第 2 次课 · 字处理软件底层逻辑与结构化排版 · 从人类计算师到数字电子计算机（9.22/9.23）

本课有两小节。第一小节承接上一次课，从双击一张照片说起，看操作系统和应用软件各自做了什么，再落到字处理软件的四类对象和长文档排版，作业 1 的 Word 排版会用到。第二小节引入下一节课，从计算的本质 \(y=f(x)\) 讲到图灵机、通用图灵机和冯·诺依曼架构，最后用电子开关搭出逻辑门，为二进制加法器实验做铺垫。

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课堂录像已按小节切分，同一小节可在 Bilibili 或抖音观看。

第一小节：字处理软件 · 打开应用软件的盲盒（李秀）

第二小节：从人类计算师到数字电子计算机（李秀）

📄 课件

字处理软件：打开应用软件的盲盒

计算与数字电子计算机：打开计算机硬件的盲盒

双击一张照片后，系统里发生了什么

以 D:\开学\军训照片.jpg 为例，双击打开它时，操作系统与应用软件会接力完成 5 个步骤：

1. 操作系统查到该文件的管理信息；
2. 根据后缀 .jpg 匹配关联的应用程序（看图软件），并启动它；
3. 看图程序调用操作系统提供的读写接口，发出读取请求；
4. 操作系统从磁盘上读取文件本体的比特流，把原始 0/1 数据加载进内存；
5. 看图程序按 JPG 格式规则解析比特流，把 0/1 还原成像素画面并绘制（渲染）到窗口。

文章排版讲义与示例

《文章排版示例》是字处理软件的讲义文字版，也是一份可以直接照着练的结构化排版示例。下面是内嵌预览，可以滚动看全文；正式课件以上方 PDF 为准。

字处理应用软件
应用软件的学习，不在于死记硬背按钮和菜单操作，而是要理解软件的底层逻辑，建立正确认知，获得软件学习迁移能力。无论软件版本怎样更新，不管切换到 Word、WPS 文字或是在线文档，我们都可以快速上手适应。
一、什么是字处理软件
字处理软件是用于文字录入、对象插入、内容编辑、格式排版、页面输出的专业文档工具。和普通的纯文本工具（记事本）不同，字处理软件不仅保存看得见的文字内容，还会保存隐藏的排版格式和页面版面信息，能够实现图文混排、精细化文档排版。
【课堂操作提示】新建空白文档：新建文档时，在没有输入内容之前，Word/WPS 默认套用 `Normal.dotm` 模板。文档窗口看起来是空文档，但已经继承模板预设的排版渲染规则（字符、段落、页面的默认格式）。
二、软件处理的对象
1、字符（文档最小处理单位）
字符是字处理软件的最小处理单位。字符分为两类：
1）可打印字符：肉眼能够直接看到的中文字符、西文字符、数字以及各类标点符号（注意：中文与西文符号字符的占位宽度不一样，很多排版对齐问题由此产生），主要用来承载文章正文内容。
2）非打印字符：属于软件的排版控制标记。平时默认隐藏、打印输出时不会显示，但是决定了文档的基础结构和排版规则，常见的有空格、制表符、换行标记、段落标记和分页符。
【课堂操作提示】点开「显示 / 隐藏编辑标记」¶ 按钮，查看：空格、制表符、手动换行标记、段落标记、分页符。
2、段落（文档逻辑核心对象）
段落是字处理软件真正的逻辑核心对象。按下回车键就会生成段落标记 ¶，创建一个全新的独立段落。
段落的全部格式设置，包括首行缩进、对齐方式、行间距、段前间距、段后间距、左右缩进，甚至大纲级别，全部保存在段落标记 ¶当中。
【课堂演示重点】如果删除段落标记 ¶，相邻两段会合并为一个段落，格式随之融合。这是排版最核心底层规则。
3、非文本复合对象（图文混排核心）
除了字符、段落这类纯文本对象以外，字处理软件还支持插入外部多媒体与复合对象。典型代表：图片、表格、数据图表、形状、文本框等。
【课堂操作提示】演示插入图片，修改环绕方式。所有外部对象，可独立设置大小、位置、环绕方式、对齐样式，和文本段落自由搭配，实现图文混排。
4、页面（文档输出物理容器）
所有文字与图文对象，最终依托页面介质完成预览和打印输出。页面设置包含纸张大小、页边距、页眉页脚、页码等版面参数。纸张与页边距划定的版心，约束文字和各类对象的摆放范围。
文档内容填满版心右边界，软件自动换行（自动换行只是视觉分行，不会产生任何标记）。
快捷键 Shift + 回车 是手动强制换行，只改变屏幕显示的行，不生成新段落。内容填满版心会自动分页，也可以手动插入分页符强制开启新页面。
【课堂操作提示】打开页面设置，修改页边距，观察版心变化，对比自动换行与 Shift + 回车手动换行的区别。
三、.docx 格式文档中保存了哪些信息
docx 文档并不只存储文字，一共保存三类信息：
1、内容本体信息：内容本体信息是文档核心正文与素材，承载文章语义，是文档主体数据。
2、格式修饰信息：格式修饰信息是附着在文档对象上的排版样式信息，分为字符级格式和段落级格式。
字符级格式：针对单个文字生效，包含字体、字号、颜色、加粗、字符间距等。
段落级格式：针对整个段落生效，包含缩进、行距、对齐方式、段前、段后间距；同时也包含图片、表格的环绕方式、尺寸样式等。
这类信息大多隐藏在非打印标记和对象属性中，肉眼看不见，但会永久保存在 docx 文件容器内。
3、物理版面信息：面向打印输出的页面规则，划定整篇文档排版边界。包含纸张大小、页边距、版心范围、页眉页脚、页码、分页规则。版面信息直接决定文字如何换行、内容在哪里分页，确定文档最终输出形态。
四、长文档的结构化排版
日常短文档仅需要简单的字符、段落、页面排版，但是毕业论文、工作报告、书稿这类长文档，对文档有明确要求：结构层次清晰、全文格式统一、能够自动生成目录、修改内容后格式可以批量同步更新。
很多初学者习惯手动修改字体字号、依靠空格做对齐、敲回车空行来调整间距。这套做法只适合很短的文本，放到长文档中，很容易出现格式不统一、层级混乱，修改一处就造成全篇排版错乱。问题根源就是缺少结构化排版思维。
想要真正实现结构化排版，必须分清两个容易混淆、相互独立，但又可以建立关联的核心概念：大纲层级属性和样式格式体系。
1、大纲层级属性：文档的「逻辑结构」
大纲层级是绑定在段落上的逻辑层级编号，只用来标记文档上下级结构，属于段落的结构属性，本身不会改变字体、字号、行距这些外观样式。

