計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)（第三版）

全國(guó)高等院校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程“十三五”規(guī)劃教材

計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)

（第三版）

胡聲丹時(shí)書(shū)劍主編

何向武李秀賢陳佳雯副主編

陸慰民主審

內(nèi)容簡(jiǎn)介

本書(shū)面向應(yīng)用型本科的專(zhuān)業(yè)定位，突出信息技術(shù)應(yīng)用能力培養(yǎng)，體現(xiàn)前沿發(fā)展。內(nèi)容包括

9章：計(jì)算機(jī)與信息社會(huì)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成、操作系統(tǒng)與辦公軟件的應(yīng)用、多媒體技術(shù)基礎(chǔ)及

應(yīng)用、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用、信息獲取與發(fā)布、數(shù)據(jù)分析、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能。

本書(shū)除保持上一版知識(shí)涉及面廣、取材豐富實(shí)用、內(nèi)容深入淺出、形式簡(jiǎn)單明了、案例實(shí)

用典型等特點(diǎn)外，還根據(jù)計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展，有針對(duì)性地更新了教學(xué)內(nèi)容以拓寬學(xué)生的知

識(shí)面，提高計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力。

本書(shū)配有《計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》（第三版）、電子教案、教學(xué)視頻、實(shí)驗(yàn)素材和教學(xué)

測(cè)試系統(tǒng)，便于廣大師生的教與學(xué)。本書(shū)適合作為高等學(xué)校計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)課程的教材，也可

作為具有一定操作技能和使用經(jīng)驗(yàn)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用人員的參考用書(shū)。

圖書(shū)在版編目（CIP）數(shù)據(jù)

計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)/胡聲丹，時(shí)書(shū)劍主編．—3版．—北京：中國(guó)鐵道

出版社有限公司，2019.8

全國(guó)高等院校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程“十三五”規(guī)劃教材

ISBN978-7-113-26130-6

Ⅰ.①計(jì)…Ⅱ.①胡…②時(shí)…Ⅲ.①電子計(jì)算機(jī)－高等學(xué)校－教材

Ⅳ.①TP3

中國(guó)版本圖書(shū)館CIP數(shù)據(jù)核字(2019)第168133號(hào)

書(shū)名：計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)（第三版）

作者：胡聲丹時(shí)書(shū)劍

策劃：曹莉群編輯部電話2019

責(zé)任編輯：周海燕徐盼欣

封面設(shè)計(jì)：劉穎

責(zé)任校對(duì)：張玉華

責(zé)任印制：郭向偉

出版發(fā)行：中國(guó)鐵道出版社有限公司（100054，北京市西城區(qū)右安門(mén)西街8號(hào)）

網(wǎng)址：/51eds/

印刷：北京柏力行彩印有限公司

版次：2010年8月第1版2019年8月第3版2019年8月第1次印刷

開(kāi)本：787mm×1092mm1/16印張：16.5字?jǐn)?shù)：406千

書(shū)號(hào)：ISBN978-7-113-26130-6

定價(jià)：45.00元

版權(quán)所有侵權(quán)必究

凡購(gòu)買(mǎi)鐵道版圖書(shū)，如有印制質(zhì)量問(wèn)題，請(qǐng)與本社教材圖書(shū)營(yíng)銷(xiāo)部聯(lián)系調(diào)換。電話：（010）63550836

打擊盜版舉報(bào)電話：（010）51873659

第三版前言

PREFACE

本書(shū)是在《計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)》（第二版）的基礎(chǔ)上，適應(yīng)計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展和上海市

計(jì)算機(jī)教學(xué)改革的要求改編而成的，增加了第7章數(shù)據(jù)分析、第8章物聯(lián)網(wǎng)、第9章人工智能

這三章新內(nèi)容。

近年來(lái)，大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新技術(shù)的迅速發(fā)展，極大地改變了人們的生活方式，

同時(shí)也對(duì)大學(xué)信息技術(shù)教育提出了更高的要求。計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)的教學(xué)是培養(yǎng)大學(xué)生信息素養(yǎng)

的重要課程載體。如何更好地引入和介紹新技術(shù)，使學(xué)生能夠?qū)⑿乱淮畔⒓夹g(shù)與專(zhuān)業(yè)結(jié)合、

學(xué)以致用、激發(fā)創(chuàng)新，是大學(xué)信息技術(shù)教學(xué)所面臨的新的任務(wù)和挑戰(zhàn)。

本書(shū)的編寫(xiě)遵從運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念去求解問(wèn)題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類(lèi)的行為，突

出面向應(yīng)用型本科的宗旨，對(duì)象明確，內(nèi)容廣泛，以應(yīng)用為主，體現(xiàn)前沿，幫助學(xué)生不斷鞏固

和檢驗(yàn)所學(xué)知識(shí)，提高操作能力和綜合應(yīng)用能力。本書(shū)在內(nèi)容上按照應(yīng)用型本科專(zhuān)業(yè)定位做了

相應(yīng)選擇和取舍，減少應(yīng)用所涉及的技術(shù)性和理論性內(nèi)容的介紹，將注意力放在應(yīng)用層面上，

列舉相關(guān)學(xué)科的應(yīng)用實(shí)例，讓學(xué)生了解如何在本學(xué)科中應(yīng)用信息技術(shù)。部分章節(jié)增加了“知識(shí)

拓展”內(nèi)容，鼓勵(lì)能力發(fā)展水平較高的學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立思考，發(fā)揮聰明才智。

全書(shū)共分9章，主要內(nèi)容包括計(jì)算機(jī)與信息社會(huì)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成、操作系統(tǒng)與辦公軟件

的應(yīng)用、多媒體技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用、信息獲取與發(fā)布、數(shù)據(jù)分析、

物聯(lián)網(wǎng)、人工智能。

對(duì)于應(yīng)用型高校學(xué)生來(lái)說(shuō)，加強(qiáng)信息技術(shù)學(xué)習(xí)的實(shí)踐環(huán)節(jié)，提高動(dòng)手能力尤為重要。因此，

本書(shū)特配實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教材和教學(xué)資源。書(shū)中涉及的軟件有Windows7、Office2010、Photoshop、

