第一部分 計算機科學技術基礎?

第一章 計算機及其應用基礎知識?

1.1 計算機的特點、分類及其應用

1.1.1 計算機的特點

（1）運算速度快：最顯著特征，是計算機主要性能指標，采用單位時間內執行指令的平均條數衡量，用MIPS作計量單位；

（2）計算精度高：通過二進制和多級運算，精度可達小數點后數百萬位。

（3）存儲能力強：存儲容量大，存儲時間長，內存（RAM）和外存（硬盤、云存儲）支持海量數據長期保存。

（4）通用性高：計算機能夠處理負責的算術問題和邏輯問題；

（5）自動化程度高：計算機采用存儲程序的方式，即將待處理的數據以及處理該數據的程序事先存入計算機內存，在程序控制下，計算機可以自動完成預定的全部處理任務，不需要人工干預。

1.1.2 計算機的分類

（1）按用途及其使用范圍分類

1. 通用計算機：為解決各類問題而設計（科學、工程計算，數據處理等）。

2. 專用計算機：為某種特定目的而設計（數控機床、銀行存款等）。

注：專用計算機針對性強，效率高，結構比通用計算機簡單。

（2）按規模和處理能力分類

巨型計算機、大型計算機、小型機/中型計算機、微型計算機等。

（3）按工作原理分類

1. 數字計算機：處理離散數據（主流類型）。

2. 模擬計算機：處理連續物理量（如早期氣象模擬）。

3. 混合計算機：結合數字與模擬技術（如醫療監護儀）。

（4）按應用場景分類

服務器、工作站、終端設備等。

（5）按照所能傳輸和處理的二進制位分類（8位機、16位機、32位機、64位機）

1.1.3 計算機的應用

（1）科學計算

天氣預報、核能模擬、航天軌道計算等。計算機誕生初期，主要用于科學計算。科學計算的特點是計算工作量大，數值變化范圍大。

（2）信息處理

指的是對數據進行收集、整理、統計、分析、存儲、傳輸等處理。如辦公自動化（OA）、圖書管理等。

（3）計算機輔助系統

計算機輔助設計（CAD）：設計人員利用計算機進行設計，減少工作量，提高設計質量和速度；

計算機輔助制造（CAM）：利用計算機進行產品生產的控制和管理，提高質量，降低成本，縮短生產周期；

計算機輔助教學（CAI）：利用計算機及來輔助完成教學計劃或者某個實驗過程，直觀形象展現教學內容；

計算機輔助測試（CAT）：利用計算機進行大量復雜的測試工作；

（4）過程檢測與控制

利用計算機對機器的運行過程進行狀態監測并實施自動控制；

（5）多媒體應用

利用計算機將文本、圖形、音視頻等媒體綜合并城建在交互式頁面上，使計算機展現不同媒體形態；

（6）計算機網絡

計算機網絡是為了實現資源共享、信息交互和分布式處理，利用同行設備和線路將地理位置不同、功能獨立的多臺計算機互連起來構成的系統。

（7）人工智能

計算機模擬人類某些智能行為的技術和應用。目前還在發展階段。

1.2 信息編碼與數據表示；數制及其轉換方法；算術運算和邏輯運算的過程

1.2.1 信息編碼與數據表示

1.2.2 數制及其轉換方法

1.2.3 算術運算和邏輯運算的過程

1.3 了解計算機的主要硬件組件，如 CPU、內存、硬盤、主板等，以及它們的基本功能

1.4 音頻、動畫、圖像、視頻等多媒體技術原理和基本概念，媒體的數字化過程及主流壓縮技術標準

1.4.1 多媒體基礎原理及基本概念

（1）媒體的定義及分類

