计算机与信息技术基础（第5版）课件汇 李勇 第1-4章 计算机与信息社会- 办公软件应用技术

第1章

计算机与信息社会计算机科学技术学院计算机与信息技术基础（第五版）目录CONTENTS在信息革命的浪潮中，计算机已深度融入现代社会的每一个角落，对人们的日常生活、工作方式乃至社会结构产生了深远影响。掌握计算机基础知识及其应用，对提升个人综合素质、适应并推动未来社会发展具有重要作用。本章旨深入理解计算机技术的各个领域，探讨其与信息社会、数字经济的紧密联系，并通过培养计算思维能力，为未来的学习与工作奠定坚实基础。1.11.21.3计算机概述计算机的发展历程计算机的类型计算机的应用领域计算机的未来趋势信息社会与数字素养信息社会概述数字经济的兴起数字素养概述计算思维基础计算思维概述计算思维的基本步骤计算思维对各学科的影响计算机概述1.11.1计算机概述古代计算工具时期（史前-19世纪末）早期机械计算机阶段（19世纪末-20世纪40年代）电子管计算机阶段（20世纪40年代-50年代）从现代计算机科学角度看，算盘非真正的计算机，但它为计算机科学的兴起奠定了基础。1843年前后，查尔斯·巴贝奇设计出分析机，标志着人类开始用机械技术处理信息，为电子计算机发展奠定了基础。1945年，美国宾夕法尼亚大学团队研制出世界上第一台通用电子数字计算机ENIAC，标志着电子管计算机时代开启。1.1.1计算机的发展历程晶体管计算机阶段（20世纪50年代-60年代）集成电路计算机阶段（20世纪60年代-70年代）微型计算机阶段（20世纪70年代-90年代）互联网计算机阶段（20世纪90年代至今）1.1计算机概述1958年，IBM推出RCA501，作为首台全晶体管计算机，成为该时代标志。采用晶体管，体积小、运算快、可靠性高，配备操作系统，引入Fortran等高级语言。1964年，IBM360系列计算机发布，标志集成电路计算机时代到来。采用中小规模集成电路，体积缩小、功耗降低、运算加快，为计算机普及与微型化奠定了基础。1971年，英特尔推出全球首款微处理器4004，开启大规模集成电路时代，标志着微型计算机阶段来临。计算机通过互联网实现信息共享和交流，拓展了应用领域。云计算、大数据、人工智能等新兴技术兴起，预示计算机将以全新方式服务于人类社会，解决复杂问题。1.1.1计算机的发展历程1.1计算机概述1）依据处理能力与运算速度的分类计算机是一种能够自动、迅速且精确地执行信息处理的电子设备，它依照既定的程序和指令对数据进行加工和处理，以产生所需的结果。计算机的分类方式多元化，根据不同的标准可以划分为多种类型。超级计算机：由数千至数万处理器组成，专门用于复杂科学计算和庞大数据处理，如气候模拟、基因测序。大型计算机：高速处理、海量存储，满足大型企业及科研需求，适用于金融、电信等行业的大型数据中心。个人计算机：包括台式机、笔记本电脑等，广泛应用于日常生活和工作，是个人学习、工作和娱乐的重要工具。嵌入式计算机：集成于智能手机、汽车电子系统设备中，负责控制与管理，具有低功耗、小体积和高度定制化等特点。1.1.2计算机的类型1.1计算机概述2）依据应用领域的分类通用型计算机：用于多种应用和任务，配置灵活、软件资源丰富，广泛适用于个人计算机和服务器等，满足大多数用户多样化需求。专用型计算机：针对特定任务定制，如图形工作站、特定服务器等，展现高性能和稳定性，满足特定行业或领域专业需求，提升工作效率。1.1.2计算机的类型1.1计算机概述3）依据数据处理方式的分类数字计算机：以处理离散数字数据为主，采用二进制数制，高精度、高速度、易编程，是现代计算机的主流，广泛应用于各领域。模拟计算机：专注处理连续物理量，如电压、温度等，虽然在特定应用中仍具一定的优势，但随数字技术快速发展，其应用范围正逐渐缩减。模拟计算机接收到连续变化的数据的同时，会将结果以刻度盘上读数的形式反馈给用户。车速表以及水银温度计就是典型的模拟计算机。1.1.2计算机的类型1）科学研究领域1.1计算机概述计算机模拟实验能够模拟各种实验条件，缩短实验周期，降低实验成本，在物理、化学、生物、天文学等领域得到广泛应用。在高能物理、工程设计、地震预测、气象预报、航天技术等多个领域发挥着举足轻重的作用。构建出人类可交互的3D环境，全方位模拟视觉、听觉乃至触觉的感官体验。在太空探索、地质勘探、生物医学等领域，虚拟现实技术正逐渐展现出其巨大的潜力。科学计算数据分析与模拟实验虚拟现实技术1.1.3计算机的应用领域2）计算机辅助系统领域1.1计算机概述其他辅助系统计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助工程（CAE）、计算机辅助测试（CAT）以及计算机辅助翻译（CAT）等。这些系统在制造、工程、测试、翻译等领域发挥着重要作用。计算机辅助设计（CAD）在飞机、汽车、船舶、机械、电子、土木建筑等领域，CAD系统已成为不可或缺的工具。它不仅提高了设计效率和质量，还实现了设计过程的自动化和智能化。计算机辅助教学（CAI）CAI系统利用多媒体、超文本、人工智能等技术手段，广泛应用于从日常课堂教学到实验教学、从线上课程教学到教学管理的全方位教育流程，克服了传统教学方式的局限性。1.1.3计算机的应用领域3）信息处理领域1.1计算机概述大数据分析通过挖掘和分析海量数据中的有价值信息，企业可以做出更加精准的决策和预测。信息管理计算机能够高效地收集、存储、加工、分类、排序、检索和发布各种信息。数据库管理数据库管理系统利用计算机对大量数据进行组织、存储、检索和管理，为用户提供便捷的数据访问和操作方式。办公自动化计算机辅助管理与决策情报检索市场营销风险管理产品研发电子商务金融医疗1.1.3计算机的应用领域4）人工智能与自动化控制领域1.1计算机概述通过实时数据采集、处理和分析以及预设的控制算法实现对生产过程的精确控制，从而提高生产效率、降低成本并保障产品质量。在工业制造、农业生产、交通运输等领域，自动化控制系统已成为不可或缺的工具和手段。人工智能利用计算机技术模拟人类智能，包括学习、推理、自然语言处理和视觉识别等。在医疗、金融、教育、娱乐等领域发挥重要作用。展示了人工智能巨大潜力和广泛应用前景人工智能自动化控制1.1.3计算机的应用领域1.1计算机概述1）

人工智能的深度融合与应用人工智能（AI）已成为计算机领域发展的核心驱动力。随着机器学习和深度学习的不断进步，计算机将能够更好地理解和解释数据，提取有价值的信息。未来AI将在各个领域发挥重要作用，如医疗保健、金融、交通等。AI助手的应用范围将不断扩大，从客户服务到内容创作，AI不仅能处理复杂的数据，还能进行情感识别，帮助企业更好地理解客户需求。AI的伦理问题？1.1.4计算机的未来趋势1.1计算机概述2）

量子计算的突破性进展“九章”量子计算原型机中国在量子计算领域取得了显著进展量子计算作为未来计算的前沿，潜力巨大，尤其适用于处理大规模复杂问题。尽管当前仍处于发展初期，科学家正致力于提升量子比特的稳定性和计算机的可扩展性。未来量子计算有望在优化、密码学和材料科学等领域带来革命性突破。1.1.4计算机的未来趋势1.1计算机概述3）

