《大學計算機基礎教程》是根據大學計算機基礎教學大綱編寫的計算機應用基礎教材。全 書共分為7章，主要內容包括計算機基礎知識、操作系統(tǒng)基礎、文字處理 軟件Word 2010，電子表格處理軟件Excel 2010、演示文稿制作軟件 PowerPoint 2010、計算機網絡與安全、信息檢索與利用等。
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《大學計算機基礎教程》可作為高等學校非計算機專業(yè)的“大學計算機基礎”課程教材， 也可供其他計算機愛好者學習使用。
第1章 計算機基礎知識
1.1 計算機概述
現代電子計算機簡稱計算機，俗稱為電腦，是一種能夠按照程序自動運行、能夠存儲并高速處理海量數據的現代化智能電子設備，是20世紀最先進的科學技術發(fā)明之一。隨著計算機技術的飛速發(fā)展，計算機的功能越來越強大，它的應用領域也從最初的軍事科研應用擴展到社會的各個領域，改變了人類現有的生活方式，對人類的生產生活產生了極其重要的影響，成為信息社會中必不可少的工具。
計算機的應用在中國越來越普遍，可以說遍布生活的各個角落，工商、教育、醫(yī)藥、政府、娛樂、科研、家庭都離不開計算機的幫助�，F代社會，網絡的迅速發(fā)展，為計算機的普及提供了非常重要的外部條件。改革開放以后，中國計算機用戶的數量不斷攀升，應用水平不斷提高，特別是在互聯網、通信、多媒體等領域的應用取得了不錯的成績。截至2013年12月，中國網民規(guī)模達到6.38億，互聯網普及率為45.8%。
1.1.1 計算機的發(fā)展
從1946年2月14日，美國賓夕法尼亞大學研制的世界上第一臺電子計算機“電子數字積分計算機”(Electronic Numerical And Calculator，ENIAC)至今，如圖1-1所示，計算機技術以驚人的速度發(fā)展，根據所用電子器件的不同，計算機的發(fā)展過程可分為4個階段。
圖1-1 第一臺電子計算機
第1代：電子管時代(1946～1958年)
硬件方面，電子器件采用的是真空電子管，電子管計算機體積大、功耗高、可靠性差、速度慢(一般為每秒數千次至數萬次)、價格昂貴。軟件方面，采用的是機器語言、匯編語言。應用領域以軍事和科學計算為主。
第2代：晶體管時代(1958～1964年)
硬件方面，電子器件采用晶體管，晶體管計算機體積縮小、能耗降低、可靠性提高、運算速度提高(一般為每秒數10萬次，可高達300萬次)。主存儲器采用磁芯存儲器，外存儲器開始使用磁盤，并提供了較多的外部設備。軟件方面，開始有了系統(tǒng)軟件，提出了操作系統(tǒng)概念，使用Fortran、Cobol和Algol等高級程序設計語言編寫程序。應用領域以科學計算和事務處理為主，并開始進入工業(yè)控制領域。
第3代：集成電路時代(1964～1970年)
硬件方面，電子器件采用中、小規(guī)模集成電路(MSI、SSI)，計算機的體積更小，速度更快(一般為每秒數百萬次至數千萬次)，功能更強大，價格更低，耗電量更省，可靠性更高。軟件方面，出現了分時操作系統(tǒng)以及結構化、規(guī)�；绦蛟O計方法。應用領域開始進入文字處理和圖形圖像處理領域。
第4代：大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路時代(1970年至今)
硬件方面，電子器件采用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路(LSI和VLSI)。計算機的存儲容量、運算速度和功能都有極大的提高，提供的硬件和軟件更加豐富和完善。在這個階段，計算機向巨型和微型兩極發(fā)展，出現了微型計算機。微型計算機的出現使得計算機的應用進入了突飛猛進的發(fā)展時期，特別是微型計算機與多媒體技術的結合，將計算機的生產和應用推向了新的高潮。
1.1.2 計算機的分類
計算機的種類很多，而且分類的方法也很多，常用的分類方法有兩種，一種是按用途劃分，一種是按規(guī)模劃分。
1．按用途劃分
1)通用計算機
