计算机导论

“计算机导论”是计算机类专业学生进入大学学习的第一门专业基础课程，其目的是使学生初步认识和了解计算机学科的知识体系以及主要专业方向，理解该学科的基本思维、问题求解框架及典型的方法论，进而为该学科后续课程的学习做好入门引导。本书作为“计算机导论”类课程的教材，参照美国计算机学会和电气与电子工程师协会-计算机分会联合工作组发布的系列计算教程（Computer Curricula，CC）与我国颁布的《中国计算机科学与技术学科教程2002》《高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范（试行）》和《高等学校计算机科学与技术专业公共核心知识体系与课程》，结合当前计算机导论类课程教学最新发展状况进行的内容编排。

本书的内容安排如下：

第1章 认识计算机学科与专业。从学科知识构成上看，计算机学科和其他学科一样，也有一个诞生、发展和完善的过程，有系统的知识体系结构、基本理论、核心概念和方法，它与数学、物理学和电子学等学科有着密切的关系。本章详细介绍了计算机学科的内涵、专业方向、学科的基本知识和基本能力以及我国计算机类专业的人才培养特色、毕业生的基本要求和将来就业方向、计算机从业人员的职业道德。通过本章的介绍，能够激发读者学习计算机的兴趣。

第2章 计算机与计算思维。计算机已成为当今社会不可或缺的组成部分，计算机的影响遍及人类社会的各个领域，人们的思维、学习和工作方式因计算机而发生了颠覆性的变化。为适应现代社会的需求，我们需要学会运用计算机技术、思想和方法去思考问题和解决人类生存和发展的诸多问题。本章主要介绍了计算机的定义、功能、诞生、发展、特点、分类和应用以及计算思维的概念、本质及其重要性。通过本章的介绍，可以使读者深入理解计算机的本质，明白培养计算思维能力的重要性。

第3章 数据的表示。数据像计算机的血液，在计算机内不停地流淌着。计算机完成的一切工作归根结底是对数据的处理。本章主要介绍了进制的相关概念、不同进制之间的相互转换、二进制运算以及字符、声音和图像在计算机的表示方式。通过本章的介绍，可以使读者理解不同类型数据在计算机中的表示，并掌握信息处理的一般性思维方法。

第4章 计算机系统。计算机系统由硬件系统和软件系统两部分组成。硬件位于计算机层次结构的最底层，是计算机运行的物质基础。软件是运行在硬件之上的各种数据和指令的集合。本章主要介绍了“图灵机”思想、冯·诺依曼体系结构以及计算机的工作原理。通过本章的介绍，可以使读者理解“图灵机”的本质和基于冯·诺依曼体系结构的计算机的工作原理。

第5章 操作系统。操作系统是配置在计算机硬件上的第一层软件，是对硬件系统的首次扩充。其主要作用就是管理好这些设备，提高它们的利用率和系统的吞吐量，并为用户和应用程序提供一个简单的接口，方便用户使用。本章主要介绍操作系统的概念、功能、特性以及常用操作系统等。通过本章的介绍，可以使读者理解操作系统是如何高效地管理和分配计算机的一切软硬件资源的，如何为用户屏蔽底层硬件的复杂性，提供一个使用计算机的友好界面。

第6章 计算机语言与程序设计。人类与计算机进行交互，要用彼此都能理解的语言，计算机语言就是人类与计算机进行沟通交流的符号。人们用这些符号把需要计算机解决的问题的步骤描述出来，就形成计算机程序。本章将重点介绍计算机语言、程序与程序设计以及软件工程等基础知识。通过本章的介绍，可以使读者了解计算机语言、程序设计方法、软件工程的相关知识，理解人类与计算机打交道的方式。

