面向“新醫科”普通高等教育系列教材

醫學計算機應用基礎

劉?燕?姬朝陽◎主?編

李振新?崔莉萍?楊?馨◎副主編

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內容簡介

本書以教育部高等學校大學計算機課程教學指導委員會編制的《大學計算機基礎課程教學基本要求》

為依據，以計算思維為導向，結合編者多年的實際教學經驗編寫而成。

本書內容上與醫學應用相結合，突出醫學特色，培養并訓練讀者的計算思維模式，主要內容包括

計算機與計算思維、操作系統基礎、計算機網絡與信息安全、Word文字處理、Excel電子表格處理、

PowerPoint演示文稿制作、多媒體技術及應用、數據組織與管理、程序設計基礎、計算機新技術及醫學

應用等。本書既保證了計算機基礎課程教學內容的系統性和完整性，又兼顧了與醫學應用的知識聯系，

旨在培養學生的基本操作技能和解決實際問題的能力，思想上堅持育人和育才相統一，融入思政元素。

本書可作為高等院校非計算機專業計算機基礎課程的教材，尤其適合醫學類院校各專業使用，也可

作為全國計算機等級考試的培訓教材或相關人員的自學用書。

圖書在版編目（CIP）數據

醫學計算機應用基礎/劉燕,姬朝陽主編.—北京:

中國鐵道出版社有限公司,2022.8

面向“新醫科”普通高等教育系列教材

ISBN978-7-113-29324-6

Ⅰ.①醫…Ⅱ.①劉…②姬…Ⅲ.①計算機應用-

醫學-高等學校-教材Ⅳ.①R319

中國版本圖書館CIP數據核字(2022)第111680號

書名：醫學計算機應用基礎

作者：劉?燕?姬朝陽

策劃：韓從付???????????????編輯部電話：（010）63549508

責任編輯：陸慧萍?李學敏

封面設計：劉?穎

責任校對：孫?玫

責任印制：樊啟鵬

出版發行：中國鐵道出版社有限公司（100054，北京市西城區右安門西街8號）

網址：/51eds/

印刷：三河市興博印務有限公司

版次：2022年8月第1版2022年8月第1次印刷

開本：787mm×1092mm1/16印張：19字數：463千

書號：ISBN978-7-113-29324-6

定價：52.00元

版權所有侵權必究

凡購買鐵道版圖書，如有印制質量問題，請與本社教材圖書營銷部聯系調換。電話：（010）63550836

打擊盜版舉報電話：（010）63549461

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前言

隨著計算機及相關新技術在醫學領域中的廣泛應用，要求醫學類院校學生具備良好的

信息技術素養。本書以教育部高等學校大學計算機課程教學指導委員會編制的《大學計算

機基礎課程教學基本要求》為依據，結合編者多年來在大學計算機基礎教學改革方面的豐

富經驗，面向應用、服務專業，適合于醫學類院校本、專科學生使用。

本書編者均是多年在教學一線從事計算機基礎課程教學和教育研究的教師。編者在編

寫過程中，將長期積累的教學經驗和體會融入知識系統中，力求使本書具有科學合理的知

識結構，能為讀者展示最新的計算機基礎知識。

本書特色如下：

（1）以案例為導向，融合醫學、面向應用

將理論教學與實例操作有機結合，突出實用性、可操作性。結合醫學相關案例，精心

提煉和設計了醫院門診掛號系統、醫學數據分析等方面的應用實例，突出知識性和基礎性

的同時，更強調素質養成和技能培養。

（2）體現教學改革成果，建設一流本科課程

本書作為河南省高等教育教學改革研究與實踐項目研究成果之一，配合省級線上線下

混合式一流課程的建設，是對大學計算機基礎教學內容改革的深入思考和實踐總結。

（3）價值引領，融入課程思政元素

根據教育部印發的《高等學校課程思政建設指導綱要》，將思政元素滲透到具體章節

中，采用多種形式引導讀者在學習知識的過程中，領悟其中所蘊含的思想價值和人文精神，

達到課程育人的目的。

本書以計算機知識為基礎，以實際應用為主導，結合國內外當前計算機領域發展最新

成果和資料，構建具有醫學特色的計算機應用基礎知識框架。全書共分為10章，共六個知

識模塊。模塊一：計算機基礎知識，包括第1、2、3章，主要介紹計算機發展與組成、計

算思維與醫學、操作系統基本概念及操作和計算機網絡基礎知識；模塊二：辦公軟件，包

括第4、5、6章，主要介紹O?ce2016辦公軟件的操作方法；模塊三：多媒體技術，即第

7章，主要介紹多媒體技術的基本概念及Photoshop軟件的使用；模塊四：數據庫管理系統，

即第8章，主要介紹數據庫基礎知識及Access數據庫應用技術；模塊五：程序設計方法，

即第9章，主要介紹程序設計的基本方法和Python程序設計語言；模塊六：與計算機相關

的新技術，即第10章，主要介紹云計算、物聯網、大數據等新技術的基本特點及醫學相關

應用。

本書由劉燕、姬朝陽任主編，并負責全書的總體策劃與統稿、定稿工作，李振新、崔莉萍、

楊馨任副主編。具體編寫分工如下：劉燕編寫第1章，石巧連編寫第2章，程李晴編寫第3章，

崔莉萍編寫第4、9章，楊馨編寫第5、7章，姬朝陽編寫第6章，吉偉萍編寫第8章，李振新、

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醫學計算機應用基礎

靳瑞霞編寫第10章。

在編寫本書過程中，得到了新鄉醫學院、許昌學院、中國鐵道出版社有限公司的大力

支持和幫助，在此表示衷心的感謝！

目前，計算機技術發展迅猛，其應用領域越來越廣，技術手段也在不斷地進步，由于

編者水平有限，書中難免存在諸多不妥之處，懇請讀者批評指正。

編者

2022年4月

II

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目錄

第1章計算機與計算思維1

1.1基礎知識1

1.1.1計算機的發展歷程1

1.1.2計算機的分類5

1.1.3計算機的應用領域6