Flash、Dreamweaver、CoolEdit、Premiere等，主要介紹其基本功能。學(xué)完本書(shū)后，讀者可以熟

練掌握大部分Internet應(yīng)用和目前常用的多媒體技術(shù)，包括自己動(dòng)手建立網(wǎng)站、掌握一些網(wǎng)絡(luò)

工具的應(yīng)用、制作圖形和動(dòng)畫(huà)、處理圖像和視頻、合成音頻等。

“計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)”作為本科各專(zhuān)業(yè)的必修課，建議每周上4學(xué)時(shí)，總共72學(xué)時(shí)，其中

實(shí)踐環(huán)節(jié)32學(xué)時(shí)。各章的理論教學(xué)學(xué)時(shí)安排如下：計(jì)算機(jī)與信息社會(huì)（2）、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成

（2）、操作系統(tǒng)與辦公軟件的應(yīng)用（8）、多媒體技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用（8）、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)及

應(yīng)用（2）、信息獲取與發(fā)布（6）、數(shù)據(jù)分析（4）、物聯(lián)網(wǎng)（4）、人工智能（4）。為便于實(shí)踐課

的安排，講課次序可自行調(diào)整。

上海師范大學(xué)天華學(xué)院計(jì)算機(jī)教研室全體教師參與了本套教材的策劃和編寫(xiě)工作。本書(shū)由

胡聲丹、時(shí)書(shū)劍任主編，何向武、李秀賢、陳佳雯任副主編，崔霞參編。同濟(jì)大學(xué)陸慰民教授

審閱了本書(shū)，朱懷中等老師提出了寶貴的修改意見(jiàn)，中國(guó)鐵道出版社有限公司的領(lǐng)導(dǎo)和編輯對(duì)

本書(shū)的出版給予了大力支持和幫助，在此表示衷心感謝。

使用本書(shū)的學(xué)?？膳c編者聯(lián)系獲取有關(guān)的教學(xué)資源。聯(lián)系郵箱地址為：shi_shujian@126.com

或hushengdan@163.com。

“一切為了教學(xué)，一切為了學(xué)生”是我們的心愿，然而由于編者水平和經(jīng)驗(yàn)有限，對(duì)于應(yīng)

