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内容简介

本书是普通高等教育“十一五”国家级规划教材的修订版。全书共分9章：计算思维概述、算法基础、计算机的硬件基础、计算机系统的硬件结构、数据的组织与管理、计算机系统的软件、计算机系统及应用、计算机信息安全及职业道德、计算机导论实验。附录还给出了专业学习指南。本书为任课老师免费提供电子教案、习题参考答案和实验用程序等教学资源。本书适合作为计算机专业本科和专科入门教材，也可作为非计算机专业的“计算机基础”教材，也是计算机初学者的理想入门读物。

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ISBN：9787121324826

开本：16开

页数：336

字数：537.0

本书目录

目   录
 
第1章  计算思维概述	1
1.1  计算机发展概述	1
1.1.1  历史回顾	1
1.1.2  发展现状	2
1.1.3  发展趋势	8
1.2  什么是计算思维	9
1.2.1  计算机的发展与思维方式的
      变化	9
1.2.2  思维与科学思维	11
1.2.3  计算思维的定义	12
1.2.4  计算思维的特性	12
1.3  计算机求解问题的过程	13
1.3.1  问题的描述	13
1.3.2  建立数学模型	13
1.3.3  算法设计	14
1.3.4  算法的正确性证明	14
1.3.5  算法分析	14
1.3.6  算法的程序实现	15
习题1	15
第2章  算法基础	16
2.1  计算科学的典型问题	16
2.1.1  排序问题	16
2.1.2  汉诺塔问题	16
2.1.3  n皇后问题	17
2.1.4  旅行商问题	17
2.1.5  学习算法的意义	18
2.2  算法初步	18
2.2.1  算法概念	18
2.2.2  算法特征	19
2.2.3  算法描述	20
2.3  算法结构	21
2.2.5  算法设计方法	23
2.2.6  算法分析	25
习题2	26
第3章  计算机的硬件基础	27
3.1  计算机的基本组成及其工作
     原理	27
3.1.1  计算机的基本组成	27
3.1.2  计算机的基本工作原理	28
3.2  信息在计算机中的表示	31
3.2.1  数值数据	31
3.2.2  字符数据	39
3.2.3  声音数据	41
3.2.4  图像和图形数据	41
3.2.5  视频数据	42
3.3  运算基础	43
3.3.1  四则运算	43
3.3.2  补码加减运算	44
3.3.3  十进制数运算	46
3.3.4  逻辑运算	47
3.4  逻辑代数及逻辑电路	49
3.4.1  逻辑代数的初步知识	49
3.4.2  基本逻辑电路	51
3.4.3  基本逻辑部件	57
习题3	64
第4章  计算机系统的硬件结构	67
4.1  中央处理器（CPU）	67
4.1.1  运算器	67
4.1.2  控制器	70
4.1.3  CPU典型结构举例	74
4.1.4  多核CPU和GPU	78
4.2  主存储器	81
4.2.1  主存储器概述	81
4.2.2  半导体存储器	84
4.2.3  用芯片组成一个存储器	87
4.3  辅助存储器	89
4.3.1  磁表面存储器	89
4.3.2  光盘存储器	93
4.3.3  可移动外存储器	95
4.3.4  计算机的存储体系	95
4.4  输入/输出系统	97
4.4.1  输入设备	97
4.4.2  输出设备	99
4.4.3  输入/输出接口	102
4.4.4  输入/输出控制方式	104
4.5  指令系统及执行	106
4.5.1  指令系统	106
4.5.2  总线	110
4.5.3  计算机的时标系统	112