1.2計算機系統的組成及工作原理8

1.2.1計算機系統的基本組成8

1.2.2計算機系統的工作原理9

1.2.3計算機硬件系統10

1.2.4計算機軟件系統12

1.3數制及數制間轉換13

1.3.1存儲單位和存儲容量13

1.3.2數制與編碼14

1.3.3字符的二進制編碼16

1.4計算思維18

1.4.1計算思維的概念18

1.4.2計算思維的本質19

1.4.3計算思維的特征19

1.4.4計算思維的應用20

第2章操作系統基礎22

2.1操作系統的概述22

2.1.1操作系統的概念22

2.1.2操作系統的功能23

2.1.3操作系統的分類25

2.1.4典型的操作系統26

2.2Windows10操作系統28

2.2.1Windows10操作系統概述28

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醫學計算機應用基礎

2.2.2Windows操作系統基本操作29

2.2.3文件管理39

2.2.4磁盤管理44

2.2.5控制面板46

第3章計算機網絡與信息安全50

3.1計算機網絡概述50

3.1.1計算機網絡的基本概念51

3.1.2計算機網絡的組成、功能和分類51

3.1.3計算機網絡體系結構53

3.2Internet及其應用56

3.2.1Internet概述56

3.2.2IP地址與域名系統58

3.2.3Internet的應用62

3.3信息安全與網絡道德64

3.3.1信息安全概述64

3.3.2信息安全技術66

3.3.3計算機病毒69

3.3.4信息安全的道德與法規70

第4章Word文字處理74

4.1Word2016概述74

4.1.1Word2016簡介74

4.1.2Word2016的啟動與退出75

4.1.3Word2016的工作窗口76

4.2文檔編輯80

4.2.1文檔的新建、打開與關閉80

4.2.2文檔的保存與保護82

4.2.3文檔的輸入86

4.2.4文檔的編輯88

4.2.5查找和替換93

4.3文檔排版95

4.3.1設置字符格式95

II

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目?錄

4.3.2設置段落格式96

4.3.3邊框和底紋97

4.3.4項目符號和編號98

4.3.5頁面設置99

4.3.6文檔打印104

4.4制作表格104

4.4.1創建表格105

4.4.2編輯表格106

4.4.3格式化表格108

4.5圖形及其他對象109

4.5.1插入圖片109

4.5.2插入圖形110

4.5.3插入藝術字110

4.5.4插入文本框111

4.5.5插入公式111

4.5.6首字下沉111

4.6高級排版112

4.6.1樣式與模板112

4.6.2目錄114

4.6.3郵件合并114

4.6.4審閱功能116

第5章Excel電子表格處理118

5.1Excel2016概述118

5.1.1Excel2016的啟動與退出118

5.1.2Excel2016窗口的組成119

5.2Excel2016的基本操作與編輯121

5.2.1工作簿的基本操作121

5.2.2工作表的基本操作123

5.2.3單元格的基本操作124

5.2.4數據的輸入與編輯127

5.2.5Excel獲取外部數據131

5.3工作表的格式化132

III

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醫學計算機應用基礎

5.3.1設置單元格格式132

5.3.2設置數據格式133

5.3.3自動套用格式134

5.3.4條件格式135

5.4公式和函數136

5.4.1公式的使用136

5.4.2單元格的引用138

5.4.3函數的使用139

5.5數據圖表化141

5.5.1圖表的類型141

5.5.2圖表的創建142

5.5.3圖表的編輯與格式化143

5.5.4迷你圖144

5.6數據管理和分析144

5.6.1數據清單144

5.6.2數據排序145

5.6.3數據篩選146

5.6.4分類匯總146

5.6.5數據透視圖表148

5.6.6數據分析149

5.7頁面設置和打印150

5.7.1頁面設置151

5.7.2頁眉/頁腳設置151

5.7.3打印預覽與打印151

第6章PowerPoint演示文稿制作154

6.1PowerPoint2016概述154

