信息技术基础教程

“十四五”高等职业教育公共课程系列教材

信息技术基础教程

曹瑛魏威◎主编

内容简介

本书依据高职院校人才培养需求及《高等职业教育专科信息技术课程标准（2021年版）》要

求，不断适应新时代信息技术的发展，结合编者多年的教学实践，以新知识和新的教学理念为依

托，以培养大学生信息技术素养（包括办公自动化、“互联网+”、创新创业和移动互联网应用、

大数据和信息安全等素养）为目标，有针对性地编写了相关内容，同时兼顾了全国计算机一级等

级考试的需求。

本书适合作为高等职业教育非计算机专业学生的“信息技术基础”课程的教材，也适合各院

校、企事业单位中参加全国计算机等级考试（MS-Office）人员备考和学习使用。

图书在版编目（CIP）数据

信息技术基础教程/曹瑛，魏威主编.—北京：中国

铁道出版社有限公司，2022.9

“十四五”高等职业教育公共课程系列教材

ISBN978-7-113-29580-6

Ⅰ.①信…Ⅱ.①曹…②魏…Ⅲ.①电子计算机-

高等职业教育-教材Ⅳ.①TP3

中国版本图书馆CIP数据核字(2022)第153651号

书名：信息技术基础教程

作者：曹瑛魏威

策划：翟玉峰潘晨曦编辑部电话：（010）83517321

责任编辑：翟玉峰绳超

封面设计：刘颖

责任校对：孙玫

责任印制：樊启鹏

出版发行：中国铁道出版社有限公司（100054，北京市西城区右安门西街8号）

网址：/51eds/

印刷：三河市宏盛印务有限公司

版次：2022年9月第1版2022年9月第1次印刷

开本：787mm×1092mm1/16印张：14.5字数：371千

印数：1～4000册

书号：ISBN978-7-113-29580-6

定价：39.80元

版权所有侵权必究

凡购买铁道版图书，如有印制质量问题，请与本社教材图书营销部联系调换。电话：（010）63550836

打击盗版举报电话：（010）63549461

前言

《信息技术基础教程》是教学内容和教学方法的知识载体，是教学的基本工具，

是落实课程改革思想和实现培养目标的重要手段。本教材内容选取适合高职学生

的特点，同时突出职业性、时效性和实用性，实现从单一的“知识、技能”到“应

用能力和意识”培养目标的转换。本教材以帮助学生提高信息素养为主要目的，

以满足不同专业的学生个性发展为基本理念，包括教学规定的知识点和实训内

容，并将基础知识点与等级考试考点合理结合，既注重应用能力和意识的培养，

同时又注重可操作性和实用性，重点培养互联网信息技术素养，编写理念是“提

升信息获取和处理能力，培养信息技术素养与思维”。教材建设目标之一是“理

论以够用为度”，即理解“是什么”，了解“为什么”；之二是“专业技能以实用

为本”，即掌握“用在哪”以及“如何用”。实现思路是“教学做一体化，注重

技能领悟，创造信息价值”。

本教材参考《高等职业教育专科信息技术课程标准（2021年版）》要求进行编

写。其中，单元一主要介绍计算机基础知识。同时，带领学生了解“互联网+”、大

数据和信息安全等最新知识，提高学生的信息素养；单元二介绍中文操作系统

Windows7的基础知识和基本操作方法等；单元三主要介绍文字处理软件Word2016

的基础知识、各种操作方法及典型专业案例应用；单元四主要介绍演示文稿软件

PowerPoint2016的基础知识和各种应用操作方法；单元五主要介绍电子表格软件

Excel2016的基础知识和各种应用操作方法，以及如何在实际案例中解决问题；单

元六主要介绍计算机网络的基础知识、各种网络应用软件的操作方法等。学生通过

系统学习，可以熟练掌握“信息技术基础”课程的所有知识点及综合应用，并涵盖

了全国计算机等级考试（一级）的基本内容和上机考试操作的基本要领，可帮助考

生有效备考。

II信息技术基础教程

本教材由曹瑛、魏威任主编，张润花、景晓玲任副主编。曹瑛负责全书的统

稿和定稿工作。

由于时间仓促、编者水平有限，书中难免有疏漏和不足之处，敬请各位读者

批评指正。

编者

2022年6月

目录

单元一计算机基础知识·······················1项目八行业常用软件、技术及应用

项目一计算机基础概述····················1（以建筑类行业为例）···········30

任务一计算机的发展概况··············1任务一BIM概述························30

任务二计算机的特点····················2任务二CAD概述························31

任务三计算机的分类····················3任务三PKPM概述······················32

任务四计算机的应用····················3任务四VR概述··························32

任务五计算机的研究和发展············4任务五3D打印技术概述···············33

项目二计算机系统的组成·················6任务六3S技术概述·····················35

任务一计算机系统·······················6任务七无人机技术概述················35

任务二计算机硬件的基本结构·········7任务八三维激光扫描技术概述········35

任务三微型计算机的软件系统········11任务九智慧工地概述···················36

项目三数制及编码·························14单元二中文操作系统Windows7············37

任务一数制的基本概念················14项目一认识操作系统······················37

任务二二进制数·························14任务一操作系统的基本概念···········37

任务三其他进制数······················14任务二操作系统的主要功能···········37

任务四不同进制数之间的转换········15任务三计算机操作系统的演变

项目四字符及汉字编码···················17与发展···························38

任务一ASCII码·························17项目二学习Windows7操作系统·······38

任务二汉字编码·························18任务一系统安装·························39

