信息技术基础 Windows+WPS Office

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书名：信息技术基础Windows+WPS Office

ISBN：978-7-115-64154-0

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版　　权

著    余明辉 赫 亮 孟宪刚

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

本书基于Windows操作系统和WPS Office办公软件，系统地介绍计算机基础知识及基本操作。全书共8个单元，以多个项目为载体展开内容的讲解，主要内容包括信息技术基础知识、使用Windows系统管理计算机，WPS的文档、表格、演示文稿，网络应用、信息检索、新一代信息技术、信息素养与安全防护等。

本书参考全国计算机等级考试一级计算机基础、高等职业教育专科信息技术课程标准（2021版）、金山办公技能认证（Kingsoft Office Specialist，KOS）考试大纲，着重训练学生在计算机应用中的操作能力，并提高学生的文化素养。

本书适合作为职业院校计算机应用基础课程的教材或参考书，也可作为KOS考试或计算机等级考试（一级）的参考书。

前  言

近年来，以移动互联网、大数据、云计算、人工智能、区块链、元宇宙等为代表的数字技术迅猛发展，并被广泛应用到社会生产和社会生活之中。数字经济的发展改变着职业结构和人才的知识技能结构，推动教育的数字化转型，加强培养学生的数字素养成为世界各国教育改革的重要趋势。

2022年9月召开的联合国教育变革峰会发布《确保和提高全民公共数字化学习质量行动倡议》，呼吁世界各国充分利用数字技术优势赋能教与学。

在我国，由中央网信办、教育部、工业和信息化部、人力资源与社会保障部在2022年联合印发的《2022年提升全民数字素养与技能工作要点》，也把“基础教育精品课程”资源建设作为提升全民数字素养与技能的主要指标之一。

本书以数字素养的养成和数字技能的提升为主线，具有以下特点。

● 内容和结构严格按照教育部发布的《高等职业教育专科信息技术课程标准（2021年版）》设计，并体现了近一年来信息技术最新的发展，如GPT大语言模型和生成式人工智能等内容。

● 校企双元开发。本书中的办公软件部分基于优秀的国产办公软件WPSOffice进行编写，并采用金山公司的WPS 365教育版作为操作环境，技能点和案例的设计参考了金山公司发布的“金山办公技能认证标准”，并由珠海金山办公软件股份有限公司审阅，从而更加贴近办公软件在企业中的实际应用场景。

● 将新一代信息技术与实际案例相结合。为了增强职业院校学生实操能力，除给出操作系统和WPS Office实操案例之外，本书在单元7中还为每项技术都提供了实际可操作的案例，如使用Power BI对共享单车数据进行处理与分析、申请和登录云主机、使用监督学习判断电影类型等，从而帮助学生加强对新的信息技术的理解。

● 书证融通，深化职业素养培养。本书在贯彻信息技术课程标准的同时，兼顾全国计算机等级考试、金山办公技能认证等，力求做到能力培养和考级考证相结合。

本书提供以下资源。

● 案例素材、效果文件、配套视频，将知识点运用到实际操作中，可在异步社区中本书的详细信息页面下载。

● PPT与教学安排，满足教学需求，可在异步社区中本书的详细信息页面下载。

本书中的办公软件部分基于WPS 365教育版编写，题库练习及正式考试均需使用该版本，但软件的主要操作同样适用于WPS 365、WPS Office 2019等软件。由于软件更新较快，读者下载的软件版本中部分界面与本书中的界面可能有所不同，可通过在软件中操作、网络检索等方式解决遇到的问题。

在写作本书的过程中，作者得到了金山办公软件公司万斌和向蓉的大力帮助，在此表示诚挚的谢意！

信息技术基础教程涉及的面极为广泛，同时技术发展日新月异，由于作者水平和经验所限，书中难免存在不足与纰漏，请广大读者提出宝贵意见和建议！

作者

计算机是一种能自动、高速地进行信息处理的机器，是20世纪人类最伟大、最卓越的科学技术发明之一。随着计算机技术的发展，目前计算机已广泛应用于现代科学技术、国防、工业、农业、企业管理、办公自动化和日常生活中的各个领域，并对人类社会产生了巨大而深刻的影响。

在数字时代，掌握一定的计算机基础知识和核心应用能力是必不可少的。同时，我们还需要时刻关注科学技术的发展趋势，并重视对新技术的学习。本单元讲述了信息技术的发展历程、计算机处理信息的机制和计算机系统的基本知识。

知识目标

● 了解计算机的发展与应用；

● 掌握不同进制数之间转换的方法；

● 了解信息的存储单位；

● 了解信息的编码规则；

● 了解计算机系统的构成。

素养目标

● 了解信息技术对人类社会的影响及其在我国进入新时代的过程中起到的作用；

● 了解国产计算机在近年所取得的突破。

项目1.1　了解信息技术及其发展

1.1.1　信息技术的概念及现代信息技术的发展历程

1. 信息技术的概念

信息技术（Information Technology，IT）是用于管理和处理信息的各种技术的总称。一般来说，信息技术是指在信息的获取、传递、存储、处理和应用等过程中所采用的技术和方法，主要包括传感技术、计算机技术、智能技术、网络与通信技术、控制技术。

