今天要推的小说名字叫做《计算机与计算机思维》，是一本十分耐读的作品，围绕着主角李文夏雨之间的故事所展开的，作者是愤怒的易拉罐。《计算机与计算机思维》小说连载中，最新章节第30章 合并单元格，作者目前已经写了43.2万字。

一、作品介绍

《计算机与计算机思维》小说是网络作者愤怒的易拉罐的倾心力作，主角是李文夏雨。主要讲述了：本书配以大量的图表和案例讲解计算机科学知识，又挑选了应用计算机技术解决 社会各领域问题的不同案例，特别是针对农业领域应用案例的组织，很好地体现了农业院校 学生对该课程的学习特色需求，也体现“计算机+专业问题求解”的撰写思路。例如，教 材中互联网金融、农业大数据、农业物联网、猪联网等应用案例的组织，充...

二、书友评价

三、热门章节

第29章 报表软件

第30章 合并单元格

四、作品试读

1.计算机的发展历程

计算机技术发展的历史是人类文明史的一个缩影。从古到今，由简单的石块、贝壳计数，到唐代的算盘，到欧洲的手摇计算器，以后又相继出现了计算尺、袖珍。

计算器等，直到今天的电子计算机，记录了人类计算工具的发展史。

因此，电子计算 机是人类计算技术的继承和发 展，是计算工具发展至今的具体形式。随着计算机应 用领域的不断扩大，已经渗透 到社会生产和生活的方方面面，成为现代人类社会生活中不可缺少的基本工具。

1946年，美国宾夕法尼亚大学研制出世界上第一台名为ENIAC(Electronic Nu- merical Integrator and Calculator)的电子计算机，宣告了人类计算机时代的到来。 ENIAC 大约使用了 18 800 个电子管，1500个继电器，重30吨，占地面积170平方每秒能完成5000次加、减运算。

ENIAC的性能虽远不如今天的计算机，但

它的诞生宣告了计算机时代的开始，无疑是人类科学文化史上辉煌的一笔。

在ENIAC诞生后的短短60多年中，计算机所采用的基本电子元器件经历了电子管、晶体管、中小规模集成电路、大规模和超大规模集成电路四个发展阶段，通常称为计算机发展进程中的四个阶段。

第一代(1946-1988年)

第一代电子营时代，这个时代的计算机因采用电子管面体积大，耗电多、运算速度低、存储容服小、可靠性强，并且造价非常昂贵。同时，它几乎没有什么软件配置，在制程里使用机器语言，主要用于科学计算和军事方面。其代表机型为1958年由计算机者父冯:诺依业设计的这为EDVAC的计算机。这台计算机总共采用了:300个电子管，运算强度却比ENIAC提高了10倍。冯·诺依曼“程序存储方式”的设想首次在这台计算机上得到了圆满体现。

第二代(1956-1963年)

第二代是品体管时代，这个时代的计算机基础电子器件采用品体管，内存储器普遍使用磁芯存储器，其性能比第一代提高了数十倍，速度一般可达每秒10万次，有的甚至高达每秒几百万次。同时，软件配置开始出现，一些高级程序设计语言相继问世，并开始采用监控程序。除科学计算与军事应用外，开始了数据处理、工程设计、过程控制等应用。

第二代计算机除采用品体管外，另一个很重要的特点是存储器的革命。1951年，当时尚在美国哈佛大学计算机实验室的华人留学生王安发明了磁芯存储器。该技术改变了继电器存储器的工作方式和存储器与处理器的连接方法，也大大缩小了存储器的体积，为第二代计算机的发展奠定了基础。

第三代(1964-1971年)

第三代是中小规模集成电路时代。这个时代的计算机的基础电子器件主要采用中、小悦模集成电路。集成电路是在一块儿平方毫米的芯片上集成很多个电子元件，使计算机的体积和耗电量有了显著减小，计算速度显著提高，存储容量大幅度增加。同时，计算机的软件技术也有了较大的发展。出现了操作系统和编译系统，出现了更多的高级程序设计语言。系统结构方面有了很大改进，机种多样化、系列化，计算机技术开始和通信技术结合，使计算机的应用进人到许多科学技术领域。

第四代(1972年至今)

第四代是大规模、超大规模集成电路时代，这个时代的计算机硬件上采用大规模、超大规模集成电路作为主要功能部件，内存储器使用集成度更高的半导体存储器，计算速度高达每秒儿百万次至数百亿次。在这个时期，计算机体系结构有了较大发展、并行处理、多机系统、计算机网络等都已进人实用阶段。软件方面更加丰富，出现了网络操作系统和分布式操作系统以及各种实用软件，其应用范图也更加

广泛，几乎渗透了人类社会的各个领域， 在计算机四个时代的发展进程中。计算机的性能越来越高，主要表现在如下几

个方面，生产成本越来越低、体积越来越小、运算速度越来越快、耗电越来越少、存储容最越来越大，可靠性越来越高，软件配置越来越丰富、应用范制越来越广泛，

2，计算机的分类

计算机的分类方法很多，一般可以从下面几个方面来划分。

(1)从计算机规模来分，有巨型机、大型机、中型机、小型机和微型机(Per sonal Computer)。

(2)从信息表现形式和被处理的信息来分，有数字计算机(数字量、离散的)、模拟计算机(模拟量、连续的)、数字模拟混合计算机。

(3)按照用途来分，分为通用计算机和专用计算机。

(4)按采用操作系统来分，分为单用户机系统、多用户机系统、网络系统和实时计算机系统。

(5)从字长来分，有4位、8位、16位、32位和64 位计算机。(6)按厂家分，有原装机和兼容机。

(7)按主机形式来分，有台式机、便携机、笔记本式机和手掌式机。

通常根据计算机分类的演变过程和近期可能的发展趋势，把计算机分为以下六大类。

(1)超级计算机或称巨型机。超级计算机通常是指最大、最快、最贵的计算机。例如目前世界上运行最快的超级机速度为每秒1704亿次浮点运算。生产巨型机的公司有美国的 Cray公司、TMC公司，日本的富士通公司、日立公司等。我国研制的银河机也属于巨型机，银河1号为亿次机，银河2号为十亿次机。

2010年，TOP500.org组织公布了第 36届全球超级计算机五百强排行榜，中国“天河一号A”(如图1-8所示)摘得头名，这也是中国历史上第一次在这项排行上占据头把交椅。

