计算机应用基础（Windows 10 WPS Office） 模块1 计算机基础.pdf

算机应用基础(Windowsl O+WPS;Office)模块一计算机基础目录。任务一探秘计算机O任务二详解计算机中信息的表示。任务三了解计算机前沿技术情景引入从重达30余吨的庞然大物到可随身携带的掌上电脑，计算机的发展究竟经 历了怎样的历程？从最初的数值计算到可以利用计算机进行办公、学习、娱 乐计算机究竟给我们的工作、学习和生活带来了什么样的变化？任务分析在本任务中，我们将了解计算机的发展、特点、分类及应用领域，掌握计 算机的基本结构和工作原理，以及计算机系统的组成，并熟悉计算机主要性能 指标的含义。01-1 了解计算机的发展表1-1计算机的发展阶段发展阶段起止年份主要元器件主存储器特点主要应用第一代19461957 年电子管汞延迟线 或磁鼓体积庞大、功耗大、运算速度低、可靠性差、价格昂贵科学计算第二代19581964 年晶体管磁芯体积、功耗减小，运算速度提高，价格下降，出现了高级语言科学计算、工 业控制等第三代19651970 年中小规模 集成电路半导体体积、功耗进一步减小，可靠性及运算速度 进一步提高，操作系统逐渐成熟，出现多种 应用软件科学计算、文 字处理、图形图 像处理等第四代1971年至今大规模及超 大规模集成 电路集改度更高的半导体性能大幅度提高，价格大幅度下降，编程语 言和软件丰富多彩渗透到社会的 各个领域01-2 了解计算机的特点与分类 L计算机的特点运算速度快运算精度高存储功能强具有逻辑判断能力自动化程度高01-2 了解计算机的特点与分类I 2.计算机的分类n 巨型计算机。具有极高的性能和极大的规模，价格昂贵，U I主要用于航天、气象、地质勘探等尖端科技领域。nn大型计算机。主要用于复杂事务处理、海量信息管理、大型UZ数据库管理和数据通信等。no小型计算机。其特点是结构简单、可靠性高和维护费用低。目前，小型机已逐渐被微机取代。n,微型计算机。其特点是体积小、功耗低、功能多、性价比高。HZl按结构和性能的不同，微机又可分为单片机、单板机、个人计 算机（PC）、工作站和服务器等几种类型。01-2 了解计算机的特点与分类2.计算机的分类图巨型机图1-2大型机台式计算机笔记本电脑一体机平板电脑图个人计算机01-3 了解计算机的应用领域I 1.科学计算科学计算又称数值计算，是计算机最早的应 用领域。科学计算所解决的大多是科学研究和工 程技术中所提出的数学问题的计算。这类计算往 往公式复杂、难度很大，用一般计算工具或人力 难以完成。例如，在神舟飞船的轨道计算、三峡 大坝的应力计算等方面，计算机都发挥着不可替 代的作用。01-3 了解计算机的应用领域I 2.数据处理数据处理又称信息处理，是指利用 计算机来收集.加工、检索和管理各种 数据，从而使人们获得更多有用的信息,如办公自动化、人口统计、财务管理、新闻采集与发布等。图1-4为某企业的 信息管理系统。图某企业的信息管理系统01-3 了解计算机的应用领域I 3.自动控制计算机在自动控制方面的应用，大大地促进了工业生产自 动化技术的普及和提高。工业生产是一系列连续而重复的工作过程，利用计算机对 生产过程进行实时控制，可以降低劳动者的工作强度，提高产 品的数量和质量。例如，纺织机械的织造过程控制、高铁组列车的自动牵引 控制、生产流水线的自动控制等，都是计算机在自动控制方面 的典型应用。O 1-3 了解计算机的应用领域I 4.计算机辅助系统图利用计算机设计的建筑模型计算机辅助系统包括计算机辅助设计、计 算机辅助制造和计算机辅助教学等。其中，计算机辅助设计(computer aided design,CAD)是指利用计算机进行工 程设计，如飞机设计、船舶设计、建筑设计、机械设计等。图1-5为利用计算机设计的建筑 模型。01-3 了解计算机的应用领域I 5.人工智能人工智能(artificial intelligence,AI)是指让计算机模拟人类的某些智力活动和 行为，使其具有人的感知能力，能够看、听，并自动学习知识；具有人的思维能力，能够判断、分析、推理和决策；具有人的 行为能力，能够自动根据外界情况来执行 某些任务。图1-6为利用人工智能技术研制的机器 人。图卜6利用人工智能技术研制的机器人01-3 了解计算机的应用领域6.多媒体应用多媒体(Multimedia)是文本、图形.图像、音频、动画和视频等各种媒体的组 合物。