第一讲：计算机、互联网与信息社会

第一讲：计算机、互联网与信息社会

北京大学信息科学技术学院2023年4月21日星期五

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一、基础知识1.1 信息与信息社会 1.2 计算机的发展历史1.3 计算机的研究范畴 1.4 计算机的应用领域1.5 互联网 1.6 互联网应用

二、应用知识2.1 外部可见的计算机系统2.2 键盘和鼠标的使用2.3 Windows XP操作系统

主要内容

课后自己学习！

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信息处理技术的几个历史里程碑1 、发明文字

使得信息得以在更大的范围内跨越时间和空间而传播

2 、发明算术使得量化的数字信息可以被加工和变换

3 、发明活字印刷使得大量信息的批量复制成为可能，使信息成为一种可大规模共享的资源

4 、计算机和互联网使得全球性的信息传输、加工、和互动成为可能

1.1 信息与信息社会

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信息社会的技术特点数字化信息资源的大量生产信息表现形式的多样化

数据的存储形式，传播形式，和多媒体表现形式（文字、声音、图像、影像等）

信息的变换与加工信息查询、浏览、摘取、格式转换、统计等

信息共享


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互联网为社会关系网提供了信息处理和交换的统一平台互联网为社会关系网提供了信息处理和交换的统一平台社会关系网既是网络信息的源泉，又是网络信息共享和消费

的市场存在不同规模、不同用途的互联网络

家庭局域网：家庭娱乐、家电管理学校院系的内部办公网校园网全国教育网 CERNET 跨国公司业务网电信网络 SNS（ Social Networking Services）社会性网络服务 ……


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1.2 计算机的发展历史历史上的计算工具

机械式手动计算机法国数学家、哲学家帕斯卡在 1642年发明了一种机械计算机，并于 1649年取得专利。帕斯卡的计算机采用一种齿轮系统，其中一小轮转十个数字，下一个小轮便转动一个数字，通过齿轮系的联动，可以进行加法和减法的运算

中国的算盘我国古代发明创造的重要成就之一，至今已有一千多年的历史。

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1.2 计算机的发展历史计算机的理论模型现代计算机产生于抽象的图灵机 (Turing Machine)， Godel

• 英国数学家 A.M Turing于 1936年提出的一种理想的计算机器的数学模型• 大半个世纪以来，数学家、计算机科学家提出了各种各样的计算模型，但最终都被证明是同图灵机等价的• 图灵机是计算机科学的重要基础之一• “图灵奖”：计算机领域的“诺贝尔奖”

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1.2 计算机的发展历史 ——第一台电子计算机： ENIAC

ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) 1946，美国宾夕法尼亚大学占地 1500平方英尺，重达 30吨每秒 5000次加法运算用于计算炮弹的弹道轨迹缺点：

没有存储器，十进制用布线板进行控制，控制效率极低

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1.2 计算机的发展历史 ——第一台现代意义上的计算机：EDVAC

EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer) 1945年提出设计方案， 1951年完成

占地面积和消耗电力只有ENIAC的 1/3

每秒 2000次乘法运算，或10000次加法运算

特点：采用二进制表示数据和程序使用“存储程序”的方式对计算机进行控制冯 ·诺依曼（主要设计者）

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1.2 计算机的发展历史 ——第一台现代意义上的计算机：EDVAC

现代计算机的结构：“冯 ·诺依曼”结构

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1.2 计算机的发展历史 ——计算机的

过去

体积巨大的专用设

备

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1.2 计算机的发展历史 ——计算机的

现在

体积越来越小性能越来越高多种多样用途广泛

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(1)第一代计算机 (1946年 -1957年 ) 电子管计算机采用电子管作为逻辑线路主要元件。应用范围十分有限，主要应用于军事领域及科学计算。

(2)第二代计算机 (1957年 -1964年 )晶体管计算机采用晶体管作为逻辑线路主要元件。与第一代计算机相比，由于晶体管体积小、耗电少、寿命长、计算性能有了很大改进，成本随之下降。应用范围扩大到数据处理和事务管理等方面。

(3)第三代计算机 (1964年 -1970年 ) 集成电路计算机采用中、小规模集成电路代替了传统的独立式晶体管。与第二代计算机相比，这一时期的计算机其软件、硬件系统都向标准化、模块化、系列化发展。应用范围扩大到工业控制等领域。

1.2 计算机的发展历史 ——计算机发展的时代

划分

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(4) 第四代计算机 (1970年 - 今 ) 大规模集成电路计算机采用大规模、超大规模集成电路为计算机主要功能元件。应用范围几乎无所不在！

(5) 第五代计算机（ ?-?）计算机发展的新方向目前还没有一个确定的发展方向。目前的研究方向有：生物 DNA 计算机、量子计算机、光子计算机等等 .

