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“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”是針對(duì)高等院校大學(xué)一年級(jí)學(xué)生所開設(shè)的第一層次的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育課程。此課程的開設(shè)是為了能夠拓展學(xué)生的視野，并為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)做好必要的知識(shí)準(zhǔn)備，使學(xué)生在各自的專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)能夠運(yùn)用計(jì)算思維認(rèn)識(shí)、分析并處理計(jì)算機(jī)應(yīng)用過程中可能出現(xiàn)的各種問題，為學(xué)生提供一本能夠掌握計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)及其他相關(guān)信息技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)的實(shí)用教程。本書共分為10章。

第1章主要介紹計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與計(jì)算機(jī)學(xué)科的基本概念，然后從計(jì)算工具、計(jì)算機(jī)硬件、計(jì)算機(jī)軟件三個(gè)方面介紹計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史，并介紹計(jì)算思維的定義及其特征，闡述計(jì)算思維在不同學(xué)科領(lǐng)域的影響和應(yīng)用。

第2章主要介紹計(jì)算機(jī)如何存儲(chǔ)二進(jìn)制數(shù)據(jù)以及二進(jìn)制與日常使用的其他進(jìn)制如何互換，二進(jìn)制如何進(jìn)行加減運(yùn)算，如何處理帶符號(hào)的數(shù)，如何處理帶小數(shù)點(diǎn)的數(shù)，如何處理字符和漢字等內(nèi)容。

第3章主要介紹信息處理的核心裝置——計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)，包括它的組成、結(jié)構(gòu)和基本功能。在該章節(jié)的學(xué)習(xí)中，讀者將看到如何在計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中體現(xiàn)抽象化和自動(dòng)化、流水線、緩沖、預(yù)取等計(jì)算思維。

第4章主要介紹什么是操作系統(tǒng)及操作系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的地位和作用，然后從資源管理的視角介紹計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的基本功能以及相關(guān)技術(shù)。

第5章首先概述數(shù)據(jù)庫的基本概念和數(shù)據(jù)庫應(yīng)用，然后介紹數(shù)據(jù)模型的概念，以及數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的概念與功能，最后簡(jiǎn)述了管理信息系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫之間的關(guān)聯(lián)。

第6章圍繞程序設(shè)計(jì)的中心問題——如何分析解決實(shí)際問題、如何構(gòu)思算法，簡(jiǎn)明扼要地介紹程序設(shè)計(jì)中的基本概念、基本思想、基本技術(shù)和基本方法。

第7章主要講述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的形成和發(fā)展以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識(shí)，重點(diǎn)講解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。

第8章主要從計(jì)算機(jī)技術(shù)的角度討論信息安全的相關(guān)問題和主要的信息安全技術(shù)及防范措施。

第9章首先介紹多媒體和多媒體技術(shù)的基本概念、多媒體計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)組成，然后分別介紹多媒體技術(shù)中對(duì)聲音、圖形、圖像、視頻、動(dòng)畫等媒體的處理方法，并介紹多媒體數(shù)據(jù)的壓縮技術(shù)。

第10章作為知識(shí)面拓展章節(jié)，主要闡述高性能計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、可計(jì)算理論、自動(dòng)機(jī)理論、人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)與可視化、信息物理融合系統(tǒng)等計(jì)算機(jī)領(lǐng)域最新的知識(shí)內(nèi)容。