第7章 算法与数据结构。算法是计算机解决实际问题的基本思路和方法，不同的思路和方法大大影响着计算机的效率。我们不断地追求更好的算法思想，就是为了不断地提高计算机的效率。数据结构是解决算法在计算机内实现的条件，良好的数据结构使得算法可以高效地实现。本章主要介绍计算机算法的基本概念和数据结构的基本知识。通过本章的介绍，可以使读者理解由问题到算法，再到程序的问题求解思维模式，加深对“算法是程序与计算系统之灵魂”的认识。

第8章 网络技术。计算机网络是通信技术与计算机技术相结合的产物，也是科学、社会发展需求与科学技术相互作用的结果。本章从计算机网络的定义出发，详细介绍了计算机网络的发展历史、组成、功能、分类、体系结构等计算机网络的基础知识，同时详述了Internet相关的基本概念。通过本章的介绍，可以让读者对计算机网络及技术有更深入的认识和理解，了解网络空间安全的基本知识。

第9章 数据库管理与应用。人类生活无时无刻不和数据打交道，承载数据的介质从纸质材料到电子材料发生着变化，对数据进行存储、使用及管理的方法和技术手段也在不断发展进步。本章主要介绍数据库管理相关的基础概念和实现数据管理的计算机技术。通过本章的介绍，可以使读者理解数据库管理的思想、概念和方法，并掌握将数据库技术用于解决实际应用问题的方法。

第 10 章 计算机领域新技术。随着计算机计算能力的突飞猛进，计算机的发展已经进入了一个全新的时期，大数据、人工智能等技术已经应用到人类社会很多领域。本章主要介绍了大数据、人工智能、云计算、区块链、物联网等计算机领域的主要前沿技术。通过本章的介绍，可以使读者对当前计算机领域的新技术有个全新的认识和了解。

第11章 信息安全与社会责任。从最初的以恶作剧为动机的无害病毒，到现在的以谋取金钱为目的的跨国黑客网，就像人类社会的安全问题一样，信息安全的问题对整个社会的影响逐步提高到一种绝对重要的地位，这已经从一个单纯的技术问题上升到社会乃至国家安全的战略问题。本章介绍了信息安全的概念及其主要技术、计算机病毒的概念与防范措施、黑客的概念与防范措施以及信息时代公民的社会责任。通过本章的介绍，可以加深读者对信息安全的认识和理解，并努力做一名信息时代合法的公民。

本书的编写人员都是多年从事高等院校计算机导论课和计算机专业课教学的专职教师，具有扎实的计算机专业理论知识和丰富的教学经验，书中不少内容就是对教学实践经验的总结。本书由孙永香和王鲁担任主编，于群和张广梅担任副主编。各章节分工如下：第1、2、3和11章由孙永香编写，第4、5章由于群编写，第6、10章由王鲁编写，第7章由张广梅编写，第8章由付晓翠编写，第9章由王秀丽编写。孙永香负责本书的通稿和组织工作，周筑南参与了部分内容的编写并完成了本书的文字校稿。

本书在内容上力求全面，以满足不同读者的需求。同时，为满足国家最新的人才培养需求，本书在编写过程中，结合了工程教育专业认证的理念，融入课程思政元素，以实现育人与育才相结合的目标。

由于受作者水平所限，书中难免存在疏漏之处，恳请广大读者批评指正。

编者 

2022年3月

本书是计算机及其相关专业的第一门专业基础课程的教材，按照计算机学科知识体系来组织编排。全书共11章，内容包括认识计算机学科与专业、计算机与计算思维、数据的表示、计算机系统、操作系统、计算机语言与程序设计、算法与数据结构、网络技术、数据库管理与应用、计算机领域新技术、信息安全与社会责任。本书提供了对计算机学科核心知识的概要介绍，使读者对计算机学科的基本理论与技术、学科知识体系以及与其他学科的关系有所了解，为后续课程的学习奠定方法论基础。本书可作为高等院校计算机及其相关专业的计算机导论类课程的教材，也可作为其他计算机爱好者了解、学习计算机科学的参考书。