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计算机科学基础

提供课件、实验素材、教学大纲,答案等,咨询QQ:2301891038(仅限教师)本书可作为讲授计算机基础的基础入门教材,提供配套讲义、习题、雨课堂测试题和实验教材等。

作者:刘小丽、杜宝荣、胡彦、梁里宁
丛书名:面向新工科专业建设计算机系列教材
定价:59
印次:1-6
ISBN:9787302561637
出版日期:2020.09.01
印刷日期:2023.09.20

《计算机科学基础》是一本计算机科学入门教材,主要介绍计算机基础知识以及现有新技术的原理和应用。本书将理论与应用进行结合,让学生真正理解计算机作为数据处理机的工作原理以及实现方法。除此之外,本身将信息安全作为非常重要的一个章节介绍,希望能让学生理解信息安全的本质、掌握基本的信息安全防护方法。

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一、 系列教材背景 人类已经进入智能时代,云计算、大数据、物联网、人工智能、机器人、量子计算等是这个时代最重要的技术热点。为了适应和满足时代发展对人才培养的需要,2017年2月以来,教育部积极推进新工科建设,先后形成了“复旦共识”“天大行动”“北京指南”,并发布了《教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知》《教育部办公厅关于推荐新工科研究与实践项目的通知》,全力探索形成领跑全球工程教育的中国模式、中国经验,助力高等教育强国建设。新工科有两个内涵: 一是新的工科专业;二是传统工科专业的新需求。新工科建设将促进一批新专业的发展,这批新专业有的是依托于现有计算机类专业派生、扩展而成的,有的是多个专业有机整合而成的。由计算机类专业派生、扩展形成的新工科专业有计算机科学与技术、软件工程、网络工程、物联网工程、信息管理与信息系统、数据科学与大数据技术等。由计算机类学科交叉融合形成的新工科专业有网络空间安全、人工智能、机器人工程、数字媒体技术、智能科学与技术等。 在新工科建设的“九个一批”中,明确提出“建设一批体现产业和技术最新发展的新课程”“建设一批产业急需的新兴工科专业”。新课程和新专业的持续建设,都需要以适应新工科教育的教材作为支撑。由于各个专业之间的课程相互交叉,但是又不能相互包含,所以在选题方向上,既考虑由计算机类专业派生、扩展形成的新工科专业的选题,又考虑由计算机类专业交叉融合形成的新工科专业的选题,特别是网络空间安全专业、智能科学与技术专业的选题。基于此,清华大学出版社计划出版“面向新工科专业建设计算机系列教材”。 二、 教材定位 教材使用对象为“211工程”高校或同等水平及以上高校计算机类专业及相关专业学生。计算机科学基础出版说明三、 教材编写原则 (1) 借鉴Computer Science Curricula 2013(以下简称CS2013)。CS2013的核心知识领域包括算法与复杂度、体系结构与组织、计算科学、离散结构、图形学与可视化、人机交互、信息保障与安全、信息管理、智能系统、网络与通信、操作系统、基于平台的开发、并行与分布式计算、程序设计语言、软件开发基础、软件工程、系统基础、社会问题与专业实践等内容。 (2) 处理好理论与技能培养的关系,注重理论与实践相结合,加强对学生思维方式的训练和计算思维的培养。计算机专业学生能力的培养特别强调理论学习、计算思维培养和实践训练。本系列教材以“重视理论,加强计算思维培养,突出案例和实践应用”为主要目标。 (3) 为便于教学,在纸质教材的基础上,融合多种形式的教学辅助材料。每本教材可以有主教材、教师用书、习题解答、实验指导等。特别是在数字资源建设方面,可以结合当前出版融合的趋势,做好立体化教材建设,可考虑加上微课、微视频、二维码、MOOC等扩展资源。 四、 教材特点1. 满足新工科专业建设的需要系列教材涵盖计算机科学与技术、软件工程、物联网工程、数据科学与大数据技术、网络空间安全、人工智能等专业的课程。 2. 案例体现传统工科专业的新需求 编写时,以案例驱动,任务引导,特别是有一些新应用场景的案例。 3. 循序渐进,内容全面 讲解基础知识和实用案例时,由简单到复杂,循序渐进,系统讲解。 4. 资源丰富,立体化建设 除了教学课件外,还可以提供教学大纲、教学计划、微视频等扩展资源,以方便教学。 五、 优先出版1. 精品课程配套教材主要包括国家级或省级的精品课程和精品资源共享课的配套教材。 2. 传统优秀改版教材 对于已经出版、得到市场认可的优秀教材,由于新技术的发展,计划给图书配上新的教学形式、教学资源的改版教材。 3. 前沿技术与热点教材 反映计算机前沿和当前热点的相关教材,例如云计算、大数据、人工智能、物联网、网络空间安全等方面的教材。 