项目五多媒体计算机······················20任务二Windows7的启动和退出·····40

任务一多媒体的概念···················20任务三认识Windows7的桌面·······41

任务二多媒体技术的特性·············20任务四Windows7的窗口的认识

任务三媒体的数字化···················21及操作···························42

任务四多媒体数据压缩················22任务五剪贴板简介······················44

项目六计算机病毒及其防治·············22任务六启动和退出应用程序···········44

任务一计算机病毒的定义、特性、任务七帮助系统及新增功能简介·····45

分类及危害······················22任务八在Windows中使用DOS······46

任务二计算机病毒的预防·············24项目三Windows资源管理器·············46

项目七汉字输入····························25任务一目录和路径简介················49

任务一键盘的基本操作················25任务二文件和文件夹的管理···········49

任务二鼠标的基本操作················26任务三磁盘管理·························54

任务三中文输入法使用················27项目四“回收站”的使用··················56

任务四拼音输入法使用················27

II信息技术基础教程

项目五Windows7控制面板··············56任务三设置项目符号和编号···········87

任务一桌面设计·························57任务四使用格式刷······················88

任务二系统属性设置···················58任务五设置段落边框和底纹···········89

任务三打印机安装和使用·············59任务六其他常用格式设置·············90

任务四卸载应用程序···················60项目七表格的创建和应用················91

任务五中文输入法的设置·············60任务一创建表格·························91

任务六系统日期和时间设置···········61任务二表格的设置······················92

项目六Windows附件······················61任务三表格的基本编辑················94

任务一“画图”程序使用·············61任务四表格与文本之间的转换········98

任务二记事本使用······················62任务五表格排序和计算················99

任务三计算器使用······················62项目八综合实训··························102

单元三文字处理软件Word2016············63单元四演示文稿软件PowerPoint2016·····103

项目一初识Word2016····················63项目一初识PowerPoint2016···········103

项目二Word2016启动和退出···········64任务一了解PowerPoint2016的

任务一Word2016的启动··············64新功能与特点·················103

任务二Word2016的退出··············65任务二了解主要组成对象···········108

任务三认识Word2016的操作界面···65任务三PowerPoint2016的启动

项目三Word文档的基本编辑············68与退出·························109

任务一文档的基本操作················68任务四了解PowerPoint2016的

任务二输入对象·························70窗口与视图····················109

任务三文本的简单编辑················73项目二演示文稿的创建·················111

任务四查找和替换文本················74任务一创建演示文稿·················111

任务五撤销和恢复······················76任务二打开演示文稿·················112

项目四文档页面设置······················77任务三保存演示文稿·················113

任务一设置页面大小···················77任务四打印演示文稿·················113

任务二设置页眉和页脚················78任务五关闭演示文稿·················114

任务三插入和设置页码················79项目三演示文稿的编辑·················114

任务四插入分页符和分节符···········79任务一管理幻灯片····················114

项目五图文混排····························81任务二编辑幻灯片中的文本对象···116

任务一使用艺术字······················81任务三编辑幻灯片的外观···········117

任务二插入形状（图形）·············82项目四在演示文稿中插入对象·········120

任务三插入图片·························83任务一插入剪贴画和图片···········120

任务四使用文本框······················83任务二插入图形·······················121

任务五使用图示·························84任务三插入艺术字和文本框·········122

项目六文本的格式化······················85任务四插入表格·······················123

任务一文本字体格式化················85任务五插入SmartArt图形···········125

