了得網計算機/網絡_計算機應用基礎（Windows 7+Office 2010)

編輯推薦

本書對接了計算機等級考試制定的考試大綱；對不常用或在中學就學習過的內容舍去。對日常工作和學習中需要且經常使用的知識和技能重點介紹、積極引入。
本書采用了項目驅動法的編寫模式，在每個章節的開始處都給出有代表性的實例，使學生一開始就能從“可視化”的實例中對學習目標有一個整體認識，明白學習這些知識能做什麼，大概需要學習哪些知識。隨後，以實例為主線介紹相關的知識。

內容簡介

本書根據計算機等級考試制定的考試大綱編寫，從培養學生的實踐能力出發，內容包括計算機基礎知識、Windows 7操作繫統、Word 2010的應用、Excel 2010的應用、PowerPoint 2010的應用、因特網的基礎與簡單應用。
本書既可以作為高等院校和高等職業學院的計算機公共基礎課的教學教材，也可以作為全國計算機等級考試一級考試參考用書和計算機應用培訓教材。

1.1計算機概述

1.1.1計算機的起源和發展

1.1.2計算機的特點與分類

1.1.3計算機的應用領域與發展趨勢

1.2計算機的繫統組成

1.2.1硬件繫統與軟件繫統

1.2.2程序設計語言與計算機指令

1.2.3微型計算機繫統

1.3計算機的運算基礎

1.3.1數制

1.3.2數制間的轉換

1.3.3二進制數的運算

1.4數據編碼

1.4.1數據的編碼

1.4.2字符的編碼

1.4.3漢字的編碼

1.5多媒體技術

1.5.1多媒體的特征

1.5.2媒體的數字化

1.5.3多媒體數據壓縮

1.6計算機病毒

習題

2.1操作繫統簡介

2.1.1常用操作繫統簡介

2.1.2文件繫統

2.1.3關於設備

2.2初識Windows 7

2.2.1圖形用戶界面技術

2.2.2Windows 7操作繫統簡介

2.3Windows 7基礎操作與基本術語

2.3.1安裝、啟動和退出Windows 7

2.3.2Windows 7的基本術語

2.4Windows 7基本要素

2.4.1桌面

2.4.2窗口

2.4.3菜單

2.4.4剪貼板及其使用

2.4.5文件與文件夾

2.5Windows 7繫統環境設置

2.5.1控制面板

2.5.2中文輸入法的安裝與刪除

2.5.3調整鼠標和鍵盤

2.5.4更改日期和時間

2.5.5添加和刪除程序

2.6Windows 7桌面小工具

2.6.1時鐘

2.6.2幻燈片

2.6.3源標題

2.6.4小工具

2.6.5Aero桌面

習題

3.1基本文檔編輯

3.1.1認識Word

3.1.2文本錄入與編輯

3.1.3字符和段落格式設置

3.2頁面其他格式應用

3.2.1邊框和底紋應用

3.2.2設置分欄和首字下沉

3.2.3項目符號和編號的應用

3.2.4設置中文版式

3.2.5設置頁眉頁腳

3.2.6頁面設置和打印

3.3任務：表格制作

3.3.1插入表格

3.3.2表格編輯

3.3.3表格格式設置

3.3.4表格公式應用

3.4任務：圖文混排

3.4.1圖片的插入和編排

3.4.2藝術字的插入和編輯

3.4.3文本框的應用

3.4.4繪制圖形

3.4.5SmartArt圖形的使用

3.4.6圖表的應用

3.5任務： Word長文檔編輯排版綜合應用

實訓31基本Word文檔制作

實訓32表格制作

實訓33圖文混排

實訓34圖形繪制和公式編輯

實訓35長文檔編輯

4.1認識Excel 2010

4.1.1啟動Excel 2010

4.1.2工作簿和工作表的基本操作

4.1格的基本操作

4.2報表制作

4.3任務：函數應用

4.3.1函數應用

4.3格引用

4.4任務：圖表制作

4.5任務：數據管理與分析

實訓41報表制作

實訓42公式與函數

實訓43圖表制作

實訓44數據管理

5.1演示文稿的基本操作

5.1.1認識PowerPoint

5.1.2演示文稿的基本操作

5.2制作幻燈片

5.2.1演示文稿的創建和保存

5.2.2插入和設置文本框

5.2.3段落升級與降級

5.2.4插入圖片

5.2.5插入表格

5.2.6插入圖表

5.2.7插入SmartArt圖形

5.2.8插入形狀

5.2.9插入藝術字

5.2.10插入音頻對像

5.3編輯演示文稿

5.3.1幻燈片的管理

5.3.2刪除幻燈片上的對像

5.3.3忽略母版的背景圖案和顏色

5.3.4修改幻燈片母版

5.3.5幻燈片配色方案

5.4幻燈片動態效果

5.4.1設置幻燈片切換效果

5.4.2設置幻燈片動畫效果