近年来，多媒体技术被广泛应用于医 疗、教育、商业、军事、出版等领域。图 1-7为某茶叶的多媒体广告截图。图利用多媒体技术制作的广告01-3 了解计算机的应用领域I 7.计算机网络计算机网络是现代计算机技术与通信 技术高度发展和密切结合的产物，它利用 通信设备和线路将地理位置不同、功能独 立的多个计算机系统互连起来，实现网络 中的资源共享和信息传递。例如，全世界最大的计算机网络 Internet（因特网）把整个地球变成了一个 小小的村落，人们可以方便地在网上 查询信息、下载资源、通信、学习、娱乐 和买卖东西等。必备知识一计算机的基本结构与工作原理存数数据存储器数据、程序输入输入设备一程序?存储 数数指令寻旨令输入 指令运行 指令控制器输出设备运算结果输出中央处理器输出 指令T数据信息流向 一控制信息流向运 算 器图冯诺依曼计算机的硬件体系结构及工作流程。必备知识二计算机系统的组成件统微型计算机系统件统 软系中央处理器（CPU）gjjjl内存储器只读存储器（ROM）和随机存储器（RAM）存储器3匚外存储器（硬盘、移动硬盘和U盘等）输入设备（键盘、鼠标、扫描仪、摄像头和麦克风等）I输出设备（显示器、打印机、音箱和投影仪等）操作系统（Windows、UNIX、Linux等）系统软件，语言处理程序（C、C#、Python、Java等）,数据库管理系统（SQL Server.MySQL、Oracle等）办公软件（Microsoft Office.WPS Office等）I图形图像处理软件（CorelDRAW.Photoshop等）口应用软件A辅助设计软件（AutoCAD.UG、SolidWorks等）网络软件（QQ、正、迅雷等）其他应用软件图9计算机系统的组成O必备知识三 计算机的主要性能指标核心：又称内核，是CPU最重要的组成部分。CPU所有的计算、接受/存储命令、处理数 据都由核心执行。主频：是指CPU的时钟频率，单位是MHz或GHz,用于表示CPU运算和处理数据的速度。字长：是指CPU在单位时间内一次能处理的二进制数的位数。字长越大，CPU的工作效率 越运算速度：是指计算机每秒钟所能执行的指令条数，一般用百万条指令/秒（MIPS）来描述。存储容量：包括内存容量和硬盘容量。内存是CPU可以直接访问的存储器，其容量的大小 反映了计算机即时存储和处理信息的能力。兼容性：是指硬件之间、软件之间或是软硬件组合系统之间相互协调工作的程度。0 情景引入利用计算机可以采集、存储和处理各种信息，也可以将这些信息转换为用 户能识别的文字、图像、音频或视频等进行输出。那么这些信息在计算机内部 是如何表示和存储的呢？任务分析二进制是计算机表示信息的基础。在本任务中，我们将主要了解常用数制 及其转换方法，熟悉常见的信息编码方式，并掌握数据的存储单位和换算。O 2-1数制转换I L计算机中的数制数制也称计数制，是用一组固定的符号和统一 的规则来表示数值的方法。人们通常采用的数制有 十进制、二进制、八进制和十六进制。数值的表示都包含两个基本要素：基数和位权。(1)基数是一种进位计数制允许使用的基本数 字符号的个数。(2)位权简称权，是指数制中每个固定位 置对应的单位值(常数)，其值等于以基数为底，以数字符号所处位置的序号为指数的整数次幕。O 2-1数制转换1 2.数制的转换(1)其他进制数转换为十进制数：将其他进制数按位权展开，然后各项相加，即可得 到相应的十进制数。【例1-1 将二进制数10110.101转换为十进制数。按权展开(10110.101)2=1x24+0 x23+1x22+1x21+0 x2+1x2T+0 x22+1x2-=16+0+4+2+0+0.5+0+0.125二(22.625)ioO 2-1数制转换1 2.数制的转换【例1-2】将八进制数654.23转换为十进制数。fetZ(654.23)8=6x82+5x8,+4x80+2x8-1+3x8-2=384+40+4+0.25+0.046875=(428.296875)io【例1-3】将十六进制数3A6E.5转换为十进制数。按权展开(3A6E.5)i6=3xl63+10 xl62+6xl6414xl60+5xl6T=12288+2560+96+14+0.3125=(14958.3125)ioO 2-1数制转换1 2.数制的转换(2)十进制数转换为二进制数：整数部分的转换采用除2取余法。小数部分的转 换则采用乘2取整法。