媒體是信息表示和傳播的載體。一指媒介——存儲信息的實體，二指傳遞信息的載體；

媒體分為感覺媒體（多媒體技術）、表示媒體（信息編碼方式）、表現媒體（輸入輸出設備）、存儲媒體（存儲硬件）、傳輸媒體（光纜電纜——鏈路層）

（2）多媒體技術的定義

多媒體技術是指計算機交互式綜合處理多種媒體信息（文本、圖像等），使多種信息建立邏輯連接，集成為一個具有交互性的系統。

實質（簡介）：多媒體技術就是計算機綜合處理聲、文、圖信息的技術。

（3）多媒體技術的主要特征

1. 集成性：包括媒體信息（聲、文、圖信息）的集成和表現媒體設備（相機、音響等）的集成；

2. 實時性：在多媒體系統中，聲、文、圖信息的傳遞是強實時性的；

3. 交互性：區別于傳統電器的主要特征，多媒體計算機具有交互性；

（4）媒體的數字化過程

采樣 —— 量化 —— 編碼——公式計算。

1.4.2 音頻技術原理及概念

（1）音頻技術原理

音頻技術涉及聲音的采集、處理、存儲和播放。在計算機中通過數字化處理，將聲音變為數字音頻（即將模擬信號轉換為數字信號，以便于進行存儲和傳輸）。

（2）音頻基本概念

1. 音量：人耳對聲音大小強弱的主觀感受（振幅的大小）；

2.?音調：人耳對聲音高低的感覺（聲波的頻率）；

3. 音色：區分不同聲音的特性（聲波的波形）；

4.?采樣：在特定時刻對模擬信號進行測量并記錄數據的過程；

5.?采樣頻率：每秒采集的聲音聲音樣本數（Hz）；

（3）音頻格式

WAV：無損格式，文件大，用于專業音頻處理。

MP3：有損壓縮，高壓縮比，廣泛用于音樂。

AAC：效率高于MP3，流媒體常用（如YouTube）。

MIDI：記錄音符指令，文件極小，適合電子樂器。

1.4.3 動畫技術原理及概念

（1）動畫技術原理

動畫是指采用圖形與圖像的處理技術，借助于編程或軟件生成一系列的圖像畫面。

二維動畫主要通過手繪或軟件繪制平面圖像

三維動畫主要通過三維建模和渲染技術創建立體效果。

（2）動畫基本概念

1. 幀：動畫的基本單位，連續畫面中的單幅靜態畫面稱為一幀。

2. 關鍵幀：角色或物體運動變化中關鍵動作所處的那一幀。

3. 補間動畫：在兩個關鍵幀之間由計算機自動運算而得到的一系列插補幀，從而實現圖畫的運動或變化。

1.4.4 圖像技術原理及概念

（1）圖像技術原理

圖像技術涉及圖像的采集、處理、存儲和顯示。

圖像以像素為基本單位，每個像素的顏色通過 RCB(紅、綠、藍)三原色進行編碼。

（2）圖像基本概念

1. 分辨率：通常以兩個數字表示，如800x600、1920x1080，這兩個數字分別代表圖像的水平像素數量和垂直像素數量。分辨率越高，圖像越清晰。

2. 顏色深度（色彩位數）：指儲存1像素的顏色所用的位數。若顏色深度是n位，則有2n種顏色選擇。

1.4.5 視頻技術原理及概念

（1）視頻技術原理

視頻是由一系列連續播放的圖像幀組成的動態影像。視頻技術涉及視頻的采集、編輯、壓縮、編碼和播放等多個環節。

（2）視頻基本概念——幀頻：也稱幀率，是指每秒播放的圖像幀數，單位通常為ps(幀每秒)。

1.4.6 媒體的數字化過程

（1）音頻數字化

1. 采樣（Sampling）：按固定時間間隔采集模擬信號的振幅值，每秒采集次數為采樣率（單位：Hz）。

2. 量化（Quantization）：將連續采樣值轉為離散數值（二進制）。