本書的主要特色：①按照教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)2009年出版的《高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略研究報(bào)告暨計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求》的精神，及軍隊(duì)院校教育轉(zhuǎn)型對(duì)培養(yǎng)高素質(zhì)新型軍事人才的訴求，力求體現(xiàn)計(jì)算思維的精髓，精心組織教材內(nèi)容，較為詳細(xì)地講解了各類數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示、計(jì)算機(jī)組成和基本工作原理、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、多媒體、網(wǎng)絡(luò)的基本理論和概念，內(nèi)容全面，深入淺出。②書中添加了計(jì)算機(jī)技術(shù)在軍事領(lǐng)域中的應(yīng)用等閱讀資料，使教學(xué)內(nèi)容體現(xiàn)時(shí)代的特征，可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。③配有電子課件，請(qǐng)登錄東南大學(xué)出版社官方網(wǎng)站下載(網(wǎng)址：9n0q2u.cn)。④配有SPOC在線教學(xué)資源，請(qǐng)聯(lián)系解放軍理工大學(xué)課程編寫組。

本書第1章由葉旭光撰寫，第2、7章由張婷婷撰寫，第3章由賴俊撰寫，第4、5、6章由湯偉撰寫，第8、10章由何明撰寫，第9章由楊飛撰寫，全書由何明負(fù)責(zé)統(tǒng)稿。本書在編寫的過程中參考了一些相關(guān)資料和教材，在此向這些資料和教材的作者表示感謝！