【例1-4 将十进制数43.625转换为二进制数。O 2-1数制转换1 2.数制的转换将43.625的整数部分和小数部分分开处理:整数部分取余数2 43 1 个2 21 110 05 12 2 02 1 10小数部分取整数0.625x2=1.25 10.25x2=0.5 00.5x2=l 1结果：(43.625)10=(101011.101)2O 2-1数制转换1 2.数制的转换(3)二进制数、八进制数、十六进制数之间的转换：对照表1-2进行转换即可。十进制:进制八进制十六进制十进制:进制八进制十六进制000000091001119100011110101012A200102211101113B300113312110014C401004413110115D501015514111016E601106615111117F7011177161000020108100010817100012111表12各种进制数码对照表O 2-1数制转换1 2.数制的转换【例1-5 将二进制数10101011.110101转换为八进制数。N=(010 101 011.110 101)2(整数高位补 0)2 5 3 6 5所以,(10101011.110101)2=(253.65)8【例1-6】将八进制数162.52转换为二进制数。N=(l56 22)8001 110 010101 010所以，(162.52)8=(1110010.10101)202-2掌握计算机中信息的编码Ilasqi码在西文领域，目前普遍采用的 字符编码是ASCII码（美国标准信 息交换码），有七位版本和八位 版本两种。目前，国际上通用且使用最广 泛的字符有十进制数字符号09,大、小写的英文字母，各种运算 符、标点符号等，这些字符的个 数不超过128个。因此，用 七位二进制数 就可以对这些 字符进行编码。七位ASCII码 也称标准 ASCII 码。02-2掌握计算机中信息的编码I 2.汉字编码(1)汉字外码(输入码)：汉字外码也称汉字输入码，是用键盘将汉字输入到计算 机中的编码方式。(2)汉字交换码(国标码)：汉字交换码是汉字信息处理系统之间或者通信系统之 间进行信息交换的汉字代码，简称交换码，它是为方便在各种系统、设备之间进行信息 交换而制定的。(3)汉字机内码：机内码是在计算机内部进行存储、处理的汉字代码。每一个汉字 输入计算机后都转换为机内码，然后才能在计算机中处理和传输。(4)汉字字形码：字形码是汉字的输出码。输出汉字时都采用图形方式，无论汉字 的笔画多少，每个汉字都可以写在同样大小的方块中。通常用16x16点阵来显示汉字。必备知识一 二进制数的算术运算与逻辑运二进制数的算术运算包括加法、减法、乘法和除法运算。二进制加法运算规则：0+0=0;0+1=1;1+0=1;1+1=0（向高位进位1）。二进制减法运算规则：0-0=0;1-0=1;1-1=0;0-1=1（向高位借1，借1当2）。二进制乘法运算规则：0 x0=0；0 x1=0；1X0=0；1x1=1。二进制除法运算规则：0:1=0；1-1=1；0:0和1:0均无意义。二进制数的逻辑运算包括与（八）、或（V）、非（）和异或（）运算。二进制逻辑与运算运算规则：0八0二0；0a1=0;1AO=O;1A1=1O二进制逻辑或运算运算规则：OvO=o;0vl=l;lvo=l；lvl=lo二进制逻辑非运算运算规则：0二1；1二0。二进制逻辑异或运算运算规则：00=0;01=1;10=1;11=00。必备知识二 数据的存储单位及换算计算机中数据的最基本存储单位是位和字节。位（bit）:1个二进制位称为比特，用b表示。它是计算机中数据存储的最小单位。1位可以表示o或r。字节（byte）:8个二进制位称为字节，用B表示。它是数据处理和数据存储的基本 单位。例如，一个英文字母占一个字节，一个汉字占两个字节。止矽卜，计算机中通常用KB（千字节）、MB（兆字节）、GB（吉字节）或TB（太字节）表示存储设备的容量或文件的大小，它们之间的换算关系如下。1 B=8 bit 1 KB=1024 B 1 MB=1024 KB 1 GB=1024 MB 1 TB=1024 GB情景引入随着信息技术的飞速发展，近年来，我们经常听到一些热词，如物联网、大数据、云计算、人工智能、VR和AR等，它们为我们的生活带来了哪些改变呢？