5.4.3隱藏幻燈片

5.4.4設置放映方式

5.4.5錄制培訓視頻

5.4.6放映幻燈片

5.5超鏈接的應用

5.5.1鏈接到指定幻燈片

5.5.2添加動作按鈕

5.5.3取消超鏈接

5.6演示文稿打印、打包

5.6.1打印演示文稿

5.6.2演示文稿打包

實訓51演示文稿的建立

實訓52演示文稿的修飾

實訓53插入SmartArt圖形

實訓54設置幻燈片放映動畫效果

實訓55設置超鏈接

實訓56母版和模板的使用

6.1計算機網絡的概念和分類

6.1.1計算機網絡的概念

6.1.2計算機網絡的功能

6.1.3數據通信常識

6.1.4計算機網絡的分類

6.1.5局域網

6.1.6網絡互聯設備

6.2因特網基礎

6.2.1因特網概述

6.2.2TCP/IP協議

6.2.3因特網的接入方式

6.3因特網的簡單應用

6.3.1瀏覽器及其使用

6.3.2電子郵件

習題

參考文獻

前言

本書根據計算機等級考試制定的考試大綱進行編寫。為了計算機基礎教學改革的需要，本書在編寫中采用了以下3個原則。
（1）在內容取舍上以實用為原則，不拘於陳規。對不常用或在中學就學習過的內容舍去。對日常工作和學習中需要且經常使用的知識和技能重點介紹、積極引入。故本書使用了Office 2010版，且書中涉及其他的軟件，均常見且易於獲取。
（2）在編寫方式上以方便教學的組織實施為原則，既便於老師的教，也便於學生的學。為此，在每個章節的開始處都給出有代表性的任務實例，使學生一開始就能從“可視化”的任務實例中對學習目標有一個整體認識，明白學習這些知識能做什麼，大概需要學習哪些知識。然後，以任務實例為主線介紹相關的知識。實踐證明，這樣的教學方式能夠起到事半功倍的效果，也會受到廣大師生的歡迎。
（3）在任務實例、習題和實訓題方面以突出重點為原則，精心設計。本書的每章末都附有習題或實訓題，習題用於鞏固和加深對重點知識的理解和掌握，實訓題則用於提高學生掌握重點技能的能力。這些任務實例、習題和實訓題都是經過編者精心篩選和設計的，習題部分盡量避免操作性太強和偏離重點的問題，實訓題則盡量將需要掌握的技能融入與實際應用相貼近的實訓任務中。本書根據計算機等級考試制定的考試大綱進行編寫。為了計算機基礎教學改革的需要，本書在編寫中采用了以下3個原則。
（1）在內容取舍上以實用為原則，不拘於陳規。對不常用或在中學就學習過的內容舍去。對日常工作和學習中需要且經常使用的知識和技能重點介紹、積極引入。故本書使用了Office 2010版，且書中涉及其他的軟件，均常見且易於獲取。
（2）在編寫方式上以方便教學的組織實施為原則，既便於老師的教，也便於學生的學。為此，在每個章節的開始處都給出有代表性的任務實例，使學生一開始就能從“可視化”的任務實例中對學習目標有一個整體認識，明白學習這些知識能做什麼，大概需要學習哪些知識。然後，以任務實例為主線介紹相關的知識。實踐證明，這樣的教學方式能夠起到事半功倍的效果，也會受到廣大師生的歡迎。
（3）在任務實例、習題和實訓題方面以突出重點為原則，精心設計。本書的每章末都附有習題或實訓題，習題用於鞏固和加深對重點知識的理解和掌握，實訓題則用於提高學生掌握重點技能的能力。這些任務實例、習題和實訓題都是經過編者精心篩選和設計的，習題部分盡量避免操作性太強和偏離重點的問題，實訓題則盡量將需要掌握的技能融入與實際應用相貼近的實訓任務中。
全書共。
本書由金耘、劉利華主編，譚永聆、劉莉、張帥副主編。希望我們的努力能對高等職業技術學院計算機基礎教學工作有所幫助，但由於編者水平有限，書中難免有不妥之處，懇請廣大讀者批評指正。
編者
2018年5月

在線試讀

電子計算機(Electronic Computer)，一般簡稱為計算機(Computer)，是一種能夠自動、高速、精確地存儲和處理信息的電子設備。由於計算機具有計算、模擬、分析問題、事務處理和實時控制等能力，因此被看作人腦的延伸，通常也稱為“電腦”。計算機出現後，已經對現代社會的發展產生了巨大影響。而網絡技術、多媒體技術等新技術的發展，更有力地推動了計算機技術在全球、全社會範圍內的廣泛應用。會使用計算機已經成為一個現代人必須具備的基本技能，成為衡量人們知識與能力必不可少的重要標準。
大綱要求：
計算機的起源和發展；計算機的特點；計算機的分類；計算機的應用領域及未來發展趨勢；計算機繫統的組成及主要性能指標。
數制的概念；二進制數、八進制數、十進制數及十六進制數之間的轉換規則及方法；二進制數的加、減、乘、除的運算特點及規則。
數據的編碼、字符的編碼、漢字的編碼的方法及形式。
多媒體技術概述。
病毒的概念、特點及預防方法。
1.1計算機概述
1.1.1計算機的起源和發展
1. 計算機的起源

