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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，主要内容包括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：9787121435126

开本：16(185*260)

页数：356

字数：560

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	2
1.1.1  计算机历史回顾	2
1.1.2  计算机发展现状	3
1.1.3  计算机发展趋势	8
1.2  计算思维	10
1.2.1  计算机的发展与思维方式的变化	10
1.2.2  数据思维与科学思维	12
1.2.3  计算思维的定义	13
1.2.4  计算思维的特性	13
1.3   计算机求解问题的过程	14
拓展资料：中国古代计算工具——算筹和算盘	16
习题1	19
第2章  算法基础	20
2.1  计算科学的典型问题	21
2.1.1  算法研究的典型例子	21
2.1.2  计算领域最重要的问题类型	22
2.1.3  学习算法的意义	23
2.2  算法初步	23
2.2.1  算法概念	23
2.2.2  算法特征	24
2.2.3  算法描述	25
2.2.4  算法结构	26
2.2.5  算法设计方法	28
2.2.6  算法分析	30
拓展资料：国密算法	31
习题2	33
第3章  计算机硬件基础	34
3.1  计算机基本组成及其工作原理	35
3.1.1  计算机的基本组成	35
3.1.2  计算机的基本工作原理	36
3.2  信息在计算机中的表示	38
3.2.1  数值数据	38
3.2.2  字符数据	45
3.2.3  声音数据	47
3.2.4  图像和图形数据	47
3.2.5  视频数据	48
3.3  运算基础	49
3.3.1  四则运算	49
3.3.2  补码加法和减法运算	50
3.3.3  十进制数运算	51
3.3.4  逻辑运算	53
3.4  逻辑代数及逻辑电路	54
3.4.1  逻辑代数的初步知识	54
3.4.2  基本逻辑电路	56
3.4.3  基本逻辑部件	62
拓展阅读：华罗庚对中国计算机事业的贡献	69
习题3	70
第4章  计算机系统硬件结构	73
4.1  中央处理器	74
4.1.1  运算器	74
4.1.2  控制器	76
4.1.3  CPU典型结构举例	81
4.1.4  多核CPU和GPU	85
4.2  主存储器	87
4.2.1  主存储器概述	88
4.2.2  半导体存储器	90
4.2.3  用芯片组成一个存储器	94
4.3  辅助存储器	95
4.3.1  磁表面存储器	96
4.3.2  光盘存储器	99
4.3.3  固态存储器	101
4.3.4  计算机的存储体系	101
4.4  输入/输出系统	103
4.4.1  输入设备	103
4.4.2  输出设备	105
4.4.3  输入/输出接口	108
4.4.4  输入/输出控制方式	110
4.5  指令系统及执行	111
4.5.1  指令系统	112
4.5.2  总线	115
4.5.3  计算机的时标系统	117
4.5.4  计算机的整机工作原理	118
4.5.5  计算机的性能评价	122
4.6  计算机的系统结构	122
4.6.1  并行处理的概念	123
4.6.2  流水线处理机系统	123
4.6.3  并行处理机系统	125
4.6.4  多处理机系统	126
4.6.5  数据流计算机	126
4.6.6  精简指令系统计算机	127
拓展阅读：中国的超级计算机	128
习题4	132
第5章  数据的组织和管理	135
5.1  数据结构基础	136
5.1.1  数据结构概述	136
5.1.2  线性表	138
5.1.3  图	140
5.1.4  树	142
5.2  数据库系统	144
5.2.1  数据库概述	145
