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一、信息与信息技术

1.1 信息与信息技术

1.1.1信息与数据

(1) 信息没有统一确定的定义，但可以分为以下两类
  1. 控制论  维纳：信息是我们在适应、感知外界的过程中与其交换的内容。
    即:我们通过感官接收到的外部事物及其变化都含信息
  2. 信息论 香农：信息是能够用来消除不确定性的车西
    即:信息的功能是消除事物的不确定性,把不确定性变成确定性
(2) 信息的本质

信息是在自然界、人类社会和人类思维活动中普遍存在的

  • 一切物质和事物的属性；
  • 事物运行状态和状态变化的方式；
  • 事物运行状态与事物的表征。
(3) 数据的定义

数据是指存储在某种媒介上可以加以鉴别的符号资料。
媒介：纸张、磁盘、电视.......
符号：文字、字母、数字、图形、图像、音频、视频......

(4) 数据的分类/形式

数值型数据、非数值型数据

(5) 数据的特征

时效性、针对性

(6) 信息与数据的区别与联系
  1. 信息的符号化就是数据 == 数据是信息的具体表示形式；
  2. 数据是信息的载体，信息的载体是数据，信息本身是无形的必须依附于载体
  3. 信息是对数据进行加工以后的结果；
  4. 同一个信息可以有不同形式的数据表示；
  5. 信息是对人有用的数据
  6. 信息是数据抽象出来的逻辑意义，数据是信息的物理表示。
  7. 数据没有意义，信息有意义
  8. 描述事物的属性(信息)，必须借助一定的符号

1.1.2.信息技术

(1) 信息技术的定义   获存传处开利

信息技术是指人们获取、存储、传递、处理、开发和利用信息资源的相关技术。

(2) 信息技术的本质

信息技术（现代信息处理技术）是以计算机技术为核心包含<1>通信技术、<2>传感技术、<3>网络技术、<4>电子技术等在内的综合技术。

  1. 多种现代信息处理技术的综合就是信息技术
  2. 信息技术是与计算机相关的技术，计算机在其中起到了关键的作用
  3. 信息技术是一种可以扩展人类信息功能的一种技术。
    如：通信技术：神经网络 ；计算与存储：思维器官
(3) 信息技术例如有

IT、云计算、大数据、物联网、区块链、移动通信

(4) 信息技术的发展历史 已经发生过5次信息技术革命  语文造电 计电现
  1. 语言的产生
  2. 文字的创造
  3. 造纸术、印刷术的发明
  4. 电信传播技术(电话、电报、广播、电视等)的发明和应用
  5. 计算机技术、电子计算机与现代通信技术的普及和应用  （进入数字化信息时代）
(5) 现代信息技术的发展趋势   数媒宽智

<1>数字化  <2>多媒体化  <3>宽频化  <4>智能化

(6) 知名企业的兴衰发展

1.1.3.信息社会

(1) 信息社会的定义

信息社会也称信息化社会，是继工业化社会以后，以信息活动为社会发展的基本活动的新型社会形态。

(2) 世界三大资源

<1>农业社会（物质） <2>工业社会（能量） <3>信息社会（信息）
网络成为人们生活的基础条件

(3) 信息高速公路   本质是网络，高速公路只是比喻，不是通信线路  高大多
  • 信息高速公路:美国提出，是国家信息基础设施(National Information Infastructure)，简称NII的通俗说法。
  • 所谓"信息高速公路"，就是一个高速度、大容量、多媒体的信息传输网络。
(4) 对人类生活的影响

网购、远程教育、SOHO（居家办公）

1.1.4.文计算机文化的内涵

(1) 文化的定义

<1>文化是人类社会的特有现象；<2>文化是人类行为的社会化

(2) 文化的核心是 概念(观念)和价值
  1. 不同的地域、不同的时代、不同的习惯都会造成不同的文化；
  2. 没有社会就不会有文化、文化具有不一致性；
  3. 文化是经过沉淀和广泛传播后才能成为文化；
  4. 基本属性:广泛性、传递性、教育性、深刻性。
(3) 计算机文化的定义

计算机文化是以计算机为核心，集网络文化、信息文化、多媒体文化于一体，并对社会生活和人类行为产生广泛、深远影响的新型文化。

(4) 计算机文化的真正内涵

计算机文化真正内涵是让人具有计算机信息处理能力

(5) 计算机文化的提出

计算机文化的想法最早出现在20 世纪 80 年代初，瑞士洛桑召开的第三届世界计算机大会上提出。
标志着“计算机文化”一词的出现，“计算机文化”不是随着计算机的诞生而出现
（计算机文化自世界上第一台计算机出现后就被提出了。错误XXXXX）

(6）人类文化发展的四个里程碑     语文印计

<1>语言的产生  <2>文字的使用  <3>印刷术的发明  <4>计算机文化

1.3 计算机技术概述

1.3.1 计算机的起源与发展

(1) 五个重要人物

<1> 查尔斯·巴贝奇（计算机之父）

最先提出通用数字计算机的基本设计思想(几乎完整的计算机设计方案)

1822年设计差分机 1832年设计分析机,被称为“最失败的成功者”
通用数字计算机的基本设计思想 是在19世纪 1832年在设计分析机时提出的思想

<2> 乔治·布尔（二元逻辑之父）

提出了”符号逻辑“的思想

<3> 艾兰·图灵（人工智能之父）

发明了图灵机和图灵测试(可计算性理论)

园灵机：抽象的计算摸型，不是计算机
图灵测试：图灵机认为可计算的问题，实际计算机就是可计算的

<4> 冯·诺依曼（现代计算机之父）

提出了“存储程序与程序控制“基本思想

        冯·诺依曼思想体系结构

  1. 计算机应当采用二进制，二进制表示数据和指令；
  2. “存储程序“的工作原理；
  3. 硬件由5大部分构成：运算、控制、存储、输入、输出。

<5> 莱布尼茨（发明二进制）

1679年发明二进制，1705年发表论文。

(2) 初代电子计算机ENIAC

ENIAC--第一台真正意义上的电子计算机 (Electronic Numerical Integrator And Calculator)的缩写

  1. 时间：1946年2月
  2. 地点：美国 宾夕法尼亚大学
  3. 主要元器件：电子管
  4. 进制：十进制
  5. 应用领域:科学计算(导弹发射轨远)

没有键盘和鼠标，不是“冯·诺依曼”结构，没有使用“存储程序”的工作原理
ENIAC的诞生奠定了电子计算机的发展基础，开辟了信息时代，把人类社会推向了第三次产业革命的新纪元。

EDSAC 1949.5.6 | 英国剑桥大学 | 第一台“冯·诺依曼”结构计算机
EDVAC 1945提出草案 | 1946发表论文 | 1951冯·诺依曼自己造出的计算机 

(3) 计算机的发展

电子计算机的发展根据元器件不同分为以下四代

年代名称元器件语言应用
第一代(1946--1958)电子管计算机
（真空管计算机）		电子管机器语言、汇编语言
（低级语言）		科学计算
第二代(1958--1964)晶体管计算机晶体管高级程序设计语言数据处理
第三代(1964--1971)集成电路计算机中小规模集成电路操作系统和
会话式语言		广泛应用到各个领域
第四代(1971--现在)
开始了网络时代		超大规模集成
电路计算机		大规模或超大规模集成电路面向对象的高级语言社会的
方方面面

我国从1956开始研制计算机，于1958年研制出第一台电子管计算机

我国先后自主开发的“高性能计算机”   银河——曙光——深腾——神威

2019/11/18  全球超级计算机500强排名中   “神威,太湖之光”第三   “天河二号”第四

2020/12 ”九章“量子计算原型机(不能量产)，中国是世界上第二个实现”量子优越性“的国家

1.3.2 计算机的特点及分类

(1) 计算机的特点  快 高 大 逻辑 自动 通用
  1. 运算速度快                                       能够在短时间内处理和分析海量的气象数据
  2. 运算精度高                                        导弹抛物线
  3. 存储容量大                                        配备了大容量的硬盘和内存
  4. 具有逻辑判断能力                             某些方面具备思考能力
  5. 具有自动控制能力（工作自动化）    “存储程序”工作原理
  6. 通用性强                                           不同软件，可以实现不同的功能
(2) 计算机的分类

根据处理的对象划分：模 数 混

  • 模拟计算机
  • 数字计算机
  • 混合计算机

根据计算机的用途划分：专 通

  • 通用计算机
  • 专用计算机   （军队、银行）

根据计算机的规模划分：巨大小微工

  • 巨型机     （科学计算）
  • 大型机     （银行）
  • 小型机     （学校）
  • 微型机     （PC、个人计算机）
  • 工作站     （专业的应用领域）

规模是指：字长、运算速度、存储容量等性能指标。

巨型机又称超级计算机；微型机简称微机，又叫个人计算机(PC)。

1.3.3 计算机的应用

(1) 科学计算：计算机的应用最早的领域

科学计算指科学和工程中的数值计算。
典型应用：天气预报、地震预测、混沌系统、孤粒子、大型水坝设计、卫星轨道的计算、核爆炸模拟等。

(2) 信息管理：计算机的应用最广泛的领域

信息管理主要指对大量非数值数据(文字、符号、声音、图像等)进行加工处理。
典型应用：办公自动化、事务处理、情报检案、企业管理和知识系统等领城。

(3) 过程控制(实时控制)：

过程控制指用计算机及时采集检测数据，按最佳值迅速地对控制对象进行自动控制或自动调节。

(4) 计算机辅助系统：
  • 计算机辅助设计 CAD
  • 计算机辅助制造 CAM
  • 计算机辅助教育 CBE
  • 计算机辅助教学 CAI
  • 计算机辅助工程 CAE
  • 计算机辅助测试 CAT
  • 计算机管理教学 CMI
  • 计算机集成制造系统CIMS
(5) 人工智能 AI 新一代信息技术

应用：语言识别、图像设出专家条统、自然语言理解、人机博弈 、无人驾驶、机器人。

(6) 计算机网络与通信  信息资源共享
(7) 多媒体技术应用系统 多种形式的信息综合起来
(8) 嵌入式系统 软硬一体化

1.3.4 计算机的发展趋势（多极化） 以超大规模集成电路为基础

  • 巨型化（性能更强）巨型计算机是衡量一个国家科学技术和工业发展水平的重要标志
  • 微型化（民用）（应用）
  • 网络化（共享）资源共享：软件、硬件、数据，分布式计算
  • 智能化   使计算机具有模拟人的感觉和思维过程的能力，智能化是未来计算机发展的总趋势
                  物形分析、自然语言理解、人机博弈

模式识别系统：

  • 图像识别（指纹）
  • 人脸识别（扫脸）
  • 图形识别（心电图、X射线）
  • 计算机视觉识别（三维图像、无人驾驶）
  • 语言识别（语音助手、Siri、小爱同学）

1.4 计算机中信息的表示

不管什么样的数据，在计算机内部都采用二进制编码形式表示和处理

计算机内采用二进制的原因

  1. 易于表示，技术实现简单   最根本原因
  2. 运算规则简单                     +-*/容易
  3. 适用于逻辑运算                  0假 1真
  4. 可靠性高                             出现错误概率低，一般不会错

一般在输入输出时采用十进制，计算机内部采用二进制，十六进制相对书写方便

(1) 信息的表示
  • 数制：用进位的原则进行计数称为进位计数制。
  • 数码：一组用来表示某种数制的符号。如1、2、3、A、B、C、i、ii、iii。
  • 基数：数制所使用的数码个数称为“基数“或“基”常用“R”表示称为R进制。如二进制的数码是0、1，基为2。
  • 位权：指数码在不同位置上的有不同的权值。在进位计数制中，处于不同数位（位置）的数码代表的值不同。
(2) 常用的进位计数制
十进制（D) 十进制是人们最为熟悉的一种进位计数制，由0 、1 、2 、…、9 这十个数码组成，基数为10 。 十进制的特点是：逢十进一，借一当十。 二进制（B) 二进制是由0 和1 这两个数码组成，基数为2 。 二进制的特点是： 逢二进一，借一当二。 八进制（O) 八进制是由0 、1 、2 、3 、4 、5 、6 、7 这八个数码组成，基数为8 。 八进 制的特点是：逢八进一，借一当八。 十六进制（H) 十六进制是由0 、1 、2 、・・・、9、A 、B 、C 、D 、E 、F 这十六个数码组成，基 数为16 。 十六进制的特点是：逢十六进一，借一当十六。

