，計算機十分嚴格地按程序規(guī)定

的步驟進行操作，整個過程不需人工干預。

單元一計算機基礎知識3

◆任務三計算機的分類

計算機的規(guī)模指它的體積、字長、運算速度、存儲容量、外圍設備、輸入和輸出能力等技術

指標。

1．按規(guī)模分類

（1）巨型機（supercomputer）

巨型機運算速度快，存儲容量大，運算速度達100萬億次以上，價格昂貴，主要應用于尖端

科學研究和軍事科學。

（2）大/中型機（mainframe）

大/中型機運算速度在100萬億次以上，允許多用戶同時使用。主要用于大型企業(yè)、商業(yè)管理、

數據處理或網絡服務器。

（3）小型機（minicomputer）

小型機具有規(guī)模小、結構簡單、成本低、操作簡單、易于維護、與外圍設備連接容易等特點，

適合在中小型企事業(yè)單位應用。

（4）微型計算機（microcomputer）

微型計算機是由大規(guī)模集成電路構成的體積小、結構緊湊、價格低且具有一定功能的計算機。

（5）工作站（workstation）

為了某種特殊的用途而將高性能的計算機系統(tǒng)輸入/輸出設備與專用軟件結合在一起就構成

了工作站。工作站具有大容量的主存和大屏幕顯示器，一般包括主機、掃描儀、圖形顯示器、繪

圖儀等。主要用于圖像處理和計算機輔助設計等領域。計算機目前趨向巨型和微型兩級發(fā)展。

2．按使用范圍分類

（1）通用計算機

通用計算機適用于一般科學計算、工程設計及數據處理等廣泛用途的計算中。

（2）專用計算機

專用計算機是為適應某種特殊應用而設計的計算機。如飛機的自動駕駛儀等。

3．按處理能力分類

微型計算機按照結構可以分為8位機、16位機、32位機、64位機。

◆任務四計算機的應用

計算機的應用已深入社會的各個領域，有信息的地方就可以使用計算機。歸納起來可分為以

下幾個方面：

1．科學計算

科學計算也稱數值計算，用于完成科學研究和工程技術中提出的數學問題的計算。隨著現代

科學技術的進一步發(fā)展，數值計算在現代科學研究中的地位不斷提高，在尖端科學領域中，顯得

尤為重要。例如，人造衛(wèi)星軌跡的計算，房屋抗震強度的計算，火箭、宇宙飛船的研究設計都離

不開計算機的精確計算，氣象預報也屬于科學計算應用領域。

2．數據處理

數據處理也稱非數值計算，是指對信息進行存儲、加工、分類、統(tǒng)計、查詢及處理等操作。目

4信息技術基礎教程

前計算機的信息處理應用已非常普遍，如人事管理、庫存物流管理、財務管理、圖書資料管理、

商業(yè)購物數據交流、情報檢索、經濟管理等。

3．自動控制

自動控制是指通過計算機對某一過程進行自動操作，它不需要人工干預，能按預定的目標和

預定的狀態(tài)進行過程控制。目前被廣泛用于操作復雜的鋼鐵企業(yè)、石油化工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)等生產

中。計算機自動控制還在國防和航空航天領域中起決定性作用。例如，無人駕駛飛機、導彈、人

造衛(wèi)星和宇宙飛船等飛行器的控制，都是靠計算機實現的。使用計算機進行自動控制可大大提高

控制的實時性和準確性，提高勞動效率，減輕勞動強度，降低成本，縮短生產周期。

4．計算機輔助設計和輔助教學

計算機輔助設計（computeraideddesign，CAD）是指借助計算機的幫助，人們可以自動或半

自動地完成各類工程設計工作。目前，CAD技術已應用于飛機設計、船舶設計、建筑設計、機械

設計、大規(guī)模集成電路設計等。采用計算機輔助設計，可縮短設計時間，提高工作效率，節(jié)省人力、

物力和財力，更重要的是提高了設計質量。有些國家已把CAD和計算機輔助制造（computeraided

manufacturing，CAM）、計算機輔助測試（computeraidedtest，CAT）及計算機輔助工程（computeraided

engineering，CAE）組成一個集成系統(tǒng)，使設計、制造、測試和管理有機地組成一體，形成高度的自

動化系統(tǒng)，因此產生了計算機集成制造系統(tǒng)（computerintegratedmanufacturingsystem，CIMS）。

計算機輔助教學（computeraidedinstruction，CAI）是指用計算機來輔助完成教學計劃或模擬

某個實驗過程。CAI不僅能減輕教師的負擔，還能激發(fā)學生的學習興趣，提高教學質量，為培養(yǎng)

