大学计算机基础（第5版）

本书作为*规划教材经过不断开拓创新，融入新的教学理念、新技术、新方法使本书具有更新的内容、更便捷的学习方式。本书配有实验及习题解答、课件以及微视频，读者扫码即可观看，生动直观。 

书中首先介绍了计算机的发展过程及计算机领域里的基本知识、Windows 7操作系统的应用，接着介绍了如何在使用Office办公软件时，利用Word 2010进行文字编辑和排版，利用Excel 2010进行表格处理，利用PowerPoint 2010进行幻灯片制作，利用Access 2010进行数据库的建立和维护，另外还讲解了计算机网络基础及Internet基础知识、网页的设计制作、计算机常用工具软件的使用、常用算法、计算机信息安全常识，以及虚拟现实及增强现实技术、云计算与高性能计算、物联网技术等计算机发展前沿技术。

目录
第1章计算机文化1
1.1计算机发展历史1
1.1.1计算与计算工具1
1.1.2计算机发展简史4
1.1.3计算机的分类9
1.1.4计算机的应用领域10
1.1.5计算机的发展趋势12
1.1.6计算机应用系统的计算模式13
1.1.7新的计算模式14
1.2计算机文化16
1.2.1计算机文化的形成16
1.2.2计算机文化对社会的影响16
1.2.3计算机文化对语言的影响17
1.2.4计算机文化教育与思维能力培养18
1.3计算思维18
1.3.1科学与计算科学18
1.3.2思维与科学思维20
1.3.3计算思维的概念22
1.3.4计算思维的应用24
1.4信息安全与隐私保护25
1.4.1信息安全概述25
1.4.2信息安全防护26
1.4.3隐私保护27
1.4.4网络道德规范28
习题130
第2章计算机系统基础33
2.1计算机中的数据与编码33大学计算机基础（第5版）目录2.1.1信息和数据33
2.1.2数字化信息编码的概念33
2.1.3进位记数制34
2.1.4不同进制之间的数值转换35
2.1.5数据的存储单位37
2.1.6二进制数在计算机内的表示37
2.1.7字符的编码40
2.1.8非字符的编码44
2.2计算机系统组成47
2.2.1计算机的工作原理47
2.2.2计算机的硬件系统48
2.2.3计算机的软件系统49
2.3微型计算机系统49
2.3.1微型计算机系统的发展50
2.3.2微型计算机系统的组成51
2.3.3微型计算机的总线结构和基本结构部件51
2.3.4微型计算机系统的基本软件组成58
2.3.5微型计算机的基本配置及性能指标60
习题262
第3章计算机操作系统64
3.1操作系统基础64
3.1.1基本概念64
3.1.2操作系统基本功能64
3.1.3操作系统分类65
3.2操作系统Windows 766
3.2.1Windows 7概述66
3.2.2Windows 7的文件及任务管理69
3.2.3Windows 7的硬件设备管理74
3.2.4计算机的系统设置78
3.2.5Windows附件中的常用工具82
3.3其他常见的操作系统85
3.3.1UNIX操作系统85
3.3.2Linux操作系统86
3.3.3Android操作系统88
3.3.4iOS操作系统89
习题390
第4章办公应用软件Office93
4.1Office 概述93
4.2文字处理软件 Word 201094
4.2.1文档的建立和编辑94
4.2.2图形和图片编辑103
4.2.3表格104
4.2.4综合案例105
4.3电子表格处理软件 Excel 2010113
4.3.1输入数据与编辑113
4.3.2公式和函数116
4.3.3数据处理122
4.3.4综合案例123
4.4演示文稿软件 PowerPoint 2010126
4.4.1编辑演示文稿126
4.4.2设置切换与动画效果129
4.4.3动画按钮、超链接与幻灯片放映方式135
4.4.4综合案例138
4.5不同格式电子文档的互换141
习题4145
第5章数据库技术基础149
5.1数据库知识149
5.1.1数据库应用及发展149
5.1.2数据知识153
5.1.3数据库概念154
