信息技術(shù)導(dǎo)論

高等學(xué)校計算機公共課程“十三五”規(guī)劃教材

信息技術(shù)導(dǎo)論

商書元主編

耿增民劉正東

副主編

杜劍俠姜延

內(nèi)容簡介

本書根據(jù)教育部大學(xué)計算機課程教學(xué)指導(dǎo)委員會建議的教學(xué)內(nèi)容，由長期從事計算機公共

課教學(xué)、科研的具有豐富實踐經(jīng)驗的一線教師編寫而成。全書采用“理論與實踐”相結(jié)合的模

式，將課堂教學(xué)內(nèi)容與實驗教學(xué)內(nèi)容有機地結(jié)合起來，通過講述信息技術(shù)領(lǐng)域的最新知識，使

學(xué)生提升學(xué)習(xí)本課程的興趣，加深對理論知識的理解，提升信息理論素養(yǎng)，培養(yǎng)計算思維能力，

從而能夠更好地應(yīng)用計算機及相關(guān)工具。

本書共分9章，主要內(nèi)容包括：計算機與信息社會、數(shù)制與信息編碼、計算機系統(tǒng)組成、

程序設(shè)計與算法，辦公自動化、多媒體應(yīng)用基礎(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ)、大數(shù)據(jù)及處理技術(shù)、信息安

全，且每章后面附有小結(jié)和習(xí)題，幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識。

本書適合作為高等學(xué)校信息技術(shù)、計算機基礎(chǔ)課程的教材，也可作為高職高專學(xué)生的學(xué)習(xí)

用書，以及計算機愛好者的參考用書。

圖書在版編目（CIP）數(shù)據(jù)

信息技術(shù)導(dǎo)論/商書元主編．—北京：中國鐵道

出版社，2016.9

高等學(xué)校計算機公共課程“十三五”規(guī)劃教材

ISBN978-7-113-22186-7

Ⅰ.①信…Ⅱ.①商…Ⅲ.①電子計算機－高等學(xué)校－

教材Ⅳ.①TP3

中國版本圖書館CIP數(shù)據(jù)核字(2016)第197331號

書名：信息技術(shù)導(dǎo)論

作者：商書元主編

策劃：王占清讀者熱線：（010）63550836

責(zé)任編輯：王占清彭立輝

封面設(shè)計：白雪

責(zé)任校對：湯淑梅

責(zé)任印制：郭向偉

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

網(wǎng)址：

印刷：三河市航遠印刷有限公司

版次：2016年9月第1版2016年9月第1次印刷

開本：787mm×1092mm1/16印張：22字數(shù)：514千

書號：ISBN978-7-113-22186-7

定價：49.80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

打擊盜版舉報電話：（010）51873659

前言

FOREWORD

大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革經(jīng)歷了3次大的調(diào)整，20世紀90年代到2006年經(jīng)歷了文

化基礎(chǔ)、技術(shù)基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)3個層次的轉(zhuǎn)變；2006—2015年形成了“1+X”的課程方案和“4

個領(lǐng)域×3個層次”的知識體系；2015年開始，強調(diào)“寬專融”課程體系，鼓勵開設(shè)通識型課

程、技術(shù)性課程與交叉型課程，以計算思維為切入點進行大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容的提升。

這3次調(diào)整說明了計算機教學(xué)始終走在改革的路上，也使我們不得不總是面對新的挑戰(zhàn)。尤其

是大數(shù)據(jù)時代的到來，不但云計算、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)挖掘等新技術(shù)風(fēng)起云涌，而且出現(xiàn)了MOOC、

SPOC、翻轉(zhuǎn)課堂、線上線下教學(xué)融合等新的教學(xué)模式。所有這些，迫使我們必須以全新的眼光

來對待計算機基礎(chǔ)課程的教學(xué)。

正是在這樣的背景下，我們編寫了這部《信息技術(shù)導(dǎo)論》教材。本書是編者多年一線教學(xué)

中大量經(jīng)驗的結(jié)晶，內(nèi)容覆蓋了信息技術(shù)的方方面面，從信息概念、計算機基礎(chǔ)等最基本的內(nèi)