4.5.4  计算机的整机工作原理	113
4.5.5  计算机的性能评价	118
4.6  计算机的系统结构	119
4.6.1  并行处理的概念	119
4.6.2  流水线处理机系统	120
4.6.3  并行处理机系统	122
4.6.4  多处理机系统	123
4.6.5  数据流计算机	123
4.6.6  精简指令系统计算机	124
习题4	125
第5章  数据的组织与管理	128
5.1  数据结构基础	128
5.1.1  基本概念	128
5.1.2  线性表	130
5.1.3  图	133
5.1.4  树	134
5.2  数据库系统	136
5.2.1  什么是数据库	137
5.2.2  数据模型	138
5.2.3  数据库的基本结构形式—
      数据表	140
5.2.4  数据库语言	141
5.2.4  数据库设计	143
5.2.5  数据库技术的发展	146
习题5	150
第6章  计算机系统的软件	152
6.1  计算机软件概述	152
6.1.1  什么是软件	152
6.1.2  软件的分类	153
6.1.3  常用软件简介	153
6.1.4  计算机系统的组成	154
6.2  程序设计语言	156
6.2.1  程序设计语言发展概述	156
6.2.2  程序设计基础	159
6.2.3  面向对象程序设计	168
6.3  操作系统	172
6.3.1  操作系统概述	172
6.3.2  处理器管理	177
6.3.3  存储管理	183
6.3.4  设备管理	187
6.3.5  文件管理	191
6.4  编译系统	197
6.4.1  编译原理概述	197
6.4.2  词法分析	199
6.4.3  语法分析	201
6.4.4  中间代码生成	203
6.4.5  代码优化	204
6.4.6  目标代码生成	205
6.4.7  表格管理和出错处理	206
6.5  软件工程	207
6.5.1  软件工程概述	207
6.5.2  软件开发模型	209
习题6	213
第7章  计算机系统及应用	215
7.1  计算机网络	215
7.1.1  计算机网络的组成	215
7.1.2  计算机网络的分类	218
7.1.3  网络中数据传输的基本
      原理	221
7.1.4  网络通信协议	223
7.1.5  计算机网络示例	225
7.1.6  互联网Internet简介	227
7.1.7  互联网新技术	233
7.1.8  无线网	235
7.1.9  物联网	238
7.1.10  云计算	239
7.2  多媒体技术	241
7.2.1  基本概念	242
7.2.2  多媒体关键技术	245
7.2.3  多媒体计算机系统	249
7.2.4  Windows多媒体环境	252
7.2.5  多媒体技术的应用
      与发展	254
7.3  虚拟现实	255
7.3.1  什么是虚拟现实	255
7.3.2  VR的发展历程	257
7.3.3  VR系统结构	259
7.3.4  构造VR系统的主要软/硬件
      设备	259
7.3.5  VR的应用系统	261
7.4  人工智能	264
7.4.1  什么是人工智能	265
7.4.2  人工智能的主要研究方向
      与应用领域	266
7.4.3  专家系统	270
7.4.4  人工神经网络	275
习题7	279
第8章  计算机信息安全及职业道德	281
8.1  计算机信息安全概述	281
8.1.1  什么是计算机信息安全	281
8.1.2  威胁计算机网络安全的
      主要因素	282
8.2  计算机病毒	284
8.2.1  病毒的定义和特点	284
8.2.2  三种有影响的病毒	285
8.2.3  病毒的分类	285
8.2.4  反病毒技术概述	287
8.3  计算机黑客	289