数制的转换

按权展开式：

十进制转R进制:        

  1. 整数部分除R，倒取余数
  2. 小数部分乘R，顺取整数
  • 十进制转二进制:
    整数部分除2，倒取余数
    小数部分乘2，顺取整数
  • 二进制转八进制：421法       三位一组
    每三位分组，不足三位补0，最后求和
  • 二进制转十六进制：8421法 四位一组
    每四位分组，不足四位补0，最后求和
  • 八进制转二进制
    每一位拆成二进制，凑出三位二进制
  • 十六进制转二进制
    每一位拆成二进制，凑出四位二进制
  • 八和十六进制不能直接进行转换

(3) 二进制的运算规则

算数运算规则

加法：

减法：

乘法、除法：

逻辑运算规则     上火（或）∨    下雨（与）∧

逻辑与运算(AND   )   ∧  有0则0，全1则1

逻辑或运算(OR)        ∨  有1则1，全1则1

逻辑非运算(NOT  )     -  有1则0，全1则0

逻辑异或运算(XOR)  ⊕  相同为0，不同为1 同0异1 异为真，同为假

8位无符号二进制数表示数的范围

0~255 即00000000~11111111，共256个数

N位无符号二进制数表示数的范围

0~

N位无符号二进制数表示数的个数

若要用二进制数表示十进制数0~999(1000个数码)，则至少需要10位，2^10=1024

R=R进制 n=n个0

倍数 相对于原来的数变大：末尾加0，小数点右移   

倍数 相对于原来的数变小：末尾减0，小数点左移   

(4) 整数在计算机中的表示 原码、反码和补码
原码（True Form）

原码是最直观的表示法，它直接根据数的正负将数的绝对值转换为二进制形式，然后最高位（最左边的位）作为符号位，用“0”表示正数，“1”表示负数。其余位表示该数的绝对值。

例如：

  • 正数5的原码为 0000 0101（假设是8位二进制）
  • 负数-5的原码为 1000 0101
反码（One's Complement）

反码是在原码的基础上，对于负数，将其除了符号位以外的所有位取反（即0变1，1变0）。正数的反码就是其原码。

例如：

  • 正数5的反码仍然是 0000 0101
  • 负数-5的原码是 1000 0101，其反码是 1111 1010（除了符号位，其余位取反）
补码（Two's Complement）

补码是在反码的基础上，对于负数，在其反码的最低位（最右边的位）加1。正数的补码就是其原码。补码的主要目的是为了解决计算机中负数运算的问题，使得计算机可以直接用加法实现减法运算，同时解决了正负零的问题（即0和-0在补码表示中相同）。

例如：

  • 正数5的补码仍然是 0000 0101
  • 负数-5的原码是 1000 0101，其反码是 1111 1010，补码是 1111 1011（在反码的基础上加1）

1.4.3 信息的编码

(1) 计算机中数据的单位

位(bit)
位也称为比特，简记为b，是计算机存储数据的最小单位，一个二进制位只能表示0或1。
单纯的比特0，比特1只表示两种不同的状态，不代表大小。

字节(Byte)
字节来自英文Byte,简记为B。字节是存储信息的基本单位。规定1B=8bit。
        

     

字(Word)
CPU一次存取、加工和传送的数据称为一个字。

字长：计算机的运算部件能同时处理的二进制数据的位数。

  1. 一个字通常由一个字节或若干个字节组成；
  2. 字长是衡量计算机性能的一个重要指标；
  3. 字长越长，速度越快，精度越高；
  4. 字长通常是字节的整数倍；
  5. 字长与CPU的类型有关；
  6. 字长与数据总线长度有关。

数据——字，数据位数——字长

(2) 数值的表示

在计算机中，数值的表示是通过一系列二进制位（bit）来完成的，这些二进制位按照一定的规则组合起来，可以表示正数、负数以及小数等。

通常规定一个数的最高符号位，“0”表示正，“1”表示负。

<1>机器码（机器数）

机器码，也称为机器数，是将数据的符号化后得到的二进制表示形式。在机器码中，最高位（最左边的位）被用作符号位，其中“0”表示正数，“1”表示负数。剩余的位则用于表示数值的大小。

例子：

  • 正数5的8位二进制机器码为 0000 0101
  • 负数-5的8位二进制机器码（这里假设是原码表示，但注意实际中可能使用补码）为 1000 0101
<2>真数

真数是指机器数所对应的，由正负号表示的实际数值。
换句话说，真数是机器数去掉符号位后的数值部分，但在理解时需要考虑其正负性。

例子：

  • 对于机器码 0000 0101，其真数为+5
  • 对于机器码 1000 0101（如果这是原码表示），其真数为-5
<3>BCD码（Binary-Coded Decimal）

BCD码是一种二进制编码的十进制数，它将十进制数的每一个数码（0-9）都用一个特定的二进制数来表示。这样，可以方便地在二进制计算机系统中直接表示和处理十进制数。

8421编码是BCD码的一种：

8421编码是最常用的BCD码之一，它用四位二进制数来表示一个十进制数码。这四位二进制数的权值从高到低分别是8、4、2、1，因此得名8421编码。
所以8421编码最大能表示的十进制数是9D 1001B

例子：

  • 十进制数5的8421 BCD码为 0101
  • 十进制数17的8421 BCD码为 0001 0111（注意，这里是将17的每一位十进制数分别转换为BCD码，然后拼接起来）

8421编码的优点在于它能够直接反映出十进制数的每一位，使得在需要处理十进制数的场合（如金融计算）时，能够更加方便和直观。同时，它也能够通过简单的二进制运算来实现十进制数的加减乘除等基本运算。

(3) 文字的表示

数值型数据：具数值大小和正负特征的数据
非数值型数据：文字声音图形的数据并无数值大小和正负特征

①字符编码（西文字符）

字符编码是将字符集中的字符和数字代码建立起一一对应关系的过程。
最基础的字符编码是ASCII码（美国信息交换标准代码），ASCII码是一种西文机内码，它用7位二进制数表示128个字符，包括大小英文字母、数字0~9、标点符号、控制符等。
7位ASCII码称为标准ASCII码，8位ASCII码称为扩展ASCII码。

一个ASCII码占一个字节（B）
标准ASCII码最高位为0实际只用到7位  ，通常最高位为0，但是最高位，也可以用于校验位。

扩展ASCII码最高位为1，所以可以用到8位 

ASCII编码128个字符

  • 图形字符(不可打印 \ 控制符)  0~32、127
    32：空格键      127：del删除键  都不能打印出来
  • 普通字符 94个

空格 < 数字 < 大写字母 < 小写字母
32 < 48~57 < 65~90 < 97~122
数字不大于控制符 ∵ 控制符 del 127

全角字符和半角字符是同一字符的两种不同格式，它们在显示宽度和占用空间上有所不同；不是同一字符，切换全角就按中文处理(2B)
半角(1B)：默认情况下，我们输入的英文字符、数字以及部分标点符号（如逗号、句号等）都是半角字符。
全角(2B)：全角字符通常比半角字符看起来更宽一些（在同等字体和字号下），特别是在处理中文字符时，全角格式更符合中文阅读习惯。

②汉字编码 一个汉字占两个字节
汉字输入码 (外码)

定义：汉字通过键盘输入到计算机中采用的代码称为汉字输入码。

  • 分类
    • 流水码（数字编码）
      • 区位码：4位数字，区号(01~94) + 位号(01~94)
      • 电报码
    • 音码
      • 搜狗拼音、微软拼音：重码多，打字慢，但上手简单
    • 形码
      • 五笔字型：重码少，打字快，但上手困难
    • 音形结合码
      • 自然码
汉字交换码 (国标码)

定义：用于不同系统或设备间交换汉字信息的唯一编码。

  • GB2312-80
    • 使用范围：中国大陆及采用简体中文的国家和地区。
    • 汉字分级与数量
      • 第一级：常用汉字3755个，16-55区，按拼音或笔形排序。
      • 第二级：次常用汉字3008个，56-87区，按部首或笔画排序。
    • 总计：7445个字符。
  • GBK18030
    • 关系与兼容：扩展并取代GB2312-80，兼容其所有字符。
    • 字符数量：27484个汉字和图形符号。
汉字机内码 (机内码)

定义：计算机内部用于存储和处理汉字信息的唯一编码。

  • 特点
    • 考虑到与ASCII码的冲突，所以将交换码的两个字节最高位设为1。
    • 计算公式：机内码 = 国标码 + 8080H = 区位码16进制 + A0A0H。
汉字字形码 (字模、输出码)

定义：用于将汉字显示到屏幕或打印到纸上所需的图形数据。

  • 分类
    • 点阵码
      • 特点：由点阵行×点阵列/8定义大小，清晰度与分辨率相关，放大会失真。
      • 缺点：放大后易模糊、锯齿状。
    • 矢量码
      • 特点：基于汉字轮廓特征的描述，与显示大小、分辨率无关，放大缩小不失真。
      • 空间占用：与笔画多少相关，笔画多则占空间大。

总结：

  1. 汉字输入码（外码）是用户通过键盘输入的编码，包括流水码、音码、形码和音形结合码。
  2. 汉字交换码（国标码）是系统间交换汉字信息的标准编码，如GB2312-80和GBK18030。
  3. 汉字机内码是计算机内部处理汉字信息的唯一编码，通过修改国标码以避免与ASCII码冲突得到。
  4. 汉字字形码（字模、输出码）用于显示或打印汉字，包括点阵码和矢量码两种形式。

1.5 计算机系统

一个完整的计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成，两者协同工作，遵循“存储程序”的原则进行运作。

1.5.1 计算机工作原理

(1) 指令结构
  • 指令定义：指令是指导计算机执行特定操作的命令，由一串二进制数码构成。
  • 直接识别：这些指令能够被计算机直接识别并执行，无需额外翻译。
  • 操作码与地址码：
    • 操作码：定义操作的类型、性质和功能。
    • 地址码（操作数）：指定操作数的来源、目的或操作数本身。地址码可指向操作数的地址、操作结果的地址，或在某些特殊指令中省略。
(2) “存储程序”工作原理
  • 基础思想：由冯·诺依曼提出，核心为“存储程序和程序控制”。
  • 程序定义：为解决特定问题而编排的一系列指令序列。程序 = 指令 + 指令要处理的数据
  • 存储程序：将程序及其所需数据预先输入并存储在计算机的存储器中。
  • 程序控制：计算机运行时自动逐条取出指令，分析并执行相应操作。
  • 历史发展：尽管计算机已发展至第四代，但其基本工作原理仍保持不变。
  • 信息流动：计算机运行中涉及数据流和控制信号的双重流动。
  • 重要里程碑：
    • ENIAC：世界上第一台电子计算机，内部采用十进制。
    • EDSAC：世界上第一台采用“存储程序”工作原理的计算机。
    • EDVAC：世界上第一台按照冯·诺依曼思想设计的计算机。
  • 冯·诺依曼的贡献：
    • 引入二进制数据存储。
    • 提出计算机硬件的五大基本组成部分。
(3) 计算机的工作过程

在计算机系统的各个部件协同工作中，控制器起着核心作用，其工作流程包括：

  1. 取指令：从内存中取出下一条待执行的指令。
  2. 分析指令：解析指令，确定需要执行的操作。
  3. 执行指令：根据分析结果执行相应的操作。

完成上述步骤后，指令计数器自动加1，为执行下一条指令做准备。整个指令的执行周期可细分为取指周期（取指令+分析指令）和执行周期。由于分析指令通常通过硬件快速完成，因此常将取指令和分析指令合并为一个阶段。

基本概念

  • 指令系统：计算机所有指令的集合。
  • 程序：有序指令的集合。

系统与指令

  • 不同计算机系统有不同的指令系统。
  • CPU不同，指令系统也不同。

指令集分类

  • CISC：复杂指令集，适用于处理多事务程序，常见于传统计算机。
  • RISC：精简指令集，提高执行效率，用于中高档计算机。

硬件与软件

  • 硬件系统包括物理部件，如CPU、内存。
  • 操作系统是管理硬件的软件，与硬件系统不同。

1.5.2 计算机硬件系统

计算机硬件系统概述

计算机硬件由电子、机械、光电元件等组成，构成计算机系统的基础。硬件部件相互连接，协同工作，形成整体。

裸机概念

裸机为无软件配置的计算机，仅含基础硬件，是工作起点，提供物理环境和资源。

软件与硬件关系

软件指导硬件工作，两者相互依存，共同构成完整计算机系统。

硬件系统基本组成
  • 运算器：执行算术和逻辑运算。
  • 控制器：控制系统运行，发出指令。
  • 存储器：存放程序和数据，分内存和外存。
  • 输入设备：如键盘、鼠标，转换用户输入。
  • 输出设备：如显示器、打印机，展示处理结果。