電子計算機(Electronic Computer)，一般簡稱為計算機(Computer)，是一種能夠自動、高速、精確地存儲和處理信息的電子設備。由於計算機具有計算、模擬、分析問題、事務處理和實時控制等能力，因此被看作人腦的延伸，通常也稱為“電腦”。計算機出現後，已經對現代社會的發展產生了巨大影響。而網絡技術、多媒體技術等新技術的發展，更有力地推動了計算機技術在全球、全社會範圍內的廣泛應用。會使用計算機已經成為一個現代人必須具備的基本技能，成為衡量人們知識與能力必不可少的重要標準。
大綱要求：
計算機的起源和發展；計算機的特點；計算機的分類；計算機的應用領域及未來發展趨勢；計算機繫統的組成及主要性能指標。
數制的概念；二進制數、八進制數、十進制數及十六進制數之間的轉換規則及方法；二進制數的加、減、乘、除的運算特點及規則。
數據的編碼、字符的編碼、漢字的編碼的方法及形式。
多媒體技術概述。
病毒的概念、特點及預防方法。
1.1計算機概述
1.1.1計算機的起源和發展
1. 計算機的起源

在漫長的人類進化和文明發展過程中，人類的大腦逐漸有了一種特殊的本領，這就是把直觀形像變成抽像的數字，從而進行抽像思維活動。正是由於能夠在“像”和“數”之間相互轉換，人類纔真正具備認識世界的能力。隨著人類文明的進步，在16世紀末，計算尺的出現開創了模擬計算的先河，直到20世紀中葉，計算尺纔被袖珍計算器取代。
從17世紀到19世紀末長達200多年的時間裡，一批批科學家相繼進行機械式計算機的研制，其中代表人物有帕斯卡、萊布尼茨、巴貝奇等。這個時期出現了類似計算機的機械，雖然很簡單，但是許多工作原理和思想已經接近現代計算機。
第二次世界大戰的爆發從某種程度上推動了計算機的產生。1943年，貝爾實驗室把U型繼電器裝入計算機設備中，制成了M2型機，這是早的編程計算機之一。此後的兩年中，貝爾實驗室相繼研制成功了M3型和M4型計算機，但都與M2型類似，隻是存儲器容量更大些。1944年8月7日，由IBM出資，美國人霍德華·艾肯(Howard Aiken)負責研制的馬克1號計算機在哈佛大學正式運行，它裝備了1器件和長達800km的電線，每分鐘能夠進行200次以上運算。女數學家格雷斯·霍波(Grace Hopper)為它編制了計算程序，並聲明該計算機可以進行微分方程的求解。
2. 臺計算機的誕生
1946年2月14日，美國賓夕法尼亞大學摩爾學院教授莫契利(J.Mauchiy)和埃克特(J.Eckert)共同研制成功了ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Computer)計算機。
世界上臺通用數字計算機就此誕生。ENIAC作為能夠模擬人類思維的電子計算機，它具有嚴謹的邏輯數學理論基礎和精密的體繫結構。ENIAC的誕生，宣告人類從此進入電子計算機時代。
這臺計算機總共安裝了17468隻電子管，7200多個二極管，70000多個電阻器，10000多隻電容器和6000多隻繼電器，電路的焊接點多達50多萬個，機器被安裝在一排2.75m高的金屬櫃裡，占地面積為170m2左右，總重量達到30t，其運算速度達到每秒5000次加法，可以在3/1000s時間內做完兩個10位數乘法。
3. 計算機的發展
ENIAC誕生後短短的幾十年間，計算機的發展突飛猛進。隨後半個多世紀，人們根據計算機所采用件不同，將計算機的發展分為四個階段：電子管、晶體管、小規模集成電路、大規模及超大規模集成電路。每一次更新換代都使計算機的體積和耗電量大大減小，功能大大增強，應用領域進一步拓寬。特別是體積小、價格低、功能強的微型計算機的出現，使計算機迅速普及。微型計算機進入了辦公室和家庭，在辦公室自動化和多媒體應用方面發揮了很大的作用。目前，計算機的應用已擴展到社會的各個領域。
1) 代計算機(1946—1957年)
采用電子管作件是代計算機的標志。電子管的特點是體積大、功耗大、運算速度慢、價格昂貴、可靠性差。1950年問世的臺並行計算機EDVAC，首次實現了馮·諾依曼體繫的兩個重要思想：存儲程序和采用二進制。代計算機沒有繫統軟件，使用機器語言或彙編語言來編制程序，主要用於科學計算和工程計算。
2) 第二代計算機(1958—1964年)
采用晶體管作件是第二代計算機的標志。與電子管相比較，晶體管的體積小、重量輕、壽命長、功耗低、價格較便宜、可靠性有所提高、運算速度每秒達幾十萬次至幾百萬次。在這一階段出現了高級程序設計平臺，高級語言FORTRAN和COBOL得到廣泛應用，並提出操作繫統概念。晶體管時代的計算機除了應用在科學計算機領域，還應用在數據處理和實時控制領域。
3) 第三代計算機(1965—1970年)
采用中小規模集成電路作件成為第三代計算機的重要特征。集成電路作件的計算機體積更小、功耗更低、運算速度更快，可達到每秒幾百萬次甚至幾千萬次，可靠性更加穩定。這個時代的計算機設計思想已經逐步走向標準化、模塊化和繫統化。
4) 第四代計算機(1970年以後)
隨著集成電路的迅速發展，采用大規模和超大規模集成電路的第四代計算機的性能飛速提高，體積越來越小，價格越來越低，運算速度可達每秒上億次。在繫統結構方面，處理機繫統、分布式繫統及計算機網絡研究快速發展。繫統軟件不僅實現了自動化，而且正在向智能化方向發展，各種應用軟件層出不窮。
1.1.2計算機的特點與分類
1. 計算機的特點

