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前言1

读者指南1

第1章 计算作为一门学科1

1.1 计算学科的历史背景1

1.1.1 《计算作为一门学科》报告2

1.1.2 CC1991的主要成果2

1.1.3 CC2001的主要成果3

1.2 CC2004与本科教育知识体系3

1.2.1 计算学科领域的分化4

1.2.2 计算机科学学科的知识领域4

1.2.3 计算机工程学科的知识领域5

1.2.4 软件工程学科的知识体系和领域6

1.2.5 信息系统学科的知识领域7

1.2.6 信息技术学科的知识领域8

1.3 计算的本质与计算学科的定义8

1.3.1 机械计算机器8

1.3.2 计算机硬件的历史10

1.3.3 图灵对计算本质的揭示10

1.3.4 现代计算机的产生及计算学科的定义11

1.3.5 计算学科的根本问题11

1.4 计算学科各主领域的主要内容12

1.4.1 离散结构12

1.4.2 程序设计基础12

1.4.3 算法与复杂性12

1.4.4 体系结构12

1.4.5 操作系统13

1.4.6 网络计算13

1.4.7 程序设计语言13

1.4.8 人机交互13

1.4.9 图形学和可视化计算13

1.4.10 智能系统14

1.4.11 信息管理14

1.4.12 软件工程14

1.4.13 社会和职业15

1.4.14 科学计算15

1.5 抽象、理论和设计三个学科形态15

1.5.1 抽象形态15

1.5.2 理论形态15

1.5.3 设计形态16

1.5.4 三个学科形态的内在联系16

1.6 计算学科的教育问题16

1.6.1 “工科”还是“理科”17

1.6.2 理论与实践相结合17

1.6.3 能力培养17

1.6.4 创新意识培养18

1.7 阅读与思考：人工智能之父—图灵18

1.8 主要术语20

1.9 练习与实验20

第2章 计算机与数据24

2.1 冯·诺依曼的定义24

2.2 计算机系统基础25

2.2.1 软件25

2.2.2 计算机分类25

2.2.3 微型计算机的兼容性27

2.2.4 外围设备28

2.2.5 计算机网络28

2.2.6 因特网28

2.3 用户界面28

2.3.1 提示28

2.3.2 命令29

2.3.3 菜单和对话框29

2.3.4 图形对象30

2.3.5 指示设备31

2.3.6 键盘31

2.3.7 监视器32

2.3.8 联机帮助32

2.4 数据和数的表示33

2.4.1 存储和组织数据33

2.4.2 计算机内部的数据34

2.4.3 表示数据34

2.4.4 十六进制与八进制37

2.4.5 十进制和二进制38

2.4.6 进制的转换38

2.4.7 整数表示法39

2.4.8 浮点表示法41

2.5 阅读与思考：现代计算机之父—冯·诺依曼43

2.6 主要术语45

2.7 练习与实验46

第3章 计算机硬件与体系结构53

3.1 数字电路53

3.1.1 系统内部53

3.1.2 集成电路54

3.1.3 主板54

3.1.4 数据传输54

3.2 内存55

3.2.1 随机访问存储器55

3.2.2 虚拟内存56

3.2.3 只读存储器56

3.2.4 CMOS存储器57

3.2.5 地址空间57

3.3 中央处理器57

3.3.1 CPU体系结构57

3.3.2 指令与指令周期58

3.3.3 CPU的性能因素59

3.3.4 流水线和并行处理60

3.3.5 双核处理器61

3.4 输入输出61

3.4.1 扩展槽和扩展卡62

3.4.2 扩展端口和电缆63

3.5 移动计算技术63

3.6 阅读与思考：摩尔定律64

3.7 主要术语66

3.8 练习与实验67

第4章 计算机网络与因特网70

4.1 计算机网络的基本概念70

4.1.1 网络的历史70

4.1.2 网络分类73

4.2 网络的组成与结构75

4.2.1 计算机网络的基本组成75

4.2.2 资源子网和通信子网75

4.2.3 网络拓扑结构76

4.2.4 网络传输介质78

4.3 网络互联与通信协议79

4.3.1 网络互联79

4.3.2 网络互联设备80

4.3.3 网络协议81

4.3.4 IP地址、子网掩码与域名82

4.3.5 统一资源定位符84

4.3.6 IP v6协议84

4.4 网络软件85

4.4.1 网络操作系统85

4.4.2 网络应用程序85

4.4.3 网络软件许可证86

4.4.4 工作流软件和群件86

4.5 多功能的Web浏览器86

4.5.1 万维网86

4.5.2 Web门户网站87

4.5.3 因特网多媒体88

4.5.4 文件传输88

4.5.5 因特网交互活动89