5.1.4数据库管理系统158
5.2关系数据库158
5.3关系运算160
5.4Access数据库163
5.4.1Access 2010163
5.4.2Access 2010的工作窗口164
5.4.3Access 2010 基本操作166
5.5数据库查询语言与实例171
5.5.1SQL语言171
5.5.2SQL语句171
5.5.3SQL语句的使用172
习题5175
第6章计算机网络基础179
6.1计算机网络应用基础知识179
6.1.1计算机网络的基础知识179
6.1.2计算机网络的发展阶段180
6.1.3计算机网络的硬件与软件组成181
6.1.4计算机网络的分类184
6.1.5计算机网络体系结构186
6.2Internet基础188
6.2.1Internet简介188
6.2.2Internet地址190
6.2.3连入Internet的方式193
6.2.4Internet的信息服务196
6.3Internet应用198
6.3.1上网方式198
6.3.2使用浏览器上网199
6.3.3网络信息检索205
6.4电子邮件208
6.4.1电子邮件信箱的申请208
6.4.2电子邮件信箱的使用210
习题6212
第7章网页设计215
7.1网页与网站215
7.1.1网页215
7.1.2网页的上传217
7.1.3网站217
7.2网页的基本元素219
7.2.1网页的基本元素的种类219
7.2.2常用网页制作工具221
7.2.3Dreamweaver CS6概述223
7.2.4创建网页基本元素226
7.3网页制作技术230
7.3.1网页中框架的使用230
7.3.2CSS样式表的应用233
7.3.3DIV层的应用235
7.3.4表单元素的应用236
7.4网站的测试与发布236
7.4.1网站的测试236
7.4.2网站的发布237
7.4.3网站的维护238
习题7238
第8章算法与程序设计基础240
8.1算法的基本概念240
8.1.1算法定义与性质240
8.1.2设计算法原则和过程241
8.1.3算法的基本表达242
8.2算法策略246
8.2.1枚举法246
8.2.2递推法248
8.2.3递归法249
8.2.4分治法252
8.2.5回溯法255
8.3基本算法258
8.3.1基础算法258
8.3.2排序262
8.3.3查找268
8.4程序设计概述271
8.4.1程序271
8.4.2程序设计的一般过程272
8.4.3程序设计方法273
8.4.4常用的程序设计语言275
习题8277
第9章常用工具软件介绍279
9.1计算机病毒防治工具279
9.1.1计算机病毒概述279
9.1.2计算机病毒软件介绍283
9.2系统备份工具Symantec Ghost284
9.3文件压缩备份工具WinRAR289
9.4PDF文件阅读工具Adobe Reader292
9.5图像处理工具Photoshop294
9.5.1工具箱294
9.5.2基本操作296
9.5.3图层混合模式299
习题9300
第10章计算机发展前沿技术302
10.1虚拟现实和增强现实技术302
10.1.1虚拟现实技术302
10.1.2增强现实技术306
10.1.3虚拟现实和增强现实的关系307
10.2云计算与高性能计算308
10.2.1云计算的基本概念308
10.2.2云计算的关键技术与挑战310
10.2.3高性能计算概述310
10.2.4高性能计算的关键技术与挑战312
10.3物联网技术314
10.3.1物联网的基本内涵314
10.3.2物联网的体系结构314
10.3.3物联网的本质属性316
习题10316
参考文献317

前言
当今世界,科技进步日新月异,现代信息技术深刻改变着人类的思维、生产、生活、学习方式。作为信息技术之一的计算机技术应用得越来越普遍,在日常的工作、学习、生活中已经成为和语言、数学一样的必要工具和手段。