5.2.2  数据模型	146
5.2.3  数据库的基本结构形式——数据表	147
5.2.4  数据库语言	149
5.2.5  数据库设计	151
5.2.6  常用数据库开发平台	152
5.2.7  数据库技术的发展	154
5.2.8  大数据及其技术	158
拓展阅读：国产数据库	163
习题5	166
第6章  计算机系统的软件	168
6.1  计算机软件概述	169
6.1.1  什么是软件	169
6.1.2  软件的分类	169
6.1.3  常用软件简介	169
6.1.4  计算机系统的组成	171
6.2  程序设计语言	172
6.2.1  程序设计语言发展概述	172
6.2.2  程序设计基础	175
6.2.3  面向对象程序设计	184
6.3  操作系统	187
6.3.1  操作系统概述	187
6.3.2  处理器管理	192
6.3.3  存储管理	196
6.3.4  设备管理	197
6.3.5  文件管理	201
6.3.6  操作系统实例	206
6.4  编译原理	209
6.4.1  编译原理概述	209
6.4.2  词法分析	211
6.4.3  语法分析	213
6.4.4  中间代码生成	214
6.4.5  代码优化	216
6.4.6  目标代码生成	216
6.4.7  表格管理和出错处理	217
6.5  软件工程	218
6.5.1  软件工程概述	218
6.5.2  软件开发模型	220
拓展阅读：华为鸿蒙系统	224
习题6	228
第7章  计算机系统应用	229
7.1  计算机网络	230
7.1.1  计算机网络的组成	230
7.1.2  计算机网络的分类	233
7.1.3  网络中数据传输的基本原理	235
7.1.4  网络通信协议	238
7.1.5  计算机网络示例	239
7.1.6  Internet简介	241
7.1.7  无线网	247
7.1.8  移动通信网络	249
7.1.9  物联网	251
7.1.10  云计算	253
7.2  多媒体技术	255
7.2.1  多媒体的基本概念	255
7.2.2  多媒体关键技术	258
7.2.3  多媒体计算机系统	262
7.2.4  Windows多媒体环境	264
7.2.5  多媒体技术的应用与发展	266
7.3  虚拟现实	266
7.3.1  虚拟现实概述	266
7.3.2  虚拟现实的发展历程	268
7.3.3  虚拟现实系统的结构	270
7.3.4  虚拟现实系统的构造	270
7.3.5  虚拟现实的应用	271
7.4  人工智能	275
7.4.1  人工智能概述	275
7.4.2  人工智能的主要研究方向与应用领域	277
7.4.3  专家系统	280
7.4.4  人工神经网络	285
拓展阅读：中国人工智能之父吴文俊	289
习题7	291
第8章  信息安全素养与职业道德	293
8.1  计算机信息安全概述	294
8.1.1  什么是计算机信息安全	294
8.1.2  威胁计算机网络安全的主要因素	295
8.2  计算机病毒	296
8.2.1  病毒的定义和特点	297
8.2.2  典型计算机病毒	297
8.2.3  病毒的分类	298
8.2.4  反病毒技术概述	299
8.3  计算机黑客	301
8.4  计算机犯罪	303
8.5  防火墙	304
8.6  计算机职业道德	307
拓展阅读：习近平谈网络安全，“人民”二字一以贯之	308
习题8	311
第9章  计算机系统实验	313
9.1  计算机硬件实验	314
9.2  Office办公软件实验	317
9.3  操作系统文件管理实验	322
9.4  网络综合应用实验	324
9.5  多媒体综合应用实验	326
9.6  Access数据库应用实验	327
附录A  专业学习指南	331
A.1  计算机科学与技术专业知识体系和科学方法论	332
A.2  计算机科学与技术专业的职业类别	336
A.3  计算机行业背景知识	338
A.4  常见英文计算机缩略语对照表	343
参考文献	323