这五个部分共同实现计算机系统功能。

通常把控制器和运算器合称为中央处理器，它是计算机的核心部件。

(1) 运算器

定义：完成二进制编码的算术或逻辑运算的部件。

功能：对数据信息进行加工和运算，其速度决定了计算机的运算速度。

组成：由累加器（A）、通用寄存器（B）和算术逻辑单元（ALU，核心部件）组成。

性能指标：运算器一次运算的二进制数位数称为字长，常用字长有8位、16位、32位及64位。

(2) 控制器(神经中枢)

定义：整机的指挥中心，控制计算机各个部件自动协调工作，是计算机系统的控制中心。

功能：从内存储器中顺序取出指令，对指令代码进行翻译，并发出命令，完成指令规定的操作。

重要性：计算机的核心部件，硬件核心。

相关概念：

  • CPU（中央处理器） = 运算器 + 控制器 + 寄存器
  • MPU（微处理器） = 运算器 + 控制器 + 高速内部缓存（CPU装在微机里称为微处理器）
  • GPU（图形处理器）：显卡核心设备
(3) 存储器

定义：存放程序和数据，是计算机实现“存储程序控制”的基础。

功能：存储信息，信息以二进制形式表示。

分类：

  • 内存储器（主存储器）：
    • ROM（只读存储器）：只能读出，不能写入，断电后信息不丢失，常用于存放BIOS等。
    • RAM（随机存储器）：
      • SRAM（静态RAM）：集成度低，价格高，速度快，不需刷新。
      • DRAM（动态RAM）：集成度高，价格低，速度慢，需刷新，存储容量大。
    • Cache（高速缓存）：协调CPU与内存速度差，提高程序运行速度。
  • 外存储器（辅助存储器）：内存的后备和补充，不能与CPU直接交换数据，如硬盘、光盘等。
(4) 输入设备

定义：将人们熟悉的信息形式转换成计算机可以接受并识别的二进制代码的设备。

功能：把原始数据和处理这些数据的程序转换为计算机能够识别的形式。

常用设备：键盘、鼠标器、数字扫描仪、模数转换器（A/D）等。

(5) 输出设备

定义：将计算机处理的结果（二进制信息）转换成人类或其它设备可以接收和识别的信息形式的设备。

功能：将计算机运算结果的二进制信息转换成人类或其它设备能接收和识别的形式，如字符、文字、图形、图像、声音等。

常用设备：激光印字机、绘图仪、CRT显示器、数模转换器（D/A）等。

既是输入设备又是输出设备的有：磁盘驱动器(硬盘软盘之类)、磁带机和触摸屏等。

种类容量价格存取速度与CPU交换数据存放时间
内存小高快能直接交流临时
外存大低慢不能直接(间接)永久
  1. 提高计算机资源的使用效率
  2. 软件可扩展计算机硬件的功能
  3. 在一定情况，软件和硬件的功能
存储器分层结构
硬件和软件之间的关系

1.5.3 计算机软件系统

输入计算机的信息主要包括两类：数据和程序。

软件系统的作用：

  1. 提高计算机资源的使用效率
  2. 扩充计算机硬件的功能

软件是指计算机运行所需的程序、数据和有关文档的总和。计算机软件通常分为系统软件和应用软件两大类。

(1) 系统软件   软件厂商提供

系统软件一般由计算机设计制造者、软件厂商或专门的软件公司提供。

系统软件位于计算机系统中最靠近硬件的一层，负责管理、监控和维护计算机资源（包括硬件和软件），以及开发应用软件。主要包括：

<1> 操作系统
  • 用户和计算机硬件之间的接口
  • 应用程序与计算机硬件之间的接口
  • 操作系统：管理计算机软硬件资源
  • 控制面板：设置计算机软硬件资源
  • 设备管理器：管理计算机硬件资源
<2> 语言处理程序

分为汇编程序、编译程序、解释程序。这些程序用于将用不同语言编写的源程序转换成计算机能直接执行的机器语言。

  • 机器语言：
    • 计算机系统唯一能够直接识别的程序语言，执行效率高，但可移植性和可读性差。
  • 汇编语言：
    • 机器语言的“符号化”，执行效率略低于机器语言，可读性和可移植性仍较差。
    • 用“助记符”代替机器指令的操作码，用地址符号或标号代替指令或操作数的地址。
  • 高级语言：
  • 大大提高了编程效率，最接近自然语言，编程效率高，通用性和可移植性最好，可读性最好，但执行效率相对较低。
    • 解释型：解释程序对源程序是一边翻译，一边执行，不产生目标程序。
    • 编译型：编译程序是翻译程序，它将用高级语言编写的源程序翻译成与之等价的用机器语言表示的目标程序，其翻译过程称为编译。
<3> 系统支撑和服务程序（工具程序）

如系统诊断程序、调试程序、排错程序、编辑程序等。

  • 查杀病毒程序：系统软件
  • 杀毒软件：应用软件
<4> 数据库管理系统
程序设计语言的三种类型
  • 面向机器的语言:机器语言、汇编语言
  • 面向过程的语言:C、Fortran、Basic、Pascal
  • 面向对象的语言:Java、visualC++、C#
(2) 应用软件   软件公司提供

应用软件则是为了解决某一特定问题或满足某一特定需求而由用户、软件公司或第三方开发者编写的软件。

办公类软件：Microsoft office、WPS office、谷歌在线办公系统

图形处理软件：Photoshop、Illustrator

三维动画软件：3ds Max、Maya

通信软件：QQ、微信

大部分windows附件的软件是应用软件

1.6 微型计算机系统

1.6.1 微型计算机分类

微型计算机按其性能、结构、技术特点等可分为:

  1. 单片机：
    • 定义：将微处理器(CPU)、一定容量的存储器以及I/O接口电路等高度集成在一个芯片上的计算机系统。
    • 特点：高度集成，功能专一，常用于嵌入式系统。
  2. 单板机：
    • 定义：将微处理器、存储器、I/O接口电路等核心部件安装并连接在一块印刷电路板上的计算机系统。
    • 特点：结构紧凑，成本相对较低，适合于特定的应用场合。
  3. PC（Personal Computer，个人计算机）：
    • 定义：专为单个用户设计的，具备完整计算能力的微型计算机。
    • 特点：功能全面，应用广泛，是目前最为普及的微型计算机类型。
  4. 便携式微机：
    • 笔记本计算机：
      • 定义：集计算、存储、显示、输入等功能于一体的便携式个人计算机。
      • 特点：便携性强，适合移动办公和学习。
    • 个人数字助理（PDA）：
      • 定义：具有基本计算功能，以及个人信息管理、无线通讯等功能的便携式电子设备。
      • 特点：小巧轻便，专注于个人信息管理和简单计算任务。

1.6.2 微机的主要性能指标

(1) 主频：
  • 定义：即时钟频率，指计算机CPU在单位时间内发出的脉冲数。
  • 重要性：在很大程度上决定了计算机的运算速度。
  • 单位：赫兹(Hz)。
(2) 字长：
  • 定义：计算机的运算部件能同时处理的二进制数据的位数。
  • 影响：字长越长，精度越高，处理信息效率越高；决定了指令直接寻址的能力。
  • 特点：一般机器的字长都是字节的整数倍，数据总线的位数决定字长。
(3) 内核数：
  • 定义：CPU内执行指令的运算器和控制器的数量（核心数量），并非多个CPU。
  • 优势：多核心处理器在一块CPU基板上集成两个或两个以上的处理核心，通过并行总线连接，大大提高了CPU在同一时间内的多任务处理性能。
(4) 内存容量：
  • 定义：内存储器中能存储信息的总字节数。
  • 影响：一般来说，内存容量越大，计算机的处理速度越快。
(5) 运算速度：
  • 定义：单位时间内执行的计算机指令数。
  • 单位：MIPS每秒百万条指令；BIPS每秒十亿条指令。
  • 相关概念：存取周期，即CPU对内存连续两次读和写的最小时间间隔。存取周期不等于指令周期，指令周期等于1/运算速度。
  • 影响因素：主频越高、字长越长、内存容量越大、存取周期越小，运算速度越快。
其它性能指标：
  • 机器兼容性：衡量计算机与其他设备或软件的兼容程度。
  • 系统可靠性（平均无故障工作时间MIBF）：衡量系统稳定运行的能力。
  • 系统可维护性（平均修复时间MTTR）：衡量系统出现故障后恢复运行所需的时间。
  • 性能价格比：一项综合性的评价计算机性能的指标，考虑性能与成本的平衡。

1.6.3 常见微型计算机的硬件设备

(1) 微处理器
  • 定义：运算器、控制器和高速缓存集成在一起的超大规模集成电路芯片。
  • 缓存：L1、L2缓存在CPU内部，还有其他缓存在CPU外部。
  • 主要性能指标：
    • 主频和睿频：任务不多时使用主频，任务多时睿频调整主频以更高速率工作。
    • 字长和位数：决定CPU处理数据的能力。
    • 缓存容量：越大越好，对CPU工作效率提升显著。
    • 多核和多线程：提高CPU多任务处理能力。
    • 指令系统：不同CPU型号具有不同的指令系统。
    • 常用国产CPU品牌：龙芯、申威、飞腾（非麒麟，麒麟为操作系统品牌）、安腾（非国产）、至强（非国产，但常用于服务器）。
(2) 存储器
  • 内存：
    • 类型：随机存储器RAM，常用SDRAM和DDR SDRAM（双倍速率）。
  • 外存：
    • 硬盘：存取速度较快，介质包括磁性材料、光介质、半导体。硬盘是目前存取速度最快的外存
      • 机械硬盘(HDD)：怕磕碰、抗震性差、工作有噪音。
      • 固态硬盘(SSD)：读写速度快、价格贵、容量小、寿命有限。
      • 混合式硬盘：结合HDD和SSD的优点。
      • 容量计算：盘面数*磁道数*扇区数*每扇区字节数。
      • 扇区：操作系统对硬盘的读写单位（一般512字节） ，在扇区中，不管弧长弧短，存的内容是等多的。
    • 软盘：已较少使用，写保护后只能读取。写保护(打开保护口（透光）开,（不透光）关)
    • 闪存：如U盘，半导体集成电路制成。闪存又称可移动外存、电子盘。
    • 光盘存储器：利用光盘刻录技术存储信息的装置 。
      • 只读光盘：CD-ROM, DVD。
      • 追击型光盘：CD-R, WORM。
      • 可改写型光盘：CD-RW, MO。
      • 特点：价格低、保存时间长、存储量大。
    • 光盘驱动器是一种外设。
    • 存储单元的地址是机器划分的，不是人工划分的。
(3) 微机常见总线标准
  • 定义：计算机各功能部件之间传送信息的公共通信干线。
  • 传输信息（信号）不同 ：
    • 数据总线：传递数据信号，双向，数据总线位数决定字长 。
    • 地址总线：传递地址信号，单向，决定CPU直接寻址空间能力。
    • 控制总线：传递控制信号，整体双向。
  • 传输方式：
    • 串行总线：一根线传递数据。
    • 并行总线：多根线同时传递数据，理论上更快。
  • 总线性能指标：总线带宽、总线位宽、工作频率。
    • 总线带宽：传输数据的速率。带宽越宽，数据传输的速率越快。带宽是衡量总线性能的关键指标之一，直接影响了系统的整体数据传输效率。
    • 总线位宽：计算机同时能传递的二进制位数。位宽越宽，意味着一次能处理更多的二进制数据，从而提高了数据传输的效率，也使得带宽相应增大。
    • 工作频率：总线的工作频率。然而，这里关于频率的描述有误。实际上，频率越高，通常意味着总线的工作速度越快，数据传输的速率也相应提升。因此，正确的表述应为：频率越高，速度越快，带宽越宽（在总线位宽不变的情况下）。