2. 现代信息技术的发展历程

现代信息技术的发展历程可以说是电子计算机（本书简称计算机）的发展过程，自1946年第一台计算机在美国诞生后，现代信息技术便进入了飞速发展的阶段。按照计算机所采用的电子器件的不同，可将现代信息技术的发展历程划分为表1-1所示的4个阶段。

表1-1　现代信息技术的发展历程

1.1.2　信息技术在中国的发展历程

信息技术在中国的应用和发展是从20世纪50年代中后期开始的，大概可以分为以下几个阶段。

1. 国产计算机的诞生

1956年，中国筹建了国内第一个计算机技术研究所——中国科学院计算技术研究所，重点研究开发国际先进机型的兼容机、研制汉字信息处理系统、发展微型计算机。20世纪70年代末，中国研制出了256位和1024位射极耦合逻辑（Emitter-Coupled Logic，ECL）高速随机存储器，技术达到国际同期的先进水平。

20世纪80年代，随着中央处理器（Central Processing Unit，CPU）的价格不断下降、运算速度不断提高，美国IBM公司推出了个人计算机（Personal Computer，PC），计算机开始进入寻常百姓家。中国及时把握住这一发展趋势，开始自主研制IBM PC兼容机。1983年，“银河-Ⅰ”巨型计算机研制成功，运算速度高达每秒1亿次，这是中国高速计算机研制的一个重要里程碑。1985年，与IBM PC兼容的长城0520CH微型计算机研制成功。1987年和1988年，国产PC长城286和长城386分别被正式推出。

2. 高性能计算机的研发

1992年至1997年，国防科技大学陆续研制出“银河-Ⅱ”和“银河-Ⅲ”通用并行巨型计算机（其中国家气象中心参与了“银河-Ⅱ”的研制）。2000年，中国自行研制成功技术指标和性能均达到国际先进水平的高性能计算机“神威I”，成为世界上继美国和日本之后第三个具备研制高性能计算机能力的国家。

2002年，中国推出了国内第一台完全实现自主知识产权的计算机服务器“龙腾”，这标志着中国计算机事业迈上了一个新的台阶。

3. 计算机技术强国的奠定

2009年，“天河一号”计算机问世，中国一跃成为继美国之后世界上第二个成功研制出千万亿次（指浮点运算速度）超级计算机的国家。2010年10月，“天河一号”完成升级，超越了美国的“美洲豹”超级计算机，成为世界上运算速度最快的超级计算机。

2013年，“天河二号”（如图1-1所示）在广州问世，中国超级计算机的运算速度达到了每秒亿亿次级，为120多家用户提供了300多项典型应用计算。2015年5月，科学家在“天河二号”上成功进行了3万亿粒子数的中微子和暗物质的宇宙学数值模拟，揭示了宇宙大爆炸1600万年之后至今约138亿年的漫长的宇宙演化进程。

图1-1　“天河二号”超级计算机

4. 信息技术的多元化发展

近年来，中国信息技术产业蓬勃发展，各行各业深入推进数字化、网络化、智能化融合发展，云计算、大数据、人工智能、物联网、5G等新一代信息技术不断加速突破和应用，推动数字经济日新月异向前发展，实现了智能家居、智能医疗、智能教育、智能交通、智能城市等，并正向万物互联的世界迈进。

1.1.3　信息技术的应用领域

计算机以其运算速度快、精度高、能记忆、会判断、自动化等特点，经过短短几十年的发展，已经渗透到人类社会的各个方面，从国民经济各部门到生产和办公领域，从家庭生活到消费娱乐，到处都可见计算机的应用成果。在现代生活中，计算机的应用无处不在。总的来说，计算机的主要应用领域如下。

● 科学计算：一些无法用人工完成的大量且复杂的数值计算，使用计算机可以快速而准确地完成。

● 数据处理：信息处理，是计算机应用最广泛的领域之一。

● 自动控制：由计算机加上感应检测设备及模数转换器实现。自动控制系统目前被广泛用于操作复杂的钢铁行业、石油化行业和医药行业等的生产过程。自动控制在国防和航空航天领域中也起着决定性的作用，如无人机、导弹、人造卫星和宇宙飞船等的控制。

● 计算机辅助设计和辅助教学：计算机辅助设计（Computer-Aided Design，CAD）是指由计算机及其图形设备辅助人们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、机械设计和大规模集成电路设计等领域；计算机辅助教学（Computer-Assisted Instruction，CAI）是指用计算机来辅助人们完成教学计划或模拟某个实验过程，CAI不仅能够减轻教师的负担，还能激发学生的学习兴趣。

● 人工智能：计算机应用的一个热门领域，在医疗诊断、定理证明、语言翻译、机器人研制、内容生成等方面已取得显著的成效。

● 多媒体技术：把文本、动画、图形、图像、音频、视频等媒体信息综合起来处理的一种技术。

● 计算机网络：现代计算机技术与通信技术高度发展和密切结合的产物。它利用通信设备和线路将地理位置不同、功能独立的多个计算机系统连接起来，以功能完善的网络软件实现网络中的资源共享和信息传递。

