计算机应用基础 龙芯+麒麟+WPS Office

版权信息

书名：计算机应用基础 龙芯+麒麟+WPS Office

ISBN：978-7-115-62258-7

本书由人民邮电出版社发行数字版。版权所有，侵权必究。

您购买的人民邮电出版社电子书仅供您个人使用，未经授权，不得以任何方式复制和传播本书内容。

我们愿意相信读者具有这样的良知和觉悟，与我们共同保护知识产权。

如果购买者有侵权行为，我们可能对该用户实施包括但不限于关闭该帐号等维权措施，并可能追究法律责任。

版  权

著    段德全  王海振

责任编辑 赵祥妮

人民邮电出版社出版发行　　北京市丰台区成寿寺路11号

邮编　100164 　电子邮件　315@ptpress.com.cn

网址　http://www.ptpress.com.cn

读者服务热线：(010)81055410

反盗版热线：(010)81055315

内 容 提 要

本书全面讲解龙芯计算机的实用操作，重点结合银河麒麟操作系统和WPS Office。全书共7章，分别介绍计算机基础，龙芯计算机简介及系统使用方法，龙芯计算机中的实用软件和工具，适配于龙芯计算机的文字处理软件WPS文字、电子表格软件WPS表格、演示文稿软件WPS演示，上网及邮件使用方法等内容。

本书面向龙芯计算机的用户，以实用操作讲解为主，旨在帮助读者快速上手龙芯计算机。

前  言

通用处理器是信息技术产业的基础部件，是电子设备的核心器件。龙芯中科技术股份有限公司面向国家信息化建设需求，面向国际信息技术前沿，打造自主开放的软硬件生态和信息技术产业体系，为信息技术产业的创新发展提供高性能、低成本的处理器和基础软硬件解决方案。

龙芯是中国人自主设计的CPU，是将中国计算机科研成果推广到市场的重要产品。

由于龙芯计算机的操作系统是基于Linux发展而来的，因此其在界面设计、使用习惯、配置方法等方面都和Windows有区别。为了帮助使用龙芯计算机的读者快速学习龙芯计算机的使用方法，提高操作能力，编者根据广大读者的需求，在多位计算机高手、办公应用专家的指导下，归纳用户在使用龙芯计算机过程中反馈的问题，精心编写了本书。

本书结合龙芯、银河麒麟操作系统、WPS Office，以高频操作为例进行讲解，共7章。

第01章介绍计算机的发展和计算机的组成，以及计算机使用的记数法。

第02~03章讲解龙芯计算机上操作系统的常规使用方法，以及实用软件和工具的操作与运用方法，包括系统配置、文件管理器、软件安装及应用、外设管理等，以便读者全方位地了解龙芯计算机的基本使用方法。

第04~06章结合案例详细讲解WPS办公软件在龙芯计算机上的使用。

第07章根据用户办公需求讲解网络连接、上网和邮件客户端的使用方法，帮助用户提升办公效率。

本书以实例与操作步骤讲解为主，涵盖用户在龙芯计算机应用实践中的大量经验。龙芯计算机已经有几年的推广历史，本书收录了在推广过程中用户反馈的主要问题，并针对这些问题给出详细解答。

本书的插图部分采用图示化方法，在用文字叙述步骤的同时将主要步骤标注在图上，模拟真实的操作情况，以便读者轻松上手，快速学习解决各种疑难问题的方法，从而能够学以致用。

本书旨在为读者提供龙芯计算机使用指南，使读者能够更快地用好龙芯计算机。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。

第01章 计算机基础

计算机是20世纪的伟大发明之一。随着微机的出现及计算机网络的发展，计算机的应用已渗透到社会的各个领域，它不但改变了人们的生活方式，而且改变了人类社会的面貌。掌握计算机的使用方法逐渐成为人们必不可少的技能。

1.1 计算机的发展

计算机是一种能够按照程序运行并能够自动、高速、精确地处理海量数据的现代化智能电子设备。20世纪初，电子技术迅猛发展。1904年，英国电气工程师弗莱明研制出真空二极管；1906年，美国发明家、科学家福雷斯特发明真空三极管。这些都为电子计算机的出现奠定了基础。

1.1.1 计算机的发展历程

对现代电子计算机的发展起到重要作用的人物有两位。

艾伦·图灵（Alan Turing，1912—1954）是英国数学家、逻辑学家，被称为“计算机科学之父”。他曾在第二次世界大战中帮助英国破解了德军的密码系统，并提出了“图灵机”的设计理念，为计算机的逻辑工作方式的确立打下了良好的基础。