6.1.1PowerPoint2016的窗口組成154

6.1.2演示文稿視圖156

6.2演示文稿的創建與編輯158

6.2.1創建演示文稿158

6.2.2幻燈片的基本操作159

6.3演示文稿的風格設計161

IV

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目?錄

6.3.1設置幻燈片的大小和方向161

6.3.2設置主題162

6.3.3應用幻燈片版式162

6.3.4設置幻燈片背景162

6.3.5使用母版163

6.4多媒體及動畫設置165

6.4.1插入音頻與視頻165

6.4.2插入鏈接167

6.4.3動畫設置169

6.5演示文稿的放映與輸出173

6.5.1幻燈片切換173

6.5.2設置放映方式174

6.5.3演示文稿的輸出175

第7章多媒體技術及應用178

7.1多媒體技術概述178

7.1.1多媒體與多媒體技術178

7.1.2媒體的相關技術180

7.1.3媒體技術在醫學中的應用181

7.2多媒體信息處理182

7.2.1聲音信息的數字化處理182

7.2.2圖形圖像信息處理183

7.2.3視頻信息處理185

7.2.4多媒體數據壓縮技術186

7.3Photoshop圖像處理技術187

7.3.1Photoshop操作環境187

7.3.2圖像文件的基本操作188

7.3.3圖像編輯與操作190

7.3.4圖像選區192

7.3.5圖像修補194

7.3.6圖像調整195

7.3.7圖層198

V

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醫學計算機應用基礎

第8章數據組織與管理202

8.1數據庫基礎知識202

8.1.1數據庫概述203

8.1.2數據模型205

8.1.3數據庫設計207

8.1.4Access2016數據庫簡介209

8.2數據庫與表210

8.2.1創建數據庫210

8.2.2創建數據表211

8.2.3維護表217

8.2.4建立表間關系218

8.3創建和使用查詢220

8.3.1查詢條件221

8.3.2選擇查詢223

8.3.3交叉表查詢227

8.3.4參數查詢228

8.3.5操作查詢229

8.3.6SQL查詢231

8.4窗體232

8.4.1窗體概述232

8.4.2創建窗體233

8.4.3設計窗體235

第9章程序設計基礎241

9.1程序設計概述241

9.1.1程序的概念241

9.1.2程序設計語言242

9.1.3編程語言的執行方式243

9.1.4程序設計的一般過程244

9.1.5結構化程序設計245

9.1.6面向對象程序設計245

9.2算法246

9.2.1算法的概念246

VI

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目?錄

9.2.2算法的特征247

9.2.3算法的設計原則247

9.2.4常用的算法策略248

9.3Python語言簡介252

9.3.1Python概述252

9.3.2Python的基本語法256

9.3.3Python語言基礎257

9.3.4Python的字符串261

9.3.5Python基本結構262

9.3.6Python序列266

9.3.7Python函數269

9.3.8Python常用包及醫學數據分析271

第10章計算機新技術及醫學應用278

10.1云計算278

10.1.1云計算的概念278

10.1.2云計算的特點279

10.1.3云計算的關鍵技術279

10.1.4醫療云的應用280

10.2物聯網技術281

10.2.1物聯網的概念281

10.2.2物聯網體系結構281

10.2.3物聯網的關鍵技術282

10.2.4醫學物聯網的應用283

10.3智能醫療技術284

10.3.1人工智能的概念284

10.3.2人工智能的產生和發展284

10.3.3人工智能的研究領域285

10.3.4智慧醫療286

10.4健康醫療大數據286

10.4.1健康醫療大數據的概念286

10.4.2健康醫療大數據的特征287

10.4.3大數據分析的關鍵技術288

VII

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醫學計算機應用基礎

10.4.4健康醫療大數據的應用289

10.5虛擬現實技術290

10.5.1虛擬現實技術的概念290