3. 編碼（Encoding）：將量化后的數值轉換為二進制數據流。（如PCM編碼）。

4. 公式：音頻文件大小 = 采樣率 × 量化位數 × 聲道數 × 時間 / 8（單位：字節）。

示例：44.1kHz、16位、雙聲道、1分鐘音頻文件大小 = （44100×16×2×60）/ 8 = 10.1MB

（2）圖像數字化

1. 采樣：將圖像劃分為像素網格（分辨率，如 1920×1080）。

2. 量化：為每個像素分配顏色值（顏色深度，如 24 位真彩色）。

3. 編碼：存儲像素顏色信息（如 RGB 或 CMYK 模型）。

4. 計算公式：圖像文件大小（字節）= （寬度×高度×顏色深度）/ 8

示例：1024×768 分辨率、24位顏色深度的圖像大小 = 1024×768×24= 2.25MB

（3）視頻數字化

1. 幀采樣：按幀率（FPS）采集連續圖像（如 24fps）。

2. 量化與編碼：每幀圖像單獨處理，疊加時間軸形成視頻流。

1.4.7 主流壓縮技術標準

（1）壓縮技術分為?無損壓縮?和?有損壓縮，核心目標是減少數據量，同時保證質量。

（2）壓縮標準

壓縮標準	標準	類型	特點	應用場景
音頻	MP3	有損	高壓縮比，犧牲高頻細節	音樂存儲、流媒體
	AAC	有損	效率高于 MP3，支持多聲道	蘋果設備、YouTube
	FLAC	無損	保留原始音質，壓縮率較低	專業音頻存檔
圖像	JPEG	有損	基于 DCT 變換，適合照片	網頁圖片、攝影
	PNG	無損	支持透明度，適合圖標	網頁設計、圖形編輯
	GIF	無損	支持 256 色和動畫	簡單動圖、表情包
視頻	JPEG	有損	基于 DCT 變換，適合照片	網頁圖片、攝影
	PNG	無損	支持透明度，適合圖標	網頁設計、圖形編輯
	GIF	無損	支持 256 色和動畫	簡單動圖、表情包

（3）壓縮算法原理

熵編碼：消除數據冗余（如 Huffman 編碼）。

變換編碼：將數據轉換到頻域壓縮（如 DCT 用于 JPEG）。

預測編碼：利用相鄰數據相關性（如 MPEG 幀間壓縮）。

1.5 理解操作系統的定義、功能和分類，如 Windows、Linux 和 Mac 等

1.5.1 操作系統的定義

操作系統（OS）是計算機系統中的一種軟件，是具有特定功能的程序模塊的集合，能夠有效地管理計算機系統的硬件資源和軟件資源，合理地組織工作流程，并向用戶提供服務，使用戶方便地使用計算機，使整個計算機系統能夠高效的運行。

操作系統既是計算機系統資源的管理者，又是用戶與計算機硬件系統之間的接口。

1.5.2 操作系統的功能

功能	描述	示例
處理器管理	控制進程調度（如多任務切換），避免資源沖突。	分配 CPU 時間片給瀏覽器、音樂播放器等進程。
存儲管理	管理內存分配與回收（如虛擬內存技術）。	Windows 的頁面文件、Linux 的 swap 分區。
設備管理	控制外部設備（如打印機、硬盤），通過驅動程序實現硬件交互。	安裝顯卡驅動以支持游戲運行。
文件管理	組織存儲數據，提供文件創建、刪除、讀寫等操作。	NTFS（Windows）、EXT4（Linux）文件系統。
用戶接口	提供圖形界面（GUI）或命令行（CLI）供用戶操作。	Windows 的桌面、Linux 的 Terminal。

