“大学计算机基础”是针对高等院校大学一年级学生所开设的第一层次的计算机基础教育课程。此课程的开设是为了能够拓展学生的视野，并为后续课程的学习做好必要的知识准备，使学生在各自的专业领域内能够运用计算思维认识、分析并处理计算机应用过程中可能出现的各种问题，为学生提供一本能够掌握计算机、网络及其他相关信息技术的基础知识的实用教程。本书共分为10章。

第1章主要介绍计算机、计算机科学与计算机学科的基本概念，然后从计算工具、计算机硬件、计算机软件三个方面介绍计算机的发展历史，并介绍计算思维的定义及其特征，阐述计算思维在不同学科领域的影响和应用。

第2章主要介绍计算机如何存储二进制数据以及二进制与日常使用的其他进制如何互换，二进制如何进行加减运算，如何处理带符号的数，如何处理带小数点的数，如何处理字符和汉字等内容。

第3章主要介绍信息处理的核心装置——计算机硬件系统，包括它的组成、结构和基本功能。在该章节的学习中，读者将看到如何在计算机硬件系统的设计中体现抽象化和自动化、流水线、缓冲、预取等计算思维。

第4章主要介绍什么是操作系统及操作系统在计算机系统中的地位和作用，然后从资源管理的视角介绍计算机操作系统的基本功能以及相关技术。

第5章首先概述数据库的基本概念和数据库应用，然后介绍数据模型的概念，以及数据库管理系统的概念与功能，最后简述了管理信息系统与数据库之间的关联。

第6章围绕程序设计的中心问题——如何分析解决实际问题、如何构思算法，简明扼要地介绍程序设计中的基本概念、基本思想、基本技术和基本方法。

第7章主要讲述计算机网络的形成和发展以及计算机网络的基础知识，重点讲解计算机网络的分类、网络拓扑结构及网络协议。

第8章主要从计算机技术的角度讨论信息安全的相关问题和主要的信息安全技术及防范措施。

第9章首先介绍多媒体和多媒体技术的基本概念、多媒体计算机的系统组成，然后分别介绍多媒体技术中对声音、图形、图像、视频、动画等媒体的处理方法，并介绍多媒体数据的压缩技术。

第10章作为知识面拓展章节，主要阐述高性能计算、大数据、物联网、可计算理论、自动机理论、人工智能、虚拟现实与可视化、信息物理融合系统等计算机领域最新的知识内容。

本书的主要特色：①按照教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会2009年出版的《高等学校计算机基础教学发展战略研究报告暨计算机基础课程教学基本要求》的精神，及军队院校教育转型对培养高素质新型军事人才的诉求，力求体现计算思维的精髓，精心组织教材内容，较为详细地讲解了各类数据在计算机中的表示、计算机组成和基本工作原理、操作系统、数据库、多媒体、网络的基本理论和概念，内容全面，深入浅出。②书中添加了计算机技术在军事领域中的应用等阅读资料，使教学内容体现时代的特征，可以提高学生的学习兴趣，激发学生的创造性思维。③配有电子课件，请登录东南大学出版社官方网站下载(网址：www.seupress.com)。④配有SPOC在线教学资源，请联系解放军理工大学课程编写组。

本书第1章由叶旭光撰写，第2、7章由张婷婷撰写，第3章由赖俊撰写，第4、5、6章由汤伟撰写，第8、10章由何明撰写，第9章由杨飞撰写，全书由何明负责统稿。本书在编写的过程中参考了一些相关资料和教材，在此向这些资料和教材的作者表示感谢！

