大学计算机（第4版）

本书根据教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会最新制定的白皮书和课程指南编写，主要内容侧重于计算思维能力，计算机应用能力和大数据基本能力的培养，包括：计算机与计算思维基础，计算机数字化基础，计算机硬件基础，计算机软件基础，操作系统基础，计算机网络基础，算法思维基础，云计算和大数据基础，信息安全基础。 本书注重知识与技术的先进性和实用性，重视理论概念与操作应用的结合。全书结构清晰，内容详实，通俗易懂，可作为高等院校计算机基础相关课程的教材，也可作为计算机初学者的入门书籍或计算机应用方面的培训教程。

曹慧英，女，重庆邮电大学副教授，主要研究方向：信息系统设计与研究、数据库系统应用、商务数据挖掘。出版教材8部，英文译著3部，主持和参与了省部级以上项目6项、信息化平台建设方面的横向课题3项，获得省部级教成果奖4项。

目 录 第1章 计算机与计算思维基础 1 1.1 计算机概述 1 1.1.1 早期的计算机 1 1.1.2 近代计算机 3 1.1.3 现代计算机 4 1.1.4 计算机的发展 5 1.1.5 计算机的特点 7 1.1.6 计算机的分类 8 1.1.7 计算机的发展趋势 10 1.1.8 下一代计算机的发展方向 10 1.2 信息社会和计算思维 11 1.2.1 信息社会和数字经济 12 1.2.2 计算思维概述 14 1.3 计算机和信息技术的应用 18 习题1 22 第2章 计算机数字化基础 24 2.1 “0/1思维”的硬件基础 24 2.1.1 逻辑运算与电路实现 25 2.1.2 逻辑运算和门电路 26 2.1.3 二进制加法器的实现 28 2.1.4 计算机为什么选择二进制 29 2.2 符号化与编码――计算机用“0/1”表达世界 30 2.3 计算机和数制 33 2.3.1 数制系统基础 33 2.3.2 二进制 34 2.3.3 数制之间的转换 35 2.4 数值数据的编码 37 2.4.1 整数编码 38 2.4.2 实数编码 40 2.5 文字的数字化处理 43 2.5.1 西文字符的编码 43 2.5.2 中文字符的编码 45 2.5.3 字符的编码处理过程 50 2.6 声像的数字化处理 52 2.6.1 音频转换 52 2.6.2 图像的数字化处理 54 2.6.3 视频的数字化处理 55 习题2 56 第3章 计算机硬件基础 59 3.1 计算机系统概述 59 3.2 计算机硬件系统的组成结构 60 3.3 运算器、控制器和中央处理器 61 3.3.1 运算器和控制器 61 3.3.2 中央处理器 62 3.4 存储器 67 3.4.1 存储器的基本概念 67 3.4.2 存储器的类型 67 3.4.3 存储器的分级存储体系 67 3.4.4 内存 68 3.4.5 寄存器和高速缓冲存储器 70 3.4.6 CMOS存储器 71 3.4.7 内存储器 72 3.4.8 外存储器 73 3.5 输入设备 78 3.6 输出设备 82 3.6.1 显示系统 82 3.6.2 打印机 85 3.6.3 具有输入、输出两种功能的计算机外设 86 3.7 总线与接口 87 3.7.1 总线的类型和指标 87 3.7.2 接口 88 3.8 微机总线和主板 90 3.8.1 微机总线的发展 90 3.8.2 微机主板 91 习题3 93 第4章 计算机软件基础 96 4.1 软件概述和发展历程 96 4.1.1 软件概述 96 4.1.2 软件发展历程 97 4.2 系统软件和应用软件 99 4.2.1 系统软件 99 4.2.2 应用软件 102 4.3 多媒体软件技术 104 4.3.1 多媒体信息压缩技术 104 4.3.2 常见的多媒体文件类型 105 4.3.3 多媒体软件 107 4.3.4 超文本、超媒体 107 4.4 计算机编程基础 108 4.4.1 计算机语言的发展 108 4.4.2 软件生成的过程和执行方式 111 4.4.3 编程语言的系统思维 112 4.5 Python编程基础 118 4.5.1 Python编程环境 119 4.5.2 数据类型、变量、表达式和赋值语句 120 4.5.3 程序语句 124 4.5.4 函数 129 4.5.5 在Python中引用扩展库函数 130 习题4 133 第5章 操作系统基础 136 5.1 操作系统概述 136 5.2 操作系统的类型 