“大学计算机基础”是高等学校非计算机专业开设的计算机公共基础课,是非计算机类学生必修的一门计算机基础课程。在*大学计算机教学指导委员会的领导下,将计算思维融入计算机基础教学的改革已全面启动。本书在编写上引入计算思维的概念,旨在培养学生用计算思维方式思考、解决和处理问题的能力,提升学生应用计算机的综合能力与素养。
本教材包括的内容分为六大部分,分别是计算机文化与计算机系统基础、操作系统Windows 7应用、Office 2010组件(Word、Excel、PowerPoint、Access)、计算机网络基础、工具软件和算法分析基础。从计算机的发展历史,感受计算工具的变革、计算机文化的形成、计算思维的理念、信息安全以及计算机发展前沿技术;通过对Windows 7操作平台和Office 2010办公软件的学习,熟练掌握计算机操作的基本技能;通过学习互联网(包括局域网)的基本应用,掌握在实际应用中获取信息、处理信息、使用信息的能力;了解计算机病毒,掌握典型工具软件的安装及其使用;后,通过对算法的学习了解并掌握利用计算机进行问题求解的一般步骤和方法。
本教材的特点是理论与实践紧密结合,注重应用;涉及的知识点多、内容丰富;重点突出,叙述简明扼要。
本教材由翟萍、王贺明主编,第1章由翟萍编写,第2章由赵丹编写,第3章由张魏华编写,第4章由郎博编写,第5章由刘钺编写,第6章由翟萍、王贺明编写,第7章由翟萍编写,第8章由宋瑶编写,第9章由刘钺编写,第10章由赵新灿编写。
由于计算机技术发展很快,加上作者水平有限,书中难免有不尽如人意之处,恳请读者批评指正。

编者2018年9月

第3章
计算机操作系统3.1操作系统基础〖*4/5〗3.1.1基本概念操作系统(Operating System,OS)属于基本的系统软件,是管理和控制计算机硬件与软件资源的一组程序,给用户和其他软件提供了方便的接口和环境。
1946年,世界台计算机诞生时并没有操作系统,在过去的几十年里伴随着计算机技术的日益发展,操作系统在升级用户体验、扩展应用领域、完善功能等方面越来越复杂强大。在个阶段的单用户、单任务的操作系统中,除了20世纪70年代美国Digital Research公司研制的8位CP/M操作系统,还有CDOS、TRSDOS和MSDOS磁盘操作系统。第二个阶段是多用户多道批处理和分时系统,典型代表有UNIX、XENIX、OS/2以及Windows操作系统。随着互联网、超级计算机和智能移动终端的发展,Linux、Android和iOS已成为目前流行的操作系统。
操作系统的作用主要体现在两方面:
(1) 它是用户及其软件与计算机硬件系统之间的接口。操作系统位于底层硬件与用户之间,是两者沟通的桥梁。它提供一组控制命令或图形窗口供用户操作计算机,并且对用户命令进行解释,实现用户需求。操作系统对用户屏蔽了硬件物理特性和操作细节,为用户使用计算机创造了良好的工作环境。
(2) 它是有效地管理、合理地分配系统资源,提高系统资源的使用效率。操作系统管理着计算机系统的硬件、软件及数据资源,包括对硬件的直接监管、决定系统资源供需的优先次序、操作网络与管理文件系统等基本事务。
3.1.2操作系统基本功能
从资源管理角度看操作系统具有以下五大功能: 处理器管理、存储管理、设备管理、文件管理和进程管理。
(1) 处理器管理: 对处理器的时间进行合理分配、对处理器的运行实施有效的管理。
(2) 存储器管理: 对存储器进行分配、保护和扩充,便于多道程序共享内存资源。
(3) 设备管理: 对设备进行分配,使设备与主机能够并行工作,为用户提供良好的设备使用界面。
(4) 文件管理: 操作系统对信息资源的管理,合理地组织和管理文件系统,为文件访问和文件保护提供更有效的方法及手段。
(5) 进程管理: 也称为作业管理,一个程序的执行过程称为进程式任务,进程管理就是对程序执行过程的管理,它负责监控程序执行过程的基本状态,控制程序执行过程的速度,在多个执行程序之间传递数据,解决程序执行过程中的资源竞争问题等。
大学计算机基础（第5版）第3章计算机操作系统3.1.3操作系统分类
根据提供的工作环境,操作系统可分为批处理操作系统、分时处理操作系统、实时处理操作系统、网络操作系统和分布式操作系统。根据支持的硬件环境,操作系统又可分为通用操作系统、工作站操作系统和个人计算机操作系统。