由于计算机科学知识和技术更新很快，加之作者水平有限，书中难免有疏漏或不完善之处，敬请读者不吝指正。

作者2015年6月

第1章引论（1）

1.1计算机科学与计算机学科（1）

1.2计算机发展史（2）

1.2.1计算工具发展史（2）

1.2.2计算机硬件发展史（3）

1.2.3计算机软件发展史（6）

1.3计算思维（7）

1.3.1计算思维的定义（7）

1.3.2计算思维的特征（8）

1.3.3计算思维的本质（9）

1.3.4计算思维与计算机的关系（9）

1.4计算思维的应用领域（10）

1.5扩展阅读（12）

1.6本章小节（19）

第2章数据表示及逻辑基础（21）

2.1计算机中信息的表示方法（21）

2.1.1进制的概念（21）

2.1.2进制间的转换方法（22）

2.1.3原码、反码和补码（25）

2.1.4定点数和浮点数（27）

2.2常用字符信息编码方法（29）

2.2.1ASCII字符编码（29）

2.2.2汉字编码（31）

2.3扩展阅读（34）

2.4本章小结（34）

第3章计算机硬件系统（37）

3.1计算机系统的基本组成与原理（37）

3.1.1计算机的硬件（38）

3.1.2计算机的软件（39）

3.1.3计算机的主要性能指标（39）

3.2主板（40）

3.2.1主板的板型（40）

3.2.2主板的主要芯片和插槽（43）

3.2.3主板的外部接口（44）

3.3中央处理器（CPU）（46）

3.3.1CPU的结构（46）

3.3.2指令系统（48）

3.3.3CPU工作过程（48）

3.3.4指令流水线（50）

3.3.5多核处理器（51）

3.4存储器（51）

3.4.1主存储器（52）

3.4.2磁盘存储器（54）

3.4.3光盘（55）

3.4.4虚拟存储器（57）

3.4.5移动存储器（57）

3.4.6高速缓存（58）

3.5系统总线（59）

3.5.1总线的分类（60）

3.5.2总线的连接方式（60）

3.5.3总线结构的主要优缺点（61）

3.5.4总线的标准化和性能指标（61）

3.6输入/输出系统（62）

3.6.1输入/输出设备的系统结构（63）

3.6.2输入/输出设备的控制方式（63）

3.6.3输入/输出设备举例（66）

3.7拓展阅读（68）

3.7.1超级计算机（68）

3.7.2“天河二号”（70）

3.8本章小结（72）

第4章操作系统（74）

4.1操作系统概述（74）

4.1.1操作系统的发展（75）

4.1.2操作系统的定义（78）

4.1.3典型操作系统（80）

4.2进程管理（81）

4.2.1进程的定义（81）

4.2.2进程的状态（85）

4.2.3进程的控制（86）

4.2.4进程的调度（87）

4.3存储管理（91）

4.3.1存储管理概述（91）

4.3.2存储管理的方式（93）

4.4文件管理（99）

4.4.1文件与文件系统（99）

4.4.2文件组织结构（101）

4.4.3文件目录（105）

4.4.4文件存储空间管理（105）

4.5设备管理（106）

4.5.1设备管理概述（107）

4.5.2输入/输出系统（107）

4.6用户接口（110）

4.7扩展阅读（112）

4.8本章小结（113）

第5章数据库基础（115）

5.1数据库技术概述（115）

5.1.1数据库系统（116）

5.1.2数据库技术的发展（118）

5.1.3数据库的应用（122）

5.2数据模型（123）

5.2.1概念模型（124）

5.2.2逻辑模型（128）

5.2.3物理模型（131）

5.3数据库管理系统（132）

5.3.1数据库管理系统的工作模式（132）

5.3.2常见数据库管理系统（133）

5.4扩展阅读（134）

5.5本章小结（135）

第6章算法与程序设计（137）

6.1计算机问题求解（137）

6.1.1日常生活问题的解决（137）

6.1.2计算机问题求解（138）

6.2算法基础（139）

6.2.1算法的基本概念（139）

6.2.2算法设计的基本策略（143）

6.2.3算法分析（144）

6.3程序设计基础（147）

6.4程序设计语言（148）

