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出版者:

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页数:320

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出版时间:2009-7

价格:29.80元

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isbn号码:9787113101152

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《数字化时代的基石：通识计算与应用》 引言 在这个信息爆炸、技术日新月异的时代，计算机已经渗透到我们生活的方方面面，成为驱动社会进步和个人发展的核心动力。从日常生活中的智能手机、社交媒体，到科研领域的超级计算、人工智能，再到产业界的工业自动化、大数据分析，计算机科学与技术的力量无处不在。对于即将踏入高等学府，开启人生新篇章的同学们而言，掌握扎实的计算机基础知识，理解其运作原理，并学会如何运用这些工具解决实际问题，不仅是适应未来学习和工作环境的必然要求，更是打开通往更广阔知识领域和无限可能之门的钥匙。 《数字化时代的基石：通识计算与应用》一书，正是为了满足这一时代需求而精心编撰。它并非一本单纯的计算机操作指南，也不是对某一特定编程语言或应用软件的深入剖析，而是一套系统性的、面向所有大学生的计算机基础通识教育读物。本书旨在为读者构建一个全面、清晰、易于理解的计算思维框架，帮助大家从宏观到微观，循序渐进地认识计算机的世界，掌握最核心的计算机科学理念，并初步了解其在各个领域的广泛应用。我们希望通过本书的学习，让每一位读者都能自信地驾驭数字技术，拥抱数字化未来，为自己在未来的学习、研究乃至职业生涯中打下坚实的基础。 内容梗概 本书内容涵盖了计算机科学与技术的核心概念、基本原理、发展历程以及在现代社会中的重要作用。它从计算机的“是什么”和“为什么”出发，带领读者深入探索计算的本质，了解信息的数字化表示，掌握基本的算法思维，并初步认识现代计算机系统的构成和工作方式。 第一部分：计算的基石——信息与逻辑 第一章：信息时代的面貌与计算思维的萌芽 本章将勾勒出信息时代的宏大图景，介绍数字技术如何深刻地改变着我们的世界，包括通信、娱乐、工作、学习等各个层面。在此基础上，我们将引入“计算思维”这一核心概念，它是一种抽象、分解、模式识别和算法设计的思维方式，是解决复杂问题的有力工具。读者将了解到，学习计算机并非仅仅为了掌握操作技能，更是为了培养一种科学严谨、逻辑清晰的思考模式。本章会通过生动的案例，阐释计算思维在日常生活和学习中的实际应用价值，激发读者对计算机科学的初步兴趣。 第二章：数字世界的语言——信息的二进制表示 计算机之所以能够处理海量信息，其根本在于将一切信息转化为二进制（0和1）的形式。本章将深入浅出地讲解二进制数系的原理，包括二进制的表示法、不同数制之间的转换（如十进制、二进制、十六进制），以及二进制运算的基本规则。读者将理解，无论是文字、图像、声音还是视频，最终都会被编码成一串串0和1的序列。此外，本章还将介绍字符编码（如ASCII、Unicode）的概念，帮助大家理解计算机如何识别和处理人类语言。 第三章：逻辑的智慧——布尔代数与逻辑门电路 计算机的运算和决策能力，很大程度上源于其内置的逻辑处理单元。本章将介绍布尔代数，这是数字电路设计和计算机逻辑运算的基础。我们将讲解逻辑“与”、“或”、“非”等基本逻辑运算，以及它们对应的真值表。在此基础上，我们将引入逻辑门（如AND门、OR门、NOT门）的概念，解释它们如何实现基本的逻辑功能，并展示如何通过组合这些逻辑门来构建更复杂的逻辑电路。理解这一部分，有助于读者洞察计算机内部执行指令和进行判断的底层逻辑。 第二部分：计算机的骨骼——硬件与系统 第四章：计算机的“大脑”与“记忆”——中央处理器与内存 本章将聚焦计算机的核心硬件组件。我们将详细介绍中央处理器（CPU）的功能，包括其如何执行指令、进行计算和控制计算机的整体运行。读者将了解CPU的基本组成部分，如运算器和控制器，以及时钟频率、核心数等关键性能指标。同时，我们将深入探讨内存（RAM）的作用，它作为CPU工作时的临时存储区域，对计算机的运行速度有着至关重要的影响。本章还会区分随机存取存储器（RAM）与只读存储器（ROM）的区别。 