高等学校计算机类课程应用型人才培养规划教材:计算机系统导论(第3版)

本教材适合作为高等学校计算机相关专业（特别是应用型专业）本科学生“计算机导论”课程的教材。 

本书是计算机相关专业本科学生的入门教材，从整体角度对计算机学科作了全面、完整、系统的介绍。全书按计算机学科体系分五篇进行介绍，内容包括初识计算机——计算机全景图；构建计算机——计算机系统介绍；开发计算机——计算机应用系统；研究计算机——计算机理论；人文计算机——计算机文化。本书为学生提供计算机学科整体平台知识，为后续课程提供指导，为选修课程提供帮助，为选择专业方向提供思路，为日后工作提供计算机知识基础，为选择职业拓宽门路。本书内容全面、重点突出，兼顾原理与操作、概念与应用，以应用为核心，符合当代计算机技术发展潮流。本书适合作为高等学校计算机相关专业（特别是应用型专业）本科学生“计算机导论”课程的教材。

徐洁磐：南京大学计算机科学与技术系教授，博导。主要研究计算机理论与数据库技术，曾任中国人工智能学会理事，离散数学学会理事长，中国计算机学会计算机理论专业委员会副主任，数据库专委会委员。教育部计算机教学指导委员会第一、二届委员。1957年南京大学数学系毕业，1963年苏联莫斯科大学数理逻辑副博士研究生毕业，1957年至今南京大学数学系、计算机系讲师，副教授、教授。

第一篇 初识计算机——计算机全景图第1章 计算机基础内容 21.1 概述 21.2 计算机的基本概念 31.2.1 计算机的含义 31.2.2 计算机的概念及其变迁 31.3 现代计算机系统 111.4 计算机学科概述 111.4.1 计算机学科的含义 111.4.2 计算机学科的内容 121.4.3 计算机学科体系 121.5 计算机教育 161.5.1 计算机学科知识 161.5.2 计算机能力 161.5.3 素质 17小结 17习题 18第二篇 构建计算机——计算机系统介绍第2章 计算机基础技术——数字技术 212.1 二进制数字的基本知识 212.2 布尔代数 232.3 数字电路简介 242.4 二进制数字及其操作的扩展表示 252.4.1 数值类型数据与操作 262.4.2 数值类型数据与运算的电信号实现 302.4.3 文本类型数据与操作 332.4.4 多媒体类型数据与操作 36小结 40习题 41第3章 计算机硬件 423.1 计算机指令系统与数据 423.2 冯·诺依曼体系结构 433.3 中央处理器 453.4 存储器 473.4.1 存储器概述 473.4.2 主存储器 493.4.3 外存储器 503.5 输入/输出设备 513.5.1 常用输入设备 513.5.2 常用输出设备 533.6 总线与接口 543.6.1 总线 543.6.2 接口 553.6.3 计算机硬件的连接 573.6.4 计算机硬件组成与分类 573.6.5 计算机硬件的基本工作原理 593.7 计算机硬件的物理组成 60小结 62习题 63第4章 计算机软件 654.1 计算机软件基础 654.1.1 计算机系统与计算机软件 654.1.2 计算机软件的基本概念 664.1.3 软件系统 664.2 操作系统 674.2.1 操作系统的作用 674.2.2 操作系统的结构 694.2.3 操作系统的安装 694.2.4 进程管理 694.2.5 资源管理 724.2.6 用户服务 754.2.7 软硬件接口 764.2.8 常用操作系统 774.2.9 扩充操作系统 784.3 程序设计语言及其处理系统 784.3.1 程序 784.3.2 程序设计语言介绍 794.3.3 程序设计语言的基本组成 814.3.4 语言处理系统 834.3.5 程序设计 844.3.6 常用的程序设计语言 844.4 数据及数据库管理系统 854.4.1 数据基础 854.4.2 数据库介绍 874.4.3 关系数据库管理系统 88*4.4.4 数据库语言SQL 934.5 支撑软件 964.6 应用软件 964.6.1 应用软件概述 964.6.2 应用软件组成 97小结 97习题 99第5章 计算机网络 1015.1 计算机网络概述 1015.2　计算机网络组成 1025.2.1 主机 1025.2.2 通信网络 1025.2.3 协议 1055.3 计算机网络结构体系 1065.4 计算机网络的分类 1075.4.1 局域网 1075.4.2 广域网 1085.4.3 互联网 109小结 112习题 113第6章 计算机网络软件与应用 1156.1 网络软件概述 1156.1.1 网络软件的分布式结构 1156.1.2 网络软件的分层构造 1166.2 网络中的系统软件 1186.2.1 网络操作系统 1186.2.2 基于网络环境的数据库管理系统 1186.2.3 网络程序设计语言 1196.2.4 Web软件开发工具 120*6.3 网络中的支撑软件 1206.4 网络应用软件 1216.4.1 互联网通信 1216.4.2 Web应用技术 1226.5 互联网应用新技术 1266.5.1 移动互联网 1266.5.2 物联网 1266.5.3 云计算 1286.5.4 大数据技术 1296.6 互联网＋ 1346.6.1 “互联网＋”中的几个重要概念 1346.6.2 “互联网＋”中的六个应用 135小结 139习题 140第7章 信息安全技术 1437.1 信息安全概述 1437.2 信息安全的均衡性原则 1447.2.1 信息安全的4个层次 1457.2.2 信息安全的六部分内容 1457.2.3 信息安全的技术手段 1467.2.4 信息安全标准 147*7.3 信息安全的技术措施 1487.3.1 身份鉴别 1487.3.2 访问控制技术 1487.3.3 完整性技术 1497.3.4 审计技术 1497.3.5 入侵检测技术 1507.3.6 数据加密技术 1507.3.7 防火墙技术 1527.3.8 虚拟专用网技术 1537.4 计算机病毒防治 153小结 154习题 155第三篇 开发计算机——计算机应用系统第8章 软件工程 1598.1 软件工程概述 1598.1.1 软件危机与软件工程 1598.1.2 软件工程的基本概念 1608.2 软件工程介绍 1608.2.1 软件开发方法 1608.2.2 软件开发过程 1638.2.3 软件开发工具 1678.2.4 软件产品的标准与文档 1678.2.5 软件项目管理 1698.2.6 软件质量保证 1708.3 基于结构化开发方法的软件开发过程 1708.3.1 结构化开发方法介绍 1708.3.2 结构化分析方法 1718.3.3 结构化设计方法 1738.3.4 系统编码 1768.3.5 测试 1768.3.6 运行与维护 176小结 177习题 177第9章 计算机应用系统介绍 1799.1 计算机应用系统组成 1799.1.1 应用系统基础平台 1809.1.2 应用系统的数据资源层 1819.1.3 应用系统业务逻辑层 1829.1.4 应用系统应用表现层 1829.1.5 应用系统的用户层 1829.1.6 基于云平台的计算机应用系统组成 1839.2 计算机应用分类 183*9.3 计算机典型应用系统介绍 1859.3.1 计算机应用系统之一——电子商务 1859.3.2 计算机应用系统之二——在控制领域应用及嵌入式系统 1899.3.3 计算机应用系统之三——在多媒体领域应用以及图像处理 1919.3.4 计算机应用系统之四——在智能领域应用以及专家系统 194小结 197习题 197第10章 计算机应用系统开发 19910.1 计算机应用系统开发概貌 19910.2 计算机应用系统的开发步骤 199*10.3 应用系统开发实例——嵌入式电子点菜系统 20110.3.1 嵌入式电子点菜系统简介 20110.3.2 需求调查 20210.3.3 系统分析 20310.3.4 系统设计 20510.3.5 系统平台 20610.3.6 系统更新设计 20710.3.7 系统结构图 20810.3.8 系统的信息安全 20810.3.9 系统实现 209小结 209习题 210第四篇 研究计算机——计算机理论第11章 算法与数据结构 21211.1 算法基础 21211.1.1 算法的基本概念 21211.1.2 算法的基本特征 21311.1.3 算法的基本要素 21411.1.4 算法描述 21411.1.5 算法设计 21511.1.6 算法评价 21611.1.7 一个完整的算法表示 21811.1.8 算法与程序设计关系 218*11.2 数据理论与数据结构 21911.2.1 计算机数据组织的发展历史 21911.2.2 数据组成 22011.2.3 数据元素 22211.2.4 数据操纵 22211.2.5 数据结构 22311.2.6 线性结构 22311.2.7 树结构 22711.2.8 图结构 22911.2.9 数据分类 231小结 234习题 236第12章 计算机的数学基础 237*12.1 离散数学与计算机 23712.1.1 概述 23712.1.2 集合论 23812.1.3 代数系统 24212.1.4 图论 24412.1.5 数理逻辑 24612.1.6 离散数学在计算机中的应用 24912.2 可计算性理论——图灵机与计算机 25312.2.1 可计算性问题 25312.2.2 图灵机原理 25312.2.3 图灵-丘奇论题 25512.2.4 图灵机与计算机 256小结 256习题 257第五篇 人文计算机——计算机文化第13章 计算机与社会 25913.1 计算机文化 25913.2 计算机道德 26013.3 计算机的法律与法规 26113.4 信息社会中的教育 262小结 263习题 263参考文献 264