云计算的持续发展与边缘计算兴起随着数据隐私和安全的重要性不断增加，云计算也将更加注重数据的隐私保护和安全性，为用户提供更加可靠的服务。云计算边缘计算和边缘智能更好地支持物联网和边缘设备的需求云计算已经成为许多组织和企业的首选解决方案，提供了强大的计算和存储能力，实现了资源的共享和灵活性。1.1.4计算机的未来趋势1.1计算机概述4）

生物计算与量子生物学的兴起医学、生命科学、生物工程生物计算：利用生物分子进行计算和数据处理，有望解决生物领域的一些传统计算机难以解决的问题。量子生物学：探索量子力学在生物体系中的作用和应用，可能为生物科学带来新的突破和发现。1.1.4计算机的未来趋势1.1计算机概述5）

人机接口与增强现实技术的融合未来的计算机将更加智能和自适应，更好地与人进行交互和合作。教育、娱乐、设计大数据、人工智能和传感器技术进步人机接口与增强现实技术实现更紧密的融合增强现实技术为用户提供更加丰富、直观和沉浸式的体验，为人们的生活和工作带来便利和乐趣。1.1.4计算机的未来趋势1.1计算机概述6）

新兴技术的不断涌现与应用计算机领域还将不断涌现出新兴技术区块链物联网虚拟现实和增强现实技术金融、供应链管理、身份认证智能化管理和控制为用户提供沉浸式的体验1.1.4计算机的未来趋势信息社会与数字素养1.21.2信息社会与数字素养社会形态的演变带来了劳动者、合作关系及生产工具的显著变化。农业社会工业时代农民是主要生产力，种田是主要生活方式机械化与自动化，生产流程得以优化信息社会（信息化社会）信息物质能源信息价值的创造占据核心地位，信息产品作为标志性成果，不仅丰富了人们的生活，还深刻改变了生产方式、商业模式及社会互动方式。信息技术的持续创新与应用成为推动社会发展的关键力量，信息产业同时也成为国家发展的支柱产业之一。1.2.1信息社会概述1.2信息社会与数字素养信息技术信息本质上是对现实世界的一种映射，它捕捉并反映了客观事物的动态变化。信息技术（InformationTechnology，IT）依托于计算机、软件及网络设施，实现了信息的高效处理、存储与传输。自上世纪中叶起，信息技术经历了从电子计算机到智能化设备的显著变革，这一发展历程彰显了人类智慧的巨大进步。广播信号无线电波接收方“接收”到这些信息据此了解世界的各种变化消息、文件聊天软件信息可以被“传递”信息可以被“发射”1.2.1信息社会概述信息技术的核心领域涵盖广泛，主要包括计算机硬件（如处理器、存储器、输入输出设备等）、计算机软件（系统软件、应用软件等）、网络技术（局域网、广域网、互联网等）以及通信技术（有线通信、无线通信等）。这些技术的不断融合与创新，共同推动了信息社会的快速发展与繁荣。DRAM半导体存储器芯片U-Disk固态硬盘信息技术1.2.1信息社会概述1.2信息社会与数字素养1.2信息社会与数字素养信息产业是指以信息技术为基础的产业群，不仅涉及信息设备的制造与产品的开发生产，还包括信息的采集、处理、传输、存储及经营等多个环节。软硬件制造（信息产业的基础）操作系统、数据库、中间件、嵌入式软件等软件的研发与制造计算机、通信设备、网络设备、智能终端等硬件设备的生产信息产业1.2.1信息社会概述1.2信息社会与数字素养软件开发与服务（信息产业的核心）包括应用软件、系统软件、嵌入式软件等的研发与服务。高质量的软件开发服务能够显著提升信息技术的应用效果和用户体验。信息产业1.2.1信息社会概述1.2信息社会与数字素养信息技术服务信息技术服务包含信息咨询、信息系统集成、数据处理与运营、云计算服务、信息安全服务等多个子领域。信息技术服务将信息技术应用于实际业务场景，为用户提供定制化的信息解决方案和优质服务。随着科技的不断进步，人工智能、区块链、量子计算等新兴信息技术逐渐崭露头角，成为信息产业的重要组成部分。这些领域的发展为信息产业注入了新的活力，也为经济社会的发展带来了新的机遇和挑战。新兴信息技术领域信息产业1.2.1信息社会概述知识水平决定就业和个人价值，教育体系优化和终身学习普及，使人们持续获取新知识，适应社会需求。知识化人工智能、大数据等先进技术应用，标志信息社会进入智能化阶段。这些技术不仅提高了生产效率，实现自动化、智能化升级，改善生活质量，同时也为解决社会各类问题提供了新的思路和方案。智能化数字化、网络化是信息社会基石，改变了社交和信息获取方式。社交媒体等新兴平台丰富社交生活，促进跨文化交流，为社会创新提供广阔空间。网络化数字经济强调绿色发展，鼓励环保技术和解决方案，实现经济、社会、环境协调发展，确保可持续发展目标实现。可持续发展基本特征1.2信息社会与数字素养1.2.1信息社会概述信息社会的特征1.2信息社会与数字素养数字经济的背景数字经济的兴起与发展植根于信息技术的迅猛进步和全球化的深入发展。数据

