计算机应用基础

内容简介

本书理论部分共分8章，包括计算机基础知识、操作系统与Windows10、Word2016文字

处理、Excel2016电子表格处理、PowerPoint2016演示文稿制作、计算机网络基础、云计算与

大数据概论、物联网概述；习题部分共15套自测习题，供学生练习以加强对教材知识的理解、

掌握和运用，同时帮助学生更好地适应非计算机专业的各类水平和等级考试。

本书对于丰富学校课程教材体系建设，落实素质教育工作要求，提升学生应用信息技术解

决问题的综合能力等方面能起到积极的推进作用。

本书实例丰富，讲解通俗，适合作为高等院校计算机基础课程的教材，也可作为高新技术

考试的应试参考书。

图书在版编目（CIP）数据

计算机应用基础/魏赟主编.—北京：中国铁道出版社

有限公司,2022.9

普通高等院校计算机基础教育“十四五”系列教材

ISBN978-7-113-29592-9

Ⅰ.①计…Ⅱ.①魏…Ⅲ.①电子计算机-高等学校-

教材Ⅳ.①TP3

中国版本图书馆CIP数据核字(2022)第156074号

书名：计算机应用基础

作者：魏赟

策划：汪敏潘晨曦编辑部电话：（010）51873628

责任编辑：汪敏特邀编辑：

封面设计：一克米工作室

封面制作：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：15.25字数：389千

书号：ISBN978-7-113-29592-9

定价：42.00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

计算机技术的飞速发展，将人类生产力水平推进到一个持续跃升的新高度。计算机自诞生

之日起，不断改变着我们的生产和生活方式，作为信息处理的工具，已经渗透到社会生活的各

个领域。掌握计算机的基础知识和操作技能，使用计算机来获取和处理信息，是每一个现代

人所必须具备的基本素质。计算机教育应面向社会、适应社会发展的需求，与时代同行。

“计算机应用基础”课程是非计算机专业的公共基础课程。本书的出版，对于丰富学校课程

教材体系建设，落实素质教育工作要求，提升学生应用信息技术解决问题的综合能力等方面能

起到积极的推进作用。

本书由魏赟主编。第1章由任利宁编写，第2章由柴虹编写，第5章由刘锋编写，其余章

节及习题集由魏赟编写。全书由魏赟负责统稿。

本书理论教学共分8章：第1章是计算机基础知识；第2章是操作系统与Windows10；第

3章是Word2016文字处理；第4章是Excel2016电子表格处理；第5章是PowerPoint2016演

示文稿制作；第6章是计算机网络基础；第7章是云计算与大数据概论；第8章是物联网概述。

最后，结合教材理论部分编写了15套自测习题，供学生练习，以加强对知识的理解、掌握和

灵活运用，同时帮助学生更好地适应非计算机专业的各类水平和等级考试。

本书的编写得到兰州交通大学铁道技术学院领导及同事们的支持与帮助。本书出版得到甘

肃省自然科学基金（项目编号20JR5RA408）和兰州交通大学铁道技术学院2021年教科研项目

的资助，在此深表感谢。

由于编者水平有限，书中难免有疏漏和不妥之处，恳请广大读者批评指正。

编者

2022年6月

目录

第1章计算机基础知识12.3.6Windows10系统中使用库42

系统账户的创建

1.1计算机概述12.3.7Windows10

1.1.1计算机的概念1和使用44

1.1.2计算机的发展阶段12.3.8Windows10系统计算机维护...45

系统特色

1.1.3计算机的主要特点52.3.9Windows1046

1.1.4计算机的分类5本章小结47

1.1.5计算机的应用6随堂练习题47

1.2计算机中的数据与编码8第3章Word2016文字处理48

1.2.1什么是数据83.1Office简介48

1.2.2进位计数制83.1.1Office的安装与修复48

1.2.3数据的单位93.1.2Word2016的启动与退出48

1.2.4字符编码113.1.3设置工作环境49

1.3微型计算机的指令133.2Word2016基本操作51

1.3.1指令的格式133.2.1文档的基本操作51

1.3.2指令的分类143.2.2输入文档内容52

1.4计算机系统的组成与应用153.2.3编辑文档内容54

1.4.1计算机系统的组成153.2.4查找与替换文本55

1.4.2微型计算机的硬件系统153.2.5设置文档格式56

1.4.3微型计算机的软件系统213.2.6编辑图形与艺术字58

1.4.4微型计算机的主要性能指标...233.2.7编辑表格59