大纲级别是段落对象的属性，可以在【段落】设置面板直接设置
段落的大纲级别可以在【段落】对话框直接设置，在大纲视图下会看得更加直观。每个段落可以分配不同层级：1 级、2 级、3 级…… 以及正文文本。1 级是最高层级，一般对应文章一级大标题；2 级隶属于 1 级，对应二级小标题，以此类推。
大纲层级的作用：让软件读懂文档逻辑骨架，用来折叠或展开章节、自动提取生成目录、设置自动章节编号、拖拽调整整篇文章章节顺序。
一句话概括：大纲层级只管文档结构，不负责页面美观。
【课堂操作提示】切换大纲视图，选中段落，修改段落的大纲级别，观察视图变化。
2、样式体系：文档的「格式模板」
样式是一套提前定义好的成套格式模板，里面同时保存一套字符格式 + 段落格式，负责控制文档外观。内置样式如：标题 1、标题 2、正文。
用样式的核心优势：不再逐段手动调格式。全文同类内容套用同一个样式，格式保持统一；后续只修改一次样式参数，文档内所有应用该样式的段落，自动同步更新，解决长文档重复修改、格式混乱的问题。
一句话概括：样式只管外观格式，不直接定义文档逻辑结构。
3、样式关联大纲层级（本次课难点）
重点理解：大纲层级属于段落本身属性，样式只是预设好的格式模板，二者天生相互独立。
举例：可以给段落套用「标题 1」样式（外观是大标题），但把段落大纲级别设置为正文文本。此时外观是标题，但软件识别不到它是文档标题，无法自动提取到目录。
所谓样式绑定大纲层级：编辑样式时，在样式的段落属性里，预先设置对应的大纲级别。当段落应用这个样式，段落就自动获得对应的大纲级别。
常规做法：标题 1 样式绑定 1 级大纲，标题 2 绑定 2 级大纲，正文样式绑定正文层级。
绑定之后，段落套用样式，同时获得外观格式 + 文档逻辑层级，既统一全文样式，也建立文档骨架，支持自动生成目录，实现专业长文档排版。
4、长文档结构化排版通用流程（实操顺序）
1. 整理文档文字、图片等素材
2. 设置页面版面参数（纸张、页边距）
3. 修改 / 新建样式模板
4. 在样式内绑定对应大纲层级
5. 为所有段落统一套用样式
6. 局部微调字符格式、图片表格等复合对象
原则：坚决摒弃「空格对齐、多余回车空行、逐段手动修改格式」的不良排版习惯。