現代化高質量人才提供了有效方法。

5．人工智能

人工智能（artificialintelligence，AI）是指計算機模擬人類某些智力行為的理論、技術和應用。

其主要內容是研究如何讓計算機完成過去只有人才能做的智能工作，核心目標是賦予計算機人腦

一樣的智能。例如：模式識別中的指紋識別技術已經得到了廣泛應用；計算機輔助翻譯極大地提

高了翻譯效率；手寫輸入技術已經在手機上得以普及；在醫(yī)療診斷、定理證明、語言翻譯、智能

模擬、機器人等方面，已有了顯著的成效。

6．多媒體和網絡技術應用

隨著電子技術特別是通信和計算機技術的發(fā)展，人們將文本、音頻、視頻、動畫、圖形和圖

像等各種媒體綜合起來，構成一種全新的概念—多媒體（multimedia）。在醫(yī)療、教育、商業(yè)、

銀行、保險、行政管理、軍事、工業(yè)、廣播和出版等領域中，多媒體的發(fā)展很快。計算機網絡技

術的發(fā)展和應用進一步深入社會的各行各業(yè)，通過高速信息網實現數據與信息的查詢、高速通信

服務（電子郵件、電視電話、電視會議、文檔傳輸）、電子教育、電子娛樂、電子購物（通過網絡

選看商品、辦理購物手續(xù)、質量投訴等）、遠程醫(yī)療和會診、交通信息管理等。計算機的應用將推

動信息社會更快地向前發(fā)展。

◆任務五計算機的研究和發(fā)展

1．嵌入式系統(tǒng)

嵌入式系統(tǒng)（embeddedsystem），是一種“完全嵌入受控器件內部，為特定應用而設計的專用

計算機系統(tǒng)”。

單元一計算機基礎知識5

2．網格計算

網格計算是專門針對復雜科學計算的新型計算模式，這種計算模式是利用互聯網把分散在

不同地理位置的計算機組織成一個“虛擬的超級計算機”，其中每個參與計算的計算機就是一個

“結點”，成千上萬個“結點”組成一張“網格”，所以稱其為“網格計算”。網格計算有兩個優(yōu)

勢：①處理能力超強；②能充分利用網上計算機的閑置處理能力。

3．中間件技術

中間件是介于應用軟件與操作系統(tǒng)之間的系統(tǒng)軟件，如ASP、JSP、CGI等。也就是在客戶機

和服務器之間增加一組服務，這種應用服務就是中間件。這些是基于某一標準的、通用的、可重

用的組件，其他應用程序可以使用它們提供的應用程序接口調用組件，完成所需的操作。中間件

技術是企業(yè)應用的主流技術，并形成各種不同類別。

4．云計算

云計算是分布式計算、網格計算、并行計算網絡存儲及虛擬化計算機和網絡技術發(fā)展融合的

產物。云計算的核心思想是對大量用網絡連接計算資源進行統(tǒng)一管理和調度，構成一個計算資源

池向用戶提供按需服務。提供資源的網絡被稱為“云”。云計算的構成包括硬件、軟件和服務。用

戶可用極低成本的終端設備，并支付相應的服務費用給“云計算”服務商，通過網絡就可以方便

地獲取所需要的計算、存儲等資源。

云計算到底有什么用呢？它并不是遙不可及的高精尖技術，相反，它已經大大影響了普通人

的日常生活。我們用手機訂購火車票、生成健康碼，在網上看體育直播、線上掛號看病等都離不

開云計算的技術支撐。阿里云、華為云和騰訊云等中國廠商相繼成為中國甚至世界的云計算技術

的領導者。

5．大數據

對于“大數據”（bigdata），研究機構Gartner（高德納，又譯為顧能）給出了定義，“大數據”