6.4.1程序设计语言的定义（148）

6.4.2程序设计语言的发展（149）

6.4.3程序设计语言的分类（150）

6.5扩展阅读（152）

6.6本章小结（152）

第7章计算机网络（153）

7.1计算机网络基础（153）

7.1.1计算机网络的起源与发展（153）

7.1.2计算机网络的特点与分类（154）

7.1.3网络拓扑结构（155）

7.2计算机网络体系结构与协议（156）

7.2.1计算机网络体系结构（156）

7.2.2TCP/IP协议（159）

7.2.3IP地址和域名服务（161）

7.3扩展阅读（165）

7.4本章小结（166）

第8章信息安全（168）

8.1信息安全概论（168）

8.1.1信息安全基本概念（168）

8.1.2硬件系统的安全（169）

8.1.3软件系统的安全（170）

8.1.4 计算机网络安全（173）

8.2计算机病毒及其防治（174）

8.2.1计算机病毒的定义与特征（174）

8.2.2计算机病毒的分类与常见症状（175）

8.2.3计算机病毒传播的方式和途径（177）

8.2.4计算机病毒防治方法（177）

8.2.5恶意程序（178）

8.2.6摆渡攻击（179）

8.3安全技术（180）

8.3.1加密技术（180）

8.3.2访问控制技术（181）

8.3.3漏洞分析（182）

8.3.4防火墙（182）

8.3.5入侵检测（183）

8.3.6审计（184）

8.3.7虚拟私有网络（184）

8.4外军的信息安全保密（185）

8.4.1外军的信息安全对策（185）

8.4.2外军的安全保密应用（186）

8.5本章小结（186）

第9章多媒体技术基础（188）

9.1多媒体技术概述（188）

9.1.1多媒体概述（188）

9.1.2多媒体计算机系统（193）

9.2数字音频技术（196）

9.2.1音频基础知识（196）

9.2.2数字音频（197）

9.3数字图像处理技术（201）

9.3.1图像基础知识（201）

9.3.2数字图像（203）

9.4视频和动画技术（208）

9.4.1视频基础（208）

9.4.2计算机动画基础（209）

9.5多媒体数据压缩（210）

9.5.1数据压缩概述（210）

9.5.2数据压缩的方法（212）

9.6拓展阅读（213）

9.6.1流媒体技术（213）

9.6.2多媒体技术的军事应用（217）

9.7本章小结（220）

第10章高级主题（222）

10.1高性能计算（222）

10.1.1并行计算（222）

10.1.2分布式计算（223）

10.1.3集群计算（223）

10.1.4网格计算（224）

10.1.5云计算（224）

10.1.6其他计算（225）

10.2大数据（226）

10.2.1数据仓库（226）

10.2.2并行数据库（227）

10.2.3MapReduce数据库（227）

10.3物联网（228）

10.3.1RFID（228）

10.3.2传感器（229）

10.3.3传感器网络（230）

10.3.4军事应用（231）

10.4可计算性理论（231）

10.4.1可计算函数（231）

10.4.2哥德尔数（232）

10.4.3阿柯曼函数（233）

10.5自动机理论（234）

10.5.1有限自动机（234）

10.5.2图灵机（234）

10.5.3细胞自动机（235）

10.6计算复杂性（236）

10.6.1复杂性的度量（236）

10.6.2P问题和NP问题（236）

10.7人工智能（237）

10.7.1图灵测试（237）

10.7.2推理：知识表达（238）

10.7.3专家系统（239）

10.7.4神经网络（240）

10.7.5机器人（240）

10.7.6自然语言处理（241）

10.7.7机器学习（242）

10.7.8数据挖掘（243）

10.8虚拟现实与可视化（244）

10.8.1建模与仿真（244）

10.8.2VRML技术（244）

10.8.3可视化技术（245）

10.8.4军事应用（246）

10.9信息物理融合系统（247）

10.10本章小结（248）

参考文献（250）