核心资源新引擎信息技术强大支撑传统经济数字经济重塑与升级1.2.2数字经济的兴起1.2信息社会与数字素养数字经济：以信息技术为基础，通过数字化知识和信息的广泛应用，推动经济形态、商业模式和社会结构发生深刻变革的一种新型经济形态。——唐·泰普斯科特《数字经济》数字经济不仅仅是互联网经济的代名词，更是一个涵盖了信息技术应用、数据资源开发利用、电子商务、数字金融等多个领域的广泛概念。数字经济以数据资源为关键生产要素、现代信息网络为重要载体、信息技术有效使用为推动力的一系列经济活动。——G20杭州峰会互联网物联网人工智能区块链数字经济推动全球经济结构优化和转型升级的重要力量。农业经济工业经济主要社会形态数字经济的背景1.2.2数字经济的兴起1.2信息社会与数字素养数据数字技术现代信息网络关键生产要素创新驱动发展重要载体数据的收集、处理及分析电商平台通过分析用户购物数据，精准推送个性化商品，提升转化率与用户满意度；金融机构利用大数据模型评估风险，实现快速贷款审批，降低不良贷款率。计算机与信息技术的进步不断推动数字经济创新与发展，成为其壮大的核心动力。人工智能在智能制造中应用，实现生产智能化、自动化，大幅提升效率与产品质量；区块链在金融等领域展现潜力，通过去中心化、透明化特性，增强系统安全性与信任度，推动产业创新与跨界融合。数字经济依赖现代信息网络与数字化平台运作。移动互联网的普及让人们随时随地享受互联网服务，如在线购物、社交娱乐等；物联网技术将设备连接到互联网，实现互联互通与智能化管理，为数字经济提供坚实支撑。数字经济的主要特征1.2.2数字经济的兴起数字信息的海量性、复杂性以及快速更新的特点，对个体的信息处理能力、创新思维以及伦理道德观念提出了新的挑战和要求。随着数字化进程的不断加速，数字素养将成为个体在数字化时代中立足和发展的关键能力之一。数字技术操作能力计算机操作、网络浏览、信息搜索数字信息的敏感度和批判性思维能力辨别信息的真伪、价值和可靠性利用数字技术进行创新和创造的能力数字化创新数字素养能力要求1.2信息社会与数字素养数字素养的提出1.2.3数字素养概述1.2信息社会与数字素养数字素养涉及个体如何理解、评估、创造、使用以及保护数字信息的多个方面。数字安全与保护数字意识与认知数字技能与操作数字伦理与道德数字评估与批判数字创新与创造具备对数字信息的敏感性，了解数字技术的基本原理和发展趋势。熟练掌握数字工具、技术和平台的使用方法，包括计算机操作、网络浏览、信息搜索、数据处理分析等。具备辨别信息真伪、价值和可靠性的能力。利用数字技术创造新的知识和价值，包括数字内容的创作、数字产品的设计和数字解决方案的提出等。遵循道德规范和伦理原则，尊重他人的隐私和权益，不传播虚假信息，不侵犯他人的知识产权等。了解数字安全的基本知识和方法，保护个人隐私和数据安全，防范数字风险和网络攻击。数字素养的内涵1.2.3数字素养概述计算思维基础1.31.3计算思维基础什么是计算思维？思维？概括并间接反映了客观事物的本质与规律。数字经济时代，物联网、大数据、云计算及智能终端快速发展计算思维？运用计算机科学基础概念求解问题、设计系统和理解人类行为，涵盖计算机科学广泛领域内的思维活动。——周以真强调利用计算机技术破解难题，激发创新思维，并洞察社会现象背后的逻辑与规律。已成为推动数学、物理、生物、经济、社会学等多个领域创新发展的重要驱动力。计算思维的定义1.3.1计算思维概述1.3计算思维基础“看山是山，看水是水”“昨夜西风凋碧树，独上高楼，望尽天涯路”“看山不是山，看水不是水”“衣带渐宽终不悔，为伊销得人憔悴”“看山还是山，看水还是水”“众里寻她千百度，蓦然回首，那人却在灯火阑珊处”From王国维“人间词话”关于“境界”的阐述贯通，看得远，才能认识准确浮想联翩，由此及彼，才能发现不断训练，不断理解，才能找出本质，才能创新贯通与联想训练与实践概念与知识思维是创新的源头，技术与知识是创新的支撑计算思维的定义1.3.1计算思维概述1.3计算思维基础04030201创新与灵活性的双重体现跨学科融合与全民素养提升概念引领与创新能力人本思维的数字化延伸体现了人类智慧与现代技术的深度融合。递归算法与古人设计复杂图案的递归方法异曲同工，凸显了计算思维的传承与创新价值。要求思考者既要有扎实的技术基础，又要有敏锐的问题洞察力。被视为现代社会公民的基本素养之一，帮助人们理性分析问题、做出决策，在信息爆炸时代保持高效与准确。数学的严谨性+工程的实践性迭代+递归抽象思维前瞻性与实用性并重自动驾驶系统需面对复杂路况迅速调整策略，这种灵活性和创新性正是计算思维解决实际问题的关键优势，也是其广泛应用和持续发展的基础。创新思维+灵活应对计算思维的主要特征1.3.1计算思维概述1.3计算思维基础0203训练过程评估优化0104基础积累思维形成怎样培养计算思维？掌握计算机领域的基本术语、概念，以及基本原理和方法。进行系统思维训练，注重抽象思维与设计能力的培养，将所学的理论知识应用于实际问题解决。对解决方案进行验证与评估，确保既具有实用性又具备高效率。培养严谨的测试态度，不断优化和完善解决方案。形成面对各类问题时能够自然而然地运用计算手段进行求解的思维模式。1.3.2计算思维的基本步骤1.3计算思维基础010203确定数据结构问题分析与抽象算法设计界定问题范围：明确问题的边界和核心要点，区分计算处理和人工干预。明确输入输出：确定问题的输入信息和期望的输出结果。抽象建模：将现实问题抽象为数学模型或计算模型，识别关键实体、关系和约束条件。选择计算策略：根据问题的复杂性和特性，选择合适的计算策略，如分治、贪心、动态规划等，以简化求解过程。选择数据结构：根据问题的数据特性和处理需求，选择或设计合适的数据结构，如数组、链表、栈、队列、树、图等。定义数据属性：明确各个元素的属性和操作。优化数据存储：考虑数据的存储方式和访问效率，减少算法执行过程中的数据移动和查找时间。构思算法步骤：基于问题分析和数据结构的设计，构思解决问题的具体算法步骤和方法。描述算法逻辑：使用伪代码、流程图或自然语言等形式，详细描述算法的执行逻辑和流程。评估算法复杂度：分析时间复杂度和空间复杂度，确保算法在可接受的时间内完成任务，并尽可能优化算法性能。求解问题的基本步骤1.3.2计算思维的基本步骤1.3计算思维基础0405编程实现与调试结果评估与迭代优化选择编程语言：根据问题的特性和算法的需求，选择合适的编程语言进行编程实现。编写程序代码：将算法转换为具体的程序代码，确保代码的正确性和可读性。调试与测试：修正程序中的错误和漏洞，确保程序的稳定性和可靠性。验证结果：检查输出结果是否符合预期，验证算法的正确性和有效性。评估性能：对算法的运行时间、内存占用等性能进行评估。迭代优化：对算法、数据结构或编程实现进行必要的改进和优化，以提高求解效率和准确性。反馈迭代：将评估结果和优化建议反馈到前面的步骤中，不断完善求解过程。求解问题的基本步骤1.3.2计算思维的基本步骤交通流量优化场景中的智能交通信号控制系统交通流量优化的场景示意图如何运用计算思维求解交通流量优化问题？1.3计算思维基础1.3计算思维基础05编程实现与调试确定数据结构问题分析与抽象算法设计结果评估与迭代优化02030401明确交通流量优化的具体目标，界定优化范围，涉及的路段、交叉口或整个交通网络。抽象交通网络模型，优化目标函数。选择计算策略，如启发式算法或机器学习方法。选用邻接矩阵或邻接表表示网络结构，用数组或链表存储交通流量和信号灯状态等数据。定义清晰的数据属性，确保数据结构能支持算法的高效执行，并优化数据存储方式。基于交通流量模型和优化目标，构思具体的算法步骤，包括初始化信号灯配时、根据实时交通数据动态调整配时等。使用伪代码或流程图详细描述算法逻辑。评估算法的时间复杂度和空间复杂度。将算法转化为程序代码，实现交通数据的采集、处理、优化和结果展示等功能。对程序进行的调试和测试，确保稳定性和可靠性。对比优化前后的交通流量数据，评估优化效果，并对算法性能进行全面评估。根据评估结果，对算法、数据结构或编程实现进行改进和优化。将评估结果和优化建议进行反馈，迭代优化。交通流量优化场景中的智能交通信号控制系统1.3计算思维基础1）计算思维在自然科学中的应用在自然科学领域，计算思维为科学家提供了强大的研究工具。通过计算模型和模拟技术，科学家能更深入地探究自然现象的内在规律。如物理学中的粒子加速器模型，帮助科学家揭示物质的本质和宇宙的奥秘；气象学中的大气环流模型，则能预测气候变化，为防灾减灾提供科学支持。1.3.3计算思维对各学科的影响2）计算思维在社会科学中的应用社会科学家利用大数据分析和计算模型研究社会现象和人类行为。经济学中的金融市场模拟，可预测市场趋势，为政策制定和企业决策提供科学依据；社会学领域的社交媒体数据分析，则能揭示社会网络结构和信息传播规律，为理解社会动态提供有力支持。3）计算思维在工程技术中的应用通过计算机仿真和模拟技术，工程师能在虚拟环境中测试和优化系统，提高设计效率和准确性。航空航天领域的计算流体动力学模拟，可优化飞行器设计，提高飞行性能和燃油效率；建筑工程中的结构力学模拟和能耗分析，则有助于设计出更安全、节能的建筑结构。4）计算思维在人文艺术中的应用在语言学中，计算思维帮助语言学家分析语言结构和语义关系，开发自然语言处理技术和机器翻译系统，实现跨语言交流。在音乐和艺术领域，艺术家利用计算思维创作新的音乐作品和艺术作品，如数字音乐合成和虚拟现实艺术创作，推动数字艺术和虚拟现实等新兴艺术形式的发展。1.3计算思维基础1.3.3计算思维对各学科的影响本章小结1.41.4本章小结本章全面介绍了计算机的定义、发展历程、应用领域及未来趋势，并深入探讨了信息社会、数字经济与数字素养的内涵。计算机在科学研究、信息处理、人工智能等领域的具有广泛应用，计算机技术对现代社会具有深远影响。计算思维作为解决复杂问题的重要能力，其地位与作用不可或缺。祝同学们学有所成！第2章