改进前的“天河一号”曾经连续位列第五和第七名，全新升级后的“天河一号 A”则基于 NUDT YH Cluster 集群，硬件上配备了In tel Xeon X5670 2.93GHz六核处理器(32nmWestmere-EP)、我国自主研发的飞腾FT-1000 八核心处理器、 NVIDIA Tesla M2050 高性能计算卡、224TB 内存、专有互连架构、Linux操作系统，总计186 368 个核心，Linpack 最大性能 2.566PF lops(每秒千万亿次浮点运算)、峰值性能4.701PFlops，系统效率54.6%。

“天河一号A”坐落在位于天津的国家超级计算中心，建成后已经立即全面记转，主要用来执行大规模科学计算，而且还是一套开放式访问系统。

(2)小超级机或称小巨型机。小超级机又称桌上型超级计算机，它使巨型机的小成个人机的大小，或者使个人机具有超级计算机的性能。典型产品有美国Conv公司的C-1，C-2，C-3等;Alliant公司的FX系列等。

(3)大型主机。它包括我们通常所说的大、中型计算机。这是在微型机出现之前最主要的计算模式，即把大型主机放在计算中心的玻璃机房中，用户要上机就，须去计算中心的终端上工作。大型主机经历了批处理阶段、分时处理阶段，进入了分散处理与集中管理的阶段。IBM公司一直在大型主机市场处于霸主地位，DEC富士通、日立、NEC也生产大型主机。不过随着计算机与网络的迅速发展，大型主机正在走下坡路。我们许多计算中心的大机器正在被高档计算机群取代，

(4)小型机。由于大型主机价格昂贵，操作复杂，只有大企业大单位才能买得起。在集成电路的推动下，20世纪60年代DEC推出一系列小型机，如PDP-11系列、VAX-11系列。HP有1000、3000系列等。通常小型机用于部门计算。同样它也受到高档计算机的挑战。

(5)工作站。工作站与高档计算机之间的界限并不是十分明确，而且高性能工作站正接近小型机，甚至接近低端主机。但是，工作站毕竟有它明显的特征:使用大屏幕、高分辨率的显示器;有大容量的内外存储器，而且大都具有网络功能。它们的用途也比较特殊，例如用于计算机辅助设计、图像处理、软件工程以及大型控制中心。

(6)个人计算机或称微型机。这是目前发展最快的领域。根据它所使用的微处理器芯片的不同而分为若干类型:首先是使用Intel 芯片386、486以及奔腾等IBM PC 及其兼容机;其次是使用IBM、Apple及Motorola联合研制的PowerPC芯片的机器，苹果公司的Macintosh 已有使用这种芯片的机器;再次，DEC公司推出使用它自己的 Alpha 芯片的机器。

PC机正在由桌上型向便携式的膝上型甚至笔记本型发展。还有就是把光盘(音频、视频)、电话、传真、电视等融为一体，成为多媒体个人计算机，而且都将接到网络上。

目前比较流行的平板电脑是一种小型、方便携带的个人计算机，以触摸屏作为基本的输入设备。它拥有的触摸屏(也称为数位板技术)允许用户通过触控笔或者数字笔来进行作业，而不是传统的键盘或鼠标。用户可以通过内建的手写识别、屏幕上的软键盘、语音识别或者一个真正的键盘(如果该机型配备的话)。平板电脑由比尔·盖茨提出，应支持来自Intel、AMD和ARM的芯片架构，

从微软提出的平板电脑概念产品上看，平板电脑就是一款无须翻盖、没有键盘、小到可以放人女十手袋，但功能完整的个人计算机，如图1-9所示。

但是令人遗憾的是，原始的平板电脑都失败了，那令人诟病的手写识别率根本就不符合用户的需求，并且高居不下的价格和重量也很成问题。譬如说，Momenta重达7磅(大约3.2千克)，并且价格高达5000美元。

直到2010年，iPad出现，平板电脑才突然走红。iPad由苹果公司首席执行官史蒂夫·乔布斯于2010年1月27日在美国旧金山欧巴布也那艺术中心(即芳草地艺术中心)发布，iPad重新定义了平板电脑的概念和设计思想，取得了巨大的成功，从而使平板电脑真正成为了一种带动巨大市场需求的产品。这个平板电脑(iPad)的概念和微软那时(Tablet)已不一样。2012年10月，微软的Windows8平板电脑发布，掀起业界的又一次高潮，这次发布将是决定Windows8发展方向的关键事件。

3.未来的计算机

未来的计算机技术将向超高速、超小型、平行处理、智能化的方向发展。尽管受到物理极限的约束，采用硅芯片的计算机的核心部件CPU的性能还会持续增长，超高速计算机将采用平行处理技术，使计算机系统同时执行多条指令或同时对多个数据进行处理，这是改进计算机结构、提高计算机运行速度的关键技术。

计算机将具备更多的智能成分，如感知能力、一定的思考与判断能力及一定的自然语言能力。除了提供自然的输入手段(如语音输人、手写输人)外，让人能产生身临其境感觉的各种交互设备已经出现，虚拟现实技术是这一领域发展的集中体现。硅芯片技术的高速发展同时也意味着硅技术越来越接近其物理极限，为此，世界各国的研究人员正在加紧研究开发新型计算机，计算机从体系结构的变革到器件与技术革命都要产生一次量的乃至质的飞跃。新型的量子计算机、光子计算机、生物计算机、纳米计算机等将会走进我们的生活，遍布各个领域。

(1)量子计算机。量子计算机是一种全新的基于量子理论的计算机，它是基于量子效应基础上开发的，利用一种链状分子聚合物的特性来表示开与关的状态，科用激光脉冲来改变分子的状态，使信息沿着聚合物移动，从而进行运算。

不同于使用二进制或三极管的传统计算机，量子计算机应用的是量子比特，由于量子叠加效应，一个量子位可以是“0”或“1”，也可以既存储“0”又存储“1”。因此一个量子位可以存储2个数据，同样数量的存储位，量子计算机的存储量比通常计算机大许多。同时量子计算机能够实行量子并行计算，其运算速度可能比目前个人计算机快10亿倍。目前正在开发中的量子计算机有3种类型，即核磁共折(NMR)量子计算机、基半导体量子计算机和离子阱量子计算机。预计2030年世界将普及量子计算机。