任务二文本段落格式化················86任务六插入媒体剪辑·················126

目录III

任务七插入屏幕录制·················126任务二单元格地址引用··············159

项目五演示文稿的浏览和放映·········126任务三公式输入和公式复制·········159

任务一幻灯片的浏览·················127任务四自动求和计算和其他常用

任务二幻灯片的动画设置···········127函数计算·······················161

任务三了解幻灯片切换方式·········130任务五函数的使用····················161

任务四了解幻灯片放映··············130项目七图表·······························170

项目六演示文稿的输出与打印·········132任务一创建图表·······················170

任务一演示文稿的打包··············132任务二图表编辑和图表格式化······171

任务二演示文稿的打印··············133项目八数据统计及管理·················174

项目七综合实训··························134任务一认识数据清单·················174

单元五电子表格软件Excel2016··········135任务二数据排序·······················175

项目一初识Excel2016··················135任务三数据筛选·······················177

项目二认识Excel2016界面···········137任务四数据汇总·······················180

任务一认识标题栏····················137任务五数据透视表及合并计算······181

任务二认识功能区····················137项目九综合实训··························185

任务三认识工具栏····················138单元六网络基础知识和应用··············188

任务四认识状态栏····················138项目一认识计算机网络·················188

任务五认识编辑栏····················138任务一了解计算机网络的产生

任务六认识工作表····················138与发展趋势····················188

项目三创建和编辑工作表··············140任务二了解网络的功能··············189

任务一创建工作簿····················140任务三了解网络的分类··············189

任务二输入数据·······················140任务四了解网络拓扑结构···········190

任务三填充数据·······················143任务五认识网络传输介质和网络

任务四选取单元格····················144设备····························191

任务五编辑单元格····················145任务六了解网络协议·················193

项目四工作表基本操作·················149项目二局域网及其使用·················194

任务一选定工作表····················149任务一认识局域网的特征···········194

任务二插入、删除、重命名工作表··149任务二了解局域网的基本组成······195

任务三移动、复制工作表···········150项目三Internet基础······················195

任务四隐藏或显示工作表···········151任务一了解Internet的起源与现状

项目五格式化工作表····················152及在中国的发展··············195

任务一设置数字格式·················152任务二了解Internet应用和服务···196

任务二设置对齐方式和字体格式···153任务三IP地址和域名·················198

任务三添加边框和底纹··············154任务四了解Internet的接入方式····200

任务四使用格式·······················156项目四InternetExplorer9.0使用······202

项目六公式和函数·······················157任务一浏览Web页···················202

任务一认识公式·······················157任务二搜索Web页···················203

IV信息技术基础教程

任务三认识收藏夹····················204任务二认识“互联网+”的六大特征··217

任务四Web信息的保存··············205项目八物联网就在身边·················218

项目五电子邮件的使用·················206任务一认识物联网····················218

任务一认识电子邮件地址及电子任务二认知物联网的应用···········218

邮件服务器····················207任务三物联网的技术体系···········220

任务二学习电子邮件的收发·········207项目九网络安全··························220

项目六电子商务应用····················212任务一认识网络安全·················220

任务一了解电子商务的概念与分类··212任务二网络安全措施·················221

任务二了解电子商务的营利模式···213项目十“互联网+”下的大学生创新

任务三了解电子支付·················213创业····························222

任务四了解团购·······················214任务一大学生创新创业优劣势分析··222

任务五电子商务购物实例简介······215任务二信息时代下的“互联网+”