10.5.2虛擬現實技術的主要特征290

10.5.3虛擬現實技術在醫學中的應用291

VIII

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第1章

計算機與計算思維

電子計算機是20世紀人類最偉大的發明之一。計算機技術的飛速發展加快了人類進

入信息時代的步伐，計算機的廣泛應用改變了人類時代的面貌，特別是微型計算機的出現

以及計算機網絡的發展，使計算機進入了普通家庭，改變了人們的生活方式。計算機逐漸

成為人們生活和工作中不可缺少的工具，掌握計算機的應用也成為人們必不可少的技能。

學習目標

◎了解計算機發展歷程及應用領域（特別是在醫學領域的應用）；計算思維的概念及特點。

◎熟悉計算的工作原理；信息的表示及處理方法。

◎掌握計算機的組成及各部分的功能。

重點、難點

◎信息的表示及編碼。

◎計算機硬件系統的組成及功能。

1.1?基礎知識

知識要點

1．計算機的發展歷程。

2．計算機的分類。

3．計算機的應用領域。

1.1.1計算機的發展歷程

在人類文明的發展史中，為了進行有效的計算，人們一直在不斷地探索，曾先后發明

了各種計算工具，并進行了大量的理論和實踐的研究工作，這些都對計算機的產生奠定了

基礎。

1

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醫學計算機應用基礎第1章計算機與計算思維

1．計算工具的發展

古代人曾采用木棍和石塊進行計數和計算。幾百年前，我國發明了最早的計算工具——

算盤，如圖1-1所示。算盤曾被稱為世界上第一種手動式計數器。與現代計算機相比，雖

然算盤的結構和功能簡單，需要人們按照口訣、撥動珠子進行四則運算，但是因為它操作

靈活、簡便、計算準確，至今還有人使用算盤進行計算。

圖1-1算盤

1621年，英國數學家埃德蒙·甘特（EdmundGunter）根據對數表設計發明了計算尺，

如圖1-2所示。對數計算尺不僅能進行加、減、乘、除、乘方、開方運算，甚至可以計算

三角函數、指數函數和對數函數。

圖1-2計算尺

1642年，法國數學家布萊士·帕斯卡（BlaisePascal）發明了加法器，首次確立了計

算機的概念。雖然當時只能進行加法運算，但是它的設計原理對計算機的產生和發展產生

了很大的影響。

1673年，德國數學家萊布尼茨（GottfriedWihelmLeibniz）在帕斯卡的加法計算器基

礎上設計出了機械式的能進行算術運算和開方運算的計算器。1834年，英國數學家查爾斯

·巴貝奇（CharlesBabbage）提出通用數字計算機的基本設計思想，并先后發明了“差分

機”和“分析機”。以上這些形形色色的計算工具大體上都是手動式或機械式的操作方式，

其計算功能和速度遠不及應用的需要。1944年，美國哈佛大學的霍華德·艾肯（Howard

HathawayAiken）博士先后研制出了被譽為機電一體化的分析機MARKⅠ、MARKⅡ、

MARKⅢ，當時這些計算機已經初顯電子計算機的雛形了。

2．第一臺電子數字積分計算機

第二次世界大戰期間，美國軍方為了解決計算大量軍用數據的難題，成立了由美國

賓夕法尼亞大學莫奇利和埃克特領導的研究小組，開始了電子數字積分計算機的研究。

1946年2月14日，第一臺電子數字積分計算機ENIAC（TheElectronicNumericalIntegrator

andComputer）終于問世了，其外觀如圖1-3所示。這臺計算機使用了18800只電子管、

1500個繼電器、70000只電阻以及其他各種電氣元件，占地面積170m2，質量30t，耗

電140～150kW，每秒能完成5000次加法運算、400次乘法運算。ENIAC的問世具有劃

2

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第1章計算機與計算思維

時代的偉大意義，表明計算機時代的到來，開辟了計算機科學技術新紀元。在以后的幾十

年間，計算機技術發展異常迅速。迄今為止，在人類科技史上還沒有哪一個學科可以與電

子計算機的發展速度相提并論。

圖1-3第一臺電子數字積分計算機ENIAC

3．計算機發展的幾個階段

從第一臺電子計算機問世至今的七十多年來，計算機技術的發展可謂是日新月異，特

別是電子器件的技術革命，鑄就了現代計算機的輝煌。因此，人們通常根據計算機所采用

的主要電子元器件進行分代。

（1）第一代計算機——電子管時代（1946—1958年）

第一代計算機主要特點如下：

①采用電子管作為主要邏輯部件，體積大、功耗高、可靠性低、反應速度慢且壽命短。