计算机系统基础计算机科学技术学院计算机与信息技术基础（第五版）CONTENTS计算机系统内部构造复杂精密，却以高度的精确性和效率支撑着信息的流通与数据的处理。运算器、控制器、存储器、输入输出设备共同组成了现代计算机的核心体系。本章将系统而全面地介绍计算机的基本原理与核心技术，探讨其与社会发展的紧密联系，并通过培养计算思维能力，为未来的学习与工作奠定坚实基础。2.1计算机系统概述计算机系统的基本组成计算机的工作流程与原理计算机的硬件与软件系统计算机系统的层次结构计算机硬件的组成与功能计算机软件的分类与作用计算机中的数据表示数据表示的形式数值数据在计算机中的表示非数值数据在计算机中的表示条形码的编码一维条形码的编码二维条形码的编码目录2.22.32.4计算机系统概述2.12.1.1计算机系统的基本组成2.1计算机系统概述冯·诺依曼架构冯·诺依曼计算机体系计算机系统基于冯·诺依曼架构体系，融合硬件与软件，实现高效的数据处理，这一体系决定了计算机的基本结构与运行方式，是理解计算机工作原理的基础。硬件与软件在计算机系统内紧密协作，确保了数据的有效处理与信息的快速传递，确保计算机的稳定、高效运行。2.1.1计算机系统的基本组成2.1计算机系统概述运算器控制器输入设备输出设备运算器是计算机的核心部件之一，它负责执行各种算术和逻辑运算，如加、减、乘、除等。控制器是计算机的指挥中心，它负责解释指令、控制数据流和协调计算机各部件的操作。输入设备用于接收用户输入的数据和指令，如键盘、鼠标、扫描仪等。输出设备用于显示或输出处理结果，如显示器、打印机、扬声器等。2.1.2计算机的工作流程与原理2.1计算机系统概述输入数据用户通过输入设备如键盘、鼠标等向计算机提供数据和指令，启动计算过程。数据存储计算机接收到输入数据后，将其存储在内存或外部存储器中，为数据处理做好准备。数据处理存储在内存中的数据由CPU进行处理，CPU是计算机的核心部件，负责执行程序中的指令。程序执行程序是一系列指令的集合，CPU会加载程序代码到内存中，并按照指令的顺序执行程序。输出结果数据处理完成后，计算机将结果通过输出设备呈现给用户，如显示器、打印机等。2.1.2计算机的工作流程与原理2.1计算机系统概述高效性稳定性维护性可扩展性计算机系统的各个组成部分通过高度的协同工作，实现了对信息的快速处理和数据的准确存储，满足了现代社会对信息处理的高效性需求。协同工作确保了计算机系统在各种复杂环境下的稳定运行，减少了系统故障和错误的发生，提高了系统可靠性和稳定性。协同工作降低了系统组件之间的耦合度，使得每个组件可以独立地升级和维护，简化了系统的维护流程，提高了系统的可维护性。计算机系统的协同工作模型具有良好的可扩展性，能够随着系统规模和复杂性的增长而自然延伸，满足不断变化的业务需求。计算机的硬件与软件系统2.22.2计算机的硬件与软件系统2.2.1计算机系统的层次结构硬件层操作系统层软件层硬件层构成系统基础，包括CPU、内存等物理组件，负责计算、存储及通信，其性能直接决定系统能力。操作系统层作为硬件与用户间的桥梁，负责资源管理、进程调度等核心服务，保障资源高效利用和程序顺畅运行。应用软件层涵盖各类用户程序，如办公软件等，面向用户提供丰富功能，满足特定需求。2.2.2计算机硬件的组成与功能主板主板是计算机的核心组件，连接CPU、内存等，通过不同接口支持各种硬件，其设计直接影响计算机的运行。CPUCPU作为计算机的核心，由算术逻辑单元、控制单元和寄存器构成，负责指令执行和数据处理，其架构决定性能。内存储器内存储器是计算机暂存数据与程序的关键部件，使CPU能直接访问并处理其中信息，促进数据快速交换与指令高效执行。总线总线是计算机内部数据传输的重要通道，分数据、地址和控制三类，分别负责数据传输、指定数据存储位置和管理协调信号。扩展槽扩展槽是主板上用于安装扩展卡的专用插槽，增强了计算机的灵活性与扩展性，用户可通过简单安装扩展卡提升系统性能或增加新功能。接口主机接口是计算机系统与外部世界交互的关键组件，现代计算机通常配备多种主机接口，满足不同外部设备的连接需求。计算机的核心组件2.2计算机的硬件与软件系统2.2.2计算机硬件的组成与功能主板目前市场上主板主要分为AMD（针脚式接口）与Intel（触电式接口）两大类型。这一分类直接决定了主板能够安装的处理器型号，因为处理器必须与主板上的插槽规格相匹配。AMD的处理器通常具有针脚，这些针脚会插入主板上的对应插孔中，从而建立电气连接。AMD主板针脚式接口2.2计算机的硬件与软件系统2.2.2计算机硬件的组成与功能主板Intel平台：通常采用LGA（LandGridArray）插槽，这是一种多点触电网格阵列设计，与处理器的针脚相接触，实现电气连接。Intel平台的主板根据处理器系列的不同，会配备相应规格的LGA插槽。触电式接口Intel主板2.2计算机的硬件与软件系统2.2.2计算机硬件的组成与功能中央处理器中央处理器，简称CPU，负责指令执行、数据处理及硬件控制。其由算术逻辑单元、控制单元与寄存器群构成，能进行复杂运算与逻辑判断。现代CPU通常采用多核设计，以实现多任务并行处理，提升效率，确保计算机运行各类应用与操作系统的高效稳定。CPU的架构决定了其设计、指令集以及性能特点。当前市场上主流的CPU架构主要包括x86、ARM以及国产龙芯CPU。ARMx86国产龙芯高性能计算架构高效低功耗架构自主可控性架构2.2计算机的硬件与软件系统2.2.2计算机硬件的组成与功能内存储器DDR5内存条内存储器根据数据保持性可以分为只读存储器（ROM）与随机存取存储器（RAM）。随机存取存储器中又有动态随机存取存储器（DRAM），常见的内存条就属于这种。ROM焊接于主板，出厂后一般不可更改主板上预留插槽，可灵活扩展存储容量、数据传输率是内存最重要的指标，与内存的性能表现直接相关。2.2计算机的硬件与软件系统2.2.2计算机硬件的组成与功能内存储器总线是计算机内部各组件之间连接和通信的重要通道，数据、地址、控制总线分别负责传输数据、地址和控制信号，实现硬件间的数据交换。2.2计算机的硬件与软件系统2.2.2计算机硬件的组成与功能扩展槽扩展槽是主板上用于安装扩展卡的专用插槽，增强了计算机的灵活性与扩展性。用户可通过简单安装扩展卡提升系统性能或增加新功能。主板上的扩展槽声卡USB扩展卡无线网卡可扩展的设备2.2计算机的硬件与软件系统2.2.2计算机硬件的组成与功能接口主机接口负责实现外部设备的输入与输出功能。现代计算机通常配备多种主机接口，以满足不同外部设备的连接需求。主板上的各种接口2.2计算机的硬件与软件系统2.2.2计算机硬件的组成与功能计算机的外部存储器硬盘存储器硬盘分机械和固态两种，HDD靠磁盘转速存取数据，SSD无机械部件，用闪存芯片，速度快、耐用，容量大至数TB。移动存储器移动存储器包括U盘、移动硬盘和光盘驱动器，各具容量、便携性和传输特点，是现代数字生活中不可或缺的数据存储工具。网络附加存储和云存储NAS和云存储提供了网络环境和远程数据存储方案，方便多用户访问和远程操作，是现代数据管理的重要手段。2.2计算机的硬件与软件系统2.2.2计算机硬件的组成与功能硬盘存储器硬盘分为机械硬盘（HDD）和固态硬盘（SSD）两种。又有SATA和NVMe两种协议，通常HDD支持SATA协议，而SSD支持SATA和NVMe协议。