项目1.2　计算机信息的处理

计算机的主要功能是信息处理。计算机除了能处理数值数据，还能处理字符、图像、图形、声音等非数值信息对应的非数值数据。要使计算机能处理信息，首先必须将各类信息转换成由二进制的数码0和1组合表示的代码。在计算机内部，各种信息都必须经过二进制编码才能被传输、存储和处理。因此，要了解计算机的工作原理，就必须了解和掌握信息编码的概念与处理技术。

所谓编码，就是将少量的基本符号按照一定的规则组合，来表示大量、多样、复杂的信息。基本符号的种类和这些符号的组合规则是信息编码的两大要素。典型的编码例子有用26个英文字母表示英文词汇，用10个阿拉伯数字表示数值等。计算机广泛采用由0和1两个基本符号组合而成的二进制编码方式。

1.2.1　认识二进制数

1. 数制

数制是记数的法则，指用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法。数制有多种形式，我们最熟悉的是十进制，而计算机中使用更多的是二进制、八进制和十六进制等数制。

数制中的3个术语如下。

● 数码：用一组记数符号来表示一种数制的数值，这些记数符号被称为“数码”。

● 基数：数制所允许使用的数码个数。

● 位权（权值）：某数制中每一位所对应的单位值。位权=基数ⁱ，ⁱ为数码所在位的编号，从小数点向左依次为0, 1, 2, 3等，自小数点向右依次为−1, −2, −3等。

十进制有10个数码0～9，进位规则是逢10进1，基数为10。依照这个规则，二进制的数码为0和1，进位规则是逢2进1，基数为2。

部分十进制数与二进制数的对照表如表1-2所示。

表1-2　部分十进制数与二进制数的对照表

2. 计算机为什么要使用二进制数

（1）实现容易

二进制只有两个数码：0和1。而很多电子器件和信号有两种稳定的物理状态，所以容易用二进制来表示。例如，晶体管的导通和截止、脉冲信号的有和无等，都可以用二进制的1和0表示。

（2）运算规则简单

例如，1位二进制数的加法运算和1位二进制数的乘法运算规则为

0+0=0；0×0=0

0+1=1+0=1；0×1=1×0=0

1+1=10（逢2向高位进1）；1×1=1

而减法和除法是加法和乘法的逆运算。

根据上述规则，很容易实现二进制数的四则运算。

（3）能方便使用逻辑代数

二进制的0和1分别与逻辑代数的“假”和“真”相对应，所以二进制的算术运算和逻辑运算可共用一个运算器，且二进制数易于进行逻辑运算。逻辑运算与算术运算的主要区别在于，逻辑运算是按位进行的，没有进位和借位。

（4）存储和传输可靠

电子元器件对应的两种状态（导通与截止）是一种质的区别，而不是量的区别，识别起来较容易。用0和1表示电子元器件的两种稳定状态，工作可靠，抗干扰性强，便于存储，不易出错。

1.2.2　数制之间的转换

虽然计算机采用二进制，但二进制数的数位较多，不便书写和记忆，因此我们平时常用的是十六进制、十进制和八进制。

八进制有8个基本数码，即0、1、2、3、4、5、6、7，进位规则是逢8进1。

十六进制有16个基本数码，即0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F，进位规则是逢16进1。

下面介绍各数制之间的转换方法。

1. 非十进制数转换成十进制数

转换方法：按位权展开求和，示例如下。

（1）二进制数转换成十进制数

例：(1100.11)₂=1×2³+1×2²+ 0×2¹+0×2⁰+1×2^-1+1×2^-2=8+4+ 0+0+0.5+0.25=(12.75)₁₀

（2）八进制数转换成十进制数

例：(154)₈=1×8²+5×8¹+4×8⁰=64+40+4=(108)₁₀

（3）十六进制数转换成十进制数

例：(6C)₁₆=6×16¹+12×16⁰=96+ 12=(108)₁₀

2. 十进制数转换成非十进制数

转换方法：整数部分采用除基数取余法（倒着写），小数部分采用乘基数取整法（即用小数部分乘基数，将得到的整数部分记录下来，再用剩下的小数部分继续乘基数，保留并记录整数部分，直到小数部分为0或得到足够精度的数）。下面通过例子给予说明。

（1）十进制数转换成二进制数

例：(100.345)₁₀=(1100100.01011)₂

（2）十进制数转换成八进制数、十六进制数

例：(100)₁₀=(144)₈=(64)₁₆

1.2.3　数据的单位

在计算机中，数据的单位有位和字节等。

● 位（bit）：构成计算机信息的最小单位，每一位用0或1来表示，如二进制数10011101 是由8个数位组成的。

● 字节（byte）：计算机中数据的最小存储单元，常用B表示。计算机中由8位二进制数组成1字节，1字节可存放一个半角英文字符的编码，2字节可存放一个汉字的编码。

计算机中的数据计量单位之间的换算关系如下。

1B=8bit

1KB=1024B

1MB=1024KB

1GB=1024MB

1TB=1024GB

1PB=1024TB

1.2.4　常见的信息编码

计算机中的信息是指二进制数所表达的具体内容。在计算机中，数据以二进制数的形式存在，同样，文字、声音、图像等信息也都以二进制数的形式存在，但是人们习惯使用十进制数，因此就出现了一些转换码，可以对二进制数和十进制数进行转换。