1) 運算速度快
運算速度是計算機的一個重要性能指標。計算機的運算速度通常用每秒執行定點加法的次數或平均每秒執行指令的條數來衡量。運算速度快是計算機的一個突出特點。計算機的運算速度已由早期的每秒幾千次(如ENIAC機每秒鐘僅可完成5000次定點加法)發展到現在的可達每秒幾千億次乃至萬億次。
計算機高速運算的能力極大地提高了工作效率，把人們從浩繁的腦力勞動中解放出來。過去用人持久工作纔能完成的計算，計算機可以“瞬間”完成。曾有許多數學問題，由於計算量太大，數學家們終其畢生也無法完成，使用計算機則可輕易地解決。
2) 計算精度高
在科學研究和工程設計中，對計算結果的精度有很高的要求。一般的計算工具隻能達到幾位有效數字(如過去常用的四位數學用表、八位數學用表等)，而計算機對數據結果的精度可達到十幾位、幾十位有效數字，根據需要甚至可達到任意的精度。
3) 存儲容量大
計算機的存儲器可以存儲大量數據，使計算機具有了“記憶”功能。目前計算機的存儲容量越來越大，已高達千兆數量級的容量。計算機具有“記憶”功能，這是與傳統計算工具的一個重要區別。
4) 具有邏輯判斷功能
計算機的運算器除了能夠完成基本的算術運算外，還具有比較、判斷等邏輯運算的功能。這種能力是計算機處理邏輯推理問題的前提。思維能力本質上是一種邏輯判斷能力，也可以說是因果關繫分析能力。借助於邏輯運算，可以讓計算機做出邏輯判斷，分析命題是否成立，並可根據命題成立與否做出相應的對策。例如，數學中有個“四色問題”，不論多麼復雜的地圖，使相鄰區域顏色不同，多隻需四種顏色就夠了。100多年來不少數學家一直想去證明它或者推翻它，卻一直沒有結果，成了數學中著名的難題。1976年兩位美國數學家終於使用計算機進行非常復雜的邏輯推理驗證了這個著名的猜想。
5) 自動化程度高，通用性強
由於計算機的工作方式是將程序和數據先存放在計算機內，工作時按程序規定進行操作，一步一步地自動完成，一般無須人工干預，因而自動化程度高。這一特點是一般工具所不具備的。
計算機通用性的特點表現在幾乎能求解自然科學和社會科學中一切類型的問題，能廣泛地應用於各個領域。
2. 計算機的分類
1) 按照計算機處理數據類型的不同
按照計算機處理數據類型的不同，一般常將電子計算機分為數字計算機(Digital Computer)、模擬計算機(Analogue Computer)和混合計算機三大類。
(1) 數字計算機。數字計算機是通過電信號的有無來表示數，並利用算術和邏輯運算法則進行計算的。它具有運算速度快、精度高、靈活性大及便於存儲等優點，因此適合應用於科學計算、信息處理、實時控制和人工智能等領域。我們通常所用的計算機，一般都是數字計算機。
(2) 模擬計算機。模擬計算機是通過電壓的大小來表示數，即通過電的物理變化過程來進行數值計算的。其優點是速度快，適合於解高階的微分方程。在模擬計算和控制繫統中應用較多，但通用性不強，信息不易存儲，且計算機的精度受到了設備的限制。目前已經很少生產。沒有數字計算機應用普遍。
(3) 混合計算機。混合計算機是把模擬計算機與數字計算機結合在一起應用於繫統仿真的計算機繫統。由於數字計算機是串行操作的，運算速度受到限制，但運算精度很高；而模擬計算機是並行操作的，運算速度很高，但精度較低。把兩者結合起來可以互相取長補短，因此混合計算機主要應用於一些嚴格要求實時性的復雜繫統的仿真。
2) 按照計算機不同用途分類
按照計算機的用途可將其劃分為專用計算機(Special Purpose Computer)和通用計算機(General Purpose Computer)。
(1) 專用計算機。專用計算機具有使用面窄甚至專機專用的特點，它是為了解決一些專門問題而設計制造的。因此，它可以增強某些特定的功能，而忽略一些次要功能，使專用計算機能夠高速度、高效率地解決某些特定的問題。一般來說，模擬計算機通常都是專用計算機。在軍事控制繫統中，廣泛地使用了專用計算機。
(2) 通用計算機。通用計算機具有功能多、配置全、用途廣、通用性強等特點，人們通常所說的以及本書所介紹的計算機就是指通用計算機。根據通用計算機的性能指標又可以將計算機分為以下5類。
① 巨型機。研制巨型機是現代科學技術，尤其是國防尖端技術發展的需要。核武器、反導彈武器、空間技術、大範圍天氣預報、石油勘探等都要求計算機有很高的運算速度和很大的存儲容量，一般大型通用機遠遠不能滿足要求。很多國家競相投入巨資開發速度更快、性能更強的超級計算機。巨型機的研制水平、生產能力及其應用程度已成為衡量一個國家經濟實力和科技水平的重要標志。目前，巨型機的運算速度可達每秒幾百億次。這種巨型機1秒內所做的計算量相當於一個人用袖珍計算器每秒做一次運算、一天24小時、一年365天連續不停地工作31709年。這種計算機使研究人員可以研究以前無法研究解決的問題，例如研究更先進的國防尖端技術、估算100年以後的天氣、更詳盡地分析地震數據以及幫助科學家計算毒素對人體的影響等。
巨型機從技術上向兩個方向發展：一方面是開發高性能器件，縮短時鐘周期，提高單機性能，目前巨型機的時鐘周期在2~7ns。另一方面是采用多處理器結構，提高整機性能。
在實踐中，有些科學技術題目需要並行計算。20世紀80年代中期以來，超並行計算機的發展十分迅速，這種超並行巨型計算機通常是指由100臺以上的處理器所組成的計算機網絡繫統，它是用成百上千甚至上萬臺處理器同時計算一個課題，以達到高速運算的目的。這類大規模並行處理的計算機將是巨型計算機的重要發展方向。