展开

前言

前  言
 
《计算机导论》第1版作为国家“九五”规划教材于1997年出版，累计印刷21次；第2版于2005年1月出版，累计印刷9次；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，累计印刷12次；第4版于2017年8月出版，至2021年6月累计印刷11次。本书出版后，受到了读者欢迎，其原因是内容能切合教育部制定的对该课程的基本要求和各学校的教学需求：“计算机导论”课程应为大一新生提供一个关于计算机学科的入门介绍，使学生对本学科有一个整体的认识，并了解计算机学科各专业的学生应具有的基本知识和技能。几年过去了，计算机学科的教学和人才培养有了很多新的需求，相关专业的学生要掌握的计算机科学的“整体认识”“能力素质”到应培养的“思想价值和精神内涵”发生了较大的变化，因此我们开始了本书的修订工作。
2014年，上海市委、市政府逐步形成“课程思政”理念，推出了《大国方略》等一批“中国系列”课程，选取部分高校进行试点，发掘专业课程思想政治教育资源，解决思想政治理论课与其他课程之间脱节的问题。2016年，习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调，要把思想政治工作贯穿于教育教学全过程。2017年，中共中央、国务院印发《关于加强和改进新形势下高校思想政治工作的意见》，指出要加强对课堂教学和各类思想文化阵地的建设管理，充分发掘和运用各学科蕴含的思想政治教育资源，健全高校课堂教学管理办法。2019年，中共中央办公厅、国务院办公厅印发《关于深化新时代学校思想政治理论课改革创新的若干意见》，提出要“建成一批课程思政示范高校，推出一批课程思政示范课程，选树一批课程思政教学名师和团队，建设一批高校课程思政教学研究示范中心”。2020年，教育部印发《高等学校课程思政建设指导纲要》，提出了贯彻落实《关于深化新时代学校思想政治理论课改革创新的若干意见》，把思想政治教育贯穿人才培养体系，全面推进高校课程思政建设，发挥好每门课程的育人作用，提高高校人才培养质量。
2021年5月，教育部高等教育司发布《教育部关于公布课程思政示范项目名单的通知》（教高函〔2021〕7号），公布了课程思政示范课程699门、课程思政教学名师和团队699个、课程思政教学研究示范中心30个。2021年11月，教育部高等教育司吴岩司长做了《全面推进高校课程思政高质量建设》的报告，提出“教书、育人是一体的”，“育人育才是一事的”，“争做学生为学、为是、为人示范的‘大先生’”，“做好课程思政这件大事、天大的事、伟大的事”。
本次修订将保持前4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和系统能力的培养，同时加入课程思政内容。所有课程思政案例均从我国历史文献、现实国情中选取，可以增强学生的民族自豪感和家国情怀，也符合《高等学校课程思政建设指导纲要》中提出的“隐性教育”的原则和教育部提出的“建设高质量资源，推动课程思政工作提质提效”的要求。
本次主要修订内容如下：
① 第1～8章增加了“拓展阅读”。通过选取中国历史上的算筹、算盘、国密算法、华罗庚对中国计算机事业的贡献、国产巨型机、国产数据库、华为鸿蒙系统、中国人工智能之父吴文俊、领导人的相关指示批示精神等作为思政案例，结合典型代表、典型事件和典型人物的讲述，讲好“中国故事”。这对于塑造学生正确的三观具有重要意义。
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 按照培养学生“课程思政”的要求，对全书内容进行重新编排。
修订后的本书分为9章，保留了原有的计算机导论实验和附录，供教师与学生参考。此外，本书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。读者可以通过http://www.hxedu.com.cn免费下载。本书还提供了教学视频，读者扫描书中的二维码可以在线观看。
本书力求处理好下列三方面的关系。
首先，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，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”，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，本书在内容深度上虽是“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，课程内容与授课时间的关系。“计算机导论”课程的授课总学时约为32学时，对应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教材内容足够，实际教学灵活掌握，可以少讲或精讲某些内容，或部分内容由学生自学。例如，“计算机网络及其应用”部分、“计算机应用”部分和“计算机信息安全及职业道德”部分内容可适当调整，带“※”的内容可少讲或不讲，或由学生自学；“计算机导论实验”可由学生自行上机完成并提交实验报告，教师负责指导；附录部分可作为教学参考资料。
本次修订由方英兰、王玉龙两位老师完成，同时得到了电子工业出版社各位编辑的大力支持与帮助，北方工业大学吴乐明老师完成了本书的校对与录入工作，北方工业大学计算机科学与技术系的诸位同仁提供了一些支持和帮助，在此对他们表示衷心的感谢。
本书参考了专业书籍、期刊、互联网的相关材料，向有关作者、编者、译者和网站表示感谢。
教材内容总是落后于科学技术发展，书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。读者反馈：192910558（QQ群）。

作  者

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作者简介

方英兰，女，北方工业大学信息工程学院教授，先后主讲多门计算机专业课程，主要研究方向为计算机网络安全技术、计算机应用及数据库应用。近年来撰写论文二十余篇，其中12篇被EI收录，参编专著四部。

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