📝 作业

本次课没有新作业。作业 1 的 Word 排版正好用上本课讲的字符、段落、页面和样式，写完按第 1 次课的要求提交 cca_学号.docx。

🎬 课堂回放

完整课堂实录，可选择任意课堂观看。

2-1 课堂（周二 第一大节 · 自强楼 5312）：

若在线播放卡顿，可点此直接下载录像。

3-1 课堂（周三 第一大节 · 自强楼 5312）：

若在线播放卡顿，可点此直接下载录像。

🗂️ 课程内容摘要

第一小节接着上次课的文件概念往下讲：文件怎么被软件读出来，字处理软件到底在排什么。第二小节为下一次课的电路实验做准备，从「计算是什么」讲到图灵机、通用计算机和电子开关。

第一小节：打开应用软件的盲盒 · 字处理软件底层逻辑与结构化排版

上一课留下一个等式：文件 = 文件名 + 后缀 + 路径 + 一串二进制 0/1 数据。这串比特本身没有语义。比特没有标签，文件格式才是约定「怎么解读这串比特」的规则，后缀只是格式的提示；每款应用软件只认自己那套格式。用记事本打开 .jpg 看到乱码，不是图片坏了，只是解读规则用错了。真正的内容，是应用软件按文件格式把比特流还原出来的。

后缀只是给操作系统看的外部标签，真正的文件格式写在数据流内部，是应用软件保存时按协议写进去的。把 .docx 直接改名成 .pdf 并不会真的变成 PDF，打开时照样可能乱码或格式错乱；要转 PDF 得用「另存为 / 导出」让软件重新按 PDF 协议组织数据。文件复制到另一台电脑时，盒子里的数据本体不变，文件名、路径、系统时间、权限这些外部标签可能变；JPG 里记录的相机型号、拍摄时间属于数据本体，复制后仍然保留。Word、WPS、在线文档都能打开 .docx，是因为它们内部都嵌入了能解析 docx 格式的代码；另存为 .txt 时 Word 会弹窗提醒「会丢失格式」，就是格式与内容分离的直观证据。

打开文件时，操作系统和应用软件各有分工。操作系统像管家，定位路径、读取文件的容器信息、找到该用哪个程序，再把磁盘上的比特流搬进内存。应用软件负责翻译和渲染，按对应格式解析比特流，画成能看懂的图片或文字页面，并让你编辑。换个角度看，文件分成里外两层：外层的文件名、后缀、路径、系统时间、权限等元数据由操作系统维护；里层的数据流，包括格式元数据、排版规则、正文内容，由应用软件维护。

字处理软件用来录入文字、插入对象、编辑内容、排版和输出页面。与其背按钮，不如弄清底层对象，这样换到 Word、WPS 文字或在线文档都能快速上手。它主要处理四类对象：

• 字符。文档的最小单位，分可打印字符和非打印字符。前者是看得见的中英文、数字和标点；后者是空格、制表符、换行、段落标记、分页符这些隐藏的排版标记。
• 段落。字处理软件真正的逻辑核心。按回车就会生成段落标记 ¶，首行缩进、对齐、行距、段前段后、大纲级别等格式全都存在这个 ¶ 里。删掉 ¶，相邻两段会合并，格式也跟着融合。
• 非文本复合对象。图片、表格、图表、形状、文本框，各自都能设置大小、位置和环绕方式，用来做图文混排。
• 页面。纸张大小、页边距、页眉页脚、页码这些输出参数。内容填满版心会自动换行，那只是屏幕上的分行，不产生标记；Shift + 回车 则是手动换行，同样不生成新段落。分页有自动的，也可以手动插入分页符。

课堂上还演示了几个很实用的操作：Ctrl + 鼠标滚轮 缩放视图，视图里可切多页或单页；布局里改纸张大小（默认 A4，表格要求 B5 就改 B5）和页边距，差两三行甩到下一页时可以用「自定义页边距」微调，不必硬删内容。交作业前打开「开始」里的 ¶，空格、制表符、手动换行、段落标记、分页符都会显形，能发现多余空行和用空格凑出来的对齐。中文标点 ！。、，： 和西文标点 !.,: 占位宽度不同，很多「怎么都对不齐」的问题就出在这里，不要用一串空格去凑。某个词或句号被挤到下一行时，可以选中它，在「字体 → 高级 → 间距」里设「紧缩」 0.1–0.2 磅，往往就能收上来。正文常用首行缩进 2 字符、段前段后各 0.5 行、行距 1.2 倍；删掉段落标记 ¶ 后两段合并，段落级格式跟着合并，但原先单独设置的字符格式（比如某段是楷体）可能保留。