项目七互联网+，我们+什么？········217与大学生创新创业···········223

任务一认识“互联网+”·············217参考文献········································224

单元一计算机基础知识

单元导读

电子计算机（electroniccomputer）是一种能够按照预先编制和存储的程序，自动、高速地进

行大量数值计算和各种信息处理的现代化智能电子设备。本单元主要介绍计算机的一些基础知识，

通过对本单元的学习，了解计算机的发展、特点及用途；掌握计算机系统的主要软硬件组成部件

及各部件的主要功能；了解计算机中使用的数制和各数制之间的转换；了解计算机病毒、多媒体

及计算机未来应用发展趋势等基本知识。

重点难点

计算机的概念、类型及其应用领域；计算机系统的配置及主要技术指标。

数制和数制之间的转换。

计算机的数据与编码。

计算机硬件系统和软件系统的组成和功能。

计算机的未来应用发展趋势。

建筑行业常用计算机软件的认识。

项目一计算机基础概述

◆任务一计算机的发展概况

1946年2月15日，世界上第一台电子计算机ENIAC（electronicnumericalintegratorand

calculator）在美国宾夕法尼亚大学诞生。ENIAC采用18800个电子管和1500个继电器，重达30t，

占地170m2，主要应用于弹道计算工作。虽然每秒仅进行5000次加法运算，但它具有划时代的

意义。多年来，人们以计算机物理器件的变革作为标志，把计算机的发展划分为4代。

第一代（1946—1958年）电子管时代，其主要逻辑元件是电子管。主存储器先采用延迟线，

后采用磁鼓磁心，外存储器使用磁带。软件方面，用机器语言和汇编语言编写程序。这个时期计

算机的特点是，体积庞大，运算速度低（一般每秒几千次到几万次），成本高，可靠性差，内存容

量小。第一代计算机主要用于科学计算，从事军事和科学研究方面的工作。

第二代（1959—1964年）晶体管时代，其主要逻辑元件是晶体管。主存储器采用磁心，外存储

器使用磁带和磁盘。软件方面开始使用管理程序，后期使用操作系统，并出现了FORTRAN、COBOL、

ALGOL等一系列高级程序设计语言。该时期计算机的应用扩展到数据处理、自动控制等领域。计算

机的运行速度已提高到每秒几十万次，体积已大大减小，可靠性和内存容量也有较大的提高。

第三代（1965—1970年），计算机采用中、小规模集成电路，主存储器使用半导体存储器，

2信息技术基础教程

外存储器使用磁盘。软件方面，操作系统进一步完善，高级语言数量增多，出现了面向用户的应

用软件。运行速度提高到每秒几十万次到几百万次，可靠性和存储容量进一步提高。计算机和通

信密切结合起来，广泛地应用到科学计算、数据处理、事务管理、工业控制等领域。

第四代（1971年至今），计算机的主要逻辑元件是大规模和超大规模集成电路。主存储器采

用半导体存储器，外存储器采用大容量的软、硬磁盘及光盘。软件方面，发展了数据库管理系统、

通信软件等。计算机的运行速度达到每秒千万次到亿亿次。计算机的发展进入了以计算机网络为

特征的时代。

计算机的发展日新月异。1983年，中国人民解放军国防科技大学（简称“国防科技大学”）

研制成功“银河-Ⅰ”巨型计算机，运行速度达每秒1亿次。1992年，国防科技大学计算机研究

所研制的巨型计算机“银河-Ⅱ”通过鉴定，该机运行速度为每秒10亿次。我国已相继研制成功

了运行速度达到每秒5.49亿亿次的“天河二号”，每秒12.5亿亿次的“神威·太湖之光”巨型计

算机，其系统的综合技术已达到当前国际先进水平，填补了我国通用巨型计算机的空白，标志着

我国计算机的研制技术已进入世界领先行列。

2020年，中国科学技术大学成功构建76个光子的量子计算原型机“九章”，2021年，“九章”