  • 常见总线标准

  • PCI总线
    • 优点：成本低。
    • 缺点：共享带宽，可能导致数据传输效率受限。
    • 特点：PCI总线与CPU之间没有直接相连，而是通过桥接芯片组电路进行连接。
  • AGP总线（加速图形端口）
    • 目的：专为提高视频带宽而设计。
    • 特点：实现了图形加速硬件与CPU和系统存储器之间的直接连接，绕过了PCI总线，从而显著提升了系统实际数据传输速率和随机访问内存的性能。
  • PCI-Express
    • 定位：作为PCI总线的升级与替代，是第三代I/O总线技术。
    • 优势：速度快，数据传输率高达10Gbps，且每个设备独享带宽，避免了带宽共享带来的性能瓶颈。
  • USB总线（通用串行总线）
    • 功能：一个USB接口最多能支持127个不同设备，极大地扩展了设备的连接能力。
    • 特点：支持热插拔，即插即用，电脑能够自动识别并安装设备，无需额外安装驱动程序。同时，部分USB接口还具备供电功能。
    • 接口类型：
      • USB 3.0：通常标识为蓝色接口，速度更快。
      • USB 2.0：常见为黑色接口，速度较USB 3.0慢。
  • IEEE 1394
    • 应用：主要用于连接多媒体设备，如数字摄像机、外部硬盘等，提供了高速的数据传输能力。
  • HDMI（高清晰度多媒体接口）
    • 用途：主要用于连接高清显示器或电视机，传输高质量的视频和音频信号。
  • VGA（视频图形阵列）
    • 功能：传统的模拟信号接口，用于连接显示器，但随着数字接口的普及，其应用逐渐减少。
(4) 主板

主板：作为微型计算机系统的核心，主板又称母板或系统板，是计算机中最大的一块电路板。它集成了各种插口，用于连接和支撑CPU、存储器、控制芯片、ROM（只读存储器）、BIOS芯片等关键部件。主板上的芯片组尤为重要，它决定了主板能够支持的功能范围，是主板的“灵魂”，推动了计算机技术的整体发展。

芯片组：主板上的关键组件，负责整合和管理各个部件之间的通信与协作，确保计算机系统的稳定运行。

BIOS（基本输入输出系统）：固化在主板上的一个ROM（只读存储器）芯片上，是计算机启动时加载的第一个软件。BIOS的主要功能包括：

  • 开机自检：系统启动时自动进行硬件检测，确保各部件正常工作。
  • CMOS设置：提供对计算机硬件配置的调整界面，如时间、日期、启动顺序等。

CMOS（互补金属氧化物半导体）：实际上是一个可读写的RAM（随机访问存储器）芯片，但通常搭配后备电池供电，以防止断电后数据丢失。CMOS的主要功能包括：

  • 保存系统配置：存储系统当前的硬件配置信息。
  • 保存时间日期：记录当前的日期和时间。
  • 保存安全设置：如开机口令或密码。

BIOS与CMOS的联系：

  • BIOS通过其设置程序对CMOS中的参数进行配置和管理。
  • CMOS作为存储介质，保存了BIOS设置和系统的重要信息。
(5) 输入设备

输入设备的主要功能是将原始信息（如文字、图像、声音等）转化为计算机能处理的二进制数。常见的输入设备包括键盘、鼠标等。

  • 鼠标：除了基本的点击和移动功能外，鼠标还具有分辨率这一重要指标，它表示鼠标在物理表面上每移动一英寸时，电脑内部光标所走过的像素点数量。
(6) 输出设备

输出设备负责将计算机处理后的信息以人类可识别的形式展现出来，如图像、文字、声音等。

1. 显示系统

  • 主要特征：包括显示分辨率、颜色质量、刷新速度。
  • 组件：显示器和显示适配器（显卡）。显卡分为独立显卡和集成显卡，是外部设备与总线和微处理器连接的接口电路。
  • 性能指标：
    • 显示分辨率：显示器上像素点的总数，决定了图像的细腻程度。分辨率越高，图像越清晰。
    • 颜色质量：颜色的丰富程度，由颜色深度（位）决定。颜色深度越大，每个像素点能表示的颜色种类越多。
    • 刷新率：屏幕每秒更新的次数，影响图像的稳定性。一般推荐60Hz-70Hz以上。
    • 显示容量计算公式：分辨率 * 颜色深度 / 8。

2. 打印机

  • 接口类型：如USB并行接口，支持即插即用。
  • 类型：
    • 点阵打印机（击打式）：适用于打印发票等简单文本，不适合打印图片。
    • 喷墨打印机：使用RGB（红绿蓝）三色墨水打印，适用于打印彩色文档和图片。
    • 激光打印机（页式打印机，非击打式）：分辨率高，打印速度快，适合大量文档和高质量图片的打印。
    • 热升华式打印机：特别适用于打印高质量的图片。

3. 声音系统

  • 功能：将模拟声音信号转换为数字信号，便于计算机处理和存储。
  • 转换过程：包括采样、量化和编码。
    • 采样：在时间上对模拟信号进行离散化处理，采样频率越高，声音越逼真。
    • 采样频率：每秒对音频信号的采样次数，直接影响声音的还原质量。
    • 音频容量计算公式：采样频率(Hz) * 量化精度(b) * 声道数 * 时间(s) / 8。

二、Windows 10 操作系统

2.1 操作系统概述

2.1.1 操作系统的定义   管理计算机软硬件资源

操作系统是管理软硬件资源，控制程序执行，改善人机界面。合理组织计算机工作流程和位用户使用计算机提供良好运行环境的一种系统软件。

  • 操作系统：管理计算机软硬件资源
  • 控制面板：设置计算机软硬件资源
  • 设备管理器：管理计算机硬件资源

2.1.2 设置操作系统的目的

  1. 屏蔽硬件和软件的细节，提高用户工作利用率
  2. 提高计算机系统使用效率
  3. 增强系统处理能力
  4. 提高系统资源利用率
  5. 方便用户使用计算机

2.1.3 操作系统的主要特征/特性 并发性 共享性 异步性 虚拟性

并发性

多个程序同时在系统中运行（不是同一时刻，只能说是在同一段时间内，有先后执行顺序的）

共享性

多个程序同时使用一个设备（硬件、软件、数据）

操作系统中的资源（硬件资源和信息资源）可被多个并发执行的进程所使用

硬件、软件、数据都可以被共享

虚拟性

通过某种技术把一个物理实体变成若干个逻辑上的对应物

如：把一台物理菜谱虚拟为多台逻辑上的CPU，也成为虚拟处理器

内存也可以被虚拟  8GB的内存也可以运行9GB的程序，因为硬盘可以拿出一部分存储单元虚拟成内存。也运行大于主存的程序体现了操作系统的虚拟性

异步性  （随机性、不确定性）

旨在多个程序并发运行环境中，每个程序何时开始执行，何时暂停，推进速度和完成时间都是不确定的，任何操作电脑都会有反应，只是无法被推测时间

2.1.4 操作系统的基本功能

从资源管理观点来看，具有以下主要功能

其中处理机管理、存储管理、设备管理针对硬件，文件管理和作业管理针对软件

(1) 处理机管理（处理器管理、CPU管理）
  • 处理中断事件
  • 处理机调度
    • 作业调度 高级
    • 内存调度 中级
    • 进程调度 低级

进程调度的三个基本运行状态

1、就绪状态。某些进程“万事俱备”(必要资源)，只差CPU。（就绪队列）      

 2、执行状态。某进程占有CPU并在CPU上执行其程序。      

 3、阻塞状态。某些进程由于某种原因不能继续运行下去，等待处 理问题。也称为等待状态或封锁状态。如：请求I/O。（多个等待队列）      

<1> 就绪---->执行           调度

进程调度程序从就绪队列中按策略选中一个进程，分配处理机后，该进程由就绪转为执行状态。

<2> 执行→阻塞           等待某个事件发生而睡眠

当执行中的进程遇到等待事件（如I/O请求、资源申请不满足、故障等），则转为阻塞状态。

<3> 阻塞→就绪           因等待事情发生而唤醒

阻塞进程等待的事件完成后，不立即执行，而是先转为就绪状态，等待调度程序再次分配处理机。

<4> 执行----->就绪          时间片到

执行中的进程可能因时间片结束或被更高优先级的进程抢占处理机而转为就绪状态。

(2) 存储管理(主要针对内存管理)

内存空间，分配和回收

地址转换：逻辑地址变物理地址

内存共享和保护：内存里多个程序同时运行，相互之间互不影响

内存的逻辑扩充：虚拟内存

(3) 设备管理

为用户使用各设备提供统一接口

I/O设备 输入输出设备通过接口接到总线上，不能直接接总线上，要先接接口。

(4) 文件管理

所有的程序和数据都是以文件的形式存放在计算机的外存储器上(硬盘),操作系统对文件按名存取。对信息资源具体的管理

(5) 作业管理

用户再一次事物处理过程中要求计算机所做工作的总和(为完成某项任务)。

进程是正在内存中被运行的程序，进程是个动态的程序。

进程= 程序 + 执行    程序 = 指令 + 指令要处理的数据

程序进程
静态的动态的
可长期保存有生命周期
程序运行完，任务结束，进程结束，释放内存
一个程序在不同个时间段内对应多个进程，不存在一对一的关系
程序是存放在外存储器上的文件，可以脱离机器长期保存
<1> 作业

定义与组成

  • 作业是用户在一次解决或是一个事务处理过程中要求计算机系统所做的工作的集合。
  • 作业由三部分组成：程序、数据和作业说明书。

作业处理过程

  • 作业处理分为四个阶段：作业提交、作业收容、作业执行和作业完成。
  • 作业说明书生成作业控制块（JCB），记录作业所需的资源、预计执行时间和执行优先级等信息。

应用场景

  • 作业的概念主要用在批处理系统中。
  • 在批处理系统中，作业是抢占内存的基本单位。
<2> 程序

定义

  • 程序是一组有序指令的集合，存放于某种介质中（如硬盘、光盘等）。
  • 程序是一个静态概念，表示了一组待执行的指令序列。

与进程的区别

  • 程序是静态的，而进程是程序的一次执行过程，是动态的。
<3> 进程

定义与组成

  • 进程是进程实体的一次执行过程，是系统进行资源分配和调度的独立单位。
  • 进程实体由程序段、相关的数据段和PCB（进程控制块）三部分组成。

特性

  • 进程具有独立性，可以独立运行、独立分配资源和独立接受调度。
  • 进程是动态概念，它的创建、执行和消亡反映了程序的执行过程。

与线程的关系

  • 进程是线程的容器，一个进程可以包含多个线程。
<4> 线程

定义与引入

  • 线程是为了提高程序的并发执行程度而引入的，是比进程更小的独立运行单位。
  • 线程又称为“轻型进程”，能够更好地利用多处理机系统的优势。

特性

  • 线程具有轻量级、高并发性等特点。
  • 线程共享进程的资源（如内存空间、文件描述符等），但拥有独立的执行流和栈空间。

与进程的比较

  • 线程比进程具有更高的并发性，但线程间共享资源也可能导致同步和互斥问题。
  • 进程是资源分配的基本单位，而线程是CPU调度的基本单位。

2.1.5 操作系统分类

（1）按功能特征分类

批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统

(1) 批处理操作系统  没有人参与，不具备交互性
<1> 单道批处理系统

     

单道处理系统的特点：

  1. 自动性【抛弃了人工】
  2. 顺序性【作业会一个一个执行】
  3. 单道性【内存任意时刻只有一个作业】

单道处理系统的缺点：

  1. 效率低【CPU资源利用低】
<2> 多道批处理

多道处理系统的特点：宏观上同时，微观上串行(有先后)（多任务处理）

多道程序并发执行，共享计算机资源，资源利用率大幅度提升，CPU和其他资源保持忙碌状态，系统吞吐量增大。

  • 宏观上并发执行：同时进入系统的几道程序都处于运行状态，但都未运行结束。
  • 微观上串行运行：各作业交替使用CPU。
  • 多道性【计算机内存中同时存放多道相互独立的程序】
  • 无序性【作业1先进入内存但是可能作业2先完成】
  • 调度性【作业调度、进程调度（有算法的）】
  • 复杂性【功能和实现技术都比单道处理程序复杂的多】

多道处理系统的缺点：

  • 系统平均周转时间长，用户响应时间长，没有人机交互功能。
(2) 分时操作系统  采用时间片轮转方式处理服务请求

分时操作系统的特点：

  1. 多路性【允许一台主机上同时连接多个终端】
  2. 独立性【各终端用户彼此独立操作互不干扰】
  3. 及时性【用户请求能在很短的时间获得响应】
  4. 交互性【用户可以通过终端与系统进行广泛的人机对话】
(3) 实时操作系统RTOS  在规定的时间内完成对时间的处理

