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大學電腦基礎(第三版)（簡體書）
商品資訊
系列名：普通高等教育十二五規劃教材
ISBN13：9787030410085
出版社：科學出版社
作者：王建忠
出版日：2019/12/26
裝訂／頁數：平裝／365頁
規格：23.5cm*16.8cm (高/寬)
版次：3
商品簡介
目次
書摘/試閱
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商品簡介
本書以《關於進一步加強高等學校計算機基礎教學的意見暨計算機基礎課程教學基本要求》為依據，針對普通高等院校非計算機專業的教學要求，凝聚了一線教師的教學經驗與科研成果編寫而成；它闡明了計算機基礎應用的重要概念、技術和方法，提供了大量貼近實用的案例，強化了操作技能。本書結構比較合理清晰，語言準確精煉，內容詳略適當，能理論聯繫實踐，案例精彩實用。本書共九章，分別介紹了計算機基礎知識、Windows7操作系統、文字處理軟件Word2010、電子表格軟件Excel2010、演示文稿製作軟件PowerPoint2010、Photoshop平面設計基礎、網絡基礎、多媒體基礎、基礎知識綜合訓練。為方便學生上機、教師教學，本書還配套有《大學計算機基礎教程實訓》和教學課件。
目次
目錄
前言第 1章計算機基礎知識 1
1.1 計算機概述 1
1.1.1計算機的產生和發展 1
1.1.2計算機的分類 3
1.1.3計算機的特點 4
1.1.4計算機的應用 5
1.2 數據在計算機中的表示 6
1.2.1數制 6
1.2.2各進制數間的轉換 8
1.2.3非數值數據的表示 10
1.2.4計算機中的信息單位 13
1.3 計算機系統的組成 13
1.3.1計算機系統組成概述 14
1.3.2計算機的硬件系統 14 目錄
前言第 1章計算機基礎知識 1
1.1 計算機概述 1
1.1.1計算機的產生和發展 1
1.1.2計算機的分類 3
1.1.3計算機的特點 4
1.1.4計算機的應用 5
1.2 數據在計算機中的表示 6
1.2.1數制 6
1.2.2各進制數間的轉換 8
1.2.3非數值數據的表示 10
1.2.4計算機中的信息單位 13
1.3 計算機系統的組成 13
1.3.1計算機系統組成概述 14
1.3.2計算機的硬件系統 14
1.3.3計算機的主要性能指標 20
1.3.4計算機的軟件系統 20習題一 23第 2章 Windows 7操作系統 28
2.1 操作系統概述 28
2.1.1操作系統的基礎知識 28
2.1.2操作系統的功能與特點 29
2.1.3操作系統的分類 30
2.2 Windows 7操作系統概述 30
2.2.1 Windows 7的新特性 31
2.2.2 Windows 7的運行環境與安裝 32
2.2.3 Windows 7的啟動與退出 33
2.2.4獲得幫助和支持 35
2.3 Windows 7的基本操作 36
2.3.1鼠標、鍵盤和快捷鍵的使用 36
2.3.2 Windows 7的桌面 37
2.3.3窗口的操作 38
2.3.4對話框的操作 40
2.3.5菜單和工具欄 41
2.3.6應用程序的管理 42
2.4 個性化設置界面 43
2.4.1桌面管理 43
iv 大學計算機基礎
2.4.2輸入法的設置 51
2.4.3用戶賬戶 53
2.5 Windows 7的資源管理 55
2.5.1文件、文件夾和路徑的基本概念 56
2.5.2 Windows 7資源管理器 57
2.5.3創建、重命名文件和文件夾 60
2.5.4移動、復制、刪除、還原文件和文件夾 62
2.5.5文件搜索 65
2.5.6壓縮與解壓縮文件和文件夾 66
2.6 系統的日常維護與備份 68
2.6.1磁盤維護 68
2.6.2文件備份和還原 69
2.6.3系統還原 70
2.6.4 Windows輕松傳送 71
2.7 Windows 7的附件程序 72
2.7.1記事本 72
2.7.2計算器 73
2.7.3錄音機 74
2.7.4畫圖 75
2.7.5媒體播放器 75習題二 76第 3章文檔處理軟件 Word 2010 80
3.1 Word 2010概述 80
3.1.1 Word 2010的功能與特點 80
3.1.2 Word 2010的啟動與退出 81
3.1.3 Word 2010的工作界面 81
3.1.4 Word 2010的幫助功能 86
3.2 文檔的基本操作與編輯 86
3.2.1創建、保存與打開文檔 86
3.2.2文檔內容的輸入 92
3.2.3文檔內容的編輯 93
3.2.4文檔內容的查找與替換 94
3.2.5文檔的保護 96
3.3 文檔排版 97
3.3.1文字格式的設置 97
3.3.2段落格式的設置 100
3.3.3格式的復制與清除 104
3.3.4樣式的使用 105
3.3.5模板的使用 105
3.4 圖形圖像處理 107
3.4.1剪貼畫與圖片 107
目錄 v
3.4.2圖片工具 108
3.4.3插入與編輯圖形 109
3.4.4插入與編輯 SmartArt圖形 111
3.4.5插入與編輯藝術字 115
3.4.6使用文本框 119
3.4.7使用公式編輯器 121
3.5 表格制作 122
3.5.1插入表格 122
3.5.2繪制表格 123
3.5.3文本與表格的轉換 124
3.5.4編輯表格 125
3.5.5設置表格格式 127
3.5.6表格數據的排序和計算 128
3.6 文檔視圖 129
3.6.1頁面視圖 131