1. 数字编码

数字编码是用二进制数码按照一定规律来描述十进制数的一种编码，其中最常见的是8421码，或称BCD（Binary Coded Decimal，二进制编码的十进制）码。它利用4位二进制数进行编码，从高至低的位权分别为2³、2²、2¹、2⁰，即8、4、2、1，用来表示一位十进制数。表1-3列出了十进制数码与BCD码的对应关系。

表1-3　十进制数码与BCD码的对应关系

根据这种对应关系，我们可以将任何十进制数与BCD码进行转换。

例：(52)₁₀=(01010010)_BCD

(1001010010000101)_BCD=(9485)₁₀

2. 西文字符编码

计算机除处理数字外，还需要把符号、文字等用二进制数表示，这样的二进制数被称为字符编码。

计算机中常用的西文字符编码有两种：EBCDIC（Extended Binary Coded Decimal Interchange Code，扩充的二进制编码的十进制交换码）和ASCII（American Standard Code for Information Interchange，美国信息交换标准码）。EBCDIC是IBM公司为其大型计算机开发的8位字符编码，微型计算机则通常采用ASCII。下面主要介绍ASCII。

ASCII是被国际标准化组织（International Standardization Organization，ISO）采纳的、计算机中普遍采用的一种字符编码。计算机中常用的基本字符包括十进制数码0～9、大写英文字母A～Z、小写英文字母a～z，以及运算符号、标点符号、控制符等，它们都能被转换成二进制编码形式，以便被计算机识别。表1-4列出的就是ASCII。

表1-4　ASCII

在ASCII中，每个字符都可以用二进制编码表示。例如，要确定字符A的ASCII，可以从表1-4中查到字符A的高位是0100，低位是0001，将高位和低位拼起来就是A的ASCII，即01000001，十六进制形式记作41H。在计算机中用1字节（8位）来存储一个字符的ASCII，其中低7位二进制数对应字符的编码，每字节的最高位一般置0，在数据传输时该位可用作奇偶校验位。

3. 汉字的编码

汉字在计算机中也采用二进制的数字化信息编码。汉字的数量大，常用的汉字也有几千个，因此汉字编码比ASCII要复杂得多，只用1字节（8位）来存储是不够的。目前的汉字编码方案有2字节、3字节甚至4字节的。在汉字信息处理系统中，输入、内部处理、输出这3个过程对汉字的要求不同，所用代码也不尽相同，主要有用于汉字输入的输入码、机内处理和存储等的机内码、用于显示及打印的字形码。由于不同过程使用的代码不同，汉字信息处理系统在处理汉字时，要进行输入码、机内码、字形码等一系列的汉字代码转换，具体转换过程如图1-2所示。

图1-2　汉字代码的转换过程

（1）输入码（外码）

由于汉字的数量大，键盘上的键位无法与每个汉字一一对应。要解决汉字与键位的对应问题，就需要用到输入码。

输入码是指通过各种输入设备，以不同方式将汉字输入计算机所使用的代码。每一种输入码都与相应的输入编码规则有关。根据输入编码规则，输入码一般可分为数字码、音码、音形码等，例如五笔字型输入法就是一种典型的字形码输入法。

（2）机内码（内码）

机内码用以将输入时使用的多种输入码进行统一转换并存储，以方便机内的汉字处理。目前，机内码有几种不同的编码方式，如简体的GB/T 2312—1980，繁体的BIG5、GB/T 13000—2010、Unicode等。

GB/T 2312—1980是由中国国家标准总局在1980年发布，1981年5月1日开始实施的国家标准汉字编码集，即《信息交换用汉字编码字符集　基本集》，基本集中共有7445个字符符号，其中，非汉字符号682个，汉字符号6763个（包含一级汉字3755个，二级汉字3008个）。

（3）字形码（输出码）

汉字的字形码是表示汉字字形信息的编码，它与汉字内码一一对应。每个汉字的字形码是预先存放在计算机内的，字形码的集合被称为字库。当输出汉字时，计算机根据内码，在字库中查到其字形码，得知其字形信息，然后就可以显示或打印输出了。

描述汉字字形的方法主要有点阵字模法和轮廓字模法两种。点阵字模法用黑白点阵列来表现字形，该方法简单，但放大后会出现锯齿现象。轮廓字模法则采用数学方法来描述汉字笔画的轮廓，如中文Windows系统采用的TrueType字库；运用这种方法的优点是字形精度高，缺点是输出前要经过复杂的数学运算处理。

案例1-1使用Windows系统自带的计算器进行不同数制的转换

常用进制数的转换通过手工计算是比较烦琐的。而使用Windows系统自带的计算器组件，可以方便地将十进制数转换为二进制数、八进制数和十六进制数，或者将二进制数转换为十进制数、八进制数和十六进制数。