廣泛適用于一般科學運算、學術研究、工程設計和數據處理等，具有功能多、配置全、用途廣、通用性強的特點，市場上銷售的計算機多屬于通用計算機。
2)專用計算機
是為用于某種特殊需要而設計的計算機，通常增強了某些特定功能，忽略一些次要要求，所以專用計算機能高速度、高效率地解決特定問題，具有功能單純、使用面窄甚至專機專用的特點。
2．按規(guī)模劃分
根據計算機的規(guī)模和性能不同，通常把計算機分為以下6大類。
1)超級計算機或稱巨型機
超級計算機通常是指運算速度超過每秒1億次的高性能計算機，它是目前功能最全、速度最快、軟硬件配套齊備、價格最貴的計算機。例如目前世界上運行最快的超級機速度為每秒5.49億億次浮點運算。生產巨型機的公司有美國的Cray公司、TMC公司，日本的富士通公司、日立公司等。我國研制的銀河機也屬于巨型機，銀河Ⅰ型為億次機，銀河Ⅱ型為10億次機。
2)小超級機或稱小巨型機
小超級機又稱桌上型超級電腦，與巨型機的系統(tǒng)結構在基本原理方面相差不大，但使用了更加先進的大規(guī)模集成電路，在技術上采用高性能的微處理器組成并行多處理器系統(tǒng)，使巨型機小型化，因而體積小、成本低，甚至可以作為桌面機形式。典型產品有美國Convex公司的C-1、C-2、C-3等；Alliant公司的FX系列等。
3)大型主機
通常所說的大、中型計算機一般具有大容量內、外存儲器，多種類型的I/O通道，支持批處理和分時處理等多種工作方式，最新出現的大型主機還支持并行處理技術。主要應用于集中處理海量數據的部門，如銀行或某些大型企業(yè)。IBM公司在大型主機市場一直處于霸主地位，DEC、富士通、日立、NEC也生產大型主機。不過隨著微機與網絡的迅速發(fā)展，大型主機正在走下坡路。許多計算中心的大型機正在被高檔微機群取代。
4)小型機
小型機是20世紀60年代中期發(fā)展起來的一類計算機，運算速度可達到每秒100萬次。與大型主機相比，結構簡單，成本較低，易于使用和維護，可供中小企事業(yè)單位使用。典型的小型機是美國DEC公司的PDP系列計算機、IBM公司的AS/400系列計算機，以及我國的DJS-130計算機等。
5)工作站
工作站就是一臺高檔微機，其特點是易于聯網、能大容量存儲數據、數據處理能力強、配備大屏幕顯示器和較強的網絡通信功能。工作站主要適用于企業(yè)辦公自動化控制，例如用于計算機輔助設計、圖像處理、軟件工程以及大型控制中心。
6)個人計算機
個人計算機或稱微型機或PC機，它的核心是微處理器，這是目前發(fā)展最快的領域。今天所說的個人計算機一般泛指所有的個人計算機，比如桌上型電腦、筆記本電腦、掌上電腦等。個人計算機的應用可謂無處不在，應用于社會的各個領域。
1.1.3 計算機系統(tǒng)的組成
一個完整的計算機系統(tǒng)通常包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分，如圖1-2所示。
圖1-2 計算機系統(tǒng)組成
1．計算機的硬件系統(tǒng)
計算機硬件系統(tǒng)是指構成計算機的所有實體部件的集合，具體地說，硬件系統(tǒng)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。直觀地看，計算機硬件是一大堆設備，它們都是看得見摸得著的，是計算機進行工作的物質基礎，也是計算機軟件發(fā)揮作用、施展技能的舞臺。
1)運算器
運算器是執(zhí)行算術運算和邏輯運算的部件，它的任務是對信息進行加工處理。運算器由算術邏輯單元、累加器、狀態(tài)寄存器和通用寄存器組等組成。
算術邏輯單元是用于完成加、減、乘、除等算術運算，與、或、非等邏輯運算及移位、求補等操作的部件。累加器用于暫存操作數和運算結果。狀態(tài)寄存器也稱為標志寄存器，用于存放算術邏輯單元在工作中產生的狀態(tài)信息。通用寄存器組是一組寄存器，運算時用于暫存操作數或數據地址。
算術邏輯單元、累加器和通用寄存器的位數決定了CPU的字長，字長通常和算術邏輯單元、累加器和通用寄存器的長度是一致的。例如在32位字長的CPU中，算術邏輯單元、累加器和通用寄存器都是32位。