1.5多媒体技术243.2.8常用设置61

1.5.1多媒体计算机的概念243.3应用案例65

1.5.2多媒体的技术特征25本章小结71

1.5.3多媒体计算机系统的组成26随堂练习题71

1.5.4多媒体技术的应用26第4章Excel2016电子表格处理...74

本章小结27

4.1Excel基础知识74

随堂练习题27

4.2Excel2016工作表的基本操作75

第章操作系统与

2Windows10284.2.1切换和选择工作表75

2.1操作系统的基本概念284.2.2移动与复制工作表76

2.2典型操作系统的介绍304.2.3隐藏或显示工作表77

2.3Windows10的基本操作314.3数据的输入与编辑79

2.3.1Windows10的启动与退出324.3.1输入数据79

2.3.2Windows10桌面324.3.2设置单元格81

2.3.3Windows10的个性化设置344.3.3使用条件格式83

2.3.4Windows10窗口的基本操作...374.3.4使用公式计算数据84

2.3.5Windows10的文件和文件夹...384.3.5公式中的单元格引用85

计算机应用基础

4.3.6函数、图表概念866.6.2管理日常事务134

4.3.7数据透视表87本章小结135

4.3.8排序89随堂练习题135

4.3.9筛选90第7章云计算与大数据概论136

4.3.10分类汇总94

7.1云计算136

4.4应用案例96

7.2大数据138

本章小结104

7.3云计算与大数据的发展143

随堂练习题4104

7.4云计算与大数据的相关技术145

第章演示文稿

5PowerPoint20167.5云计算与大数据技术是物联网

制作106发展的助推器146

5.1演示文稿制作基础106本章小结148

5.2美化幻灯片109随堂练习题148

5.3放映演示文稿111第8章物联网概述149

5.4应用案例113

8.1物联网的背景149

2本章小结118

8.1.1物联网的概念149

随堂练习题118

8.1.2物联网的定义150

第6章计算机网络基础1208.1.3物联网的主要特点150

6.1计算机网络概述1208.1.4物联网的主要技术151

6.1.1计算机网络的定义1208.1.5物联网与其他网络152

6.1.2计算机网络的拓扑结构1208.2物联网的基本架构153

6.1.3计算机网络的分类1228.3物联网标准化155

6.2计算机网络的发展1248.3.1物联网标准化体系155

6.3网络体系结构、通信标准和协议...1258.3.2物联网标准制定156

6.3.1标准化组织1258.4物联网的发展158

6.3.2开放系统和开放系统互连8.4.1物联网的发展历程158

模型1268.4.2我国物联网行业发展趋势159

6.4TCP/IP1298.5物联网的应用159

6.5局域网132本章小结161

6.5.1局域网的定义132随堂练习题161

6.5.2以太网132习题集162

6.6电子邮件133

参考文献238

6.6.1Outlook2010的使用133

第1章

计算机基础知识

第1章计算机基础知识

1.1计算机概述

1.1.1计算机的概念

计算机是一种能高效、自动完成信息处理的电子设备，它能按照一定的程序对信息进行

加工、处理、存储，是一种按照程序控制自动进行信息加工处理的通用工具。计算机自动工

作的基础在于存储程序方式，其通用性的基础在于利用计算机进行信息处理的共性方法。计

算机的处理对象和结果都是信息，单从这点来看，计算机与人的大脑有某些相似之处，因为

人的大脑和五官也是信息采集、识别、转换、存储、处理的器官，所以人们也常把计算机称

为电脑。

随着信息时代的到来，信息高速公路的兴起，全球信息化进入了一个全新的发展时期。

人们越来越深刻地认识到计算机强大的信息处理功能，从而使之成为信息产业的基础和支柱。

人们在物质需求不断得到满足的同时，对各种信息的需求也日益增强，获取信息、利用信息

已变成人们生活中不可或缺的组成部分，因此计算机成为人们生活中必不可少的工具。

1.1.2计算机的发展阶段

1．计算机的诞生与发展

（1）计算机的诞生

20世纪40年代中期，第二次世界大战进入激烈的决战时期，在新式武器的研究中日益

复杂的数字运算问题需要迅速、准确地解决。由于手摇或电动式机械计算机、微分分析仪等

计算工具已远远不能满足要求，所以迫切需要一种能够把人们从繁杂的计算中解脱出来的计

算工具，从而，世界上第一台电子数字计算机ENIAC（埃尼阿克——电子数字积分计算机）