②存儲信息采用延遲線或磁鼓作為內存儲器，外存儲器開始是使用磁帶機，存儲容量

非常小。

③軟件上，使用機器語言、符號語言，沒有高級語言，更沒有系統軟件。一切操作都

是由中央處理器集中控制，輸入、輸出設備簡單，采用穿孔紙帶或卡片。

電子管計算機的應用一般僅限于軍事和科學研究，代表機型有ENIAC、IBM650、

IBM709等。

（2）第二代計算機——晶體管時代（1959—1964年）

第二代計算機主要特點如下：

①采用晶體管作為基本邏輯部件，具有體積小、成本低、功能強、可靠性高的特點。

②主存儲器均采用磁心存儲器，磁鼓和磁盤開始用作主要的輔助存儲器，具有存取速

度快、非易失性等優點。

③軟件上出現了系統軟件，操作系統的雛形開始形成，推出了BASIC、FORTRAN、

3

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醫學計算機應用基礎第1章計算機與計算思維

COBOL和ALGOL等高級程序設計語言。

晶體管計算機被用于科學計算的同時，也開始在數據處理、過程控制方面得到應用，

代表機型有IBM7090和CDC6600。

（3）第三代計算機——集成電路時代（1965—1970年）

第三代計算機主要特點如下：

①邏輯元件采用中、小規模集成電路（MSI、SSI），其速度和穩定性有了更大程度

的提高，計算速度可達每秒幾百萬次，而體積、質量、功耗則大幅度下降。

②采用半導體存儲器作為主存儲器，存儲容量進一步提高，可靠性和存取速度也有了

明顯改善。

③軟件方面出現了分時操作系統以及結構化、規模化程序設計方法。

④終端設備和遠程終端迅速發展，并與通信設備、通信技術相結合，為日后計算機網

絡的出現打下基礎。

這個時代的計算機產品開始走向了通用化、系列化和標準化，應用領域開始進入文字

處理和圖形圖像處理領域，代表機型有IBM-360、VAX系列（DEC公司）和CRAY-1等。

（4）第四代計算機——超大規模集成電路時代（1971年至今）

第四代計算機主要特點如下：

①采用大規模、超大規模集成電路（LSI、VLSI）作為基本邏輯部件，計算速度更快，

可靠性更強，壽命更長。

②內存儲器普遍采用半導體存儲器，存儲容量和可靠性均大幅度提高。

③在操作系統方面，發展了并行計算技術和多機系統等。軟件方面出現了數據庫管理

系統、網絡管理系統和面向對象語言等。

第四代計算機體積小、耗電小、可靠性強，其應用領域進一步擴展，特別是微型計算

機的出現和網絡的應用，使計算機深入到社會發展及人們生活的各個方面，成為信息社會

的標志性工具。

（5）新一代計算機

新一代計算機是指把信息采集、存儲、處理、通信同人工智能結合在一起的智能計算

機系統，它能進行數值計算或處理一般的信息，主要面向知識處理，具有形式化推理、聯想、

學習和解釋的能力，能夠幫助人們進行判斷、決策、開拓未知領域和獲得新的知識。

4．我國計算機的發展

我國從1956年開始研制計算機，1958年8月成功研制出第一臺電子管數字計算機，

并命名為103型。103型計算機的研制成功填補了我國在計算機技術領域的空白。1965年

推出第二代晶體管計算機DJS-5小型機。1971年研制出第三代集成電路計算機。1973年

推出了集成電路的大型計算機150計算機。1977年4月，我國研制成功第一臺微型計算機

DJS-050，從此揭開了中國微型計算機的發展歷程，我國的計算機發展也開始進入第四代

計算機時期。1980年推出了DJS-060微型機系列產品。后來，我國的微機生產基本與世界

水平同步，聯想、長城、方正、同創、同方、浪潮等一批國產微機品牌，不斷追趕并超越

國外品牌，譜寫著我國計算機發展的新篇章。

1983年，國防科技大學研制成功了每秒1億次的銀河-Ⅰ計算機，使我國成為世界上

4

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第1章計算機與計算思維

為數不多的能研制巨型機的國家之一。1993年以后，又相繼研制成功每秒達10億次和

130億次的銀河-Ⅱ和銀河-Ⅲ巨型計算機。2004年，10萬億次高性能計算機曙光4000A

啟用，并躋身世界十強。2010年11月，中國的“天河一號A”以每秒2566萬億次的雙精

度浮點運算能力第一次在全球超級計算機五百強排行榜上占據頭把交椅。2016年6月20

日TOP500組織在法蘭克福世界超算大會（ISC）上，我國自行研制的“神威·太湖之光”

超級計算機系統登頂榜單之首，成為世界上首臺運算速度超過十億億次的超級計算機，如

圖1-4所示。同年，憑借在“神威·太湖之光”上運行的“全球大氣非靜力云分辨模擬”