用前景廣泛的人文、社會(huì)科學(xué)各學(xué)科知識(shí)的了解也不夠全面，疏漏在所難免，敬請(qǐng)有關(guān)專(zhuān)家和

廣大讀者批評(píng)指正。

編者

2019年6月

目錄

CONTENTS

第1章計(jì)算機(jī)與信息社會(huì)1

1.1計(jì)算機(jī)概述1

1.1.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史1

1.1.2計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)5

1.1.3計(jì)算機(jī)的分類(lèi)6

1.2計(jì)算機(jī)應(yīng)用實(shí)例7

1.3計(jì)算機(jī)安全與病毒防治8

1.3.1計(jì)算機(jī)安全8

1.3.2認(rèn)識(shí)“黑客”與“駭客”8

1.3.3計(jì)算機(jī)病毒9

1.3.4木馬程序10

1.4計(jì)算機(jī)前沿技術(shù)簡(jiǎn)介11

1.4.1物聯(lián)網(wǎng)11

1.4.2云計(jì)算12

1.4.3計(jì)算思維14

1.4.4人工智能2.014

1.4.5移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)18

小結(jié)20

習(xí)題21

第2章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成22

2.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)22

2.1.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本組成22

2.1.2計(jì)算機(jī)基本工作原理23

2.1.3數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示24

2.2微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)28

2.2.1中央處理器28

2.2.2存儲(chǔ)器30

2.2.3輸入/輸出設(shè)備32

2.2.4總線與主板35

2.3計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)36

2.3.1軟件與軟件系統(tǒng)36

2.3.2系統(tǒng)軟件37

小結(jié)39

習(xí)題39

計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)（第三版）

II

第3章操作系統(tǒng)與辦公軟件的應(yīng)用40

3.1Windows7操作系統(tǒng)40

3.1.1Windows7的基本操作41

3.1.2Windows7的文件管理47

3.1.3Windows7的程序管理53

3.1.4Windows7的系統(tǒng)管理57

3.2Word文字處理軟件59

3.2.1文件操作61

3.2.2文本編輯63

3.2.3樣式操作73

3.2.4圖形對(duì)象與圖文混排74

3.2.5表格對(duì)象與編輯排版78

3.2.6數(shù)學(xué)公式的編輯81

3.2.7音頻和視頻81

3.2.8目錄82

3.2.9文檔打印82

3.2.10Word知識(shí)拓展：宏83

3.2.11Word郵件合并84

3.3Excel電子表格處理軟件85

3.3.1基本概念85

3.3.2基本操作86

3.3.3工作表的格式化90

3.3.4公式的編輯與應(yīng)用93

3.3.5常用函數(shù)的使用94

3.3.6數(shù)據(jù)管理94

3.3.7數(shù)據(jù)的圖表化97

3.3.8Excel知識(shí)拓展：VBA99

3.3.9Excel應(yīng)用實(shí)例101

3.4PowerPoint演示文稿制作軟件102

3.4.1基本操作102

3.4.2編輯演示文稿104

3.4.3制作幻燈片動(dòng)畫(huà)效果107

3.4.4演示文稿的放映與打包109

3.4.5演示文稿的打印110

3.4.6PowerPoint知識(shí)拓展：同步聲音字幕111

小結(jié)112

習(xí)題112

第4章多媒體技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用113

4.1多媒體基本概念114

4.1.1多媒體與多媒體技術(shù)114

目錄III

4.1.2多媒體技術(shù)的應(yīng)用114

4.1.3流媒體技術(shù)的應(yīng)用114

4.2圖像處理技術(shù)115

4.2.1圖像基本概念115

4.2.2Photoshop基本操作117

4.2.3Photoshop常用工具120

4.2.4Photoshop特效制作125

4.2.5Photoshop知識(shí)拓展：制作GIF動(dòng)畫(huà)130

4.3動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)與制作131

4.3.1動(dòng)畫(huà)的原理、概念和特點(diǎn)131

4.3.2Flash基本操作132

4.3.3Flash動(dòng)畫(huà)制作136

4.3.4Flash知識(shí)拓展：ActionScript141

4.4音頻處理技術(shù)142

4.4.1音頻信號(hào)概述142

4.4.2GoldWave音頻處理144

4.4.3CoolEdit音頻處理148

4.5視頻處理技術(shù)150

4.5.1視頻基礎(chǔ)知識(shí)150

4.5.2電視基礎(chǔ)151

4.5.3Premiere視頻編輯152

小結(jié)155

習(xí)題155

第5章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用156

5.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)156

5.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的起源及發(fā)展156

5.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義、組成及基本功能158

5.1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)及性能評(píng)價(jià)160

5.1.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)硬件與軟件162

5.1.5以太網(wǎng)概述165

5.2Internet概述165

5.2.1協(xié)議概述165

5.2.2IP地址與域名166

5.2.3Internet的接入方式169

5.2.4Internet的基本服務(wù)172

5.3Windows7的網(wǎng)絡(luò)功能179

5.3.1局域網(wǎng)設(shè)置179

5.3.2網(wǎng)絡(luò)連接180

小結(jié)182

習(xí)題182

計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)（第三版）

IV

第6章信息獲取與發(fā)布183

6.1在Internet上獲取信息183

6.1.1使用瀏覽器183

6.1.2使用搜索引擎185

6.2網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)題數(shù)據(jù)庫(kù)信息檢索185

6.2.1中國(guó)知網(wǎng)（CNKI）簡(jiǎn)介185

6.2.2CNKI的文獻(xiàn)檢索方法187

6.2.3CNKI中的二次檢索及分組篩選191

6.2.4CNKI中被檢索文獻(xiàn)的下載、閱讀192

6.3Dreamweaver網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)工具193

6.3.1基本概念介紹193

6.3.2網(wǎng)站的規(guī)劃和創(chuàng)建194

6.3.3基本網(wǎng)頁(yè)制作196

6.3.4網(wǎng)頁(yè)中的超鏈接201

6.3.5網(wǎng)頁(yè)布局202

6.3.6表單網(wǎng)頁(yè)制作204

6.3.7網(wǎng)站的發(fā)布和維護(hù)205

小結(jié)207

習(xí)題207

第7章數(shù)據(jù)分析208

7.1數(shù)據(jù)分析概述208

7.1.1數(shù)據(jù)分析的概念208

7.1.2數(shù)據(jù)分析與其他相關(guān)概念的區(qū)別209

7.1.3數(shù)據(jù)分析與大數(shù)據(jù)分析的區(qū)別209

7.1.4數(shù)據(jù)分析的重要性209

7.1.5數(shù)據(jù)分析師的要求210

7.2數(shù)據(jù)分析過(guò)程210

7.2.1識(shí)別需求210

7.2.2收集數(shù)據(jù)210

7.2.3分析數(shù)據(jù)211

7.2.4分析報(bào)告211

7.2.5過(guò)程改進(jìn)211

7.3數(shù)據(jù)分析軟件SPSS簡(jiǎn)介211

7.3.1SPSS軟件功能211

7.3.2SPSS特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)212

7.3.3SPSS發(fā)展歷史213

7.3.4SPSS安裝及基本操作213

7.3.5利用SPSS進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的一般步驟215

7.4SPSS數(shù)據(jù)分析案例——時(shí)間序列分析216

7.4.1目標(biāo)與要求216

目錄V

7.4.2相關(guān)原理216

7.4.3內(nèi)容與步驟216

小結(jié)224

習(xí)題224

第8章物聯(lián)網(wǎng)225

8.1相關(guān)概念與發(fā)展225

8.1.1物聯(lián)網(wǎng)的定義226

8.1.2物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)227

8.1.3物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展228

8.2物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)228

8.2.1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)228

8.2.2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系框架231

8.2.3傳感網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化231

8.3物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)232

8.3.1物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)簡(jiǎn)介232

8.3.2感知與識(shí)別技術(shù)232

8.4視頻圖像感知新技術(shù)的應(yīng)用234

8.4.1智能家居234

8.4.2智慧醫(yī)療234

8.4.3智慧城市235

8.4.4智能環(huán)保235

8.4.5智能安保235

8.4.6智慧農(nóng)業(yè)235

8.4.7智能教育236

8.4.8智慧商務(wù)236

8.4.9智慧軍事237

小結(jié)238

習(xí)題238

第9章人工智能239

9.1人工智能概述239

9.1.1從“深藍(lán)”到AlphaGo239

9.1.2從人臉識(shí)別到貓臉識(shí)別240

9.1.3從圖靈測(cè)試到人工智能242

9.2推理與搜索244

9.2.1基于搜索樹(shù)的迷宮求解244

9.2.2盲目搜索245

9.2.3啟發(fā)式搜索246

9.3人機(jī)對(duì)話與專(zhuān)家系統(tǒng)246

9.3.1人機(jī)對(duì)話246

9.3.2專(zhuān)家系統(tǒng)247

計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)（第三版）

VI

9.4機(jī)器學(xué)習(xí)248

9.4.1機(jī)器學(xué)習(xí)概述248

9.4.2監(jiān)督學(xué)習(xí)249

9.4.3無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)250

9.4.4神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)250

9.4.5深度學(xué)習(xí)251

小結(jié)253

習(xí)題253

參考文獻(xiàn)254

第1章計(jì)算機(jī)與信息社會(huì)

本章引言

自世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)誕生至今，已有70多年。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)的應(yīng)

用已滲入到人類(lèi)生活的各個(gè)領(lǐng)域。21世紀(jì)的大學(xué)生，必須掌握以計(jì)算機(jī)為核心的信息技術(shù)基本

知識(shí)。本章對(duì)計(jì)算機(jī)的歷史、特點(diǎn)、應(yīng)用及發(fā)展等多個(gè)領(lǐng)域做了全面的介紹。

內(nèi)容結(jié)構(gòu)圖

學(xué)習(xí)目標(biāo)

①了解：第一臺(tái)計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史、“黑客”與“駭客”、計(jì)算機(jī)前沿技術(shù)。

②理解：計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)與分類(lèi)、信息技術(shù)、病毒和木馬的區(qū)別。

③應(yīng)用：學(xué)會(huì)用普通的殺毒軟件對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行防護(hù)。