冯·诺依曼（John von Neumann，又译作冯·诺伊曼，1903—1957）于1943年提出了“存储程序通用计算机方案”，即电子计算机有输入设备、存储器、运算器、控制器、输出设备5个组成部分，该结构一直沿用至今。冯·诺依曼于1944年参加了电子数字积分计算机（Electronic Numerical Integrator and Computer，ENIAC）的研究工作。其因突出的贡献被授予“现代计算机之父”称号。

1946年，美国宾夕法尼亚大学研制出世界上第一台电子计算机——ENIAC。ENIAC 耗资约48万美元，重约30t，占地约170m²，使用近18000个电子管、1500多个继电器、70000多个电阻和10000多个电容，功率为150kW。ENIAC 每秒可完成5000次加减法运算，500多次乘法运算。用ENIAC计算时，要根据题目的计算步骤预先编写一条条指令，再按照指令连接外部线路，启动后它就自动运行并输出结果。但若要计算另外一个题目，就要重复进行上述动作，所以只有少数专家才能使用它。过去借助机械用7h~20h才能完成的一条弹道的计算工作，ENIAC可在30s完成。ENIAC的问世具有划时代的意义，它的诞生宣布了“电子计算机时代”的到来。

冯·诺依曼在1946年提出了更完善的计算机设计报告《电子计算机逻辑设计初探》，并与莫尔小组合作研制存储程序式计算机，即离散变量自动电子计算机（Electronic Discrete Variable Automatic Computer, EDVAC）。

研究者在EDVAC的研制过程中总结出如下两点。

● 计算机的程序和程序运行所需要的数据以二进制形式存放。

● 计算机采用程序存储方式，控制计算机能自动、连续地执行程序。

EDVAC成功解决了程序的内部存储和自动执行问题，极大地提高了运行速度，这是第一台可使用二进制数并能存储程序的计算机。

由于人们不断将新的科学技术成果应用在计算机上，同时科学技术的发展也对计算机提出了更高的要求，短短几十年，计算机得到了突飞猛进的发展。具体表现是，计算机的体积越来越小、功能越来越强、价格越来越低、应用越来越广。

通常，人们按计算机所采用的电子元器件将其划分为4代，如表1-1所示。

表1-1

1．第一代计算机

第一代计算机的主要电子元器件是电子管，因此第一代计算机被称为电子管计算机。这时的计算机软件还处于初始发展阶段，人们使用机器语言与符号语言编写程序，其应用领域主要是军事和科学研究。第一代计算机体积庞大、运算速度慢（一般为每秒几千次至几万次）、造价高、可靠性较差、内存容量小。UNIVAC是第一代计算机的代表，它标志着计算机从实验室进入市场，从军事和科学研究应用领域扩大到数据处理领域。

2．第二代计算机

第二代计算机的主要电子元器件是晶体管，因此第二代计算机被称为晶体管计算机。与第一代计算机相比，第二代计算机具有体积小、成本低、功能强、可靠性高等优点，其软件开始使用高级语言编写，出现了监控程序，并发展成后来的操作系统。高级语言（BASIC、FORTRAN 和COBOL）使程序的编写更方便，并实现了程序兼容，计算机的工作效率大大提高，计算机在数据处理和事务处理等领域得到更广泛的应用。IBM 7000是第二代计算机的代表。

3．第三代计算机

第三代计算机的主要电子元器件是中小规模集成电路。与第二代计算机相比，第三代计算机的体积和功率进一步减小，运算速度、逻辑运算能力、存储容量和可靠性进一步优化。软件方面，操作系统进一步完善，高级语言种类有所增加，结构化、模块化的程序设计思想也被提了出来。这一时期出现了结构化程序设计语言Pascal，出现了并行处理、多处理机、虚拟存储系统和面向用户的应用软件。计算机被广泛应用到科学计算、数据处理、事务管理、工业控制等领域。这一时期的计算机同时向标准化、多样化、通用化、机种系列化方向发展。IBM 360计算机是最早采用集成电路的通用计算机，也是影响最大的第三代计算机。

4．第四代计算机

第四代计算机的主要电子元器件是大规模集成电路和超大规模集成电路，计算机的体积和功率进一步减小，计算速度基本上每18个月就翻一番，即符合摩尔定律。计算机操作系统向虚拟操作系统方向发展，人们开发了丰富的应用软件产品，扩展了计算机的应用领域。IBM 4300系列、3080系列、3090系列和9000系列都是第四代计算机的代表。