1.2 计算机的发展历史 ——计算机发展的时代

划分

上述四代计算机的设计都采用“冯 ·诺依曼”结构，“以二进制、存储程序以及指令和数据统一存储”为基础

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波音飞机对准尺寸标准万分之一米零件数量百万级

自然界的生物基因系统和它们相比，生物系统的复杂性还要高出几个数量级！

1.2 计算机的发展历史 ——计算机系统的

特点

奔腾芯片对准尺寸标准千万分之一米零件数量千万级 / 亿级

数字芯片是人造的、最复杂的系统之一。

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摩尔定律 CPU芯片上的零件密度每 18个月增加 1 倍1971年 Intel 4004芯片 2300个晶体管

目前 Intel酷睿 2 双核芯片晶体管数量达到上亿数量级

CPU的性能每 18个月提高一倍，价格下降一半性能越来越快，价格越来越便宜；应用领域越来越广泛

1.2 计算机的发展历史 ——计算机的发展

速度

晶体管数

单位时间执行的指令数

百万条/

每

秒

每 18个月芯片能力增长一倍。

摩尔定律

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1.3 计算机领域的主要研究范畴计算机体系结构操作系统计算机网络数据库技术程序设计语言软件工程图形图像处理

编译原理算法设计与分析

数理逻辑人工智能：认知

心理学？ …

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计算机的应用已经深入到人类社会的各个方面，并逐渐成为一种基础性的工具

家庭生活（理财、娱乐、购物、新闻浏览、…）社会 /企业管理现代化教育科学研究产品研发工业自动化控制信息交换

电信、银行、邮局、医院、 ……

1.4 计算机的应用领域

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1.5 互联网 Internet （因特网）信息的网络、信息的海洋相互连接的计算机网络

计算机网络是一种将处于不同地理位置且具有独立功能的多个计算机系统通过通信设备和线路连接起来，在功能完善的网络软件的支持下，实现彼此之间的数据通信和资源共享的系统

计算机网络是计算机科学和通信科学密切结合的产物

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1.5 互联网互联网络的组成

各种类型的计算机或嵌入式设备互联线路或无线通信介质网络通信设备与网络软件

互联网络分类：广域网（ WAN）：跨越国家和省市地域的网络局域网（ LAN）：一个建筑物范围内、利用以太网技术形成的计算机网络

内联网（ Intranet）：企业 / 组内的内部网（可能是WAN、 LAN）

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1.5.1 互联网的发展历史 1969年，为了能在爆发核战争时保障通信联络，美国国防部高级研究计划署 ARPA资助建立了世界上第一个分组交换试验网 ARPANET

70年代末到 80年代初，各种类型的计算机网络蓬勃发展；产生了网络之间相互连接的需求，并导致 TCP/IP协议的出现（ 1980年）

1986年，美国国家科学基金会 NSF资助建成了基于 TCP/IP技术的主干网 NSFNET，世界上第一个互联网产生； 1995年， NSFNET开始商业化运行

1994年，中国建设了 CERNET示范网工程；中国第一个全国性的TCP/IP互联网

目前，全球互联网的用户数量已经超过 20亿

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1.5.2 局域网——互联网的细胞

局域网中的硬件成分计算机：

网卡（ NC）连接线路：

有线：双绞线无线

网络设备：集线器（ HUB）交换机（ Switcher ）

路由器（ Router）

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1.5.2 互联网的连接覆盖全球

全球海底光缆示意图

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1.5.3 互联网的通信协议

准备包裹

检查包裹登记信息

装箱 , 发货卸货 ,清点

检查包裹登记信息

打开包裹

现实生活中包裹传递的过程

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1.5.3 互联网的通信协议 HTTP

Hyper Text Transfer Protocol 超文本传输协议浏览网页时，客户端和服务器的通讯协议

TCP Transmission Control Protocol 传输控制协议可靠的传输协议

IP Internet Protocol 互联网协议非可靠的传输协议（ best-efforts, 尽力投

递）

通

信

协

议

栈

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1.5.3 互联网的通信协议

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1.5.3 IP 协议和 IP 地址 IP地址——计算机在 IP 网络上的标识， 32位二进制数