② 大型機。大型機具有極強的綜合處理能力和強大的性能覆蓋面。在一臺大型機中可以使用幾十臺微型機或微型機芯片，可以完成復雜的指令操作。同時可以支持上萬個用戶，支持幾十個大型數據庫，主要用於政府部門、銀行、大企業等。
③ 小型機。小型機規模小、結構簡單、設計試制周期短，便於及時采用先進工藝。這類機器由於可靠性高，對運行環境要求低，易於操作且便於維護，用戶使用機器不必經過長期的專門訓練。因此小型機對廣大用戶具有很強的吸引力，加速了計算機的推廣普及。
小型機應用範圍廣泛，如用在工業自動控制、大型分析儀器、測量儀器、醫療設備中的數據采集、分析計算等，也用作大型、巨型計算機繫統的輔助機，並廣泛運用於企業管理以及大學和研究所的科學計算等。
④ 工作站。工作站是一種高檔的微型機繫統。它具有較高的運算速度，既具有大、中、小型機的多任務、多用戶能力，又兼具微型機的操作便利和良好的人機界面。它可連接多種輸入、輸出設備，其突出的特點是圖形性能優越，具有很強的圖形交互處理能力，因此在工程領域、特別是在計算機輔助設計(CAD)領域得到了廣泛運用。人們通常認為工作站是專為工程師設計的機型。由於工作站出現得較晚，一般都帶有網絡接口，采用開放式繫統結構，即將機器的軟、硬件接口公開，並盡量遵守國際工業界流行標準，以鼓勵其他廠商、用戶圍繞工作站開發軟、硬件產品。目前，多媒體等各種新技術已普遍集成到工作站中，使其更具特色。它的應用領域也已從初的計算機輔助設計擴展到商業、金融、辦公領域，並頻頻充當網絡服務器的角色。
⑤ 微型機。微型機又稱為個人計算機。它具有體積小、價格低、功能較全、可靠性高、操作方便等突出優點，現已應用於社會生活的各個領域。
1.1.3計算機的應用領域與發展趨勢
1. 計算機的應用領域