(2)光子计算机。光子计算机即全光数字计算机，以光子代替电子，光互连代皆导线互连，光硬件代替计算机中的电子硬件，光运算代替电运算。

与电子计算机相比，光计算机的“无导线计算机”信息传递平行通道密度极大，一枚直径5分硬币大小的棱镜，它的通过能力超过全世界现有电话电缆的许多倍。光的并行、高速，天然地决定了光计算机的并行处理能力很强，具有超高速运算速度。超高速电子计算机只能在低温下工作，而光计算机在室温下即可开展工作。光计算机还具有与人脑相似的容错性。系统中某一元件损坏或出错，并不影响最终的计算结果，

目前，世界上第一台光计算机已由欧共体的英国、法国、比利时、德国、意大利的70多名科学家研制成功，其运算速度比电子计算机快1000 倍。科学家们预计，光计算机的进一步研制将成为21世纪高科技课题之一。

(3)生物计算机(分子计算机)。生物计算机的运算过程就是蛋白质分子与周围物理化学介质的相互作用过程。计算机的转换开关由“酶”来充当，而程序则在酶合成系统本身和蛋白质的结构中极其明显地表示出来。

20 世纪 70年代，人们发现脱氧核糖核酸(DNA)处于不同状态时可以代表信息的有或无。DNA分子中的遗传密码相当于存储的数据，DNA分子间通过生化反应，从一种基因代码转变为另一种基因代码。反应前的基因代码相当于输入数据，反应后的基因代码相当于输出数据。如果能控制这一反应过程，那么就可以制作成功 DNA 计算机。

蛋白质分子比硅晶片上电子元件要小得多，彼此相距甚近，生物计算机完成一项运算，所需的时间仅为10微微秒，比人的思维速度快100万倍。DNA分子计算机具有惊人的存储容量，1立方米的DNA溶液，可存储1万亿亿的二进制数据.1立方厘米空间的DNA可储存的资料量超过1兆片容量。DNA计算机消耗的能量非常小，只有电子计算机的十亿分之一。由于生物芯片的原材料是蛋白质分子，所以生物计算机既有自我修复的功能，又可直接与生物活体相连。DNA计算机已经成为当前世界许多国家科研人员研究的热点之一，而且取得了突破性进展，但主要还处在理论研究和应用探索阶段。

(4)纳米计算机。“纳米”是一个计量单位，一纳米等于10米，大约是氢原子直径的10倍。纳米技术是从 20世纪80 年代初迅速发展起来的新的前沿科研领域，最终目标是人类按照自己的意志直接操纵单个原子，制造出具有特定功能的产品。

现在纳米技术正从 MEMS(微电子机械系统)起步，把传感器、电动机和各种处理器都放在一个硅芯片上而构成一个系统。应用纳米技术研制的计算机内存芯片，其体积不过数百个原子大小，相当于人的头发丝直径的千分之一。纳米计算机不仅几乎不需要耗费任何能源，而且其性能要比今天的计算机强大许多倍。

目前，纳米计算机的研制已有一些鼓舞人心的消息，惠普实验室的科研人员已开始应用纳米技术研制芯片，一旦他们的研究获得成功，将为其他缩微计算机元件的研制和生产铺平道路，科学家们预言，21世纪将是量子计算机、生物计算机、光学计算机和情感计算机的时代，就像电子计算机对20世纪产生了重大影响一样，各种新颖的计算机也必将对 21世纪产生重大影响，

1.2.2 计算机系统的组成

1.计算机的工作原理

计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。美籍匈牙利科学家冯·诺依曼奠定了现代计算机的基本结构，这一结构又称冯·诺依曼结构。

1946 年，美国科学家冯·诺依曼提出了程序存储式电子数字自动计算机的方案，并确定了计算机硬件体系结构的五个基本部件，即输入器、输出器、控制器、运算器和存储器。人们把冯·诺依曼的这个理论称为冯·诺依曼体系结构，从第一代计算机至第四代计算机，一直没有突破这种冯·诺依曼的体系结构。

计算机根据人们预定的安排，自动地进行数据的快速计算和加工处理。人们预定的安排是通过一连串指令(操作者的命令)来表达的，这个指令序列就称为程序。一个指令规定计算机执行一个基本操作。一个程序规定计算机完成一个完整的任务。一种计算机所能识别的一组不同指令的集合，称为该种计算机的指令集合或指令系统。在计算机的指令系统中，主要使用了单地址和二地址指令。

冯·诺依曼的思想可概括为以下三点。

(1)采用二进制形式表示数据和指令。指令是人对计算机发出的用来完成一个最基本操作的工作命令，是由计算机硬件来执行的。指令和数据在代码的外形上并无区别，都是由1和0组成的代码序列，只是各自约定的含义不同。采用二进制，使信息数字化容易实现，并可以用二值逻辑元进行表示和处理。

(2)采用存储程序方式。这是冯·诺依曼思想的核心内容。程序是人们为解决某一实际问题而写出的有序的一条条指令的集合，设计及书写程序的过程称为程序设计。存储程序方式意味着事先编制程序并将程序(包含指令和数据)存人主存储器中，计算机在运行程序时就能自动地、连续地从存储器中依次取出指令并执行。计算机的工作体现为执行程序，计算机功能的扩展在很大程度上体现为所存程序的扩展。可以这样概括冯·诺依曼型计算 计算器机的特点:存储程序并按地址顺序执行。

(3)计算机由运算器、存储器、控 设 存储器

制器、输人设备和输出设备 输入数报

按照冯·诺依曼存储程序的原理， 冯·诺依曼体系结构

算机在执行程序时须先将要执行的相关程序和数据放入内存储器中，在执行程序时， CPU根据当前程序指针寄存器的内容取出指令并执行指令，然后再取出下一条指令并行，如此循环下去，直到程序结束指令时才停止执行。其工作过程就是不断地取指令和执行指令的过程，最后将计算的结果放人指令指定的存储器地址中。计算机工作过程中所要涉及的计算机硬件部件有内存储器、指令寄存器、指令译码器、计算器、控制器、运算器和输入/输出设备等。