步骤1 单击Windows 10桌面左下角的“开始”按钮，在弹出的菜单中选择“计算器”。

步骤2 在“计算器”窗口中，单击左上角的按钮，在菜单中选择“程序员”，如图1-3所示。

步骤3 默认的输入状态为十进制（DEC）数，这里输入65，可以看到，已经自动显示出了对应的二进制（BIN）数01000001、八进制（OCT）数101、十六进制（HEX）数41，如图1-4所示。

图1-3　选择“程序员”

图1-4　将十进制数转换为其他进制数

步骤4 单击进制列表中的BIN，切换到二进制数输入状态，输入1101101，可以看到，已经自动显示出了对应的八进制数155、十进制数109、十六进制数6D，如图1-5所示。

图1-5　将二进制数转换为其他进制数

项目1.3　认识计算机系统

1.3.1　计算机系统的构成

一个完整的计算机系统由硬件（hardware）系统和软件（software）系统两大部分组成，如图1-6所示。

图1-6　计算机系统的组成

硬件系统通常是指组成计算机的所有物理设备，简单地说就是看得见、摸得着的东西，包括计算机的输入设备、输出设备、存储器、CPU等。

软件系统是运行在硬件设备上的程序、数据及相关文档的总称。软件以文件的形式存放在软盘、硬盘、光盘等存储器上，一般包括程序文件和数据文件两类。按照功能，软件系统通常分为系统软件和应用软件两类。通常我们把未安装任何软件的计算机称为“裸机”。

1.3.2　计算机硬件系统

1. CPU

CPU主要由运算器和控制器两大功能部件组成，它是计算机系统的核心。CPU和内存储器构成了计算机的主机。

CPU的主要功能是按照程序给出的指令序列解释指令的功能、执行指令，完成对数据的加工处理。计算机的所有操作（如数据处理、键盘的输入、显示器的显示、打印机的打印、结果的计算等）都是在CPU的控制下进行的。CPU的外观如图1-7所示。

图1-7　CPU

（1）运算器

运算器主要完成各种算术运算和逻辑操作，是对信息进行处理和运算的部件，它主要由算术逻辑部件（Arithmetic and Logic Unit，ALU）和寄存器组成。算术逻辑部件主要完成二进制数的加、减、乘、除等算术运算，以及与、或、非等逻辑运算和各种移位操作。寄存器一般包括累加器、数据寄存器、状态寄存器等，数据寄存器主要用来保存参加运算的操作数和运算结果，状态寄存器用来记录每次运算结果的状态，即结果是0还是非0，是正还是负等。

（2）控制器

控制器是整个计算机的“神经中枢”，用来协调和指挥整个计算机系统的操作，它本身不具有运算功能，而是通过读取各种指令，并对其进行翻译、分析，而后转换成控制信号，指挥各部件协同工作。它主要由指令寄存器、指令译码器、程序计数器、时序产生器等组成。

2. 存储器

存储器（memory）是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。计算机中的全部信息（包括输入的原始数据、计算机程序、中间运行结果和最终运行结果等）都保存在存储器中。它根据控制器指定的位置存入和取出信息。有了存储器，计算机才有记忆功能，才能正常工作。按照在计算机中的作用，存储器可以分为主存储器、辅助存储器和高速缓冲存储器。

（1）主存储器

主存储器又称内存储器，简称主存（内存），用于存放当前正在执行的数据和指令。主存储器与CPU直接连接，并与CPU直接进行信息交换。与外存储器相比，其数据传输速度快，容量小，价格相对较高。

主存储器的主要技术指标有存取时间、存储容量和数据传输速度。存取时间是指从存储器中读出一个数据或将一个数据写入存储器的时间。存取时间通常以纳秒（ns）为单位。存储容量是指存储器中可存储的数据总量，一般以字节（B）为单位。数据传输速度是指单位时间内存取的数据总量，一般以位/秒（bit/s）或字节/秒（B/s）为单位。

按照读写方式，主存储器可分为随机存储器（Random Access Memory，RAM）和只读存储器（Read-Only Memory，ROM）两类。

RAM用于存放当前运算所需要的程序和指令，或作为各种程序运行所需的工作区等。工作区用于存放程序运行过程中产生的中间结果、中间状态、最终结果等。断电后，RAM中的存储内容将自动消失，且不可恢复。

RAM又可分为动态RAM（Dynamic Random Access Memory，DRAM）和静态RAM（Static Random Access Memory，SRAM）。DRAM主要用作大容量主存储器，特点是集成度高；SRAM主要用作高速缓冲存储器，特点是存取速度快。

内存条是将多个RAM集成电路（Integrated Circuit，IC）集成在一起的一小块板卡，并插在计算机中的内存插槽上。目前市场上常见的内存条为8GB、16GB、32GB等容量的。内存条如图1-8所示。