的升级版“九章二号”成功构建，再次刷新国际光量子操纵的技术水平，其处理特定问题的速度

比目前全球最快的超级计算机快亿亿亿倍。加上2021年10月中国科学技术大学发布的超导量子

计算机“祖冲之二号”，这一系列令人瞩目的成果，标志着我国已成为世界上唯一一个在超导和光

量子两个“赛道”上达到“量子优越性”里程碑的国家。

◆任务二计算机的特点

计算机作为一种通用的信息处理工具，它具有极高的处理速度、很强的存储能力、精确的计

算和逻辑判断能力等，其主要特点如下：

1．运算速度快

当今计算机系统的运算速度已达到每秒百亿次、上千亿次，甚至亿亿次，目前运算速度还

在不断提高，使大量复杂的科学计算问题得以解决。例如，卫星轨道的计算、24小时天气预

报的计算等，过去人工计算需要几年、几十年，而现在用计算机计算只需几天甚至几分钟就可

完成。

2．计算精确度高

一般计算机可以有几十位（二进制）甚至更高位有效数字，计算精度可由千分之几到百万分

之几，是其他计算工具望尘莫及的。

3．具有记忆和逻辑判断能力

计算机不仅能进行计算，而且能把参加运算的数据、程序以及中间结果和最后结果保存起来，

以供用户随时调用；还可以对各种信息（如语言、文字、图形、图像、音乐等）进行算术运算和

逻辑运算，甚至进行推理和证明。

4．有自动控制能力

计算机内部操作是根据人们事先编好的程序自动控制进行的，计算机十分严格地按程序规定

的步骤进行操作，整个过程不需人工干预。

单元一计算机基础知识3

◆任务三计算机的分类

计算机的规模指它的体积、字长、运算速度、存储容量、外围设备、输入和输出能力等技术

指标。

1．按规模分类

（1）巨型机（supercomputer）

巨型机运算速度快，存储容量大，运算速度达100万亿次以上，价格昂贵，主要应用于尖端

科学研究和军事科学。

（2）大/中型机（mainframe）

大/中型机运算速度在100万亿次以上，允许多用户同时使用。主要用于大型企业、商业管理、

数据处理或网络服务器。

（3）小型机（minicomputer）

小型机具有规模小、结构简单、成本低、操作简单、易于维护、与外围设备连接容易等特点，

适合在中小型企事业单位应用。

（4）微型计算机（microcomputer）

微型计算机是由大规模集成电路构成的体积小、结构紧凑、价格低且具有一定功能的计算机。

（5）工作站（workstation）

为了某种特殊的用途而将高性能的计算机系统输入/输出设备与专用软件结合在一起就构成

了工作站。工作站具有大容量的主存和大屏幕显示器，一般包括主机、扫描仪、图形显示器、绘

图仪等。主要用于图像处理和计算机辅助设计等领域。计算机目前趋向巨型和微型两级发展。

2．按使用范围分类

（1）通用计算机

通用计算机适用于一般科学计算、工程设计及数据处理等广泛用途的计算中。

（2）专用计算机

专用计算机是为适应某种特殊应用而设计的计算机。如飞机的自动驾驶仪等。

3．按处理能力分类

微型计算机按照结构可以分为8位机、16位机、32位机、64位机。

◆任务四计算机的应用

计算机的应用已深入社会的各个领域，有信息的地方就可以使用计算机。归纳起来可分为以

下几个方面：

1．科学计算

科学计算也称数值计算，用于完成科学研究和工程技术中提出的数学问题的计算。随着现代

科学技术的进一步发展，数值计算在现代科学研究中的地位不断提高，在尖端科学领域中，显得

尤为重要。例如，人造卫星轨迹的计算，房屋抗震强度的计算，火箭、宇宙飞船的研究设计都离

不开计算机的精确计算，气象预报也属于科学计算应用领域。

2．数据处理

数据处理也称非数值计算，是指对信息进行存储、加工、分类、统计、查询及处理等操作。目

4信息技术基础教程

前计算机的信息处理应用已非常普遍，如人事管理、库存物流管理、财务管理、图书资料管理、

商业购物数据交流、情报检索、经济管理等。

3．自动控制

自动控制是指通过计算机对某一过程进行自动操作，它不需要人工干预，能按预定的目标和

预定的状态进行过程控制。目前被广泛用于操作复杂的钢铁企业、石油化工业、医药工业等生产

中。计算机自动控制还在国防和航空航天领域中起决定性作用。例如，无人驾驶飞机、导弹、人

造卫星和宇宙飞船等飞行器的控制，都是靠计算机实现的。使用计算机进行自动控制可大大提高

控制的实时性和准确性，提高劳动效率，减轻劳动强度，降低成本，缩短生产周期。

4．计算机辅助设计和辅助教学

计算机辅助设计（computeraideddesign，CAD）是指借助计算机的帮助，人们可以自动或半

自动地完成各类工程设计工作。目前，CAD技术已应用于飞机设计、船舶设计、建筑设计、机械

设计、大规模集成电路设计等。采用计算机辅助设计，可缩短设计时间，提高工作效率，节省人力、