1.1.2 计算机的发展趋势

芯片是计算机的核心部件之一，不断进步的芯片制造技术推动了计算机技术的发展。目前制造芯片主要采用光蚀刻技术，即让光线透过刻有线路图的掩模，照射在硅片表面以进行线路蚀刻。当前主要用紫外光进行光蚀刻操作，随着紫外光波长的缩短，芯片上的线宽大幅度缩小，同样大小的芯片上可以容纳更多的晶体管，进而推动了半导体工业的发展。但是当紫外光波长小于193nm 时（蚀刻线宽0.18nm），传统石英透镜组会吸收光线而不会将其折射或弯曲。目前，研究人员正在研究下一代光蚀刻技术，包括极紫外光蚀刻技术、离子束投影光蚀刻技术、角度限制投影电子束光蚀刻技术和X射线光蚀刻技术。

同时，以硅为基础的芯片制造技术的发展不是无限的，随着晶体管尺寸接近纳米级，芯片发热等副作用会逐渐明显，电子运行也难以控制，晶体管将不再可靠。下一代计算机将从体系结构、工作原理、元器件及制造技术等方面进行颠覆性变革。目前可以运用的技术有纳米技术、光技术、生物技术和量子技术。利用这些技术研究新一代计算机是世界各国研究的热点。

1．量子计算机

量子计算机的概念源于对可逆计算机的研究，是为了解决计算机中的能耗问题而提出的。

传统计算机遵循的是经典的物理规律，量子计算机遵循的是量子动力学规律，这是一种信息处理新模式。在量子计算机中，用“量子位”代替传统电子计算机的二进制位。二进制位只能用“0”和“1”两个状态表示信息，而量子位则用粒子的量子力学状态来表示信息，两个状态可以在一个“量子位”中并存。量子位可以用于表示二进制的“0”和“1”，也可以用这两个状态的组合来表示信息。量子计算机可以进行传统计算机无法完成的复杂计算，其运行速度也是传统计算机无法比拟的。

2．模糊计算机

1956 年，英国人扎德创立了模糊集理论。依照该理论，判断问题时并非以是、非两种绝对的值或0与1两种数码来表示结果，而是取许多值，如接近、几乎、差不多及差得远等模糊值。用这种模糊的、不确切的判断进行工程处理的计算机就是模糊计算机。模糊计算机是建立在模糊数学基础上的计算机。模糊计算机除具有一般计算机的功能外，还具有学习、思考、判断和对话的能力，可以立即辨识外界物体的形状和特征，甚至可帮助人们从事复杂的脑力劳动。

1985 年，第一个模糊逻辑芯片设计制造成功，它在1s内能进行 8 万次模糊逻辑推理。现在，人们正在制造1s内能进行645000万次模糊推理的模糊逻辑芯片。把模糊逻辑芯片和电路组合在一起，就能制成模糊计算机。

日本科学家把模糊计算机应用在地铁管理上。日本东京以北300多千米的仙台市的地铁，在模糊计算机控制下，自1986年以来，一直安全、平稳地行驶着。车上的乘客可以不必紧抓拉手吊带，因为在列车行进中，模糊逻辑“司机”判断行车情况出现错误的概率，几乎比人类司机要少70%。1990年，日本松下电器有限公司把模糊逻辑芯片装在洗衣机里，该洗衣机能根据衣服的肮脏程度、衣服的质料等调节洗衣程序。我国有些品牌的洗衣机也装上了模糊逻辑芯片。人们还把模糊逻辑芯片装在吸尘器里，这种吸尘器可以根据灰尘量和地毯的厚实程度调整吸尘器功率。模糊计算机还能用于地震灾情判断、疾病医疗诊断、发酵工程控制、海空导航巡视等方面。

3．生物计算机

生物计算机也称仿生计算机，微电子技术和生物工程这两项高科技的相互渗透，为生物计算机的研制提供了可能。20世纪70年代以来，人们发现脱氧核糖核酸（Deoxyribonucleic Acid，DNA）在不同的状态下，可产生有信息和无信息的变化。科学家们发现生物元件可以实现逻辑电路中的0与1、晶体管的导通或截止、电压的高或低、脉冲信号的有或无等。1995年，来自世界各国及地区的200多位专家共同探讨了生物计算机的可行性，认为生物计算机是用生物元件构建的计算机，不是利用生物大脑和神经系统中的信息传递、处理等相关原理设计形成的计算机。其生物元件利用蛋白质具有的开关特性，用蛋白质分子制成集成电路，形成蛋白质芯片、血红素芯片等。利用DNA化学反应，一种基因代码可以在酶的作用下转变为另10种基因代码，转变前的基因代码可以作为输入数据，转变后的基因代码可以作为运算结果，利用这一过程可以制成新型的生物计算机。如今科学家已研制出了生物计算机的主要部件——生物芯片。