硬盘性能指标包括存储容量（GB/TB）、数据传输速率（MB/s/GB/s）和读写寿命。通常来说，SSD传输速率更高，读写寿命也长于HDD，但是其制造成本很高，因此价格一般较昂贵。机械硬盘固态硬盘SATA协议NVMe协议一般是SATA协议2.2计算机的硬件与软件系统2.2.2计算机硬件的组成与功能硬盘存储器HDD依靠旋转磁盘和移动读写头存取数据，性能受转速影响，转速越高，数据读写速度越快，特点是大容量和低成本。SSD由控制器、闪存芯片和缓存芯片组成，无机械部件，速度快、耐用、安静，能够提升系统启动和程序加载速度。2.2计算机的硬件与软件系统2.2.2计算机硬件的组成与功能移动存储器移动存储器是便携式的数据存储设备，它们允许用户在不同计算机或设备之间轻松传输和存储数据。这些设备以其小巧的体积、大容量存储和即插即用的特性而受到广泛欢迎，成为现代数字生活中不可或缺的工具。常见移动存储器包括USB闪存驱动器、移动硬盘与光盘驱动器。移动硬盘U盘光盘2.2计算机的硬件与软件系统2.2计算机的硬件与软件系统2.2.2计算机硬件的组成与功能网络附加和云存储器网络附加存储（NAS）是一种网络存储设备，提供数TB至数百TB的存储空间，支持多用户访问和多种文件共享协议，便于数据管理、自动备份和远程访问。云存储则是基于互联网的数据存储服务，用户可根据需求调整存储容量，并通过多设备访问数据，通常按使用量收费，通过数据中心确保数据安全，适合个人和企业存储重要文件和备份数据。NAS云存储2.2计算机的硬件与软件系统2.2.2计算机硬件的组成与功能输入设备是用户与计算机进行交互的重要接口，用于将用户的指令、数据和信息输入到计算机中。输入设备常见的输入设备包括键盘、鼠标、触摸屏、扫描仪和麦克风等信息输入2.2计算机的硬件与软件系统2.2.2计算机硬件的组成与功能输出设备是计算机系统中用于展示处理结果和信息的硬件组件，它们将计算机生成的数据转换为用户可感知的形式。输出设备常见的输出设备有显示器、打印机和扬声器等信息输出绘图仪显示器音响打印机2.2计算机的硬件与软件系统2.2.3计算机软件的分类与作用系统软件常见的操作系统操作系统操作系统是计算机系统的核心软件，管理协调硬件与软件资源，提供用户与计算机之间的交互平台，确保系统高效运行。设备驱动程序设备驱动程序连接操作系统和硬件，让系统识别并管理硬件。确保设备正确识别和高效运作，处理数据传输、性能优化和错误检测，维护硬件稳定性和系统流畅。操作系统硬件驱动程序2.2计算机的硬件与软件系统2.2.3计算机软件的分类与作用系统软件语言处理程序是将程序员编写的代码转换为计算机能够执行的指令的软件。它包括编译器、解释器和汇编器等。编译器将高级编程语言转换为机器代码；解释器直接执行源代码，无需预先编译；汇编器则将汇编语言转换为机器代码。语言处理程序编译器解释器汇编器解释器的直接执行其实是通过边转换边执行实现的2.2计算机的硬件与软件系统2.2.3计算机软件的分类与作用系统软件数据库管理系统DBMS应用十分广泛，它确保数据的高效、安全处理，并支持系统的可扩展性和性能。数据库管理系统（DBMS）是专门用于管理数据库的软件。它提供数据存储、检索、更新和管理等功能，支持复杂的数据结构和关系。2.2计算机的硬件与软件系统2.2.3计算机软件的分类与作用系统软件工具软件工具软件是计算机系统中用于系统维护、优化和管理的软件。它不包括直接参与数据生成或处理的软件，但在日常计算机管理中发挥着重要作用。磁盘清理工具工具软件数据管理系统维护数据安全网络软件办公辅助数据备份工具杀毒软件网络监测工具PDF阅读器2.2计算机的硬件与软件系统2.2.3计算机软件的分类与作用应用软件办公软件办公软件是专为提高工作效率和处理日常文档而设计的软件，包括文字处理、电子表格、演示文稿和个人信息管理等功能，极大地提高了个人和企业的效率。图形与图像处理软件图形与图像处理软件用于创建、编辑和优化视觉内容，包括图形设计、图像处理和三维建模与动画，助力设计师和创意专业人士实现创意。多媒体与娱乐软件多媒体与娱乐软件为用户提供了丰富的视听体验和娱乐方式，包括音频编辑、视频编辑和游戏软件，丰富了用户的休闲生活，同时也为专业人士提供了创作平台。010203计算机中的数据表示2.32.3计算机中的数据表示2.3.1数据表示的形式二进制二进制是一种基数为2的计数系统，它只使用两个数字0和1，二进制的原理基于两种状态：关闭和打开。八进制八进制是一种基数为8的计数系统，使用数字0到7来表示数值。十进制十进制是我们日常生活中最常用的计数系统，它的基数为10，使用数字0到9来表示数值。01020304十六进制十六进制是一种基数为16的计数系统，使用数字0到9和字母A到F来表示0到15的数值。2.3计算机中的数据表示2.3.1数据表示的形式二进制的逻辑基础二进制，听起来可能有点神秘，但实际上它是一种非常基础且简单的数制。二进制数只使用两个数字：0和1。这两个数字可以组合起来表示所有的数值，就像我们熟悉的十进制系统使用0到9这十个数字一样。计算机中的二进制计算机数据以0和1的形式快速传递，执行任务。二进制的使用因其简单和逻辑性强，简化了电路设计、运算和逻辑控制。物理上，电路通过“高/低”电信号表示0和1，实现信息处理、存储和传输。想象一下，你有一些开关，每个开关有两种状态：开（用1来表示）和关（用0表示）。现在，如果你有两个开关，你就可以用它们来表示从0到3的4个不同的数。想一想，是如何表示的？2.3计算机中的数据表示2.3.2数值数据在计算机中的表示整数与浮点数的表示二进制整数二进制整数00011010150010201106001130111701004100081011表示多少？1011表示整数11（23+21+20）5.67×10-4尾数阶码计算机中，整数和浮点数存储方式不同，整数采用二进制直接表示，而浮点数通过阶码和尾数两部分来表示，阶码决定数值范围，尾数决定数值精度。浮点数的表示整数的表示例如：2.3计算机中的数据表示2.3.2数值数据在计算机中的表示进制之间的转换1）非十进制转换为十进制二进制数转换为十进制数，需要将每个二进制位对应的十进制数求出来，然后将每一位的结果相加求和。【例2-1】将二进制数1101转换为十进制转换过程如下：第0位：1×20=1第1位：0×21=0第2位：1×22=4第3位：1×23=8累加得：(1×20)+(0×21)+(1×22)+(1×23)=1+0+4+8=13故二进制数1101等于十进制数13，记作：1101B=13D或(1101)2=(13)10如果是小数呢？同样的，当要转换的数字存在小数时，过程与整数转换类似，但需要考虑到小数点后的位数。2.3计算机中的数据表示2.3.2数值数据在计算机中的表示【例2-2】将二进制数10.1011转换为十进制。转换过程如下：第0位（小数点前第二位）：1×21=2第1位（小数点前第一位）：0×20=0第2位（小数点后第一位）：1×2-1=0.5第3位（小数点后第二位）：0×2-2=0第4位（小数点后第三位）：1×2-3=0.125第5位（小数点后第四位）：1×2-4=0.0625累加得：(1×21)+(0×20)+(1×2-1)+(0×2-2)+(1×2-3)+(1×2-4)=2+0+0.5+0+0.125+0.0625=2.6875故二进制数10.1011等于十进制数2.6875，记作：