具体工作步骤如下。

第一步:将程序和数据通过输入设备送入存储器。

第二步:启动运行后，计算机从存储器中取出程序指令送到控制器去识别，并分析该指令要做什么事。

第三步:控制器根据指令的含义发出相应的命令，如加法、减法，然后将存储单元中存放的操作数据取出送往运算器进行运算，再把运算结果送回存储器指定的单元中。

第四步:当运算任务完成后，就可以根据指令将结果通过输出设备输出。

2.计算机硬件系统

微型计算机硬件的组成部分包括主机、输入/输出设备和辅助存储器。

按照功能组合，运算器和控制器构成计算机的中央处理器(Central Processing Unit，CPU)，中央处理器与内存构成计算机的主机，其他外存储器、输入/输出设备统称为外部设备。五个基本部件对应的硬件设备如图1-13 所示。

(1)主机的组成。主机是微型计算机的核心部分，微型计算机的主要性能指标，如运算速度、存储容量和28 字长主要是由主机决定。主机的外壳叫做主机箱，主机箱内包含主板、CPU、存储器、显卡、 声卡和硬盘等部件。

①主板。主板(如图1-14所示)是位于主机箱底部的一块大型印刷电路板，是主机内其他部件(如CPU、内存等)的载体，也是输 人、输出设备与主机交互的桥梁。主板对于微型计算机就好像房子的结构对于房子 一样重要。一块好的主板，不但速度快、耐用，更有利于系统的扩充与升级。主板包包含 CPU插槽/插座、内存插槽、局域总线的扩展总线、高速缓存、时钟和 CMOS S 主板 BIOS、软/硬盘、串口、并口等外设接口、控制芯片等。

②CPU。中央处理器(如图1-15所示)是计算机的控制中心，完成计算机的所有指令及数据的运行，CPU安装在主板上，由运算器和控制器构成。由于CPU被集成在一个半导体芯片上，故又称为微处理器。

a.运算器(Arithmetic Logic Unit，ALU)。运算器又称为算术逻辑单元(Arith metic and Logic Unit，ALU)，用来完成算术运算和逻辑运算，是计算机实现高速运算的核心。运算器硬件结构由两部分组成，一部分是算术逻辑运算部件，由加法器及其他逻辑运算部件和各种数据通道组成，是运算器的核心;另一部分是寄存器，用于暂存参与运算的数据和运算结果。运算器依照指令的要求，在控制器的作用下，对信息进行算术运算、逻辑运算等操作。

b.控制器(Control Unit)。控制器是计算机的管理机构和指挥中心，计算机的各部件在它的指挥下协调工作。它首先从存储器中取出指令，然后产生一系列控制信号，控制计算机各部件协调工作。

③存储器(Memory)。存储器是计算机的记忆部件，用来存放数据、程序和计算结果。微型计算机的存储器分为三种，即高速缓冲存储器(Cache)、主存储器(内存)和外存储器。Cache 可直接做在CPU芯片里面，内存由半导体芯片构成，外存用廉价的磁性材料制造。

Cache 可以设置在 CPU内部，它与运算和控制部件距离较近，工作过程完全由硬件电路控制，因此数据的存取速度很快，一般速度高出内存数倍。Cache 容量较小，大都在1MB以下。在计算机运行时，Cache用来存放当前正在执行的程序(段)或正处理的数据。

内存储器简称内存，又叫主存储器或简称主存(如图1-16所示)。内存容量小，速度快，它是计算机运算过程中主要使用的存储器，成为计算机主机的一个部分。内存包括只读存储器(ROM)和随机存储器(RAM)两部分。内存是计算机工作过程中主要使用的存储器。存储容量从几兆字节(MB)到若干G字节，女16MB、32MB、64MB、128MB、1G、4G、8G、16G等。

a.只读存储器 ROM(Read OnlyMemory)。ROM中存放着计算机运行必要的程序，关机后不会丢失。只读存储器 ROM，在计算机工作时只能读出(取)，不能写入(存)。ROM中存储的程序或数据是在组装计算机之前写好了的。只读存储器芯片有三种:MROM称为掩模ROM，存储内容在芯片生产过程中就写好了: PROM称为可编程ROM，存储内容由使用者一次写人，不能再更改;EPROM称为光擦可编程ROM，使用者可以多次更改写人的内容。

b. 随机存储器 RAM(Read Access Memory)。RAM提供系统程序和用户程序的运行空间，关机后内容消失。随机存储器 RAM，可随时读出和写人，分为 DRAM(动态RAM)和 SRAM(静态 RAM)两大类。DRAM 内存容量大、速度较慢、价格便宜，内存的大部分都是由 DRAM 构成;SRAM 速度快，价格较贵，常用于高速缓冲存储器。

外存储器简称外存，也叫辅助存储器。外存容量大，价格低，存取速度慢，用于存放暂时不用的程序和数据，作为主存储器的后援存储器。外存储器由磁性材料或反光材料制成，可以长久存放大量的程序和数据。外存储器不能直接与CPU或I/O设备进行数据交换，

只能和内存交换数据。常见的外存储器有软盘、磁盘、 图1-17 U盘

光盘、U 盘和移动硬盘，如图1-17所示。U盘又称为

闪存盘。U盘的特点是容量大，携带方便等;移动硬盘的特点是容量大，单位存储成本低、速度快、兼容性好(即插即用)，具有良好的抗震性能。

④ 输人设备。输入设备(InputEquipment)用于向计算机输人程序和数据，它将数据从人类习惯的形式转换成计算机的内部二进制代码放在内存中。常见的输人设备有键盘、鼠标、扫描仪、麦克风和耳机等。

键盘分为普通104键笔记本计算机的键盘、人体工程学键盘和适合上网的Internet键盘。不过各种键盘能够实现的功能在大体上是一致的。

常用的鼠标有机械式和光电式两种，两者在控制光标移动的原理上有所不同 内部橡皮球的滚动，带动两侧的转轮，改变光标的位置。 机械式鼠标的特点是可以在任何光滑的表面上摩擦使光标移动。机械鼠标通过光电式鼠标的特点是灵敏度很高，光标控制较精细，需在一块画满小方格的金属发上使用。它是通过光的反射来确定鼠标的位置，内部有红外线的发射和接收装置。扫描仪可以将纸上的图像输入到计算机，以便于我们在计算里进行处理，扫描分辨率的高低是衡量扫描仪性能的重要指标。一般扫描仪的分辨率在300dpi到2 400dpi。dpi 是“dot per inch”的缩写，就是指在每英寸长度内的点数。通常使用dpi作为扫描器和打印机的解析度单位，数值越高表示解析度越高。