3.6.2閱讀版式視圖 131
3.6.3 Web版式視圖 132
3.6.4大綱視圖 132
3.6.5草稿 132
3.6.6打印預覽 133
3.7 Word高級應用 133
3.7.1自動更正 133
3.7.2腳注、尾注與批注 134
3.7.3文檔目錄 135
3.7.4郵件合并 137
3.8 頁面設置與文檔打印 138
3.8.1分欄、分頁、分節 138
3.8.2插入頁碼 140
3.8.3設置頁眉和頁腳 140
3.8.4設置頁面格式 142
3.8.5頁面背景 142
3.8.6打印輸出 144習題三 145第 4章電子表格制作軟件 Excel 2010 151
4.1 Excel 2010概述 151
4.1.1 Excel 2010 的主要功能 151
4.1.2 Excel 2010 的啟動和退出 152
4.1.3 Excel 2010的窗口組成 153
4.1.4 Excel 2010的幫助功能 153
4.2 基本操作 154
4.2.1工作簿、工作表和單元格 154
vi 大學計算機基礎
4.2.2數據錄入 155
4.2.3數據編輯 161
4.2.4數據格式化 164
4.2.5管理工作表 173
4.3 公式和函數 179
4.3.1單元格的引用 179
4.3.2公式的使用 180
4.3.3函數的使用 184
4.4 數據處理和圖表化 190
4.4.1數據清單 190
4.4.2數據排序 192
4.4.3數據篩選 194
4.4.4數據分類匯總 196
4.4.5數據透視表 197
4.4.6數據合并 200
4.5 圖表 201
4.5.1圖表概述 201
4.5.2創建圖表 202
4.5.3圖表設計 203
4.5.4圖表布局 205
4.5.5圖表格式 208
4.6 頁面設置和打印 209
4.6.1頁面設置 209
4.6.2打印區域設置和分頁 211
4.6.3打印預覽 212習題四 213第 5章演示文稿制作軟件 PowerPoint 2010 219
5.1 PowerPoint 2010概述 219
5.1.1 PowerPoint 2010的功能與特點 219
5.1.2 PowerPoint 2010的啟動與退出 220
5.1.3 PowerPoint 2010的窗口組成 220
5.1.4 PowerPoint 2010的演示文稿視圖 222
5.2 演示文稿的基本操作 224
5.2.1創建演示文稿 224
5.2.2打開演示文稿 226
5.2.3保存、另存與關閉演示文稿 226
5.2.4幻燈片中添加文本內容 227
5.2.5幻燈片的編輯 228
5.3 演示文稿中多媒體對象的插入和編輯 230
5.3.1插入和編輯圖形對象 230
5.3.2插入和編輯音頻和視頻 233
目錄 vii
5.4 演示文稿的外觀設置 237
5.4.1應用主題 237
5.4.2設置幻燈片背景 240
5.4.3設置幻燈片母版 241
5.5 演示文稿中的動畫設置 243
5.5.1設置動畫效果 243
5.5.2設置幻燈片切換效果 246
5.5.3設置超鏈接 247
5.6 演示文稿的放映、打包與打印 248
5.6.1演示文稿的放映 248
5.6.2演示文稿的打包 250
5.6.3演示文稿的打印 251習題五 252第 6章 Photoshop CS5平面設計基礎 257
6.1 圖像處理基礎知識 257
6.1.1色彩的概念及基本配色原理 257
6.1.2矢量圖與位圖 258
6.1.3分辨率 259
6.1.4圖像的色彩模式 260
6.1.5常用圖像文件格式 261
6.2 Photoshop CS5的工作界面及基本操作 262
6.2.1工作界面的介紹 262
6.2.2文件的基本操作 263
6.2.3圖像和畫布尺寸的調整 264
6.3 選區的創建、編輯與基本應用 266
6.3.1選區工具及其選項設置 266
6.3.2選區的基本操作 269
6.4 圖像的繪制、編輯與修飾 271
6.4.1繪圖工具 271
6.4.2圖章工具和修復工具 278
6.4.3文字工具組 283
6.5 圖層的管理及應用 286
6.5.1“圖層”面板 286
6.5.2圖層的基本操作 286
6.5.3圖層的樣式 288
6.6 圖像色彩的調整 289
6.6.1色階 289
6.6.2曲線 290
6.6.3亮度/對比度 291
6.6.4色相/飽和度 291
6.6.5色彩平衡 291
viii 大學計算機基礎
6.6.6自動色階、自動對比度和自動顏色 291
6.6.7替換顏色 292
6.7 濾鏡特效 292
6.7.1濾鏡的使用規則 292
6.7.2“液化”濾鏡 293
6.7.3常用濾鏡特效 294
6.7.4“抽出”濾鏡 295習題六 296第 7章網絡基礎 299
7.1 計算機網絡概述 299
7.1.1計算機網絡的定義和功能 299
7.1.2計算機網絡的構成和分類 301
7.2 計算機局域網組成 303
7.2.1主體設備 303
7.2.2連接設備 303
7.2.3傳輸介質 305
7.2.4網絡操作系統 309
7.2.5網絡協議 309
7.3 計算機網絡互連 310
7.3.1網絡互連基礎 310
7.3.2網絡互連設備 312
7.4 計算機安全 313
7.4.1計算機病毒及其分類 313
7.4.2計算機病毒的特征 314
7.4.3計算機病毒的預防和清除 316
7.4.4網絡安全 318習題七 318第 8章多媒體技術基礎 321
8.1 多媒體技術概述 321
