计算机导论”课程的目标设定、内容构建及教学过程等问题，一直是计算机教育界讨论的热点问题。我国高等教育的规模越来越大，大学生的就业形势也越来越严峻。本教材课程的定位主要是面向工程与应用，从计算机学科的主要发展应用领域来“导引”该学科的知识。具体内容包括计算机基础、计算机软件设计与工程化实施、计算机网络系统、计算机硬件逻辑与控制开发系统四大部分。引导刚刚进入大学的学生对计算机科学技术的基础知识及专业研究方向有一个概括而准确的了解，从而为系统地学习计算机专业课程打下基础。



        本书内容由浅入深、循序渐进，注重理论与实践的结合，适合作为计算机及相关专业的教材，也可作为学习计算机知识的参考和工具用书

        经过多年来的教学体验与实践，我们认为“计算机导论”课程的关键点应该在“导”上，也就是如何引导大一新生对计算机学科有一个整体的认识，包括学科涉及领域、知识要点、目前知识现状、未来发展趋势等。当然，在介绍引导的过程中内容不要涉入太深。这是基于两点考虑：一是由于学生的专业知识有限，对专业的理解能力有限；二是专业的详细内容在后续课程中会有阐述，在此只要在学生脑海中建立一些知识点的印象即可。



        计算机的发展日新月异，计算机导论的内容也应该不断地更新变化。基于对现今计算机科学技术学科概况的深入思索，我们可以将计算机学科分为四大部分：计算机基础、计算机软件设计与工程化实施、计算机网络系统、计算机硬件逻辑与控制开发系统。所以，在本课程的安排上，我们将按照计算机学科的主要发展应用领域来展开。



        第一部分“计算机基础”，包括第1～3章。其中：第1章计算机与计算机学科，主要介绍计算机的发展简史、计算机科学与技术学科及其知识体系、计算机科学与技术学科的教育、社会与职业问题；第2章数据的表示、编码和运算，主要介绍数值/符号和计算工具的物理状态之间的关系、数据的表示和编码以及多媒体数据；第3章计算机系统，主要介绍计算机两大组成部分，计算机硬件系统和计算机软件系统。



        第二部分“计算机软件设计与工程化实施”，包括第4～6章。其中：第4章计算机软件程序实现，主要介绍程序设计语言（重点介绍QBASIC语言）、算法与数据结构、QBASIC语言介绍以及软件实现过程；第5章软件项目工程化实施，主要介绍软件工程学科、软件生命周期、软件开发模型、软件项目管理；第6章数据库系统，主要介绍数据库系统概念、数据模型、关系数据库管理系统和数据库新技术等方面的知识。



        第三部分“计算机网络系统”，包括第7、8章。其中：第7章计算机网络，主要介绍计算机网络概念、网络规划与设计、Internet及其应用以及网格计算；第8章计算机病毒及网络安全，主要介绍计算机病毒和计算机网络安全。



        第四部分“计算机硬件逻辑与控制开发系统*”，包括第9、10章。其中：第9章单片微型计算机概述，主要介绍单片微型计算机概念、MCS-51单片机以及单片机应用系统开发过程；第10章嵌入式系统，主要介绍嵌入式系统简介、嵌入式系统的构成以及嵌入式系统设计。



        需要说明的是，本教材将计算机硬件逻辑与控制开发系统部分作为一个独立部分来阐述，这样做是因为基于芯片的开发应用确实是太广泛了，从小家电产品设计、生产现场控制到航空航天智能控制等，无不采用基于芯片的设计来实现。然而，在我们多年的教学及调研中发现，计算机专业毕业的学生在该方面知识非常欠缺，大部分毕业生脑海里的计算机专业几乎就是等同于软件开发，所以我们在这方面作一些引导介绍。当然考虑到初学者对硬件理解有一定的难度，因此，我们做了以下两点处理：一是在内容上尽量将难度控制在一定范围内；二是将这一部分放在最后并打上可选内容标记（目录及章节中带*的部分），授课教师是否讲授、讲授到何种程度可以视学生的专业要求而定。



        本教材各部分内部的组织按照由浅入深、循序渐进的方式来呈现。同时注重学生实践动手能力的培养，每一部分可以配套安排相关上机实践的内容，以便于实现教与学的真正互动融合。



        本书由余松森任主编，负责全书整体结构的设计以及最后的统稿工作。书中的第1～3章由周聪编写，第4、5、7、8章由吴水秀、曾庆鹏编写，第6章由王命延编写，第9、10章由余松森编写。北京工业大学蒋宗礼教授对本书进行了细致地审读工作。



        教材在编写的过程中参考了很多文献资料，在此对相关的作者谨表谢意。北京工业大学蒋宗礼教授对本教材的整体构思、规划定位等提出了很多建设性意见，在此表示谢意。另外，教材的编写得到了南昌大学徐苏教授及中国铁道出版社相关人员的大力支持，在此也谨表谢意。