实时操作系统的特点：  及时响应，实时操作系统对响应时间要求高

  1. 多路性【允许一台主机上同时连接多个终端】
  2. 独立性【各终端用户彼此独立操作互不干扰】
  3. 及时性【用户请求能在规定时间内得到处理】
  4. 交互性【用户可以通过终端与系统进行广泛的人机对话】
  5. 高可靠性【用于应用领域的特殊性对可靠性要求很高】
（2）根据计算机体系结构及使用环境不同分类

嵌入式操作系统、个人计算机操作系统、网络操作系统、分布式操作系统

(1) 嵌入式操作系统

嵌入式操作系统是运行在嵌入式芯片环境中，对整个芯片以及它所操作、控制的各种部件装置等资源进行统一协调、调度、指挥和控制的系统软件。
优点：专有性、针对性、稳定性、实时高效、强大的网络功能、占用内存小、高可靠性、实时性、占用资源少、智能化能源管理、易于连接、低成本
应用：工业监控、智能家电、手机、电视、空调

(2) 个人计算机操作系统

主要特点：计算机在某一时间内为单个用户服务；采用图形界面人工交互的方式，界面友好；使用方便，用户无需具备专业知识。
应用：DOS(命令行界面)、Windows XP、Windows 7、Windows 10

(3) 网络操作系统

网络操作系统把计算机网络中的各个计算机有效的连接起来，其目标是相互通信及资源共享。
两种不同的模式：集中式（主计算机处理、其它终端作为I/O）；分布式（皆有处理，资源共享，处理能力也能共享）
应用：DOS(命令行界面)、Windows XP、Windows 7、Windows 10

(4) 分布式操作系统

由若干台无主从关系的处理机组成的系统，可以管理分散在多个地理位置上的计算机资源。

分布式操作系统是网络操作系统的更高级形式，将大量的计算机通过网络联结在一起，可以获得极高的运算能力及广泛的数据共享，特征：

  • 统一操作系统：所有主机使用同一OS
  • 实现资源深度共享：迁移任务容易
  • 透明性：分布式中主机个数、位置等信息对用户透明，在用户眼中是个整体
  • 自治性：分布式中各个主机平等、无主从关系，一台主机失效不影响整体

可见，分布式系统把系统中的所有计算机构成一个完整的、功能更加强大的计算机系统。大型任务分解，多个主机协作完成，可以充分利用各种资源，从而使计算机系统处理能力增强，速度更快，可靠性更高。
优点：分布式（比较低的成本获得较高的运算性能）、可靠性（不怕单一故障）
例子：集群是分布式系统的一种

（3）根据所支持的用户数和任务数分类
  • 单用户单任务：DOS
  • 单用户多任务：Windows XP
  • 多用户多任务：Windows 7、Windows 10、Unix、Linux

（4）根据用户界面分类

  • 命令行界面操作系统：DOS（黑屏白字，可以从运行对话框中进入）
  • 图形用户界面操作系统：Windows 7、Windows 10

操作系统直接运行在裸机上

2.1.6 常用操作系统

(1) Windows操作系统

1985年为个人计算机开发的操作系统，由于硬件支持良好，应用程序众多，具备出色的多媒体功能；而获得个人电脑操作系统软件的垄断地位。

(2) Unix操作系统
  • 多用户、多任务操作系统
  • 分时操作系统（支持多种处理器架构）
  • 广泛应用于网络服务器
(3) Linux操作系统
  • 多用户、多任务操作系统
  • 具有开放源代码，支持多线程和多CPU的操作（免费的，不属于任何一个国家）
  • 性能稳定的多用户网络操作系统
  • 可移植性良好，代码资源丰富，以及异常健壮特性
(4) Mac OS

苹果专用系统，基于Unix内核的图形化操作系统

Mac OS 是首个在商用领域成功运行的计算机图形用户界面操作系统

(5) 智能手机操作系统
  • Android操作系统：基于Linux的自由及开放源代码的操作系统
  • IOS操作系统：基于Unix
  • Windows phone 8
  • Harmony OS 鸿蒙操作系统
(6) 国产计算机操作系统

红旗Linux、统信UOS、银河麒麟(Kylin OS)

2.2 Windows 10 基础

Windows 10是由微饮公司开发的应用于计算机和和平板电脑的操作系统。Windows 10提供了内置的防病毒软件、防火墙等。

2.2.1Windows 10 的基础知识

(1) 关闭与重启计算机
  1. 右击“开始”菜单中的“电源”按钮——选择关机选项
  2. 右击“开始”按钮——选择关机选项
  3. 所有程序都关闭后，Alt+F4——下拉列表选择关机(默认为关机)——点击确定按钮

Windows 10系统中，待机、休眠、睡眠和注销是四种不同的电源管理模式

  • 待机/睡眠：低功耗状态(节能)，快速恢复，内存保持供电。
  • 休眠：保存内存到硬盘，完全断电，恢复时从硬盘加载。
  • 注销：退出当前用户会话，可重新登录或切换用户。
(2) 键盘、鼠标的基本操作

Alt+Tab        可以在打开的多个程序或窗口间切换
Alt+F4          关闭当前应用程序或窗口
Win+D          显示桌面
Win+R          打开运行对话框
Win+E          打开“文件资源管理器
Win+Tab       打开任务视图（Windows 10屏幕上显示时间线）

任意输入法之间切换                   Ctr+Shift
中英文之间的切换                       Ctrl+Space
全角与半角之间的切换                Shift+Space
中英文标点符号之间的切换         Ctr+.

(3) 窗口

Windows 10 操作系统及其应用程序采用图形化界面，只要运行某个应用程序或打开某个文档，就会对应出现一个矩形区域，这个矩形区域称为窗口。

  • 边框

拖动边框可以改变窗口的大小

  • 标题栏

标题栏显示已打开应用程序的图标、名称等，还有“最小化”“最大化”和“关闭”按钮。
拖动标题栏可以移动窗口，还可以双击标题栏完成窗口的最大化和还原的切换

  • 地址栏

地址栏显示当前所在的位置，通过单击地址栏中不同位置，可以直接导航到这些位置，在地址栏也可以访问网络上的资源。

  • 搜索栏

可以在要查找的文件或文件夹名中适当地插入一个或多个通配符。通配符有两个，即问号(?)和星号(*)，其中问号(?)可以和一个任意字符匹配，而星号(*)可以和多个任意字符0个或多个匹配。

(4) 对话框：人机对话的窗口

对话框是Windows 10 中用于与用户交互的重要工具，通过对话框，系统可以提示或询问用户，并提供一些选项供用户选择。Windows 10 系统中有许多对话框，这些对话框的形状和组成差别很大。
对话框是一种特殊的窗口，大部分对话框不能改变大小，有的对话框(通用对话框—打开关闭)可以改变大小，大部分对话框没有菜单(功能区)
和窗口相比，对话框只能在屏幕上移动，大部分对话框不能改变大小，也不能缩成任务栏图标。

对话框分为模式对话框和非模式对话框

模式对话框：打开对话框后，主程序窗口被禁止（主窗口和对话框设置冲突）
                     只有关闭该对话框才能继续处理主程序窗口

非模式对话框：打开对话框后，仍可以处理主窗口（主窗口和对话框不冲突）

模式对话框
非模式对话框

(5) 菜单
<1> 开始菜单
  • 单击“开始”按钮
  • 按Win键
  • Ctrl+ESC

<2> 控制菜单

窗口左上角的控制图标

双击一个窗口左上角的“控制菜单按钮”可以关闭该窗口

<3> 快捷菜单

选中对象按Shift+F10，同右击鼠标图标。

<4> 命令菜单

  • “▶"或"＞"标记：表明此菜单项目下还有下级菜单
  • “…”标记：表面单击此菜单会打开一个对话框
  • “✔”标记：有些菜单是复选菜单，菜单项的文字前出现符号“✔”，表明正处于被选中状态。
  • "●”标记：表明该菜单为单选菜单，在所列出的菜单组中，同一时刻只能有一顶被选中。

另外，菜单项目中间灰色的横线称为分隔线。当一个菜单项目呈灰色时，表明此菜单项目当前不可用。

(6) 剪切板

  • 剪贴板是在内存中开辟的临时存储区域，当电脑关闭或重启时，其内容将会丢失。
    (虚拟内存是硬盘区域)
  • 剪贴板可在不同应用程序之间或同一应用程序内对数据传递和共享。
  • 剪贴板中的信息可以是一段文字、数字或符号组合，也可以是图形、图像、声音等。
  • Windows剪贴板中只能保留最后一次操作的信息，office剪切板可以保留24次。
  • 剪贴板中的信息可以被多次粘贴，但剪切文件或文件夹只能粘贴一次。
  • 按“PrintScreen”，可以将整个屏幕画面复制到剪贴板。
    按组合键“Alt+PrintScreen”复制活动窗口。

2.2.2 Windows 10个性化设置

计算机启动完成后，显示器上显示的整个屏幕区域称为桌面(Desktop)，桌面是用户与计算机交互的工作窗口。
桌面有自己的背景图案，可以布局各种图标，桌面底部的条状区域叫任务栏，任务栏上有“开始”按钮、任务按钮和其他显示信息。

(1) 桌面上的主要元素
<1> 图标

在Windows 10中，桌面图标由图形和说明文字构成，代表文件、文件夹和应用程序。这些图标分为系统图标和快捷方式图标，后者为.Ink文件，用于快速启动程序、打开文档或访问计算机及网络资源。

  • 系统图标：回收站、此电脑
  • 快捷方式图标：一般于一个应用程序或文档关联，扩展名 .lnk，不可放在网络上，可放置在本计算机的任何位置。
  • 文件/文件夹图标

有些图标不能改名：控制面板、网络

有些图标不能删除：回收站

<2> 任务栏

任务栏最左端是“开始”按钮，“开始”按钮就是一个菜单(因此，有时又称之为“开始”菜单)
用户安装的应用程序以及系统提供的程序大多是通过“开始”菜单运行的。

<3> 背景

桌面背景又称墙纸。

(2) 个性化桌面设置
<1> 排列图标

只要用鼠标拖动桌面上的图标，就(不一定)可以将图标移动到自己喜欢的位置。
桌面空白处右击——“查看”——勾选“自动排列图标”就不可以随意调动图标位置

桌面空白处右击——“排序方式”

  • 名称（即项目主名）
  • 大小（即长度）
  • 项目类型（即文件扩展名）
  • 修改日期

<2> 设置主题
  • 右击“开始”按钮——“设置”按钮——“个性化”选项卡
  • 桌面空白处右击——“个性化”

设置桌面背景  

设置桌面图标  主题——桌面图标设置——勾选需要显示的图标——点击确定按钮

<3> 设置屏幕保护程序（做到保护信息安全，延长显示器寿命的作用）

锁屏界面——屏幕保护程序设置   最短设置一分钟

<4> 设置快捷方式   可以快速打开项目

  1. 删除快捷方式后，初始项目仍存在于磁盘中。
  2. 占用磁盘空间但占用空间较小。

在桌面上放置快捷方式的方法如下

  1. 单击“开始”按钮，在菜单中选择有关项目，直接将图标拖到桌面
  2. 打开“文件资源管理器”，右击选定要创建快捷方式的项目，如文件、程序文件夹、图片等，在弹出的快捷菜单中选择“创建快捷方式”命令，可以创建相应的快捷方式，然后将快捷方式图标移到桌面上即可
  3. 也可以右击选中的项目，在快捷菜单中单击“发送到”——“桌面快捷方式”命令
  4. 用鼠标右键将项目拖到桌面上，然后单击““在当前位置创建快捷方式”选项
<5> 设置显示器分辨率

显示分辨率是指显示器所能显示的像素数量，像素点越多，画面越精细，同样的屏幕区域内能显示的信息也越多。
显示不完整的某些应用程序，也可以重新设置分辨率

(3) 任务栏与“开始”菜单
<1> 任务栏的组成

  • 搜索框：能迅速获得本地和网络搜索结果
  • Cortana：智能语音助理
  • 任务视图：创建虚拟桌面
  • 打开任务视图：Win + Tab  
<2> 任务栏设置

  • 锁定任务栏：不可以改变任务栏的大小和位置。
  • 隐藏任务栏：只要鼠标移开任务栏的位置，就不显示。
  • 移动任务栏：直接拖动任务栏，可以移动到计算机的上下左右的边上。
  • 调整任务栏高度：放到任务栏的边框处，最大能调整到屏幕的1/2倍。
  • 可以通过任务栏将打开所有的窗口最小化
  • 可以自定义任务栏
  • 任务栏右侧可以对“时间/日期”设置
    1. 右击“时间/日期”按钮
    2. 控制面板——“时间/日期”
    3. 开始——设置——“时间/日期”
<3> “开始”菜单   操作系统的中央控制区域

开始”菜单中存放着Windows 10的绝大部分命令和安装到系统里面的所有程序。

磁贴：调整大小、删除、固定到“开始”屏幕

<4> 输入法设置

输入法可删除可添加

输入的切换：

  • 任意输入法之间切换:Ctrl+Shift
  • 中英文之间的切换:Ctrl+Space

2.3 Windows 10 的文件和文件夹管理

存放在计算机中的所有程序以及各种类型的数据，都是以文件的形式存储在外存(磁盘)上的，因此，文件的组织和管理是操作系统要完成的主要功能之一。
在Windows 10 中，可以使用“此电脑”和“文件 资源管理器”来完成对文件、文件夹或其他资源的管理。

2.3.1 文件和文件夹的概念

所谓文件(File)，是指存放在处存储器上的一组相关信息的集合。

文件中存放的可以是一个程序，也可以是一篇文章、一首乐曲、一幅图文件是操作系统中区画等等。每个文件都有一个名字，称为文件名。

文件名是操作系统中区分不同文件的唯一标志。

计算机是通过文件夹来组织管理和存放文件的，文件夹用来分类组织存放文件。

文件管理采用“树形结构”，一个文件夹内还可以包含其他文件夹。删除文件或文件夹图标，将同时删除其所代表的数据对象.