图1-8　内存条

ROM是一种对一次性写入的内容只能读出、不能重新改写的存储器，其信息通常是在脱机情况下写入的。ROM所存信息稳定，其最大的特点是在断电后所存信息不会消失，因而常用来存放固定的程序和数据，例如监控程序、操作系统专用模块等。

（2）辅助存储器

辅助存储器又称外存储器，简称外存。与主存储器相比，辅助存储器的特点是存储容量大、价格低、可以永久地脱机保存信息，但存取速度慢。它不直接与CPU交换信息，而是和主存储器成批交换信息。辅助存储器在断电的情况下可长期保存信息，因此又被称为永久性存储器。

硬盘是一种将可移动磁头、盘片组固定在全密闭驱动器舱中的磁盘存储器，具有存储容量大、存取速度快、存储信息可长期保存等特点。在计算机系统中，硬盘常用于存放操作系统、各种程序和数据。硬盘的外观如图1-9所示。

图1-9　机械硬盘（左）和固态硬盘（右）

目前，硬盘有固态硬盘（Solid State Disk，SSD）、机械硬盘（Hard Disk Drive，HDD）、混合硬盘（Hybrid Hard Disk，HHD）3种。SSD采用闪存颗粒来存储，而HDD则采用磁性存储技术来存储，HHD是把磁性硬盘和闪存集成到一起的一种硬盘。

光盘是用激光记录和读取信息的存储器，需要使用光盘驱动器来读写。按功能光盘可分为只读光盘（CD-ROM）、一次性写入光盘（CD-R）、可擦除光盘（CD-RW）等。光盘和光盘驱动器如图1-10所示。

图1-10　光盘（左）和光盘驱动器（右）

光盘的最大特点是存储容量大、可靠性高。此外，光盘的优势还在于它具有存取速度快、保存与管理方便等特点。光盘主要分为CD、DVD、蓝光光盘等类型，其中CD的存储容量可以达到700MB，DVD的存储容量可以达到4.7GB，而蓝光光盘的存储容量更是可以达到25GB。

U盘是一种新型存储器，全称USB闪存盘（USB Flash Disk）。它是一种使用USB接口、无须物理驱动器的微型大容量移动存储产品，通过USB接口与计算机连接，实现即插即用。U盘的外观如图1-11所示。

图1-11　U盘

U盘的优点包括小巧、便于携带、存储容量大、价格便宜、性能可靠等。另外，U盘还具有防潮、防磁、耐高低温等特性，安全可靠性很高。U盘性能稳定，可反复擦写1万次以上，数据至少可保存10年。

（3）高速缓存

高速缓存是为了解决CPU和主存储器之间速度不匹配的问题而采用的一个重要部件，是介于CPU和主存储器之间的小容量存储器。从功能上看，它是主存储器的缓冲存储器，由高速的SRAM组成，但存取速度比主存储器快。高速缓存能快速地向CPU提供指令和数据，从而加快程序的执行速度。

3. 输入设备

输入设备（input device）是指向计算机输入数据和指令的设备，用于把原始数据和处理这些数据的指令输入计算机，是人或其他设备与计算机进行交互的一种装置，是计算机与用户或其他设备之间通信的桥梁。常用的输入设备有键盘、鼠标器、手写输入板、语音输入装置、摄像头、扫描仪等。其中，键盘和鼠标器是基本的输入设备，外观如图1-12所示。

图1-12　键盘（左）和鼠标器（右）

（1）键盘

键盘（keyboard）是最常用也是最主要的输入设备。通过键盘，用户可以将英文字母、数字、标点符号等输入计算机，从而向计算机发出命令。键盘接口分为XT接口、AT接口、PS/2接口、USB接口等，PC系列使用的键盘有83键、84键、101键、102键和104键等。

（2）鼠标器

鼠标器（mouse）简称鼠标，是一种将位移信号转换为电脉冲信号，再通过程序的处理和转换来控制屏幕上光标（或鼠标指针）的移动的硬件设备。目前广泛使用的光电鼠标用光电传感器取代了传统机械鼠标的滚球。

4. 输出设备

输出设备（output device）是计算机硬件系统的终端设备，用于接收计算机数据的输出显示、打印、输出声音和控制外围设备等操作，用于把各种计算结果的数据或其他信息以数字、字符、图像、声音等形式表示出来。常用的输出设备有显示器（display device）、打印机（printer）、绘图仪、音箱、耳机等。

（1）显示器

显示器是计算机必备的输出设备之一，常用的可以分为阴极射线管（Cathode-Ray Tube，CRT）显示器、液晶显示器（Liquid Crystal Display，LCD）、等离子显示器（Plasma Display Panel，PDP）、发光二极管（Light Emitting Diode，LED）显示器、有机发光二极管（Organic Light Emitting Diode，OLED）显示器等。显示器的外观如图1-13所示。