是需要新處理模式才能具有更強的決策力、洞察發(fā)現力和流程優(yōu)化能力的海量、高增長率和多樣

化的信息資產。

大數據技術的戰(zhàn)略意義不在于掌握龐大的數據信息，而在于對這些含有意義的數據進行

專業(yè)化處理。換言之，如果把大數據比作一種產業(yè)，那么這種產業(yè)實現盈利的關鍵，在于提

高對數據的“加工能力”，通過“加工”實現數據的“增值”。

從技術上看，大數據與云計算的關系就像一枚硬幣的正反面一樣密不可分。大數據必然

無法用單臺的計算機進行處理，必須采用分布式架構。它的特色在于對海量數據進行分布式

數據挖掘，但它必須依托云計算的分布式處理、分布式數據庫和云存儲、虛擬化技術。

6．物聯網

物聯網（internetofthings，IoT）是指通過各種信息傳感器、射頻識別技術、全球定位系統(tǒng)、紅外

感應器、激光掃描器等各種裝置與技術，實時采集任何需要監(jiān)控、連接、互動的物體或過程，采集其

聲、光、熱、電、力學、化學、生物、位置等各種需要的信息，通過各類可能的網絡接入，實現物與

物、物與人的泛在連接，實現對物品和過程的智能化感知、識別和管理。物聯網是一個基于互聯網、

傳統(tǒng)電信網等的信息承載體，它讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象形成互聯互通的網絡。

7．區(qū)塊鏈

區(qū)塊鏈是一個分布式的共享賬本和數據庫，具有去中心化、不可篡改、全程留痕、可以追溯、

6信息技術基礎教程

集體維護、公開透明等特點。這些特點保證了區(qū)塊鏈的“誠實”與“透明”。而區(qū)塊鏈豐富的應用

場景，基本上都基于區(qū)塊鏈能夠解決信息不對稱問題，實現多個主體之間的協(xié)作信任與一致行動。

區(qū)塊鏈技術奠定了堅實的“信任”基礎，創(chuàng)造了可靠的“合作”機制，具有廣闊的運用前景。

8．元宇宙

元宇宙（metaverse）是整合了多種新技術而產生的新型虛實相融的互聯網應用和社會形態(tài)，

通過利用科技手段進行鏈接與創(chuàng)造，與現實世界映射與交互的虛擬世界，具備新型社會體系的數

字生活空間。

項目二計算機系統(tǒng)的組成

◆任務一計算機系統(tǒng)

一個完整的計算機系統(tǒng)包括兩大部分，即硬件系統(tǒng)（包括中央處理器、存儲器、輸入/輸出設

備）和軟件系統(tǒng)（包括系統(tǒng)軟件和應用軟件）。所謂硬件，是指構成計算機的物理設備，即由機械、

電子器件構成的具有輸入、存儲、計算、控制和輸出功能的實體部件。軟件也稱“軟設備”，廣義

地說，軟件是指系統(tǒng)中的程序以及開發(fā)、使用和維護程序所需的所有文檔的集合。平時講到“計

算機”一詞，都是指含有硬件和軟件的計算機系統(tǒng)。未配置任何軟件的計算機稱為裸機，它是計

算機完成工作的物質基礎。計算機系統(tǒng)的軟、硬件系統(tǒng)相輔相成，共同完成處理任務。計算機系

統(tǒng)的組成如圖1-1所示。

圖1-1計算機系統(tǒng)的組成

單元一計算機基礎知識7

◆任務二計算機硬件的基本結構

1．馮·諾依曼型計算機的基本結構

1945年，美籍匈牙利科學家馮·諾依曼（JohnvonNeumann）提出了一個“存儲程序，程序控制”

