《大学计算机基础》戴晶晶，胡成松主编|(epub+azw3+mobi+pdf)电子书下载

图书名称：《大学计算机基础》

【作　者】戴晶晶，胡成松主编

【丛书名】普通高等教育精品课规划教材

【页 数】 336

【出版社】 成都：电子科技大学出版社 , 2020.07

【ISBN号】978-7-5647-7848-4

【分 类】电子计算机-高等学校-教材

【参考文献】 戴晶晶，胡成松主编. 大学计算机基础. 成都：电子科技大学出版社, 2020.07.

图书目录：

《大学计算机基础》内容提要：

本书以《全国计算机等级考试二级考试大纲》为基础，以使每一个学生都具备计算机的基础知识能力为目标，结合目前计算机技术发展的重要趋势，以及现在学生的实际情况，结合一线教师的实际教学经验编写而成。全书共分10章，内容涵盖计算机概述、计算机软硬件系统、计算机网络、多媒体技术基础、信息安全、IT新技术、程序设计和软件工程基础、数据结构与算法基础、数据库技术基础。本书内容丰富、层次清晰、讲解细致、注重基础、图文并茂，注重广度与深度结合。本书主要适合作为各高等院校非计算机专业大学计算机基础课程教学，也可以作为计算机培训教材。

《大学计算机基础》内容试读

第1章计算机概论

第1章计算机概论

电子计算机，亦称电脑，是一种利用数字电子技术，根据一系列指令指示其自动执行算术运算和逻辑运算的设备。计算机被用作各种工业和消费设备的控制系统，这包括简单的特定用途设备（如微波炉和遥控器）、工业设备（如工业机器人和计算机辅助设计），以及通用设备（如个人计算机和智能手机之类的移动设备）等。尽管计算机种类繁多，但根据图灵机理论，一部具有最基本功能的计算机，应当能够完成任何其他计算机能做的事情。因此，理论上从智能手机到超级计算机都应该可以完成同样的作业（不考虑时间和存储因素)。由于科技的飞速进步，下一代计算机总是在性能上能够显著地超过其前一代，这一现象有时被称作“摩尔定律”。通过互联网，计算机互相连接，极大地提高了信息交换速度，反过来推动了科技的发展。在21世纪的现在，计算机的应用已经涉及人类生活的方方面面和各行各业。

1.1计算机的历史

人类对计算工具的追求由来已久，在有史料记载之前，人类便开始利用诸如鹅卵石、有刻痕的小棍等计数辅助工具来记录数量。公元前400年左右，人类发明了算盘；1621年，英国数学家威廉·奥特雷德(William Oughtred)研制了计算尺；1642年，法国的布莱斯·帕斯卡(Blaise

Pascal)研制了可以用来执行加、减、乘、除法的机械式设备一Pascaline计算器（图1-l),标志着人类的计算工具开始向自动化迈进；1822年，英国数学家查里斯·贝巴奇(Charles Babbage)提出了

图I-1 Pascaline计算器

差分机(Difference Engine)的设想（图l-2),差

分机可用与快速精确地计算天文学和工程应用，但由于受当时制造工艺的限制，无法最终实现可运行的仪器。

大学计算机基础—计算与计算思维

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图1-2差分机

1945年6月冯·诺依曼（见图1-3）与戈德斯坦、勃克斯等人，联名发表了一篇长达l0l页纸的报告《First Draft of a Report on the EDVAC》,即计算机史上著名的“l01页报告”。在报告中冯·诺伊曼明确提出了计算机的体系架构。从1951年第一台电子计算机

EDVAC开始，计算机经历了多次的更新换代，不管是最原始的、还是最先进的计算机，

使用的仍然是冯·诺依曼最初设计的计算机体系结构。因此，冯·诺依曼被世界公认为“计算机之父”，他设计的计算机系统结构，称为“冯·诺依曼体系结构(Von Neumannarchitecture)”。冯·诺依曼体系结构结构提出了将存储设备与中央处理器分开的概念，因此，依此结构设计出的计算机又称为“存储程序计算机”。

图13冯·诺伊曼

冯·诺依曼体系结构核心思想是：

数字计算机的数制采用二进制；计算机应该按照程序顺序执行。采用二进制作为计算机数值计算的基础，以0、1代表数值。不采用人类常用的十进制计数方法，二进制使得计算机容易实现数值的计算。程序或指令的顺序执行，即预先编好程序，然后交给计算机按照程序中预先定义好的顺序进行数值计算。

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第1章计算机概论

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第二次世界大战期间，为了解决在武器研究中需要进行的快速、精确而又复杂的数字计算的问题，美国军方在宾夕法尼亚成立了研究小组，开始了第一台电子计算机的研制工作。

l946年，世界上第一台电子计算机ENIAC(Electronic Numerical Integrator And

Computer,电子数值积分计算机)在美国宾夕法尼亚大学研制成功（图1-4）。ENIAC体积庞大，占地面积达170平方米，使用了18800只电子管，耗电量极大。尽管这台计算机每秒只能进行5000次加法运算，其功能还比不上现在的一只掌上可编程计算器，但它比