應用一舉摘得高性能計算應用最高獎“戈登·貝爾獎”，實現了我國在該獎項上零的突破，

成為中國高性能計算應用發展新的里程碑。

價值引領

太湖之光

圖1-4“神威·太湖之光”超級計算機

1.1.2計算機的分類

計算機發展到今天，已是琳瑯滿目、種類繁多，并表現出各自不同的特點。我們可以

從不同的角度對計算機進行分類。

按計算機信息的表示形式和對信息的處理方式不同分為數字計算機（Digital

Computer）、模擬計算機（AnalogueComputer）和混合計算機。按計算機的用途不同可分

為通用計算機（GeneralPurposeComputer）和專用計算機（SpecialPurposeComputer）。

按計算機的運算速度快慢、存儲數據量的大小、功能的強弱，以及軟硬件的配套規模等不

同又分為巨型機、大中型機、小型機、微型機、工作站與服務器等。

（1）巨型機（GiantComputer）

巨型機又稱超級計算機（SuperComputer），是計算機中性能最高、功能最強、數值

計算和數據處理能力最強的計算機，主要用于戰略武器的設計、空間計算、石油勘探、天

氣預報及社會模擬等領域。

（2）大中型機（Large-scaleComputerandMedium-scaleComputer）

大中型機是通用性強、綜合處理能力高、性能覆蓋面廣的計算機，是事務處理、商業

處理、信息管理、大型數據庫和數據通信的主要支柱。

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醫學計算機應用基礎第1章計算機與計算思維

（3）小型機（Minicomputer）

小型機是規模小、結構簡單、設計試制周期短、應用面廣的一類計算機。由于其可靠性高、

對運行環境要求低、易于操作且便于維護，因此，小型機應用范圍非常廣泛，如用在工業

自動控制、大型分析儀器、測量儀器、醫療設備中的數據采集、分析計算等，也用作大型、

巨型計算機系統的輔助機，并廣泛應用于企業管理以及大學和研究所的科學計算等。

（4）微型機（MicroComputer）

1971年，美國的Intel公司成功地在一個芯片上實現了中央處理器的功能，制成了世

界上第一片4位微處理器MPU（MicroProcessingUnit），也稱Intel4004，并由它組成了

第一臺微型計算機MCS-4，由此揭開了微型計算機大普及的序幕。微型計算機簡稱微機，

其體積小、功耗低、成本少、靈活性大、性能價格比高，是當今使用最普及、產量最大的

一類計算機。

（5）工作站（Workstation）

工作站是介于PC和小型機之間的高檔微型計算機，通常配備有大屏幕顯示器和大容

量存儲器，具有較高的運算速度和較強的網絡通信能力，有大型機或小型機的多任務和多

用戶功能，同時兼有微型計算機操作便利和人機界面友好的特點。工作站的獨到之處是具

有很強的圖形交互能力，因此在工程設計領域得到了廣泛使用。

1.1.3計算機的應用領域

計算機的應用領域非常廣泛，已滲透到社會的各個領域，下面從科學計算、信息管理、

過程控制、輔助系統、人工智能、網絡通信和電子商務幾個方面進行介紹。

1．計算機的應用

（1）科學計算

科學計算是指利用計算機來完成科學研究和工程技術中提出的數學問題的計算，是計

算機應用的一個重要領域。在現代科學技術工作中，科學計算問題是大量和復雜的。利用

計算機的高速運算、大存儲容量和連續計算的能力，可以實現人工無法解決的各種科學計

算問題，如高能物理、工程設計、地震預測、氣象預報、航天技術等，同時，也出現了計

算力學、計算物理、計算化學、生物控制論等新的學科。

（2）信息管理

信息管理是目前計算機應用最廣泛的一個領域，是指利用計算機來加工、管理與操作

任何形式數據資料的活動，如企業管理、物資管理、報表統計、賬目計算、信息情報檢索等。

計算機的信息管理應用把人們從大量煩瑣而枯燥的數據統計和事務管理中解放出來，不僅

提高工作效率，而且提高工作質量。

（3）過程控制

過程控制是指利用計算機對工業生產過程中的某些信號自動進行檢測，并把檢測到的

數據存入計算機，再根據需要對這些數據進行處理。利用計算機進行過程控制不僅可以大

大提高控制的自動化水平，而且可以提高控制的及時性和準確性，從而改善勞動條件、提

高產品質量及合格率。因此，計算機過程控制已在機械、冶金、石油、化工、電力等領域

得到廣泛的應用。

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第1章計算機與計算思維

（4）輔助系統

計算機輔助系統是用計算機輔助人們共同完成某項工作的計算機系統，主要包括

計算機輔助設計（ComputerAidedDesign，CAD）、計算機輔助制造（ComputerAided

Manufacturing，CAM）、計算機輔助教育（ComputerBasedEducation，CBE）等。

（5）人工智能

人工智能（Arti?cialIntelligence，AI）是用計算機來模擬人的思維判斷、推理等智能

活動，使計算機具有自學習適應和邏輯推理的功能，幫助人們學習和完成某些推理工作。