計算機在工業、農業、科研等各業領域中的廣泛應用，已經產生顯著的經濟效益和社會效益，引起了產業結構、產品結構、經營管理和服務方式等方面的重大變革。計算機還廣泛應用於人們的日常生活中，是人們的學習工具和生活工具。越來越多的人在工作、學習和生活中與計算機發生直接的或間接的聯繫。
1) 科學計算
科學計算又稱數值計算，是計算機的傳統應用領域。在科學研究和工程技術中，有大量的復雜計算問題，利用計算機高速運算和大容量存儲能力，可以進行人工難以完成或者根本無法完成的復雜的數值計算，一般要求計算機運算速度快、精度高、存儲容量大。科學計算一般應用在高能物理、工程設計、地震預測、氣像預報、航天技術等方面。
2) 數據處理
數據處理又被稱為數據管理。數據處理包括對數據資料的收集、加工、分類、排序、檢索、發布等一繫列工作。信息數據管理是目前計算機應用廣泛的一個領域。據統計，80％以上的計算機主要用於數據處理，這類工作量大、工作面寬。數據處理是計算機應用的主導方向。信息處理包括辦公自動化、企業管理、情報檢索等。
3) 計算機輔助繫統
計算機輔助繫統有計算機輔助教學(CAI)、計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助制造(CAM)、計算機輔助測試(CAT)、計算機集成制造(CIMS)等繫統。常見的是CAD、CAM和CAI。
計算機輔助設計是指利用計算機來幫助設計人員進行工程或產品設計，以提高設計工作的自動化程度、人力和物力、實現設計效果為目的的一種技術。目前，CAD技術已經在飛機、汽車、機械、電子、土木建築、服裝等設計中得到了廣泛的應用。例如，在電子計算機的設計過程中，利用CAD技術進行體繫結構模擬、邏輯模擬、插件劃分、自動布線等，從而大大提高了設計工作的自動化程度。在建築設計過程中，可以利用CAD技術進行力學計算、結構計算、繪制建築圖紙等，這樣不但提高了設計速度，而且可以大大提高設計質量。
計算機輔助制造是利用計算機繫統進行生產設備的管理、控制和操作的過程。例如，在產品的制造過程中，用計算機控制機器的運行，處理生產過程中所需的數據、控制和處理材料的流動以及對產品進行檢測等。使用CAM技術可以提高產品質量、降低成本、縮短生產周期，提高生產率和改善勞動條件。
實際應用時，經常將CAD和CAM技術集成，實現設計生產自動化，這種技術被稱為計算機集成制造繫統CIMS。它的出現為無人化工廠或車間提供了基礎。
計算機輔助教學是指利用計算機幫助教師講授和幫助學生學習的自動化繫統，使學生能夠輕松自如地從中學到所需要的知識。課件可以用制作工具或高級語言來開發制作，它能引導學生循環漸進地學習，使學生輕松自如地從課件中學到所需要的知識。CAI的主要特色是交互教育、個別指導和因人施教。具體來說，CAI綜合應用了多媒體、超文本、人工智能和知識庫等計算機技術，克服了傳統教學方式上單一、片面的缺點。CAI的使用能有效地縮短學習時間、提高教學質量和教學效率，實現化的教學目標。
4) 過程控制
過程控制又被稱為實時控制，是指及時地采集、檢測數據，使用計算機快速地進行處理並自動地控制被控對像的動作，實現生產過程的自動化。此外，計算機在實時控制中還得具有故障檢測、報警和診斷等功能，以保證生產出來產品質量符合設計要求。例如，在汽車工業方面，利用計算機控制機床、控制整個裝配流水線，不僅可以實現精度要求高、形狀復雜的零件加工自動化，而且可以使整個車間或工廠實現自動化。
5) 人工智能
人工智能(AI)是計算機當前重要的應用領域，也是今後計算機發展的主要方向。人工智能主要目標是賦予計算機人腦一樣的功能。計算機通過語音識別、圖像識別、讀取知識庫、人機交互、物理傳感等方式，獲得音視頻的感知輸入，然後從大數據中進行學習，得到一個有決策和創造能力的大腦。人工智能學科包括模式識別、語言處理、專家繫統、神經計算、知識工程、機器學習等多方面研究。
目前，人工智能技術取得了一些進展，典型的例子就是模式識別，其中指紋識別技術已經得到了廣泛應用，目前正在發展的人臉識別技術也將進入應用領域，如刷臉解鎖。計算機輔助翻譯極大地提高了翻譯效率；手寫輸入技術已經在手機上得到了應用；語音輸入在不斷完善。
在2017年，出現了個擊敗人類職業圍棋選手、個戰勝圍棋世界冠軍的人工智能程序——阿爾法狗(AlphaGo)，由谷歌(Google)旗下的團隊開發，其主要工作原理是“深度學習”，也就是神經計算。圍棋界公認阿爾法圍棋的棋力已經超過人類職業圍棋水平。它的出現標志著人工智能技術出現了重大突破。
人工智能的發展離不開物聯網、大規模並行計算、大數據、深度學習算法的支持。有了物聯網，計算機就有了感知世界的觸角；大規模並行計算賦予了計算機模仿人腦的神經網絡的物理結構；大數據是計算機進行學習的基礎；深度學習算法讓計算機能像人腦一樣進行思考、分析、判斷，是人工智能核心的技術。
在不久的將來，我們能看到更多的人工智能的新應用。很多公司對自動駕駛技術的研發投入，自動駕駛的商業應用初見端倪；除了應用很早的工業機器人外，目前已經能夠在市場上看到很多教育機器人、聊天機器人、兒童老人陪護機器人等產品，隨著人工智能的進一步發展，相信會有智能化程度更高的機器人進入人們的生活。隨著機器人的普及，很多舊的工作崗位會消失，但是很多與之相關的新工作將誕生，可以預見機器人修理工作將在未來一段時間成為熱門職業。
6) 雲計算