8.1.1多媒體的概念 321
8.1.2多媒體技術的特點 322
8.1.3多媒體技術的主要研究內容 322
8.2 多媒體制作工具 323
8.2.1聲音素材制作工具 323
8.2.2圖形與圖像素材制作工具 328
8.2.3動畫與視頻制作工具 333習題八 338第 9章基礎知識綜合訓練 341習題答案 360參考文獻 366
前言第 1章計算機基礎知識 1
1.1 計算機概述 1
1.1.1計算機的產生和發展 1
1.1.2計算機的分類 3
1.1.3計算機的特點 4
1.1.4計算機的應用 5
1.2 數據在計算機中的表示 6
1.2.1數制 6
1.2.2各進制數間的轉換 8
1.2.3非數值數據的表示 10
1.2.4計算機中的信息單位 13
1.3 計算機系統的組成 13
1.3.1計算機系統組成概述 14
1.3.2計算機的硬件系統 14 目錄
前言第 1章計算機基礎知識 1
1.1 計算機概述 1
1.1.1計算機的產生和發展 1
1.1.2計算機的分類 3
1.1.3計算機的特點 4
1.1.4計算機的應用 5
1.2 數據在計算機中的表示 6
1.2.1數制 6
1.2.2各進制數間的轉換 8
1.2.3非數值數據的表示 10
1.2.4計算機中的信息單位 13
1.3 計算機系統的組成 13
1.3.1計算機系統組成概述 14
1.3.2計算機的硬件系統 14
1.3.3計算機的主要性能指標 20
1.3.4計算機的軟件系統 20習題一 23第 2章 Windows 7操作系統 28
2.1 操作系統概述 28
2.1.1操作系統的基礎知識 28
2.1.2操作系統的功能與特點 29
2.1.3操作系統的分類 30
2.2 Windows 7操作系統概述 30
2.2.1 Windows 7的新特性 31
2.2.2 Windows 7的運行環境與安裝 32
2.2.3 Windows 7的啟動與退出 33
2.2.4獲得幫助和支持 35
2.3 Windows 7的基本操作 36
2.3.1鼠標、鍵盤和快捷鍵的使用 36
2.3.2 Windows 7的桌面 37
2.3.3窗口的操作 38
2.3.4對話框的操作 40
2.3.5菜單和工具欄 41
2.3.6應用程序的管理 42
2.4 個性化設置界面 43
2.4.1桌面管理 43
iv 大學計算機基礎
2.4.2輸入法的設置 51
2.4.3用戶賬戶 53
2.5 Windows 7的資源管理 55
2.5.1文件、文件夾和路徑的基本概念 56
2.5.2 Windows 7資源管理器 57
2.5.3創建、重命名文件和文件夾 60
2.5.4移動、復制、刪除、還原文件和文件夾 62
2.5.5文件搜索 65
2.5.6壓縮與解壓縮文件和文件夾 66
2.6 系統的日常維護與備份 68
2.6.1磁盤維護 68
2.6.2文件備份和還原 69
2.6.3系統還原 70
2.6.4 Windows輕松傳送 71
2.7 Windows 7的附件程序 72
2.7.1記事本 72
2.7.2計算器 73
2.7.3錄音機 74
2.7.4畫圖 75
2.7.5媒體播放器 75習題二 76第 3章文檔處理軟件 Word 2010 80
3.1 Word 2010概述 80
3.1.1 Word 2010的功能與特點 80
3.1.2 Word 2010的啟動與退出 81
3.1.3 Word 2010的工作界面 81
3.1.4 Word 2010的幫助功能 86
3.2 文檔的基本操作與編輯 86
3.2.1創建、保存與打開文檔 86
3.2.2文檔內容的輸入 92
3.2.3文檔內容的編輯 93
3.2.4文檔內容的查找與替換 94
3.2.5文檔的保護 96
3.3 文檔排版 97
3.3.1文字格式的設置 97
3.3.2段落格式的設置 100
3.3.3格式的復制與清除 104
3.3.4樣式的使用 105
3.3.5模板的使用 105
3.4 圖形圖像處理 107
3.4.1剪貼畫與圖片 107
目錄 v
3.4.2圖片工具 108
3.4.3插入與編輯圖形 109
3.4.4插入與編輯 SmartArt圖形 111
3.4.5插入與編輯藝術字 115
3.4.6使用文本框 119
3.4.7使用公式編輯器 121
3.5 表格制作 122
3.5.1插入表格 122
3.5.2繪制表格 123
3.5.3文本與表格的轉換 124
3.5.4編輯表格 125
3.5.5設置表格格式 127
3.5.6表格數據的排序和計算 128
3.6 文檔視圖 129
3.6.1頁面視圖 131
3.6.2閱讀版式視圖 131
3.6.3 Web版式視圖 132
3.6.4大綱視圖 132
3.6.5草稿 132
3.6.6打印預覽 133
3.7 Word高級應用 133
3.7.1自動更正 133
3.7.2腳注、尾注與批注 134
3.7.3文檔目錄 135
3.7.4郵件合并 137
3.8 頁面設置與文檔打印 138
3.8.1分欄、分頁、分節 138
3.8.2插入頁碼 140
3.8.3設置頁眉和頁腳 140
3.8.4設置頁面格式 142
3.8.5頁面背景 142
3.8.6打印輸出 144習題三 145第 4章電子表格制作軟件 Excel 2010 151
4.1 Excel 2010概述 151
4.1.1 Excel 2010 的主要功能 151
4.1.2 Excel 2010 的啟動和退出 152
4.1.3 Excel 2010的窗口組成 153
4.1.4 Excel 2010的幫助功能 153