        尽管作者做了许多努力，但由于水平有限，且编写时间仓促，书中难免有疏漏和不足之处，敬请读者批评指正。



        编  者       



        2008年12月

第一部分  计算机基础

第1章  计算机与计算机学科 1

1.1  计算机的发展简史 1

1.1.1  人类计算工具的历史沿革 1

1.1.2  电子计算机的发展历史 2

1.1.3  计算机发展阶段的划分 5

1.1.4  计算机的应用领域 7

1.2  计算机科学与技术学科及其知识体系 9

1.2.1  计算机科学与技术学科的定义 9

1.2.2  计算机科学与技术学科的方法论 10

1.2.3  计算机科学与技术知识体系 12

1.3  计算机科学与技术学科的教育 15

1.3.1  理性化教育与创新能力的培养 15

1.3.2  学科的基本专业素养要求 16

1.3.3  社会对计算机学科专业的人才需求 17

1.4  社会与职业问题 18

1.4.1  信息技术的社会环境简述 18

1.4.2  职业责任和道德责任 18

1.4.3  计算机系统的风险和责任 19

1.4.4  知识产权 21

1.4.5  隐私和公民自由 23

本章小结 24

习题一 24

第2章  数据的表示、编码和运算 25

2.1  数值/符号和计算工具的物理状态之间的关系 25

2.1.1  计算机计算的本质和数制 25

2.1.2  数制的转换 26

2.1.3  二进制数据的运算 28

2.1.4  计算机存储和运算的实现 29

2.2  数据的表示和编码 31

2.2.1  计算机数据的分类 31

2.2.2  有符号数的表示和编码 31

2.2.3  实数的浮点表示和编码 33

2.2.4  纯十进制运算和BCD编码 34

2.2.5  西文字符数据的编码 34

2.2.6  中文字符数据的编码 36

2.3  多媒体数据简介 38

2.3.1  信号的数字化 38

2.3.2  多媒体数据的格式 39

本章小结 42

习题二 42

第3章  计算机系统 45

3.1  计算机硬件系统 46

3.1.1  冯•诺依曼结构 46

3.1.2  计算机的基本组成 46

3.1.3  PC组成及配置 53

3.2  计算机软件系统 55

3.2.1  计算机软件的概念及分类 55

3.2.2  计算机软件在系统中的分层 56

3.2.3  操作系统 57

3.2.4  操作系统使用的常识和建议 59

本章小结 62

习题三 62

第二部分  计算机软件设计与工程化实施

第4章  计算机软件程序实现 65

4.1  程序设计语言 65

4.1.1  程序设计语言的目的及演化 65

4.1.2  常用的程序设计语言 67

4.2  算法与数据结构 69

4.2.1  算法的概念 69

4.2.2  算法的结构与描述 69

4.2.3  数据结构的概念 71

4.2.4  几种典型数据结构 73

4.3  QBASIC语言介绍 77

4.3.1  QBASIC的基本操作 77

4.3.2  QBASIC的数据类型、运算符、表达式 81

4.3.3  QBASIC的语句 86

4.3.4  QBASIC的数组 96

4.4  编译程序 97

4.4.1  编译的概念 98

4.4.2  编译过程 98

4.5  软件实现过程 100

本章小结 100

习题四 101

第5章  软件项目工程化实施 102

5.1  软件工程学科 102

5.1.1  软件的发展 102

5.1.2  软件工程化 103

5.2  软件生命周期 105

5.3  软件开发模型 106

5.4  软件项目管理 109

本章小结 113

习题五 113

第6章  数据库系统 114

6.1  数据库系统概念 114

6.2  数据模型 115

6.2.1  两类数据模型 115

6.2.2  关系数据库管理系统 117

6.3  常用关系数据库管理系统 118

6.4  数据库新发展 119

本章小结 123

习题六 123

第三部分  计算机网络系统

第7章  计算机网络 124

7.1  计算机网络概述 124

7.1.1  网络的组成和分类 125

7.1.2  网络协议 127

7.1.3  网络连接设备 130

7.2  网络规划与设计 131

7.3  Internet及其应用 133

7.3.1  Internet概述 133

7.3.2  Internet在我国的发展 134

7.3.3  DNS——域名系统 135

7.3.4  Internet支撑下的几种典型应用模式 136

7.4  网格计算 140

本章小结 143

习题七 143

第8章  计算机病毒及网络安全 145

8.1  计算机病毒 145

8.2  计算机网络安全 148

8.2.1  计算机网络安全的概念 148

8.2.2  计算机网络安全技术 149

8.2.3  计算机网络安全体系结构及安全管理 155

8.2.4  计算机网络战 156

本章小结 157

习题八 157

第四部分  计算机硬件逻辑与控制开发系统*

第9章  单片微型计算机* 158

9.1  单片微型计算机概述 158

9.1.1  单片机概念 158

9.1.2  单片机的应用 160

9.1.3  单片机的发展历程及未来趋势 160

9.1.4  典型的单片机厂商及产品 163

9.2  MCS-51单片机介绍 164

9.2.1  总体结构 164

9.2.2  MCS-51单片机的引脚及功能 165

9.2.3  一个简单的单片机系统工作过程 167

9.3  单片机应用系统开发 168

本章小结 176

习题九 176

第10章  嵌入式系统* 177

10.1  嵌入式系统简介 177

10.1.1  嵌入式系统的定义 177

10.1.2  嵌入式系统的特点 179

10.1.3  嵌入式系统的历史和发展趋势 179

10.1.4  嵌入式系统的应用领域 181

10.2  嵌入式系统的构成 182

10.2.1  嵌入式系统硬件平台 182

10.2.2  嵌入式系统软件平台 184

10.2.3  常用的嵌入式操作系统 185

10.3  嵌入式系统设计 187

10.3.1  嵌入式系统设计过程 187

10.3.2  嵌入式系统开发与调试工具 190

本章小结 192

习题十 192

各章英文术语检索 193

参考文献 198

无