由于計(jì)算機(jī)科學(xué)知識(shí)和技術(shù)更新很快，加之作者水平有限，書中難免有疏漏或不完善之處，敬請(qǐng)讀者不吝指正。

作者2015年6月

第1章引論（1）

1.1計(jì)算機(jī)科學(xué)與計(jì)算機(jī)學(xué)科（1）

1.2計(jì)算機(jī)發(fā)展史（2）

1.2.1計(jì)算工具發(fā)展史（2）

1.2.2計(jì)算機(jī)硬件發(fā)展史（3）

1.2.3計(jì)算機(jī)軟件發(fā)展史（6）

1.3計(jì)算思維（7）

1.3.1計(jì)算思維的定義（7）

1.3.2計(jì)算思維的特征（8）

1.3.3計(jì)算思維的本質(zhì)（9）

1.3.4計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)的關(guān)系（9）

1.4計(jì)算思維的應(yīng)用領(lǐng)域（10）

1.5擴(kuò)展閱讀（12）

1.6本章小節(jié)（19）

第2章數(shù)據(jù)表示及邏輯基礎(chǔ)（21）

2.1計(jì)算機(jī)中信息的表示方法（21）

2.1.1進(jìn)制的概念（21）

2.1.2進(jìn)制間的轉(zhuǎn)換方法（22）

2.1.3原碼、反碼和補(bǔ)碼（25）

2.1.4定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)（27）

2.2常用字符信息編碼方法（29）

2.2.1ASCII字符編碼（29）

2.2.2漢字編碼（31）

2.3擴(kuò)展閱讀（34）

2.4本章小結(jié)（34）

第3章計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)（37）

3.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成與原理（37）

3.1.1計(jì)算機(jī)的硬件（38）

3.1.2計(jì)算機(jī)的軟件（39）

3.1.3計(jì)算機(jī)的主要性能指標(biāo)（39）

3.2主板（40）

3.2.1主板的板型（40）

3.2.2主板的主要芯片和插槽（43）

3.2.3主板的外部接口（44）

3.3中央處理器（CPU）（46）

3.3.1CPU的結(jié)構(gòu)（46）

3.3.2指令系統(tǒng)（48）

3.3.3CPU工作過程（48）

3.3.4指令流水線（50）

3.3.5多核處理器（51）

3.4存儲(chǔ)器（51）

3.4.1主存儲(chǔ)器（52）

3.4.2磁盤存儲(chǔ)器（54）

3.4.3光盤（55）

3.4.4虛擬存儲(chǔ)器（57）

3.4.5移動(dòng)存儲(chǔ)器（57）

3.4.6高速緩存（58）

3.5系統(tǒng)總線（59）

3.5.1總線的分類（60）

3.5.2總線的連接方式（60）

3.5.3總線結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)缺點(diǎn)（61）

3.5.4總線的標(biāo)準(zhǔn)化和性能指標(biāo)（61）

3.6輸入/輸出系統(tǒng)（62）

3.6.1輸入/輸出設(shè)備的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（63）

3.6.2輸入/輸出設(shè)備的控制方式（63）

3.6.3輸入/輸出設(shè)備舉例（66）

3.7拓展閱讀（68）

3.7.1超級(jí)計(jì)算機(jī)（68）

3.7.2“天河二號(hào)”（70）

3.8本章小結(jié)（72）

第4章操作系統(tǒng)（74）

4.1操作系統(tǒng)概述（74）

4.1.1操作系統(tǒng)的發(fā)展（75）

4.1.2操作系統(tǒng)的定義（78）

4.1.3典型操作系統(tǒng)（80）

4.2進(jìn)程管理（81）

4.2.1進(jìn)程的定義（81）

4.2.2進(jìn)程的狀態(tài)（85）

4.2.3進(jìn)程的控制（86）

4.2.4進(jìn)程的調(diào)度（87）

4.3存儲(chǔ)管理（91）

4.3.1存儲(chǔ)管理概述（91）

4.3.2存儲(chǔ)管理的方式（93）

4.4文件管理（99）

4.4.1文件與文件系統(tǒng)（99）

4.4.2文件組織結(jié)構(gòu)（101）

4.4.3文件目錄（105）

4.4.4文件存儲(chǔ)空間管理（105）

4.5設(shè)備管理（106）

4.5.1設(shè)備管理概述（107）

4.5.2輸入/輸出系統(tǒng)（107）

4.6用戶接口（110）

4.7擴(kuò)展閱讀（112）

4.8本章小結(jié)（113）

第5章數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)（115）

5.1數(shù)據(jù)庫技術(shù)概述（115）

5.1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（116）

5.1.2數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展（118）

5.1.3數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用（122）

5.2數(shù)據(jù)模型（123）

5.2.1概念模型（124）

5.2.2邏輯模型（128）

5.2.3物理模型（131）

5.3數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（132）

5.3.1數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的工作模式（132）

5.3.2常見數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（133）

5.4擴(kuò)展閱讀（134）

5.5本章小結(jié)（135）

第6章算法與程序設(shè)計(jì)（137）

6.1計(jì)算機(jī)問題求解（137）

6.1.1日常生活問題的解決（137）

6.1.2計(jì)算機(jī)問題求解（138）

6.2算法基礎(chǔ)（139）

6.2.1算法的基本概念（139）

6.2.2算法設(shè)計(jì)的基本策略（143）

