计算机导论——以计算思维为导向（第3版）

本书是国家精品课程“计算机基础”的主教材，也是*大学计算机课程改革项目成果之一。全书以计算机思维为切入点，重构大学计算机的知识体系，促进计算思维能力培养，提升大学生综合素质和创新能力。本书共9章，包括基础理论、实践应用两个层面。基础理论篇以培养计算思维能力为目的，从认识问题、存储问题、解决问题的角度组织内容，认识和理解计算思维的本质，以及通过计算机实现计算思维的基本过程，避免理论体系的大跨度跳跃，包括认识计算机、简单数据在计算机中的表示、复杂问题的存储与处理、规模数据的有效管理。实践应用篇以理解计算思维为目的，从计算机的常用软件入手，强化实践，培养学生利用计算机解决实际问题的能力，包括数据的共享与利用、云计算基础、大数据基础、Windows 7操作系统、Office 20*日常信息处理。为方便教学，本书提供相关教学资料，读者可登录华信教育资源网（http://www.hxedu. com.cn）下载。本书可作为高等学校“大学计算机”及相关课程的教材，也可作为全国计算机应用技术证书考试的培训教材或计算机爱好者的自学教材。

董卫军，西北大学副教授，出版过《计算机基础与C语言程序设计》《计算机基础教程（第2版）》 《计算机导论与C语言》《大学计算机应用基础》《大学文科计算机基础》《大学计算机应用基础（第2版）》《计算机导论与C语言（第2版）》等多部优秀教材，“基于内容的图像检索技术”获陕西省科技进步三等奖。

第1章 认识计算机 1
1.1 计算思维概述 1
1.1.1 人类认识改造世界的
基本思维 1
1.1.2 理解计算思维 2
1.2 计算机的产生与分类 3
1.2.1 计算工具的发展 3
1.2.2 现代计算机的特点 5
1.2.3 现代计算机的分类 6
1.2.4 微型机简介 9
1.3 冯·诺依曼体系结构 13
1.3.1 冯·诺依曼体系结构基本
概念 13
1.3.2 微型计算机常见总线标准 15
1.4 基本人机交互方式 17
1.5 计算机的科学应用 19
1.5.1 计算机的基本应用领域 19
1.5.2 计算思维的计算机实现 21
1.6 知识扩展 23
1.6.1 程序、进程与线程 23
1.6.2 微型计算机的性能指标 23
习题1 24
第2章 简单数据的表示 27
2.1 数值数据的表示 27
2.1.1 数制 27
2.1.2 不同数制间的转换 29
2.1.3 计算机中数值的表示 31
2.1.4 计算机中的基本运算 33
2.2 文字的表示 36
2.2.1 文字的编码表示 36
2.2.2 文字的输入 38
2.2.3 文字的存储 39
2.2.4 文字的输出 40
2.3 多媒体数据表示 41
2.3.1 图形图像 42
2.3.2 声音 45
2.3.3 视频 47
2.4 知识扩展 49
2.4.1 理解编码 49
2.4.2 浮点数的表示方法 51
习题2 51
第3章 复杂问题的存储与处理 54
3.1 算法与程序 54
3.1.1 基本概念 54
3.1.2 算法的性能分析 55
3.1.3 问题的抽象表示 60
3.1.4 计算机求解问题过程 65
3.2 线性问题的存储与处理 67
3.2.1 线性表的存储与处理 67
3.2.2 先进后出问题的存储
与处理 74
3.2.3 先进先出问题的存储
与处理 76
3.3 数据的查找与排序 78
3.3.1 查找 78
3.3.2 排序 79
3.4 知识扩展 82
3.4.1 树 82
3.4.2 二叉树 83
习题3 89
第4章 规模数据的有效管理 92
4.1 数据管理概述 92
4.1.1 数据管理面临的问题 92
4.1.2 数据管理的发展 93
4.1.3 数据库系统 97
4.2 数据表示 99
4.2.1 现实世界 99
4.2.2 概念世界 100
4.2.3 数据世界 103
4.3 关系数据库 106
4.3.1 基本概念 107
4.3.2 关系数据库的体系结构 108
4.3.3 关系模型的完整性规则 110
4.4 关系的运算 112
4.4.1 传统的集合运算 112
4.4.2 专门的关系运算 113
4.5 知识扩展 117
4.5.1 多媒体数据库 117
4.5.2 数据仓库 118
习题4 119
第5章 数据的共享与利用 122
5.1 通信技术基础 122
5.1.1 通信系统的基本概念
与原理 122
5.1.2 数字通信技术 124
5.1.3 数据交换技术 126
5.1.4 主要评价技术指标 127
5.2 网络基础 128
5.2.1 计算机网络的产生
与发展 128
5.2.2 计算机网络的基本概念 129
5.2.3 计算机网络的基本组成 130
5.2.4 计算机网络的分类 138
5.3 局域网技术 139
5.3.1 以太网 139
5.3.2 无线局域网 140
5.4 因特网技术 141
5.4.1 基本概念 141
5.4.2 因特网基本服务 147
5.4.3 因特网信息检索 152
5.5 网络安全 154
5.5.1 网络安全的含义与特征 154
5.5.2 基本网络安全技术 154
5.6 知识扩展 161
5.6.1 IPv6技术 161
5.6.2 对等网络 162
5.6.3 代理服务器 163
习题5 164
第6章 云计算基础 167
6.1 云计算简介 167
6.1.1 云计算与云 167
6.1.2 云计算的特点与不足 169
6.2 云计算的基本类型 171
6.2.1 基础设施即服务（IaaS） 171
6.2.2 平台即服务（PaaS） 174
6.2.3 软件即服务（SaaS） 175
6.2.4 三种类型的关系 176
6.3 主流云计算技术介绍 177
6.3.1 常见的云解决方案 177
6.3.2 基本云计算的技术对比 179
6.3.3 Google的云计算技术
构架分析 179
6.4 云终端现状及发展趋势 185
6.4.1 云终端的现状 185
6.4.2 云终端发展趋势 186
习题6 188
第7章 大数据处理基础 190
7.1 大数据的基本概念及特征 190
7.1.1 大数据的含义 190
7.1.2 大数据的特征 190
7.1.3 大数据的价值 191
7.1.4 大数据的技术基础 193
7.2 大数据分析技术 194
7.2.1 大数据分析的基本要求 194
7.2.2 大数据处理分析工具 195
7.2.3 大数据热门职业及要求 200
7.3 常见的大数据应用 203
7.3.1 互联网的大数据 203
7.3.2 政府的大数据 205
7.3.3 企业的大数据 206
7.3.4 个人的大数据 207
习题7 207
第8章 Windows 7管理计算机 211
8.1 Windows 7基本操作 211
8.1.1 Windows 7简介 211
8.1.2 鼠标和键盘基本操作 212
8.1.3 Windows 7界面及操作 213
8.1.4 Windows 7菜单 215
8.2 文件管理 216
8.2.1 Windows文件系统概述 217
8.2.2 文档与应用程序关联 219
8.2.3 通过资源管理器管理文件 219
8.2.4 剪贴板的使用 222
8.3 系统设置 223
8.3.1 控制面板简介 223
8.3.2 操作中心 223
8.3.3 应用程序的卸载 224
8.3.4 Windows 7基本设置 224
8.3.5 用户管理 225
8.4 知识扩展 226
8.4.1 UNIX操作系统 226
8.4.2 Linux操作系统 230
8.4.3 Linux与Unix的异同 235
习题8 236
第9章 Office 2013日常信息处理 238
9.1 文字处理 238
9.1.1 字处理软件 238
9.1.2 创建文档 239
9.1.3 编辑与保存文档 240
9.1.4 文档版面设计 243
9.2 电子表格处理 253
9.2.1 表格处理软件 253
9.2.2 Excel的基本概念 255
9.2.3 数据的录入与编辑 255
9.2.4 数据计算 258
9.2.5 数据分析 260
9.3 演示文稿 264
9.3.1 演示文稿软件简介 264
9.3.2 演示文稿的制作与播放 265
习题9 272
附录A 275
A.1 微型计算机硬件组成 275
A.1.1 硬件概述 275
A.1.2 主机箱与主板 276
A.1.3 中央处理器 277
A.3.4 存储器 280
A.3.5 输入输出设备 286
A.2 微型计算机软件组成 292
A.2.1 计算机软件概述 292
A.2.2 系统软件简介 294
A.2.3 应用软件简介 299
参考文献 301