人工智能從誕生以來，理論和技術日益成熟，應用領域也不斷擴大，例如，能模擬高水平

醫學專家進行疾病診療的專家系統，具有一定思維能力的智能機器人等。

（6）網絡通信

計算機技術與現代通信技術的結合構成了計算機網絡。計算機網絡的建立，不僅解決

了一個單位、一個地區、一個國家中計算機與計算機之間的通信，各種軟、硬件資源的共享，

也大大促進了國際間的文字、圖像、視頻和聲音等各類數據的傳輸與處理。

（7）電子商務

電子商務是指利用計算機系統和網絡進行商務活動，它是在Internet技術成熟與信息

系統資源相結合的背景下產生的，是一種網上開展的相互關聯的動態商務活動。它作為一

種新型的商務方式，將企業和消費者帶入一個數字化新天地，讓人們通過網絡以一種簡單

的方式完成過去較為煩瑣的商務活動。由于其效率高、成本低、收益高和全球化的優勢，

電子商務很快受到了各國企業和政府的重視，目前世界上很多公司已經開始通過Internet

來進行商務交易了。

2．計算機在醫學領域中的應用

隨著電子計算機技術的迅速發展，計算機技術已滲透到醫學及其管理的各個領域，可

利用計算機獲取、存儲、傳輸、處理和分析醫學及醫學管理的各種信息。目前計算機在醫

學中的典型應用有如下幾種。

（1）醫院信息系統

醫院信息系統（HospitalInformationSystem，HIS）是指利用計算機軟硬件技術、網

絡通信技術等現代化手段，對醫院及其所屬各部門的人、物、財進行綜合管理，對在醫療

活動各階段產生的數據進行采集、存儲、處理、提取、傳輸、匯總、加工，從而為醫院的

整體運行提供全面的自動化管理及各種服務的信息系統。

（2）遠程醫療

遠程醫療是指通過計算機技術、通信技術與多媒體技術，同醫療技術相結合，旨在提

高診斷與醫療水平、降低醫療開支、滿足廣大人民群眾保健需求的一項全新的醫療服務。

如利用網絡進行遠程醫療監護、遠程協同會診、遠程協同手術和治療，建立網上醫療專家

系統，提供共享的醫療咨詢服務。

（3）醫學圖像處理

醫學研究與臨床診斷中許多重要的信息都是以圖像形式出現，現代醫學離不開醫學圖

像信息的支持。在醫學圖像處理中，計算機技術起著至關重要的作用。將圖像信號轉換成

數字信號后使用計算機對醫學圖像處理和分析，通過刪除無用的干擾信息，加強病灶信息

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醫學計算機應用基礎第1章計算機與計算思維

的可讀性，可以有效提高并改善圖像的質量，為醫生診斷提供依據和便利。

（4）智能化醫療儀器

與傳統的醫療儀器相比，智能醫療儀器有著自主化、互聯化的特點。醫療儀器的自主

化可以減輕醫護人員的負擔，在提供更加及時治療的同時提高病人的生活質量；而互聯化

可以結合多個儀器的視角及功能，提供更加準確的診斷以及更加復雜的治療。

（5）醫學專家系統

醫學專家系統是人工智能和專家系統理論和技術在醫學領域的重要應用，將著名醫學

專家的醫學知識和經驗存到知識庫中，為醫療人員提供診斷等決策支持。醫學專家系統可

以解決的問題一般包括解釋、預測、診斷、提供治療方案等。隨著人工智能整體水平的提高，

醫學專家系統獲得了快速發展，高性能的醫學專家系統也已經從學術研究開始進入臨床應

用研究。正在開發的新一代專家系統有分布式專家系統和協同式專家系統等，其在醫學領

域的應用將更有利于臨床疾病診斷與治療水平的提高。

（6）生物信息學

生物信息學是一門交叉學科，是將計算機和信息科學方法運用到生命科學，尤其是分

子生物學中的一門學科。隨著人類基因組項目的完成，新一代基因測序技術以及其他生物

技術的飛速發展，大量分子生物學、基因組數據的涌現，需要信息技術來處理、存儲、管理、

分析數據。生物信息學在生物材料技術、新藥研制技術、生物醫學信息處理等方面發揮著

重要的作用，將對生命科學的基礎研究起到巨大的推動作用。

1.2?計算機系統的組成及工作原理

知識要點

1．計算機系統的組成。

2．馮·諾依曼結構及計算機工作原理。

3．各組成部分的主要功能。

1.2.1計算機系統的基本組成

計算機是一種能快速存儲程序和自動連續地對各種數字化信息進行算術、邏輯運算的

工具。盡管計算機的種類很多，它們在規模、性能方面存在著很大的差別，但從基本結構

和工作原理方面是相同的。下面以微型計算機為例來介紹計算機系統的組成及其工作原理。

計算機系統由硬件和軟件兩大部分組成，如圖1-5所示。硬件（Hardware）是指構成

計算機的物理實體，包括組成計算機的電子的、機械的、磁的或光的元器件或裝置，是計

算機系統的物質基礎；軟件（Software）是指系統中的程序以及開發、使用和維護程序所

需要的所有文檔的集合。硬件是軟件建立和依托的基礎，軟件是計算機系統的靈魂。硬件

和軟件相互結合構成了一個完整的計算機系統，只有硬件和軟件相結合才能充分發揮計算

機系統的功能。

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第1章計算機與計算思維

控制器

中央處理器(CPU)

運算器

主機