139 5.3 操作系统的功能 142 5.4 文件系统 146 5.4.1 文件系统简介 146 5.4.2 文件夹和路径 148 5.5 DOS操作系统 150 5.6 Windows操作系统 156 5.6.1 Windows操作系统的特点 156 5.6.2 程序管理 157 5.6.3 文件管理 162 5.6.4 磁盘管理 167 5.6.5 设备管理 170 5.6.6 常用程序 172 习题5 174 第6章 计算机网络基础 178 6.1 计算机网络 178 6.1.1 计算机网络概述 179 6.1.2 计算机网络的发展 179 6.2 网络拓扑结构、网络类型和网络协议 181 6.2.1 网络拓扑结构 181 6.2.2 网络类型 183 6.2.3 网络协议 185 6.3 网络硬件和网络结构 188 6.3.1 网络硬件 188 6.3.2 网络结构 191 6.4 互联网及其应用基础 193 6.4.1 IP地址 194 6.4.2 子网掩码 195 6.4.3 网关 196 6.4.4 域名系统 197 6.4.5 Internet的接入方式 198 6.4.6 在Windows中创建互联网连接 199 6.4.7 常用网络命令 202 6.4.8 访问互联网 203 6.5 新媒体信息技术基础 208 6.5.1 播客 208 6.5.2 博客和微博 209 6.5.3 微信 210 6.6 简单的Python聊天程序设计 212 习题6 215 第7章 算法思维基础 217 7.1 Raptor编程基础 217 7.1.1 Raptor安装和操作 217 7.1.2 数据类型、变量、常量、表达式和系统函数 219 7.1.3 用输入、输出、赋值和条件语句设计简单流程图 221 7.1.4 Raptor流程图的运行 224 7.1.5 流程图的编辑、修改和标注 226 7.1.6 数组和循环程序设计 228 7.1.7 子图和子程序 232 7.2 穷举法 235 7.3 递推法 237 7.4 迭代法 238 7.5 递归法 238 7.6　分治法 244 7.7　贪心法 246 7.8 排序法 248 7.8.1　冒泡法 248 7.8.2　选择法 250 7.9 查找法 252 7.9.1 顺序查找法 252 7.9.2 二分查找法 253 习题7 255 第8章 云计算和大数据基础 256 8.1 云计算基础 256 8.1.1 云计算的概念 256 8.1.2 计算模式演化和云计算的发展 258 8.1.3 云计算的特征、服务模式和类型 262 8.1.4 云计算的主要技术 266 8.2 VirtualBox虚拟机及应用 269 8.2.1 虚拟机及虚拟化软件概述 269 8.2.2 VirtualBox虚拟机软件安装 270 8.2.3 用VirtualBox创建虚拟机 271 8.3 Linux基础 277 8.3.1 Linux磁盘文件结构 277 8.3.2 用户管理 278 8.3.3 目录操作 283 8.3.4 文件操作 285 8.4 大数据基础 287 8.4.1 大数据技术概述 287 8.4.2 在虚拟机中安装Java 290 8.4.3 在虚拟机中安装Hadoop 293 8.4.4 在VirtualBox中复制虚拟机 296 8.4.5 Hadoop独立模式 297 8.4.6 Hadoop伪分布模式 299 8.4.7 Hadoop完全分布模式 303 习题8 312 第9章 信息安全基础 314 9.1 信息安全概述 314 9.1.1 信息安全的概念 314 9.1.2 常见信息安全问题 316 9.1.3 信息安全的演化 316 9.2 计算机病毒 318 9.2.1 计算机病毒的基本知识 318 9.2.2 计算机病毒的寄生方式和类型 319 9.2.3 计算机病毒的传染 321 9.2.4 计算机病毒的防治策略 322 9.3 信息安全技术 323 9.3.1 信息加密技术 323 9.3.2 信息认证技术 324 9.3.3 信息安全协议 325 9.4 网络空间安全 326 9.4.1 网络空间安全概述 326 9.4.2 网络空间安全的主要威胁 328 9.4.3 网络空间安全的主要技术 333 9.5 信息安全的法规和道德 338 9.5.1 信息安全的法规 338 9.5.2 网络行为的道德规范 340 习题9 340 参考文献 342