4.2 基本操作 154
4.2.1工作簿、工作表和單元格 154
vi 大學計算機基礎
4.2.2數據錄入 155
4.2.3數據編輯 161
4.2.4數據格式化 164
4.2.5管理工作表 173
4.3 公式和函數 179
4.3.1單元格的引用 179
4.3.2公式的使用 180
4.3.3函數的使用 184
4.4 數據處理和圖表化 190
4.4.1數據清單 190
4.4.2數據排序 192
4.4.3數據篩選 194
4.4.4數據分類匯總 196
4.4.5數據透視表 197
4.4.6數據合并 200
4.5 圖表 201
4.5.1圖表概述 201
4.5.2創建圖表 202
4.5.3圖表設計 203
4.5.4圖表布局 205
4.5.5圖表格式 208
4.6 頁面設置和打印 209
4.6.1頁面設置 209
4.6.2打印區域設置和分頁 211
4.6.3打印預覽 212習題四 213第 5章演示文稿制作軟件 PowerPoint 2010 219
5.1 PowerPoint 2010概述 219
5.1.1 PowerPoint 2010的功能與特點 219
5.1.2 PowerPoint 2010的啟動與退出 220
5.1.3 PowerPoint 2010的窗口組成 220
5.1.4 PowerPoint 2010的演示文稿視圖 222
5.2 演示文稿的基本操作 224
5.2.1創建演示文稿 224
5.2.2打開演示文稿 226
5.2.3保存、另存與關閉演示文稿 226
5.2.4幻燈片中添加文本內容 227
5.2.5幻燈片的編輯 228
5.3 演示文稿中多媒體對象的插入和編輯 230
5.3.1插入和編輯圖形對象 230
5.3.2插入和編輯音頻和視頻 233
目錄 vii
5.4 演示文稿的外觀設置 237
5.4.1應用主題 237
5.4.2設置幻燈片背景 240
5.4.3設置幻燈片母版 241
5.5 演示文稿中的動畫設置 243
5.5.1設置動畫效果 243
5.5.2設置幻燈片切換效果 246
5.5.3設置超鏈接 247
5.6 演示文稿的放映、打包與打印 248
5.6.1演示文稿的放映 248
5.6.2演示文稿的打包 250
5.6.3演示文稿的打印 251習題五 252第 6章 Photoshop CS5平面設計基礎 257
6.1 圖像處理基礎知識 257
6.1.1色彩的概念及基本配色原理 257
6.1.2矢量圖與位圖 258
6.1.3分辨率 259
6.1.4圖像的色彩模式 260
6.1.5常用圖像文件格式 261
6.2 Photoshop CS5的工作界面及基本操作 262
6.2.1工作界面的介紹 262
6.2.2文件的基本操作 263
6.2.3圖像和畫布尺寸的調整 264
6.3 選區的創建、編輯與基本應用 266
6.3.1選區工具及其選項設置 266
6.3.2選區的基本操作 269
6.4 圖像的繪制、編輯與修飾 271
6.4.1繪圖工具 271
6.4.2圖章工具和修復工具 278
6.4.3文字工具組 283
6.5 圖層的管理及應用 286
6.5.1“圖層”面板 286
6.5.2圖層的基本操作 286
6.5.3圖層的樣式 288
6.6 圖像色彩的調整 289
6.6.1色階 289
6.6.2曲線 290
6.6.3亮度/對比度 291
6.6.4色相/飽和度 291
6.6.5色彩平衡 291
viii 大學計算機基礎
6.6.6自動色階、自動對比度和自動顏色 291
6.6.7替換顏色 292
6.7 濾鏡特效 292
6.7.1濾鏡的使用規則 292
6.7.2“液化”濾鏡 293
6.7.3常用濾鏡特效 294
6.7.4“抽出”濾鏡 295習題六 296第 7章網絡基礎 299
7.1 計算機網絡概述 299
7.1.1計算機網絡的定義和功能 299
7.1.2計算機網絡的構成和分類 301
7.2 計算機局域網組成 303
7.2.1主體設備 303
7.2.2連接設備 303
7.2.3傳輸介質 305
7.2.4網絡操作系統 309
7.2.5網絡協議 309
7.3 計算機網絡互連 310
7.3.1網絡互連基礎 310
7.3.2網絡互連設備 312
7.4 計算機安全 313
7.4.1計算機病毒及其分類 313
7.4.2計算機病毒的特征 314
7.4.3計算機病毒的預防和清除 316
7.4.4網絡安全 318習題七 318第 8章多媒體技術基礎 321
8.1 多媒體技術概述 321
8.1.1多媒體的概念 321
8.1.2多媒體技術的特點 322
8.1.3多媒體技術的主要研究內容 322
8.2 多媒體制作工具 323
8.2.1聲音素材制作工具 323
8.2.2圖形與圖像素材制作工具 328
8.2.3動畫與視頻制作工具 333習題八 338第 9章基礎知識綜合訓練 341習題答案 360參考文獻 366
書摘/試閱
第 1章計算機基礎知識
在電子計算機出現后短短的半個多世紀里，隨著計算機及計算機應用技術的普及，計算機技術得到了飛速的發展，正迅速滲透到社會的各個領域中，并逐步進入家庭，成為一個國家現代化的重要標志之一。
近 20年來，計算機的應用不斷深入。由于計算機日益向智能化發展，人們形象地把微型計算機稱為“電腦”。
1.1 計算機概述
計算機是一種能對數字化信息進行自動高速運算的通用處理裝置。計算機科學與技術是第二次世界大戰以來發展昀快、影響昀深遠的新興學科之一。計算機產業已在世界范圍內發展成為一種極富生命力的戰略產業。