1.1計(jì)算機(jī)概述

在漫長(zhǎng)的人類(lèi)文明發(fā)展過(guò)程中，出現(xiàn)過(guò)許多計(jì)算工具，例如算籌、算盤(pán)、計(jì)算尺等，這些

計(jì)算工具幫助人們進(jìn)行科學(xué)計(jì)算，為推動(dòng)人類(lèi)文明做出了巨大的貢獻(xiàn)。但是，真正讓人類(lèi)文明

進(jìn)入新時(shí)代的還是世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)的發(fā)明者。

1.1.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史

1．第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)

（1）世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)的誕生

世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)是阿塔納索夫-貝瑞計(jì)算機(jī)（Atanasoff-BerryComputer，ABC），它

由愛(ài)荷華州立大學(xué)物理系的副教授約翰·文森特·阿塔納索夫（JohnVincentAtanasoff）和他的

研究生克利福特·貝瑞（CliffordBerry）在1937—1941年開(kāi)發(fā)。

2計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)（第三版）

設(shè)計(jì)ABC的構(gòu)想源于求解復(fù)雜線性方程組。阿塔納索夫講授物理和數(shù)學(xué)物理的課程，他的

學(xué)生求解線性方程組時(shí)必須面對(duì)大量繁雜的計(jì)算，因此，他希望設(shè)計(jì)一臺(tái)機(jī)器來(lái)解決此問(wèn)題。

他和貝瑞經(jīng)過(guò)反復(fù)的試驗(yàn)研究，終于在1939年制造出一臺(tái)完整的樣機(jī)，證明了他們的理念是正

確且可以實(shí)現(xiàn)的。

在ABC的雛形誕生之后的兩年內(nèi)，阿塔納索夫和貝瑞進(jìn)一步對(duì)ABC進(jìn)行設(shè)計(jì)和多方測(cè)試。

1941年12月太平洋戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)，阿塔納索夫應(yīng)征入伍，對(duì)ABC的研究工作也被迫終止。

ABC的設(shè)計(jì)中包含了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)中4個(gè)最重要的基本概念：

①采用二進(jìn)制位來(lái)表示數(shù)據(jù)。

②實(shí)現(xiàn)電子計(jì)算，而不是機(jī)械計(jì)算。

③將內(nèi)存和計(jì)算職能分離。

④采用再生電容內(nèi)存來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)（也就是現(xiàn)在被廣泛使用的DRAM）。

整臺(tái)機(jī)器重達(dá)700磅（約320kg），占地面積800平方英尺（約74m2），有總長(zhǎng)達(dá)1英里（約

1.6km）的線路、280個(gè)雙三極真空管和31個(gè)閘流管。

然而，與同一時(shí)期出現(xiàn)的ZuseZ3（1941年）、ENIAC（1946年）、EDVAC（1949年）等計(jì)

算機(jī)不同，ABC不是一臺(tái)圖靈完備的（TuringComplete）計(jì)算機(jī)，因?yàn)樗⒉荒苡?jì)算出所有可

以計(jì)算的問(wèn)題，并且不可編程。

由于原來(lái)的實(shí)驗(yàn)基地被改造成教室，最初的ABC計(jì)算機(jī)已經(jīng)不復(fù)存在。1997年，一批研

究學(xué)者根據(jù)其原型，耗費(fèi)35萬(wàn)美元投資建造了一個(gè)ABC計(jì)算機(jī)的仿制品，如圖1-1所示。現(xiàn)

在該作品被安置在愛(ài)荷華州立大學(xué)Durham中心的一樓大廳。

（2）第一臺(tái)得到應(yīng)用的電子計(jì)算機(jī)

事實(shí)上，第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)ABC誕生之后，其創(chuàng)始人阿塔納索夫和貝瑞并沒(méi)有獲得發(fā)明者

的花環(huán)。阿塔納索夫應(yīng)征入伍之后，兩臺(tái)ABC樣機(jī)被拆散，零件移作他用，而愛(ài)荷華州立大學(xué)

也沒(méi)有為ABC申請(qǐng)專(zhuān)利，這就給日后計(jì)算機(jī)的發(fā)明權(quán)問(wèn)題帶來(lái)了法律糾紛。

在1973年以前，人們公認(rèn)的第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)是電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)（Electronic

NumericalIntegratorAndComputer，ENIAC），因?yàn)樗堑谝慌_(tái)具有很大實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的電子計(jì)

算機(jī)，由賓夕法尼亞大學(xué)莫爾電氣工程學(xué)院的莫克利（JohnMauchiy）和?？颂兀↗.Eckert）研

制，其原型如圖1-2所示。

圖1-1ABC計(jì)算機(jī)的仿制品圖1-2ENIAC的原型

ENIAC占地面積達(dá)170m2，重達(dá)30t，其內(nèi)部有成千上萬(wàn)個(gè)電子管、二極管、電阻器等元

件，電路的焊接點(diǎn)多達(dá)50萬(wàn)個(gè)。ENIAC的耗電量非常大，其電子管平均每隔15min就要更換

第1章計(jì)算機(jī)與信息社會(huì)3

一只。但是，ENIAC的計(jì)算速度驚人，可以在1s內(nèi)進(jìn)行5000次加法運(yùn)算和500次乘法運(yùn)算，

比當(dāng)時(shí)最快的繼電器計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度要快1000多倍，比人工計(jì)算要快20萬(wàn)倍。ENIAC在第

一顆原子彈的研制過(guò)程中發(fā)揮了重要作用。

（3）關(guān)于第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)的爭(zhēng)議

目前，尚有大部分人認(rèn)為世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)是由賓夕法尼亞大學(xué)的莫克利和?？颂?/p>

研制的ENIAC。實(shí)際上，在1973年，美國(guó)法院已對(duì)于計(jì)算機(jī)發(fā)明權(quán)的歸屬做出了最終宣判，

聲明第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)是由愛(ài)荷華州立大學(xué)的約翰·文森特·阿塔納索夫于1939年發(fā)明的ABC，

