高等學校計算機公共課程“十三五”規劃教材

信息技術導論

商書元主編

耿增民劉正東

副主編

杜劍俠姜延

內容簡介

本書根據教育部大學計算機課程教學指導委員會建議的教學內容，由長期從事計算機公共

課教學、科研的具有豐富實踐經驗的一線教師編寫而成。全書采用“理論與實踐”相結合的模

式，將課堂教學內容與實驗教學內容有機地結合起來，通過講述信息技術領域的最新知識，使

學生提升學習本課程的興趣，加深對理論知識的理解，提升信息理論素養，培養計算思維能力，

從而能夠更好地應用計算機及相關工具。

本書共分9章，主要內容包括：計算機與信息社會、數制與信息編碼、計算機系統組成、

程序設計與算法，辦公自動化、多媒體應用基礎、網絡應用基礎、大數據及處理技術、信息安

全，且每章后面附有小結和習題，幫助學生鞏固所學知識。

本書適合作為高等學校信息技術、計算機基礎課程的教材，也可作為高職高專學生的學習

用書，以及計算機愛好者的參考用書。

圖書在版編目（CIP）數據

信息技術導論/商書元主編．—北京：中國鐵道

出版社，2016.9

高等學校計算機公共課程“十三五”規劃教材

ISBN978-7-113-22186-7

Ⅰ.①信…Ⅱ.①商…Ⅲ.①電子計算機－高等學校－

教材Ⅳ.①TP3

中國版本圖書館CIP數據核字(2016)第197331號

書名：信息技術導論

作者：商書元主編

策劃：王占清讀者熱線：（010）63550836

責任編輯：王占清彭立輝

封面設計：白雪

責任校對：湯淑梅

責任印制：郭向偉

出版發行：中國鐵道出版社（100054，北京市西城區右安門西街8號）

網址：

印刷：三河市航遠印刷有限公司

版次：2016年9月第1版2016年9月第1次印刷

開本：787mm×1092mm1/16印張：22字數：514千

書號：ISBN978-7-113-22186-7

定價：49.80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）51873659

前言

FOREWORD

大學計算機基礎課程的教學改革經歷了3次大的調整，20世紀90年代到2006年經歷了文

化基礎、技術基礎和應用基礎3個層次的轉變；2006—2015年形成了“1+X”的課程方案和“4

個領域×3個層次”的知識體系；2015年開始，強調“寬專融”課程體系，鼓勵開設通識型課

程、技術性課程與交叉型課程，以計算思維為切入點進行大學計算機基礎課程教學內容的提升。

這3次調整說明了計算機教學始終走在改革的路上，也使我們不得不總是面對新的挑戰。尤其

是大數據時代的到來，不但云計算、物聯網、數據挖掘等新技術風起云涌，而且出現了MOOC、

SPOC、翻轉課堂、線上線下教學融合等新的教學模式。所有這些，迫使我們必須以全新的眼光

來對待計算機基礎課程的教學。

正是在這樣的背景下，我們編寫了這部《信息技術導論》教材。本書是編者多年一線教學

中大量經驗的結晶，內容覆蓋了信息技術的方方面面，從信息概念、計算機基礎等最基本的內

容到大數據、信息安全等目前的熱點領域，內容比較全面，符合教育部大學計算機課程教學指

導委員會的要求，很多內容在同類教材中比較鮮見。在編寫過程中，力爭內容新穎、概念明確、

敘述詳盡、案例豐富。每章都有小結和習題，供學生自我學習和檢測，便于學生鞏固和拓展書

中所學知識。教材配有大量多媒體教學資源（）。

由于目前各高等學校普遍存在計算機教學課時壓縮、學生基礎參差不齊、重操作輕理論、

學生興趣點不一、開展計算思維教育有難度等問題，實際教學中的內容選擇和實驗編排需要量

體裁衣，各個學校可以根據自己的實際情況和教學課時進行選講。本書建議采用62課時，若

課時不足，可以采用翻轉課堂的教學模式，線上學生按照案例進行操作學習，線下老師以理論

和答疑為主，教材內容和案例的選擇根據實際需求進行取舍。

多年的教學經驗告訴我們，計算機基礎教學要以培養學生的計算思維能力為主，一味地強

調具體軟件（如MicrosoftOffice）操作，將使教學變成無本之木，無水之源。軟件的更新、

升級換代很快，應該讓學生知道什么軟件能完成什么計算任務，帶著任務去找軟件?，F在的軟

件界面設計友好，交互功能強，學生完全可以自行完成操作。而什么是計算機能夠解決的，什

么單靠計算機是無法解決的，以及對算法的初步了解是需要重點講解的，這正是計算機教學需

要回歸計算思維能力培養的原因所在。

本書共分9章，主要內容包括：計算機與信息社會、數制與信息編碼、計算機系統組成、

程序設計與算法、辦公自動化——MicrosoftOffice、多媒體應用基礎、網絡應用基礎、大數

據及其處理技術、信息安全。

本書由商書元任主編，耿增民、劉正東、杜劍俠、姜延任副主編。各章編寫分工：張巨儉、

劉正東編寫第1章，杜劍俠編寫第2章，杜劍俠、王穎、邵熙雯編寫第3章，劉正東編寫第4

章，杜劍俠、姜延編寫第5章（邵熙雯、王穎、馬凱進行了軟件圖片升級和更新），姜延編寫

第6章（陳春麗編寫了部分等例），耿增民編寫第7、8章，商書元、耿增民編寫第9章。全書

由商書元策劃、統稿、定稿，研究生徐凌、陳迪參加了部分章節的編校工作，教研室其他教師

提出了許多寶貴建議，并參與了修改工作，在此一并表示感謝。

計算機技術發展日新月異，由于我們的水平所限，加之時間倉促，書中疏漏與不妥之處在

所難免，敬請廣大讀者批評指正，聯系郵箱：jsj@。

編者

2016年6月

CONTENTS目錄

第1章計算機與信息社會.....................................................................................1

1.1信息與信息社會...........................................................................................................1

1.1.1信息..................................................................................................................1

1.1.2信息技術...........................................................................................................2

1.1.3信息化...............................................................................................................3

1.1.4信息社會...........................................................................................................3

1.1.5數據與數據管理...............................................................................................4

1.1.6數字化生存.......................................................................................................5

1.2計算機的發展...............................................................................................................6

1.2.1計算機的發展歷程............................................................................................6

1.2.2計算機的應用領域............................................................................................9

1.2.3計算機的分類.................................................................................................10

1.2.4計算機的發展趨勢..........................................................................................12

小結...................................................................................................................................15

習題...................................................................................................................................16

第2章數制與信息編碼........................................................................................17

2.1計算機中的數制.........................................................................................................18

2.1.1數制的本質特征.............................................................................................19

2.1.2數制的表示.....................................................................................................19

2.1.3二進制.............................................................................................................20

2.1.4數制轉換.........................................................................................................22

2.1.5數據的存儲單位.............................................................................................24

2.2數值數據編碼.............................................................................................................25

2.2.1符號位的表示.................................................................................................25

2.2.2符號位的運算.................................................................................................25

2.2.3小數點的表示.................................................................................................26

2.3非數值數據編碼.........................................................................................................27

2.3.1西文字符編碼.................................................................................................27

2.3.2漢字編碼.........................................................................................................28

2.3.3圖形與圖像的編碼..........................................................................................31