在同一个文件夹下文件不允许重名，不同的文件夹下文件可以重名。

同一个文件夹内文件与文件不能重名，文件夹与文件夹不能重名，文件与文件夹不能重名。

如果打开扩展名之后，文件夹的名字（文件主名+扩展名）和文件的名字（文件主名+扩展名）一样的话就不可以，如果扩展名隐藏后，就可以同名。

名为文件夹AB中，能创建名为文件夹AB的子文件夹

文件夹ab和文件ab不能存放在同一文件夹下

  1. 文件名由主文件名和扩展名两部分组成，主文件名和扩展名之间用英文句号分隔。
  2. 不能使用 | \ /   * ?  : "  <  > 九种符号，注中文的“”可以用。
  3. 扩展名表示文件的类型，操作系统中根据扩展名建立了应用程序与文件的关联关系。
  4. 扩展名不同，文件类型也可能一样   .jpg 和 .jpeg
  5. 文件名长度 ≤ 255个字符，汉字 ≤ 127个字符
  6. 文件名之间可以使用多.(英文句号)进行分隔，abc.txt.word.ppt
  7. 文件夹命名规则中，英文不区分大小写

2.3.2 “此电脑”和“文件资源管理器”

文件或文件夹的创建、打开、移动、复制、删除、重命名都可以使用“此电脑”和“文件资源管理器”实现。

(1) 此电脑 管理计算机软件资源

用户使用“此电脑”可以显示整个计算机的文件及文件夹等信息，并可以完成一系列管理操作，如启动应用程序，打开、查找、复制、删除文件，文件重命名，以及创建新的文件及文件夹，从而实现管理计算机软件资源的目的。双击桌面上的“此电脑”图标，可以打开“此电脑”窗口。

(2) 文件资源管理器

文件资源管理器程序也是Windows 10操作系统中最常用的文件和文件夹管理工具，它以分层的方式显示计算机内所有文件的详细视图。通过文件资源管理器，用户可以在一个窗口中轻松浏览所有的磁盘和文件夹。以下是打开“文件资源管理器”的几种方法：

  • (1)单击锁定在任务栏上的文件资源管理器图标
  • (2)单击任务栏的“搜索”按钮，并输入“文件资源管理器”进行搜索后打开
  • (3)右击“开始”按钮，在快捷菜单中选择“文件资源管理器”
  • (4)单击“开始”按钮，然后选择“Windows 系统”→“文件资源管理器”
  • (5)使用快捷键Win+E
(3) 库  类似于文件夹，不是文件夹

Windows 10中引入了“库”这一组件，极大地简化了对各类文件或文件夹的管理流程。库并非实际存储文件的容器，而是作为文件夹与文件的一个虚拟集合或快照，提供了一种更为直观和快捷的管理方式。

系统默认情况下，Windows 10已经预设了视频、图片、文档和音乐等子库，方便用户快速访问这些类型的文件。但用户不仅限于这些预设库，还可以根据个人需求创建新的库类别，比如“下载”库，用以集中管理所有下载的文件，实现更加高效的文件组织与管理。

2.3.3 文件和文件夹管理

(1) 文件或文件夹的选定
  1. 选定单个文件或文件夹 
    1. 左键单击
  2. 选定连续的多个文件或文件夹
    • 先选定第一个，按下Shift不放，选定最后一个
    • Ctrl+左键单击 一个个选文件
  3. 选定多个不连续的文件或文件夹
    • ctrl+左键单击 一个个选文件
  4. 全部选定
    • Ctrl+A
    • “文件资源管理器”——主页——选择——全部选择
  5. 取消选定
    • 只取消一个，按Ctrl不放，单击要取消的文件
    • 取消全部，任意空白单击鼠标
(2) 设置文件或文件夹的属性

文件或文件夹的属性都可以设置为“只读”“隐藏”。当将文件或文件夹属性设置为“隐藏”后，在操作系统默认的设置中，该文件或文件夹将被隐藏起来，即不显示在“文件资源管理器”窗口中。当将文件属性设置为“只读”后，用户就不能修改该文件的内容。单击“高级”按钮还可以设置存档和索引属性、压缩或加密属性。

在文件夹的属性设置窗口中，通过“共享”选项卡，用户可以轻松决定是否将该文件夹设为共享。一旦选择共享，只要该计算机连接至网络，网络上的其他计算机便能够通过网络访问、查看甚至使用该共享文件夹内的文件，极大地促进了资源的共享与协作。

  • 当将文件属性设置“只读”后，用户就不能进行修改，可以进行输入，但是不能保存，点保存后会让另存为一个新文件。
  • 设置“只读”的文件夹中的文件就也被设置成了“只读”，但还可以在新建文件夹，新建后新的文件夹属性没有被设置“只读”。

共享是文件夹特有的，单个文件无法实现共享，只能放在已经设置共享权限的文件夹里。

(3) 新建文件夹

磁盘的第一级文件夹称为根文件夹，又称根目录，在Windows系统中通常用反斜杠\来表示其路径的开始。例如，C:\即表示C盘的根目录。

磁盘根目录是在磁盘被格式化时自动创建的，它是访问该磁盘上所有文件和子文件夹的起点。一个磁盘有且仅有一个根目录，且这个根目录是系统级的，用户通常无法直接删除它。根目录作为磁盘的顶级目录，包含了指向该磁盘上所有其他文件和文件夹的引用。

在文件系统的路径表示中，有两种主要的路径类型：绝对路径和相对路径。

  • 绝对路径：是指从根目录（或某个指定的起始点）开始，到目标文件或文件夹的完整路径。例如，C:\Users\Example\Documents\file.txt就是一个绝对路径，它明确指出了文件file.txt在C盘中的具体位置。

  • 相对路径：则是相对于当前工作目录的路径。在相对路径中，.（点）用来表示当前目录，而..（双点）表示当前目录的上一级目录。例如，如果当前目录是C:\Users\Example\，那么Documents\file.txt就是一个相对路径，它指向了当前目录下Documents文件夹中的file.txt文件。而..\Photos\image.jpg则是一个指向当前目录上一级目录下的Photos文件夹中image.jpg文件的相对路径。

(4) 新建文件

不论是计算机可以执行的应用程序，还是我们撰写的论文、作业，都是以文件的形式存放在磁盘上的。

(5) 复制文件或文件夹
<1> 利用“剪贴板”法

选定——右击——复制(Ctrl+C)——找到目标位置——粘贴(Ctrl+V)

<2> 利用鼠标拖动法  同盘脱移 异盘拖复
  • 同一磁盘中：
    • Ctrl+拖动  (不加Ctrl  就变成移动文件了)
  • 不同磁盘中：
    • 直接拖动
    • Ctrl+拖动
<3> 右击拖动法  选择 复制到当前位置(C)

(6) 移动文件或文件夹
<1> 利用“剪贴板”法

选定——右击——剪切(Ctrl+X)——找到目标位置——粘贴(Ctrl+V)

<2> 利用鼠标拖动法 
  • 同一磁盘中：
    • 拖动
  • 不同磁盘中：
    • Shift+拖动
<3> 右击拖动法  选择 选择移动到当前位置(M)

(7) 删除文件或文件夹
<1> 删除（先要删除的选定文件或文件夹）
  1. 右单击→删除
  2. 主页--“组织”组→删除
  3. 拖动到回收站
  4. 右拖动到回收站
  5. 选中→直接Delete
  6. Shift + Delete<彻底删除不放入回收站)
右拖动到回收站
主页--“组织”组→删除
<2> 回收站的相关操作

  1. 回收站的基本定义：回收站是硬盘上的一个特殊区域，用于临时存放被删除的文件，是系统文件夹的一种。

  2. 外来存储介质处理：外来的光盘、软盘、U盘等存储介质中的文件被删除后，不会进入回收站，而是直接彻底删除，无法还原。

  3. 回收站空间可调整：回收站所占用的硬盘空间大小是可以根据需要进行调整的。

  4. 回收站中的文件操作：

    • 查看属性：只能查看文件的属性，无法设置。
    • 编辑与复制：无法打开、复制或编辑回收站中的文件。
    • 还原与删除：可以通过右击选择“还原”来恢复文件，或者通过delete键从回收站永久删除文件。

  5. 空间占用：回收站中的文件虽然已被删除，但仍占用着原删除前的磁盘空间，直到这些文件被清空或还原。

  6. 与虚拟内存和剪切板的区别：

    • 虚拟内存：是硬盘上虚拟出的内存空间，用于扩展系统的物理内存。
    • 剪切板：是内存中的一块区域，用于临时存储复制或剪切的内容，其大小由系统决定，用户无法直接修改。

  7. 版本差异：在某些Windows版本中（如Win 7及以前），文件菜单下可能有“还原”选项，而在后续版本中可能有所不同。

  8. 访问方式：通过系统界面（如主页的“管理”组）可以找到“回收站工具”，进而管理回收站中的项目。

主页的“管理”组的回收站工具
在回收站右击文件
在回收站右击文件后打开属性
回收站的属性，可以更改回收站空间
(8) 重命名文件或文件夹

注意:一次可以为多个文件或文件夹重命名，但不能给已打开的文件命名。默认的是不显示已知文件类型的扩展名，以避免用户随意修改扩展名。

  1. 主页-“组织”组一重命名 按钮
  2. 右单击一重命名
  3. 单击+单击(先选中再单击)
  4. 选中+F2
(9) 查找文件或文件夹

在Windows 10中，文件名是文件在磁盘中唯一的标识。用户可通过系统搜索功能快速查找本地或网络中的文件、计算机及用户，甚至Internet上的相关信息。

  1. 任务栏——搜索框
  2. 右击开始菜单——搜索
  3. 文件资源管理器搜索框   输入网址也可以用于网络搜索
任务栏——搜索框
文件资源管理器搜索框
(10) 文件与文件夹的加密

右击文件/文件夹——属性——常规——高级——压缩或加密属性

完成加密后文件/文件夹右上角有锁形标记

文件夹加密
(11) 文件/文件夹的压缩

右击文件/文件夹——发送到——压缩文件夹  (这个一定可以，无需第三方软件也可以，系统自带)

文件夹压缩

2.4 Windows 10 控制面板  设置计算机软硬件资源

控制面板是Windows 10中重要的系统工具，它可以方便用户查看系统状态、对系统进行个性化设置、添加/删除软件等。通过控制面板，用户可以更改系统的外观和功能，并对计算机的硬、软件系统进行深入设置。例如，可以管理打印机、显示设备、多媒体设备、键盘和鼠标等，还可以删除程序、管理文件夹、设置防火墙等。可以说，对系统的有关设置大多是通过控制面板来完成的。

windows 10打开控制面板的方法

  • 双击桌面“控制面板”图标
  • 使用快捷键Win+R打开“运行”框，输入control后确定
  • 在任务栏搜索框中输入“控制面板”，回车

2.4.1 系统和安全

  • 系统和安全：可开启和设置防火墙，保护系统免受网络攻击。
  • 系统信息：查看内存和处理器速度等系统硬件信息。

2.4.2 网络和 Internet

  • 网络共享中心：查看/设置IP地址、子网掩码、DNS服务器地址，管理网络连接。
  • Internet属性设置：调整Internet选项，如主页、安全级别、隐私设置等。