容到大數(shù)據(jù)、信息安全等目前的熱點領(lǐng)域，內(nèi)容比較全面，符合教育部大學(xué)計算機課程教學(xué)指

導(dǎo)委員會的要求，很多內(nèi)容在同類教材中比較鮮見。在編寫過程中，力爭內(nèi)容新穎、概念明確、

敘述詳盡、案例豐富。每章都有小結(jié)和習(xí)題，供學(xué)生自我學(xué)習(xí)和檢測，便于學(xué)生鞏固和拓展書

中所學(xué)知識。教材配有大量多媒體教學(xué)資源（）。

由于目前各高等學(xué)校普遍存在計算機教學(xué)課時壓縮、學(xué)生基礎(chǔ)參差不齊、重操作輕理論、

學(xué)生興趣點不一、開展計算思維教育有難度等問題，實際教學(xué)中的內(nèi)容選擇和實驗編排需要量

體裁衣，各個學(xué)校可以根據(jù)自己的實際情況和教學(xué)課時進行選講。本書建議采用62課時，若

課時不足，可以采用翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，線上學(xué)生按照案例進行操作學(xué)習(xí)，線下老師以理論

和答疑為主，教材內(nèi)容和案例的選擇根據(jù)實際需求進行取舍。

多年的教學(xué)經(jīng)驗告訴我們，計算機基礎(chǔ)教學(xué)要以培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力為主，一味地強

調(diào)具體軟件（如MicrosoftOffice）操作，將使教學(xué)變成無本之木，無水之源。軟件的更新、

升級換代很快，應(yīng)該讓學(xué)生知道什么軟件能完成什么計算任務(wù)，帶著任務(wù)去找軟件?，F(xiàn)在的軟

件界面設(shè)計友好，交互功能強，學(xué)生完全可以自行完成操作。而什么是計算機能夠解決的，什

么單靠計算機是無法解決的，以及對算法的初步了解是需要重點講解的，這正是計算機教學(xué)需

要回歸計算思維能力培養(yǎng)的原因所在。

本書共分9章，主要內(nèi)容包括：計算機與信息社會、數(shù)制與信息編碼、計算機系統(tǒng)組成、

程序設(shè)計與算法、辦公自動化——MicrosoftOffice、多媒體應(yīng)用基礎(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ)、大數(shù)

據(jù)及其處理技術(shù)、信息安全。

本書由商書元任主編，耿增民、劉正東、杜劍俠、姜延任副主編。各章編寫分工：張巨儉、

劉正東編寫第1章，杜劍俠編寫第2章，杜劍俠、王穎、邵熙雯編寫第3章，劉正東編寫第4

章，杜劍俠、姜延編寫第5章（邵熙雯、王穎、馬凱進行了軟件圖片升級和更新），姜延編寫

第6章（陳春麗編寫了部分等例），耿增民編寫第7、8章，商書元、耿增民編寫第9章。全書

由商書元策劃、統(tǒng)稿、定稿，研究生徐凌、陳迪參加了部分章節(jié)的編校工作，教研室其他教師

提出了許多寶貴建議，并參與了修改工作，在此一并表示感謝。

計算機技術(shù)發(fā)展日新月異，由于我們的水平所限，加之時間倉促，書中疏漏與不妥之處在

所難免，敬請廣大讀者批評指正，聯(lián)系郵箱：jsj@。

編者

2016年6月

CONTENTS目錄

第1章計算機與信息社會.....................................................................................1

1.1信息與信息社會...........................................................................................................1

1.1.1信息..................................................................................................................1

1.1.2信息技術(shù)...........................................................................................................2

1.1.3信息化...............................................................................................................3

1.1.4信息社會...........................................................................................................3

1.1.5數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)管理...............................................................................................4

1.1.6數(shù)字化生存.......................................................................................................5

1.2計算機的發(fā)展...............................................................................................................6

1.2.1計算機的發(fā)展歷程............................................................................................6

1.2.2計算機的應(yīng)用領(lǐng)域............................................................................................9

1.2.3計算機的分類.................................................................................................10

1.2.4計算機的發(fā)展趨勢..........................................................................................12

小結(jié)...................................................................................................................................15

習(xí)題...................................................................................................................................16

第2章數(shù)制與信息編碼........................................................................................17

2.1計算機中的數(shù)制.........................................................................................................18

2.1.1數(shù)制的本質(zhì)特征.............................................................................................19

2.1.2數(shù)制的表示.....................................................................................................19

2.1.3二進制.............................................................................................................20

2.1.4數(shù)制轉(zhuǎn)換.........................................................................................................22

2.1.5數(shù)據(jù)的存儲單位.............................................................................................24

2.2數(shù)值數(shù)據(jù)編碼.............................................................................................................25

2.2.1符號位的表示.................................................................................................25

2.2.2符號位的運算.................................................................................................25