为专业级的麦克风，麦克风是由声音的振动传到麦克风的振膜上，推动里边的磁铁形成变化的电流，这样变化的电流被送到后面的声音处理电路进行放大处理。

为“耳麦”，耳麦由麦克风(输人设备)和耳机(输出设备)组成。

数码相机(DigitalCamera)(如图1-23所示)是把图像信息转化为数字信息存储在存储器上。数字相机的存储器是一种半导体材料。要想冲洗照片，只要将存在数码相机中的信号输入计算机，经过计算机处理后，在打印机上输出即可。

⑤输出设备(OutputEquipment)。输出设备用来将计算机处理结果从存储器中输出，将计算机内的二进制代码形式的数据转换成人类习惯的文字、图形和声音等形式。常见的输出设备有显示器、打印机、绘图仪等。

显示器 是计算机系统最重要的也是必不可少的输出设备，是实现人机对话的重要工具。显示器可以显示键盘输人的信息，也可以将计算机处理的结果或一些提示信息以文字或图形的形式显示出来。显示器主要有两种，即阴极射线管(CathodeRayTube，CRT)显示器和液晶(Liquid Crystal Display，LCD)显示器。

CRT显示器学名为“阴极射线显像管”。它主要由电子枪、偏转线圈、荫罩、高压石墨电极和荧光粉涂层以及玻璃外壳五部分组成。其中我们印象最深的肯定是玻璃外壳，也可以叫做荧光屏，因为它的内表面可以显示丰富的色彩图像和清晰的文字。CRT显示器并不是直接将这三基色画在荧光屏上，而是用电子束来进行控制和表现的。

LCD显示器又称为液晶显示器。是平面超薄的显示设备，它由一定数量的彩色或黑白像素组成，放置于光源或者反射面前方。液晶显示器功耗很低，它的主要原理是以电流刺激液晶分子产生点、线、面配合背部灯管构成画面。

显示器的主要技术参数如下。

(1)屏幕尺寸:主要有14英寸、15英寸、17英寸、20英寸等规格。

(2)点距:屏幕上荧光点间的距离。现有的规格有0.20，0.25，0.26，0.28，0.31，0.39(毫米)等。

(3)显示分辨率:通常写成(水平点数)(垂直点数)的形式，目前1024x768的分辨率较普及。

(4)刷新频率:每分钟屏幕画面更新的次数，一般是75~200Hz。

打印机是计算机系统另一重要输出设备。它提供了将计算机中的文字、图形等信息输出到纸张上的功能。目前，常见的打印机有三种，即针式打印机、喷墨打印机和激光打印机。

针式打印机通过打印头中的24根针击打复写纸，从而形域字体。在使用中，用户可以根据需求来选择多联纸张，一般常用的多联纸张有2联。3联，4联纸，其中也有使用市联的打印机纸。目前只有针式打印机能够快速完成多联纸张的一次性打印、针式打印机的特点是打印速度慢、效果较差、噪声大，但使用的成本低。

资墨打印目前采用的技术主要有两种;连续式喷墨技术与随机式喷墨技术，早期的喷墨打印机以及当前大幅面的喷墨打印机都是果用连续式喷墨技术，而当前市面流行的喷墨打印机都普遍采用随机喷墨技术，连续喷星技术以电荷调制型为代表。随机式喷墨系统中墨水只在打印需要时才喷射，所以又称为按需式，喷墨打印机的特点是，打印速度较慢、效果一般、噪声小，打印机价格低，但墨盒的价格高，所以使用的成本较高

激光打印机是利用激光扫描成像技术、计算技术、电子照相技术进行高质量打印的设备。它是将激光扫描技术和电子照相技术相结合的打印输出设备，其基本工作原理是由计算机传来的二进制数据信息，通过视频控制器转换成视频信号，再由视频接口/控制系统把视颇信号转换为激光驱动信号，然后由激光扫描系统产生载有字符信息的激光束，最后由电子照相系统使激光東成像并转印到纸上。激光打印机的特点是打印速度快、效果好、噪声小，而且使用成本低，但打印机价格很昂贵。

3.计算机的性能指标

台微型计算机功能的强弱或性能的好坏，不是由某项指标来决定的，而是由它的系统结构、指令系统、硬件组成、软件配置等多方面的因素综合决定的。但对于大多数普通用户来说，可以从以下几个指标来大体评价计算机的性能。

(1)运算速度.运算速度是衡量计算机性能的一项重要指标。通常所说的计算机运算速度(平均运算速度)，是指每秒钟所能执行的指令条数，一般用“百万条指令/秒”(Million Instruction Per Second，MIPS)来描述。同一台计算机，执行不同的运算所需时间可能不同，因而对运算速度的描述常采用不同的方法。常用的有 CPU时钟颜率(主频)、每秒平均执行指令数(IPS)等。微型计算机一般采用主频来播述运算速度，例如，Pentium/133的主频为133MHzPentium415G的主频为I536MHz，酷睿双核I3主频提高到3100MHz，酷睿四核17主频在3500MHz。一般说来，主频越高，运算速度就越快。

(2)字长，计算机在同一时间内处理的一组二进制数称为一个计算机的“字”，面这组二进制数的位数就是“字长”，在其他指标相同时，字长越大计算机处理数据的速度就越快。早期的微型计算机的字长一般是8位和16 位。586(Pentium, Pentium Pro. PentiumI.PentiumI，Pentium 4)大多是32位，现在的大多数计算机都是64位的。

(3)内存储器的容量，内存储器，也简称主存，是CPU 可以直接访问的存储器，需要执行的程序与需要处理的数据就是存放在主存中的，内存储器容量的大小投映了计算机即时存储信息的能力。随着操作系统的升级，应用软件的不断丰富及功能的不断扩展，人们对计算机内存容量的需求也不断提高。运行 Windows 95 Windows98操作系统至少需要16MB的内存容量，WindowsXP需要128MB以的内存容量，Windows7则需要 512MB 内存。目前主流个人计算机的内存为5G，内存容量越大，系统功能就越强大，能处理的数据量就越庞大。