2)控制器
控制器是計算機的神經中樞。它按照主頻的節(jié)拍產生各種控制信號，以指揮整機工作，即決定在什么時間、根據什么條件、執(zhí)行什么動作，使整個計算機能夠有條不紊地自動執(zhí)行程序。
控制器要從內存中按順序取出各條指令。每取出一條指令，就分析這條指令，然后根據指令的功能向各部件發(fā)出控制命令，控制它們執(zhí)行這條指令中規(guī)定的任務。當各部件執(zhí)行完控制器發(fā)出的命令之后，都會發(fā)出對執(zhí)行情況的“反饋信息”。當控制器得知一條指令執(zhí)行完后，會自動順序取出下一條要執(zhí)行的指令，重復上面的工作過程，只不過對不同的指令發(fā)出不同的控制命令而已。
3)存儲器
計算機的工作過程就是在程序的控制下對數據信息進行加工處理的過程。因此，計算機中必須有存放程序和數據的部件，這個部件就是存儲器。存儲器的主要功能是保存信息。它的作用類似一臺錄音機，使用時可以取出原記錄內容而不破壞其信息，這種取數的操作稱為存儲器的“讀”。也可以把原來保存的內容抹去，重新記錄新的內容，這種存數的操作稱為存儲器的“寫”。
根據作用上的不同，存儲器分為兩大類：內存儲器和外存儲器。
(1)內存儲器。內存用來存放當前正在使用的或者隨時要使用的程序或數據。計算機運算之前，程序和數據通過輸入設備送入內存。運算開始后，內存不僅要為其他部件提供必需的信息，也要保存運算的中間結果及最后結果。總之，它要和各個部件直接打交道，進行數據傳送。因此，為了提高計算機的運算速度，要求內存能進行快速的存數和取數操作。對于內存，CPU直接對它進行訪問。目前，計算機和微型計算機內部使用的都是半導體存儲器。
(2)外存儲器。由于價格和技術方面的原因，內存的存儲容量受到限制。為了滿足存儲大量信息的需要，必須采用價格便宜的輔助存儲器，又稱外存儲器。常用的外存儲器有磁帶存儲器、磁盤存儲器、光盤存儲器等。外存用來存放“暫時不用”的程序或數據。外存容量要比內存大得多，但它存取信息的速度要比內存慢。通常外存不與計算機內其他部件交換數據，只與內存交換數據，而且不是按單個數據進行存取，而是按成批數據進行交換。
外存與內存有許多不同之處。一是外存不怕停電，磁盤上的信息可保存數年之久；二是外存的容量不像內存那樣受多種限制，可以很大，如磁盤的容量有10GB、40GB等；三是外存的價格也較便宜。
由于外存儲器設置在計算機外部，所以也可歸屬于計算機外部設備。
4)輸入設備
輸入設備的任務是輸入操作者提供的原始信息，并將它變?yōu)闄C器能識別的信息，然后存放在內存中。微型計算機系統(tǒng)中常用的輸入設備有鍵盤、鼠標器、圖形掃描儀、數字化儀、條形碼輸入器等。
(1)鍵盤是計算機最常用的輸入設備，用戶的各種命令、程序和數據都可以通過鍵盤輸入計算機，所以鍵盤起著人與計算機之間信息交流的橋梁作用。
(2)鼠標是一種手持式的坐標定位部件，可替代光標移動鍵進行光標定位操作和替代回車鍵操作。在各種軟件的支持下，通過鼠標器上的按鈕可完成特定的功能。目前使用的鼠標有機械鼠標、光學鼠標和光學機械鼠標，它通過RS-232C串行口和主機相連接。
(3)圖形掃描儀是一種圖形、圖像的專用輸入設備。利用它可以迅速地將圖形、圖像、照片、文本從外部環(huán)境輸入計算機中。
(4)條形碼是一種用線條和線條間的間隔按一定規(guī)則表示數據的條形符號。它具有準確、可靠、靈活、實用、制作容易、輸入速度快等優(yōu)點，廣泛用于物資管理、商場、銀行、醫(yī)院等部門。
閱讀條形碼要用專門的條形碼閱讀器在條形碼上掃描，將光信號轉換為電信號，經譯碼后輸入計算機。
(5)光筆是用來在顯示屏幕上作圖的輸入設備，與相應的硬件和軟件配合，可實現在屏幕上作圖、改圖及進行圖形放大、移動、旋轉等操作。
(6)觸摸屏是一種快速實現人機對話的工具。一般是在熒光屏前安裝一塊特殊的玻璃屏幕，當手指觸摸屏幕時，引起觸點正反面間電容值或電阻發(fā)生變化，控制器將這種變化翻譯成(x， y)坐標值，再傳送給計算機。
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