物力和财力，更重要的是提高了设计质量。有些国家已把CAD和计算机辅助制造（computeraided

manufacturing，CAM）、计算机辅助测试（computeraidedtest，CAT）及计算机辅助工程（computeraided

engineering，CAE）组成一个集成系统，使设计、制造、测试和管理有机地组成一体，形成高度的自

动化系统，因此产生了计算机集成制造系统（computerintegratedmanufacturingsystem，CIMS）。

计算机辅助教学（computeraidedinstruction，CAI）是指用计算机来辅助完成教学计划或模拟

某个实验过程。CAI不仅能减轻教师的负担，还能激发学生的学习兴趣，提高教学质量，为培养

现代化高质量人才提供了有效方法。

5．人工智能

人工智能（artificialintelligence，AI）是指计算机模拟人类某些智力行为的理论、技术和应用。

其主要内容是研究如何让计算机完成过去只有人才能做的智能工作，核心目标是赋予计算机人脑

一样的智能。例如：模式识别中的指纹识别技术已经得到了广泛应用；计算机辅助翻译极大地提

高了翻译效率；手写输入技术已经在手机上得以普及；在医疗诊断、定理证明、语言翻译、智能

模拟、机器人等方面，已有了显著的成效。

6．多媒体和网络技术应用

随着电子技术特别是通信和计算机技术的发展，人们将文本、音频、视频、动画、图形和图

像等各种媒体综合起来，构成一种全新的概念—多媒体（multimedia）。在医疗、教育、商业、

银行、保险、行政管理、军事、工业、广播和出版等领域中，多媒体的发展很快。计算机网络技

术的发展和应用进一步深入社会的各行各业，通过高速信息网实现数据与信息的查询、高速通信

服务（电子邮件、电视电话、电视会议、文档传输）、电子教育、电子娱乐、电子购物（通过网络

选看商品、办理购物手续、质量投诉等）、远程医疗和会诊、交通信息管理等。计算机的应用将推

动信息社会更快地向前发展。

◆任务五计算机的研究和发展

1．嵌入式系统

嵌入式系统（embeddedsystem），是一种“完全嵌入受控器件内部，为特定应用而设计的专用

计算机系统”。

单元一计算机基础知识5

2．网格计算

网格计算是专门针对复杂科学计算的新型计算模式，这种计算模式是利用互联网把分散在

不同地理位置的计算机组织成一个“虚拟的超级计算机”，其中每个参与计算的计算机就是一个

“结点”，成千上万个“结点”组成一张“网格”，所以称其为“网格计算”。网格计算有两个优

势：①处理能力超强；②能充分利用网上计算机的闲置处理能力。

3．中间件技术

中间件是介于应用软件与操作系统之间的系统软件，如ASP、JSP、CGI等。也就是在客户机

和服务器之间增加一组服务，这种应用服务就是中间件。这些是基于某一标准的、通用的、可重

用的组件，其他应用程序可以使用它们提供的应用程序接口调用组件，完成所需的操作。中间件

技术是企业应用的主流技术，并形成各种不同类别。

4．云计算

云计算是分布式计算、网格计算、并行计算网络存储及虚拟化计算机和网络技术发展融合的

产物。云计算的核心思想是对大量用网络连接计算资源进行统一管理和调度，构成一个计算资源

池向用户提供按需服务。提供资源的网络被称为“云”。云计算的构成包括硬件、软件和服务。用

户可用极低成本的终端设备，并支付相应的服务费用给“云计算”服务商，通过网络就可以方便

地获取所需要的计算、存储等资源。

云计算到底有什么用呢？它并不是遥不可及的高精尖技术，相反，它已经大大影响了普通人

的日常生活。我们用手机订购火车票、生成健康码，在网上看体育直播、线上挂号看病等都离不

开云计算的技术支撑。阿里云、华为云和腾讯云等中国厂商相继成为中国甚至世界的云计算技术

的领导者。

5．大数据

对于“大数据”（bigdata），研究机构Gartner（高德纳，又译为顾能）给出了定义，“大数据”

是需要新处理模式才能具有更强的决策力、洞察发现力和流程优化能力的海量、高增长率和多样

化的信息资产。

大数据技术的战略意义不在于掌握庞大的数据信息，而在于对这些含有意义的数据进行

专业化处理。换言之，如果把大数据比作一种产业，那么这种产业实现盈利的关键，在于提

高对数据的“加工能力”，通过“加工”实现数据的“增值”。

从技术上看，大数据与云计算的关系就像一枚硬币的正反面一样密不可分。大数据必然

无法用单台的计算机进行处理，必须采用分布式架构。它的特色在于对海量数据进行分布式

数据挖掘，但它必须依托云计算的分布式处理、分布式数据库和云存储、虚拟化技术。

6．物联网

物联网（internetofthings，IoT）是指通过各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外

