计算机导论

本书是普通高等教育“十一五”重量规划教材的修订版。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。

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115
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
2.1.3n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226
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364
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
4.1.3CPU典型结构举例74
4.1.4多核CPU和GPU78
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4125
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5150
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6213
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
7.2.4Windows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
7.3.2VR的发展历程257
7.3.3VR系统结构259
7.3.4构造VR系统的主要软/硬件设备259
7.3.5VR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7279
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8296
第9章计算机导论实验297
9.1计算机硬件实验297
9.2Office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
9.6Access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