大學計算機基礎（簡體書）

《普通高等教育"十二五"規劃教材:大學計算機基礎》內容符合教育部高等學校非計算機專業計算機基礎課程教學指導分委員會提出的有關大學計算機基礎課程的教學基本要求，可作為大學本科、專科的計算機基礎課程教材及培訓教材。

前言
第1章引言
1.1信息和信息處理
1.1.1信息
1.1.2信息表示
1.1.3信息處理
1.2信息處理裝置的發展簡史
1.2.1機械式計算裝置
1.2.2圖靈機和圖靈
1.2.3現代電子計算機
1.2.4計算機的發展趨勢
1.3計算技術的應用
1.4計算思維
1.4.1基本概念
1.4.2作用與意義
1.5信息化社會和人
1.6本書結構
1.7本章小結
延伸閱讀材料
習題
第2章計算機基本信息表示
2.1進制
2.1.1進制的概念
2.1.2二進制、八進制和十六進制
2.1.3進制之間的轉換
2.2二進制運算的物理實現
2.2.1實現邏輯運算的開關電路
2.2.2實現二進制數存儲的邏輯電路
2.2.3常用組合邏輯電路
2.3計算機數值表示
2.3.1計算機碼制
2.3.2定點數和浮點數
2.4字符編碼
2.4.1字符編碼的概念
2.4.2ASCII碼
2.4.3漢字編碼
2.4.4Unicode碼
2.5本章小結
延伸閱讀材料
習題
第3章計算機硬件系統
3.1計算機系統概論
3.1.1計算機硬件系統結構
3.1.2計算機軟件
3.2計算機硬件系統核心——CPU
3.2.1CPU結構
3.2.2指令系統
3.2.3CPU工作過程
3.2.4CPU高級話題
3.3存儲系統
3.3.1主存儲器系統
3.3.2輔存儲器系統
3.3.3高速緩存
3.4總線
3.5輸入／輸出系統
3.5.1輸入／輸出系統結構與控制
3.5.2輸入／輸出設備
3.6本章小結
延伸閱讀材料
習題
第4章操作系統
4.1操作系統概述
4.1.1操作系統發展簡史
4.1.2操作系統基礎
4.1.3常見操作系統
4.2進程管理
4.2.1進程與程序
4.2.2進程狀態
4.2.3進程管理與調度
4.3存儲管理
4.3.1存儲管理概述
4.3.2存儲管理方式
4.4文件管理
4.4.1文件與文件系統
4.4.2文件組織結構
4.4.3目錄與文件
4.4.4文件存儲空間管理
4.5設備管理
4.5.1設備管理任務和策略
4.5.2輸入／輸出軟件系統
4.6用戶接口
4.7操作系統的加載
4.8本章小結
延伸閱讀材料
習題
第5章計算機網絡及應用
5.1計算機網絡基礎
5.1.1計算機網絡發展歷史
5.1.2計算機網絡的分類
5.1.3計算機網絡體系結構與協議
5.1.4計算機網絡傳輸介質與設備
5.2局域網
5.2.1局域網概述
5.2.2介質訪問控制協議
5.2.3以太網
5.3Internet基礎
5.3.1Internet概述
5.3.2TCP／IP協議
5.4Internet應用
5.4.1萬維網
5.4.2電子郵件
5.4.3文件傳輸
5.4.4搜索引擎
5.5無線網絡
5.5.1無線數據網絡的分類
5.5.2無線局域網
5.6本章小結
延伸閱讀材料
習題
第6章多媒體技術基礎
6.1多媒體概述
6.1.1多媒體的基本概念
6.1.2多媒體計算機系統組成
6.1.3多媒體技術的主要應用
6.2聲音數字化技術
6.2.1聲音概述
6.2.2聲音的數字化
6.2.3數字音頻的技術指標
6.2.4數字音頻處理
6.2.5常用音頻文件格式
6.3數字圖像處理技術
6.3.1圖像的顏色
6.3.2圖像的數字化
6.3.3數字圖像的屬性
6.3.4位圖與矢量圖
6.3.5圖像的加工處理
6.3.6常用圖像文件格式
6.4視頻和動畫技術
6.4.1視頻基礎
6.4.2常用視頻文件格式
6.4.3計算機動畫概述
6.4.4動畫文件格式
6.5多媒體數據壓縮
6.5.1數據壓縮概述
6.5.2數據壓縮標準
6.6本章小結
延伸閱讀材料
習題
第7章數據庫技術應用基礎
7.1數據庫技術概述
7.1.1數據管理發展簡史
7.1.2數據庫的基本概念
7.1.3數據庫技術的主要特征
7.1.4數據庫的應用
7.2數據模型
7.3概念模型
7.3.1E—R模型的相關概念和E—R圖
7.3.2概念建模的基本步驟
7.4邏輯模型
7.4.1層次模型和網狀模型
7.4.2關系模型
7.4.3E—R模型到關系模型的轉化
7.4.4面向對象模型
7.5物理模型
7.6數據庫管理系統
7.7管理信息系統與數據庫
7.8本章小結
延伸閱讀材料
習題
第8章信息安全技術
8.1信息安全概論
8.1.1信息安全基本概念
8.1.2硬件系統的安全
8.1.3軟件系統的安全
8.1.4計算機網絡安全
8.2計算機病毒及其防治
8.2.1計算機病毒的定義與特征
8.2.2計算機病毒的分類與常見癥狀
8.2.3計算機病毒傳播的方式和途徑
8.2.4計算機病毒防治方法
8.2.5惡意程序
8.2.6擺渡攻擊
8.3安全技術
8.3.1加解密技術
8.3.2訪問控制技術
8.3.3漏洞分析
8.3.4防火墻
8.3.5入侵檢測
8.3.6審計
8.3.7虛擬私有網絡
8.4本章小結
延伸閱讀材料
習題
第9章計算思維與計算機問題求解
9.1計算思維的典型方法
9.2計算機問題求解
9.3算法與程序
9.3.1算法
9.3.2程序
9.4算法基礎
9.4.1算法設計
9.4.2算法分析
9.5程序設計語言與程序設計
9.5.1程序設計語言及其分類
9.5.2程序設計的典型過程
9.5.3程序的基本結構
9.5.4程序的基本控制結構
9.6結構化程序設計示例
9.6.1結構化程序設計思想
9.6.2結構化程序設計原則
9.6.3結構化程序設計示例
9.7本章小結
延伸閱讀材料
習題
參考文獻