感应器、激光扫描器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其

声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，通过各类可能的网络接入，实现物与

物、物与人的泛在连接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。物联网是一个基于互联网、

传统电信网等的信息承载体，它让所有能够被独立寻址的普通物理对象形成互联互通的网络。

7．区块链

区块链是一个分布式的共享账本和数据库，具有去中心化、不可篡改、全程留痕、可以追溯、

6信息技术基础教程

集体维护、公开透明等特点。这些特点保证了区块链的“诚实”与“透明”。而区块链丰富的应用

场景，基本上都基于区块链能够解决信息不对称问题，实现多个主体之间的协作信任与一致行动。

区块链技术奠定了坚实的“信任”基础，创造了可靠的“合作”机制，具有广阔的运用前景。

8．元宇宙

元宇宙（metaverse）是整合了多种新技术而产生的新型虚实相融的互联网应用和社会形态，

通过利用科技手段进行链接与创造，与现实世界映射与交互的虚拟世界，具备新型社会体系的数

字生活空间。

项目二计算机系统的组成

◆任务一计算机系统

一个完整的计算机系统包括两大部分，即硬件系统（包括中央处理器、存储器、输入/输出设

备）和软件系统（包括系统软件和应用软件）。所谓硬件，是指构成计算机的物理设备，即由机械、

电子器件构成的具有输入、存储、计算、控制和输出功能的实体部件。软件也称“软设备”，广义

地说，软件是指系统中的程序以及开发、使用和维护程序所需的所有文档的集合。平时讲到“计

算机”一词，都是指含有硬件和软件的计算机系统。未配置任何软件的计算机称为裸机，它是计

算机完成工作的物质基础。计算机系统的软、硬件系统相辅相成，共同完成处理任务。计算机系

统的组成如图1-1所示。

图1-1计算机系统的组成

单元一计算机基础知识7

◆任务二计算机硬件的基本结构

1．冯·诺依曼型计算机的基本结构

1945年，美籍匈牙利科学家冯·诺依曼（JohnvonNeumann）提出了一个“存储程序，程序控制”