当时的台式手摇计算机的计算速度提高了8400倍。ENIAC的问世标志着计算机时代的到

来。60多年的时间，在人类历史发展的长河中是短暂的，但计算机却以惊人的速度在发展，无论是计算机科学技术的发展，还是其应用领域的迅速推广、普及之势，都远远超过历史上任何一种科学成果和产品。

图I-4 ENIAC计算机

电子器件的发展推动了电子电路的发展，为研制计算机奠定了物质技术基础。可以说，电子器件的发展是推动计算机发展的主要动力。所以，计算机界一般是以电子器件作为计算机发展史年代划分的依据。

在第一台计算机出现的以后70多年里，计算机技术的发展异常迅猛，计算机的应用渗透到了社会的各个领域。按照计算机使用的主要物理器件，可以把计算机的发展划分为以下四个时代。

(1)第一代计算机

第一代计算机是电子管计算机(1946一1958)。在这一阶段，计算机使用的主要逻辑元件是电子管。主存储器先采用延迟线，后采用磁鼓磁芯，外存储器使用磁带。所有的指令与数据都用“1”和“0”来表示，分别对应于电子器件的“开”和“关”。人们主要使用机器语言编程。当时计算机的运算速度很慢，在几千次/秒到几万次/秒之间。

这一阶段是计算机的发展初期，其特点是计算机体积庞大、运算速度低、成本高、可靠性差、内存容量小。主要用于科学计算，军事和科研等方面的工作

(2)第二代计算机

第二代计算机是晶体管计算机(1959-1964)。在这一阶段，计算机使用的主要逻辑元件是晶体管。由于晶体管比电子管具有体积小、可靠性高、功能强、价格低等优点，所以

大学计算机基础—计算与计算思维

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使计算机以既经济又有效的姿态开始步人商用时期。主存储器采用磁芯，外存储器使用磁带和磁盘。

这一代计算机不仅用于科学计算，还用于数据处理和事务处理，并逐渐用于过程控制领域。在这一代开始重视计算机产品的继承性，出现了大、中、小型系列计算机。其中高速大型机的每秒运算速度可以达几十万次/秒以上。

(3)第三代计算机

第三代计算机是集成电路计算机(1965一1971)。在这一阶段，集成电路的开发与元器件的微小型化使计算机体积更小、速度更快、价格更便宜，从而使计算机在科学和商业领域中得以推广。这一时期的计算机用半导体存储器代替磁芯存储器，使存储容量大幅度增加，外存储器使用磁盘，并开始采用系列化、通用化、标准化计算机的体系结构。计算机的外设不断增加，尤其是终端设备的发展，使其与通信设备结合起来

这一时期可以称为计算机的扩展时期，计算机不仅用于科学计算，还逐渐用于文字处理、企业管理、自动控制等领域，并出现了计算机技术与通信技术相结合的信息管理系统，从而被用于生产管理、交通管理和情报检索等领域。

(4)第四代计算机

第四代计算机是大规模和超大规模集成电路计算机(1972年至今)。在这一阶段，计算机主要逻辑元件是大规模和超大规模集成电路。微电子技术的迅速发展是这一时代的技术基础，计算机体积更小、功能更强、造价更低，从而使计算机应用进入一个全新的时代。存储器采用半导体存储器，外存储器采用大容量的软、硬磁盘，并开始引入光盘。随着操作系统不断发展和完善，并且发展出了数据库管理系统和通信软件等。同时，计算机的发展进入以计算机网络为特征的时代。

这一时期计算机的运行速度很快，计算机的存储容量和可靠性又有了很大提高，功能更加完备。这个时期计算机的类型除了小型、中型、大型机外，还开始向巨型机和微型机(个人计算机)两个方向发展，使计算机逐渐走进了办公室、学校和普通家庭。

(5)未来的第五代计算机

目前正在研制的“第五代计算机”是一种非冯·诺依曼型计算机。它将采用全新的工作原理和结构体系，更接近于人们思考问题的方式，即“推理”方式。第五代计算机不仅采用的技术与以往不同，而且在概念和功能方面也不同于前四代计算机。这种新型的计算机称为“知识信息处理系统”，其功能从目前的数据处理发展到知识的智能处理。人们预测这样的计算机将是一台像人一样能看、能听、能思考的智能化的计算机。

自问世以来数字计算机在速度和能力上有了可观的提升，迄今仍有不少课题显得超出了当前计算机的能力所及。对于其中一部分课题，传统计算机是无论如何也不可能实现的，因为找到一个解决方法的时间还赶不上问题规模的扩展速度。因此，科学家开始将目光转向生物计算技术和量子理论来解决这一类问题。比如，人们计划用生物性的处理来解

决特定问题(DNA计算)。由于细胞分裂的指数级增长方式，DNA计算系统很有可能具

备解决同等规模问题的能力。当然，这样一个系统直接受限于可控制的DNA总量。

第1章计算机概论

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量子计算机，顾名思义，利用了量子物理世界的超常特性。一旦能够造出量子计算机，那么它在速度上的提升将令一般计算机难以望其项背。当然，这种涉及密码学和量子物理模拟的下一代计算机还只是在构想阶段。

