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。

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。

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