前言

自1946年世界上第一台通用电子数字计算机ENIAC诞生以来，计算机科学与技术得到了飞速发展，有力地推动了经济繁荣和社会进步。“计算机科学与技术导论”是面向计算机科学与技术专业新生开设的第一门学科基础课程。本课程旨在从广度上全面介绍计算机学科的基础性知识和重要概念，使学生系统了解计算机科学与技术专业课程体系及课程内在逻辑关联，了解专业特点及计算思维方法。为适应我国计算机科学与技术导论课程的教学工作，编者在多年教学实践的基础上，广泛参考了国内外最新版本的教材，精心编写了本书。本书既可作为高等院校本科生教材，也可为相关行业的工程技术人员提供有益参考。

本书内容在安排上遵循循序渐进、理论与实践相结合的思路，覆盖了计算机科学与技术最基础、最核心的内容。与同类教材相比，本书具有如下三个明显特点。

(1) 打通核心课程群的内在逻辑关联。本书站在计算机科学与技术专业的宏观视角，系统介绍计算机核心课程体系和内容，在讲解各章（对应不同课程）内容时会串联其他章节的相关知识，使得学生能从宏观上系统理解计算机科学与技术专业课程体系及其内在逻辑关联，防止出现专业学习中“只见树木、不见森林”的零散知识记忆弊端。

(2) 结合具体案例介绍核心课程原理。计算机基础理论的抽象性决定了准确理解其含义是不容易的，对大一新生泛泛介绍计算机的基本概念和原理只会使其感觉一头雾水，增加专业学习的畏难情绪。本书通过具体实例对计算机主要课程内容进行宏观串联和介绍，进而水到渠成地引出相关基本概念。这样做的好处在于，读者可以通过具体实例快速了解不同课程的核心内容并激发学习兴趣，为后续各专业课程的学习起到良好的引导作用。

(3) 突出计算机软硬件协同工作机制。系统能力培养是计算机科学与技术专业的核心培养目标，也是当前的教学难点。本书在介绍计算机基本知识（第1～4章）的基础上，接着讲解C语言的基本语法（第5章）。之后，通过介绍C程序如何在计算机硬件（第6章）上运行以及操作系统（第8章）如何与CPU交互，以突出计算机软硬件协同工作的原理和机制。只有深刻理解了计算机软硬件协同工作的原理，读者才算是把计算机科学与技术专业学通学透。由于计算机科学与技术专业课程较多，在导论课程中不可能全部涉猎。在本书的编写过程中，我们选取了该专业最基础、最核心的课程进行介绍。具体而言，10章内容的简介和关联关系如下。

第1章绪论。本章是全书的总纲。在介绍计算机基本概念的基础上，详细介绍“计算机科学与技术”专业课程体系，为后续各章学习起到总览的作用。

第2章数据表示。表示数据的数制有二进制、八进制、十进制和十六进制，它们之间如何相互转换？在计算机中如何以二进制表示整数和实数？掌握数据表示的方法，是深入理解计算机工作原理的第一步。

第3章数据存储。现代计算机都是以二进制形式存储数据的，这为计算机提供了有效和一致的数据组织方式。但是，现实世界中的数据是多种多样的，例如数字、文本、声音、图像以及视频等。对于上述多媒体信息计算机是如何将其转换为二进制形式进行存储的呢？ 这是本章要回答的问题。

第4章数据运算。数据运算是计算机处理信息的核心功能。在了解了数据的表示和存储后，本章将回答数据如何进行算术运算、逻辑运算和位运算。第2～4章内容将为深入理解第6章计算机组成原理打下基础。

第5章C语言简介。程序设计语言是人和计算机进行交互的工具，本章对C语言的基本语法进行了系统介绍。通过本章的学习，读者不但可以初步了解编程语言的基本概念，而且为第6章学习C语言程序如何在计算机硬件上运行打下基础。

第6章计算机组成原理。本章将通过介绍一个C语言程序在计算机硬件上的运行过程，使读者深入理解计算机硬件的工作原理。本章将综合第1～5章的内容，完成对计算机硬件工作原理的介绍，并为后续各章的介绍奠定基础。

第7章数据结构与算法。数据结构是数据组织、管理和存储的方式，它是相互之间存在特定关系的数据元素的集合，算法则是对计算机上执行的计算过程的具体描述。它们为编写高质量软件提供了有力保障。本章将详细介绍常见的数据结构和算法的定义、特点及应用，为后续第8章介绍操作系统（系统软件的典型）的基本功能打下基础。

第8章操作系统。操作系统是重要的系统软件之一，它运行于计算机硬件（第6章内容）之上。本章通过介绍操作系统的启动和运行过程，对操作系统的核心功能展开讨论，并介绍计算机硬件和软件是如何协同工作的。

第9章计算机网络。计算机网络的很多功能是由操作系统实现的。本章通过介绍访问某网站的具体过程，从宏观上引出计算机网络体系结构中各层的基本功能，帮助读者建立对计算机网络的系统认知框架。

第10章人工智能。人工智能是计算机科学中涉及研究、设计和应用智能机器的一个分支，它围绕开发和部署能够模仿和实现人类认知和决策能力的计算机系统开展研究。人工智能致力于使计算机具有人类的智能，它是当前信息技术的研究热点，本章将对人工智能的基本概念和应用进行介绍。

如上所述，本书10章内容之间的关系如下图所示。

由于编者水平有限，本书难免存在不足之处，恳请专家和读者批评指正。10章内容之间的关系

编者2026年2月