1.5.3 操作系統的分類

（1）按照運行模式（操作系統的發展歷程）

（2）按照應用場景

1.6 了解人工智能等新技術發展趨勢，了解和掌握云計算、物聯網、大數據、移動網絡、地理信息系統等技術的基礎知識

第二章 計算機信息安全技術

一、操作系統安全、網絡通信安全、物理與環境安全、網絡安全等級保護、Web 安全和數據安全等相關概念與技術

二、計算機病毒的定義、特性、結構及分類

三、網絡入侵檢測、黑客攻擊與防范、防火墻技術

第二部分 計算機軟件及使用

第一章 Windows 10 操作系統

一、Windows 10 的特點，Windows 10 的運行環境及安裝與維護

二、Windows 10 的基礎知識和基本操作

三、理解操作系統的基本原理及組成結構、基本概念、特征、性能和用途

四、掌握進程控制的基本原理和方法；了解處理機調度和死鎖基本原理和方法

五、資源管理器的使用，文件和文件夾的概念與操作

六、控制面板的相關知識及窗口操作方法

七、多媒體的管理及使用，掌握存儲器和虛擬存儲器管理的基本原理和方法

八、了解操作系統的安裝、更新、備份和恢復等基本維護技能

第二章 文字處理軟件 Word 2016

一、Word 2016 的功能；Word 2016 的啟動方法和工作窗口

二、Word 2016 的基礎知識和基本操作

三、文檔的創建、編輯、保存、打印和保護等基本功能

四、設置字體和段落格式等文檔排版的基本知識與操作；表格的 基本操作；圖形及圖文混排的基本知識與操作

五、文檔的分欄、分頁和分節等操作，文檔頁眉、頁腳等頁面設 置；多窗口和多文檔的編輯以及文檔視圖的使用

第三章 電子表格軟件 Excel 2016

一、Excel 2016 的基本功能；Excel 2016 的啟動方法和工作窗口

二、Excel 2016 的基本知識和基本操作

三、工作簿和工作表的基本操作以及工作表的打印和輸出

四、數據的排序、篩選、對比、分類匯總、合并計算和數據有效 性等操作

五、工作表、數據圖表的建立、編輯、管理及格式化操作

六、單元格的引用、計算以及公式和常用函數的使用

七、數據管理與分析的一般功能和使用方法

八、工作簿和工作表的安全性及跟蹤協作

第四章 演示文稿軟件 PowerPoint 2016

一、創建和管理演示文稿；插入幻燈片并設置格式；修改幻燈片、講義和備注；排序和組織幻燈片；更改演示文稿選項和視圖；配置演示文稿以進行打印；配置和演示幻燈片放映

二、插入文本、形狀和圖像并設置格式；排序和組織對象

三、插入表格并設置格式；插入圖表并設置格式；插入 SmartArt 圖形并設置格式；插入和管理媒體

四、應用幻燈片切換；設置幻燈片內容動畫效果；為過渡和動畫設置計時

五、管理多個演示文稿

第五章 C 語言程序設計

一、C 程序的基本組成（頭文件、主函數、其他函數）

二、C 程序結構：選擇結構（if 語句、switch 語句）、循環結構（for 循環、while 循環、do-while 循環）、模塊設計（函數的定義與調用、遞歸函數）

三、數組的應用（一維數組、二維數組）

四、指針（指針的概念、指針運算、指針與數組）

五、結構體（定義、初始化、訪問）

六、文件操作（文件的打開與關閉、讀寫文件）

第三部分 計算機理論

第一章 關系數據庫理論

一、數據庫、數據庫技術、數據庫系統、數據庫管理系統的概念；數據庫系統的體系結構

二、數據模型與數據視圖

三、關系代數、關系演算及關系模型

四、結構化查詢語言 SQL

五、數據庫的完整性與安全性，事務管理、并發控制、故障恢復，數據庫的備份與恢復

六、數據庫的設計，數據依賴的概念及關系模式的規范化理論

七、數據庫應用開發工具，常見數據庫系統產品的名稱、特點，Microsoft SQL Server 數據庫的使用

第二章 網絡技術基礎

一、計算機網絡的基本概念；計算機網絡的功能、應用、拓撲結構及分類；網絡的層次體系結構和網絡協議；網絡標準化

二、物理層，數據通信的理論基礎，物理傳輸媒體、編碼與傳輸技術及傳輸系統

三、數據鏈路層，差錯檢測與校正，數據鏈路層協議

四、局域網，多路訪問協議及 IEEE802 局域網標準族

五、網絡層，數據交換方式，路由選擇與擁塞控制算法，常見高速網絡技術網絡層協議

六、網絡互聯的概念，網橋、路由器與路由協議

七、傳輸層與應用層的功能、服務與協議

八、網絡安全與網絡管理，數據加密技術、認證技術、防火墻技術、常見網絡管理協議

九、Internet 原理與接入技術，TCP/IP 協議族，DNS 域名系統，WWW 技術；Internet 連接與服務；WWW 概念與瀏覽器的使用；電子郵件的使用和協議

十、局域網的組網技術、本地局域網的管理和維護

十一、電子商務的概念、體系結構與技術

第三章 軟件工程基礎

一、軟件生命周期、軟件度量和軟件質量等軟件工程的基本概念 與常用術語

二、軟件開發模型的分類與應用

三、項目需求分析、系統設計和軟件開發過程的管理

四、軟件測試與軟件維護的工作原理