本书是计算机科学与技术专业的基础教材，以通俗易懂、深入浅出的方式阐述计算机科学与技术专业的基础知识与基本方法。全书共分为6章：绪论、计算机基础知识、计算机系统结构、计算机科学与技术学科中的典型问题、计算机科学与技术学科中的核心概念、计算机信息安全与计算机职业道德等。为了提高和巩固学习效果，每章还提供了相应的习题。



        全书内容丰富，使读者能够直观、迅速地掌握计算机学科的基础知识，并力求为后续计算机专业课程的学习构建一个基本的知识框架，使计算机科学与技术专业的学生对今后要学习的主要知识、专业方向有一个基本的了解。



        本书适合作为高等院校计算机科学与技术专业的“计算机导论”课程教材，也可作为计算机基础课程参考书及计算机入门普及教材。

        教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会（以下简称“教指委”）分别于2008年和2009年编制出版了《高等学校计算机科学与技术专业实践教学体系与规范》（以下简称《实践体系与规范》）、《高等学校计算机科学与技术专业核心课程教学实施方案》（以下简称《实施方案》），其目的是为了解决各类高校人才培养目标定位上的趋同性，以及学生在知识和能力上的差异性问题。不论从哪个角度来看，《实践体系与规范》和《实施方案》的出版，都为各高校制定人才培养方案提供了依据。



        “计算机科学与技术导论”课程（又称“计算机导论”、“计算机引论”、“计算机科学与技术方法论”、“计算机概论”等）作为该专业的第一门课，在课程教学中如何将学科全貌呈现在学生面前，这不能说不是一件具有挑战性的任务。就过去来说，各类学校所讲内容不尽相同，有人戏称为“系主任、院长课”。其原因是在有限的课时内把计算机专业的历史、基本概念、思想、方法、构架、未来的发展等呈现在不同层次的学生面前，同时还要激励学生在该学科领域张扬“学科思维”个性化，体验“登峰”的感觉，确实需要精心设计。



        鉴于此，依据教指委《实施方案》和《实践体系与规范》，结合作者多年来的教学实践经验，并请教了多位在这方面有建树的专家、教授，在原讲义的基础上，我们编写了本书。全书共分为6章，首先从计算机科学与技术专业的基础知识入手，介绍了计算机的发展史、计算机科学与技术学科知识体系、图灵机模型、计算机中数据的存储与表示、计算机系统结构、软件实现等，然后介绍了计算机科学与技术学科中的一些典型问题、计算机科学与技术学科中的核心概念（如算法、数据结构、数据库、数据通信与网络）等。最后，对计算机信息安全与职业道德的部分基础知识做了介绍。每章都配有核心概念、小结和习题。全书力求做到概念清、层次明、知识全。建议教学时数为28课时。



        本书由王建国、付禾芳、王欣执笔，赵青杉、焦莉娟、曹建芳、张静、李荣分别参与了各章的资料收集和数据校验工作，由王建国、付禾芳负责统稿。



        本书在编写过程中参考了一些相关书籍，并从Internet上参考了部分有价值的资料，在此向相关资料的作者、编者、译者、出版者和网站表示感谢。此外，尤其感谢北京师范大学的沈复兴教授、朱小明教授，天津师范大学的曲建民教授，华中师范大学的胡金柱教授，东北师大的李雁翎教授，西南大学的邹显春教授等多年来对编者的支持和关怀，使该课程于2010年被评为山西省普通高校精品课程。



        由于计算机学科知识和技术更新很快，新技术和新软件不断涌现，加之作者水平有限，时间仓促，书中难免存在疏漏和不妥之处，敬请广大读者批评指正。


                                                          编  者  

2011年11月

 

第1章  绪论 1

1.1  计算机的基本概念 1

1.1.1  计算机的发展史 1

1.1.2  计算机的分类及发展趋势 6

1.1.3  计算机的特点及应用 9

1.1.4  未来计算机 11

1.1.5  中国计算机事业的发展史 13

1.1.6  计算机界著名奖项 16

1.2  计算机科学与技术学科 17

1.2.1  计算机科学与技术学科的定义及研究范畴 17

1.2.2  计算机科学与技术学科知识体系 18

1.2.3  计算机科学与技术专业实践 28

小结 30

习题 30

第2章  计算机基础知识 31

2.1  计算及图灵机模型 31

2.2  计算机中的数据存储和表示 33

2.2.1  进位制数及其相互转换 34

2.2.2  数据单位 38

2.2.3  数据编码 39

2.2.4  算术运算及逻辑运算 44

2.2.5  声音、图像的表示 50

小结 51

习题 51

第3章  计算机系统结构 52

3.1  计算机系统构成 52

3.2  计算机硬件系统 53

3.2.1  冯•诺依曼体系结构及计算机工作原理 53

3.2.2  CPU 55

3.2.3  内存 59

3.2.4  输入/输出设备 61

3.2.5  辅助存储设备 67

3.2.6  总线 71

3.3  计算机软件系统 72

3.3.1  软件系统的分类 72

3.3.2  操作系统 73

3.3.3  软件开发基础 75

3.3.4  软件的实现 79

小结 82

习题 83

第4章  计算机科学与技术学科中的典型问题 84

4.1  计算机科学与技术学科中的学科形态 84

4.1.1  科学问题的定义 84

4.1.2  计算本质及计算学科的根本问题 85

4.1.3  计算机学科中的三个学科形态 88

4.2  计算机学科领域的典型问题的认知 89

4.2.1  哥尼斯堡七桥问题 89

4.2.2  梵天塔问题 91

4.2.3  证比求易算法 93

4.2.4  旅行商问题 94

4.2.5  哲学家共餐问题 95

4.2.6  两军问题 96

4.2.7  图灵测试 97

4.2.8  中文屋子问题 99

4.2.9  博弈问题 99

小结 102

习题 102

第5章  计算机科学与技术学科中的核心概念 104

5.1  算法 104

5.1.1  算法的概念 104

5.1.2  算法的表示 105

5.1.3  算法分析 108

5.1.4  典型算法列举 108

5.2  数据结构 118

5.2.1  数据结构的基本概念 118

5.2.2  常用数据结构 119

5.3  数据库 122

5.3.1  数据库概念 122

5.3.2  数据库的发展 123

5.3.3  数据库基础知识 125

5.3.4  常用数据库 127

5.4  数据通信与网络 128

5.4.1  数据通信的基础知识 128

5.4.2  计算机网络的基础知识 130

5.4.3  互联网 135

5.4.4  物联网 138

小结 140

习题 141

第6章  计算机信息安全与计算机职业道德 142

6.1  计算机信息安全 142

6.1.1  计算机信息安全的基本概念 142

6.1.2  计算机信息安全面临的威胁 145

6.1.3  计算机信息安全防范策略 146

6.2  计算机病毒 147

6.2.1  计算机病毒的基本知识 147

6.2.2  典型病毒介绍 151

6.2.3  计算机病毒的检测与防治 153

6.3  计算机法律法规和职业道德 154

6.3.1  计算机犯罪 155

6.3.2  计算机法律法规和职业道德规范 156

小结 159

习题 160

附录A  历届图灵奖获得者 161

参考文献 164

无