1.1.1 計算機的產生和發展
1．計算機的產生
現代計算機問世之前，計算機的發展經歷了機械式計算機、機電式計算機和萌芽期的電子計算機三個階段。
在第二次世界大戰爆發前后，軍事科學技術對高速計算工具的需求尤為迫切。在此期間，德國、美國、英國都在進行計算機的開拓工作，幾乎同時開始了機電式計算機和電子計算機的研究。
世界上第一臺電子計算機 ENIAC(Electronic Numerical Integrator and Computer)于 1946年 2月 15日由美國賓夕法尼亞大學研制成功，它主要用于計算彈道的各種非常復雜的非線性方程組。眾所周知，這些方程組是沒有辦法準確求解的，只能用數值方法近似地進行計算，因此研究一種快捷準確計算的辦法很有必要。 ENIAC后經多次改進而成為能進行各種科學計算的通用計算機。
從技術而言，ENIAC并沒有太明晰的 CPU概念。因為它采用電子管作為基本電子元件，用了 18000多個電子管，而每個電子管大約有一個普通家用 25W燈泡那么大。這樣，整部計算機有 8ft高、3ft寬、100ft長(1ft = 0.3048m)，占地 170m2，重達 30t，功率高達 140kW，每秒能進行 5000次加法運算(而人昀快的運算速度每秒僅 5次加法運算)，還能進行平方和立方運算，計算正弦和余弦等三角函數的值及其他一些更復雜的運算。這樣的速度反映出當時人類智慧的昀高水平。
2．計算機的發展
美國數學家馮·諾依曼于 1945年提出了著名的“馮·諾依曼體系結構”理論，被西方人譽為“計算機之父”。馮·諾依曼體系結構的主要內容如下：
(1)
采用二進制形式表示數據和指令。在存儲程序的計算機中，數據和指令都是以二進制形式存儲在存儲器中的。
(2)
采用存儲程序方式。這是馮·諾依曼體系結構的核心。“存儲程序方式”是指事先編制程序，將程序(包含指令和數據)存入存儲器中，計算機在運行程序時就能自動地、連續地從存儲器中依次取出指令執行。這是計算機能高速自動運行的基礎。
(3)
計算機系統由運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備五大部件組成，并規定了這五部分的基本功能。上述這些概念奠定了現代計算機的基本結構思想，到目前為止，絕大多數計算機仍沿用
這一體系結構，即馮·諾依曼型計算機體系。計算機的發展根據電子元器件的不同可以分為五代，如表 1-1所示。
表 1-1 計算機的發展階段
發展階段 邏輯器件 運算速度 起止年代 特點
第 1代 電子管 幾千次/秒 1946～1958年 內存儲器采用水銀延遲線，外存儲器有紙帶、卡片、磁帶和磁鼓。程序設計語言還處于昀低階段，使用機器語言編程，尚無操作系統出現，操作機器困難
第 2代 晶體管 幾十萬次/秒 1959～1964年 存儲器使用磁性材料制成的磁心，外存儲器有磁盤、磁帶。出現了監控程序并發展為后來的操作系統，出現了高級程序設計語言 Basic、Fortran和 Cobol，大大提出了計算機的工作效率
第 3代 集成電路 幾千萬次/秒 1965～1970年 體積、重量、功耗都進一步減小，出現了結構化、模塊化的程序設計思想，出現了結構化的程序設計語言 Pascal
第 4代 大規模、超大規模集成電路 幾億/秒 1971年至今 開始引入光盤，外部設備種類和質量都有很大提高。操作系統向虛擬操作系統發展、數據庫管理系統不斷完善和提高，程序語言進一步發展和改進
第 5代 智能計算機 萬億次/秒 1980年至今 把信息采集、存儲、處理、通信和人工智能結合起來，具有形式推理、聯想、學習和解釋能力。它的體系結構突破傳統的馮·諾依曼體系，實現高度的并行處理
3．計算機的發展趨勢
從目前的發展趨勢來看，未來的計算機是微電子技術、光學技術、超導技術和電子仿生技術相互結合的產物。計算機逐漸向巨型化、微型化、智能化和網絡化等方向發展。
(1)
巨型化。巨型化是指研制處理速度更高、傳輸速度更快、容量更大和功能更強的大規模并行處理超級計算機。目前，超級計算機的應用已與國計民生密不可分。它的應用多與國家重大工程相關，比如日本的“京”，主要用于地震海嘯預測、生命科學、新藥研制；美國的“泰坦”主要用于研究氣候變遷、核研究、材料科學等。又如，在娛樂產業的應用，《阿凡達》電影中，超過 2/3的人物與景象都是通過超級計算機計算出來的。
超級計算機已經變成“國之重器”，世界各國在超級計算機的研制上競爭激烈。 2010年，我國研制的首臺千萬億次超級計算機“天河一號”曾在全球 TOP 500超級大型計算機排行榜中排名第一，但在 2011年被日本研發的超級計算機“京”超越了。 2012年，美國的“泰坦”又超越了日本的“京”。2013年，我國研制的“天河二號”超級計算機，以峰值計算速度每秒 5.49億億次、持續計算速度每秒 3.39億億次雙精度浮點運算的優異性能位居榜首，成為全球昀快的超級計算機。
(2)
微型化。微型化是指由于微電子技術和超大規模集成電路技術的迅猛發展，計算機體積變得更小，出現了各種筆記本電腦、掌上電腦、腕上電腦等微型計算機。
(3)
多媒體化。多媒體化是指計算機能處理文字、圖形、聲音、動畫等多種形式的信息。多媒體技術是 20世紀 80年代中后期興起的一門跨學科的新技術，采用這種技術，可以使計算機具有處理圖、文、聲、像等多種媒體的能力(即成為多媒體計算機)，從而使計算機的功能更加完善，提高了計算機的應用能力。當前，全世界已形成一股開發應用多媒體技術的熱潮。與人們生活息息相關的教育、醫療、娛樂等多方面都是大量計算機多媒體化以后的成果。例如，在遠程教育中，多媒體技術的使用，使教材的思想性、科學性、藝術性充分結合，為各學科教學提供了豐富的視聽環境，給受眾以全方位的、多維的信息，提高了形象視覺和聽覺的傳遞信息比率，縮短了教學時間、擴大了教學規模。