应运而生。这台计算机诞生于1946年，是美国的宾夕法尼亚大学设计研制的。ENIAC由1.8

万只电子管组成，占地180m2，重达30t，运算速度为5000次/s。人类第一台电子计算机由

于采用了电子管和电子线路，大大提高了运算速度，但它的主要缺陷是不能存储程序。

（2）计算机的发展阶段

从人类第一台电子计算机诞生到现在已有半个多世纪，但它的发展之快、种类之多、用

途之广、受益之大，是人类科学技术发展史中任何一门学科或任何一种发明所无法比拟的。

计算机发展年代依照计算机所采用的电子器件的不同划分为四个阶段，即电子管、晶体

管、集成电路、超大规模集成电路等四个阶段，如表1.1所示。

计算机应用基础

表1.1计算机发展阶段

阶段起止年份主要电子元件应用范围

第一代1946—1957年电子管科学计算

第二代1958—1964年晶体管科学计算、数据处理、事务管理

第三代1965—1970年中小规模集成电路实现系列化、标准化，广泛应用于各领域

微型机和计算机网络应用，更加普及深入到社会生活

第四代1970年以后大规模、超大规模集成电路

各方面

第一代计算机（1946—1957年），通常称为电子管计算机时代。其主要特点是：

①采用电子管作为逻辑开关元件。

②存储器使用水银延迟线、静电存储管、磁鼓等。

③外围设备采用纸带、卡片、磁带等。

④使用机器语言，20世纪50年代中期开始使用汇编语言，但这时还没有操作系统。

第二代计算机（1958—1964年），通常称为晶体管计算机时代。其主要特点是：

2

①使用半导体晶体管作为逻辑开关元件。

②使用磁芯作为主存储器，辅助存储器采用磁盘和磁带。

③输入/输出方式有了很大改进。

④开始使用操作系统，有了各种计算机高级语言。

第三代计算机（1965—1970年），通常称为集成电路计算机时代。其主要特点是：

①使用中、小规模集成电路作为逻辑开关元件。

②开始使用半导体存储器，辅助存储器仍以磁盘、磁带为主。

③外围设备种类增加。

④开始走向系列化、通用化和标准化。

⑤操作系统进一步完善，高级语言数量增多。

第四代计算机（1971年至今），通常称为大规模或超大规模集成电路计算机时代。其主

要特点是：

①使用大规模或超大规模集成电路作为逻辑开关元件。

②主存储器采用半导体存储器，辅助存储器采用大容量的软、硬磁盘，并开始引入和使

用光盘。

③外围设备有了很大发展，采用光字符阅读器（OCR）、扫描仪、激光打印机和绘图仪。

④操作系统不断发展和完善，数据库管理系统有了更新的发展，软件行业已发展成为现

代新型的工业产业。

从20世纪80年代开始，日本、美国以及欧洲共同体都相继开展了新一代计算机（FGCS）

的研究，80年代末出现多媒体计算机。随着人工智能、大数据、云计算和移动网络的发展，

新一代计算机是把信息采集、存储、处理、通信和人工智能结合在一起的计算机系统，它不

仅能进行一般信息处理，而且能面向知识处理，具有形式推理、联想、学习和解释能力，能

帮助人类开拓未知的领域和获取新的知识。未来量子计算机、神经网络计算机、生物计算机、

光计算机将是新一代计算机的发展趋势。

（3）计算机的发展趋势

计算机的发展趋势分为硬件发展趋势和软件发展趋势。

①硬件发展趋势：体积显著减小，质量和功率消耗明显降低；运算速度显著提高，存储

容量和功能大大增强。

微型化：计算机体积更小、质量更轻、价格更低、更便于应用于各个领域及各种场合。

目前市场上已出现的各种笔记本计算机、膝上型和掌上型计算机都是朝这一方向发展

的产品。

巨型化：由于科学技术发展的需要，许多部门要求计算机具有更高的速度和更大的存

储容量，从而使计算机向巨型化发展。

②软件发展趋势：操作和使用电子计算机愈来愈方便。如操作系统的使用、声控软件的

使用等。

网络化：计算机网络是计算机技术和通信技术互相渗透、不断发展的产物。计算机联

网可以实现计算机之间的通信和资源共享。目前，各种计算机网络，包括局域网和广

域网的形成，无疑将加速社会信息化的进程。

智能化：使计算机具有模拟出人类思维的能力。实现智能化包括模式识别、图像识别、

自然语言理解、博弈、定理自证明、自程序设计、专家系统、学习系统等。

多媒体化：计算机处理信息的主要对象是字符和数字，人们通过键盘、鼠标和显示器

对文字和数字进行交互。而在人类生活中，更多的是图、文、声、像等多种形式的信息。

由于数字化技术的发展进一步改进了计算机的表现能力，使现代计算机可以集图形、

声音、文字处理为一体，使人们面对的是有声有色、图文并茂的信息环境，这就是通

常所说的多媒体计算机技术。多媒体技术使信息处理的对象和内容发生了深刻变化。

2．微型计算机的发展