图1-13　显示器

CRT纯平显示器具有可视角度大、无坏点、色彩还原度高、色度均匀、多分辨率模式可调节、响应时间极短且价格便宜等优点。

LCD具有辐射小、耗电少、体积小、图像还原精确、字符显示清晰锐利等优点。

PDP比LCD体积更小、质量更轻，而且具有无X射线辐射、显示亮度高、色彩还原性好、灰度丰富、对迅速变化的画面响应速度快等优点。

LED显示器具有耗电少、使用寿命长、成本低、亮度高、故障少、可视角度大、可视距离远等优点。

OLED显示器具有主动发光、可视角度大、响应速度快、图像稳定、亮度高、色彩丰富、分辨率高等优点。

（2）打印机

打印机是计算机的输出设备之一，用于将计算机的处理结果打印在相关介质上。

打印机的种类很多，按打印器件对纸是否有击打动作，分为击打式打印机和非击打式打印机。

衡量打印机好坏的指标有3项——打印机分辨率、打印速度和噪声。其中，打印机分辨率一般是指最高分辨率，分辨率越高，打印质量就越高。一般针式打印机的分辨率是180～360dpi（dpi指点/英寸），喷墨打印机的分辨率是720～4800dpi，激光打印机的分辨率为300～2400dpi。

常见的打印机如图1-14所示。

图1-14　针式打印机（左）、喷墨打印机（中）、激光打印机（右）

针式打印机（stylus printer）也称击打式打印机，其基本工作原理类似于复写纸的使用原理。针式打印机中的打印头是由排列成一直行的多支金属撞针组成的。指定的撞针在到达某个位置时，便会由电磁铁控制而弹射出来，在色带上击打一下，让墨点印在纸上成为其中一个色点，再配合多个撞针的排列样式，便能在纸上打印出文字和图形。针式打印机可以实现多联纸一次性快速打印（如发票及多联单据打印），可以实现超厚打印（如存折及证书打印），耗材（色带）成本低，但工作噪声大，体积大，打印精度不如喷墨打印机和激光打印机。

喷墨打印机（inkjet printer）利用大量的喷嘴，将墨点喷射到纸张上，从而形成文字和图像。喷墨打印机喷嘴的数量较多，且墨点细小，因此能够实现比针式打印机更细致、混合更多种色彩的打印效果。喷墨打印机的价格居中，打印品质也较好，较低的一次性购买成本可获得彩色照片级输出的效果，但作为耗材的墨盒成本较高，且长时间不用容易堵头。

激光打印机（laser printer）是一种利用墨粉附着在纸上而成像的打印机，其工作原理主要是借助硒鼓来控制激光束的通和断，当纸张在硒鼓间卷动时，上下起伏的激光束会在硒鼓表面产生带电荷的图像区，此时打印机内部的墨粉会受到电荷的吸引而附着在纸上，从而形成文字和图形。因为墨粉属于固体，而激光束有不受环境影响的特性，所以激光打印机可以在任何纸张上打印且打印品可长年保持清晰细致的效果。激光打印机打印速度快，其高端产品可以满足高负荷的图文输出；中低端产品的彩色打印效果不如喷墨打印机的打印效果，可使用的打印介质较少。

5. 其他硬件设备

除上述硬件外，计算机硬件系统中的其他硬件设备还包括组成计算机系统的扩展接口设备及其必备部件。

（1）主板（motherboard）

主板在整个计算机系统里扮演着非常重要的角色，计算机的其他部件和外围设备都必须以主板作为运行平台，才能进行数据交换等工作。可以说，主板是整个计算机的中枢，计算机的其他部件及外围设备只有通过它才能与CPU连接在一起进行通信，并由CPU发出相应的操作指令，从而执行相应的操作。因此主板是把CPU、存储器、输入/输出设备连接起来的纽带。

主板上包含CPU插座、内存插槽、芯片组、基本输入/输出系统（Basic Input/Output System，BIOS）芯片、供电电路、各种接口插座、各种散热器等部件，它们决定了主板的类型和性能。主板外观如图1-15所示。

图1-15　主板

（2）机箱

机箱的主要作用是放置和固定各个部件，起到承载和保护的作用。此外，机箱还具有屏蔽电磁辐射的重要作用。

从外观看，机箱包括外壳、各种开关、键盘和鼠标接口、USB扩展接口、显示器和网络接口、指示灯等。另外，机箱的内部还包括各种支架。机箱外观及机箱上的各种接口等如图1-16所示。

图1-16　机箱外观（左）及机箱上的各种接口等（右）

（3）电源

电源是把220V交流电转换成直流电并专门为计算机部件（如主板、驱动器、显卡等）供电的设备，其外观如图1-17所示。电源是计算机的重要组成部分。目前PC电源大多是开关型电源。

图1-17　台式计算机电源（左）和笔记本
计算机电源（右）

（4）显卡

显卡是计算机的基本配置之一，其外观如图1-18所示。显卡主要承担输出显示图形的任务，对于从事专业图形设计的人来说非常重要。显示芯片是显卡的主要处理单元。显示芯片供应商主要有超威半导体（AMD）有限公司和英伟达（NVIDIA）公司等。

图1-18　显卡外观

显卡按独立性可以分为集成显卡和独立显卡两种。

集成显卡是将显示芯片、显存及相关电路都集成在主板上并与其融为一体的显卡。与独立显卡相比，集成显卡的显示效果与处理能力较弱，无法实现硬件升级，但可以通过互补金属氧化物半导体（Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS）调节频率或刷入新BIOS文件来实现软件升级，从而挖掘显示芯片的潜能。