A 类地址：

B 类地址：

C 类地址：

位数 0 1 7 31

位数 0 1 15 31

位数 0 1 2 23 31

0 网络标识主机标识

1 0 网络标识主机标识

1 1 0 网络标识主机标识

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1.5.3 IP 协议和 IP 地址几个 IP 地址的例子

B 类：10100010.01101001.01010000.00101001

162.105.80.41

C 类：11001010.01110000.1101100.00000001

202.112.216.1

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1.5.3 IPv4 和 IPv6 IPv4

采用 32位二进制数表示 IP地址拥有 42.95亿个（ 2 的 32次方）的地址资源 IPv4的地址资源面临枯竭

IPv6 采用 128位二进制数表示 IP地址拥有天文数字般（ 2 的 128次方）的地址资源，可以为全球的每一粒沙子分配一个 IP地址

从 IPv4向 IPv6的迁移需要 10年或更长的时间

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1.5.3 DNS — 域名系统域名

用文字的方式标识特定的 IP地址 www.pku.edu.cn ， www.sohu.com ， ...

DNS（ Domain Name System）一个将域名映射成相应的 IP地址的服务系统

www.pku.edu.cn 162.105.131.113 www.sohu.com 222.028.152.141

由全世界数量众多的 DNS服务器组成北大校内的两个 DNS服务器：

162.105.129.27， 162.105.129.26

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1.5.3 域名空间

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1.5.4 互联网的基础设施互联网的基础设施

通信线路（传输介质）双绞线、光纤、无线、同轴电缆、 ...

网络设备集线器、交换机、路由器、 ...

根据物理层和数据链路层协议的不同以太网技术 ATM 技术蓝牙技术 ... ...

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1.5.4 网络设备在互联网中的作用

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1.5.4 网络设备在互联网中的作用

工作于物理层

工作于数据链路层

工作于网络层

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1.6 互联网应用初期主要是文字类的信息服务

电子邮件、文件传输、远程终端

逐步涌现出丰富多样的多媒体类的信息服务 WWW、即时通信、视频点播、 P2P下载电子政务、电子商务、网络游戏、…

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1.6.1 互联网应用的基本模式客户端 / 服务器 (Client/Server) 模式

服务器

客户端 A

客户端 B

客户端 C

1.发出服务请求

2.处理服务请求

3.返回处理结果

客户端主动地向服务器发出请求服务器被动地接受来自客户端的服务请求

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1.6.1 互联网应用的基本模式客户端 / 服务器 (Client/Server) 模式

客户端和服务器仅仅是一种角色 . 一台计算机在不同的交互中可能分别承担这两种角色

计算机 A 计算机 B 计算机 C

客户端服务器客户端服务器

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互联网上的三种经典应用

万维网

电子邮件

文件传输

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1.6.2 万维网 (World Wide Web)

万维网的基本元素

Web 页面（网页）

超链接

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Web页面

Web页面源文件（HTML语言）

<a herf = http://hi.baidu.com> 空间 <a/>

Web 浏览器

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超链接（超文本连接， Hyper Text Link ）

<a herf = 统一资源定位符 > 链接名称 <a/>

统一资源定位符（Uniform Resource Locator, URL ）格式：访问资源的协议 : 资源地址 HTTP URL 的格式： http:// 主机名称：端口 / 路径

http://hi.baidu.com http://www.baidu.com/img/

baidu_logo.gif

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工作原理Web服务器 A

Web服务器 B

客户端（ web浏览器）

Web服务器 C

HTTP URL

web页面

HTTP URL

web页面

HTTP ： Hyper Text Transfer Protocol

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常用的 web浏览器

SafariSafariAppleApple

国内著名的综合性网站搜狐： http://www.sohu.com 新浪： http://www.sina.com.cn 网易： http://www.163.com