10.1011B=2.6875D或(10.1011)2=(2.6875)10二进制小数的每一位代表的是2的负幂次方，从左到右依次减小。2.3计算机中的数据表示2.3.2数值数据在计算机中的表示

那么，其他非十进制数能否使用这种方法转换？应该如何转换呢？【例2-3】将十进制数13转换为二进制。转换过程如下：13÷2=6...16÷2=3...03÷2=1...11÷2=0...1将余数从下到上倒序排列，我们得到二进制数1101。因此，十进制数13转换为二进制是1101。记作：13D=1101B或(13)10=(1101)22.3计算机中的数据表示2.3.2数值数据在计算机中的表示进制之间的转换2）十进制转换为非十进制将十进制数转换为二进制数通常使用除2取余法。将十进制数不断除以2，记录每次除法的余数，直到商为0。然后将余数逆序排列，即得到二进制数。如果是小数呢？当要转换的十进制数存在小数时，同样使用除2取余法对整数部分进行转换，但对于小数部分的转换，一般采用乘2取整法。2.3计算机中的数据表示2.3.2数值数据在计算机中的表示乘2取整法【例2-4】将十进制数13.625转换为二进制。转换过程如下：首先将整数部分13转换为1101；然后对其小数部分0.625进行转换，过程如下：0.625×2=1.25→取整数部分1，小数部分为0.250.25×2=0.5→取整数部分0，小数部分为0.50.5×2=1.0→取整数部分1，小数部分为0.0将取出来的整数部分从上到下顺序排列，我们得到二进制小数0.101。整数部分和小数部分相加，记作：13.625D=1101.101B或(13.625)10=(1101.101)2小数部分乘以2记录整数更新小数部分重复有可能会一直重复下去吗？一般在小数部分为0或达到所需的精度的时候就停止转换为其他非十进制数，只需要将基数2替换为要转换的基数即可。2.3计算机中的数据表示2.3.2数值数据在计算机中的表示3）二、八、十六进制的转换首先对要转换的二进制数每四位进行分组，然后对每一组的四位二进制数转换为对应的十六进制数，最后将每组转换的十六进制数拼接起来就得到了最终的转换结果。二进制数转换为八进制数只需要三位二进制数分组即可，因为三位二进制数对应一个八进制数。二进制转化为八进制呢？八进制与十六进制数之间能不能用这种方法转换？为什么？原理：24=1623=82.3计算机中的数据表示2.3.3非数值数据在计算机中的表示非数值数据包括文本、图像和声音等，在计算机系统中扮演重要角色。计算机需要通过特定的编码系统和数据结构实现这些数据的识别、存储和传输。主要可分为字符与字符串、图像与声音两大类。字符是文本信息基本单位，字符串是字符的序列。字符一般通过编码标准表示，如ASCII、Unicode、UTF-8、GB2312/GBK等都是不同类型的编码系统。1）字符与字符串的表示其中ASCII码用7位二进制表示128个字符；Unicode涵盖超100,000字符，可以表示全球大多数的语言；UTF-8是Unicode的一种实现方式，与ASCII兼容，可以表示中文字符；GB2312是中文字符编码，包含6763个汉字和682种符号；GBK进一步扩展GB2312，支持更多汉字和繁体中文，能表示21,000多个汉字及ASCII字符。GB2312/GBK编码2.3计算机中的数据表示2.3.3非数值数据在计算机中的表示b4b5b6b0b1b2b30000010100111001011101110000NULDLESP0@P`p0001SOHDC1!1AQaq0010STXDC2“2BRbr0011ETXDC3#3CScs0100EOTDC4$4DTdt0101ENQNAK%5EUeu0110ACKSYN&6FVfv0111BELETB‘7GWgw1000BSCAN(8HXhx1001HTEM)9IYiy1010LFSUB*:JZjz1011VTESC+;K[k{1100FFFS,<