而不是由莫克利等人制造的ENIAC。據(jù)證實(shí)，ENIAC的創(chuàng)始人之一莫克利曾與ABC的發(fā)明者阿塔

納索夫見(jiàn)過(guò)面，了解過(guò)關(guān)于ABC的構(gòu)想，并在此基礎(chǔ)上研究ENIAC。因此，嚴(yán)格地說(shuō)，ENIAC并

不是一項(xiàng)發(fā)明，而是在ABC的研究基礎(chǔ)上投入了更為實(shí)際的應(yīng)用。

長(zhǎng)久以來(lái)，之所以造成人們誤解的原因是阿塔納索夫及其所在的愛(ài)荷華州立大學(xué)并未重視

自己的重大發(fā)明ABC，為其申請(qǐng)專(zhuān)利。而莫克利和埃克特在制造完ENIAC后就立刻申請(qǐng)并獲得

了美國(guó)專(zhuān)利。雖然ENIAC“世界第一”的頭銜被推翻，但它的功勞還是不能抹殺的，畢竟它是

根據(jù)ABC思想完整地制造出來(lái)的真正意義上的電子計(jì)算機(jī)。ENIAC是計(jì)算機(jī)發(fā)展史上的一個(gè)里

程碑。

2．計(jì)算機(jī)發(fā)展的探索階段

在世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)出現(xiàn)以前，出現(xiàn)過(guò)許多具有歷史意義的計(jì)算工具，具有代表性

的有：

（1）算籌

算籌的發(fā)明可以追溯到春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，它實(shí)際上是一根根同樣長(zhǎng)短和粗細(xì)的小棍子（一般

用竹子制成），如圖1-3所示。大概二百七十幾枚為一束，放在一個(gè)布袋里。古人將其系在腰

部隨身攜帶，需要記數(shù)或計(jì)算的時(shí)候，就將它們?nèi)〕鰜?lái)使用。

（2）算盤(pán)

算盤(pán)是由算籌逐漸演變而來(lái)的。珠算最早見(jiàn)于文獻(xiàn)的當(dāng)數(shù)東漢《數(shù)術(shù)記遺》一書(shū)，可見(jiàn)漢

代就已出現(xiàn)珠算方法和理論。算盤(pán)之稱最早見(jiàn)于宋代的《謝察微算經(jīng)》。算盤(pán)通過(guò)上下兩部分

的珠子實(shí)現(xiàn)計(jì)算，上半部分的每個(gè)珠子代表5，下半部分的每個(gè)珠子代表1，如圖1-4所示。

圖1-3古代算籌圖1-4算盤(pán)

（3）計(jì)算尺

1622年，英國(guó)人威廉·奧特瑞德（WilliamOughtred）發(fā)明了計(jì)算尺，它可以實(shí)現(xiàn)四則運(yùn)算、

指數(shù)、對(duì)數(shù)、三角函數(shù)的運(yùn)算，在1970年之前使用廣泛，之后由于電子計(jì)算器的問(wèn)世而被

取代。

（4）機(jī)械加法器

機(jī)械加法器由法國(guó)數(shù)學(xué)家布萊斯·帕斯卡（BlaisePascal）于1642年發(fā)明，是一種由一

4計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)（第三版）

系列齒輪組成的裝置，外形像一個(gè)矩形盒子，要用類(lèi)似兒童玩具上的那種鑰匙旋緊發(fā)條后才能

轉(zhuǎn)動(dòng)，只能夠做加法和減法運(yùn)算。

（5）計(jì)算器

計(jì)算器是1673年由德國(guó)數(shù)學(xué)家戈特弗里德·威廉·凡·萊布尼茨（GottfriedWilhelmVon

Leibniz）在帕斯卡的機(jī)械加法器基礎(chǔ)之上研制的，

可以實(shí)現(xiàn)加、減、乘、除及開(kāi)方運(yùn)算。這是繼帕斯

卡加法機(jī)后計(jì)算工具的又一進(jìn)步。

（6）差分機(jī)和分析機(jī)

1822年，英國(guó)劍橋大學(xué)教授查爾斯·巴貝奇

（CharlesBabbage）設(shè)計(jì)了差分機(jī)和分析機(jī)，其設(shè)計(jì)

的理論非常超前，具有輸入、處理、存儲(chǔ)、輸出和

控制五個(gè)基本裝置，類(lèi)似于后來(lái)的電子計(jì)算機(jī)，這

為一百多年后電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。圖1-5

所示為倫敦科學(xué)博物館內(nèi)陳列的差分機(jī)。圖1-5倫敦科學(xué)博物館內(nèi)陳列的差分機(jī)

3．現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的演變和發(fā)展

可以說(shuō)，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的始祖就是19世紀(jì)英國(guó)的巴貝奇教授設(shè)計(jì)的差分機(jī)和分析機(jī)。一百多

年后，美國(guó)哈佛大學(xué)的霍華德·艾肯（HowardAiken）在其博士論文課程研究的過(guò)程中，產(chǎn)生

了研制自動(dòng)計(jì)算機(jī)的想法。在深入研究了巴貝奇工作的基礎(chǔ)上，艾肯于1937年提出了自動(dòng)計(jì)算

機(jī)的第一份建議書(shū)，他的設(shè)計(jì)目標(biāo)是：

①可以同時(shí)處理正數(shù)和負(fù)數(shù)。

②能求解各種超越函數(shù)，包括三角函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)、貝塞爾函數(shù)、概率函數(shù)等。

③全自動(dòng)運(yùn)算，即處理過(guò)程一旦開(kāi)始，運(yùn)算就完全自動(dòng)進(jìn)行。

④在計(jì)算過(guò)程中，后續(xù)的計(jì)算取決于前一步計(jì)算所獲得的結(jié)果。

最終，艾肯加入IBM公司，于1944年研制出了機(jī)械電子相結(jié)合而非純機(jī)械方式實(shí)現(xiàn)的

MarkⅠ，實(shí)現(xiàn)了巴貝奇的設(shè)計(jì)理念。之后，艾肯又先后研制成MarkⅡ（1946年）、MarkⅢ

（1950年）和MarkⅣ（1952年）。

英國(guó)科學(xué)家艾倫·麥席森·圖靈（AlanMathisonTuring）被稱為計(jì)算機(jī)科學(xué)之父、人工智

能之父，曾協(xié)助軍方破解德國(guó)的著名密碼系統(tǒng)Enigma，幫助盟軍取得了第二次世界大戰(zhàn)的勝利。

他是計(jì)算機(jī)邏輯的奠基者，曾提出過(guò)許多人工智能的重要方法。他對(duì)計(jì)算機(jī)的重要貢獻(xiàn)在于他

提出的有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)也就是“圖靈機(jī)”（TurningMachine，TM）的概念，以及對(duì)于人工智能