任务分析在本任务中，我们将了解计算机前沿技术（物联网、大数据、云计算、人 工智能、VR和AR等）的概念和各自在产业中的应用，以及与之相关的一些技术。03-1 了解物联网物联网（internet of things z loT）又称传感网，是利用射频识别（RFID）、传感器、全 球定位系统（GPS）、激光扫描器等信息传感技术和设备，按约定的协议，把任何物体与互联 网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一 种网络。物联网的定义包含两层意思：一是物联网的基础仍然是互联网，它是在互联网的基础上延 伸和扩展的网络；二是其用户终端延伸和扩展到了任何物体之间，使任何物体之间都可以进行 信息交换和通信。简而言之，物联网就是物物相连的互联网，如图1-26所示。物联网作为一种新兴的信息技术，其应用正在迅速向各个领域蔓延，从家居（见图1-27）、医疗、物流、交通、零售、金融、工业到农业，物联网的应用无处不在。例如，时下流行的共 享单车，只要拿出手机扫一扫即可打开智能锁骑行，这些智能锁使用的就是物联网技术。03-1 了解物联网图126物联网示意图图1-27智能家居03-2 了解大数据大数据特征大数据(big data)也称海量数据或巨量数 据，是指数据量大到无 法利用传统数据处理技 术在合理的时间内获取、存储、管理和分析的数 据集合。C 海量的数据规模(volume)。口 快速的数据流转(velocity)。6多样的数据类型(variety)。数据价值密度低(value)o03-3 了解云计算云计算（cloud computing）既 是一种计算机创新技术，也是一种IT 服务模式。它将计算任务分布在互联 网上由大量计算机（通常是一些大型 服务器集群）构成的资源池中，并将 资源池中的资源（计算力、存储空间、带宽、软件等）虚拟成一个个可任意 组合、可大可小的资源集合，然后以 服务的形式提供给用户使用。03-3 了解云计算企业云云存储系统大规模数据处理云云杀毒开发测试云（一）工作中的安全云 戏 游03-4 了解人工智能人工智能(artificial intelligence,AI)是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的 理论、方法、技术及应用系统的一门学科，其目标是生产出能以人类智能相似的方式做出反应 的智能机器。图129自动驾驶汽车图130无人机03-5 了解VR和AR|l了解vr虚拟现实(virtual reality,VR)是指利用计算机技术模拟出一个逼真的三维空间虚拟世 界，使用户完全沉浸其中，并能与其进行自然交互，就像在真实世界中一样。例如，VR游戏 可以让用户完全沉浸在游戏中，犹如身临其境，如图1-31所示。图VR游戏03-5 了解VR和AR|1.了解ar增强现实(augmented reality,AR)是把真实 环境和虚拟环境结合起来的一种技术。与VR不同的是,AR是在现实的环境中叠加虚拟内容，实现了虚实结合。例如，在零售领域，可以利用AR进行试装(见图 1-34)、试妆，让消费者得到更好的购物体验。图134 AR线下试装。必备知识一物联网的体系结构物联网作为一个网络系统，与其他网络一样，也有其特有的体系结构。它包括感知层、网 络层和应用层3个层次，如图1-36所示。应用层互联网 无线网络有线网络I网 It I层2G/3G/4G/5G WLAN/WiMAX人体感应器综合识别与感知4n 阅读器摄像头 红外感应器停车场感应器 电子标签感知层拨号网络/局域网络 私有网络/专线网络汽车货架服装图136物联网的3层结构模型。必备知识二云计算的服务类型(1)基础设施即服务(laaS)laaS主要是出售计算能力、存储和带宽等基础资源。2)平台即服务(PaaSPaaS主要面向软件开发人员，它提供了完整的云端开发环境，使软件开发者无须 在本地安装开发工具，可以直接在云端开发软件，不但节省了开发者的成本和时间，而且加快了产品的上线速度。(3)软件即服务(SaaS)SaaS主要面向企业或个人用户，它将某些应用软件封装成服务，让用户可以通过 浏览器或Ap p随时随地使用这些服务。必备知识三人工智能的关键技术人工智能关键技术自然语言处理语音识别机器人技术。必备知识三 人工智能的关键技术图137机器学习图1-38生物特征识别。必备知识三 人工智能的关键技术图1-39利用工业机器人组装汽车图140利用服务机器人送餐