4．光子计算机

光子计算机是一种用光信号进行数字运算、逻辑操作、信息存储和处理的新型计算机。科学家运用集成光路技术，把光开关、光存储器等集成在一个芯片上，再用光导纤维连接成计算机。1990年初，美国贝尔实验室制成世界上第一台光子计算机，尽管它的装置很简单，由激光器、透镜和棱镜等组成，只能用于计算，但它是光子计算机领域的一大突破。电子计算机的发展依赖于电子元器件，尤其是集成电路。同样，光子计算机的发展也依赖于光逻辑元件和光存储元件，即集成光路的突破。近20年，只读存储光盘（Compact Disc Read-Only Memory,CD-ROM）、影音光碟（Video Compact Disc, VCD）和数字通用光盘（Digital Versatile Disc, DVD）等的接连出现，体现了光存储研究的巨大进展。光子计算机的许多关键技术，如光存储技术、光互连技术、光电子集成电路等都已经取得突破，为光子计算机的研制、开发和应用奠定了基础。现在，除了美国贝尔实验室，日本和德国的相关机构也投入巨资研制光子计算机，预计将来会出现更先进的光子计算机。

5．超导计算机

1911年，荷兰物理学家海克•卡末林-昂内斯（Heike Kamerlingh-Onnes）发现纯汞在足够低的温度下电阻会变为0，这说明超导线圈中的电流可以无损耗地流动。随着计算机的诞生和超导技术的发展，科学家们想到用超导材料来替代半导体制造计算机。早期工作主要是延续传统的半导体计算机的设计思路，将用半导体材料制作的逻辑门电路改为用超导材料制作的逻辑门电路，本质上没有突破传统计算机的设计框架。况且，在20世纪80年代中期以前，超导材料的超导临界温度仅在液氨温区，实现超导计算机的计划费用高昂。然而在1986年左右，情况发生了逆转，高温超导体的发现使人们在液氨温区外也能找到新型的超导材料，超导计算机的研究又重新获得各方重视。超导计算机具有超导逻辑电路和超导存储器，其能耗小、运算速度快的特点是传统计算机无法比拟的。目前，世界各国都有科学家在研究超导计算机，但是还存在许多难以突破的技术问题。

1.2 计算机硬件及软件

计算机系统由硬件（Hardware）系统和软件（Software）系统组成。硬件系统也称为裸机，裸机只能识别由0和1组成的机器代码，没有软件系统的计算机是无法工作的，它只是一台机器而已。实际上，用户所面对的是经过若干层软件“包装”的计算机，计算机的功能更大程度上是由所安装的软件系统决定的，硬件系统和软件系统互相依赖、不可分割。

1.2.1 计算机的硬件

在计算机中，将连接各部件的信息通道称为系统总线（Bus，简称总线），并把通过总线连接各部件的形式称为计算机系统的总线结构。总线结构分为单总线结构和多总线结构两大类。为使成本低廉，设备扩充方便，微机系统基本上都采用了单总线结构。根据所传送信号的性质，总线由地址总线（Address Bus，AB）、数据总线（Data Bus， DB）和控制总线（Control Bus，CB）3个部分组成。根据部件的作用，总线一般由总线控制器、总线信号发送/接收器和导线等构成。

在微机系统中，主板由微处理器、存储器、输入输出（Input/Output，I/O）接口、总线电路和基板组成，主板上安装了基本的硬件系统,形成了主机部分。其中的微处理器是采用超大规模集成电路工艺将运算器和控制器制作于同一芯片之中的中央处理器（Central Processing Unit，CPU），其他的外围设备均通过相应的接口电路与主机总线相连，即不同的设备只要配接合适的接口电路（一般称为适配卡或接口卡）就能以相同的方式挂接到总线上。微机的主板上设有数个标准的插槽，将一块接口板插入任一插槽里，再用信号线将其和外围设备连接起来就完成了一台设备的硬件扩充。

把主机和接口电路装配在一块电路板上，就构成单板计算机（Single-Board Computer），简称单板机；把主机和接口电路制造在一个芯片上，就构成单片计算机（Single-Chip Computer），简称单片机。单板机和单片机在工农业生产、汽车、通信、家用电器等领域都得到了广泛的应用。