2.3.4數字音頻編碼.................................................................................................32

2.3.5數字視頻編碼.................................................................................................34

信息技術導論

2.4物聯網信息編碼.........................................................................................................34

2.4.1一維條形碼.....................................................................................................34

2.4.2二維條形碼.....................................................................................................34

小結...................................................................................................................................35

習題...................................................................................................................................35

第3章計算機系統組成........................................................................................36

3.1計算機系統概述.........................................................................................................36

3.1.1馮·諾依曼原理..............................................................................................36

3.1.2計算機五大功能部件......................................................................................37

3.1.3計算機總線結構.............................................................................................38

3.2計算機的主要硬件.....................................................................................................38

3.2.1CPU.................................................................................................................38

3.2.2內存儲器.........................................................................................................40

23.2.3外存儲器——硬盤..........................................................................................43

3.2.4輸入設備.........................................................................................................46

3.2.5輸出設備.........................................................................................................47

3.2.6主板................................................................................................................49

3.2.7顯卡................................................................................................................52

3.2.8機箱和電源.....................................................................................................53

3.2.9光驅................................................................................................................54

3.3計算機組裝步驟.........................................................................................................56

3.3.1組裝前的準備.................................................................................................56

3.3.2組裝過程.........................................................................................................56

3.4計算機軟件................................................................................................................58

3.4.1系統軟件.........................................................................................................59

3.4.2應用軟件.........................................................................................................60

3.4.3計算機系統的層次結構..................................................................................60

3.5軟件安裝和卸載.........................................................................................................61

3.5.1安裝應用軟件.................................................................................................61

3.5.2卸載應用軟件.................................................................................................61

3.6操作系統....................................................................................................................62

3.6.1操作系統的概念.............................................................................................62

3.6.2操作系統的功能.............................................................................................62

3.6.3操作系統的特征.............................................................................................64

3.6.4操作系統的分類.............................................................................................64

3.6.5現代操作系統.................................................................................................66

3.6.6Windows操作系統..........................................................................................67

小結...................................................................................................................................75

習題...................................................................................................................................75

第4章程序設計與算法........................................................................................77

4.1計算機和程序設計語言.............................................................................................77

4.2面向計算機的低級語言.............................................................................................78

4.2.1機器語言.........................................................................................................78

4.2.2匯編語言.........................................................................................................79

4.3面向人類思維的高級語言.......................................................................................79

4.3.1高級語言的概念.............................................................................................79

4.3.2讓計算機理解高級語言..................................................................................80

4.3.3常見的高級語言.............................................................................................81