计算机发展的第四阶段，由于大规模集成电路和网络的应用，所以微型计算机迅速发展。第

微型计算机的发展主要表现在其核心部件微处理器的发展上，每当一款新型的微处理器出现

1

时，就会带动微型计算机系统的其他部件的相应发展，如微型计算机体系结构的进一步优化，章

存储器存取容量的不断增大，存取速度的不断提高，外围设备的不断改进以及新设备的不断

计算机基础知识

出现等。

根据微处理器的字长和功能，可将微型计算机的发展划分为以下几个阶段。

（1）第一代微型计算机

第1阶段（1971—1973年）是4位和8位低档微处理器时代，通常称为第一代，其典型

产品是Intel4004和Intel8008微处理器和分别由它们组成的MCS-4和MCS-8微型计算机。

基本特点是采用PMOS工艺，集成度低（4000个晶体管/片），系统结构和指令系统都比较简

单，主要采用机器语言或简单的汇编语言，指令数目较少（20多条指令），基本指令周期为

20～50μs，用于简单的控制场合。

（2）第二代微型计算机

第2阶段（1974—1977年）是8位中高档微处理器时代，通常称为第二代，其典型产品

是Intel公司的8080/8085等。它们的特点是采用NMOS工艺，集成度提高约4倍，运算速度

提高约10～15倍（基本指令执行时间1～2μs），指令系统比较完善，具有典型的计算机体系

结构和中断、DMA等控制功能。软件方面除了汇编语言外，还有BASIC，FORTRAN等高级

3

计算机应用基础

语言及相应的解释程序和编译程序，在后期还出现了操作系统。

（3）第三代微型计算机

第3阶段（1978—1984年）是16位微处理器时代，通常称为第三代，其典型产品是Intel

公司的8086/8088，Motorola公司的M68000等微处理器。其特点是采用HMOS工艺，集成度

（20000～70000晶体管/片）和运算速度（基本指令执行时间是0.5μs）都比第2代提高了一

个数量级。指令系统更加丰富、完善，采用多级中断、多种寻址方式、段式存储机构、硬件

乘除部件，并配置了软件系统，这一时期著名微机产品有IBM公司的个人计算机。1981年

IBM公司推出的个人计算机采用8088CPU。紧接着1982年又推出了扩展型的个人计算机IBM

PC/XT，它对内存进行了扩充，并增加了一个硬磁盘驱动器。1984年，IBM公司推出了以80286

处理器为核心组成的16位增强型个人计算机IBMPC/AT。由于IBM公司在发展个人计算机

时采用了技术开放的策略，使个人计算机风靡世界。

（4）第四代微型计算机

第4阶段（1985—1992年）是32位微处理器时代，又称为第四代。其典型产品是Intel

公司的80386/80486，Motorola公司的M69030/68040等。其特点是采用HMOS或CMOS工艺，

4集成度高达100万个晶体管/片，具有32位地址线和32位数据总线。每秒钟可完成600万条

指令（MillionInstructionsPerSecond，MIPS）。微型计算机的功能已经达到甚至超过超级小型

计算机，完全可以胜任多任务、多用户的作业。同期，其他一些微处理器生产厂商（如AMD，

TEXAS等）也推出了80386/80486系列的芯片。1989年Intel80486芯片问世，不久就出现了

以它为CPU的微型计算机。

（5）第五代微型计算机

第5阶段（1993—2005年）是奔腾（Pentium）系列微处理器时代，通常称为第五代。

1993年Intel公司推出了Pentium芯片，它就是人们常说的80586，但出于专利保护的原因，

将其命名为Pentium，它的中文名字叫“奔腾”。此后，微型计算机发展更快，芯片也由单核

发展到双核，甚至更多。典型产品是Intel公司的奔腾系列芯片及与之兼容的AMD的K6系

列微处理器芯片。内部采用了超标量指令流水线结构，并具有相互独立的指令和数据高速缓

存。随着MMX（MultiMediaeXtended）微处理器的出现，使微机的发展在网络化、多媒体化

和智能化等方面跨上了更高的台阶。2000年3月，AMD与Intel分别推出时钟频率达1GHz

的Athlon和PentiumⅢ。2000年11月，Intel又推出了Pentium4微处理器，集成度高达每片

4200万个晶体管，主频为1.5GHz。2002年11月，Intel推出的Pentium4微处理器的时钟频

率达到3.06GHz。在双内核处理器的支持下，真正的多任务得以应用，而且越来越多的应用

程序甚至会为之优化，进而奠定扎实的应用基础。

（6）第六代微型计算机

第6阶段（2005年至今）是酷睿（Core）系列微处理器时代，通常称为第六代。“酷睿”