.docx 不只存文字，它保存三类信息。一是内容本体，也就是正文、图片、表格这些素材。二是格式修饰，分字符级（字体、字号、颜色、加粗、字间距）和段落级（缩进、行距、对齐、段前段后，以及图片表格的环绕和尺寸）。三是物理版面，包括纸张、页边距、版心、页眉页脚、页码和分页规则。纯文本 .txt 只存第一类，所以记事本算不上字处理软件。WPS 是 Word Processing System 的缩写，最早就是字处理软件，后来才扩展成 W（文字）、P（演示）、S（表格）等办公套件，苹果的 iWork 也是对标这一套。Word 最终面向纸张和打印，所以基础容器是「页」；PowerPoint 最终面向屏幕展示，基础单位是「幻灯片」。

毕业论文、工作报告这类长文档，要求层次清楚、全文格式统一、能自动生成目录，而且改一处就能批量同步。不少初学者习惯手动改字体字号、用空格对齐、敲回车空行调间距，短文本还凑合，一旦变长就会出现格式不统一、层级混乱，改一个地方全篇乱套。根子在于缺少结构化排版思维。这里要分清两个概念：

• 大纲层级是段落上的逻辑编号（1 级、2 级、3 级……或者正文），只表示上下级关系，不改字体字号行距。它用来折叠展开章节、自动生成目录和编号，也能拖动调整章节顺序。
• 样式是一套预设好的格式模板，同时含字符格式和段落格式，比如「标题 1」「标题 2」「正文」。它管外观，不管逻辑结构。同类内容套同一样式就能统一，改一次样式全文同步。
• 把两者绑起来：编辑样式时，在段落属性里预设好大纲级别，段落套上样式后，外观和层级就一起拿到了。常见做法是「标题 1」绑 1 级大纲，「标题 2」绑 2 级大纲，正文绑正文层级。这样既统一了外观，也搭好了文档骨架，目录可以自动生成。

改样式和逐段改格式，差别在演示里看得很清楚：把「标题 1」改成黑体 + Arial、2 号、加粗、居中，所有套用该样式的标题一起变；再把标题颜色改成浅蓝，全文标题同步变色，不用格式刷一个个刷。正文样式常用楷体 + Times New Roman、5 号，一级标题 4 号。样式分段落样式、字符样式、链接样式三种；课堂新建的字符样式「提示强调」只给选中的几个字加蓝色底纹和白字，说明字符样式只作用于局部字符。大纲级别则要在段落对话框里设，不是在样式里「看起来像标题」，切到大纲视图就能折叠、展开、拖动章节。

排版的顺手顺序大概是：整理文字图片，设置页面参数，改好或新建样式，在样式里绑定大纲级别，给段落统一套样式，最后再微调字符格式和图片表格。空格对齐、多余回车空行、逐段手动改格式这些习惯，最好早点丢掉。

课上点评了一位同学的作业。内容质量很好，附录没有把 AI 对话整段复制或截图，而是每一轮都写了自己的甄别、判断和总结。AI 给出「应用程序沙盒」这个术语，他觉得零基础读者看不懂，就改写成「储物柜」。他还会让 AI 帮忙检查文章哪些内容容易过时。人主导的 AI 协作，大概就是这样。

常见排版错误集中在图片和标题上。插入的图片默认是「嵌入型」，会被当成一个大字符，跟着正文首行缩进往右错位。改成「浮动型」又可能跑到页边距外，打印时被裁掉。建议图片用嵌入型、居中，再适当缩小。标题太长或带逗号时，可以缩短标题，用 Shift + Enter 手动换行制造停顿感，再加一个副标题，避免第一页下方过空。

保存时文件名用 cca_学号.docx，中间是下划线 _ 而不是减号，保存类型要选 .docx，不要只改后缀。用 Word 打开纯文本会问用哪种编码（UTF-8、GB2312 等），选错了就会乱码。自动检测能选对，是因为文件里带了少量编码元数据。这个问题第四次课讲文本编码时会正式展开。