1.2计算机的主要特点

电子计算机具有非常快的计算速度。现在的超级计算机运算速度可达每秒千万亿次，这大大提高了人类的工作效率。

在20世纪20年代，需要64000人日夜不停地用手摇计算机对气象数据进行计算，才能跟上天气变化，而今天用现代计算机，只需几分钟就可完成。在战争中，计算机可以高速地处理雷达收集到的信息，以便控制拦截导弹去截击人侵的飞机和导弹。1991年的海湾战中，美国的“爱国者”导弹多次成功拦截伊拉克发射的“飞毛腿”导弹，其中就有计算机的功劳。卫星、航天飞机、宇宙飞船，由计算机计算出轨道，才能保证其成功飞行和安全返回地面。

现在，计算机快速计算与现代通信相结合，使得世界上两地区调拨资金只需几秒钟时间，每天全世界通过计算机通信网络划拨资金高达数万亿美元。

电子计算机能“记忆”信息，或者说存储信息。存储在计算机中的信息可以很容易的拿来使用。中国古代，民间流传着关于王安石惊人记忆力的佳话。据说，有一回苏东坡想试一试王安石的记忆力，从他书房里专门挑出一本积满灰尘的书，并且随手翻了几页。王安石居然当场将所指的内容一个字不差地全部背诵出来。即便如此，900多年前的王安石

比起今天的电子计算机要逊色几百倍。现在一般个人计算机硬盘是1TB,可以存放大概二

百万本书

计算机存储容量大，可以对大企业、银行、巨大的系统工程进行管理。美国的阿波罗登月计划，动员了42万人，两万多家公司和厂家，120所大学和实验室，历时11年，完成了人类登上月球的伟大使命。只有采用计算机实现科学管理，才能保证这样大的工程按计划实施。

电子计算机计算精度特别高。计算机是用数字进行计算，其数字位数可根据实际需要而取舍。计算机在这方面比人脑更胜一筹。

圆周率的计算从古至今，有1000多年的历史了，我国古代数学家祖冲之只算得π值为小数点后八位，德国人鲁道夫用了一生的精力把π值精确到35位。法国的谢克斯花了15年时间，把π值算到了707位，此后再没有人能胜过他了。可第一台电子计算机只用了70小时，就把π值精确到2035位，并且只用了40秒钟就发现了谢克斯计算的π值在第528位上出了错，当然，528位以后也全都错了。现在，电子计算机已把π值算到10万亿位以上。

电子计算机有逻辑判断和推理能力，随着人工智能的不断发展，我们可以用计算机控

大学计算机基础—计算与计算思维

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制生产过程、驾驶飞机和汽车、辅助学习、诊治疾病、进行翻译、处理文件、识别图像、控制机器人等。据报道，到2020年年底，将有1000万辆自动驾驶汽车上路，到2035年自动汽车就会在全球普及。

因此，作为高速、自动进行科学计算和信息处理的电子计算机，与过去的计算工具相比，具有以下6个主要特点。

(1)运算速度快

电子计算机最显著的特点就是能以很高的速度进行算术运算和逻辑运算，其运算速度可达每秒亿次直至目前的千万亿次运算。由于计算机运算速度快，使得如航空航天、天文气象等数据处理和数值计算等过去无法快速处理的问题得以解决。

(2)计算精度高

科学技术的发展特别是尖端科学技术的发展，需要高度精确的计算。计算机控制的导弹之所以能准确地击中预定的目标，是与计算机的精确计算分不开的。电子计算机具有其他计算工具无法比拟的计算精度，一般可达几十位、几百位以上的有效数字精度。事实上，计算机的计算精度可根据实际需要而定。

(3)具有“储存”和“记忆”能力

计算机中的存储器能够用来存储程序、数据和运算结果。在多媒体技术的出现后，计算机不但可以用来记录数字和符号，还可以记录声音、图像和影视等多媒体信息。

(4)能自动连续地运行

计算机内部操作是根据人们事先编好的程序自动控制进行的。用户根据解题需要，事先设计好步骤与程序，计算机严格地按程序规定的步骤操作，整个过程不需人工干预。

(5)可靠性高

随着微电子学和计算机技术的发展，现代电子计算机连续无故障运行时间可达几万、几十万小时，具备极高的可靠性，用于控制宇宙飞船和人造卫星的计算机可以长时间可靠地运行。

(6)具有逻辑判断能力

对运行结果进行比较称为逻辑判断。例如，判断锅炉温度大于还是小于某个额定值，判断某人的年龄是否在18岁以上等。计算机有了逻辑判断能力，就可以根据对上一步运算结果的判断，自动选择下一步运行方向。逻辑判断能力是计算机有别于其他传统计算工具的关键。

1.3计算机的分类

(1)根据计算机工作原理划分

按信息的形式和处理方式不同可将计算机分为：数字电子计算机、模拟电子计算机和

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···试读结束···