的计算机方案，其工作原理如图1-2所示。

冯·诺依曼型计算机的基本构想包含三

个要点：

①采用二进制数的形式表示数据和指

令。也就是说，计算机内部传送、存储、加

工处理的数据或指令都是二进制数形式。二

进制数仅由0和1两个数码组成，不仅运算

规则简单、容易实现、稳定可靠，而且0和

图1-2计算机工作原理

1正好分别表示逻辑代数中的假值（FALSE）

和真值（TRUE），可以实现逻辑运算。

②将指令和数据存放在存储器中。存储程序实现了计算机的自动计算，成为计算机与其他

计算工具的本质区别。

③计算机硬件由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备五大部件组成。

自1946年第一台计算机诞生至今，计算机的结构和技术都没有脱离冯·诺依曼型计算机的基

本构想。

2．微型计算机硬件及其功能

（1）微处理器

微型计算机的中央处理器（CPU）习惯上称为微处理器（microprocessor），是微型计算机的

核心，由运算器和控制器两部分组成。运算器（也称执行单元）是微机的运算部件；控制器是微

机的指挥控制中心。随着大规模集成电路的出现，使得微处理器的所有组成部分都集成在一块半

导体芯片上。目前广泛使用的微处理器有Intel公司的酷睿系列、AMD公司的速龙Ⅱ系列等。

计算机的运算速度通常是指每秒所能执行加法指令的数目，用百万次/秒（MIPS）来表示。它

能直观反映机器的速度，但不常用。常用描述微机运算速度的指标是CPU的主频，即CPU的时

钟频率，单位是Hz（赫[兹]）。例如，Pentium4/2.6GHz中的2.6就是指CPU的时钟频率。主频越

高，微机的运算速度越快。

CPU的主要性能指标除时钟频率外，还有传输速率（bit/s）和字长。字长表示CPU一次能同

时处理的二进制数据的位数，单位用“位”（bit）表示。字长越长，计算机的运算精度就越高，

数据处理能力就越强。目前流行的CPU字长是64位。

①运算器。运算器又称算术逻辑单元（arithmeticlogicunit），是计算机对数据进行加工处理的部

件，它的主要功能是对二进制数码进行加、减、乘、除等算术运算和与、或、非等基本逻辑运算，实

现逻辑判断。运算器在控制器的控制下实现其功能，运算结果由控制器指挥送到内存储器中。

运算器主要由一个加法器、若干个寄存器和一些控制线路组成。

②控制器。控制器是用来控制计算机各部件协调工作，并使整个处理过程有条不紊地进行。

控制器主要由指令寄存器、指令译码器、程序计数器、时序节拍发生器和操作控制器等组成，它

8信息技术基础教程

的基本功能就是从内存中取指令（存放到指令寄存器中）和执行指令，即控制器按程序计数器指

出的指令地址从内存中取出该指令进行译码（用指令译码器将指令中的操作码翻译成相应的控制

信号），然后（操作控制器）根据该指令功能向有关部件发出控制命令，执行该指令。另外，控制

器在工作过程中，还要接收各部件反馈回来的信息。也就是说，控制器的作用是按一定的顺序产

生机器指令以获得执行过程中所需的全部控制信号，这些控制信号作用于计算机的各个部件使其

完成各项功能，从而达到执行指令的目的。

为了让计算机按照人的意识和思维正确运行，必须设计出让计算机可以识别和执行的语

言——机器指令。机器指令通常由操作码和操作数两部分组成。

（2）存储器

存储器具有记忆功能，用来保存信息，如数据、指令和运算结果等。

存储器可分为两种：内存储器与外存储器。

①内存储器又称主存储器（简称内存或主存）。内存存储容量较小，但速度快，用来存放当

前运行程序的指令和数据，它可以解决主机与外设之间速度不匹配的问题。内存储器由许多存储

单元组成，每个单元能存放一个二进制数，或一条由二进制编码表示的指令，一个二进制位（bit）

是构成存储器的最小单位。存储器的存储容量以字节为基本单位，每个字节都有自己的编号，称

为“地址”，如要访问存储器中的某个信息，就必须知道它的地址，然后按地址存入或取出信息。

为了度量信息存储容量，用8位二进制码（bit）构成1字节（Byte），简称B，字节是计算机

中数据处理和存储容量的基本单位。常用的存储单位及换算关系如下：

1KB（千字节）=1024B（210B）

20

1MB（兆字节）=1024KB（2B）

1GB（吉字节）=1024MB（230B）

1TB（太字节）=1024GB（240B）

计算机处理数据时，一次可以运算的数据长度称为一个“字”（Word）。字的长度称为字长。

一个字可以是一字节，也可以是多字节。如某一类计算机的字由4B组成，则字的长度为32位，

相应的计算机称为32位机。

内存按功能可分为两种：只读存储器（readonlymemory，ROM）和随机存储器（randomaccess

memory，RAM）。

ROM的特点：存储的信息只能被CPU读出（取出），不能改写（存入），断电后信息不会丢

失。一般用来存放专用的或固定的程序和数据，如常驻内存的监控程序、基本I/O系统等。随着

半导体技术的发展，已出现了多种形式的只读存储器，如PROM（可编程只读存储器）、EPROM

（可擦可编程只读存储器）、EEPROM（电擦除可编程只读存储器）以及MROM（掩模只读存储

器）等。

RAM的特点：可以读出，也可以改写，又称读/写存储器。读取时不损坏原有内容，只有写

入时才修改原来所存储的内容。断电后，存储的内容立即全部消失。依据存储元件结构的不同，

RAM又可分为静态RAM（staticRAM，SRAM）和动态RAM（dynamicRAM，DRAM）。SRAM是

利用其触发器的两个稳定态来表示所存储的“0”和“1”，它集成度低、价格高，但存取速度快，

常用来做高速缓冲存储器（Cache）。这是由于微机CPU工作频率的不断提高，RAM的读/写速度

相对较慢，为解决内存速度与CPU速度不匹配，从而影响系统运行速度的问题，故在CPU与内

单元一计算机基础知识9

存之间设计了一个容量较小，但速度较快的高速缓存。这种技术使微机的性能大幅度提高。DRAM

是用半导体中分布电容上有无电荷来表示“0”和“1”。由于电容上分布的电荷会随着电容的漏电

而消失，所以需要周期性地给电容充电，称为刷新。相对高速缓存来说，DRAM的速度较慢，但

集成度高、价格低。

②外存储器又称辅助存储器（简称外存）。外存存储容量大，价格低，但存储速度较慢，一

般用来存放大量暂时不用的程序、数据和中间结果。外存中的数据只有先调入内存后，才能被CPU

访问和处理。外存主要由磁表面存储器和光盘存储器等设备

组成。常用的外存有磁盘、光盘等。

a.硬磁盘存储器（机械硬盘）。硬磁盘（harddisk）存

储器简称硬盘。硬盘是由涂有磁性材料的合金圆盘组成，是

微机系统的主要外存储器。

在磁盘上，信息是按磁道和扇区来存放的，磁盘的每一

面都包含许多肉眼看不见的同心圆，盘上一组密度不同的同

心圆环形成的信息区域称为磁道，它由外向内编号，最外层

是零磁道，如图1-3所示。每磁道被划分成相等的区域，称图1-3磁盘盘面结构

为扇区，一般每个扇区的容量是512B。硬盘内部结构如图1-4所示。

硬盘有一个重要的性能指标是存取速度。影响存取速度的因素有：平均寻道时间、数据传输

速率、盘片的旋转速度和缓冲存储器容