2.2.3小數(shù)點的表示.................................................................................................26

2.3非數(shù)值數(shù)據(jù)編碼.........................................................................................................27

2.3.1西文字符編碼.................................................................................................27

2.3.2漢字編碼.........................................................................................................28

2.3.3圖形與圖像的編碼..........................................................................................31

2.3.4數(shù)字音頻編碼.................................................................................................32

2.3.5數(shù)字視頻編碼.................................................................................................34

信息技術(shù)導(dǎo)論

2.4物聯(lián)網(wǎng)信息編碼.........................................................................................................34

2.4.1一維條形碼.....................................................................................................34

2.4.2二維條形碼.....................................................................................................34

小結(jié)...................................................................................................................................35

習(xí)題...................................................................................................................................35

第3章計算機系統(tǒng)組成........................................................................................36

3.1計算機系統(tǒng)概述.........................................................................................................36

3.1.1馮·諾依曼原理..............................................................................................36

3.1.2計算機五大功能部件......................................................................................37

3.1.3計算機總線結(jié)構(gòu).............................................................................................38

3.2計算機的主要硬件.....................................................................................................38

3.2.1CPU.................................................................................................................38

3.2.2內(nèi)存儲器.........................................................................................................40

23.2.3外存儲器——硬盤..........................................................................................43

3.2.4輸入設(shè)備.........................................................................................................46

3.2.5輸出設(shè)備.........................................................................................................47

3.2.6主板................................................................................................................49

3.2.7顯卡................................................................................................................52

3.2.8機箱和電源.....................................................................................................53

3.2.9光驅(qū)................................................................................................................54

3.3計算機組裝步驟.........................................................................................................56

3.3.1組裝前的準備.................................................................................................56

3.3.2組裝過程.........................................................................................................56

3.4計算機軟件................................................................................................................58

3.4.1系統(tǒng)軟件.........................................................................................................59

3.4.2應(yīng)用軟件.........................................................................................................60

3.4.3計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)..................................................................................60

3.5軟件安裝和卸載.........................................................................................................61

3.5.1安裝應(yīng)用軟件.................................................................................................61

3.5.2卸載應(yīng)用軟件.................................................................................................61

3.6操作系統(tǒng)....................................................................................................................62

3.6.1操作系統(tǒng)的概念.............................................................................................62

3.6.2操作系統(tǒng)的功能.............................................................................................62

3.6.3操作系統(tǒng)的特征.............................................................................................64

3.6.4操作系統(tǒng)的分類.............................................................................................64

3.6.5現(xiàn)代操作系統(tǒng).................................................................................................66

3.6.6Windows操作系統(tǒng)..........................................................................................67

小結(jié)...................................................................................................................................75

習(xí)題...................................................................................................................................75

第4章程序設(shè)計與算法........................................................................................77

4.1計算機和程序設(shè)計語言.............................................................................................77

4.2面向計算機的低級語言.............................................................................................78

4.2.1機器語言.........................................................................................................78

4.2.2匯編語言.........................................................................................................79

4.3面向人類思維的高級語言.......................................................................................79

4.3.1高級語言的概念.............................................................................................79

4.3.2讓計算機理解高級語言..................................................................................80

4.3.3常見的高級語言.............................................................................................81

4.3.4Python語言的開發(fā)環(huán)境..................................................................................82

4.4程序設(shè)計的一般方法.................................................................................................84

4.4.1結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法......................................................................................84

4.4.2用流程圖表示程序的流程..............................................................................85

4.4.3面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計方法..............................................................................88

4.5問題求解與算法設(shè)計.................................................................................................90

4.5.1人的直覺與計算機的機械..............................................................................90

4.5.2用計算機求解問題的基本方法.......................................................................91

4.5.3常見的基本算法.............................................................................................92

4.5.4查找算法.........................................................................................................93目錄

4.5.5排序算法.........................................................................................................94

小結(jié)...................................................................................................................................95

習(xí)題...................................................................................................................................96

第5章辦公自動化——MicrosoftOffice................................................................97

5.1MicrosoftWord............................................................................................................97

5.1.1初識Word2016...............................................................................................97

5.1.2文字型文檔...................................................................................................104

5.1.3表格型文檔...................................................................................................117

5.1.4圖文混排型文檔...........................................................................................123

5.1.5長文檔...........................................................................................................128

5.1.6Word高級應(yīng)用..............................................................................................144

5.2MicrosoftExcel..........................................................................................................146

5.2.1初識Excel2016.............................................................................................146