第五章：信息的高速公路——数据存储与输入输出设备 除了CPU和内存，计算机还需要有效的存储设备来长期保存数据，以及便捷的输入输出设备与用户进行交互。本章将介绍不同类型的存储设备，包括硬盘驱动器（HDD）、固态硬盘（SSD）、光盘驱动器等，阐述它们的存储原理、性能特点和适用场景。同时，我们将讲解常见的输入设备（如键盘、鼠标、触摸屏）和输出设备（如显示器、打印机），以及它们如何将外部信息导入计算机，或将计算结果呈现给用户。 第六章：协调者与指挥官——操作系统及其核心功能 计算机硬件本身无法独立工作，它需要一个“指挥官”来管理和协调。本章将重点介绍操作系统的概念和作用。我们将解释操作系统是如何充当用户与硬件之间的接口，实现对CPU、内存、存储设备和输入输出设备的统一管理。读者将了解操作系统的核心功能，包括进程管理、文件管理、内存管理和设备管理，以及用户界面（GUI和CLI）的类型。本章还会提及一些代表性的操作系统（如Windows、macOS、Linux）及其基本特点。 第三部分：计算的灵魂——软件与编程 第七章：指令的序列——程序与算法的本质 本章将揭示计算机能够执行各种任务的根本原因：程序。我们将定义什么是程序，并介绍程序是由一系列有序的指令组成的。在此基础上，我们将深入探讨“算法”这一核心概念。算法是解决特定问题的步骤和方法，它比具体的程序语言更具通用性和抽象性。本章将通过简单易懂的例子，阐释算法的设计思想，如顺序、分支和循环，并强调算法的效率和正确性是评价其优劣的重要标准。 第八章：人机沟通的桥梁——程序设计语言概述 为了让计算机理解人类的意图，我们需要使用特定的程序设计语言。本章将介绍程序设计语言的基本分类，如机器语言、汇编语言、高级语言。我们将重点讲解高级语言的特点，如易读性、可移植性，并简要介绍一些主流的高级语言（如Python、Java、C++）的应用领域和基本语法风格，但不会进行深入的语言教学。本章旨在让读者对程序设计语言有一个整体的认识，理解它们在软件开发中的角色，以及不同语言之间的侧重点。 第九章：软件的生态——应用软件的分类与用途 在操作系统之上，各种各样的应用软件使得计算机能够完成特定的任务，满足用户的多样化需求。本章将对常见的应用软件进行分类介绍，包括办公软件（如文字处理、电子表格、演示文稿）、图形图像处理软件、媒体播放软件、网络浏览器、通信软件等。我们将阐述这些软件的基本功能和应用场景，帮助读者了解如何利用现有的软件工具来提高学习和工作效率。 第四部分：计算的未来——网络与应用 第十章：互联互通的世界——计算机网络基础 本章将介绍计算机网络的基石——网络是如何将分散的计算机连接起来，形成一个巨大的信息共享平台。我们将讲解网络的基本概念，如局域网（LAN）和广域网（WAN），以及互联网（Internet）的结构和工作原理。读者将了解IP地址、域名系统（DNS）、TCP/IP协议族等关键技术，以及它们如何实现信息的可靠传输。 第十一章：信息的海洋——互联网服务与应用 基于强大的计算机网络，各种丰富的互联网服务应运而生，深刻地改变着我们的生活方式。本章将介绍常见的互联网服务，如万维网（WWW）、电子邮件、搜索引擎、即时通讯、社交网络、在线学习平台、电子商务等。我们将探讨这些服务的工作原理，并分析它们在信息获取、交流沟通、知识传播和商业模式创新等方面的重要作用。 第十二章：科技前沿掠影——人工智能、大数据与云计算 本章将带领读者初步了解计算机科学领域最令人兴奋和具有颠覆性的前沿技术。我们将对人工智能（AI）的基本概念、发展历程和主要分支（如机器学习、深度学习）进行简要介绍，并展望其在各个行业的应用潜力。同时，我们将探讨大数据的概念，即海量、多样化、高速增长的数据集，以及大数据分析的重要性。最后，我们将介绍云计算的模式，即通过网络按需获取计算资源和服务，以及它如何为个人和企业带来便利和效率提升。 结语 《数字化时代的基石：通识计算与应用》并非一本终结性的教材，而是一个起点，一个引导读者踏入精彩的计算世界的大门。我们期望通过本书的系统性讲解，能够帮助广大高校学子建立起对计算机科学的整体认知，掌握核心的计算思维，理解技术背后的原理，并激发对进一步学习和探索的兴趣。在这个数字化浪潮席卷的时代，拥有扎实的计算机基础，将是你们面对未来挑战、抓住发展机遇的有力武器。愿本书成为你们数字化征程上，最坚实的基石。

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