6.2.3算法分析（144）

6.3程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（147）

6.4程序設(shè)計(jì)語言（148）

6.4.1程序設(shè)計(jì)語言的定義（148）

6.4.2程序設(shè)計(jì)語言的發(fā)展（149）

6.4.3程序設(shè)計(jì)語言的分類（150）

6.5擴(kuò)展閱讀（152）

6.6本章小結(jié)（152）

第7章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（153）

7.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)（153）

7.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的起源與發(fā)展（153）

7.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)與分類（154）

7.1.3網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（155）

7.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議（156）

7.2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（156）

7.2.2TCP/IP協(xié)議（159）

7.2.3IP地址和域名服務(wù)（161）

7.3擴(kuò)展閱讀（165）

7.4本章小結(jié)（166）

第8章信息安全（168）

8.1信息安全概論（168）

8.1.1信息安全基本概念（168）

8.1.2硬件系統(tǒng)的安全（169）

8.1.3軟件系統(tǒng)的安全（170）

8.1.4 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全（173）

8.2計(jì)算機(jī)病毒及其防治（174）

8.2.1計(jì)算機(jī)病毒的定義與特征（174）

8.2.2計(jì)算機(jī)病毒的分類與常見癥狀（175）

8.2.3計(jì)算機(jī)病毒傳播的方式和途徑（177）

8.2.4計(jì)算機(jī)病毒防治方法（177）

8.2.5惡意程序（178）

8.2.6擺渡攻擊（179）

8.3安全技術(shù)（180）

8.3.1加密技術(shù)（180）

8.3.2訪問控制技術(shù)（181）

8.3.3漏洞分析（182）

8.3.4防火墻（182）

8.3.5入侵檢測(cè)（183）

8.3.6審計(jì)（184）

8.3.7虛擬私有網(wǎng)絡(luò)（184）

8.4外軍的信息安全保密（185）

8.4.1外軍的信息安全對(duì)策（185）

8.4.2外軍的安全保密應(yīng)用（186）

8.5本章小結(jié)（186）

第9章多媒體技術(shù)基礎(chǔ)（188）

9.1多媒體技術(shù)概述（188）

9.1.1多媒體概述（188）

9.1.2多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（193）

9.2數(shù)字音頻技術(shù)（196）

9.2.1音頻基礎(chǔ)知識(shí)（196）

9.2.2數(shù)字音頻（197）

9.3數(shù)字圖像處理技術(shù)（201）

9.3.1圖像基礎(chǔ)知識(shí)（201）

9.3.2數(shù)字圖像（203）

9.4視頻和動(dòng)畫技術(shù)（208）

9.4.1視頻基礎(chǔ)（208）

9.4.2計(jì)算機(jī)動(dòng)畫基礎(chǔ)（209）

9.5多媒體數(shù)據(jù)壓縮（210）

9.5.1數(shù)據(jù)壓縮概述（210）

9.5.2數(shù)據(jù)壓縮的方法（212）

9.6拓展閱讀（213）

9.6.1流媒體技術(shù)（213）

9.6.2多媒體技術(shù)的軍事應(yīng)用（217）

9.7本章小結(jié)（220）

第10章高級(jí)主題（222）

10.1高性能計(jì)算（222）

10.1.1并行計(jì)算（222）

10.1.2分布式計(jì)算（223）

10.1.3集群計(jì)算（223）

10.1.4網(wǎng)格計(jì)算（224）

10.1.5云計(jì)算（224）

10.1.6其他計(jì)算（225）

10.2大數(shù)據(jù)（226）

10.2.1數(shù)據(jù)倉庫（226）

10.2.2并行數(shù)據(jù)庫（227）

10.2.3MapReduce數(shù)據(jù)庫（227）

10.3物聯(lián)網(wǎng)（228）

10.3.1RFID（228）

10.3.2傳感器（229）

10.3.3傳感器網(wǎng)絡(luò)（230）

10.3.4軍事應(yīng)用（231）

10.4可計(jì)算性理論（231）

10.4.1可計(jì)算函數(shù)（231）

10.4.2哥德爾數(shù)（232）

10.4.3阿柯曼函數(shù)（233）

10.5自動(dòng)機(jī)理論（234）

10.5.1有限自動(dòng)機(jī)（234）

10.5.2圖靈機(jī)（234）

10.5.3細(xì)胞自動(dòng)機(jī)（235）

10.6計(jì)算復(fù)雜性（236）

10.6.1復(fù)雜性的度量（236）

10.6.2P問題和NP問題（236）

10.7人工智能（237）

10.7.1圖靈測(cè)試（237）

10.7.2推理：知識(shí)表達(dá)（238）

10.7.3專家系統(tǒng)（239）

10.7.4神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（240）

10.7.5機(jī)器人（240）

10.7.6自然語言處理（241）

10.7.7機(jī)器學(xué)習(xí)（242）

10.7.8數(shù)據(jù)挖掘（243）

10.8虛擬現(xiàn)實(shí)與可視化（244）

10.8.1建模與仿真（244）

10.8.2VRML技術(shù)（244）

10.8.3可視化技術(shù)（245）

10.8.4軍事應(yīng)用（246）

10.9信息物理融合系統(tǒng)（247）

10.10本章小結(jié)（248）

參考文獻(xiàn)（250）