的計算機方案，其工作原理如圖1-2所示。

馮·諾依曼型計算機的基本構想包含三

個要點：

①采用二進制數的形式表示數據和指

令。也就是說，計算機內部傳送、存儲、加

工處理的數據或指令都是二進制數形式。二

進制數僅由0和1兩個數碼組成，不僅運算

規(guī)則簡單、容易實現、穩(wěn)定可靠，而且0和

圖1-2計算機工作原理

1正好分別表示邏輯代數中的假值（FALSE）

和真值（TRUE），可以實現邏輯運算。

②將指令和數據存放在存儲器中。存儲程序實現了計算機的自動計算，成為計算機與其他

計算工具的本質區(qū)別。

③計算機硬件由控制器、運算器、存儲器、輸入設備和輸出設備五大部件組成。

自1946年第一臺計算機誕生至今，計算機的結構和技術都沒有脫離馮·諾依曼型計算機的基

本構想。

2．微型計算機硬件及其功能

（1）微處理器

微型計算機的中央處理器（CPU）習慣上稱為微處理器（microprocessor），是微型計算機的

核心，由運算器和控制器兩部分組成。運算器（也稱執(zhí)行單元）是微機的運算部件；控制器是微

機的指揮控制中心。隨著大規(guī)模集成電路的出現，使得微處理器的所有組成部分都集成在一塊半

導體芯片上。目前廣泛使用的微處理器有Intel公司的酷睿系列、AMD公司的速龍Ⅱ系列等。

計算機的運算速度通常是指每秒所能執(zhí)行加法指令的數目，用百萬次/秒（MIPS）來表示。它

能直觀反映機器的速度，但不常用。常用描述微機運算速度的指標是CPU的主頻，即CPU的時

鐘頻率，單位是Hz（赫[茲]）。例如，Pentium4/2.6GHz中的2.6就是指CPU的時鐘頻率。主頻越

高，微機的運算速度越快。

CPU的主要性能指標除時鐘頻率外，還有傳輸速率（bit/s）和字長。字長表示CPU一次能同

時處理的二進制數據的位數，單位用“位”（bit）表示。字長越長，計算機的運算精度就越高，

數據處理能力就越強。目前流行的CPU字長是64位。

①運算器。運算器又稱算術邏輯單元（arithmeticlogicunit），是計算機對數據進行加工處理的部

件，它的主要功能是對二進制數碼進行加、減、乘、除等算術運算和與、或、非等基本邏輯運算，實

現邏輯判斷。運算器在控制器的控制下實現其功能，運算結果由控制器指揮送到內存儲器中。

運算器主要由一個加法器、若干個寄存器和一些控制線路組成。

②控制器?？刂破魇怯脕砜刂朴嬎銠C各部件協(xié)調工作，并使整個處理過程有條不紊地進行。

控制器主要由指令寄存器、指令譯碼器、程序計數器、時序節(jié)拍發(fā)生器和操作控制器等組成，它

8信息技術基礎教程

的基本功能就是從內存中取指令（存放到指令寄存器中）和執(zhí)行指令，即控制器按程序計數器指

出的指令地址從內存中取出該指令進行譯碼（用指令譯碼器將指令中的操作碼翻譯成相應的控制

信號），然后（操作控制器）根據該指令功能向有關部件發(fā)出控制命令，執(zhí)行該指令。另外，控制

器在工作過程中，還要接收各部件反饋回來的信息。也就是說，控制器的作用是按一定的順序產

生機器指令以獲得執(zhí)行過程中所需的全部控制信號，這些控制信號作用于計算機的各個部件使其

完成各項功能，從而達到執(zhí)行指令的目的。

為了讓計算機按照人的意識和思維正確運行，必須設計出讓計算機可以識別和執(zhí)行的語

言——機器指令。機器指令通常由操作碼和操作數兩部分組成。

（2）存儲器

存儲器具有記憶功能，用來保存信息，如數據、指令和運算結果等。

存儲器可分為兩種：內存儲器與外存儲器。

①內存儲器又稱主存儲器（簡稱內存或主存）。內存存儲容量較小，但速度快，用來存放當

前運行程序的指令和數據，它可以解決主機與外設之間速度不匹配的問題。內存儲器由許多存儲