1．CPU

当前可选的CPU种类较多，国外主要有英特尔公司的Pentium系列、DEC公司的Alpha系列、IBM和苹果公司的PowerPC系列等。英特尔公司的x86产品占有较大的优势，主要的产品已经从80486、Pentium、Pentium Pro、Pentium 4、Pentium D（即Pentium系列）、Core 2 Duo，发展到了Core i7等。国产CPU芯片如飞腾、龙芯、鲲鹏等也实现了群体性突破，为多元化的计算提供了新的选择。CPU也从单核、双核，发展到了4核、8核、16核、32核、64核。

CPU中除了包括运算器和控制器外，还集成有寄存器组和高速缓冲存储器，其基本结构简介如下。

● 一个CPU可有几个乃至几十个内部寄存器，包括用来暂存操作数或运算结果以提高运算速度的数据寄存器，以及支持控制器工作的地址寄存器、状态标志寄存器等。

● 执行算术逻辑运算的运算器。它以加法器为核心，能按照二进制法则进行补码的加法运算，还可进行数据的直接传送、移位和比较操作。

● 控制器由程序计数器、指令寄存器、指令译码器和定时控制逻辑电路等组成，用于分析和执行指令、统一指挥计算机各部件按时序协调工作。

● 在新型的计算机中普遍集成了高速缓冲存储器，其工作速度和运算器的工作速度一致，是提高CPU处理能力的重要技术措施之一，其容量为8MB以上。

2．存储器

（1）存储器的组织结构。

存储器是存放程序和数据的装置。存储器的容量越大越好，工作速度越快越好，但二者和价格是互相矛盾的。为了缓解这种矛盾，目前的微机系统均采用了分层次的存储器结构。一般可将存储器分为3层：主存储器（Main Memory）、辅助存储器（Auxiliary Memory）和高速缓冲存储器（Cache）。现在，一些微机系统又将高速缓冲存储器设计为CPU芯片内部的和CPU芯片外部的两级，以满足速度和容量的需要。

（2）主存储器。

主存储器又称内存，CPU可以直接访问它。其容量一般为4GB～8GB，存取速度可达6ns（1ns=10^-9s），主要存放将要运行的程序和数据。

微机的内存采用半导体存储器，其体积小、功耗低、工作可靠、扩充灵活。半导体存储器按功能可分为随机存储器（Random Access Memory，RAM）和只读存储器（Read-Only Memory，ROM）。RAM是一种既能读出也能写入的存储器，适合存放经常变化的用户程序和数据。RAM只能在电源电压正常时工作，一旦电源断电，里面的信息将会全部丢失。ROM是只能读出而不能写入的存储器，适合存放固定不变的程序和常数，如监控程序、操作系统中的基本输入输出系统(Basic Input/Output System，BIOS）等。ROM必须在电源电压正常时才能工作，但断电后其中的信息不会丟失。

（3）辅助存储器。

辅助存储器属于外围设备，也称为外存，常用的有磁盘、光盘、磁带等。磁盘分为软磁盘和硬磁盘两种（简称软盘和硬盘）。软盘容量较小，一般为1.2MB～1.44MB，目前已被淘汰。常见的硬盘主要分为机械硬盘（Hard Disk Drive，HDD，硬盘驱动器，一般指代机械硬盘）和固态硬盘（Solid State Disk， SSD，又称固态盘）。常用机械硬盘的容量为500GB～4TB甚至更大。为了在磁盘上快速地存取信息，在使用磁盘前要先进行初级格式化操作（目前基本由生产厂家完成），即在磁盘上用磁信号划分出若干有编号的磁道和扇区，以便计算机通过磁道号和扇区号直接寻找到要写数据的位置或要读取的数据，以此提高磁盘存取操作的效率。机械硬盘只有磁盘片是无法进行读写操作的，还需要将其放入硬盘驱动器中。硬盘驱动器由驱动电动机、可移动寻道的读写磁头部件、壳体和读写信息处理电路等构成。在进行磁盘读写操作时，磁头通过移动寻找磁道。在磁头移动到指定磁道位置后，就等待指定的扇区转动到磁头之下（通过读取扇区标识信息判别），这称为寻区，然后读写一个扇区的内容。

