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目次
書摘/試閱
商品簡介
本書兼顧計算機科學基礎知識和計算思維，以計算思維相關內容為主，將信息表示、計算機系統、操作系統、網絡、多媒體技術等知識穿插進來，選擇Python作為計算實踐的語言，內容更偏重于如何應用計算思維解決各領域問題，各領域包括計算機科學領域。實踐內容將在授課內容的基礎上進行拓展，并要求學生運用Python及相關的配套庫進行問題求解練習。最終，通過應用問題求解的講授和實踐，培養學生在理解計算機系統的基礎上，主動在各自專業學習中利用計算思維的方法和技能，進行問題求解的能力，并能動手解決具有一定難度的實際問題。
本書內容豐富，語言淺顯易懂，案例驅動，概念清晰，實用性強，適合作為高等學校計算機基礎課程的教材，也可以作為計算機培訓、計算機等級考試和計算機初學者的參考書。
作者簡介
李暾 男，博士，副教授，畢業于國防科技大學計算機科學與技術專業。長期從事計算機專業相關課程教學與研究工作，承擔了“大學計算機基礎”“計算機程序設計”“離散數學”“軟件體系結構與設計”等課程的授課任務。在微處理器設計驗證、衛星綜合電子系統等方面發表論文50余篇，他引160余次。在ACM*教學會議ITiCSE、《計算機教育》等會議和期刊發表教學論文10余篇，進入EI檢索3篇。
目次
目錄
大學計算機基礎(第2版)第1章計算與社會1
1.1計算概論1
1.2計算裝置發展簡史4
1.2.1機械式計算裝置4
1.2.2圖靈機和圖靈7
1.2.3現代電子計算機9
1.2.4計算機的發展趨勢12
1.3計算技術的應用13
1.4信息化社會與人18
1.5小結20
1.6習題20
第2章Python簡介21
2.1引言21
2.2Python基本元素22
2.2.1對象、表達式和數值類型22
2.2.2變量和賦值24
2.3分支語句25
2.4str類型與輸入27
2.5循環28
2.6內置數據結構29
2.6.1列表29
2.6.2元組32
2.6.3字典33
2.7函數33
2.8面向對象基礎36
2.9Python編程示例——模擬圖靈機40大學計算機基礎(第2版)目錄2.10小結44
2.11習題44
第3章計算思維與計算機問題求解47
3.1計算思維48
3.1.1計算思維簡介48
3.1.2一個例子——混沌現象49
3.2計算機問題求解50
3.2.1基本步驟51
3.2.2Eratosthenes的篩子51
3.3算法、數據結構與程序54
3.3.1算法54
3.3.2數據結構56
3.3.3程序58
3.4算法設計59
3.4.1算法設計基礎59
3.4.2算法設計常用策略60
3.4.3算法示例61
3.4.4算法復雜度66
3.5程序設計語言68
3.5.1程序設計語言及其分類69
3.5.2Python實現編譯器示例71
3.6軟件開發方法及示例74
3.6.1軟件開發方法74
3.6.2結構化程序設計示例76
3.7小結79
3.8習題80
第4章信息編碼及數據表示82
4.1信息論基礎83
4.2進制85
4.2.1進制的概念85
4.2.2二進制86
4.2.3八進制和十六進制89
4.2.4二進制與八進制、十六進制之間的轉換89
4.3數字電路及模擬90
4.3.1邏輯門的建模與模擬91
4.3.2加法器建模與模擬94
4.3.3存儲電路建模與模擬96
4.4計算機數值表示98
4.4.1計算機碼制99
4.4.2定點數和浮點數101
4.5信息的數字化103
4.5.1數值的數字化103
4.5.2字符的數字化105
4.5.3漢字編碼107
4.5.4Ｕｎｉｃｏｄｅ碼108
4.6信息處理示例——加解密109
4.6.1RSA加密原理109
4.6.2RSA的Python實現110
4.7小結114
4.8習題114
第5章計算機系統組成與結構118
5.1概述119
5.1.1計算機硬件系統的結構119
5.1.2計算機軟件121
5.2中央處理器122
5.2.1CPU的結構122
5.2.2指令系統123
5.2.3CPU的工作過程125
5.2.4CPU高級話題126
5.3存儲系統128
5.3.1主存儲器系統129
5.3.2輔存儲器系統131
5.3.3高速緩存133
5.4總線134
5.5輸入輸出系統135
5.5.1系統結構與控制135
5.5.2常見的輸入輸出設備137
5.6Python構建馮·諾依曼體系結構模擬器140
5.7計算機軟件概述144
5.7.1軟件與軟件的組成144
5.7.2軟件的特點145
5.7.3幾類常用的軟件146
5.7.4軟件的安全與保護149
5.8小結149
5.9習題150
第6章操作系統152
6.1概述153
6.1.1操作系統發展簡史153
6.1.2操作系統基礎155
6.1.3常用的操作系統156
6.2進程管理158
6.2.1進程與程序158
6.2.2進程狀態160
6.2.3進程管理與調度161
6.2.4利用Python查看進程信息163
6.3存儲管理165
6.3.1存儲管理概述165
6.3.2存儲管理方式167
6.3.3利用Python查看系統存儲信息170
6.4文件管理172
6.4.1文件與文件系統172
6.4.2文件組織結構174
6.4.3目錄與文件控制塊175
6.4.4文件存儲空間管理177
6.4.5Python文件操作178
6.5設備管理180
6.5.1設備管理基礎180
6.5.2輸入輸出軟件系統181
6.6用戶接口183
6.7操作系統的加載185
6.8小結186
6.9習題186
第7章計算機網絡及應用188
7.1計算機網絡基礎189
7.1.1計算機網絡的發展歷史189
7.1.2計算機網絡的分類191