8.3.1  什么是计算机黑客	289
8.3.2  黑客的主要攻击手段	289
8.4  计算机犯罪	290
8.5  防火墙的基本概念	291
8.5.1  什么是防火墙	291
8.5.2  包过滤路由器	292
8.5.3  应用级网关	293
8.5.4  防火墙产品简介	294
8.6  计算机职业道德	294
8.6.1  职业道德的基本范畴	295
8.6.2  计算机职业道德教育的
      重要性	295
8.6.3  信息使用的道德规范	295
习题8	296
第9章  计算机导论实验	297
9.1  计算机硬件实验	297
9.2  Office办公软件实验	300
9.3  操作系统文件管理实验	306
9.4  网络综合应用实验	308
9.5  多媒体综合应用实验	309
9.6  Access数据库应用实验	311
附录  专业学习指南	315
附录A  计算机科学与技术专业知识
        体系与科学方法论	315
附录B  计算机科学与技术专业的
        职业类别	319
附录C  计算机行业背景知识	321
附录D  常见英文计算机缩略语
        对照表	324
参考文献	326

展开

前言

前    言
《计算机导论—基于计算思维视角（第4版）》是在前三版的《计算机导论》基础上修订而成的。《计算机导论》第一版作为国家“九五”规划教材于1997年出版，至2004年9月已印刷21次；《计算机导论》第2版于2005年1月出版，至2008年9月已印刷9次；《计算机导论》第3版作为普通高等教育“十一五”国家级规划教材，于2009年7月出版，至2015年7月已印刷10次。从《计算机导论》一书的出版情况看，该书尚受读者欢迎，其原因是该书的内容能切合教育部制定的对该课程的基本要求：《计算机导论》应为新生提供一个关于计算机科学与技术学科的入门介绍，使学生能对该学科有一个整体的认识，并了解该专业的学生应具有的基本知识和技能。短短的几年过去了，计算机科学技术的飞速发展，对该专业的学生要掌握的计算机科学的“整体认识”及应培养的“能力素质”发生了较大的变化，为适应这一变化，《计算机导论》一书得以重新修订。
在摩尔定律的驱动下，2010年集成电路的最小线宽从32纳米开始跨入惊人的22纳米量级，一个大头针大小的圆头上可以集成1亿个晶体管，使芯片的处理能力不再是应用的瓶颈。强大而廉价的处理能力，不仅提供了卓越的计算功能和海量的存储能力，而且提供了足够的通信带宽，解除了信息技术基础技术平台对应用发展的制约，由此促使了虚拟技术、智能化工具以及云计算、大数据、移动互联网和物联网等新技术应用的快速发展。这一发展具有颠覆性的影响，正在彻底改变科技和社会的方方面面，也改变着人们的思维方式。2012年，教育部组织申报大学计算机课程改革项目，要求大学计算机教学的总体建设目标应该定位在普及计算机文化，培养专业应用能力，训练计算思维能力上。如何将计算思维融入大学计算机教育，已得到计算机教育工作者的广泛关注。
本次修订，将保持前三版的基本风格，尽量写成一本既通俗又严谨的计算机科学的入门教材。在教材内容组织上强调计算思维能力的培养。当然，计算思维能力的训练要通过计算机专业的完整教学计划及课程改革来实现，非一门课程所能完成。为此，新版教材名称调整为《计算机导论—基于计算思维视角（第4版）》。
本次主要修订内容如下：
（1）增加新的一章“计算思维概述”。在简要介绍计算机科学的发展进程基础上，说明计算思维提出的背景，讲述计算思维的定义、特征及与其他科学的关系,简述用计算思维求解问题的途径，说明培养计算思维能力的重要性。
（2）全书进行了“吐故纳新”，包括：对经典的基础内容进行精简，对陈旧的内容进行删除，并增加计算机科学的新技术、新发展。
（3）按培养学生计算思维能力的要求，对全书内容进行重新编排。
修订后的《计算机导论—基于计算思维视角（第4版）》分为9章，保留了原有的计算机导论实验及4个附录，供教师与学生参考。此外，为任课教师提供下列教学资源：电子教案、习题参考答案、实验用软件及模拟试题等。任课老师可通过华信教育资源网http://www. hxedu.com.cn免费注册下载。
本书力求处理好下列三方面的关系:
首先，是课程内容的广度与深度的关系。广度是本课程的基本要求，而深度则是为广度服务的，应以讲清楚各知识单元的基本概念为目的。
其次，是课程内容的深度与读者对象的关系。本课程的对象是“初学者”，而随着微型计算机及计算机网络的普及，这些“初学者”中的大多数都已具有计算机的某些知识或使用经历。因此，本教材在内容深度上虽是“入门”性的，但必须是系统和严谨的，并区别于一般的计算机科普读物。
第三，是课程内容与授课时间的关系。本课程的授课总学时约32学时，按这些学时数要求写出一本全面介绍计算机系统的教材难度相当大。解决这一难点的简单办法是适当地多写些，任课教师根据教学要求及给予的学时数，少讲或精讲某些内容，或部分内容供学生自学。例如，“计算机网络及其应用”部分内容可少讲或不讲。“计算机信息安全及职业道德”部分内容可以用讲座方式作简单介绍，书中带“※”号的内容可少讲或不讲；“计算机应用”部分内容可以用讲座方式作简单介绍，或供学生自学；“计算机导论实验”可由学生自行上机完成，老师负责指导，并向老师提交实验报告；附录内容用可作为入学新生的专业教育参考资料，本书以二维码方式呈现，学生用手机扫描二维码即可获取学习内容。
本次修订由王玉龙、方英兰两位老师合作完成。在编写本书过程中，得到电子工业出版社童占梅编审的大力支持与帮助，北方工业大学吴乐明老师完成了本书的校对与录入工作，在此对她们表示衷心的感谢。此外，还要感谢为本书的前几版编写做出贡献的付晓玲、刘高军等诸位老师。
教材总是落后于科学发展的现实，在本次修订中，难免出现错误或不妥之处，恳请广大读者提出宝贵的意见。

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