是一款领先节能的新型微架构，设计的出发点是提供超然出众的性能和能效，提高每瓦特性

能，也就是所谓的能效比。早期的酷睿是基于笔记本处理器的。酷睿2，英文名称为Core

2Duo，是英特尔在2006年推出的新一代基于Core微架构的产品体系统称，于2006年7

月27日发布。酷睿2是一个跨平台的构架体系，包括服务器版、桌面版、移动版三大领

域。其中，服务器版的开发代号为Woodcrest，桌面版的开发代号为Conroe，移动版的开

发代号为Merom。

1.1.3计算机的主要特点

计算机的发明和发展是20世纪最伟大的科学技术成就之一，作为一种通用的智能工具，

它具有以下几个特点：

1．运算速度快

电子计算机的运算速度从最初的每秒几千次提高到了现在的几百亿次甚至更高。过去人

工需要几年、几十年才能完成的大量科学计算，使用计算机只需要几天、几个小时甚至几分

钟就能完成，现代的巨型超级计算机系统的运算速度已达每秒几百亿次乃至千万亿、亿亿次。

中国的神威·太湖之光超级计算机峰值性能为每秒12.5亿亿次，持续性能为每秒9.3亿亿次，

速度十分惊人，是目前全球运行速度较快的超级计算机。正是由于计算机的运算速度不断提

升，所以在航空航天、气象预报、军事等领域发挥了越来越重要的作用。

2．计算精度高

由于计算机内采用二进制数制进行运算，因此可以用增加表示数字的设备和运用计算技

术，使数值计算的精度越来越高。现在使用计算机进行数值计算可以精确到小数点后几十位、

几百位甚至更多位，且运算十分准确。

3．存储容量大

计算机的存储器可以把原始数据、中间结果以及运算指令等存储起来以便使用。存储器

不仅可以存储大量的信息，还能够快速而准确地存入或读取这些信息。计算机有内部存储器

和外部存储器，可以存储大量的数据，随着存储容量的不断增大，可存储记忆的信息量也越

来越大。

第

4．逻辑运算强

1

章

计算机内部操作、控制是根据人们事先编制好的程序自动控制进行的，不需要人工干预。

它可以处理各种各样的信息，如数值、语言、文字、图形、音乐、动画等，既可以进行算术计算机基础知识

运算，又可以进行逻辑运算，可以对文字、符号、大小、异同等进行比较、判断和推理。

5．可靠通用性强

计算机可以将任何复杂的信息处理任务分解成一系列的基本算术和逻辑操作，反映在计

算机的指令操作中，按照各种规律、执行的先后次序把它们组织成各种不同的程序，存入存

储器中。计算机广泛地应用于各个领域，几乎能求解自然科学和社会科学中一切类型的问题。

1.1.4计算机的分类

计算机的分类按照性能指标，如运算速度、存储容量、功能强弱、规模大小、软件系统

的丰富程度和面向的应用对象等来分可划分为巨型机、大型机、小型机、微型机、服务器和

工作站。

5

计算机应用基础

1．巨型机

巨型机又称为超级计算机（SuperComputer），它是所有计算机中性能最高、功能最强、

速度极快、存储量巨大、结构复杂、价格昂贵的一类计算机。其浮点运算速度目前已达每秒

亿亿次。

2．大型机

大型机是计算机中通用性能最强，功能、速度、存储量仅次于巨型机的一类计算机，国

外通常将其称为主机（Mainframe）。大型机具有比较完善的指令系统和丰富的外围设备，很

强的管理和处理数据的能力，一般用在大型企业、金融系统、高校和科研院所等。

3．小型机

小型机（MiniComputer）是计算机中性能较好、价格便宜、应用领域非常广泛的一类计

算机。其浮点运算速度可达每秒几千万次。小型机结构简单，使用和维护方便，备受中小企

6业欢迎，主要用于科学计算、数据处理和自动控制等。

4．微型机

微型机也称为个人计算机（PersonalComputer，PC），是应用领域最广泛、发展最快、人

们最感兴趣的一类计算机，它以其设计先进（总是率先采用高性能微处理器）、软件丰富、功

能齐全、体积小、价格便宜、灵活、性能好等优势而拥有广大的用户。目前，微型机已广泛