4.6 Web创作和站点管理89

4.6.1 网页制作89

4.6.2 HTML及其制作工具89

4.6.3 网页设计提示90

4.6.4 发布网页91

4.7 阅读与思考：一个网络管理员的心里话92

4.8 主要术语93

4.9 练习与实验94

第5章 计算机软件与信息标准化101

5.1 计算机软件的历史101

5.2 计算机软件基础102

5.2.1 计算机程序102

5.2.2 计算机软件102

5.2.3 享有版权的软件102

5.2.4 许可软件103

5.2.5 共享软件103

5.2.6 公共域软件104

5.3 系统软件和应用软件104

5.3.1 设备驱动程序104

5.3.2 计算机编程语言104

5.3.3 应用软件105

5.4 操作系统105

5.4.1 操作系统的职能105

5.4.2 桌面和服务器操作系统105

5.4.3 操作系统的演化108

5.4.4 操作系统的组成109

5.5 信息标准化111

5.5.1 标准化的内容111

5.5.2 信息标准化的意义111

5.5.3 信息标准的层次112

5.6 阅读与思考：数字地球—21世纪认识地球的方式113

5.7 主要术语116

5.8 练习与实验117

第6章 文字处理、电子表格和演示文稿122

6.1 文字处理122

6.1.1 打字和键盘输入123

6.1.2 写作过程123

6.1.3 改进写作质量123

6.1.4 格式化文档124

6.1.5 纸版印刷和电子出版126

6.1.6 文档自动生成126

6.2 电子表格127

6.2.1 创建简单的工作表128

6.2.2 公式计算与模板129

6.2.3 测试和修改工作表130

6.2.4 电子表格的“智能”130

6.2.5 设计建议与假设分析132

6.3 演示文稿132

6.3.1 建立演示文稿133

6.3.2 设计外观统一的演示文稿135

6.3.3 插入并处理对象137

6.3.4 演示文稿放映138

6.3.5 打印演示文稿140

6.4 阅读与思考：狂热的革新者—Word之父西蒙尼141

6.5 主要术语143

6.6 练习与实验144

第7章 数据组织与数据存储149

7.1 数据、信息和文件149

7.1.1 基本概念149

7.1.2 文件命名规范149

7.1.3 通配符150

7.1.4 可执行文件150

7.1.5 数据文件151

7.1.6 配置文件、程序模块和其他文件151

7.2 资源管理器152

7.2.1 设备驱动器号152

7.2.2 目录和文件夹152

7.2.3 存储模型153

7.2.4 资源管理器操作153

7.3 存储文件数据153

7.3.1 存储的概念153

7.3.2 磁技术和光技术154

7.3.3 磁道、扇区和簇154

7.3.4 闪存技术155

7.3.5 文件分配表155

7.4 存储设备156

7.4.1 存储设备的评价标准156

7.4.2 U盘存储157

7.4.3 硬盘存储157

7.5 阅读与思考：数字化生存与人性化思考158

7.6 主要术语160

7.7 练习与实验161

第8章 多媒体与数字艺术167

8.1 多媒体技术167

8.1.1 多媒体的定义167

8.1.2 多媒体设备169

8.1.3 数字扫描169

8.1.4 数字摄影169

8.1.5 数字动画和视频170

8.2 数据压缩技术170

8.3 虚拟现实技术171

8.4 动漫设计技术172

8.5 技术对艺术的影响173

8.5.1 摄影技术的诞生173

8.5.2 电子媒体的诞生173

8.5.3 电子计算机的诞生174

8.6 数字艺术设计174

8.7 阅读与思考：鼠标之父、人机交互大师恩格尔巴特175

8.8 主要术语178

8.9 练习与实验178

第9章 算法、程序设计与数据结构186

9.1 算法186

9.1.1 问题描述186

9.1.2 算法的概念186

9.1.3 三种结构188

9.1.4 算法的框图表示188

9.1.5 算法的定义189

9.2 编写计算机程序189

9.2.1 程序顺序189

9.2.2 顺序结构190

9.2.3 选择结构190

9.2.4 重复结构191

9.3 测试和文档191

9.3.1 测试程序191

9.3.2 程序文档192

9.4 编程语言的特点192

9.4.1 过程性语言192

9.4.2 说明性语言193

9.4.3 脚本语言193

9.4.4 低级语言194

9.4.5 高级语言194

9.4.6 编译程序和解释程序194

9.4.7 面向对象语言195

9.4.8 事件驱动语言195

9.4.9 构件（组件）195

9.5 选择编程语言195

9.6 数据结构197