4.3.4Python語言的開發環境..................................................................................82

4.4程序設計的一般方法.................................................................................................84

4.4.1結構化程序設計方法......................................................................................84

4.4.2用流程圖表示程序的流程..............................................................................85

4.4.3面向對象的程序設計方法..............................................................................88

4.5問題求解與算法設計.................................................................................................90

4.5.1人的直覺與計算機的機械..............................................................................90

4.5.2用計算機求解問題的基本方法.......................................................................91

4.5.3常見的基本算法.............................................................................................92

4.5.4查找算法.........................................................................................................93目錄

4.5.5排序算法.........................................................................................................94

小結...................................................................................................................................95

習題...................................................................................................................................96

第5章辦公自動化——MicrosoftOffice................................................................97

5.1MicrosoftWord............................................................................................................97

5.1.1初識Word2016...............................................................................................97

5.1.2文字型文檔...................................................................................................104

5.1.3表格型文檔...................................................................................................117

5.1.4圖文混排型文檔...........................................................................................123

5.1.5長文檔...........................................................................................................128

5.1.6Word高級應用..............................................................................................144

5.2MicrosoftExcel..........................................................................................................146

5.2.1初識Excel2016.............................................................................................146

5.2.2工作表的基本操作........................................................................................148

5.2.3公式與函數...................................................................................................155

5.2.4圖表的應用...................................................................................................164

3

信息技術導論

5.2.5數據管理.......................................................................................................168

5.2.6頁面設置與打印...........................................................................................178

5.2.7工作表的保護...............................................................................................181

5.3MicrosoftPowerPoint.................................................................................................182

5.3.1初識PowerPoint2016....................................................................................183

5.3.2最基本的演示文稿........................................................................................187

5.3.3數據圖表.......................................................................................................194

5.3.4幻燈片動畫...................................................................................................208

5.3.5放映及輸出...................................................................................................216

5.3.6演示文稿的設計原則....................................................................................223

小結.................................................................................................................................224

習題.................................................................................................................................225

第6章多媒體應用基礎......................................................................................235

46.1多媒體技術概述.......................................................................................................235

6.1.1多媒體的含義...............................................................................................235

6.1.2多媒體技術的基本特征................................................................................236

6.1.3多媒體技術的應用領域................................................................................238

6.1.4多媒體技術的發展趨勢................................................................................241

6.2多媒體數據壓縮編碼技術........................................................................................242

6.2.1壓縮編碼的必要性與可能性........................................................................242

6.2.2數據壓縮理論及分類....................................................................................243

6.2.3靜態圖像壓縮編碼標準................................................................................244

6.2.4數字視頻壓縮編碼標準................................................................................245

6.2.5數字音頻壓縮編碼標準................................................................................245

6.3多媒體數據處理.......................................................................................................246

6.3.1圖像處理.......................................................................................................246

6.3.2計算機動畫...................................................................................................265

6.3.3視頻處理.......................................................................................................268

6.3.4音頻處理.......................................................................................................273

6.3.5多媒體數據集成...........................................................................................275

6.4綜合實例——多媒體數據集成之“電子雜志”......................................................276

小結.................................................................................................................................279

習題.................................................................................................................................279

第7章網絡應用基礎.........................................................................................281

7.1計算機網絡基礎.......................................................................................................281

7.1.1計算機網絡的發展........................................................................................281

7.1.2計算機網絡的功能........................................................................................283

7.1.3計算機網絡的分類........................................................................................283

7.1.4網絡體系結構與協議....................................................................................283

7.2計算機網絡的組成...................................................................................................284

7.2.1網絡硬件和傳輸介質....................................................................................284

7.2.2網絡軟件.......................................................................................................285

7.2.3網絡拓撲結構...............................................................................................285

7.3Internet的基本技術.................................................................................................286

7.3.1Internet簡介..................................................................................................287

7.3.2Internet地址和域名......................................................................................288

7.3.3接入Internet..................................................................................................290

7.4典型的信息服務.......................................................................................................291

7.4.1萬維網...........................................................................................................291

7.4.2電子郵件.......................................................................................................294

7.4.3文件傳輸.......................................................................................................298

7.4.4搜索引擎.......................................................................................................300

7.5網頁制作..................................................................................................................300

7.5.1基本知識.......................................................................................................300

7.5.2標記語言.......................................................................................................301

7.5.3網頁制作軟件Dreamweaver..........................................................................303

小結.................................................................................................................................305

習題.................................................................................................................................306

目錄

第8章大數據及其處理技術...............................................................................307

8.1大數據概述..............................................................................................................308

8.1.1大數據定義...................................................................................................308

8.1.2云計算...........................................................................................................309

8.1.3普適計算.......................................................................................................311

8.1.4大數據應用...................................................................................................314

8.2大數據處理技術.......................................................................................................315

8.2.1數據挖掘與信息獲取....................................................................................315

8.2.2大數據處理工具MapReduce與Hadoop.......................................................317

小結.................................................................................................................................319

習題.......................................................................