应用于办公自动化、信息检索、家庭教育和娱乐等。

5．服务器

服务器(Server)是可以被网络用户共享、为网络用户提供服务的一类高性能计算机。一般

都配置多个CPU，有较高的运行速度，并具有超大容量的存储设备和丰富的外部接口。

6．工作站

工作站（WorkStation）是一种高档微型机系统。通常配有大容量的主存、高分辨大屏幕

显示器、较高的运算速度和较强的网络通信能力，具有大型机或小型机的多任务、多用户能

力，且兼有微型机的操作便利和良好的人机界面。因此，工作站主要用于图像处理和计算机

辅助设计等领域。

1.1.5计算机的应用

计算机的应用范围相当广泛，涉及科学研究、军事技术、信息管理、工农业生产、文化

教育等各个方面，已经成为人类不可缺少的重要工具。

1．科学计算（数值计算）

科学计算是计算机最重要的应用之一，最初计算机的发明，就是为了解决科学技术研究和

工程应用中所需要的大量数值计算问题。如利用计算机高速度、高精度的运算能力，可以解决

气象预报、解方程式、火箭发射、地震预测、工程设计等庞大复杂人工难以完成的计算任务。

2．数据处理（信息管理）

数据处理是当前计算机应用最为广泛的领域。人们使用计算机信息存储容量大、存取速

度快的特点，采集数据、管理数据、分析数据、处理大量的数据并产生新的信息形式。目前，

数据处理已广泛地应用于办公自动化、企事业计算机辅助管理与决策、情报检索、图书管理、

电影电视动画设计、会计电算化等等各行各业。信息正在形成独立的产业，多媒体技术使信

息展现在人们面前的不仅是数字和文字，也有声情并茂的声音和图像信息。

3．过程控制（实时控制）

计算机是生产自动化的基本技术工具，它按照设计者预先规定的目标和计算程序以及反

馈装置提供的信息，指挥执行机构动作。生产自动化程度越高，对信息传递的速度和准确度

的要求也就越高，这一任务靠人工操作已无法完成，只有计算机才能胜任。利用计算机为中

心的控制系统可以及时的采集数据、分析数据、制定方案，进行自动控制，它不仅可以减轻

劳动强度，而且可以大大的提高自动控制的水平，提高产品的质量和合格率。因此，过程控

制在冶金、电力、石油、机械、化工以及各种自动化部门得到广泛的应用；同时还应用于导

弹发射、雷达系统、航空航天、飞机上的自动驾驶仪等各个领域。

4．计算机通信

现代通信技术与计算机技术相结合，构成联机系统和计算机网络，计算机通信是计算机

技术和通信技术的高度发展、密切结合的一门新兴科学，这是计算机的一个最为广泛的应用

领域。计算机网络的建立，不仅解决了一个地区、一个国家中计算机之间的通信和网络内各

种资源的共享，还可以促进和发展国际间的通信以及各种数据的传输与处理。国际互联网

Internet已经成为覆盖全球的信息基础设施，在世界的任何地方，人们都可以彼此进行通信，第

如收发电子邮件，进行文件的传输，拨打IP电话，召开视频会议，进行线上教学等；国际互

1

联网还为人们提供了内容广泛、丰富多彩、各种各样的信息，也大大促进了国际间的文字、章

图像、声音和视频等各类数据的传输与处理。

计算机基础知识

5．计算机辅助工程

计算机辅助工程，可以提高产品设计、生产和测试过程的自动化水平，可以降低成本，

缩短生产的周期，改善工作环境，提高产品质量，以获得更高的经济效益。

（1）计算机辅助设计（CAD）

利用计算机高速处理、大容量存储和图形处理的功能而使辅助设计人员进行产品设计的

技术，称为计算机辅助设计。计算机辅助设计技术已广泛应用于电路设计、机械设计、土木

建筑设计以及服装设计等各个方面。

（2）计算机辅助制造（CAM）

在机器制造业中，利用计算机通过各种数控机床和设备，自动完成离散产品的加工、装

配、检测和包装等制造过程的技术，称为计算机辅助制造。

（3）计算机辅助教学（CAI）

学生通过与计算机系统之间的对话实现教学的技术，称为计算机辅助教学，它可以提高

7

计算机应用基础

学生的学习兴趣，增强教师和学生的互动性。