1. 批处理操作系统
批处理操作系统就是将作业按照它们的性质分组(或分批),然后再成组(或成批)地提交给计算机系统,由计算机自动完成后再输出结果,从而减少作业建立和结束过程中的时间浪费。根据在内存中允许存放的作业数,批处理系统又分为单道批处理系统和多道批处理系统。所谓作业,是指用户要求计算机完成的工作,即完成用户某个任务的程序、数据和作业说明书。用户事先把作业准备好,然后直接交给系统操作员,由系统操作员将用户们提交的作业分批进行处理,每批中的作业由操作系统控制执行,可充分利用系统资源,但是,用户不能进行直接干预,缺少交互性,不利于程序的开发与调试。
2. 分时操作系统
分时操作系统克服了批处理操作系统的缺点,其主要特征是允许多个用户分享使用同一台计算机。分时操作系统将系统处理机时间与内存空间按一定的时间间隔,轮流地切换给各终端用户的程序使用。由于时间间隔很短,每个用户的感觉就像他独占计算机一样,有效增加资源的使用率。
3. 实时操作系统
实时操作系统是指当外界事件或数据产生时,能够接受并以足够快的速度予以处理,其处理的结果又能在规定的时间之内来控制生产过程或对处理系统做出快速响应,并控制所有实时任务协调一致运行的操作系统。因而,提供及时响应和高可靠性是其主要特点。
4. 网络操作系统
网络操作系统是服务于计算机网络,按照网络体系结构的各种协议来完成网络的通信、资源共享、网络管理和安全管理的系统软件。它除了具有基本操作系统所具有的管理功能和服务功能以外,还具有网络管理和服务功能,主要包括网络资源共享和网络通信功能。网络操作系统运行在称为服务器的计算机上,并由联网的计算机用户(被称为客户)共享。
5. 分布式操作系统
分布式操作系统是建立在网络操作系统之上,对用户屏蔽了系统资源的分布而形成的一个逻辑整体系统的操作系统。它也是通过通信网络，把物理上分散的具有自治功能的计算机系统连接起来,实现信息交换、资源共享，协作完成任务。与网络操作系统不同,分布式操作系统中的计算机无主次之分。
分布式操作系统为用户提供了一个统一的界面和标准接口,供用户实现所需要的操作，使用系统资源，至于操作是在哪一台计算机上执行的或者使用了哪一台计算机的资源,则是由分布式操作系统完成的。
6. 单用户操作系统
个人计算机的操作系统是单用户操作系统,在CPU管理和内存管理等方面比较简单。早期的个人计算机使用CP/M(Control Program for Microprocessors,微处理器控制程序)系统,20世纪80年代初开始使用的DOS(Disk Operating System),都是单用户单任务操作系统。近些年来,由于多媒体技术的广泛应用及个人计算机硬件系统的迅速发展,Windows、Linux也得到极大的发展。
3.2操作系统Windows 7〖*4/5〗3.2.1Windows 7概述Windows操作系统是一款由美国微软公司开发的窗口化操作系统。采用了GUI图形化操作模式,比起以前的DOS等指令操作系统更为人性化。从1985年推出的Windows 1.0开始,历经Windows 95、Windows 98、Windows XP到现在的Windows 7、Windows 10,逐渐占领了办公室、学校和家庭,是目前个人计算机使用广泛的操作系统。
本章主要介绍Windows 7操作系统,对较新版本Windows 10的介绍可参见相关书目。
1. Windows 7版本介绍
Windows 7包含6个版本,结合计算机硬件的系统配置及使用目的,可选择安装Windows 7的家庭版、专业版或旗舰版。
(1) 家庭版: 针对家庭用户设计,保留有日常应用的所有功能,但不具备Aero效果、域和组策略、多语言界面等特殊功能,而这些功能专业版或旗舰版具有。
(2) 专业版: 相对于家庭版，专业版增加了加密文件系统、加入管理网络、高级网络备份等数据保护功能,以及位置感知打印技术等新功能。
(3) 旗舰版: 拥有Windows 7所有版本的全部功能。
2. 用户界面
启动Windows 7后,桌面如图31所示。Windows 7 桌面设置了背景图案,上面放置了各种图标和一些桌面小工具,桌面底部是任务栏。