9.6.1 数组197

9.6.2 记录198

9.6.3 链表198

9.7 阅读与思考：19世纪的传奇合作—巴贝奇与阿达200

9.8 主要术语201

9.9 练习与实验202

第10章 数据库、数据仓库与数据挖掘208

10.1 数据库基础208

10.1.1 数据库的基本结构208

10.1.2 数据库的特点209

10.1.3 数据模型209

10.1.4 数据库的发展211

10.2 数据库管理系统211

10.2.1 数据库管理系统功能211

10.2.2 面向对象数据库212

10.2.3 基于Web的数据库工具213

10.2.4 主流的数据库管理系统213

10.3 数据库检索213

10.3.1 结构化和非结构化数据库214

10.3.2 信息检索214

10.3.3 菜单和超文本索引214

10.3.4 关键字搜索215

10.3.5 实例查询216

10.4 数据仓库216

10.4.1 数据仓库的特点217

10.4.2 数据仓库的组成217

10.4.3 数据仓库的意义218

10.4.4 数据仓库与数据库219

10.5 数据挖掘219

10.6 阅读与思考：9·11事件中的摩根斯坦利证券公司221

10.7 主要术语222

10.8 练习与实验223

第11章 软件工程与软件测试229

11.1 软件生存周期及其模型229

11.1.1 软件生存周期过程229

11.1.2 软件生存周期模型230

11.1.3 瀑布模型230

11.1.4 渐增模型231

11.2 软件工程定义231

11.3 软件开发过程232

11.3.1 分析阶段232

11.3.2 设计阶段232

11.3.3 实现阶段232

11.3.4 测试阶段233

11.4 模块化233

11.4.1 工具233

11.4.2 耦合234

11.4.3 内聚234

11.5 软件质量235

11.5.1 质量定义235

11.5.2 质量因素236

11.6 软件文档237

11.6.1 用户文档237

11.6.2 系统文档238

11.7 软件测试238

11.7.1 测试应用程序238

11.7.2 软件测试自动化239

11.8 面向对象方法和UML240

11.8.1 面向对象的基本认识240

11.8.2 统一建模语言241

11.9 信息系统建设242

11.9.1 办公自动化242

11.9.2 事务处理242

11.9.3 管理信息系统242

11.9.4 决策支持系统243

11.9.5 专家系统243

11.10 软件开发绘图工具Visio244

11.11 阅读与思考：《人月神话》作者布鲁克斯245

11.12 主要术语246

11.13 练习与实验247

第12章 信息安全与风险责任259

12.1 基于计算机系统的风险259

12.1.1 操作错误259

12.1.2 掉电、电源尖峰、电源混涌259

12.1.3 硬件失效260

12.2 计算机病毒260

12.2.1 计算机病毒的产生260

12.2.2 恶意程序261

12.2.3 反病毒技术262

12.3 风险管理263

12.3.1 建立政策和规程264

12.3.2 限制在线访问264

12.3.3 用户权限265

12.3.4 数据加密265

12.3.5 因特网安全265

12.3.6 提供冗余266

12.4 数据备份266

12.5 阅读与思考：计算机行业的特点266

12.6 主要术语268

12.7 练习与实验268

第13章 职业、职业素质与法律275

13.1 IEEE／ACM计算学科教学计划的相关要求275

13.2 计算的社会背景275

13.2.1 网络的社会内涵275

13.2.2 知识产权保护276

13.2.3 隐私保护277

13.2.4 职业和道德责任278

13.3 计算机犯罪与立法280

13.4 计算机职业281

13.4.1 工作的分类281

13.4.2 计算机专业281

13.4.3 准备从事计算机行业工作281

13.4.4 寻找工作的技巧282

13.5 阅读与思考：计算机职业人员的职业道德与原则282

13.6 主要术语285

13.7 练习与实验285

第14章 实验总结与综合实践292

14.1 计算机导论实验总结292

14.1.1 实验的基本内容292

14.1.2 实验的基本评价293

14.1.3 课程学习能力测评294

14.1.4 课程实验总结294

14.1.5 实验总结评价（教师）295

14.2 计算机导论综合实践295

14.2.1 实践任务295

14.2.2 报告内容295

14.2.3 实践报告总结296

14.2.4 实践报告评价（教师）297

主要参考文献298