L\l|1101CRGS-=M]m}1110SORS.>

N^n~1111SIUS/?O_oDELASCII码字符集2.3计算机中的数据表示2.3.3非数值数据在计算机中的表示计算机中图像的表示2）图像与声音的表示在计算机中图像通过像素矩阵和颜色模型表示，而声音通过采样和量化转换为数字信号，这些编码确保了非数值数据在计算机中的有效处理。图像的编码表示如左图所示，其中像素矩阵定义了图像的分辨率和大小，即图像在水平和垂直方向上的像素数量。颜色模型则定义了如何表示每个像素的颜色信息，常见的颜色模型包括RGB（红绿蓝）、CMYK（青色、品红色、黄色、黑色）等，图中使用的就是RGB颜色编码模型。2.3计算机中的数据表示2.3.3非数值数据在计算机中的表示声音在计算机中一般通过采样和量化转换为数字信号进行表示和处理。采样是将连续的声音信号在时间上进行离散化处理的过程，即将声音波形在固定时间间隔内记录其幅度值。量化则是将采样得到的离散信号转换为数字信号的过程，它定义了声音信号的精度和范围。数字声音信号可以通过数字音频格式如WAV、MP3等进行存储和传输。采样量化模拟信号数字信号条形码的编码2.42.4条形码的编码2.4.1一维条形码1）一维条形码的编码规范和码制一维条形码由黑条与空白组成，通过二进制表示编码信息，具有输入快捷、准确度高、成本低廉及可靠性强等优点。码制是条形码编码的核心，定义了编码规则与结构。常见的码制有EAN、UPC、Code39、Code128、Codabar及ISBN等，Codabar多用于医疗和图书馆和包裹跟踪，而ISBN则专门用于书籍标识。常见的一维条形码2.4条形码的编码2.4.1一维条形码2）一维条形码的编码过程编码规范包括静区、起始符、数据符、校验符及终止符。其中静区是条码两端的空白区域，用于扫描定位；起始符与终止符界定条码边界；数据符承载具体信息；校验符用于检测错误。EAN13编码方式的编码规范确定编码数据选择码制编码转换添加校验码设计外观打印一维条形码的编码过程2.4条形码的编码2.4.2二维条形码1）二维条形码的特点二维条形码（2-DimensionalBarCode），如QR码（QuickResponseCode），是一维条形码的升级版，它在水平和垂直两个方向上都包含信息。这种设计使得二维条形码能够在相同的空间内容纳更多的数据，提供了更高的数据密度和更强的容错能力。二维码继承了传统条码特性，通过二进制比特流编码信息。容量大，能存储文本、数字和二进制数据，具有强大的容错和快速识别能力，即使有部分损坏或无损也能正常读取。常见的二维条形码2.4条形码的编码2.4.2二维条形码2）二维条形码的编码过程二维条形码的编码包括数据分析、数据编码、添加纠错码、构造及布置图像等步骤，其中纠错码是为了确保二维码在部分损坏时仍能被准确识别，纠错码的生成及识别是通过矩阵乘法实现的。数据分析数据编码添加纠错码构造及布置图像二维条形码的编码过程纠错码的生成及识别2.4条形码的编码2.4.3条形码的应用和发展趋势未来，二维码的应用将更加多样化，随着5G、物联网(IoT)、人工智能(AI)等新兴技术的发展，二维码技术将在智能化应用方面得到更广泛的应用，如智能家居、智能工厂等。条形码技术因其简洁性、成本效益、快速识读能力和高可靠性，在自动识别领域占据重要地位。一维条形码广泛应用于商业自动化和信息管理，提升数据输入速度与准确性，优化库存管理和商品追踪流程。二维码则在社交媒体、个人身份验证及物流追踪等领域也发挥重要作用，如通过扫描二维码添加好友、关注公众号、参与互动活动，或进行电子身份证、会员卡的身份验证，以及追踪物流包裹等。祝同学们学有所成！第3章

操作系统基础计算机科学技术学院计算机与信息技术基础（第五版）目录CONTENTS操作系统作为计算机系统的核心软件，不仅是连接硬件与软件的桥梁，更是确保系统稳定高效运行的关键。本章将介绍操作系统的相关基础知识，包括其定义、发展历史、主要功能，以及不同操作系统间的差异与特色，并通过实践案例来介绍Windows在日常工作学习中的一些应用。3.13.23.3操作系统基础知识什么是操作系统操作系统的发展历史操作系统的功能Windows操作系统简介Windows系统发展历程Windows11操作入门Windows11项目操作案例Linux操作系统简介Linux操作系统发展历程Linux与Windows的对比国产操作系统简介移动操作系统简介Android系统简介Harmony系统简介AppleIOS系统简介3.4操作系统基础知识3.13.1操作系统基础知识操作系统（OperatingSystems，OS）是计算机系统的核心软件，负责管理和协调计算机的软硬件资源。它是计算机硬件与软件之间的关键中间层，为硬件和软件提供了一个交互的平台。操作系统的定义(1)操作系统的核心目标就是确保系统中运行的应用程序能够与CPU、内存之间的交互和访问能够准确无误地进行3.1.1什么是操作系统操作系统（OperatingSystems，OS）是计算机系统的核心软件，负责管理和协调计算机的软硬件资源。它是计算机硬件与软件之间的关键中间层，为硬件和软件提供了一个交互的平台。(2)操作系统

通过资源分配、调度、同步等技术来确保系统资源的有效利用和应用程序的协调运行，从而使系统稳定高效的运行；(3)同时操作系统还提供了用户接口，使用户能够方便地使用计算机。3.1操作系统基础知识操作系统的定义3.1.1什么是操作系统操作系统的发展是计算机技术和软件工程领域的一个重要篇章。自1950年以来，操作系统经历了从简单的批处理系统到现代多任务操作系统的漫长发展道路，个人机操作系统从早期的DOS、Windows3.x等命令行界面操作系统，到现代的Windows11、macOS、Linux等图形用户界面操作系统，操作系统在功能、性能、用户体验等方面都有了显著的提升。随着云计算、大数据、人工智能等新技术的兴起，操作系统也在不断拓展其应用领域，为用户提供更加智能化、个性化的服务。3.1操作系统基础知识简介3.1.2操作系统的发展历史3.1操作系统基础知识在计算机发展的早期，操作系统的主要形式是批处理系统。批处理系统是计算机历史上最早出现的操作系统类型之一，主要用于管理大型计算机的计算任务。(1)早期批处理系统用户可以将多个相关的任务打包成一个批处理作业，然后一次性提交给计算机系统，操作系统会自动执行这些作业；批处理系统能够管理计算机的资源，如处理器时间、内存和磁盘空间，确保这些资源被合理分配和高效利用；1950年代-1960年代3.1.2操作系统的发展历史在计算机发展的早期，操作系统的主要形式是批处理系统。批处理系统是计算机历史上最早出现的操作系统类型之一，主要用于管理大型计算机的计算任务。同时操作系统还会根据预设的规则和优先级，对批处理作业进行调度和执行，这使得计算机系统能够高效地处理多个任务。1950年代-1960年代3.1操作系统基础知识(1)早期批处理系统3.1.2操作系统的发展历史3.1操作系统基础知识1960年，分时操作系统开始出现，如Unix的前身Multics。分时操作系统允许多个用户通过终端或其他输入设备与计算机系统交互，操作系统通过时间分割技术，将处理器的时间分割成时间片，轮流分配给每个用户由于时间分割，分时操作系统能够快速响应用户的输入和请求，为用户提供更加实时和交互式的体验，用户可以通过键盘和屏幕与计算机系统进行交互。1960年代-1970年代(2)分时操作系统3.1.2操作系统的发展历史3.1操作系统基础知识1970年代末，苹果公司推出了AppleDOS和AppleLisa，这是早期的个人电脑操作系统，到了1980年，微软公司与IBM合作，推出了MicrosoftDOS和PC-DOS，这是个人电脑操作系统的一个重要里程碑1980年代-1984年，苹果公司推出了AppleMacintosh，首次引入了图形用户界面（GUI），这标志着个人电脑操作系统的重大转变。(3)个人电脑操作系统3.1.2操作系统的发展历史3.1操作系统基础知识1990年，微软公司推出了Windows操作系统，提供了更加直观和易于使用的界面。1980年代-从1990年开始，个人电脑操作系统逐渐成熟和普及；1995年和2001年，微软公司分别发布了Windows95和WindowsXP，这两个版本在个人电脑市场上取得了巨大成功；苹果公司推出了MacOS，提供了更加现代和用户友好的界面。(3)个人电脑操作系统3.1.2操作系统的发展历史3.1操作系统基础知识1990年，网络技术的发展推动了网络和分布式操作系统的出现。1990年代-网络和分布式操作系统是一种特殊的操作系统，旨在支持多台计算机的协作和资源共享。这些操作系统能够通过网络连接多台计算机，使得它们能够像一台大型计算机一样工作。网络和分布式操作系统能够连接多台计算机，使得它们互相协作能够共同完成任务，实现资源共享和数据通信。(4）网络和分布式操作系统3.1.2操作系统的发展历史3.1操作系统基础知识2000年，随着智能手机的普及，Android和iOS等移动操作系统应运而生。2000年代-至今移动操作系统是专门为智能手机和平板电脑等移动设备设计的操作系统，它提供直观的用户界面，使用户能够轻松地与移动设备进行交互，移动操作系统支持包括游戏、社交媒体、导航和办公等软件在内的多种应用程序。(5）移动操作系统3.1.2操作系统的发展历史3.1操作系统基础知识2010年，云计算技术的兴起推动了云操作系统的出现。云操作系统是一种基于云计算技术的新型操作系统，它通过互联网提供计算和存储服务，支持大数据和人工智能等新兴技术的发展。2010年代-至今云操作系统通过云计算技术提供服务，用户可以通过互联网访问和使用这些服务（如计算资源、存储空间等）；云操作系统支持多种设备，包括个人电脑、平板电脑和智能手机，用户可以在不同的设备上访问和使用云服务。(6）云操作系统3.1.2操作系统的发展历史3.1操作系统基础知识进程管理，是操作系统对程序执行过程进行有效调度与管理的关键环节。1)确保多任务高效并发执行的进程管理3.1.3操作系统的功能当用户同时启动多个应用程序时，操作系统通过相应的调度策略，如轮转调度、优先级调度等，确保每个程序都能获得合理的处理器时间，实现多任务的高效并发执行，在提升系统响应速度的同时还优化了资源利用率，为用户带来了流畅的操作体验。3.1操作系统基础知识内存管理，是操作系统对计算机内存资源进行合理分配与高效利用的重要机制。它不仅负责为每个运行中的程序分配恰当的内存空间，还通过内存保护技术确保程序在安全的环境中运行，防止数据泄露或损坏。此外，面对物理内存容量的限制，操作系统引入了虚拟内存技术，巧妙地将部分硬盘空间转化为虚拟内存，从而扩展了系统的内存容量，提升了系统的运行稳定性和灵活性。3.1.3操作系统的功能2)优化数据存储与访问的内存管理文件系统是操作系统中用于组织、存储与访问数据的关键组件。操作系统通过层次化的目录结构，将文件与文件夹有序地分类存储，使用户能够轻松查找与操作所需数据。文件系统还提供了丰富的数据保护措施，如访问权限控制、数据加密等，确保数据的安全与完整性。文件系统还支持数据的备份与恢复，有效应对数据丢失或损坏的风险。3.1操作系统基础知识3.1.3操作系统的功能3)实现数据的系统化存储的文件系统管理设备管理，是操作系统对计算机硬件资源进行统一管理与调度的核心功能。它负责识别并配置连接到计算机上的各种硬件设备，如硬盘、打印机、显示器等。通过设备驱动程序，操作系统与硬件进行高效交互，实现设备的初始化、状态监控与数据传输。这一功能使得用户能够轻松地使用各种硬件设备，无需关注底层的复杂细节，极大地提升了系统的易用性和用户体验。3.1操作系统基础知识3.1.3操作系统的功能4)进行统一调度硬件资源的设备管理Windows操作系统3.23.2Windows操作系统

