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第1章 计算思维与计算机1

【查阅与思考】1

1.1 计算与计算思维3

1.1.1 计算的含义3

1.1.2 思维概述5

1.1.3 计算思维的引入7

1.1.4 计算思维的培养10

1.1.5 计算思维与计算机科学12

1.2 计算机概述14

1.2.1 计算机的发展14

1.2.2 计算机的分类19

1.2.3 计算机的特点20

1.2.4 计算机的应用21

1.3 高性能计算23

1.3.1 并行计算24

1.3.2 分布式计算25

1.3.3 集群计算25

1.3.4 云计算26

1.4 计算思维与学科融合28

1.4.1 计算化学28

1.4.2 制造业31

1.4.3 计算神经学32

1.4.4 计算金融33

1.4.5 计算社会科学34

【知识结构】36

习题一37

【知识拓展】38

第2章 信息的表示39

【查阅与思考】39

2.1 计算机的运算基础40

2.1.1 进位计数制40

2.1.2 二进制系统41

2.1.3 二进制数的运算42

2.1.4 不同数制之间的转换43

2.2 信息的表示48

2.2.1 信息和数据48

2.2.2 数值型数据的表示51

2.2.3 字符型数据的表示57

2.2.4 音频信息的表示65

2.2.5 图形信息的表示66

2.2.6 图像信息的表示68

2.2.7 视频／动画信息的表示69

【知识结构】70

习题二70

【知识拓展】73

第3章 计算机系统75

【查阅与思考】75

3.1 计算机系统概述76

3.1.1 计算机系统的组成76

3.1.2 计算机系统的层次结构76

3.1.3 计算机的基本结构77

3.1.4 计算机的工作原理78

3.2 计算机硬件系统80

3.2.1 硬件系统的基本组成80

3.2.2 中央处理器81

3.2.3 存储系统82

3.2.4 输入输出设备85

3.2.5 总线与接口85

3.3 微型计算机系统的组成87

3.3.1 机箱87

3.3.2 主板88

3.3.3 微处理器芯片89

3.3.4 存储器91

3.3.5 输入设备94

3.3.6 输出设备99

3.3.7 计算机的性能指标104

3.4 计算机软件系统104

3.4.1 软件系统的基本组成104

3.4.2 系统软件105

3.4.3 应用软件106

【知识结构】107

习题三108

【知识拓展】110

第4章 操作系统111

【查阅与思考】111

4.1 操作系统概述112

4.1.1 操作系统的基本概念112

4.1.2 操作系统的形成113

4.1.3 操作系统的分类115

4.1.4 操作系统的特征118

4.2 操作系统的功能119

4.2.1 处理机管理119

4.2.2 存储管理126

4.2.3 设备管理128

4.2.4 文件管理131

4.2.5 操作系统的用户接口139

4.3 典型操作系统简介143

4.3.1 MS DOS143

4.3.2 Windows操作系统144

4.3.3 UNIX操作系统145

4.3.4 Linux操作系统145

4.3.5 OS X145

4.3.6 手机操作系统146

【知识结构】148

习题四149

【知识拓展】152

第5章 创新与网络153

【查阅与思考】153

5.1 计算机网络概述154

5.1.1 网络形成与发展154

5.1.2 网络功能与应用155

5.1.3 网络模式与分类156

5.1.4 网络体系结构160

5.2 网络通信基本概念161

5.2.1 信息、数据和信号161

5.2.2 信道及信号分类162

5.2.3 通信系统的主要技术及指标162

5.2.4 数据传输技术164

5.2.5 数据交换技术166

5.3 计算机网络组成167

5.3.1 网络主体设备167

5.3.2 网络传输介质168

5.3.3 网络连接设备168

5.3.4 网络操作系统169

5.3.5 网络传输协议170

5.4 Internet概述171

5.4.1 Internet的起源172

5.4.2 Internet工作原理174

5.4.3 IP地址与域名地址176

5.4.4 Internet接入178

5.5 Internet应用180

5.5.1 WWW与浏览器180

5.5.2 电子邮件183

5.5.3 文件传输186

5.5.4 远程登录187

5.5.5 Internet新应用188

5.6 物联网191

5.6.1 物联网的基本概念192

5.6.2 物联网的体系结构193

5.6.3 物联网应用195

5.7 计算机信息安全197

5.7.1 计算机网络安全198

5.7.2 计算机病毒与防范202

【知识结构】207

习题五208

【知识拓展】210

第6章 程序设计与算法211

【查阅与思考】211

6.1 程序设计概述212

6.1.1 程序与程序设计212

6.1.2 程序设计的一般步骤213

6.1.3 程序设计语言214

6.1.4 常见的程序设计语言218

6.2 程序设计的基本方法219

6.2.1 结构化程序设计方法220

6.2.2 面向对象程序设计方法222

6.3 算法与数据结构225

6.3.1 算法概念225

6.3.2 算法的基本特征225

6.3.3 算法设计的基本方法226

6.3.4 良好的算法设计要求227

6.3.5 算法的表示228

6.3.6 常用算法举例231

6.3.7 数据结构232

【知识结构】237

习题六237

【知识拓展】240

第7章 大数据与数据库241

【查阅与思考】241

7.1 数据库概述242

7.1.1 数据管理技术的发展242

7.1.2 数据库的设计步骤249

7.1.3 数据库系统251

7.1.4 数据库管理系统252

7.1.5 数据库系统的体系结构256

7.2 数据模型257

7.2.1 数据模型的概念257

7.2.2 概念数据模型257

7.2.3 逻辑数据模型259

7.3 关系数据库260

7.3.1 关系模型的组成和特点260

7.3.2 关系的基本运算261

7.3.3 关系模型的规范化和完整性规则262

7.4 结构化查询语言266

7.4.1 SQL概述266

7.4.2 SQL的数据定义266

7.4.3 SQL的数据操纵268

7.4.4 SQL Server数据库介绍271

7.5 Access数据库应用示例273

7.5.1 Access 2010数据库的组成273

7.5.2 Access 2010应用示例275

【知识结构】276

习题七276

【知识拓展】279

第8章 虚拟现实与多媒体281

【查阅与思考】281

8.1 多媒体概述282

8.1.1 基本概念282

8.1.2 多媒体技术及特性285

8.1.3 多媒体系统的组成287

8.2 多媒体处理技术289

8.2.1 多媒体关键技术289

8.2.2 数据压缩技术290

8.2.3 多媒体文件格式292

8.2.4 多媒体创作工具297

8.3 多媒体应用热点299

8.3.1 教育与培训300

8.3.2 电子出版物300

8.3.3 多媒体网络301

8.3.4 虚拟现实302

8.3.5 增强现实303

8.3.6 全息投影305

【知识结构】307

习题八307

【知识拓展】309

参考文献311