2.4.3 硬件和声音

(1) 打印机的设置
  • 添加打印机：通过“硬件和声音”->“设备和打印机”->“添加打印机”来添加新打印机，并安装必要的驱动程序。
  • 默认打印机设置：系统中只能设置一个默认打印机，用于快速打印任务。
  • 打印任务管理：正在打印的文件可以被取消任务，以管理打印队列。

(2) 鼠标的设置
  • 调整鼠标属性：包括双击速度、指针移动速度等，但单击速度通常不可调整。

(3) 声音的设置
  • 默认声音格式：Windows 10系统默认的声音格式为WAV，但支持多种音频格式。
  • 可以修改程序事件所对的声音

(4) 设备管理器  管理计算机硬件资源
  • 管理计算机硬件资源：通过“右击此电脑”->“管理”->“计算机管理”->“设备管理器”进入，全面管理计算机硬件。
  • 硬件状态监测：图标上的“！”或“？”表示硬件或相关程序存在问题。
  • 查看与更新硬件：查看硬件设备详情、工作状态及更新或回滚硬件驱动程序。

2.4.4 程序

概述

计算机在日常使用中依赖于各种程序来执行不同任务（如音乐播放、文档编辑等）。因此，除了操作系统外，用户还需安装大量软件。这些软件可分为系统自带和第三方软件，后者常通过光盘或网络下载安装。根据安装特性，软件又可分为绿色软件和非绿色软件，两者在安装与卸载方式上存在显著差异。

绿色软件
  • 安装：只需将软件文件复制到硬盘上，双击主程序即可运行。
  • 卸载：简单地将组成软件的所有文件删除即可，无需额外步骤。(因为没安装)
非绿色软件
  • 安装：通常需要运行专门的安装程序（如setup.exe），这些程序负责将文件复制到指定位置、修改系统注册表等，以确保软件正常运行。
  • 卸载：安装时会自动生成卸载程序，用户需运行此程序以彻底删除软件及其在系统中的痕迹。
重要操作
  1. 卸载程序：
    • 对于非绿色软件，务必使用其自带的卸载程序进行卸载，以避免残留文件影响系统性能或安全。
    • 卸载时，系统可能会询问是否保留用户数据或配置文件，用户需根据实际需求选择。
  2. 打开或关闭Windows功能：
    • Windows 10允许用户根据需要启用或禁用特定的系统功能，如.NET Framework、Internet Information Services等。
    • 通过“控制面板”->“程序”->“启用或关闭Windows功能”可访问此功能，有助于优化系统资源分配和提高安全性。
思考
  • 卸载程序是否定会删除所有文件？：不一定。某些软件可能在卸载过程中保留用户数据或配置文件，以便将来重新安装时恢复。此外，非绿色软件可能因卸载程序编写不当而留下残留文件。
    Win卸载程序无法保证完全删除程序中的所有文件。
  • 功能越多越不安全？：并非绝对。虽然功能丰富的系统可能面临更多的潜在安全风险，但现代操作系统和防病毒软件通常提供强大的安全机制来抵御这些威胁。关键在于用户是否保持警惕、及时更新系统和软件、以及采取适当的安全措施。因此，不能简单地将功能数量与安全性直接关联起来。

2.4.5 用户账户

Windows 10设备支持两种主要类型的用户账户：Microsoft账户与本地账户。Microsoft账户不仅限于登录Windows 10操作系统，还能跨平台登录如Windows Phone等，实现设备与设备间的无缝同步。

(1) 用户账户类型
  • (1) 管理员账户 (Administrator)
    • 特点：电脑中必须至少有一个管理员账户，该账户拥有对计算机完全的控制权，包括安装软件、更改系统设置等。
    • 功能：管理员账户还可以将标准账户提升为管理员权限。
  • (2) 标准账户
    • 特点：最适合一般用户，进行大多数日常操作。
    • 权限：相比管理员账户，标准账户的权限较低，有助于保护系统免受未授权更改。
  • (3) 来宾账户 (Guest)
    • 特点：权限最低，通常用于临时使用电脑或允许访客访问有限资源。
    • 默认状态：默认情况下是禁用的，需要时可通过管理员账户启用。
    • 功能：来宾账户通常只能访问文件，不能进行系统设置或安装软件。
(2) 创建新账户

步骤：

  • 打开控制面板
  • 进入用户账户
  • 选择更改账户信息
  • 点击管理其他用户
  • 选择添加新用户
  • 跟随向导将其他人添加到这台电脑

注意：

  • 新增的标准账户默认拥有标准权限。
  • 通过管理员账户，可将标准账户提升为管理员权限，并考虑禁用默认的管理员账户以增强安全性。
  • 受限账户（即标准账户）通常只允许用户更改自己的设置，且不同权限的账户登录时，其用户文件夹显示的内容也会有所不同。
(3) 更改账户

此部分未具体展开，但通常包括更改账户名称、密码、图片、账户类型（如标准账户与管理员账户之间的转换）等。

(4) 删除或禁用用户账户
  • 删除账户：当不再需要某个账户时，可以通过管理员账户将其删除，但需注意备份该账户下的重要文件。
  • 禁用账户：对于暂时不需要但又不想删除的账户，可以选择禁用，这样账户将无法使用，但数据会保留。

2.4.6 时钟和区域

(1) 日期/时间设置：

允许用户配置具体的时间、日期以及区域时间。

(2) 区域设置：

主要影响日期、时间、货币和数字等信息的显示格式，确保信息以用户所在地区习惯的方式展现。

2.5 Windows 10 的实用工具

(1) 画图工具  应用软件

  • 功能：支持绘制黑白或彩色图形，具备基本的文字处理与图文混排能力。
  • 保存格式：默认保存为PNG格式，同时支持保存为BMP位图格式。
画图工具

(2) 文本编辑器

  • 记事本：  应用软件
    • 类型：纯文本文件编辑器，默认保存为.TXT格式。
    • 限制：不支持图形、图像、表格等对象；文字无颜色、无段落对齐设置；窗口无标尺；单文档程序。
    • 用途：编辑高级语言源程序，创建Web页。
记事本
  • 写字板：  应用软件
    • 保存格式：默认保存为.RTF格式。
    • 功能：具备编辑和排版功能，如水平标尺。
    • 类型：单文档程序。
写字板

(3) 计算器  应用软件

  • 类型：Windows 10中的计算器提供标准型、科学型、程序员型和日期计算型四种模式。
  1. 标准型计算器：
    • 功能：适用于日常生活中的基本数学运算，如加、减、乘、除等。
    • 特点：界面简洁，操作直观，满足一般用户的日常计算需求。
  2. 科学型计算器：
    • 功能：提供更为复杂的数学运算功能，包括三角函数（如正弦、余弦、正切等）、指数、对数、幂函数、阶乘、取整、圆周率计算等。
    • 特点：适合学生、教师、科研人员以及需要进行科学计算的专业人士使用。此外，科学型计算器还具备绘图功能，可以绘制函数图像，帮助用户更直观地理解函数性质。
  3. 程序员型计算器：
    • 功能：支持二进制、八进制、十进制和十六进制之间的转换，以及字节、字、双字等单位的转换。此外，还提供了与或非（AND、OR、NOT）和异或（XOR）等逻辑运算功能。
    • 特点：专为程序员设计，方便进行与编程相关的计算，如进制转换和逻辑运算。每个数都在下方给出了其二进制的值，非常贴心。
  4. 日期计算型计算器：
    • 功能：可以计算两个日期之间的天数差异，或者在一个日期上加上（减去）特定天数以得到新的日期。
    • 特点：对于计划安排、日程管理等场景非常实用，可以帮助用户快速计算日期之间的差异或进行日期调整。

(4) 截图工具

  • 任意格式截图：选择屏幕中任意形状、范围区域并截取为图片。
  • 矩形截图：截取屏幕中任意部分为矩形图片。
  • 窗口截图：截取当前屏幕中打开的完整窗口图片。
  • 全屏幕截图：截取整个显示器屏幕中的图像。

(5) 录音机  应用软件

  • 功能：录制麦克风等录音设备的声音，自动保存为录音文件。
  • 操作：支持标记关键时间点、播放、修剪、重命名、删除录音等操作。
  • 默认文件扩展名：.m4a

(6) Windows管理工具  多数为系统软件

  • 磁盘清理：系统软件

    • 清理临时文件、旧的更新包、缓存等，以释放磁盘空间。

  • 磁盘碎片整理：系统软件

    • 重排磁盘碎片，优化文件存储结构，提高磁盘读写速度。

磁盘碎片整理

(7) 步骤记录器  应用软件

  • 功能：记录用户在计算机上执行的操作步骤，便于问题诊断、教程制作等。
步骤记录器

(8) windows10自带的浏览器Microsoft Edge是一款应用软件。

2.6 磁盘管理

磁盘格式化概述：
磁盘格式化是清空磁盘数据并创建新文件系统结构的过程，分为完全格式化和快速格式化两种。

完全格式化：
  • 慢速进行，检查并标记坏道。
  • 适用于需要彻底清理和检查磁盘的场景。
快速格式化：
  • 仅删除文件系统根目录，不检查磁盘物理表面。
  • 速度更快，但白盘无法快速格式化。
  • 通过勾选格式化选项中的“快速格式化”复选框来执行。
不能格式化磁盘的常见原因
  1. 磁盘写保护：磁盘被设置为写保护状态，无法格式化或写入数据。
  2. 文件已打开：磁盘上有文件正在被使用，需要先关闭这些文件才能格式化。

2.7 任务管理器

(1) 打开方式

  1. 通过任务栏：右击任务栏空白处，选择“任务管理器”。
  2. 快捷键操作：
    • Ctrl+Shift+Esc：直接打开任务管理器。
    • Ctrl+Alt+Delete：在出现的安全选项中选择“任务管理器”打开。

(2) 主要组成部分

  1. 进程：
    • 定义：显示当前正在运行的程序，包括前台应用程序和后台进程。
    • 功能：允许用户查看和管理这些进程，识别并结束不需要或未响应的进程。
  2. 性能：
    • 监控内容：展示CPU、内存、磁盘（如C盘）、显卡、网卡等硬件的实时使用率和性能信息。
    • 重要性：帮助用户快速了解系统资源的使用状况，诊断性能瓶颈。
  3. 服务：
    • 描述：列出系统上运行的所有服务，部分服务支持暂停或重启操作。
    • 注意事项：不是所有服务都可以关闭，因为系统正常运行依赖于某些关键服务。
    • 功能：允许用户根据需求管理服务，优化系统性能和资源使用。

(3) 特殊功能

  • 处理死程序：当遇到未响应的程序时，可以在任务管理器中结束该程序或终止相关进程，以恢复系统流畅性。

(4) 综合功能概述

  • 资源性能监控：提供全面的系统资源使用情况，便于用户进行性能分析和优化。
  • 进程与应用程序管理：查看当前运行的进程和打开的应用程序，支持结束不需要的进程或应用程序。
  • 服务管理：允许用户控制服务的运行状态，确保系统稳定运行的同时，优化后台服务的使用效率。

三、字处理软件Word 2016

4.1 Office 2016概述

4.1.1 典型文字处理软件概述

  • 字处理软件Word
    • 适于制作各种文档、信函、传真、公文、报刊、书刊和简历。
    • 创建、编辑、打印、格式化文档、图文混排、版面设置、表格处理。
  • 字处理软件WPS Office
    • 金山公司开发：一款兼容Office格式办公套装软件
    • 实现了办公软件最常用的文字、表格、演示等多种功能
    • wps文字保存还是默认为.docx和word一样，但是也可以另存为.wps格式

优点：内存占用少运行速度快、体积小巧、具有强大插件平台支持、免费提供海量在线存储空间及文档模板、支持阅读和输出pdf文件

4.1.2 常见文档协同编辑软件

  • 腾讯文档：不需下载和安装软件，只需通过浏览器即可使用
  • 钉钉文档
  • 金山文档
  • Microsoft 365：网页版的office（装电脑送的那种）
  • 永中文档
  • WPS云文档：WPS云文档上传时可设置链接分享的范围、权限
  • 石墨文档：还具有思维导图、收集表单、在线音视频连线

4.2 使用office 2016应用程序启动与退出

4.2.1 office 2016应用程序启动与退出

(1) word 2016的启动
  1. 通过“开始”菜单中启动
  2. 通过桌面快捷方式启动
    双击快捷方式图标即可启动该程序。
  3. 通过关联文档启动
    双击与.docx 文档关联的程序
  4. 在运行框中输入:WinWord.exe    exe写不写都可以
(2) word 2016的退出

关闭应用程序有以下几种方法

  1. 单击应用程序标题栏右侧的“关闭”按钮。
  2. 右击标题栏空白处，在弹出的快捷菜单中选择“关闭”命令。
  3. 在应用程序窗口中按Alt +F4 组合键。
  4. 右击任务栏程序图标→关闭窗口。

注意:若只想关闭相应的文档窗口而不退出应用程序，可使用的方法是:

  1. 在应用程序窗口中按Ctrl+W组合键
  2. 在“文件”选项卡中单击“关闭”按钮。

4.2.2 Office 2016应用程序界面结构

(1) 标题栏

标题栏位于窗口的最上方，从左到右依次为
快速访问工具栏、正在操作的文档的名称、程序的名称、功能区显示选项和窗口控制按钮

快速访问工具栏
功能区显示选项
(2) 功能区

功能区默认位置在标题栏的下方，默认包含
文件、开始、插入、设计、布局、引用、邮件、审阅、视图9个选项卡
注意:功能区选项卡和快速访问工具栏，用户可以自定义!