(4)外存储器的容量，外存储器容量通常是指硬盘容量(包括内置硬盘和移动硬盘)。外存储器容量越大，可存储的信息就越多，可安装的应用软件就越丰富。目前、硬盘的容量有 40GB、80GB、100GB、160GB、200GB、500GB、640GB750GB、1000GB、1.5TB、2TB、3TB、4TB，硬盘技术还在继续向前发展，更大容量的硬盘还将不断推出。

(5)接口的标准与类型。接口是指设备与计算机或与其他设备连接的端口。它其实是一组电气连接和信号交换标准。接口从其传送信息的方式上可分为串行接口和并行接口。系统中所选接口的标准和种类，直接影响着系统连接外设的能力和与外设间信息交换的速度。目前常用的串行接口主要包括USB接口(如USB2.0 标准，传输速度达到480Mb/s)、IEEE 1394 接口(如 IEEE 1394b 1.3.1版，速度从800Mb/s起步，最高可达3.2Gb/s)及传统的 RS232 接口等。常用的串行接口主要是SCSI接口。SCSI标准的全名是小型设备通用接口标准。扫描仪上常用的是SCSIII标准，它的速度是10MB。快速SCSI标准(UltraSCSI)速度达到了20MB，而宽式快速SCSI(简称SCSI UW)速度可达40MB。但这两种标准目前只是用来连接硬盘。

(6)系统的软件配置。系统的软件配置应考虑操作系统的功能、算法语言的种类、应用程序库等情况而定。

(7)可靠性，计算机系统的可靠性指标通常用“平均无故障时间”和“平均维修时间”来衡量。“平均无故障时间”是指系统两次故障之间平均正常运行的时间;“平均维修时间”是指从故障出现到故障排除恢复正常运行所需要的全部时间。可靠性评价方法是通过建立可靠性模型和收集大量现场数据，利用概率统计、集合论短阵代数等数学分析方法获得系统故障的概率分布，进而得到可靠性指标的平均值和标准偏差，

4.计算机软件系统

计算机软件(Computer Software，也称软件、软体)是指计算机系统中的程序及其文档，程序是计算任务的处理对象和处理规则的描述;文档是为了便于了解程存所需的阐明性资料。程序必须装人机器内部才能工作，文档一般是给人看的，不一定装人机器。

计算机软件都是用各种计算机语言(也叫程序设计语言)编写的。最底层的叫“机器语言”，它由一些“0”和“1”组成，可以被某种计算机直接理解，但人就很难理解，上面一层叫“汇编语言”，它只能由某种计算机的汇编器翻译成机器语言程序才能执行，我们能够理解汇编语言，但是我们常用的语言是更上一层的高级语言。4比如C.Java，Fortran，BASIC。这些语言编写的程序一般都能在多种计算机上运行，但必须先由一个叫做编译器或者是解释器的将高级语 言程序翻译成特定的机器语言程序。

由于机器语言程序是由一些“0”和“1”组成的，所以以它又被称为二进制代码。

汇编语言和高级语言程序也被称为源码。在实际工作中， 一般来讲，编程人员必须要有源码才能理解和修改一个程序。很多软件厂家只出售二进制代码。近年来，国际上开始流行一种趋势，即将软件的源码公开，供全世界界的编程人员共享，这叫“开放源码运动”。没有软件的计算机，也叫“裸机”，可以说是废铁一堆。

计算机软件总体分为系统软件和应用软件两大类。

系统软件是各类操作系统，如Windows， Linux，Unix等，还包括操作系统的补丁程序及硬件驱动程序，都是系统软件类。

应用软件可以细分的种类就更多了，如工具软件、游戏软件、管理软件等都属于应用软件类。

件、游戏软件、管理软件等都属于应用软件类。

系统软件

系统软件是负责管理计算机系统中各种独立的硬件， 使得它们可以协调工作。

系统软件使得计算机使用者和其他软件将计算机视为一个整体而不需要顾及底层每个硬件是如何工作的。

一般来讲，系统软件包括操作系统和一系列基本的工具(比如编译器，数据库管理，存储器格式化，文件系统管理，用户身份验证，驱动管理，网络连接等方面的工具)。

(1)操作系统。系统软件的核心是操作系统。操作系统是用以控制和管理计算机软、硬件资源，方便用户使用计算机的程序的集合，是直接运行在“裸机”上的最基本的系统软件，任何其他软件都必须在操作系统的支持下才能运行。操作系统是用户和计算机的接口，同时也是计算机硬件和其他软件的接口。操作系统的功能包括管理计算机系统的硬件、软件及数据资源，控制程序运行，改善人机界面，为其他应用软件提供支持等，使计算机系统所有资源最大限度地发挥作用，提供了各种形式的用户界面，使用户有一个好的工作环境，为其他软件的开发提供必要的服务和相应的接口。

操作系统的种类相当多，各种设备安装的操作系统可可从简单到复杂，可分为智能卡操作系统、实时操作系统、传感器节点操作系统、 嵌人式操作系统、个人计算机操作系统、多处理器操作系统、网络操作系统和大型机机操作系统。

按照应用领域划分主要有三种，即桌面操作系统、服作器操作系统和嵌入式操作系统。

(2)程序设计语言和语言处理程序

①程序设计语言。语言处理程序除个别常驻在内存中可以独立运行外，其他帮序都必须在操作系统的支持下运行。

a、机器语言。机器语言是指机器能直接识别的语言，它是由“1”和“0”组成的一组代码指令。例如、01001001，作为机器语言指令，可能表示将某两个数相加机器语言的优点是占有内存执行速度快:缺点是面向具体机器、通用性差，而且，直接采用机器语言去编制程序，不但效率低也容易发生差错，编程工作量大，难以维护，还要求程序编制者深人了解硬件的结构。因此在计算机的发展过程中，出现了汇编语言和各种各样的高级语言，用于帮助人们更有效、更方便地编制程序。