(4)
智能化。智能化是指計算機具有類似人類的部分智能，如“思維”、“聽覺”、“行為”等能力，它是計算機發展的一個重要方向。新一代計算機將可以模擬人的感覺行為和思維過程的機理，可以“看”、“聽”、“說”、“想”、“做”，具有邏輯推理、學習與證明的能力。美國海軍的 X-47B隱形無人機是世界上第一架完全依靠人工智能進行控制的無人機，它和以往的無人機所不同的是不需要操作人員通過遠程控制設備和系統對其進行實時遙控，工作人員只需在 X-47B起飛之前為其設定好飛行任務即可，隨后安裝在飛機上的“控制顯示單元”能夠根據任務進行獨立計算，依靠 GPS、自動駕駛儀和防撞傳感器等先進的設備和技術調整飛機的前進方向和飛行模式，從而自行完成飛行任務。
(5)
網絡化。網絡化是指眾多的計算機系統通過通信線路靈活方便地連接在一起，收集和傳遞信息，并實現資源共享、均衡負載。計算機網絡是現代通信技術與計算機技術相結合的產物，它已在現代企業管理中發揮著越來越重要的作用，如銀行系統、商業系統、交通運輸系統等。計算機網絡化也極大地改變了人們的生活模式，例如，網絡購物已經在很大程度上成為人們購物時的首選，網絡上看視頻和聽音樂也成為了很多家庭娛樂生活的方式之一。
展望未來，計算機的發展必然要經歷很多新的突破。第一臺超高速全光數字計算機，已由英國、法國、德國、意大利和比利時等國家的 70多名科學家和工程師合作研制成功，光子計算機的運算速度比電子計算機快 1000倍。在不久的將來，超導計算機、神經網絡計算機等全新的計算機也會誕生，屆時計算機將發展到一個更高、更先進的水平。
1.1.2 計算機的分類
按處理數據的方式，計算機分為模擬計算機和數字計算機；按應用特點，計算機分為專用計算機和通用計算機。根據計算機的規模和性能，計算機分為以下幾類。
1．巨型計算機
巨型計算機指運算速度快、存儲容量大的高性能計算機。目前，巨型計算機主要用于戰略武器(如核武器和反導彈武器)的設計、空間技術、石油勘探、長期天氣預報、極端氣候模擬、模仿火山爆發、應急氣候、納米技術、激光技術、流體動力學和社會模擬等領域。巨型計算機的研制水平，可以在一定程度衡量一個國家的科學技術能力、工業發展水平和國家綜合實力，世界上只有少數幾個國家能生產巨型計算機。我國繼 1983年成功制造了運算速度為每秒 1億次的巨型機“銀河Ⅰ號”后，在 1993年研制成功運算速度為 10億次的“銀河Ⅱ號”， 1997年 6月又研制成功“銀河Ⅲ號”并行計算機，全系統內存容量為 9.15GB，峰值性能為每秒 130億次浮點運算。由國防科學技術大學研制、安裝部署在中國國家超級計算天津中心的“天河一號”超級計算機峰值運算速度達到了 2.507千萬億次每秒。這表明我國研制巨型計算機的水平已經進入世界先進行列。
2．大型計算機
大型計算機運算速度沒有巨型計算機那樣快，一般只有大中型企事業單位才有必要配置和管理它。以大型主機和其他外部設備為主，并且配備眾多的終端，組成一個計算機中心，才能充分發揮大型主機的作用。美國 IBM公司生產的 IBM360、IBM370、IBM9000系列，就是國際上有代表性的大型主機。
3．
中型計算機
中型計算機與大型計算機的區別不甚明顯，通常用于國家重點科研機構、重點理工科院校。
4．
小型計算機
小型計算機一般為中小型企事業單位或某一部門所用，如高等院校的計算機中心都以一臺小型機為主機，配以幾十臺甚至上百臺終端機，以滿足大量學生學習程序設計課程的需要。當然其運算速度和存儲容量都比不上大型主機。美國 DEC公司生產的 VAX系列機、IBM 公司生產的 AS/400機，以及我國生產的太極系列機都是小型計算機的代表。
5．
工作站工作站是介于個人計算機和小型計算機之間的一種高檔微型機。 1980年，美國 Apollo公司推出世界上第一臺工作站 DN-100。十幾年來，工作站迅速發展，現已成長為專用于處理某類特殊事務的一種獨立的計算機系統。著名的 SUN、HP和 SGI等公司是目前昀大的幾個生產工作站
的廠家。工作站通常配有高檔 CPU、高分辨率的大屏幕顯示器和大容量的內外存儲器，具有較強的數據處理能力和高性能的圖形功能。它主要用于圖像處理、計算機輔助設計等領域。
6．
微型計算機微型計算機也稱為個人計算機，簡稱微機、 PC機。微型計算機已進入儀器、儀表、家用電器等小型儀器設備中，同時也作為工業控制過程的心臟，使儀器設備實現“智能化”。20世紀 70年代以來，由于大規模和超大規模集成電路的飛速發展，微處理器芯片連續更新換代，微型計算機連年降價，加上豐富的軟件和外部設備，操作簡單，使微型計算機很快普及到社會各個領域并走進了千家萬戶。隨著微電子技術的進一步發展，筆記本電腦、掌上電腦等微型計算機必將以更優的性能價格比受到人們的歡迎。
隨著計算機技術的發展，各類機器之間的差別越來越不明顯。近幾年的高檔微機的速度、性能甚至超過了前幾年的小型計算機。
1.1.3 計算機的特點
1．運算速度快
計算機能以極快的速度進行運算和邏輯判斷。由于計算機運算速度快，使得許多過去無法處理的問題都能得以及時解決。例如，天氣預報問題，要迅速分析大量的氣象數據資料，才能作出及時的預報。若手工計算需十幾天才能得出結論，
在電子計算機出現后短短的半個多世紀里，隨著計算機及計算機應用技術的普及，計算機技術得到了飛速的發展，正迅速滲透到社會的各個領域中，并逐步進入家庭，成為一個國家現代化的重要標志之一。
近 20年來，計算機的應用不斷深入。由于計算機日益向智能化發展，人們形象地把微型計算機稱為“電腦”。
1.1 計算機概述