文件→选项→更多→自定义功能区
快速访问工具栏→其他命令→自定义功能区
最下方的状态栏右击也可以自定义状态栏

标题自定义功能区

此外，当在文档中选中图片、艺术字或文本框等对象时，功能区中会显示与所选对象设置相关的上下文选项卡。

上下文选项卡
(3) 文档编辑区

文档编辑区位于窗口中央，以白色显示，是输入文字、编辑文本和处理图片的工作区域，在该区域中向用户显示文档内容。

文档编辑区和状态栏
(4) 状态栏

状态栏位于窗口底端。状态栏左侧用于显示当前文档的页数、 总页数、字数、输入语言以及输入状态等信息。状态栏的右侧有视图切换按钮和显示比例调节工具。tp：字数中英文占字数量不同。
状态栏 右击 可以自定义状态栏

4.2.3 Microsoft Office Backstage 视图简介

文件选项卡出现的界面叫Backstage（后台界面），它包含了用于对文档执行操作的命令集。他是一个活动文档的文件及功能的全屏用户界面模型，它替换了先前Office版本由分层菜单、工具栏和任务窗格构成的系统。

文件选项卡分为三个区域

  • 左侧区域位命令选项区
  • 中间区域将显示该类命令选项的可用命令按钮
  • 右侧区域也可以显示与文档有关的信息

其中文件选项卡中的共享按钮中可以进行如下操作：

  • 与人共享：保存到云One Drive
  • 电子邮件：作为附件发送、发送链接、以PDF/XPS形式附件发送。
    不是带电子邮件正文，而是把整个文件作为附件发送
  • 联机演示：向可以在 Web 浏览器中观看的人演示该文档
  • 发布至博客：SharePonit网站制作

4.2.4 Offcie 2016的文档操作

(1) 新建文档
  1. Ctrl+N
  2. 文件选项卡--新建---空白文档
  3. 单击快速访问工具栏中的“新建”按钮

如果需要建立带有特定格式的文档，如简历、报告等，可以使用word2016的模板，利用模板创建文档后，用户是可以根据自己的要求进行修改。

文件选项卡---新建----选中某个模板

(2) 保存文档
<1> 保存新建文档
  1. 通过命令按钮保存：单击快速访问工具栏中的“保存”按钮。
  2. 通过快捷键保存：使用快捷键    Ctrl+S 或 Shift+F12
  3. 使用Backstage 视图保存：使用“文件”选项卡中的“保存”命令。

使用上述几种方法后，将会弹出“另存为”对话框，此时，可设置文档的保存路径、文件名及保存类型，然后单击“保存”按钮即可。

  • Word 2016   默认Word文档的扩展名 .docx
    旧的word文件.doc用新的软件Word 2016能打开，新的word文件.docx用旧的Word 2003不能打开
  • Word 97-03 默认Word文档格式都是  .doc
  • Word 2016   默认模板文件扩展名  .dotx
  • Word 97-03 默认保存模板文件格式都是  .dot
    • Word 2016 默认的宏模板文件格式 .dotm

了解常见文档格式：pdf、xps、html、txt、xml

<2> 保存已有文档

已有文档与新建文档的保存方法相同，但不会弹出“另存为”对话框

<3> 将文档另存
  1. “文件”选项卡→“另存为”命令
    在弹出的“另存为”对话框中设置与当前文档不同的保存位置、不同的保存名称或不同的保存类型，设置完成后单击“保存”按钮即可。
  2. 按F12也可以将文档另存。
    若另存时的保存位置、保存名称和保存类型与原文档相同，将会覆盖原文档。        
<4> 自动保存

在编辑文档的过程中，为了防止停电、死等意外情况导致当前编辑的内容丢失，可以使用自动保存功能，每隔一段时间自动保存一次文档从而最大限度地避免文档内容的丢失。

  • 手动保存是保存到硬盘中
  • 自动保存是电脑临时保存的文件，不能替换自己手动保存的操作
  • 另存之后原来没被改的文档窗口也被关了

默认情况下，Office 2016应用程序会每隔10 分钟自动保存一次文档。设置自动保存的时间间隔，例如设置为“5"(可输入从1到120的整数)    不进行特殊设置，也会自动保存文档

文件——选项——保存——保存自动回复信息时间间隔

 

(3) 打开文档
  1. 单击“文件”选项卡→“打开”命令。
  2. 使用快捷键Ctrl+O 或 Ctrl+F12 打开
  3. 若在“快速访问工具栏”中添加了“打开”按钮，则单击“打开”按钮。

使用上述三种方法后，会弹出“打开”对话框。要同一时间打开多个文件，可以先选定多个文件，在打开框中再单击打开按钮。

Shift+F12 保存   Ctrl+F12 打开   F12 另存

(4) 关闭文档（只关文档）
  1. “文件”选项卡——关闭
  2. Ctrl+W
  3. 关闭word程序

1.2.只关闭当前文档  3.关闭word程序也就关闭文档了

任何文件之间的切换 Alt+Tab

多个word文档直接的切换 Ctrl+F6   Alt+F6

最大化到还原化的切换 Alt+F5

4.3 Word视图

Word 2016 提供了多种视图模式供用户选择，包括
页面视图、阅读视图（word和ppt都有）、Web 版式视图、大纲视图和草稿等五种。
其中只有阅读视图不能编辑，其他的都可以。表格在五种视图里面都能显示

(1) 页面视图   word中默认视图 最接近打印结果的视图（所见即所得）

页面视图主要包括页眉、页脚图形对象、分栏设置(多栏版面)、页面边距等元素，还可以处理文本框、图文框、检查文档。
页面视图的快捷键:Alt+Ctrl+P

(2) 阅读视图    图书的分栏样式显示   不能编辑文档内容

隐藏了除“阅读”工具栏以外的所有工具栏。

从阅读试图切换到页面视图
视图——布局——编辑文档   后 就切换到页面视图了

默认不显示

  1. 页眉、页脚、页码
  2. 分栏
  3. 背景色
  4. 标尺

显示 图片、表格

视图——布局——列布局（默认不显示的都看不到）
视图——布局——页面布局（除了标尺以外的，其他都能看得到）

(3) Web 版式视图   网页的形式显示 

适用于发送电子邮件和创建网页。

默认不显示

  1. 页眉、页脚、页码
  2. 分栏

显示

  1. 水平标尺
  2. 背景色
  3. 图片、图形

(4) 大纲视图   广泛适用于word长文档的快速浏览和设置

大纲视图主要用于设置和显示文档标题的层级结构，并可以方便地拆叠和展开各种层级的文档。也方便对顺序的调整，因为可以直接拖大纲所在的位置。可以选定大纲，改变其大纲级别

视图——导航窗格（页面左侧的导航窗格里，有标题、页面、结果）
大纲视图的快捷键:Alt+Ctr+O

不显示

  1. 页眉、页脚、页码
  2. 分栏
  3. 背景色
  4. 图片
  5. 标尺

(5) 草稿   最节省计算机系统硬件资源的视图方式

草稿视图取消了页面边距、分栏、页眉/页脚和图片等元素，仅显示标题和正文。
草稿视图的快捷键:Alt+Ctr+N

不显示

  1. 页眉、页脚、页码
  2. 分栏
  3. 背景色
  4. 图片

显示

  1. 水平标尺
  2. 类似于分页符 一条虚线

4.4 word2016的基本操作

4.4.1文档的编辑

(1) 输入文本内容
<1> 插入点

在窗口工作区的左上角有一个闪烁着的黑色竖条“|”称为插入点它表明输入字符将出现的位置。输入文本时，插入点自动后移。

  1. 按Home键，移动插入点到行首
  2. 按End键，移动插入点到行尾
  3. 按Ctrl+Home，移动插入点到文档首
  4. 按Ctrl+End，移动插入点到文档尾
<2> “即点即输”功能

将鼠标指针指向需要输入文本的位置，在有文字的地方单击鼠标即可进行文字输入;
如果在空白处双击鼠标左键，即可为节在当前位置定位光标插入点，输入相应的文本内容。
如果要生成一个新段落，按Enter键，产生段落标记要生成一个新段落，在同一段内换行
按Shift+Enter，手动换行符，只换行不分段

<3> 插入和改写状态

“插入”状态为默认状态，处于该状态时，输入的文本会插入到插入点所在位置，光标后面的文本会按顺序后移。
处于“改写”状态时，输入的文本会替换掉光标所在位置后面的文本，其余文本位置不变。
当状态栏中有“插入”按钮时，表示当前为“插入”状态。
在两种状态间切换可在状态栏中单击“插入”按钮或“改写”按钮，或者按Insert 键。

<4> 在文档中插入符号

“插入”选项卡——“符号”组——“符号”命令

(2) Word 2016文本的选定
<1> 选择一个单词   双击该单词
<2> 选择一行

将鼠标指针指向某行左边的空白处，即选定栏，单击鼠标左键即可选中该行全部文本。

<3> 选择一个句子

按住键盘上的 Ctrl 键，然后单击该句中的任何位置,

<4> 选择一个段落

将鼠标指针指向某段落左边的空白处即选定栏，双击鼠标左键即可选中该段落。
另外，还可以将鼠标指针放置在该段中的任意位置，然后连续单击3次鼠标左键，同样也可选定该段落。

<5> 选择不相邻的多段文本

按照上述任意方法选择一段文本后，按住键盘上的Ctrl键，再选择另外一处或多处文本，即可将不相邻的多段文本同时选中

<6> 选择较大文本块(选择连续文本)

单击要选择内容的起始处，垂直滚动条到要选择内容的结尾处，然后按住键盘上的 Shift 键，同时在要结束选择的位置单击,

考虑:从当前位置，选定到文档结尾?

  1. 光标选
  2. CTRL+shift+end 从光标开始的地方选全部到后面，就全选中了。
<7> 选择垂直文本

用户还可以选择一块垂直的文本(表格单元格中的内容除外)。按住Alt 键不放，然后按住鼠标左键拖出一块矩形区域，选择完成后释放Alt 键即可.

<8> 选择整篇文档
  1. 将鼠标指针移动左侧选定栏，3击鼠标左键
  2. “开始”选项卡→“编辑”组→“选择”按钮→'“全选”
  3. Ctrl+A
  4. 选定栏，Ctrl+单击
<9> 通过样式选择文本：

在“开始”选项卡→“样式”组→右击某样式，在弹出的快捷菜单中选择“选择所有*个实例”命令。其中“*”表示当前文档中应用该样式的实例个数。

选择文档中的一种文字→“开始”选项卡→“编辑”组→“选择”选项卡→选定所有格式类似的文本

Alt+Ctrl+Shift+Pagedown  只选了屏幕能看到的，插入点到屏幕最下方的那一行

4.5 文档格式化与排版

4.6 表格制作

4.7 图文混排

4.8 文档的保护与打印

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