單元組成，每個單元能存放一個二進制數，或一條由二進制編碼表示的指令，一個二進制位（bit）

是構成存儲器的最小單位。存儲器的存儲容量以字節(jié)為基本單位，每個字節(jié)都有自己的編號，稱

為“地址”，如要訪問存儲器中的某個信息，就必須知道它的地址，然后按地址存入或取出信息。

為了度量信息存儲容量，用8位二進制碼（bit）構成1字節(jié)（Byte），簡稱B，字節(jié)是計算機

中數據處理和存儲容量的基本單位。常用的存儲單位及換算關系如下：

1KB（千字節(jié)）=1024B（210B）

20

1MB（兆字節(jié)）=1024KB（2B）

1GB（吉字節(jié)）=1024MB（230B）

1TB（太字節(jié)）=1024GB（240B）

計算機處理數據時，一次可以運算的數據長度稱為一個“字”（Word）。字的長度稱為字長。

一個字可以是一字節(jié)，也可以是多字節(jié)。如某一類計算機的字由4B組成，則字的長度為32位，

相應的計算機稱為32位機。

內存按功能可分為兩種：只讀存儲器（readonlymemory，ROM）和隨機存儲器（randomaccess

memory，RAM）。

ROM的特點：存儲的信息只能被CPU讀出（取出），不能改寫（存入），斷電后信息不會丟

失。一般用來存放專用的或固定的程序和數據，如常駐內存的監(jiān)控程序、基本I/O系統(tǒng)等。隨著

半導體技術的發(fā)展，已出現了多種形式的只讀存儲器，如PROM（可編程只讀存儲器）、EPROM

（可擦可編程只讀存儲器）、EEPROM（電擦除可編程只讀存儲器）以及MROM（掩模只讀存儲

器）等。

RAM的特點：可以讀出，也可以改寫，又稱讀/寫存儲器。讀取時不損壞原有內容，只有寫

入時才修改原來所存儲的內容。斷電后，存儲的內容立即全部消失。依據存儲元件結構的不同，

RAM又可分為靜態(tài)RAM（staticRAM，SRAM）和動態(tài)RAM（dynamicRAM，DRAM）。SRAM是

利用其觸發(fā)器的兩個穩(wěn)定態(tài)來表示所存儲的“0”和“1”，它集成度低、價格高，但存取速度快，

常用來做高速緩沖存儲器（Cache）。這是由于微機CPU工作頻率的不斷提高，RAM的讀/寫速度

相對較慢，為解決內存速度與CPU速度不匹配，從而影響系統(tǒng)運行速度的問題，故在CPU與內

單元一計算機基礎知識9

存之間設計了一個容量較小，但速度較快的高速緩存。這種技術使微機的性能大幅度提高。DRAM

是用半導體中分布電容上有無電荷來表示“0”和“1”。由于電容上分布的電荷會隨著電容的漏電

而消失，所以需要周期性地給電容充電，稱為刷新。相對高速緩存來說，DRAM的速度較慢，但

集成度高、價格低。

②外存儲器又稱輔助存儲器（簡稱外存）。外存存儲容量大，價格低，但存儲速度較慢，一

般用來存放大量暫時不用的程序、數據和中間結果。外存中的數據只有先調入內存后，才能被CPU

訪問和處理。外存主要由磁表面存儲器和光盤存儲器等設備

組成。常用的外存有磁盤、光盤等。

a.硬磁盤存儲器（機械硬盤）。硬磁盤（harddisk）存

儲器簡稱硬盤。硬盤是由涂有磁性材料的合金圓盤組成，是

微機系統(tǒng)的主要外存儲器。

在磁盤上，信息是按磁道和扇區(qū)來存放的，磁盤的每一

面都包含許多肉眼看不見的同心圓，盤上一組密度不同的同

心圓環(huán)形成的信息區(qū)域稱為磁道，它由外向內編號，最外層

是零磁道，如圖1-3所示。每磁道被劃分成相等的區(qū)域，稱圖1-3磁盤盤面結構

為扇區(qū)，一般每個扇區(qū)的容量是512B。硬盤內部結構如圖1-4所示。

硬盤有一個重要的性能指標是存取速度。影響存取速度的因素有：平均尋道時間、數據傳輸

速率、盤片的旋轉速度和緩沖存儲器容