雲計算的構成包括硬件、軟件和服務。用戶不再需要購買復雜的硬件和軟件，隻需要支付相應的費用給“雲計算”服務商，通過網絡就可以方便地獲取所需的計算、存儲等資源。雲計算的核心是對大量網絡連接的計算資源進行統一的管理和調度，構成一個計算資源池向用戶提供按需服務。利用雲計算，數據在雲端，軟件在雲端，在任何時間、任意地點、任何設備登錄後就可以進行計算服務。
7) 網絡通信
網絡通信是指通過電話交換網等方式將計算機連接起來，實現資源共享和信息交換。計算機通信主要應用於網絡互聯技術、路由技術、數據通信技術、信息瀏覽技術、網絡技術等方面。
2. 計算機的發展趨勢
1) 巨型化
巨型計算機的運行速度可以達到每秒百億次、萬億次，隨著科學技術發展需要，更多部門要求計算機具有更高的運行速度，更大的存儲容量，因此巨型機是計算機研究發展的一個必要方向。目前，巨型機廣泛應用在天氣預報、地震機理研究、航天研究、衛星圖像研究等方面。
2) 微型化
微型計算機體積更小、重量更輕、價格更低、速度更快，更便於應用於各種場合和環境。例如，筆記本電腦、平板電腦、掌上電腦等都是計算機微型化研究發展的成果。
3) 智能化
計算機智能化是要求計算機能模擬人的感覺和思維能力，也是未來計算機要實現的目標。智能化的研究領域很多，其中有代表性的領域是專家繫統和機器人。目前已研制出的機器人可以代替人從事危險環境的勞動，就是計算機智能化的一個重要表現。
4) 網絡化
計算機網絡是計算機通信技術和計算機應用技術相互滲透的產物。計算機網絡化大大縮小了時空界限，人們可以通過Internet與世界各地的其他用戶自由地進行通信，可以共享計算機硬件資源、軟件資源和信息資源。“網絡就是計算機”的概念被事實一再證明，被世人逐步接受。
互聯網絡之前，通信業務極大地與時間、距離相關聯。互聯網絡經濟的商業模式與傳統商務操作過程相比，互聯網絡可以為企業約40%的商務開銷。這正是互聯網絡經濟的真正驅動力。但是，Internet欠缺高性能、高可靠、高安全保證等。為此，美國幾年前就開展了下一代互聯網絡的研究工作，即Internet 2的研發項目。它要解決的問題是：下一代IP、多協議標記交換、多播、網絡管理、服務質量保證及網絡安全等。
5) 多媒體化
計算機多媒體化是指以計算機為中心把處理多種媒體信息的技術集成在一起，它是用來擴展人與計算機交互方式的多種技術的綜合。多媒體技術則為人機之間的信息交流提供了全新的手段，其包括高保真度的聲音、高質量的圖像、二維和三維動畫，甚至是活動影像。
6) 未來新一代計算機
(1) 模糊計算機。模糊計算機建立在模糊數學基礎上，除具有一般計算機功能外，還具有學習、思考、判斷及對話能力，可以識別外界物體的形狀和特征，甚至可以幫助人從事復雜的腦力勞動。模糊計算機可以用於地震災情判斷、疾病的診治、發酵工程控制、海空導航巡視等多個領域。
(2) 生物計算機。微電子技術和生物工程這兩項高科技的相互滲透為研制生物計算機提供了可能。利用DNA化學反應，通過酶的相互作用，可以使某基因代碼通過生物化學反應轉變為另外一種基因代碼，轉變前的基因代碼可以作為輸入數據，反應後的基因代碼可以作為運算結果。未來的生物計算機在基因編程、疑難病癥防治等領域應用有獨特優勢。例如，生物計算機的出現，使在人體內、在細胞內運行的計算機研制成為可能，它能夠充當監控裝置，發現潛在的致病變化，還可以在人體內合成所需的藥物，治療癌癥、心髒病、動脈硬化等各種疑難病癥。
(3) 光子計算機。光子計算機是一種利用光信號進行數字運算、信息存儲和處理的新型計算機，運用集成電路把光開關、光存儲器等集成在一片芯片上，再利用光導纖維連成計算機。目前處於研究階段。
(4) 超導計算機。用超導材料來替代半導體制造計算機。超導計算機具有超導邏輯電路和超導存儲器，運算速度是傳統計算機無法比擬的。它的耗電僅為半導體器件計算機的幾千分之一，它執行一條指令隻需十億分之一秒，比件快幾十倍。以目前的技術制造出的超導計算機的集成電路芯片隻有3~5mm2大小。但是超導計算機使用的超導材料必須在低溫下運行，這是超導計算機走向商用和普及的障礙。目前科學家正在研究能在常溫下使用的超導材料。
(5) 量子計算機。量子計算機中的數據使用量子位存儲。由於量子具有疊加效應，一個量子位可以是0或1，也可以既存儲0又存儲1，因此量子位可以存儲兩個數據。同樣數量的存儲位量子計算機的存儲量比傳統計算機大很多。
當某個裝置處理和計算的是量子信息，運行的是量子算法時，它就是量子計算機。如果將傳統計算機比作自行車，量子計算機就好比飛機。舉個例子，使用億億次的“天河二號”超級計算機求解一個億億億變量的方程組，所需時間為100年，而使用一臺萬億次的量子計算機求解同一個方程組，僅需0.01s。迄今為止，世界各地的許多實驗室正在以巨大的熱情追尋著這個夢想。很多實驗室也研制了自己的量子計算機。
1.2計算機的繫統組成
計算機繫統由硬件繫統和軟件繫統兩大部分組成。硬件繫統是計算機繫統的物質基礎，一般由運算器、存儲器、鍵盤、顯示器、打印機等組成。軟件繫統又分為繫統軟件和應用軟件。
計算機是依靠硬件和軟件協同工作來執行、完成某個具體任務或解決某個具體問題的。一般情況下，人們把不安裝任何軟件的計算機稱為裸機。在裸機上，因為沒有軟件的支持，計算機硬件無法發揮功能。計算機硬件是計算機軟件的基礎，任何軟件都是建立在硬件基礎上的，任何軟件運行和使用都離不開硬件的支持。硬件提供了使用工具，軟件提供了方法和手段。計算機硬件發展和計算機軟件發展是相輔相成的。計算機繫統的組成如圖11所示。