5.2.2工作表的基本操作........................................................................................148

5.2.3公式與函數(shù)...................................................................................................155

5.2.4圖表的應(yīng)用...................................................................................................164

3

信息技術(shù)導(dǎo)論

5.2.5數(shù)據(jù)管理.......................................................................................................168

5.2.6頁面設(shè)置與打印...........................................................................................178

5.2.7工作表的保護...............................................................................................181

5.3MicrosoftPowerPoint.................................................................................................182

5.3.1初識PowerPoint2016....................................................................................183

5.3.2最基本的演示文稿........................................................................................187

5.3.3數(shù)據(jù)圖表.......................................................................................................194

5.3.4幻燈片動畫...................................................................................................208

5.3.5放映及輸出...................................................................................................216

5.3.6演示文稿的設(shè)計原則....................................................................................223

小結(jié).................................................................................................................................224

習(xí)題.................................................................................................................................225

第6章多媒體應(yīng)用基礎(chǔ)......................................................................................235

46.1多媒體技術(shù)概述.......................................................................................................235

6.1.1多媒體的含義...............................................................................................235

6.1.2多媒體技術(shù)的基本特征................................................................................236

6.1.3多媒體技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域................................................................................238

6.1.4多媒體技術(shù)的發(fā)展趨勢................................................................................241

6.2多媒體數(shù)據(jù)壓縮編碼技術(shù)........................................................................................242

6.2.1壓縮編碼的必要性與可能性........................................................................242

6.2.2數(shù)據(jù)壓縮理論及分類....................................................................................243

6.2.3靜態(tài)圖像壓縮編碼標準................................................................................244

6.2.4數(shù)字視頻壓縮編碼標準................................................................................245

6.2.5數(shù)字音頻壓縮編碼標準................................................................................245

6.3多媒體數(shù)據(jù)處理.......................................................................................................246

6.3.1圖像處理.......................................................................................................246

6.3.2計算機動畫...................................................................................................265

6.3.3視頻處理.......................................................................................................268

6.3.4音頻處理.......................................................................................................273

6.3.5多媒體數(shù)據(jù)集成...........................................................................................275

6.4綜合實例——多媒體數(shù)據(jù)集成之“電子雜志”......................................................276

小結(jié).................................................................................................................................279

習(xí)題.................................................................................................................................279

第7章網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ).........................................................................................281

7.1計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ).......................................................................................................281

7.1.1計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展........................................................................................281

7.1.2計算機網(wǎng)絡(luò)的功能........................................................................................283

7.1.3計算機網(wǎng)絡(luò)的分類........................................................................................283

7.1.4網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議....................................................................................283

7.2計算機網(wǎng)絡(luò)的組成...................................................................................................284

7.2.1網(wǎng)絡(luò)硬件和傳輸介質(zhì)....................................................................................284

7.2.2網(wǎng)絡(luò)軟件.......................................................................................................285

7.2.3網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)...............................................................................................285

7.3Internet的基本技術(shù).................................................................................................286

7.3.1Internet簡介..................................................................................................287

7.3.2Internet地址和域名......................................................................................288

7.3.3接入Internet..................................................................................................290

7.4典型的信息服務(wù).......................................................................................................291

7.4.1萬維網(wǎng)...........................................................................................................291

7.4.2電子郵件.......................................................................................................294

7.4.3文件傳輸.......................................................................................................298

7.4.4搜索引擎.......................................................................................................300

7.5網(wǎng)頁制作..................................................................................................................300

7.5.1基本知識.......................................................................................................300

7.5.2標記語言.......................................................................................................301

7.5.3網(wǎng)頁制作軟件Dreamweaver..........................................................................303

小結(jié).................................................................................................................................305

習(xí)題.................................................................................................................................306

目錄

第8章大數(shù)據(jù)及其處理技術(shù)...............................................................................307

8.1大數(shù)據(jù)概述..............................................................................................................308

8.1.1大數(shù)據(jù)定義...................................................................................................308

8.1.2云計算...........................................................................................................309

8.1.3普適計算.......................................................................................................311

8.1.4大數(shù)據(jù)應(yīng)用...................................................................................................314

8.2大數(shù)據(jù)處理技術(shù).......................................................................................................315

8.2.1數(shù)據(jù)挖掘與信息獲取....................................................................................315

8.2.2大數(shù)據(jù)處理工具MapReduce與Hadoop.......................................................317

小結(jié).................................................................................................................................319

習(xí)題.......................................................................