程序查詢方式是早期計算機中使用的一種方式，它利用程序控制實現CPU和外部設備之間的數據交換。其工作方式是CPU首先向I／O設備發出命令字，請求進行數據傳送。接著從I／O接口讀人設備狀態，并根據讀人的狀態判斷數據交換是否可以進行。如果設備沒有準備就緒，則重復執行讀入狀態信息和判斷的過程，直到這個設備發出準備就緒信號為止。最后，CPU從I／O接口的數據緩沖寄存器中輸人數據，或者將數據從CPU輸出至接口的數據緩沖寄存器。與此同時，CPU將接口中的狀態標志復位。程序查詢方式優點是CPU的操作和外圍設備的操作能夠同步，硬件結構比較簡單。但是，由于外圍設備動作很慢，程序進入查詢循環時將浪費很多CPU時間，CPU此時只能等待，不能執行其他任務。即便CPU采用定期由主程序轉向查詢設備狀態的子程序，進行掃描輪詢的辦法，CPU寶貴資源的浪費也是可觀的。
中斷是指CPU暫時中止現行程序，轉去處理隨機發生的緊急事件，處理完后自動返回原程序的技術。中斷是外圍設備用來“主動”通知CPU，準備送出輸入數據或接收輸出數據的一種方法或機制。通常，當一個中斷發生時，CPU暫停它的現行程序，而轉向中斷處理程序，從而可以輸入或輸出一個數據。當中斷處理完畢后，CPU又返回到它原來的任務，并從它停止的地方開始執行程序。這種方式節省了CPU寶貴的時間，是管理I／O操作的一個比較有效的方法。中斷方式一般適用于隨機出現韻服務，并且一旦提出要求，應立即進行。在速度較慢的外圍設備準備自己的數據時，CPU照常執行自己的主程序。在這個意義上說，CPU和外圍設備的一些操作是并行地進行的，因而同串行進行的程序查詢方式相比，計算機系統的效率是大大提高了。
用中斷方式交換數據時，每處理一次I／O交換，約需幾十微秒到幾百微秒。對于一些高速的外圍設備，以及成組交換數據的情況，仍然顯得速度太慢。直接主存訪問（DMA）方式是一種完全由硬件執行I／O交換的工作方式。DMA控制器從CPU完全接管對總線的控制，數據交換不經過CPU，而直接在主存和外圍設備之間進行，以充分發揮CPU的速度潛力。這種方式主要優點是數據傳送速度很高，傳送速率僅受到主存訪問時間的限制。與中斷方式相比，DMA方式需要更多的硬件。DMA方式適用于主存和高速外圍設備之間大批量數據交換的場合。
DMA傳送數據分三步走：預處理、正式傳送和后處理。在預處理階段，由CPU執行幾條輸入／輸出指令，測試設備狀態，通知DMA控制器是哪個設備要傳輸數據、數據傳輸到主存什么位置，或從主存哪個位置開始，以及傳送多少數據。此后，CPU繼續執行原來的主程序。在正式傳送階段，當外設準備好接收或傳送數據時，發出DMA請求，由DMA控制器向CPU發出總線使用權的請求，獲得使用權后在DMA控制器控制下，以數據塊為基本單位進行數據傳輸。后處理階段是在DMA控制器向CPU發送操作結束的中斷后，CPU執行一些收尾工作。例如，校驗送人主存的數據是否正確等。在DMA進行數據傳送時，如果此時CPU也要訪問主存，則一般有三種解決方法：停止CPU訪問主存、周期挪用和DMA與CPU交替訪問主存。