計算機繫統硬件繫統主機中央處理器運算器

控制器

內部存儲隨機存儲器

隻讀存儲器

I/O設備接口

外部設備外存儲設備磁盤硬盤

軟盤

光盤

磁帶機

輸入設備鍵盤
鼠標
掃描儀

輸出設備顯示器

打印機

繪圖儀

……

軟件繫統繫統軟件操作繫統
（DOS、Windows、NetWare、Linux）

數據庫管理

語言處理繫統

網絡通信管理程序

應用軟件

圖11計算機繫統組成

1.2.1硬件繫統與軟件繫統
1. 計算機硬件的體繫結構

到目前為止，計算機仍沿用由馮·諾依曼提出的基於總線的計算機硬件繫統。其基本設計思想為：以二進制形式表示程序和數據；程序和數據事先存放在存儲器中，計算機運行時，依次從存儲器中逐條讀取指令，執行一繫列的基本操作，後完成復雜的運算任務。馮·諾依曼體繫結構中，硬件繫統由運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備五大部件組成。
2. 五大硬件部件
1) 運算器
運算器(Arithmetical and Logical Unit，ALU)由算術邏輯部件、數據寄存器和累加器等部分組成，主要負責對信息進行加工和運算。它也是控制器的執行部件：接受控制器的指示，按照算術運算規則進行加、減、乘、除、乘方和開方等算術運算，還進行與、或、非等邏輯運算以及移位、求補等操作。計算機運行時，運算器的操作和操作種類由控制器決定。運算器處理的數據來自存儲器，處理後的結果數據通常送回存儲器，或暫時寄存在運算器中。運算器與控制器共同組成了CPU的核心部分。
運算器的處理對像是數據，所以數據長度和計算機數據表示方法對運算器的性能影響極大。一般微處理器常以4個、8個、16個、32個二進制位作為處理數據的基本單位。大多數通用計算機則以16、32、64位作為運算器處理數據的長度。能對一個數據所有位同時進行處理的運算器稱為並行運算器。如果一次隻處理一位，則稱為串行運算器。有的運算器一次可處理幾位(通常為6或8位)，一個完整的數據分成若干段進行計算，稱為串/並行運算器。運算器往往隻處理一種長度的數據，有的也能處理幾種不同長度的數據。運算器的主要功能是進行算術運算和邏輯運算。
2) 控制器
控制器(Control Unit)是計算機的指揮中心，負責決定執行程序的順序，給出執行指令時計算機各部件需要的操作控制命令，協調和指揮整個計算機繫統的操作。控制器由程序計數器、指令寄存器、指令譯碼器、時序產生器和操作控制器組成，它是發布命令的“決策機構”，即完成協調和指揮整個計算機繫統的操作。控制器的主要功能包括：從內存中取出一條指令，並指出下一條指令在內存中位置，對指令進行譯碼或測試，並產生相應的操作控制信號，以便啟動規定的動作；指揮並控制CPU、內存和輸入/輸出設備之間數據流動的方向。
控制器根據事先給定的命令發出控制信息，使整個計算機指令執行過程一步一步地進行，是計算機的神經中樞。
3) 存儲器
存儲器(Memory)是計算機繫統中的記憶設備，用於保存信息，如數據、指令和運算結果等。
存儲器一般分為內存儲器和外存儲器兩種。
(1) 內存儲器(內存)。內存儲器直接與CPU相連接，儲存容量較小，但速度快，用於存放當前運行程序的指令和數據，並直接與CPU交換信息。內存儲器由許多組成，能存放一個二進制數或一條由二進制編碼表示的指令。內存儲器由隨機存儲器和隻讀存儲器構成。
(2) 外存儲器(外存)。外存儲器是內存儲器的擴充。它儲存容量大，價格低，但儲存速度慢，一般用於存放大量暫時不用的程序、數據及中間結果，需要時可成批地與內存進行信息交換。外存隻能與內存交換信息，不能被計算機繫統的其他部件直接訪問。常用的外存有磁盤、移動硬盤、光盤等。
4) 輸入設備
計算機在與人進行會話、接收人的命令或是接收數據時，需要的設備就是輸入設備(Input Device)。輸入設備可以把數據送入到計算機內部的設備。它接收用戶的程序和數據，並轉換成二進制代碼送入計算機的內存中存儲起來，供計算機運行時使用。常用的輸入設備有鍵盤、鼠標、掃描儀、遊戲杆、手寫筆等。

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