計算機是一種能對數字化信息進行自動高速運算的通用處理裝置。計算機科學與技術是第二次世界大戰以來發展昀快、影響昀深遠的新興學科之一。計算機產業已在世界范圍內發展成為一種極富生命力的戰略產業。
1.1.1 計算機的產生和發展
1．計算機的產生
現代計算機問世之前，計算機的發展經歷了機械式計算機、機電式計算機和萌芽期的電子計算機三個階段。
在第二次世界大戰爆發前后，軍事科學技術對高速計算工具的需求尤為迫切。在此期間，德國、美國、英國都在進行計算機的開拓工作，幾乎同時開始了機電式計算機和電子計算機的研究。
世界上第一臺電子計算機 ENIAC(Electronic Numerical Integrator and Computer)于 1946年 2月 15日由美國賓夕法尼亞大學研制成功，它主要用于計算彈道的各種非常復雜的非線性方程組。眾所周知，這些方程組是沒有辦法準確求解的，只能用數值方法近似地進行計算，因此研究一種快捷準確計算的辦法很有必要。 ENIAC后經多次改進而成為能進行各種科學計算的通用計算機。
從技術而言，ENIAC并沒有太明晰的 CPU概念。因為它采用電子管作為基本電子元件，用了 18000多個電子管，而每個電子管大約有一個普通家用 25W燈泡那么大。這樣，整部計算機有 8ft高、3ft寬、100ft長(1ft = 0.3048m)，占地 170m2，重達 30t，功率高達 140kW，每秒能進行 5000次加法運算(而人昀快的運算速度每秒僅 5次加法運算)，還能進行平方和立方運算，計算正弦和余弦等三角函數的值及其他一些更復雜的運算。這樣的速度反映出當時人類智慧的昀高水平。
2．計算機的發展
美國數學家馮·諾依曼于 1945年提出了著名的“馮·諾依曼體系結構”理論，被西方人譽為“計算機之父”。馮·諾依曼體系結構的主要內容如下：
(1)
采用二進制形式表示數據和指令。在存儲程序的計算機中，數據和指令都是以二進制形式存儲在存儲器中的。
(2)
采用存儲程序方式。這是馮·諾依曼體系結構的核心。“存儲程序方式”是指事先編制程序，將程序(包含指令和數據)存入存儲器中，計算機在運行程序時就能自動地、連續地從存儲器中依次取出指令執行。這是計算機能高速自動運行的基礎。
(3)
計算機系統由運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備五大部件組成，并規定了這五部分的基本功能。上述這些概念奠定了現代計算機的基本結構思想，到目前為止，絕大多數計算機仍沿用
這一體系結構，即馮·諾依曼型計算機體系。計算機的發展根據電子元器件的不同可以分為五代，如表 1-1所示。
表 1-1 計算機的發展階段
發展階段 邏輯器件 運算速度 起止年代 特點
第 1代 電子管 幾千次/秒 1946～1958年 內存儲器采用水銀延遲線，外存儲器有紙帶、卡片、磁帶和磁鼓。程序設計語言還處于昀低階段，使用機器語言編程，尚無操作系統出現，操作機器困難
第 2代 晶體管 幾十萬次/秒 1959～1964年 存儲器使用磁性材料制成的磁心，外存儲器有磁盤、磁帶。出現了監控程序并發展為后來的操作系統，出現了高級程序設計語言 Basic、Fortran和 Cobol，大大提出了計算機的工作效率
第 3代 集成電路 幾千萬次/秒 1965～1970年 體積、重量、功耗都進一步減小，出現了結構化、模塊化的程序設計思想，出現了結構化的程序設計語言 Pascal
第 4代 大規模、超大規模集成電路 幾億/秒 1971年至今 開始引入光盤，外部設備種類和質量都有很大提高。操作系統向虛擬操作系統發展、數據庫管理系統不斷完善和提高，程序語言進一步發展和改進
第 5代 智能計算機 萬億次/秒 1980年至今 把信息采集、存儲、處理、通信和人工智能結合起來，具有形式推理、聯想、學習和解釋能力。它的體系結構突破傳統的馮·諾依曼體系，實現高度的并行處理
3．計算機的發展趨勢
從目前的發展趨勢來看，未來的計算機是微電子技術、光學技術、超導技術和電子仿生技術相互結合的產物。計算機逐漸向巨型化、微型化、智能化和網絡化等方向發展。
(1)
巨型化。巨型化是指研制處理速度更高、傳輸速度更快、容量更大和功能更強的大規模并行處理超級計算機。目前，超級計算機的應用已與國計民生密不可分。它的應用多與國家重大工程相關，比如日本的“京”，主要用于地震海嘯預測、生命科學、新藥研制；美國的“泰坦”主要用于研究氣候變遷、核研究、材料科學等。又如，在娛樂產業的應用，《阿凡達》電影中，超過 2/3的人物與景象都是通過超級計算機計算出來的。
超級計算機已經變成“國之重器”，世界各國在超級計算機的研制上競爭激烈。 2010年，我國研制的首臺千萬億次超級計算機“天河一號”曾在全球 TOP 500超級大型計算機排行榜中排名第一，但在 2011年被日本研發的超級計算機“京”超越了。 2012年，美國的“泰坦”又超越了日本的“京”。2013年，我國研制的“天河二號”超級計算機，以峰值計算速度每秒 5.49億億次、持續計算速度每秒 3.39億億次雙精度浮點運算的優異性能位居榜首，成為全球昀快的超級計算機。
(2)
微型化。微型化是指由于微電子技術和超大規模集成電路技術的迅猛發展，計算機體積變得更小，出現了各種筆記本電腦、掌上電腦、腕上電腦等微型計算機。
(3)