固态硬盘是用固态电子存储芯片阵列制成的高性能信息存储设备，由控制单元和固态存储单元（动态RAM芯片或闪存芯片）组成。固态硬盘在接口的规范和定义、功能及使用方法上与普通机械硬盘完全相同，在产品外形和尺寸上也与普通机械硬盘一致（新兴的U.2、M.2 等形式的固态硬盘尺寸和外形与机械硬盘不同)。由于固态硬盘采用固态存储单元作为存储介质，不用磁头，寻道时间几乎为0，读写速度非常快。同时，它还具有防震、低功耗、无噪声、工作温度范围大和轻便等优点。其缺点是容量受限（目前消费级最大容量为8TB）、有寿命限制（有擦写次数限制）和价格高等。

光盘的读写过程和磁盘的读写过程相似，不同之处在于它是利用激光束在盘面上烧出斑点进行数据的写入，通过辨识反射激光束的角度来读取数据。光盘和光盘驱动器都有只读和可读写之分。

3．常用输入输出设备

输入输出设备种类繁多，常用的有键盘、显示器、打印机、鼠标、绘图机、扫描仪、光学字符识别装置、传真机、智能书写终端设备等。其中，键盘、显示器、鼠标、打印机是目前用得较多的常规输入输出设备。

（1）键盘。

依据键盘的结构形式，键盘分为有触点键盘和无触点键盘两类。有触点键盘采用机械触点按键，价廉但易损坏。无触点键盘采用霍尔磁敏电子开关或电容感应开关，操作无噪声、手感好、寿命长，但价格较贵。

（2）显示器。

显示器由监视器（Monitor）和装在主机内的显示控制适配器（Adapter）两部分组成。监视器所能显示的光点的最小直径（也称为点距）决定了它的物理显示分辨率，常见的有0.33mm、0.28mm和0.20mm等。显示控制适配器是监视器和主机的接口电路，也称显卡。监视器在显卡和显卡驱动软件的支持下可实现多种显示模式，如分辨率为1024×768px、1280×720px、1600×900px等，乘积越大分辨率越高，但不会超过监视器的最高物理分辨率。

液晶显示器（Liquid Crystal Display，LCD）以前只在笔记本计算机中使用，目前已全面替代了阴极射线管（Cathode Ray Tube，CRT）显示器。

（3）鼠标。

鼠标通过串行接口或通用串行总线（Universal Serial Bus，USB）接口和计算机相连。其上有2个或3个按键，这样的鼠标分别称为两键鼠标或三键鼠标。鼠标上的按键分别称为左键、右键和中键。鼠标的基本操作包括移动、单击、双击和拖曳等。

（4）打印机。

打印机经历了数次更新，虽然目前已进入了激光打印机（Laser Printer）的时代，但点阵打印机（Dot Matrix Printer）的应用仍然很广泛。点阵打印机工作噪声较大，速度较慢；激光打印机工作噪声小，普及型的输出速度为6页/min，分辨率高达600dpi。此外还有一种常见的打印机是喷墨打印机，它的各项指标处于前两种打印机之间。

（5）标准并行和串行接口。

为了方便外接设备，微机系统提供了用于连接打印机的8位并行接口和标准的RS-232串行接口。并行接口可用来直接连接外置硬盘、软件加密狗和数据采集A/D转换器（Analog-to-Digital Converter，模数转换器）等并行设备。串行接口可用来连接鼠标、绘图仪、调制解调器（Modem）等低速（小于 115kbit/s）串行设备。

（6）USB接口。

目前微机系统还有USB接口，通过它可连接多达256个外围设备，传输速率可达2Gbit/s。USB接口自推出以来，已成功替代串行接口和并行接口，成为计算机和智能设备的标准扩展接口及必备接口之一。目前，带USB接口的设备有扫描仪、键盘、鼠标、声卡、调制解调器、摄像头及各种智能手机、平板计算机等。

1.2.2 计算机的软件

软件是为运行、管理和维护计算机而编写的各种程序、数据和文档的总称。

程序是为解决某一特定问题而设计的指令序列。

数据指的是程序在运行过程中需要处理的对象和必须使用的一些参数，如三角函数、英汉词典等。

文档是指与程序开发、维护及操作有关的一些资料，如设计报告、维护手册和使用指南等。

软件的含义比程序更宏观一些。手机中的微信、淘宝、联系人等都是软件。软件和程序本质上是相同的。因此，在不会发生混淆的场合下，软件和程序两个名称经常互换使用，并不严格加以区分。

软件是智力活动的成果。作为知识作品，它与书籍、论文、电影一样受到知识产权法的保护。购买了一款软件之后，用户仅仅得到了该软件的使用权，并没有获得它的版权，因此随意进行软件复制和在网上分发都是违法行为。