（4）其他计算机辅助系统

利用计算机作为工具辅助产品测试的计算机辅助测试（CAT）；利用计算机对学生的教

学、训练和对教学事务进行管理的计算机辅助教育（CAE）；利用计算机对文字、图像等信息

进行处理、编辑、排版的计算机辅助出版系统（CAP）等。

6．人工智能

人工智能（ArtificialIntelligence）是指利用计算机来模拟人类的智力活动，它是利用计

算机模拟人类某些智能行为（如感知、思维、推理、学习等）的理论和技术，是在计算机科

学、控制论等基础上发展起来的边缘学科，包括专家系统、机器翻译、自然语言理解等。现

在人工智能的研究已取得不少成果，有些已开始走向实用阶段。例如，能模拟高水平医学专

家进行疾病诊疗的专家系统，具有一定思维能力的智能机器人、智能无人驾驶汽车等。

1.2计算机中的数据与编码

8

1.2.1什么是数据

数据是由人工或自动化手段加以处理的那些事实、概念、场景和指示的表示形式，包括

字符、符号、表格、声音、图形和图像等。它可在物理介质上记录或传输，并通过外围设备

被计算机接收，经过处理而得到结果；它能被送入计算机加以处理，包括存储、传送、排序、

归并、计算、转换、检索、制表和模拟等操作，以得到人们需要的结果。数据经过加工并赋

予一定的意义后，便成为信息。计算机系统中的每一个操作，都是对数据进行的某种处理。

1.2.2进位计数制

将数字符号按序排列成数位，并按照某种由低位到高位进位的方法进行计数，这种表示

数值的方式称为进位计数制。例如，我们常用的是十进位计数制，简称十进制，就是按照“逢

十进一”的原则进行计数的。进位计数制的表示主要包含三个基本要素：数位、基数和位权。

数位是指数码在一个数中所处的位置，基数是指在某种进位计数制中，每个数位上所能使用

的数码的个数，例如十进位计数制中，每个数位上可以使用的数码为0，1，2，3，…9十个

数码，即其基数为10；位权是指一个固定值，是指在某种进位计数制中，每个数位上的数码

所代表的数值的大小，等于在这个数位上的数码乘上一个固定的数值，这个固定的数值就是

这种进位计数制中该数位上的位权。数码所处的位置不同，代表数的大小也不同。例如在十

进位计数制中，小数点左边第一位位权为100，左边第二位位权为101，左边第三位位权为102，

等等。小数点右边第一位位权为10-1，小数点右边第二位位权为10-2，以此类推。

1．十进制

十进位计数制简称十进制，有十个不同的数码符号：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9。

每个数码符号根据它在这个数中所处的位置（数位），按“逢十进一”来决定其实际数值，即

各数位的位权是以10为底的幂次方。

210-1-2

例如：(215.48)10=2×10+1×10+5×10+4×10+8×10

2．二进制

二进位计数制简称二进制，有两个不同的数码符号：0，1。每个数码符号根据它在这个

数中所处的位置（数位），按“逢二进一”来决定其实际数值，即各数位的位权是以2为底的

幂次方。

43210-1-2

例如：(11001.01)2=1×2+1×2+0×2+0×2+1×2+0×2+1×2=(25.25)10

3．八进制

八进位计数制简称八进制，有八个不同的数码符号：0，1，2，3，4，5，6，7。每个数

码符号根据它在这个数中所处的位置（数位），按“逢八进一”来决定其实际数值，即各数位

的位权是以8为底的幂次方。

210-1

例如：(162.4)8=1×8+6×8+2×8+4×8=(114.5)10

4．十六进制

十六进位计数制简称十六进制；有十六个不同的数码符号：0，1，2，3，4，5，6，7，

8，9，A，B，C，D，E，F。每个数码符号根据它在这个数中所处的位置（数位），按“逢十

六进一”来决定其实际数值，即各数位的位权是以16为底的幂次方。

210-1-2