多媒體化。多媒體化是指計算機能處理文字、圖形、聲音、動畫等多種形式的信息。多媒體技術是 20世紀 80年代中后期興起的一門跨學科的新技術，采用這種技術，可以使計算機具有處理圖、文、聲、像等多種媒體的能力(即成為多媒體計算機)，從而使計算機的功能更加完善，提高了計算機的應用能力。當前，全世界已形成一股開發應用多媒體技術的熱潮。與人們生活息息相關的教育、醫療、娛樂等多方面都是大量計算機多媒體化以后的成果。例如，在遠程教育中，多媒體技術的使用，使教材的思想性、科學性、藝術性充分結合，為各學科教學提供了豐富的視聽環境，給受眾以全方位的、多維的信息，提高了形象視覺和聽覺的傳遞信息比率，縮短了教學時間、擴大了教學規模。
(4)
智能化。智能化是指計算機具有類似人類的部分智能，如“思維”、“聽覺”、“行為”等能力，它是計算機發展的一個重要方向。新一代計算機將可以模擬人的感覺行為和思維過程的機理，可以“看”、“聽”、“說”、“想”、“做”，具有邏輯推理、學習與證明的能力。美國海軍的 X-47B隱形無人機是世界上第一架完全依靠人工智能進行控制的無人機，它和以往的無人機所不同的是不需要操作人員通過遠程控制設備和系統對其進行實時遙控，工作人員只需在 X-47B起飛之前為其設定好飛行任務即可，隨后安裝在飛機上的“控制顯示單元”能夠根據任務進行獨立計算，依靠 GPS、自動駕駛儀和防撞傳感器等先進的設備和技術調整飛機的前進方向和飛行模式，從而自行完成飛行任務。
(5)
網絡化。網絡化是指眾多的計算機系統通過通信線路靈活方便地連接在一起，收集和傳遞信息，并實現資源共享、均衡負載。計算機網絡是現代通信技術與計算機技術相結合的產物，它已在現代企業管理中發揮著越來越重要的作用，如銀行系統、商業系統、交通運輸系統等。計算機網絡化也極大地改變了人們的生活模式，例如，網絡購物已經在很大程度上成為人們購物時的首選，網絡上看視頻和聽音樂也成為了很多家庭娛樂生活的方式之一。
展望未來，計算機的發展必然要經歷很多新的突破。第一臺超高速全光數字計算機，已由英國、法國、德國、意大利和比利時等國家的 70多名科學家和工程師合作研制成功，光子計算機的運算速度比電子計算機快 1000倍。在不久的將來，超導計算機、神經網絡計算機等全新的計算機也會誕生，屆時計算機將發展到一個更高、更先進的水平。
1.1.2 計算機的分類
按處理數據的方式，計算機分為模擬計算機和數字計算機；按應用特點，計算機分為專用計算機和通用計算機。根據計算機的規模和性能，計算機分為以下幾類。
1．巨型計算機
巨型計算機指運算速度快、存儲容量大的高性能計算機。目前，巨型計算機主要用于戰略武器(如核武器和反導彈武器)的設計、空間技術、石油勘探、長期天氣預報、極端氣候模擬、模仿火山爆發、應急氣候、納米技術、激光技術、流體動力學和社會模擬等領域。巨型計算機的研制水平，可以在一定程度衡量一個國家的科學技術能力、工業發展水平和國家綜合實力，世界上只有少數幾個國家能生產巨型計算機。我國繼 1983年成功制造了運算速度為每秒 1億次的巨型機“銀河Ⅰ號”后，在 1993年研制成功運算速度為 10億次的“銀河Ⅱ號”， 1997年 6月又研制成功“銀河Ⅲ號”并行計算機，全系統內存容量為 9.15GB，峰值性能為每秒 130億次浮點運算。由國防科學技術大學研制、安裝部署在中國國家超級計算天津中心的“天河一號”超級計算機峰值運算速度達到了 2.507千萬億次每秒。這表明我國研制巨型計算機的水平已經進入世界先進行列。
2．大型計算機
大型計算機運算速度沒有巨型計算機那樣快，一般只有大中型企事業單位才有必要配置和管理它。以大型主機和其他外部設備為主，并且配備眾多的終端，組成一個計算機中心，才能充分發揮大型主機的作用。美國 IBM公司生產的 IBM360、IBM370、IBM9000系列，就是國際上有代表性的大型主機。
3．
中型計算機
中型計算機與大型計算機的區別不甚明顯，通常用于國家重點科研機構、重點理工科院校。
4．
小型計算機
小型計算機一般為中小型企事業單位或某一部門所用，如高等院校的計算機中心都以一臺小型機為主機，配以幾十臺甚至上百臺終端機，以滿足大量學生學習程序設計課程的需要。當然其運算速度和存儲容量都比不上大型主機。美國 DEC公司生產的 VAX系列機、IBM 公司生產的 AS/400機，以及我國生產的太極系列機都是小型計算機的代表。
5．
工作站工作站是介于個人計算機和小型計算機之間的一種高檔微型機。 1980年，美國 Apollo公司推出世界上第一臺工作站 DN-100。十幾年來，工作站迅速發展，現已成長為專用于處理某類特殊事務的一種獨立的計算機系統。著名的 SUN、HP和 SGI等公司是目前昀大的幾個生產工作站
的廠家。工作站通常配有高檔 CPU、高分辨率的大屏幕顯示器和大容量的內外存儲器，具有較強的數據處理能力和高性能的圖形功能。它主要用于圖像處理、計算機輔助設計等領域。
6．
微型計算機微型計算機也稱為個人計算機，簡稱微機、 PC機。微型計算機已進入儀器、儀表、家用電器等小型儀器設備中，同時也作為工業控制過程的心臟，使儀器設備實現“智能化”。20世紀 70年代以來，由于大規模和超大規模集成電路的飛速發展，微處理器芯片連續更新換代，微型計算機連年降價，加上豐富的軟件和外部設備，操作簡單，使微型計算機很快普及到社會各個領域并走進了千家萬戶。隨著微電子技術的進一步發展，筆記本電腦、掌上電腦等微型計算機必將以更優的性能價格比受到人們的歡迎。
隨著計算機技術的發展，各類機器之間的差別越來越不明顯。近幾年的高檔微機的速度、性能甚至超過了前幾年的小型計算機。
1.1.3 計算機的特點
1．運算速度快
計算機能以極快的速度進行運算和邏輯判斷。由于計算機運算速度快，使得許多過去無法處理的問題都能得以及時解決。例如，天氣預報問題，要迅速分析大量的氣象數據資料，才能作出及時的預報。若手工計算需十幾天才能得出結論，
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