计算机软件分为系统软件（System Software）和应用软件（Application Software）两大类。

1．系统软件

系统软件是指控制和协调计算机及外围设备，支持应用软件开发和运行的软件。系统软件的主要功能是调度、监控和维护计算机系统，负责管理计算机系统中各独立硬件，使得它们协调工作。系统软件主要分为以下几类。

（1）操作系统（Operating System，OS）。

系统软件中最重要且最基本的是操作系统，常用的操作系统有Windows、Linux、DOS、UNIX、macOS等。

（2）语言处理程序。

其包括汇编程序、编译程序和解释程序等。

（3）数据库管理系统（Database Management System，DBMS）。

常用的数据库管理系统有SQL Server、Oracle、Access、FoxPro 等。

（4）系统辅助处理程序。

系统辅助处理程序主要是指一些为计算机系统提供服务的工具软件和支撑软件，如编辑程序、调试程序、系统诊断程序、磁盘整理工具程序、计算机监控管理程序、链接程序、调试程序、故障检查和诊断程序等，还有一些著名的工具软件，如Norton Utilities。

2．应用软件

应用软件是为了某种特定的用途而开发的软件。由于计算机应用已经渗透到社会生活的各个方面，因此计算机的应用软件也是多种多样的，常用的应用软件如下。

（1）办公软件套件。

常见的办公软件套件有微软公司的Microsoft Office和金山公司的WPS等。

（2）多媒体处理软件。

多媒体处理软件主要包括图形处理软件、图像处理软件、动画制作软件、音频/视频处理软件、桌面排版软件等，如Illustrator、Photoshop、Flash等。

（3）Internet工具软件。

常用的Internet工具软件有Web服务器软件、Web浏览器、文件传送工具、远程访问工具Telnet、下载工具Flash Get等。

3．操作系统

操作系统是计算机中最重要的系统软件之一，是许多程序模块的集合，是介于硬件和应用软件之间的系统软件，它直接运行在裸机上，是对计算机硬件系统的第一次扩充。

操作系统负责管理计算机中的各种软硬件资源并控制各类软件运行，它是人与计算机之间通信的桥梁，为用户提供了清晰、简洁、友好、易用的工作界面。用户通过使用操作系统提供的命令和交互功能实现对计算机的操作。

操作系统中的重要概念有进程和线程。

（1）进程是操作系统中的一个核心概念。处理器的分配和执行都是以进程为基本单位的。进程与程序有关，但又与程序不同。进程是程序的执行，属于动态的概念；程序是一组指令的集合，属于静态的概念。一个程序被加载到内存，系统就创建了一个进程，当程序执行结束后，该进程也就消亡了。换句话说，进程的存在是暂时的，而程序的存在是永久的。

（2）为了更好地实现并发处理和共享资源，提高CPU的利用率，目前许多操作系统把进程“细分”成线程（Thread）。线程是进程的一个实体，是CPU调度和分派的基本单位，它是比进程更小的能独立运行的基本单位。线程基本不拥有系统资源，只拥有在运行中必不可少的资源（如程序计数器、一组寄存器和栈），但是它可与同属一个进程的其他线程共享进程所拥有的全部资源。一个线程可以创建和撤销另一个线程，同一个进程中的多个线程可以并发执行。

操作系统的功能不仅体现在对系统资源进行管理上，而且体现在为用户提供的应用上。

操作系统的功能有处理器管理、存储管理、文件管理、设备管理和作业管理等。

1.3 位值制及计算思维

位值制是人们用一组规定的符号和规则来表示数的方法，在日常生活和计算机中采用的都是位值制。

1.3.1 位值制

我们在日常生活中能够接触到的位值制有十进制、十二进制、十六进制、二十四进制、六十进制等。在日常生活中最常用的是十进制，即按照逢10进1的原则进行记数。我们熟悉的进制还有：六十进制，计时中60s为1min，60min为1h；二十四进制，24h为1天；十二进制，12只物品为1打；十六进制，古代计量时采用，16两为1斤。计算机中一般采用二进制。

位值制中有数位、基数和位权3个要素。数位是指数码在一个数中所处的位置；基数是指在某种位值制中每个数位上所能使用的数码的个数；位权是指在某种位值制中每个数位的大小，一般是基数的若干次幂。以十进制数为例，如果用a_i表示某一位的不同数码，对任意一个十进制数A，可用下式表示：