所提出的重要衡量標(biāo)準(zhǔn)“圖靈測(cè)試”（TurningTesting）。

另一位對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)有著重大貢獻(xiàn)的科學(xué)家是美籍匈牙利人約翰·馮·諾依曼（Johnvon

Neumann，1903—1957），他于1945年提出開(kāi)發(fā)離散變量自動(dòng)電子計(jì)算機(jī)（ElectronicDiscrete

VariableAutomaticComputer，EDVAC）。EDVAC方案明確奠定了新計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、邏輯控制

裝置、存儲(chǔ)器、輸入和輸出設(shè)備組成，并描述了這五部分的職能和相互關(guān)系。EDVAC的這種體

系結(jié)構(gòu)又被稱為“馮·諾依曼”體系結(jié)構(gòu)。

直至今天，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展共經(jīng)歷了電子管計(jì)算機(jī)時(shí)代（1946—1958年）、晶體管計(jì)算

機(jī)時(shí)代（1958—1964年）、中小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)時(shí)代（1964—1971年）以及大規(guī)模超大規(guī)

模集成電路計(jì)算機(jī)時(shí)代（1971年至今）等四個(gè)階段，但所有這四代計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)均延續(xù)了

“馮·諾依曼”體系結(jié)構(gòu)。

第1章計(jì)算機(jī)與信息社會(huì)5

如果說(shuō)ABC是世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)，ENIAC是第一臺(tái)真正得到應(yīng)用的電子計(jì)算機(jī)。那

么，EDVAC可以稱得上是第一臺(tái)具有現(xiàn)代意義的通用計(jì)算機(jī)。

1.1.2計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)

計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用幾乎滲透到現(xiàn)代人活動(dòng)的所有領(lǐng)域，已成為一種不可缺少的信息處理和

解決實(shí)際問(wèn)題的工具。概括起來(lái)，計(jì)算機(jī)有以下幾個(gè)顯著特點(diǎn)：

1．運(yùn)算速度快

計(jì)算機(jī)內(nèi)部電路組成，可以高速準(zhǔn)確地完成各種算術(shù)運(yùn)算，使大量復(fù)雜的科學(xué)計(jì)算問(wèn)題得

以解決。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度還在提高。例如，天氣預(yù)報(bào)需要分析大量

的氣象資料數(shù)據(jù)，單靠人工完成計(jì)算是不可能的，而計(jì)算機(jī)只需幾分鐘就可以完成數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)

和分析。

2．計(jì)算精度高

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展特別是尖端科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，需要高度精確的計(jì)算。計(jì)算機(jī)發(fā)展到今天，

不但可以快速地完成各種指令、任務(wù)，而且具有以前幾代計(jì)算機(jī)無(wú)法比擬的計(jì)算精度。一般計(jì)

算機(jī)可以有十幾位甚至幾十位（二進(jìn)制）有效數(shù)字，計(jì)算精度可達(dá)千分之幾，是任何計(jì)算工具

所望塵莫及的。

3．自動(dòng)化程度高

由于計(jì)算機(jī)具有存儲(chǔ)記憶能力和邏輯判斷能力，所以人們可以將預(yù)先編好的程序組納入計(jì)

算機(jī)內(nèi)存，在程序控制下，計(jì)算機(jī)可以連續(xù)、自動(dòng)地工作，不需要人的干預(yù)。其內(nèi)部采用了存

儲(chǔ)程序控制的方式，能在程序控制下自動(dòng)并連續(xù)地進(jìn)行高速運(yùn)算。只要輸入已編好的程序，并

將其啟動(dòng)，它就能自動(dòng)完成所有任務(wù)。這是計(jì)算機(jī)最突出的特點(diǎn)。

4．邏輯運(yùn)算能力強(qiáng)

計(jì)算機(jī)借助于邏輯運(yùn)算，可以進(jìn)行邏輯判斷，并根據(jù)判斷結(jié)果自動(dòng)確定下一步該做什么。

計(jì)算機(jī)能把參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)、程序以及中間結(jié)果和最后結(jié)果保存起來(lái)，并能根據(jù)判斷的結(jié)果自

動(dòng)執(zhí)行下一條指令以供用戶隨時(shí)調(diào)用。例如：計(jì)算機(jī)的邏輯判斷能力可以進(jìn)行諸如資料分類(lèi)、

情報(bào)檢索等具有邏輯性的工作。

5．存儲(chǔ)容量大

計(jì)算機(jī)內(nèi)部的存儲(chǔ)器具有記憶特性，其存儲(chǔ)系統(tǒng)由內(nèi)存和外存組成，可以存儲(chǔ)和記憶大量

的信息。這些信息，不僅包括各類(lèi)數(shù)據(jù)信息，還包括加工這些數(shù)據(jù)的程序?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)的內(nèi)存

容量已經(jīng)以吉字節(jié)（GB）計(jì)算，外存的容量更是驚人，普通的個(gè)人PC硬盤(pán)容量已經(jīng)達(dá)到幾太

字節(jié)（TB）。

6．可靠性高

隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，電子計(jì)算機(jī)連續(xù)無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間可達(dá)到幾十萬(wàn)小時(shí)

以上，具有很高的可靠性。用同一臺(tái)計(jì)算機(jī)能解決各種問(wèn)題，應(yīng)用于不同的領(lǐng)域。

7．普及性高

幾乎每家每戶都會(huì)有計(jì)算機(jī)，越來(lái)越普遍化、大眾化，各類(lèi)臺(tái)式計(jì)算機(jī)、筆記本電腦、

一體機(jī)、平板電腦早已進(jìn)入普通百姓家庭。21世紀(jì)計(jì)算機(jī)早已成為每家每戶不可缺少的電器

之一。

6計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)（第三版）

除此之外，現(xiàn)代的微型計(jì)算機(jī)（Microcomputer）還具有體積小、質(zhì)量小、耗電少、易維護(hù)、

易操作、功能強(qiáng)、使用方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，可以幫助人們完成更多復(fù)雜的工作。