六、 联系方式 联系人: 白立军 联系电话: 01083470179 联系和投稿邮箱: bailj@tup.tsinghua.edu.cn “面向新工科专业建设计算机系列教材”编委会 2019年6月 计算机科学基础 主任: 张尧学清华大学计算机科学与技术系教授中国工程院院士/教育部高等学校软件工程专业教学指导委员会主任委员 副主任: 陈刚浙江大学计算机科学与技术学院院长/教授 卢先和清华大学出版社常务副总编辑、 副社长/编审 委员: 毕胜大连海事大学信息科学技术学院院长/教授 蔡伯根北京交通大学计算机与信息技术学院院长/教授 陈兵南京航空航天大学计算机科学与技术学院院长/教授 成秀珍山东大学计算机科学与技术学院院长/教授 丁志军同济大学计算机科学与技术系系主任/教授 董军宇中国海洋大学信息科学与工程学院副院长/教授 冯丹华中科技大学计算机学院院长/教授 冯立功战略支援部队信息工程大学网络空间安全学院院长/教授 高英华南理工大学计算机科学与工程学院副院长/教授 桂小林西安交通大学计算机科学与技术学院教授 郭卫斌华东理工大学计算机科学与工程系系主任/教授 郭文忠福州大学数学与计算机科学学院院长/教授 郭毅可上海大学计算机工程与科学学院院长/教授 过敏意上海交通大学计算机科学与工程系教授 胡瑞敏西安电子科技大学网络与信息安全学院院长/教授 黄河燕北京理工大学计算机学院院长/教授 雷蕴奇厦门大学计算机科学系教授 李凡长苏州大学计算机科学与技术学院院长/教授 李克秋天津大学计算机科学与技术学院院长/教授 李肯立湖南大学信息科学与工程学院院长/教授 李向阳中国科学技术大学计算机科学与技术学院执行院长/教授 梁荣华浙江工业大学计算机科学与技术学院执行院长/教授 刘延飞火箭军工程大学基础部副主任/教授 陆建峰南京理工大学计算机科学与工程学院副院长/教授 罗军舟东南大学计算机科学与工程学院教授 吕建成四川大学计算机学院(软件学院)院长/教授 吕卫锋北京航空航天大学计算机学院院长/教授 马志新兰州大学信息科学与工程学院副院长/教授 毛晓光国防科技大学计算机学院副院长/教授 明仲深圳大学计算机与软件学院院长/教授 彭进业西北大学信息科学与技术学院院长/教授 钱德沛中山大学数据科学与计算机学院院长/教授 申恒涛电子科技大学计算机科学与工程学院院长/教授 苏森北京邮电大学计算机学院执行院长/教授 汪萌合肥工业大学计算机与信息学院院长/教授 王长波华东师范大学计算机科学与软件工程学院常务副院长/教授 王劲松天津理工大学计算机科学与工程学院院长/教授 王良民江苏大学计算机科学与通信工程学院院长/教授 王泉西安电子科技大学副校长/教授 王晓阳复旦大学计算机科学技术学院院长/教授 王义东北大学计算机科学与工程学院院长/教授 魏晓辉吉林大学计算机科学与技术学院院长/教授 文继荣中国人民大学信息学院院长/教授 翁健暨南大学信息科学技术学院副校长/教授 吴卿杭州电子科技大学副校长/教授 武永卫清华大学计算机科学与技术系副主任/教授 肖国强西南大学计算机与信息科学学院院长/教授 熊盛武武汉理工大学计算机科学与技术学院院长/教授 徐伟陆军工程大学指挥控制工程学院院长/副教授 杨鉴云南大学信息学院院长/教授 杨燕西南交通大学信息科学与技术学院副院长/教授 杨震北京工业大学信息学部副主任/教授 姚力北京师范大学人工智能学院执行院长/教授 叶保留河海大学计算机与信息学院院长/教授 印桂生哈尔滨工程大学计算机科学与技术学院院长/教授 袁晓洁南开大学计算机学院院长/教授 张春元国防科技大学教务处处长/教授 张强大连理工大学计算机科学与技术学院院长/教授 张清华重庆邮电大学计算机科学与技术学院执行院长/教授 张艳宁西北工业大学校长助理/教授 赵建平长春理工大学计算机科学技术学院院长/教授 郑新奇 中国地质大学(北京)信息工程学院院长/教授 仲红安徽大学计算机科学与技术学院院长/教授 周勇中国矿业大学计算机科学与技术学院院长/教授 周志华南京大学计算机科学与技术系系主任/教授 邹北骥中南大学计算机学院教授 秘书长: 白立军清华大学出版社副编审 计算机通识教育课程旨在提升大学生的信息技术素养、培育其信息处理能力。信息素养的优劣是一个国家的公民终身学习能力的重要标志,是21世纪人类全球胜任力的重要组成部分。随着信息技术的快速发展,信息技术已迅速融入一些传统学科中,并得到广泛而深入的应用,如生物、管理、医疗、传播等。大学生信息素养的缺失将严重制约其专业的发展,所以做好计算机通识教育课程的建设和教学工作符合当今大学教育发展的需求。由于计算机通识教育课程的学时比较少,要在较短的时间内向学生展示信息技术的机理以及应用,就需要对各个知识点进行合理编排。本书的编排从基础理论出发,以实际应用为导向,进行原理剖析和应用分析,期望读者通过本书的阅读能提升信息技术素养和数据处理能力。 本书围绕数据处理和信息新技术展开,全书共8章,各章内容介绍如下。 第1章计算机系统。从硬件到软件,从计算机模型到未来计算机,从计算机启动到工作原理,介绍计算机系统的相关内容。 第2章操作系统。除了介绍操作系统的功能、结构、核心概念和分类外,还简单介绍Windows 10操作系统的使用。 第3章数据的表示与存储。介绍当前不同类型的数据在计算机中的表示,结合常见的数据样例进行数据存储分析。 第4章数据管理示例。通过介绍常见的结构化和非结构化数据处理软件,分析数据处理过程。 第5章算法基础。主要介绍算法的概念、算法和数据之间的关系、算法表示、常用算法的原理以及算法效率分析方法。 第6章Python程序设计。详细介绍Python程序设计语法和典型案例,案例包括非结构化数据处理的网络爬虫和文本分析等。 第7章互联网技术及应用。主要介绍互联网基础以及现有的网络新技术,包括物联网、云计算、大数据等。 第8章信息安全。从系统安全和数据安全两方面分别展开,系统安全部分介绍了病毒和防火墙的原理,数据安全部分介绍了密码学基础以及密码学的应用,如数字签名、区块链、比特币等。结合日常实际,介绍了信息安全案例,包括支付宝安全、WiFi安全、恶意软件、二维码安全和数据恢复等。全书内容由刘小丽规划,第l、8章由刘小丽编写,第2、3章由杜宝荣编写,第4、6章由梁里宁编写,第5、7章由胡彦编写,各章的习题由余宏华整理。本书由暨南大学本科教材资助项目支持。在编写过程中,余宏华老师提出了不少中肯建议,同时本书的完成也离不开我校计算中心许多老师的加油打气,在此向他们表示感谢! 本书的编写因时间仓促,加之编者水平有限,书中难免有疏漏和不足之处,在此恳请专家和广大读者批评指正! 编者2020年6月