6.汇编语言、汇编语言是由一组与机器语言指令一一对应的符号指令和简单法组成的、例如、“ADDA，B”可能表示将A与B相加后存人B中，它可能与例机器语言指令01001001直接对应。汇编语言保持了计算机语言的优点，同样从属于不同类型的机器，编写程序必须经汇编程序翻译成计算机能够识别处理的二进制目标代码程序，再经过连接，形成可执行程序才能运行。汇编语言和机器语言一样与计算机的硬件密切相关，因此称为“面向机器的语言”。

c、高级语言。高级语言接近日常用语，对机器依赖性低，是适用于各种机器的计算机语言，所以高级语言是“面向用户的语言”。这种语言已经克服了低级语言在编程与阅读上的不便，与自然语言和数学语言比较接近，编程时不必熟悉指令系统。具有较强的通用性，高级语言又可分为面向过程的语言与面向对象的语言。目前。高级语言已开发出数十种，如BASIC 语言、C语言、Java 语言、C++语言。高级语言由语句组成，每一条语句对应着一组机器指令，高级语言不能直接执行、必须经过翻译程序(编译程序或解释程序)，译成机器语言目标代码才能执行。

2语言处理程序。语言处理程序用于把人们编制的高级语言和汇编语言源程序转换成机器能够解释的目标程序。这个转换过程有两种，即解释和编译。

解释程序则对高级语言程序逐句解释执行。这种方法的特点是程序设计的灵活性大，但程序的运行效率较低。BASIC 语言本来属于解释型语言，但现在已发展为也可以编译成高效的可执行程序，兼有两种方法的优点。Java 语言则先编译为Java字节码，在网络上传送到任何一种机器上之后，再用该机所配置的Java 解释器对 Java 字节码进行解释执行。

编译程序把高级语言所写的程序作为一个整体进行处理，编译后与子程序库连接，形成一个完整的可执行程序。这种方法的缺点是编译、连接比较费时，但可执行程序运行速度很快。C++/C、Delphi语言等都采用这种编译方法。

应用软件

应用软件是为了某种特定的用途而被开发的软件。它可以是一个特定的程序，比如一个图像浏览器，也可以是一组功能联系紧密，可以互相协作的程序的集合。36 比如微软的Office软件，也还可以是一个由众多独立程序组成的庞大的软件系统、比如数据库管理系统。

为解决计算机各类问题而编写的程序称为应用软件，它又可分为用户程序与应用软件包。

(1)用户程序。用户程序是用户为了解决特定的具体问题而开发的软件。编制用户程序应充分利用计算机系统的各种现成软件，在系统软件和应用软件包的支持下可以更加方便、有效地研制用户专用程序，如火车站或汽车站的票务管理系统、人事管理部门的人事管理系统和财务部门的财务管理系统等。

(2)应用软件包。应用软件包是为实现某种特殊功能而精心设计的、结构严密的独立系统，是一套满足同类应用的许多用户所需要的软件。例如， OpenOffice.org 办公套件中含 Writer(字处理)、Cale(电子表格)、Impress(电子演示文稿)等应用软件，是实现办公自动化很好的应用软件包。

1.2.3 计算机的正确使用方法

为了让我们的计算机能够更好地工作，我们必须养成良好的使用计算机的习惯。

1.计算机的工作环境

如果想让一台计算机能保持正常的工作状态并延长使用寿命，必须使其处于一个适合的工作环境。而一个良好的计算机工作环境必须满足下面的条件;

(1)温度。一般计算机应工作在20~25℃的环境中。

(2)防尘工作。计算机要求安放在粉尘较少的地方。如果灰尘侵人计算机内部，经过长期的积累后，容易引起软驱光驱读写错误，严重时，还容易引起计算机电路短路。因此计算机在运行一段时间后，应进行相应的清洁工作。

(3)远离电磁干扰。如果计算机经常处于较强的磁场的工作环境中，有可能造硬盘上数据的损失。强磁场甚至还可能使计算机出现一些莫名其妙的现象，如显示器可能会产生花斑抖动等电磁干扰，磁场较强的设备主要有音响设备、电机、大功能电器电源、静电以及较大功率的变压器，甚至日光灯等。因此应尽量使计算机远离这些干扰源。

(4)注意电源的稳定性。如果电压不够稳定，会影响计算机的工作状态，因此最好考虑给计算机配备一个稳压电源。

2.养成良好的使用习惯

(1)开关机。开机的顺序是先打开外设，如显示器、打印机、扫描仪等的电源，然后再打开主机电源。

关机顺序则恰好相反，先关闭主机电源，再关闭外设电源。这里需要注意的是，关机时应在计算机系统上使用软件关机，不可直接按电源开关进行关机，避免硬关机造成主机硬件故障或系统破坏

(2)繁地开关机关机与开机之间的时间间隔应不少于30秒。

(3)定期清洁计算机。

(4)在增删计算机的硬件设备时，必须要先断掉与电源的连接，并确认身体不带静电时才可进行操作，这包括上面提到的清洁操作。

(5)在接触电路板时，不应用手直接触摸电路板上的铜线及集成电路的引脚，以免人体所带的静电损坏元器件。

(6)计算机在通电之后，不应随意地移动和震动计算机，以免因震动而造成硬盘表面的划伤，

3.硬件的保养

(1)CPU的保养。CPU对于计算机，也就像人的大脑，它从计算机启动到关闭都不停地运作，因此对它的保养、维护是很重要的。

①散热。CPU工作的同时一定会产生热量，CPU的正常工作温度为35~65℃，具体根据不同的CPU和不同的主频而定。散热效果良好的风扇才能保证 CPU 性能的正常发挥，一般在风扇的外包装上会标明它适用的CPU型号和频率范围。

2防振。现在的风扇转速可达4000~7200r/min，这就容易发生CPU与散热风扇的“共振”，导致CPU的DIE被逐渐磨损，引起CPU与CPU插座接触不良，因此，应选择正规厂家生产的散热风扇，正确安装扣具，防止共振。

③减压。安装散热风扇时，扣具的压力要适中。如果散热风扇扣具压力过大，会将 CPU 的内核压毁。

④报警。在安装CPU时注意将测温探头贴紧CPU底部，以确保监测 CPU温度变化的准确性。只要CPU超过了预设的温度范围(一般设为70℃)，主板会立即报警、重启或关机。

⑤安居。选择大功率的优质电源和内部空间宽敞的机箱，为CPU的运行提供良好的基础。

除尘。及时清除积聚在CPU表面上的灰尘，以免造成短路烧毁 CPU。

(2)硬盘的保养。目前计算机系统的故障几乎30%是由于硬盘损坏所引起的。其中有相当一部分是由于使用者未根据硬盘特点采取切实可行的维护措施所致，因此硬盘在使用中必须加以正确维护，否则可能会出现硬盘故障或缩短硬盘的使用寿命，甚至殃及所存储的信息，给工作带来不可挽回的损失。在使用硬盘时应注意以下问题。

