《计算机导论(第3版)》是普通高等教育“十一五”国家级规划教材,内容包括计算机系统的基础知识(组成、工作原理、数制和编码、运算基础、逻辑代数与逻辑电路)、计算机系统的硬件(中央处理器、存储器、输入/输出系统、整机结构、系统结构)、计算机系统的软件(算法与数据结构、 程序设计语言、数据库系统、编译原理、操作系统、软件工程)、计算机系统的应用(计算机网络、多媒体技术、虚拟现实、人工智能、计算机控制系统、计算机信息安全与职业道德)、计算机导论操作实验和专业学习指南。本教材还为任课教师提供电子教案、实验程序和模拟试题等教学资源。
《计算机导论(第3版)》适合作为计算机专业本、专科教材,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
本套教材在国家规划教材的基础上,进行全面更新,以适应高校课程与教学改革的需要,并特别注意教材的可读性和可用性,为任课教师提供各种教学服务(包括教学电子课件、教学指导材料、习题解答和实验指导等)。
《计算机导论》第1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月又印刷9次。本次修订的第3版是普通高等教育“十一五”国家级规划教材,它修订的主要依据是“高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告”中对《计算机导论》课程所指出的任务:《计算机导论》应为计算机科学与技术专业的新生提供一个关于计算机科学与技术学科的入门介绍,使他们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,以及在该领域工作应有的职业道德和应遵守的法律准则。
《计算机导论》如何为新生提供“入门”知识,使他们有一个“整体的认识”,是修订本书要解决的关键问题。为此本次修订在课程内容安排上努力遵循“战略研究报告”中指出的《计算机导论》课程的教学大纲,并保持了前两版书的基本风格及结构框架。主要修订的内容有:
删除前版书中的陈旧内容。如将第2版书中的第5章(Windows2000操作指南)及第6章(Word2000操作指南)全部删除。修订后的第5章改为计算机导论操作实验,它以实验的形式,由学生自测计算机操作的能力。
重写了前版书中某些章节。如第3章(计算机系统的软件)中的“算法与数据结构”、“程序设计语言”、“数据库系统”等。
增写了前版书中没有的新内容。如在第4章(计算机系统的应用)中增写了“多媒体技术及应用”,新增附录“专业学习指南”,该附录为进入计算机科学与技术专业的新生提供了必要的、与专业学习相关的基本知识和常识。
第1章 计算机系统的基础知识
1.1 计算机的发展概述
1.1.1 计算机的产生
1.1.2 计算机的发展
1.1.3 计算机应用的发展趋势
1.2 计算机的基本组成及工作原理
1.2.1 计算机的基本组成
1.2.2 计算机的基本工作原理
1.3 信息在计算机中的表示
1.3.1 数值数据的表示
1.3.2 字符的表示
1.3.3 声音信息的表示
1.3.4 图像和图形信息的表示
1.3.5 视频信息的表示
1.4 运算基础
1.4.1 二进制数的四则运算
1.4.2 补码加减运算
1.4.3 十进制数运算
1.4.4 逻辑运算
1.5 逻辑代数及逻辑电路
1.5.1 逻辑代数的初步知识
1.5.2 基本逻辑电路
1.5.3 基本逻辑部件
习题1
第2章 计算机系统的硬件
2.1 中央处理器(CPU)
2.1.1 运算器
2.1.2 控制器
2.1.3 80x86 CPU结构举例
2.1.4 64位CPU及双核CPU
2.1.5 国产CPU(龙芯)
2.2 主存储器
2.2.1 主存储器概述
2.2.2 半导体存储器
2.2.3 用芯片组成一个存储器
2.3 辅助存储器
2.3.1 磁表面存储器
2.3.2 光盘存储器
2.3.3 可移动外存储器
2.3.4 计算机的存储体系
2.4 输入/输出系统
2.4.1 输入设备
2.4.2 输出设备
2.4.3 输入/输出接口
2.4.4 输入/输出控制方式
2.5 计算机的整机结构
2.5.1 指令系统
2.5.2 总线
2.5.3 计算机的时标系统
2.5.4 计算机的整机工作原理
2.5.5 计算机的性能评价
2.6 计算机的系统结构
2.6.1 并行处理的概念
2.6.2 流水线处理机系统
2.6.3 并行处理机系统
2.6.4 多处理机系统
2.6.5 数据流计算机
2.6.6 精简指令系统计算机
习题2
第3章 计算机系统的软件
3.1 计算机软件概述
3.1.1 什么是软件
3.1.2 软件的分类