1.1.3計(jì)算機(jī)的分類(lèi)

今天，計(jì)算機(jī)種類(lèi)繁多、各式各樣，各種類(lèi)型的計(jì)算機(jī)表現(xiàn)出其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)?？梢詮牟煌?/p>

的角度對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行分類(lèi)。

1．按用途分類(lèi)

計(jì)算機(jī)按其用途分類(lèi)，可分為專(zhuān)用計(jì)算機(jī)（SpecialPurposeComputer）和通用計(jì)算機(jī)（General

PurposeComputer）。

專(zhuān)用計(jì)算機(jī)是針對(duì)某些特殊需求而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)制造的計(jì)算機(jī)，用于提供特定的服務(wù)。

通用計(jì)算機(jī)廣泛用于各類(lèi)科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、過(guò)程控制，可以解決各種問(wèn)題。它具

有功能多、用途廣、配置齊全、通用性強(qiáng)等特點(diǎn)?，F(xiàn)在市場(chǎng)上大部分計(jì)算機(jī)都屬于通用計(jì)

算機(jī)一類(lèi)。

2．按處理信息的方式分類(lèi)

計(jì)算機(jī)按其處理信息的方式分類(lèi)可分為模擬計(jì)算機(jī)（AnalogueComputer）、數(shù)字計(jì)算機(jī)

（DigitalComputer）和混合計(jì)算機(jī)（HybridComputer）。

模擬計(jì)算機(jī)用于處理模擬數(shù)據(jù)，這些模擬數(shù)據(jù)通過(guò)模擬量表示，模擬量可以是電壓、電流、

溫度等。這類(lèi)計(jì)算機(jī)在模擬計(jì)算和控制系統(tǒng)中應(yīng)用較多。例如：利用模擬計(jì)算機(jī)求解高階微分

方程，其解題速度非常快。

數(shù)字計(jì)算機(jī)用來(lái)處理二進(jìn)制數(shù)據(jù)，適合于科學(xué)計(jì)算、信息處理、過(guò)程控制和人工智能等，

有速度快、精度高、自動(dòng)化、通用性強(qiáng)等特點(diǎn)，是可以進(jìn)行數(shù)字信息和模擬物理量處理的計(jì)算

機(jī)系統(tǒng)。

混合計(jì)算機(jī)集中了模擬計(jì)算機(jī)和數(shù)字計(jì)算機(jī)各自的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換器將數(shù)字計(jì)算

機(jī)和模擬計(jì)算機(jī)連接，構(gòu)成完整的混合計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

3．按性能指標(biāo)分類(lèi)

計(jì)算機(jī)按其性能指標(biāo)可分為巨型計(jì)算機(jī)（Supercomputer）、大型計(jì)算機(jī)（Mainframe）、小

型計(jì)算機(jī)（Minicomputer或Minis）和微型計(jì)算機(jī)（Microcomputer）。

巨型計(jì)算機(jī)又稱“超級(jí)計(jì)算機(jī)”，是一種超大型的電子計(jì)算機(jī)，主要表現(xiàn)為高速度和大容

量，其運(yùn)算速度可達(dá)每秒1000萬(wàn)次以上，存儲(chǔ)容量也在1000萬(wàn)位以上。圖1-6所示為我國(guó)研制成功

的“銀河Ⅱ”計(jì)算機(jī)，就屬于巨型計(jì)算機(jī)。

大型計(jì)算機(jī)的主機(jī)非常大，一般用于高科技和尖端科研領(lǐng)域。它有許多中央處理器協(xié)同工

作，有著海量存儲(chǔ)。這種大型機(jī)經(jīng)常用來(lái)作為大型的商用服務(wù)器，以提供文件服務(wù)、打印服務(wù)、

郵件服務(wù)、WWW設(shè)備服務(wù)等。圖1-7所示為IBMZ9系列大型計(jì)算機(jī)。

小型計(jì)算機(jī)是小規(guī)模的大型計(jì)算機(jī)，其運(yùn)行原理類(lèi)似于PC和服務(wù)器，但性能和用途又

與之截然不同。它是一種高性能的計(jì)算機(jī)，比大型計(jì)算機(jī)價(jià)格低，但幾乎有著同樣的處理

能力。

微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱“微機(jī)”，又稱“電腦”，它是由大規(guī)模集成電路組成且體積較小的電子

計(jì)算機(jī)。微型計(jì)算機(jī)以微處理器（CPU）為核心，由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸

出設(shè)備五大部分組成。目前市場(chǎng)上銷(xiāo)售的絕大部分臺(tái)式計(jì)算機(jī)和筆記本電腦都屬于微型計(jì)算機(jī)。

第1章計(jì)算機(jī)與信息社會(huì)7

圖1-6“銀河Ⅱ”巨型計(jì)算機(jī)圖1-7IBMZ9系列大型計(jì)算機(jī)

1.2計(jì)算機(jī)應(yīng)用實(shí)例

如今，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到人類(lèi)生活的各個(gè)方面，影響著電子商務(wù)、教育、醫(yī)療、娛

樂(lè)、科研等領(lǐng)域以及每一個(gè)普通家庭，它改變了人們的生活、工作和學(xué)習(xí)方式，推動(dòng)了社會(huì)的

發(fā)展。

以下介紹一些計(jì)算機(jī)應(yīng)用方面的實(shí)例。

1．DNA計(jì)算

DNA計(jì)算（DNAComputing）是計(jì)算機(jī)科學(xué)和分子生物學(xué)相結(jié)合而發(fā)展起來(lái)的新興研究領(lǐng)

域。它是一種計(jì)算機(jī)運(yùn)算的形式，利用DNA、生物化學(xué)以及分子生物學(xué)原理，而非傳統(tǒng)上以硅

為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)技術(shù)。DNA計(jì)算是一個(gè)新出現(xiàn)的交叉的學(xué)科領(lǐng)域。南加州大學(xué)的倫納德·阿德