《计算机系统导论》自2011年出版至今已近8年，中间经历了2016年的第二版以及2017年的局部修订重印，近两年，计算机学科又有了快速的发展。习近平总书记在2019年5月26日致中国国际大数据产业博览会的贺信中指出：“当前，以互联网、大数据、人工智能为代表的新的一代信息技术蓬勃发展，对各国经济发展、社会进步、人民生活带来重大而深远的影响。”同时也指出了当前信息技术的特征是“数字化、网络化、智能化”。为适应这种发展，本教材内容又必须作相应调整，因此须有新的第三版以满足读者需要。本教材第三版的修改原则是： （1）本版仍保持前两版基本框架不变，即五篇13章不变。章中小节仅作少量调整。这表示虽然计算机学科发展很快，但是其基本体系没有改变。（2）在框架不变的基础上，框架中的内容有较大更新，主要是：?“互联网＋”及云计算；?大数据与人工智能；?计算机学科体系与教学体系间的关系；?计算机应用系统；?计算机硬件发展新技术（特别是超级计算、移动计算及云计算平台）；?计算机软件发展新技术（特别是新的程序设计语言体系形成及Python的出现）；?系统整体性的内容补充。（3）在增添内容的同时适当删除了部分落后与过时内容，使本教材更能符合时代需求。（4）对上一版中的个别错误作了订正。本版教材保持原教材的所有特色未变，其适用对象也没有改变，特别适合作为计算机应用类专业本科学生“计算机导论”课程的教材。本教材体现了内容精练的原则，适合于学时数为48及32的两种不同模式的课程安排。本教材中部分章节带有“*”，可视情况自行选学。本教材配有相应实验教材：《计算机系统导论实验教程（第2版）》。本教材由徐洁磐任主编，由王家宁、杨胜杰任副主编，刘政宇、于剑光参与编写。在本次改版过程中得到了南京大学徐永森教授及东南大学孙志挥教授的支持与帮助，同时得到了南京大学计算机软件新技术国家重点实验室的支持，特此一并表示感谢。 徐洁磐 2019年6月于南京