7.1.3計算機網絡體系結構與協議192
7.1.4計算機網絡傳輸介質及設備197
7.2局域網199
7.2.1局域網概述199
7.2.2介質訪問控制協議200
7.2.3以太網203
7.3Internet基礎204
7.3.1Internet概述204
7.3.2TCP/IP協議206
7.3.3PythonTCP/IP網絡編程211
7.4Internet應用215
7.4.1萬維網215
7.4.2電子郵件218
7.4.3文件傳輸219
7.4.4搜索引擎220
7.4.5Python編程發送電子郵件221
7.5無線網絡222
7.6物聯網225
7.7Python案例——抓取網頁227
7.8小結232
7.9習題232
第8章數據庫技術應用基礎233
8.1概述233
8.1.1數據管理發展簡史235
8.1.2數據庫的基本概念235
8.1.3數據庫技術管理數據的主要特征237
8.1.4數據庫的應用238
8.2數據模型240
8.2.1概念模型241
8.2.2邏輯模型245
8.2.3ER模型到關系模型的轉化249
8.3數據庫管理系統249
8.3.1數據庫管理系統的功能250
8.3.2常見數據庫管理系統軟件251
8.4Python數據庫程序設計示例253
8.5數據分析示例255
8.6小結260
8.7習題260
第9章多媒體技術基礎262
9.1概述263
9.1.1多媒體的基本概念263
9.1.2多媒體計算機系統組成264
9.1.3多媒體技術的主要應用266
9.2數字音頻267
9.2.1聲音的數字化267
9.2.2數字音頻的技術指標268
9.2.3數字音頻處理269
9.2.4常用音頻文件格式271
9.3數字圖像處理技術272
9.3.1圖像的顏色272
9.3.2圖像的數字化274
9.3.3數字圖像的屬性275
9.3.4位圖與矢量圖276
9.3.5圖像的加工處理277
9.3.6常用圖像文件格式278
9.3.7Python繪制分形圖形279
9.4視頻和動畫技術282
9.4.1視頻基礎282
9.4.2常用視頻文件格式283
9.4.3計算機動畫概述283
9.4.4動畫文件格式284
9.5多媒體數據壓縮284
9.5.1概述284
9.5.2數據壓縮標準287
9.5.3數據壓縮示例及Python實現287
9.6Python示例——生成驗證碼293
9.7小結294
9.8習題294
第10章計算機發展新技術297
10.1高性能計算298
10.1.1高性能計算的含義及意義298
10.1.2高性能計算的關鍵技術299
10.1.3高性能計算的典型應用303
10.1.4高性能計算的發展挑戰303
10.2云計算與大數據305
10.2.1云計算305
10.2.2大數據307
10.3人工智能309
10.3.1人工智能的基本概念與發展歷程309
10.3.2搜索310
10.3.3知識表示與推理311
10.3.4機器學習313
10.3.5智能控制316
10.4新型計算技術317
10.4.1量子計算317
10.4.2光計算318
10.4.3生物計算318
10.5小結319
10.6習題320
參考文獻321
書摘/試閱
第5章計算機系統組成與結構【學習內容】
本章介紹計算機系統的相關內容，主要知識點包括如下。
(1)計算機系統的基本概念及其組成。
(2)馮·諾依曼體系結構及其工作機制。
(3)中央處理器的結構和工作原理。
(4)存儲系統的基礎知識與工作原理。
(5)總線結構、工作過程及常用標準。
(6)輸入輸出控制方式。
(7)計算機軟件系統的分類、層次結構及主要功能。
(8)計算思維在計算機系統中的體現。
【學習目標】
通過本章的學習，讀者應掌握以下內容。
(1)了解計算機系統的組成，理解系統各部分的作用。
(2)理解馮·諾依曼體系結構。
(3)掌握中央處理器的工作過程。
(4)理解存儲系統的設計原理、構成和工作原理。
(5)理解輸入輸出系統的構成和控制方式，掌握基本術語和一些指標的計算方法。
(6)理解總線結構、工作原理以及評價指標。
(7)了解CISC、RISC、流水及并行處理等概念。
(8)了解計算機軟件系統的分類、層次結構及主要功能。
(9)了解對復雜系統如馮·諾依曼體系結構的抽象與模擬的方法。本章主要介紹信息處理的核心裝置——計算機的硬件系統，包括其結構、如何支持信息處理，以及各部分在信息處理中的作用。首先從全局角度介紹計算機系統的體系結構，以馮·諾依曼體系結構為依據，介紹計算機系統的硬件構成。然后圍繞該體系結構的各部件，介紹它們如何進行信息表示、信息傳遞和信息處理，偏重于各部件的核心構成以及基本工作原理，并用模擬的方法進行研究。最后介紹軟件系統的基礎知識。大學計算機基礎(第2版)第5章計算機系統組成與結構5.1概述
一般來說，計算機是一種可編程的機器，它接收輸入，存儲并且處理數據，然后按某種有意義的格式進行輸出。可編程指的是能給計算機下一系列的命令，并且這些命令能被保存在計算機中，并在某個時刻能被取出執行。
通常所說的計算機實際上指的是計算機系統，它包括硬件和軟件兩大部分。硬件系統指的是物理設備，包括用于存儲并處理數據的主機系統，以及各種與主機相連的、用于輸入和輸出數據的外部設備，如鍵盤、鼠標、顯示器和磁帶機等，根據其用途又分為輸入設備和輸出設備。計算機的硬件系統，是整個計算機系統運行的物理平臺。計算機系統要能發揮作用，僅有硬件系統是不夠的，還需要具備完成各項操作的程序，以及支持這些程序運行的平臺等條件，這就是軟件系統。所以，一個實際的計算機系統通常由圖51所示的結構構成。
圖51計算機系統的構成
……
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