曼（LeonardAdleman）是該領(lǐng)域的創(chuàng)造人，他于1994年利用DNA運(yùn)算解決了“旅行推銷(xiāo)員問(wèn)

題”，又稱“旅行商問(wèn)題”“TSP問(wèn)題”。（問(wèn)題：有n個(gè)城市，一個(gè)推銷(xiāo)員要從其中某一個(gè)

城市出發(fā)，走遍所有的城市，再回到他出發(fā)的那個(gè)城市，求最短的路線。）

倫納德在研究中發(fā)現(xiàn)，人體細(xì)胞中的DNA在處理和存儲(chǔ)信息方面與計(jì)算機(jī)十分相似。計(jì)算

機(jī)使用二進(jìn)制存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，即通過(guò)由0和1組成的字符序列實(shí)現(xiàn)；生物體存儲(chǔ)信息的方法是通過(guò)

分別代表字母A、T、C和G的不同分子來(lái)完成的。而生物酶讀取DNA信息的方式與計(jì)算機(jī)讀

取數(shù)據(jù)的方式簡(jiǎn)直如出一轍，這就為DNA與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合提供了基本的依據(jù)和立足點(diǎn)。

目前，科研人員已經(jīng)研制出一些DNA計(jì)算機(jī)。雖然這些計(jì)算機(jī)只能解決一些初級(jí)問(wèn)題，運(yùn)

算速度甚至還不及筆和紙。但是，由于DNA計(jì)算機(jī)體積小、能耗低（它所耗費(fèi)的能量?jī)H為普通

計(jì)算機(jī)的十億分之一），科學(xué)家們希望能有一天向人們體內(nèi)植入這種微型的DNA計(jì)算機(jī)，通過(guò)

殺死病毒、修補(bǔ)正常細(xì)胞等方式來(lái)保護(hù)人類(lèi)的健康。

2．計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)

計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（ComputerAidedInstruction，CAI）是指在計(jì)算機(jī)輔助下進(jìn)行的各種教學(xué)

活動(dòng)，通過(guò)對(duì)話方式與學(xué)生討論教學(xué)內(nèi)容、安排教學(xué)進(jìn)程、進(jìn)行教學(xué)訓(xùn)練的方法與技術(shù)。這種

新型的教學(xué)方式為學(xué)生提供了一個(gè)良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，它綜合應(yīng)用了多媒體、超文本、人工智能

和知識(shí)庫(kù)等計(jì)算機(jī)技術(shù)，克服了傳統(tǒng)教學(xué)方式上單一、片面的缺點(diǎn)，有效地縮短了學(xué)習(xí)時(shí)間，

提高了教學(xué)質(zhì)量和效率，從而實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的教學(xué)目標(biāo)。

計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的研究?jī)?nèi)容主要包括：

8計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)（第三版）

（1）計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)模式

計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)模式包括練習(xí)、個(gè)別指導(dǎo)、對(duì)話與咨詢、游戲、模擬及問(wèn)題求解六種模式。

（2）計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)課件的制作

計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的核心就是教學(xué)課件，它由課件設(shè)計(jì)師根據(jù)教學(xué)要求用CAI工具或計(jì)算機(jī)

編程語(yǔ)言制作課件。

（3）計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)寫(xiě)作工具與環(huán)境

CAI寫(xiě)作工具可以提供教師制作課件的寫(xiě)作環(huán)境，寫(xiě)作系統(tǒng)和開(kāi)發(fā)工具是提高CAI課件開(kāi)

發(fā)效率的關(guān)鍵。

3．工業(yè)大數(shù)據(jù)

在當(dāng)今計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中，大數(shù)據(jù)是制造業(yè)提高核心能力、整合產(chǎn)業(yè)鏈和實(shí)現(xiàn)從要素驅(qū)動(dòng)向創(chuàng)

新驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)型的有力手段。對(duì)一個(gè)制造型企業(yè)來(lái)說(shuō)，大數(shù)據(jù)不僅可以用來(lái)提升企業(yè)的運(yùn)行效率，

而且可以改變商業(yè)流程及商業(yè)模式。

工業(yè)大數(shù)據(jù)是指在工業(yè)領(lǐng)域中，圍繞典型智能制造模式，從客戶需求到銷(xiāo)售、訂單、計(jì)劃、

研發(fā)、設(shè)計(jì)、工藝、制造、采購(gòu)、供應(yīng)、庫(kù)存、發(fā)貨和交付、售后服務(wù)、運(yùn)維、報(bào)廢或回收再

制造等整個(gè)產(chǎn)品全生命周期各個(gè)環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的各類(lèi)數(shù)據(jù)及相關(guān)技術(shù)和應(yīng)用的總稱。其以產(chǎn)品數(shù)

據(jù)為核心，極大延展了傳統(tǒng)工業(yè)數(shù)據(jù)范圍，同時(shí)還包括工業(yè)大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)和應(yīng)用。

軟件定義世界，硬件改變世界，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)世界，工業(yè)軟件借力大數(shù)據(jù)，將給制造業(yè)帶來(lái)巨

大革新。無(wú)論是手機(jī)中的App，還是汽車(chē)上的數(shù)字化駕駛界面，抑或是數(shù)字化圖紙和數(shù)控程序，

它們都有一個(gè)共同的名字——軟件。而決定技術(shù)進(jìn)化的核心要素要數(shù)工業(yè)軟件，工業(yè)軟件不僅

作為數(shù)字化研發(fā)手段，支持了新產(chǎn)品、新工業(yè)、新材料的發(fā)展，也作為新型“零部件”大舉進(jìn)入

到產(chǎn)品之中，形成了產(chǎn)品本身的數(shù)字化。

1.3計(jì)算機(jī)安全與病毒防治

計(jì)算機(jī)技術(shù)和Internet的普及，使計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)在人們生活的方方面面起著舉足輕重的作

用，如何保證計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的安全也變得尤為重要。

1.3.1計(jì)算機(jī)安全

計(jì)算機(jī)接入Internet后，隨之會(huì)面臨一系列安全問(wèn)題，由此誕生了“計(jì)算機(jī)安全（Computer

Security）”這一概念。計(jì)算機(jī)安全是計(jì)算機(jī)技術(shù)的一個(gè)