在个人桌面操作系统的发展中，由微软公司开发的Windows是一个广泛使用的个人桌面操作系统，它以其直观的用户界面、广泛的兼容性和丰富的应用程序生态系统而闻名，为数亿用户提供了一个易于使用且功能强大的计算平台。在这节内容中，我们将简要介绍Windows操作系统的历史、特性、应用场景以及Windows11操作系统中的一些操作案例。简介3.2.1Windows操作系统发展历程3.2Windows操作系统

微软首次尝试创建图形用户界面，与MS-DOS一起提供，到Windows

2.0时增加了对重叠窗口的支持，提高了用户界面的复杂性；Windows3.1引入了TrueType字体、改进的用户界面和更好的应用程序支持。1)Windows1.0-3.1阶段1985-1992尽管Windows3.1还不能脱离Dos操作系统，但它是微软在个人电脑操作系统市场中的一个重要里程碑，为后来的Windows操作系统奠定了基础，并在个人电脑的普及和应用软件的开发方面发挥了关键作用。3.2.1Windows操作系统发展历程Windows95是由微软公司于1995年发布的一个操作系统，它标志着个人电脑操作系统历史上的一个重要转折点。1995-2001Windows95引入了全新的用户界面，包括开始菜单、任务栏和桌面图标布局，这些都是现代操作系统中的标准功能；Windows95是微软首次推出的32位个人电脑操作系统，它引入了即插即用技术，使得硬件设备的安装和管理变得更加简单，对互联网有了初步的支持，同时它还集成了多媒体功能，为个人电脑的多媒体应用奠定了基础。3.2Windows操作系统

2)Windows95-XP阶段3.2.1Windows操作系统发展历程WindowsXP是微软公司于2001年发布的一个操作系统，它的发布标志着微软操作系统从Windows9x系列向更稳定和功能丰富的32位操作系统的转变。WindowsXP引入了更加简洁和现代的用户界面，包括透明的窗口效果和动态背景，提供了更加直观和易于使用的界面，包括改进的文件管理器和媒体播放器；它通过引入防火墙和安全中心，提高了系统的整体安全性；同时提供了内置的InternetExplorer6浏览器加强对互联网支持。1995-20013.2Windows操作系统

2)Windows95-XP阶段3.2.1Windows操作系统发展历程在2006年微软发布的WindowsVista，在系统中引入了新的用户界面和安全性功能，但由于硬件要求高和兼容性问题，受到了批评。2006-2009缺点3.2Windows操作系统

3)WindowsVista-7阶段3.2.1Windows操作系统发展历程2006-2009到了2009年，微软基于Vista改进，发布了Windows7，提供了更好的性能和用户界面，成为了一个非常受欢迎的版本。Windows7引入了改进的用户界面，包括改进的窗口管理、Aero界面效果和更强大的任务栏功能；它提供了更快的启动时间、更高效的内存管理和更好的硬件兼容性；Windows7增强了系统的安全性并提供了改进的网络连接支持，能够支持无线网络。3.2Windows操作系统

3)WindowsVista-7阶段3.2.1Windows操作系统发展历程2012-2015Windows8是微软公司于2012年发布的一个操作系统，它引入了全新的用户界面和设计理念，但对许多传统Windows用户来说是一个挑战，这也导致Windows8的失败。VS3.2Windows操作系统

4)Windows8-10阶段3.2.1Windows操作系统发展历程2012-2015Windows10是微软公司于2015年发布的一个操作系统，它是Windows8的后续版本。Windows10旨在为个人电脑、平板电脑、笔记本电脑和混合设备提供统一且现代化的用户体验。Windows10结合了传统的桌面界面和Metro界面，提供了一个统一的用户界面，适应不同的设备和使用场景它提供了虚拟桌面和任务视图，同时集成了Cortana智能助手，用户可以通过语音命令或文本输入执行各种任务。3.2Windows操作系统

4)Windows8-10阶段3.2.1Windows操作系统发展历程2021-至今Windows11是微软公司于2021年发布的一个操作系统，它是Windows10的后续版本，旨在为个人电脑、平板电脑、笔