第二小节：打开计算机硬件的盲盒 · 从人类计算师到数字电子计算机

这一小节为下一节课的数字电路实验做准备。

先纠正一个直觉：计算是一种动作，载体只负责执行。Computer 这个词在早期词典里有两个词条，一个是「电子装置、可变的程序、二进制形式」，另一个是「专门做计算的人」，指那些靠手算吃饭的计算师。把人换成一堆电子元件，计算这件事本身并没有变。计算就是按一套事先定好的规则，把输入的符号变成输出的符号，写成 \(y=f(x)\)。\(f\) 是那套规则，计算是执行它的过程，所以必须有载体；算法是对 \(f\) 的静态描述，可以写成公式（如 \(y=2x+1\)）、文字步骤（欧几里得辗转相除法，也可以改写成辗转相减法）、流程图，或者 Python 代码；算力则是载体跑得快不快，人每秒做几次加法，电子计算机每秒做几亿次，差别在载体，不在规则。

希尔伯特曾希望所有数学问题都能机械求解。哥德尔证明完备性不成立，图灵证明可判定性也不成立。这不是人笨，而是符号规则这套体系本身有边界。「不可计算」也不是「题目太难、算力不够」，它指的是根本不存在有限步骤的算法，算力再强也没用。

图灵机是个假想模型，用来严格说清什么叫可计算。一个符号变换规则 \(f\)，如果能用图灵机在有限步骤内完成、最后停机给出输出，它就是可计算的。图灵机定义了机械化符号计算，同时划出了所有物理计算机的能力上界。通用图灵机更进一步，把另一台机器的规则和输入数据都编码到纸带上，读进去就能模仿那台机器。想换任务，换纸带就行，硬件不用动。通用计算的念头就来自这里。专用机器就在身边：中国算盘把珠算口诀固化在硬件里，只能做珠算；八音盒的曲子和滚轮绑定，想换曲子就得换滚轮。通用也不等于万能，它能解决的问题仍然限制在可计算问题集合里。

ENIAC（1945）还是专用设备，算起来很快，换任务时却要工作人员重新插线，很慢。EDVAC（1951）由冯·诺依曼主导，提出存储程序架构：程序和数据一样被编码成符号存进存储器，换任务只换程序，不必改硬件，这就是「存储程序、程序控制」。现代通用计算机基本都是这套冯·诺依曼架构，由五大部件组成。图灵机讲的三要素（符号、规则、状态）在这里落到了实处。只要存储够大，两者的可计算能力是等价的，差别只在于纸带可以无限长，而现实中的存储有限。平时说「打开」或「运行」一个程序、一个文档，做的就是把程序或文档从硬盘等外存加载到内存，让 CPU 能直接访问；这也解释了为什么内存断电会丢、硬盘不会。

计算操作的是有限、互不混淆的符号，符号天生离散。从离散符号到选数制，再到用开关承载，最后用电子开关提速，这条线索一路下来，二进制最合适：只要两种物理状态，正好对应开关的通和断，工程上最稳。十进制计算机理论上也能造，但需要十个稳定状态，早期有人试过，不划算。二进制容错最好，也最皮实。开关从继电器、真空管一路走到晶体管，状态切换越来越快，算力也就跟着上来了；继电器其实并不遥远，宿舍门禁刷卡时「啪」一下的电磁锁，本质就是继电器式的开关。从机械开关的毫秒级到电子开关的纳秒级，状态切换速度决定了算力。

把大量开关按固定规则连成网络，就能做符号变换。开关本身只存 0 或 1，连线方式才是变换规则 \(f\)。给一组 0/1，网络就吐出一组 0/1，硬件层面直接完成 \(y=f(x)\)。把这种网络封装起来，就成了逻辑门：与门相当于串联，全 1 才输出 1；或门相当于并联，有 1 就输出 1；非门把 0 变 1、1 变 0。把输入组合和对应输出列成表，就是真值表。与、或、非再组合，还能得到异或门（相同为 0、不同为 1），它是搭加法器的关键。

有了这些逻辑门，就可以用开关电路搭一台会算数的机器，比如算一算 A=1001 和 B=1011 相加。下节课就动手搭半加器和加法器，入口在文末。

✅ 课堂思考与判断

以下题目可用来自测，点击展开查看参考答案。

🧪 下节课实验

第 3 次课动手搭数字电路，用基础逻辑门拼出半加器和全加器，再用数码管把结果显示出来。第二小节讲过这些逻辑门，下节课直接上手搭。

👉 数字电路实验指南 · 互动演示