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1.6.3 电子邮件 (Email)

@

邮政系统

计算机网络

送达需要几天时间

送达只需要几分钟

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工作原理

计算机 A( 邮件发送方 )

计算机 B( 邮件接收方 )

邮件服务器 X( 发件方 )

邮件服务器 Y( 收件方 )

SMTP ：Simple Mail Transfer Protocol

POP3 ：Post Office Protocol 3

SMTP

SMTP

POP3

由电子邮件客户端定时发出请求

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电子邮件地址

[email protected]

用户名邮件服务器的域名如何获得一个电子邮件地址？

北大学生邮件服务器 water.pku.edu.cn （帮助见 http://tree.pku.edu.cn）

126网易免费电子信箱（ mail.126.com ） Google的 Gmail（ gmail.com ） ……

学校计算中心申请

网上免费注册

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常用的电子邮件客户端软件

官方网站 http://fox.foxmail.com.cn/

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1.6.3 基于 web 的电子邮件系统

WWW技术和电子邮件技术相结合的产物在 web浏览器中撰写、发送和收取电子邮件

邮件接收方(foxmail)

SMTP

SMTP

POP3

邮件发送方（ foxmail）

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1.6.3 基于 web 的电子邮件系统

WWW技术和电子邮件技术相结合的产物在 web浏览器中撰写、发送和收取电子邮件

邮件接收方(web浏览器 )

HTTP

SMTP

HTTP

邮件发送方（ web浏览器）

大多数邮件服务器都提供基于 web 的邮件服

务

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1.6.4 文件传输文件传输协议（ File Transfer Protocol， FTP ）

FTP服务器

上传文件下载文件

常用的 FTP客户端软件 FlashFXP CuteFTP

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其它网络应用电子张贴板 -BBS

方便大众在互联网上交互意见的场所北大未名 BBS (http://bbs.pku.edu.cn) 水木清华 BBS(http://www.smth.org)

即时通讯（ Instant Messenger， IM ） QQ、MSN、 ICQ、…

P2P （ Peer to Peer ）文件交换 BT、 eMule、…

视频共享 youtube 、优酷网、六间房、…

博客 (BLOG) ……

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计算机发展历史上的两个重要的人物

图灵 (A.M Turing 英国数学家 )

提出了一种理想的计算机器的数学模型——图灵机（ Turing Machine ）。

冯 ·诺依曼 (John Von Neumann 美国数学家 )

提出了“存储程序（ Stored Program ）”这一现代电子计算机的最基本的概念，并给出了解决方案。

存储程序式计算机——冯 · 诺依曼结构。

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计算机界最具影响的两大国际性学术组织

Institute of Electrical & Electronic Engineers ，Computer Society电气和电子工程师协会计算机协会，于 1946年成立

ACM

Association for Computer Machinery美国计算机协会，于 1947年成立

IEEE Computer Society

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计算机界的“诺贝尔奖” ——图灵奖

ACM于 1966年设立的第一个奖项，是计算机界的“诺贝尔奖”，主要奖励在计算机科学理论和软件方面作出重要贡献的科学家。

华裔美国科学家姚期智 (Andrew Chi-chih Yao)由于在计算理论方面做出了诸多“根本性的、意义重大的”贡献，获得 2000年度图灵奖。这是首位（也是目前唯一一位）获得图灵奖的华裔科学家。姚目前是清华的教授。

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小结课程内容、进度安排、授课方式、考核方法计算机、互联网与信息社会

计算机的发展历史互联网及其应用信息社会发展带来的问题

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2.1 外部可见的计算机系统

主机显示器键盘鼠标软驱光驱音箱

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数字 - 字母区功能键区 /HELP区

大写 / 小写换档

回车换行左删右删插入

退出

光标移动CTRL 辅键 ALT 辅

键SHIFT 辅键

2.2 键盘和鼠标

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键的说明• 字母，数字，标点，空格（ Space 和 Tab),