例如：(2BC.48)16=2×16+B×16+C×16+4×16+8×16=(700.28125)10

总结以上四种进位计数制，可以将它们的特点概括为：每一种计数制都有一个固定的基

数，每一个数位可取基数中的不同数值；每一种计数制都有自己的位权，并且遵循“逢基数

进一”的原则。不同进位计数制之间的数值可以进行转换，实质是基数转换。一般转换的原

则是：如果两个有理数相等，则两个数的整数部分和小数部分一定分别相等。因此，数制之

间进行转换时，通常对整数部分和小数部分别进行转换。第

1

1.2.3数据的单位章

计算机基础知识

计算机中，对非数值的文字和其他符号进行处理时，要对文字和符号进行数字化处理，

即用二进制编码来表示文字和符号。字符编码就是规定用怎样的二进制编码来表示文字和符

号。在计算机中的数是用二进制数表示的，在二进制中，只有0和1两个数字符号，它的特

点是逢2进1。通过换算可知二进制、十进制、八进制和十六进制的对应关系如表1.2所示。

表1.2二进制与十进制、八进制和十六进制的对应关系

二进制十进制八进制十六进制

0000000

0001111

0010222

0011333

0100444

0101555

9

计算机应用基础

续表

二进制十进制八进制十六进制

0110666

0111777

10008108

10019119

10101012A

10111113B

11001214C

11011315D

11101416E

11111517F

10000162010

10计算机中数据的常用单位有位、字节和字。

1．位（bit）

计算机采用二进制。运算器运算的是二进制数，控制器发出的各种指令也表示成二进制

数，存储器中存放的数据和程序也是二进制数，在网络上进行数据通信时发送和接收的还是

二进制数。显然，在计算机内部到处都是由0和1组成的数据流。

计算机中最小的数据单位是二进制的一个数位，简称为位（bit，比特）。计算机中最直

接、最基本的操作就是对二进制位的操作。一个二进制位可表示两种状态（0或1）。两个二

进制位可表示四种状态（00，01，10，11）。位数越多，所表示的状态就越多。

2．字节（Byte）

为了表示日常生活数据中的所有字符（字母、数字以及各种专用符号，大约有256个），

需要用7位或8位二进制数。因此人们选定8位为一个字节（Byte），通常用B表示，1个字

节由8个二进制数位组成。

字节是计算机中用来表示存储空间大小的最基本的容量单位。例如，计算机内存的存储

容量、磁盘的存储容量等都是以字节为单位表示的。

除用字节为单位表示存储容量外，还可以用千字节（KB）、兆字节（MB）、吉字节（GB）

以及太字节（TB）等表示存储容量。它们之间存在下列换算关系。

1B=8bit

1KB=l024B=210B

lMB=l024KB=220B

lGB=l024MB=230B

lTB=l024GB=240B

3．字（word）

字是由若干字节组成的（通常取字节的整数倍）。字是计算机进行数据存储和数据处理的

基本运算单位。字长是计算机性能的重要标志，它是一个计算机字所包含的二进制位的个数。

不同档次的计算机有不同的字长。按字长可以将计算机划分为8位机（如AppleⅡ、中华学习

机）、16位机（如286机）、32位机（如386机、486机）、64位机（奔腾系列微机或巨型机）等。

1.2.4字符编码

人们在日常生活中习惯于使用十进制数，而计算机内部多采用二进制数表示和处理数值

数据，因此在多数应用环境，计算机输入和输出数据时，就要进行由十进制到二进制和从二

进制到十进制的转换处理。另外计算机内部使用的二进制编码最常见的符号信息是文字符号，

所以字母、数字和各种符号都必须按约定的规则用二进制编码才能在机器中表示。但是人们

若使用二进制编码与计算机打交道，则显得非常烦琐，不习惯，所以人们设计了汇编语言和

各种高级语言，使用汇编语言或