①正在对硬盘读写时，不能关掉电源。在对硬盘进行读写时，硬盘处于高速旋转状态中，如果此时忽然关掉电源,将导致磁头与盘片猛烈摩擦从而损坏硬盘。以在关机时，一定要注意面板上的硬盘指示灯，确保硬盘完成读写之后才能关机。

②注意防尘，保持使用环境的清洁卫生。环境中灰尘过多，会被吸附到印制电路板的表面及主轴电机的内部，硬盘在较潮湿的环境中工作，会使绝缘电阻下降，可能会引起工作不稳定，甚至损坏某些电子器件，或者使得某些对灰尘敏感的传感38卫减气含尘量用户不能自行拆开硬盘盖，否则空气中的灰尘进入，盘内磁头在进行读写操作时将划伤盘片或磁头。因此，硬盘出现故障时，绝不允许在普通条件下拆开盘体外壳螺钉。

③防止硬盘受震动。硬盘是十分精密的设备，不工作时，磁头与盘片是不接触的。工作时，磁头在盘片表面的浮动高度只有几微米。硬盘在进行读写时一旦发生较大的震动，就可能造成磁头与数据区相撞击，导致盘片数据区损坏或划盘，甚至丢失硬盘内的文件信息。因此，在主轴电机尚未停机之前，严禁搬运硬盘，以免磁头与盘片产生撞击擦伤盘片表面的磁层。在硬盘的安装拆卸过程中，更要加倍小心，严禁摇晃或磕碰。

④防止计算机病毒对硬盘的破坏。病毒对硬盘中存储的信息有很大的威胁，所以应利用版本较新的抗病毒软件对硬盘进行定期的病毒检测。发现病毒，应立即采取办法清除。尽量避免对硬盘进行格式化，因为硬盘格式化会丢失全部数据，并减少硬盘的使用寿命。当从外来软盘拷贝信息到硬盘时，先要对软盘进行病毒检查，防止硬盘由此染上病毒破坏盘内数据信息。

(3)液晶显示器的保养。

①尽量避免长时间显示同一张画面。液晶显示器会因为长时间的工作引起内部的老化或烧坏，尤其是在长时间内显示同一张画面，如果显示器长时间地连续显示一种固定的内容，就有可能导致某一些像素过热，进而造成内部烧坏，产生坏点。这种损坏不可逆，且不能修复。因此我们在使用时应该注意:在没有工作的时候，关闭显示器;如果只是暂时离开，选择屏幕保护程序。

②使用推荐的最佳分辨率。液晶显示器是一种直接像素--对应的显示方式。液晶显示器把显卡输出的模拟显示信号通过处理，转换成该像素在屏幕上的绝对地址的显示信号，然后再送人液晶板，直接把显示信号加到相对应的像素上的驱动管上。

如果显卡上有DVI接口直接输出到液晶的数字接口上，这种全新的显示方式就没有任何像素损失，把显卡输出的信号完美地显示出来。但是，在显示小于最佳分辨率的画面时，液晶显示则采用两种方式来显示。一种是居中显示，比如最佳分辨是1024x768的液晶显示器在显示800600分辨率时，就只是以中间那800500个像素来显示画面，周围则为阴影，这种方式由于信号分辨率也是一一对应，所以画面清晰，但是画面太小。另外一种则是扩大方式，就是将800x600 的画面通过计算方式扩大为1024x768的分辨率来显示，由于此方式处理后的信号与像素并非一一对应，虽然画面大，但是比较模糊。因此还是使用推荐的最大分辨率合适

③保持使用环境的干燥，远离一些化学药品。其实在使用电器时都要注意湿度。当周围环境湿度增大时，电器内部就会结露，易造成漏电、短路的现象，因此不要把液晶显示器放在潮湿的地方，如果湿气已经进人了液晶显示器，就必须将其放到比较温暖的地方，以便让其中的水分挥发掉。为了避免显示器寿命的缩短，尽量避 免显示器与水分和化学药品接触。

④禁止带电操作。液晶显示器的功耗比较小，但电压还是很高的，即使在断电之后，留存的瞬间电压也是挺高的，背景照明组件中的CFL变压器依旧带有大约1000V的高压，因此不能在带电情况下打开显示器的后盖。

5液晶显示器的屏幕清洗，液晶显示器的清理方法是使用沾有少许玻璃清洁剂的软布，小心地把污迹擦去，擦拭时力度要轻，否则显示器屏幕会因此而短路攒坏。在这一过程中千万不要让水流到解幕与屏幕框的接口中，以免出现短路烧坏显示器，也不要用硬质毛中擦洗屏幕表面，以免将屏幕表面擦起毛而影响显示效果。清洁显示屏还要定时定量，领繁擦洗也是不对的，那样同样会对显示屏造成一些不良影响，

(4)光驱的保养，

①保持光驱、光盘清洁。光驱采用了非常精密的光学部件，而光学部件最怕的是灰尘污染，灰尘来自于光盘的装入、退出的整个过程，光盘是否清洁对光驱的寿命也有相关直接关票，所以，光盘在装人光驱前应作必要的清洁，对不使用的光盘要妥善保管，以防灰尘污染。

2保持光驱水平放置，在机器使用过程中，光驱要保持水平放置，其原因是如果光驱不是水平放置，光盘在旋转时，重心可能因不平衡而发生变化、轻微时可使读盘能力下降，严重时可能损坏激光头，有些人使用计算机光驱在不同的机器上安装软件，常把光驱拆下拿来拿去，甚至随身携带，这对光驱损害很大、主要危害是光驱内的光学部件、激光头因受需动和创斜放置而发生变化，导致光驱性断下降。

③养成关机前及时取盘的习性。光驱内一旦有光盘，不仅在计算机启动时要有很长的读盘时间，而且光盘也将一直处于高速旋转状态，这样低增加了激光头的工车时间，也使光驱内的电机及传动部件处于察损状态，无形中缩短了光驱的寿命，因此使用者在关机前，应及时从光驱中取出光盘。

④减少光驱的工作时间。为了减少光驱的使用时间，延长光驱寿命、计算机用户可以在硬盘空间允许的情况下，把经常使用的光盘内容复制到硬盘内、直接读取文件或者通过虚拟光盘读取，

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