集成显卡的优点是功耗低、发热量小，部分集成显卡的性能甚至可以媲美入门级的独立显卡。

独立显卡是指将显示芯片、显存及相关电路单独做在同一块电路板上，以自成一体的板卡形式存在，它需占用主板的扩展插槽，如ISA（Industrial Standard Architecture，工业标准结构）插槽、PCI（Peripheral Component Interconnect，周边元件扩展接口）插槽、AGP（Accelerated Graphics Port，加速图形端口）插槽和PCI-E（Peripheral Component Interconnect Express，高速串行计算机扩展总线标准）插槽。

独立显卡的优点是单独安装有显存，一般不占用系统内存，在技术上也较集成显卡先进得多，容易进行硬件升级。独立显卡的缺点是功耗大，发热量也较大，用户需额外花费购买显卡的资金。

1.3.3　计算机软件系统

软件是用户与硬件之间的接口界面，是计算机系统必不可少的组成部分，用户主要是通过软件与计算机进行交流的。计算机软件系统分为系统软件和应用软件两类。

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，是无须用户干预的各种程序的集合。系统软件主要如下。

● 操作系统（Operating System，OS）：最基本、最重要的系统软件。它负责管理计算机系统的全部软件资源和硬件资源，合理地组织计算机各部分协调工作，为用户提供操作和编程界面。在PC上最常使用的操作系统有Windows、Linux等，在手机等移动设备上最常使用Android、iOS等。

● 编译程序：将高级语言程序变换成与之等价的汇编语言程序或机器代码程序的软件。

● 数据库管理系统（Database Management System，DBMS）：一种为管理数据库而设计的大型计算机软件管理系统，能够有效地进行数据的存储、处理和共享。具有代表性的数据库管理系统有Oracle、Microsoft SQL Server、Access、MySQL、PostgreSQL等。

2. 应用软件

应用软件是用于实现用户的特定领域、特定问题的应用需求而非解决计算机本身问题的软件，包括文字处理软件、表格处理软件、绘图软件、财务软件、过程控制软件等。

案例1-2选购适合工作用的笔记本计算机

在本案例中，小文要选购自己步入职场后的第一台笔记本计算机，她的需求如下：

● 经常需要接收一些较大的文档并进行编辑和处理；

● 经常要出差，必须方便携带；

● 预算在5000元以内。

经过考虑，小文决定购买惠普品牌的计算机，请你帮助她在惠普官方商城上查找适合她的产品。

步骤1 打开任意浏览器，搜索“中国惠普官方商城”，如图1-19所示，在打开的惠普官方商城中，选择“笔记本及平板”→“商用笔记本电脑”。

图1-19　惠普官方商城

步骤2 在左侧筛选栏的“处理器类型”区域，勾选“英特尔酷睿^TM i5”和“AMD锐龙5”复选框；因为小文经常出差，所以在“屏幕尺寸”区域应勾选“14英寸”[1英寸（in）=2.54厘米]复选框，这个尺寸的笔记本计算机方便外出携带；因为经常要接收和处理一些较大的文档，所以应在“标准内存”区域勾选“32GB”复选框。此时可以看到在右侧已经出现了符合要求的计算机型号。因为经常要处理一些较大的文档，所以可以选择硬盘为1TB的“惠普（HP）战66六代14英寸轻薄笔记本电脑”，当前价格为4999元，如图1-20所示。

提示

AMD锐龙处理器（CPU）的类型包括锐龙3、锐龙5、锐龙7和锐龙9等，英特尔酷睿处理器系列包括酷睿^TM i3、酷睿^TM i5、酷睿^TM i7等，其中锐龙5和酷睿^TM i5是价格比较适中且在工作中常用的处理器类型。

提示

PC等电子产品升级换代很快，价格也经常会有很大的波动，读者要根据当时的产品情况、自身的预算和实际的需求来进行选购，避免盲目攀比或受到不实广告的误导。

图1-20　选择笔记本计算机的配置

拓展阅读

超级计算机被誉为计算机界“皇冠上的明珠”。在信息时代，超级计算机是衡量一个国家算力的重要指标之一，因此超级计算机成为各国竞相角逐的高新技术制高点。虽然我国的超级计算机的研发起步较晚，但我国从零起步，打破西方封锁，一步步发展成为超级计算机强国。

气候预测被公认为世界上最复杂的工作之一，需要大量的计算，而这正是超级计算机的强项。从2018年起，每年国家气候中心都会利用国家超级计算无锡中心的“神威·太湖之光”来预测6月到8月的汛期气候。如果用普通的笔记本计算机做气候预测，可能几周，甚至一个月的时间都完成不了，但是如果用超级计算机，那么只要短短几小时就可以预报出未来一周的天气。通过超级计算机，研究人员不仅可以预测我国的气象信息，还可以预测全球的气象信息。超级计算机在我国的防灾减灾和可持续发展领域发挥着越来越大的作用。