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  • 刘小丽,暨南大学教师,研究方向软件安全,发表论文20余篇;主持教改项目8项,参与教改10余项;主持科研项目2项,排名第二主持、参与省部级科研项目6项;第一主编编写教材1部,排名前三参编教材4部。
  • 本书以信息技术应用为导向,用浅显的方式讲述信息技术原理,学生不需要较多的技术基础积累,适合本科生计算机通识课程的教学要求。

    按照“信息技术基础—>编程基础—>网络及安全”的顺序,从数据的表示、数据存储和数据处理示例出发,进行程序设计基础讲解、Python程序设计实例解析,最后讲述网络新技术、信息安全基础及案例。

    提供了大量的典型案例,以案例为素材介绍信息技术应用、数据处理过程、新技术在具体行业中的应用。

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  • 第1章计算机系统1

    1.1初识计算机1

    1.1.1计算机的功能2

    1.1.2计算机的发展3

    1.2计算机系统的构成6

    1.2.1计算机硬件系统6

    1.2.2计算机软件系统13

    1.3计算机的工作原理15

    1.3.1冯·诺依曼原理16

    1.3.2计算机的启动17

    1.3.3计算机的计算原理18

    1.4计算机网络与安全21

    1.5计算机科学基础导学22

    1.5.1计算机系统的分层模型22

    1.5.2学习思路23

    1.6思考题24

    第2章操作系统30

    2.1操作系统基础30

    2.1.1操作系统概述30

    2.1.2操作系统的结构和核心概念30

    2.1.3操作系统分类31

    2.2操作系统的功能34

    2.2.1设备管理34

    2.2.2存储管理35

    2.2.3进程管理35

    2.2.4文件管理36

    2.3操作系统举例——Windows 1036计算机科学基础目录

    2.3.1Windows文件管理36

    2.3.2程序管理42

    2.3.3硬件管理47

    2.3.4常用小工具48

    2.3.5输入法的安装与设置51

    2.3.6使用技巧52

    2.4思考题58

    第3章数据的表示与存储65

    3.1数据在计算机中的表示65

    3.1.1数制65

    3.1.2二进制67

    3.1.3二进制运算67

    3.1.4进制的转换68

    3.1.5数值在计算机中的表示与存储71

    3.2字符的编码76

    3.2.1ASCII码76

    3.2.2汉字的表示77

    3.3多媒体数据的表示80

    3.3.1图形与图像80

    3.3.2音频84

    3.3.3...

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