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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UML 240

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Visio 244

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