• 及时删 backspace, delete 键，• 窗口 / 屏幕控制， mouse, 或 page-up/down 键 ,

arrows 键， home/end, print-scrn 复制屏幕，• 辅键， shift, alt, ctrl, 锁键 CapsLock, Insert

• 功能键， Esc, F1(help) , F2——F12

• 键盘的状态：指示灯

2.2 键盘和鼠标

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2.2 键盘和鼠标

鼠标的用法单击左键选中单击右键弹出菜单双击左键启动或打开中间键特殊用途滑轮滚动

左键右键

滑轮或中间键

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2.3 Windows XP 操作系统

1. 阅读 Windows 帮助文件2. 键盘、鼠标、荧光屏3. 光标、图标4. 窗口（最大化、最小化、标题栏、菜单栏、工具栏、

客户区、状态栏）、菜单、按钮、选择方式 5. 个人化工作环境（桌面、任务栏和开始菜单）6. 浏览器、文件和文件夹7. 程序和程序的使用8. 控制面板

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图形用户界面（ Graphic User Interface ， GUI ）

相对于文本界面（ DOS 系统），让用户通过简单的机械装置（鼠标）以容易识别的直观的图形方式来与计算机进行交互。

GUI 基本要素屏幕（ Screen ）光标（ Cursor ）图标（ Icon ）窗口（ Window ）菜单（ Menu ） / 菜单项（ Menu Item ）按钮（ Button ）工具栏（ Toolbar ） / 状态栏（ Statusbar ）

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开机与登陆：用户名 / 口令

桌面：机器启动后呈现在你面前的图形界面

任务栏和“开始”菜单

如何启动并阅读帮助：在桌面环境下按 F1 键 /“ 开始”菜单中“帮助”菜单项

关机

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资源管理器的启动和使用：将鼠标移到“开始”菜单处，按右键，在弹出的菜单中选择“资源管理器”菜单项。


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文件：让数据资料存储在计算机和网络上文件类型：文本文件、数据文件、可执行程序文件文件名，文件名后缀：文本文件（ .txt ）、数据文件（ .xxx ）、可执行程序文件（ .exe ， .com ）文本文件：是存储‘ ASCII 字符’的可变容量的容器。基本单位是——字节 Byte(8bit) 。数据文件：各种文字书刊，数据纪录，声音图像，影像，… 。数据文件需要经过解译（ Decoding 和 Interpretation)才能成为人们有用的信息。可执行程序文件：应用程序文件，是机器可识别的数据、指令集合。


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资源管理器的文件管理磁盘分区： A 、 B 、 C 、 D ，…… 文件的属性：文件类型、大型、可读写性、时间等文件的打开、新建、关闭、保存、另存、打印等文件重命名、命名限制。文件的编辑：选择，剪切，复制，粘贴，鼠标拖动等文件夹：文件容器，新建、属性、移动、拷贝等文件和文件夹的查找帮助，目录和索引

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附属软件的启动和使用：娱乐、游戏、画图、计算器记事本 NotePad.exe 的使用：创建文件、编辑和保存

“ 开始”“程序”“附件”“记事本” 画图 PaintBrush.exe 的使用：创建文件、绘制和保存

“ 开始”“程序”“附件”“画图” 数据文件的打开：音乐 (*.mp3) 、影像 (*.rm) 的播放

特定的播放软件 mp3 ： Windows Media Player rm ： Real Player

游戏程序的使用：纸牌“ 开始”“程序”“附件”“游戏”

“纸牌”

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个人化工作环境（桌面、任务栏和开始菜单）

桌面：本身就是一个文件夹快捷方式：一个文件得索引，本身也是一个文件在桌面上创建文件夹、快捷方式 “ 开始”中各子菜单的含义新的应用程序安装后，会在“开始”菜单中的子菜单“程序”中建立快捷方式编辑管理“开始”菜单中“程序”子菜单的内容任务栏和“开始”菜单属性任务管理器

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控制面板系统特性：常规、网络标识、环境变量、启动和故障恢复等。显示特性：桌面背景、窗口外观、屏幕保护设置、分辨率设置等。用户和密码：用户和密码管理。鼠标设置：左右手习惯、双击速度、鼠标指针设置等。键盘属性：键盘相应速度设置，输入法区域设置等。日期 / 时间：更改日期 / 时间。打印机配置网络和拨号连接管理工具其他


再见！

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第一讲：计算机、互联网与信息社会