3.1.3 常用软件简介
3.1.4 计算机系统的组成
3.2 算法与数据结构
3.2.1 为什么要学习算法与数据结构
3.2.2 算法基础
3.2.3 数据结构基础
3.3 程序设计语言
3.3.1 程序设计语言发展概述
3.3.2 程序设计基础
3.3.3 面向对象程序设计
3.4 数据库系统
3.4.1 什么是数据库
3.4.2 数据模型
3.4.3 数据库语言
3.4.4 数据库设计
3.4.5 数据库技术的发展
3.5 编译原理
3.5.1 编译原理概述
3.5.2 词法分析
3.5.3 语法分析
3.5.4 中间代码生成
3.5.5 代码优化
3.5.6 目标代码生成
3.5.7 表格管理和出错处理
3.6 操作系统
3.6.1 操作系统概述
3.6.2 处理器管理
3.6.3 存储管理
3.6.4 设备管理
3.6.5 文件管理
3.7 软件工程
3.7.1 软件工程概述
3.7.2 软件开发模型
习题3
第4章 计算机系统的应用
4.1 计算机网络
4.1.1 计算机网络的组成
4.1.2 计算机网络的分类
4.1.3 网络中数据传输的基本原理
4.1.4 网络通信协议
4.1.5 计算机网络示例
4.1.6 国际互联网Internet简介
4.2 多媒体技术
4.2.1 基本概念
4.2.2 多媒体关键技术
4.2.3 多媒体计算机系统
4.2.4 Windows多媒体环境
4.2.5 多媒体技术的应用与发展
4.3 虚拟现实
4.3.1 什么是虚拟现实
4.3.2 VR的发展历程
4.3.3 VR系统结构
4.3.4 构造VR系统的主要软/硬件设备
4.3.5 VR的应用系统
4.4 人工智能与专家系统
4.4.1 什么是人工智能
4.4.2 人工智能的主要研究方向与应用领域
4.4.3 专家系统
4.4.4 人工神经网络
4.5 计算机控制系统与管控一体化系统
4.5.1 计算机控制系统
4.5.2 计算机管控一体化系统
4.6 计算机信息安全与职业道德
4.6.1 计算机信息安全概述
4.6.2 计算机病毒
4.6.3 计算机黑客
4.6.4 计算机犯罪
4.6.5 防火墙的基本概念
4.6.6 计算机职业道德
习题4
第5章 计算机导论实验
5.1 计算机硬件实验
5.2 Office办公软件实验
5.3 操作系统文件管理实验
5.4 网络综合应用实验
5.5 多媒体综合应用实验
5.6 Access数据库应用实验
附录 专业学习指南
附录A 计算机科学与技术专业知识体系与科学方法论
附录B 计算机科学与技术专业的职业类别
附录C 计算机行业背景知识
附录D 常见英文计算机缩略语对照表
参考文献
如前所述,计算机系统的硬件只提供了执行机器指令的“物质基础”,要用计算机来解决一个具体任务,需要根据求解该任务的“算法”,用指令来编制实现该算法的程序,计算机通过运行该程序才能获得解决这一任务的结果。所谓软件,粗略地讲,就是程序的集合。随着计算机硬件技术的不断发展及广泛应用,计算机软件技术也日趋完善与丰富。作为信息处理的计算机似乎有神奇的力量,什么都能干,这种神奇之力来自软件!
本章将简要介绍现代计算机系统中软件的基本概念,如计算机程序设计语言及其编译程序、操作系统及软件工程等,并对生成软件的基础技术,如数据结构及算法做简单介绍。
程序是一种信息,它的传播需要借助于某种介质。程序作为商品以有形介质(如磁盘、光盘)为载体进行交易,就称做软件(Softwafe)。确切地说,软件是指为运行、维护、管理及应用计算机所编制的所有程序及其文档资料的总和。软件具有下列一些特性:
(1)软件是功能、性能相对完备的程序系统。程序是软件,但软件不仅是程序,还包括说明其功能、性能的说明性信息,如使用维护说明、指南、培训教材等。
(2)软件是具有使用性能的软设备。我们编制一个应用程序,可以解决自己的问题,但不能称之为应用软件。一旦使用良好并转让给他人则可称为应用软件。
(3)软件是信息商品。软件作为商品,不仅有功能、性能要求,还要有质量、成本、交货期、使用寿命等要求。软件开发者一般不是使用者,软件的开发、生产、销售形成了市场前景广阔的信息产业。软件是极具竞争性的商品,投入的资金主要是人工费,研制时间过长,必然导致成本陡增,使软件变得毫无竞争力。按软件工程的方法制作软件,利用软件工具开发软件、管理项目是当今软件开发的基本模式,可提高软件作为商品的竞争力。
(4)软件是一种只有过时而无“磨损”的商品。硬件和一般产品都有使用寿命,长时间使用会“磨损”,就会变得不可靠。软件与硬件不同,用得越多的软件其内部的错误将被清除得越干净。所以软件只有过时,而无用坏一说。所谓过时往往是指它所在的硬件环境升级,导致软件做相应升级。