(1) 桌面构成。
① 图标: 桌面上的一个个形象的图形是程序或文件(夹)的快捷图标,双击这些图标即可快速地打开文件、文件夹或者应用程序。在打开的资源管理器窗口中,右键单击(简称右击)文件或文件夹,从弹出的快捷菜单中选中“发送到”|“桌面快捷方式”选项,可创建用户文件的快捷启动图标。如果从“开始”菜单中直接选定程序名拖曳至桌面,可创建应用程序的快捷启动图标。
② 任务栏: 位于桌面底部,含有“开始”按钮、窗口按钮、通知区域、“显示桌面”按钮等部分,如图31所示。
图31Windows 7操作系统桌面
③ “开始”按钮: 通过“开始”按钮可以实现启动程序、打开文档、改变系统设置、查找信息等操作。图32所示为“开始”菜单里常见的结构组成。
图32“开始”菜单
④ 缩略图: Windows 7把来自同一个程序的多个窗口汇集到任务栏中同一个图标里,所有正在使用的文件或程序在“任务栏”上都以缩略图来表示,例如图31中所示的Internet Explorer(简称IE)浏览器缩略图。
⑤ 通知区域: 该区域中显示当前时间和日期、音量、语言设置和其他活动及紧急通知的图标。
⑥ “显示桌面”按钮: 位于任务栏的右侧,是一块透明的矩形区域。用鼠标单击此处,可以小化所有打开的窗口显示桌面。
(2) 窗口组成。Windows 7的窗口基本上由标题栏、地址栏、菜单栏、工具栏、导航窗格及窗口工作区等组成。
① 窗口大小及位置的改变: 当窗口未化时,鼠标拖动窗口边框线即可以改变窗口大小,鼠标拖动标题栏即可移动窗口位置。
② 窗口切换: Windows是一个多任务操作系统,允许同时打开多个应用程序,但只有一个处于当前的活动窗口,其他的都在后台运行。切换选择活动窗口的方法是直接单击任务栏中的某个缩略图,或者按Alt Tab或Alt Esc组合键,在每个窗口中实现切换,如图33所示。如果按Windows() Tab组合键,可实现3D形式的窗口及桌面切换，如图34所示。
图33使用Alt Tab组合键切换窗口
图343D形式的窗口切换
③ 窗口排列: 用鼠标右击任务栏上的空白处,从弹出的快捷菜单中可选择“层叠窗口”“堆叠显示窗口(横向平铺)”“并排显示窗口(纵向平铺)”选项。
(3) 对话框。对话框是用户与计算机系统之间进行信息交流的窗口界面,一般用于对系统参数、任务状态、用户信息等方面的设置。
(4) 菜单。Windows 7常见的菜单有下拉菜单、快捷菜单两种。单击窗口菜单栏中的选项,会弹出下拉菜单。右击某个对象或位置,会弹出快捷菜单。例如,在桌面上右击时弹出的快捷菜单如图35所示。菜单里的一些约定标记如下:
图35Windows 7菜单
① 向右箭头“”: 表示下面有二级菜单(级联菜单)。
② 圆点“” : 表示当前处于该命令所指的状态,一般用于同类命令中的单选。
③ 选中标记“”: 表示当前具有该命令所指的状态。
④ 省略号“…”: 表示此命令含有对话框操作。
3.2.2Windows 7的文件及任务管理1. 文件和文件夹的概念(1) 文件。文件就是按一定编码格式建立在外存储器上的信息集合,文件目录采用树状结构的管理方式。在操作系统的管理下,根据文件名访问文件。文件名通常由主文件名和扩展名两部分组成,中间以点号“.”间隔。格式如下: [路径] 文件名 [．扩展名]例如: 存储在本地磁盘D中“歌曲”文件夹下的一个音乐文件“xing.mp3”,其完整的文件名称为“D: \歌曲\xing.mp3”,其中“D: \歌曲\”是路径,“xing”是文件名,“mp3”是扩展名。
在Windows 7 中,文件名不能使用/、\、?、: 、、”、、|等系统保留字符。
扩展名是一组特定的字符,能让Windows识别文件中信息的类型以及应该用什么程序打开此文件,它一般是在创建文件时由所用程序自动赋予的,通常不需要更改。当由于误操作使用了错误的扩展名或者系统中没有安装与该文件相对应的应用程序时,系统会发出“Windows无法打开此文件”的警告,此时需要用户在“打开方式”对话框中选择合适的程序来打开此文件,如图36所示。
图36未知文件的打开方式