（1.1）

其中，a_i只能使用0～9这10个数码，所以十进制的基数是10；而10^n-1是指该数位的大小，也就是位权，例如十进制数312.43，用式（1.1）表示则是312.43=3×10²+1×10¹+2× 10⁰+4×10^-1+3×10^-2，10²就表示位权，与3相乘也就是表示数码3在百位上所代表的数值大小。

根据十进制数的数位、基数、位权之间的关系，可以得到十进制数的如下几个特点。

● 每一位可使用10个不同数码表示（0、1、2、3、4、5、6、7、8、9）。

● 低位与高位的关系是逢10进1。

● 各位的权值是10的整数次幂（基数是 10）。

● 十进制数的标志是尾部加“D”或默认不写。

1.3.2 计算机中的常用进制

计算机中的常用进制包含二进制、八进制和十六进制。

1.二进制

计算机的硬件基础是数字电路，所有的元器件只有两种状态，考虑经济、可靠、易实现、运算简便和节省元器件等因素，计算机中的数多用二进制表示。与十进制相似，二进制有如下特点。

● 每一位可使用两个不同数码表示（0、1）。

● 低位与高位的关系是逢2进1。

● 各位的权值是2的整数次幂（基数是2）。

● 二进制数的标志是尾部加“B”或直接在下标处注明。

例如，(111.01)B=1×2²+1×2¹+1×2⁰+0×2^-1+1×2^-2=7.25。

由于二进制数的阅读与书写很不方便，因此人们又常用八进制数或十六进制数来等价地表示二进制数。

2.八进制

八进制的特点如下。

● 每一位可使用8个不同数码表示（0、1、2、3、4、5、6、7）。

● 低位与高位的关系是逢8进1。

● 各位的权值是8的整数次幂（基数是8）。

● 八进制数的标志是尾部加“Q”或直接在下标处注明。

例如，(465.4)Q=4×8²+6×8¹+5×8⁰+4×8^-1=309.5。

3.十六进制

十六进制的特点如下。

● 每一位可使用16个不同数码表示（0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F），其中A表示10、B表示11、C表示12、D表示13、E表示14、F表示15，用这种方法主要是与十进制记数法区分。

● 低位与高位的关系是逢16进1。

● 各位的权值是16的整数次幂（基数是16）。

● 十六进制数的标志是尾部加“H”或直接在下标处注明。

例如，(FE.4)H=15×16¹+14×16⁰+4×16^-1=254.25。

几种常用进制的对照如表1-2所示。

表1-2

1.3.3 计算思维概述

从“结绳记事”到机械计算机，计算工具在不同历史时期发挥着重要作用。图灵的思想是计算机科学中可计算性理论的基础。在计算工具不断演化的过程之中，人类的思维也在进化。

思维是人类具有的高级认识活动。按照信息论的观点,思维是对新输入信息与脑内储存知识、经验进行的一系列复杂的心智操作过程。计算思维并非现在才有，它早已萌芽，并随着计算工具的发展而发展。例如，算盘就是一种没有存储设备的计算机（人脑作为存储设备），提供了一种用计算方法来解决问题的思维和能力；图灵机是现代数字计算机的数学模型，是有存储设备和控制器的；现代计算机的出现强化了计算思维的意义和作用。计算工具的发展、计算环境的演变、计算科学的形成、计算文明的迭代中处处都蕴含着思维的火花。图灵奖得主艾兹格·迪杰斯特拉（Edsger Dijkstra）说过：“我们所使用的工具影响着我们的思维方式和思维习惯，从而也将深刻地影响我们的思维能力。”

2006年，美国卡内基-梅隆大学的周以真（Jeannette M.Wing）教授提出：计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计和人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动（智力工具、技能、手段）。当人们必须求解一个特定的问题时，首先会问：解决这个问题有多么困难？怎样才是最佳的解决方案？计算机科学根据坚实的理论基础来准确地回答这些问题，此外在解决问题的过程中必须考虑机器的指令系统、资源约束和操作环境等因素。

计算思维就是通过嵌入、转化和仿真等方法，把一个看起来困难的问题重新阐释成一个我们知道怎样解决的问题。计算思维是一种科学的思维方法，学习和培养计算思维在当今社会已成主流。但学习的内容和要求是相对的，对不同人群应该有不同的要求。计算思维不是悬空的、不可捉摸的抽象概念，而是体现在各个学科中的一种思维。正如学习数学的过程就是培养理论思维的过程，学习物理的过程就是培养实证思维的过程，学习程序设计，其中的算法思维就是计算思维。