第3版前言

实证思维、逻辑思维和计算思维是人类认识世界和改造世界的三大思维。计算机的出现为人类认识世界和改造世界提供了一种更有效的手段，以计算机技术和计算机科学为基础的计算思维已成为人们必须具备的基础性思维。如何以计算机思维为切入点，通过重构大学计算机的课程体系和知识结构，促进计算思维能力培养，提升大学生综合素质和创新能力是大学计算机课程改革面临的重要课题。这些不断变化的情况要求对目前的课程体系进行改革，本书正是在这样的背景下编写的。

本书是国家精品课程和国家视频共享课“计算机基础”的主教材，也是*大学计算机课程改革项目成果之一。全书以*高等学校大学计算机课程教学指导委员会发布的高等学校计算机基础教育基本要求和计算思维教学改革白皮书为指导，在总结多年教学实践和教学改革经验的基础上，以计算思维能力培养为导向组织教学内容。教材采用“基础 提升 实践”的模式，以理解计算机理论为基础，以知识扩展为提升，以常用软件为实践。做到在促进计算思维能力培养基础上，既能适应学生总体知识需求，又能满足学生个体深层要求。

全书共9章，从基础理论、实践应用两个层面展开。基础理论部分每章均由基本模块和扩展模块组成，基本模块强调对基础知识的理解和掌握，扩展模块通过内容的深化满足学生的深层次学习需求。

基础理论篇以理解计算思维为目的，从认识问题、存储问题、解决问题的角度组织内容，有助于学生尽快认识和理解计算思维本质以及通过计算机实现计算思维的基本过程。内容包括认识计算机、简单数据在计算机中的表示、复杂问题的存储与处理、规模数据的有效管理。

实践应用篇以实践计算思维为目的，从计算机的常用软件入手，强化实践，培养学生利用计算机解决实际问题的能力。内容包括数据的共享与利用、云计算基础、大数据基础、Windows 7管理计算机、Office 2013日常信息处理。

“大学计算机”课程在内容设计时，不仅要传授、训练和拓展大学生在计算机方面的基础知识和应用能力，更要展现计算思维方式。所以，科学地将计算思维融入知识体系，培养大学生用计算机解决问题的思维和能力，提升大学生的综合素质，强化大学生创新实践能力是当前大学计算机教育的核心任务。本书正是教学团队在这方面所做的努力和尝试，本书可作为高等学校“大学计算机”及相关课程的教材，也可作为全国计算机应用技术证书考试的培训教材或计算机爱好者的自学教材。

为方便教学，本书提供相关教学资料，读者可登录华信教育资源网（http://www.hxedu. com.cn）下载。

本书由多年从事计算机教学的一线教师编写，董卫军编写第1～2章、第4章、第6～7章以及附录A，索琦编写第3章和第5章，邢为民编写第8～9章。全书由董卫军统稿，由教学名师耿国华教授主审。在成书之际，感谢教学团队成员的帮助，由于水平有限，书中难免有不妥之处，恳请指正。

 

编  者

于西安·西北大学