第5版前言

本书第5版出版时，距离第1版出版已有20年的时间，经过多次修订完善，不断充实新内容，新版本越来越受到老师和同学们的欢迎，第4版出版以来，连续4年被清华大学出版社评为年度畅销图书，4个版本总计发行近20万册。

一如既往，为能及时反映计算机领域的最新进展，特别是为能及时反映物联网、大数据、人工智能、区块链等新兴计算机技术的最新发展，保持教材内容的新颖性，我们对第4版进行了认真的修改和完善，形成了现在的第5版。

为了适应新发展，我们对章节结构进行了适当的调整，由第4版的9章变为第5版的11章，新版各章主要内容如下。 

第1章 计算机发展简史。系统介绍了电子计算机的诞生与发展简史，包括代表性机型、重要事件、重要人物等； 介绍了计算机的发展趋势、计算机的分类、计算机的特点、计算机的应用领域等内容； 简要介绍了中国的计算机发展； 补充了超级计算机的发展、大型计算机的发展、量子计算机的发展、国产CPU芯片的发展、ChatGPT介绍等新内容。

第2章 计算机专业知识体系。根据2022年7月发布的最新版《工程教育认证标准》和《普通高等学校本科专业类教学质量国家标准》，介绍了计算机专业学生应具备的素质和能力，计算机科学与技术、软件工程、网络工程、信息安全和物联网工程5个计算机类专业的知识体系和主要课程的基本内容，实践教学体系对计算机类专业的重要作用。充实了主要课程内容介绍。

第3章 计算机中的数据表示。对计算机中的进制、不同进制数据的相互转换、数值型数据的表示、字符型数据的编码表示、汉字的编码表示、图像与声音数据的采集与表示等内容进行了系统介绍； 对机器数的编码形式、浮点数的表示进行了更为详细的介绍。

第4章 计算机硬件知识。系统介绍了中央处理器、内存、外存、输入设备、输出设备、主板、总线等； 充实了3D扫描仪、3D打印机、GPU等内容的介绍； 补充了复杂指令集（CISC）、精简指令集（RISC）、流水线技术、并行处理技术、多核计算机、多处理器计算机、机群系统、M.2接口固态硬盘等内容。

第5章 操作系统知识。系统介绍了操作系统的形成与发展、操作系统的特征、操作系统的功能等内容，Windows 10的BIOS和UEFI两种启动方式，常用操作系统及其各自的性能特点。更加突出了操作系统的发展主线： 不断提高CPU等硬件设备的利用率，进而整体提高计算机的性能。

第6章 程序设计知识。介绍了程序设计语言从机器语言到汇编语言，再到结构化程序设计语言、面向对象程序设计语言的发展历程； 介绍了近几年得到广泛应用的Python语言； 强化介绍了算法、数据结构、编译原理知识对高质量程序设计的支持，通过实例展示了算法优劣对程序执行性能的影响以及线性结构、树形结构和图状结构的实际应用。

第7章 软件开发知识。介绍了计算机系统软件、应用软件、关系数据库、数据库设计、软件工程的基本原则、软件开发方法、软件开发过程等内容； 补充了敏捷开发方法、微软过程等近几年流行的软件开发方法； 充实了分布式数据库、区块链、大数据管理、数据仓库、数据挖掘等内容，给出了完整的区块链应用示例。

第8章 计算机网络知识。系统介绍了计算机网络的定义、发展历程、分类、拓扑结构、功能和应用、传输介质、传输协议、连接设备等内容； 介绍了互联网的发展、IP地址和域名、互联网接入方式和服务等内容； 物联网介绍扩充为一节的内容，包括物联网的定义、物联网系统的构成、物联网的应用等内容，给出了物联网应用实例。

第9章 计算机系统安全知识。介绍了目前计算机系统常见的安全威胁及常用的反病毒技术、反黑客技术、防火墙技术、入侵检测技术、数据加密技术、安全认证技术； 介绍了应严格遵守的网络安全法等相关法律法规与职业道德； 充实了相关法律法规与职业道德内容。

第10章 人工智能知识。系统介绍了人工智能的定义、研究目标、发展、人工智能研究的不同学派以及给经济社会发展带来的机遇与挑战等内容； 简要介绍了博弈、定理自动证明、自然语言处理、计算机视觉、语音识别、智能机器人、自动驾驶汽车等应用领域现状； 补充了搜索方法、逻辑推理方法、机器学习方法等人工智能实现方法和人工智能伦理等内容。

第11章 计算机领域的典型问题。介绍了哥尼斯堡七桥问题、哈密顿回路问题、中国邮路问题、汉诺塔问题、旅行商问题、NP完全问题、生产者消费者问题、哲学家共餐问题等，并强化与计算机领域的图论、算法复杂性、并发控制等问题的联系。

从第1版开始到现在的第5版，我们编写本教材一直追求的目标是体现广、中、新、易、趣、思6个特点，即知识面广、层次适中、内容新颖、通俗易懂、激发兴趣、引导思考，现在的第5版继续在这个方向上努力着。

对于教师： 第5版保持了前4版的特色，仍然定位在对计算机专业知识做一个绪论性的介绍。主要目的在于让学生对计算机的历史发展、知识体系及学习（研究）方法有一个总体性的了解，积累计算机概念，培养计算思维，激发学生的学习兴趣和学习主动性。教师讲授时应以提高兴趣、总体了解为主，适当掌握介绍内容的深度。每章除习题外，还设置了思考题。教师可选部分或全部习题留给学生做，并对思考题给予适当的引导启发。

对于学生： 本书内容比较全面，涉及的知识点比较多，由于篇幅限制，每部分内容的介绍相对简略。学生可以根据自己的兴趣点，（在教师的指导下）自己借助图书馆、互联网找一些相关文献资料做进一步的阅读、学习和深入思考。争取做到在对整个专业知识体系有基本了解的基础上，在某些方面有较深入的理解和思考。对于习题，要在理解书中内容的基础上去做； 对于思考题，应在进一步阅读有关文献的基础上去思考。

为便于教师和学生使用本书，我们制作了配套的电子课件，对主要知识点录制了教学视频。电子课件中配有丰富的素材，使内容的介绍更为形象和生动。

第5版是在第4版的基础上修订而成的，修订工作由袁方完成。

本书的编写与修订参考了大量的书籍、报刊，并参考了互联网上部分有价值的材料。为此，我们向有关的作者、编者、译者和网站表示衷心的感谢。 

王亮博士提供了区块链实例内容，安海宁副教授、倪志宏实验师审阅部分书稿并提出了很好的修改建议，在此表示感谢。

由于涉及内容非常多，虽然各部分内容都经熟悉相关领域的老师审阅，但限于编者水平，书中难免有不妥之处，敬请读者批评指正。

编者

2024年2月