《大学计算机基础教程》柴欣著|(epub+azw3+mobi+pdf)电子书下载

图书名称：《大学计算机基础教程》

【作　者】柴欣著

【丛书名】普通高等教育“十一五”国家级规划教材

【页 数】 255

【出版社】 北京：中国铁道出版社 , 2020.08

【ISBN号】978-7-113-27029-2

【分 类】电子计算机-高等学校-教材

【参考文献】 柴欣著. 大学计算机基础教程. 北京：中国铁道出版社, 2020.08.

图书封面：

图书目录：

《大学计算机基础教程》内容提要：

该书是在第八版教材的基础上，对内容结构进行了调整，删除了办公软件应用的章节，增加了Python的内容，并对多媒体内容进行了详细的讲解，更符合现有高校的教学要求。全书共分8章，第1章计算机的诞生与发展，讲解电子计算机的诞生、计算机的发展、计算机应用技术的新发展；第2章计算机中的数制与编码，讲解数制与数制转换、计算机中的数值数据、字符的编码、多媒体数据的编码；第3章计算机系统，讲解计算机系统构成、计算机硬件系统、微型计算机及其硬件系统、计算机软件系统；第4章计算机网络，讲解计算机网络概述、计算机网络的通信协议、计算机网络的硬件设备、因特网的基本技术、因特网应用；第5章Python程序设计，讲解Python语言简介、程序中数据的表示、Python程序控制结构、函数、文件；第6章多媒体技术概论，讲解多媒体及多媒体计算机概述、多媒体图像处理、多媒体音频、视频和动画、多媒体数据压缩、网络流媒体技术；第7章多媒体应用软件，讲解PhotoshopCC入门、网页制作基础、DreamweaverCC入门；第8章计算机素质教育，讲解信息与信息化、计算机文化、计算思维、信息安全与网络安全、计算机与网络伦理及道德教育。

《大学计算机基础教程》内容试读

第1章计算机概论

内溶提

⊙计算机的诞生和发展⊙冯氏计算机工作原理⊙计算机硬件知识⊙二进制转换和运算

⊙文字、图像、声音等多媒体信息的数字化⊙软件的定义、分类和编程语言

随着信息化时代的到来，计算机已经渗透到人类生活的方方面面。不管是工作学习、衣食住行或娱乐休闲，现实生活中种种活动的背后都不可避免会有计算机在不事张扬地为我们提供服务。计算机是人类大脑的延伸，现代人都应该具有一定的信息素养和计算思维，学会运用计算机解决遇到的种种问题。当今人们已经离不开计算机，掌握计算机知识的重要性再怎么强调也不为过。计算机是如何诞生并发展演变为现世辉煌的？计算机是如何读懂人类发出的指令并忠实无误奉命执行的？硬件和软件之间有什么联系？…让我们带着这些问题一起走进计算机的世界探寻答案。

61.1初识计算机

今天，计算机产业发展迅猛，每天都有新产品、新技术诞生，计算机已经深度融合进人们的学习、工作和生活中，几乎没有什么领域是与计算机无关的了。那么，计算机的演进发展历程是怎样的呢？

1.1.1计算机从无到有

要追潮计算机的发明，可以从中国古时说起，那时人类发明算盘去处理一些数据，利用拨动算珠的方法，无须进行心算即可通过固定的口决将答案计算出来。这种被称为“计算与逻辑运算”的运作概念传人西方后，

计算机的产

生和发展

被美国人发扬光大。直到16世纪，人类发明了一部可协助处理乘数等较

为复杂数学算式的机械，被称为“棋盘计算器”，但这段时期只属于纯计算的阶段。

1.第一台计算机ENIAC诞生之前

辅助人们进行各种计算和分析的设备自古就有，从远古时期先民们结绳记事的“绳”到战国争雄时谋士们运筹帷幄的“筹”，从公元六百多年前中国人的算盘到17世纪欧洲人

2/大学计算机基础教程（第九版）

的计算尺，经历了漫长的历史过程。在第一台真正意义上的电子计算机ENIAC诞生之前，

计算机的早期演进历程如表1-1所示。

表1-1计算机的早期演进历程

时间

设计或建造者

贡献

法国数学家帕斯卡(Blaise Pascal,

建造并出售了一种齿轮驱动的机械机器，可以执行整

17世纪中叶

1623-1662)

数的加法和减法运算

德国数学家莱布尼茨(Gottfried Wilhelm

建造了第一台能够进行四种整数运算（加法、减法、

17世纪末

Leibniz,1646-1716》

乘法和除法)的机械设备

首先提出通用计算机的设计思想，开始设计一种基于

英国数学家巴贝奇(Charles Babbage

计算自动化的程序控制的分析机，并提出了几乎是完整

1832年

1792-1871)

的计算机设计方案。在设计中第一次出现了内存，这在概念上是一个突破

1904年

英国物理学家弗莱明(John Ambrose

世界上第一只电子管研制成功，标志着世界从此进人

Fleming,1864-1945)

了电子时代

1936年

英国数学家图灵(Alan Mathison

发表了论文《论可计算数及其在判定问题中的应

Turing,1912-1954)

用》，提出了著名的理论计算机的抽象模型一“图灵机”，为计算理论的主要领域奠定了基础

建造了第一台真正意义上的电子计算机ENIAC,如

美国的“莫尔小组”，由埃克特、莫克

1946年

利、戈尔斯坦、博克斯四位科学家组成

图1-1所示。ENIAC是“图灵完全”的电子计算机，能

够重新编程，解决各种计算问题

1946年诞生的ENIAC由18000多个电子管、7000多个电阻、10000多个电容器以

及6000多个开关组成，占地面积约170m2,整个机器质量为30t,功率为150kW,运算速度为每秒5000次加法运算，是世界上第一台电子数字积分计算机，如图1-1所示。

虽然ENIAC远远不能和现在普通计算机相比，但它是第一

台正式投入使用的电子计算机。它的诞生是人类文明史上的一次飞跃，宣告了计算机时代的到来。

2.ENIAC诞生之后计算机的四个发展阶段

自ENIAC问世，计算机采用的主要元器件从电子管进

化到晶体管再演变到集成电路，如图1-2所示。电子计算

图I-1第一台电子计算机ENIAC

机在人类生活中的份量变得越来越重要。迄今为止，计算机的发展经历了如表1-2所示的四个标志性时代。

(a)电子管

(b)晶体管

(c)集成电路

图1-2主要元器件的发展

第1章/计算机概论

表1-2计算机发展的四个标志性时代

标志性时代

时@

硬件特征

软件特征

第一代电子管

采用电子管元件作基本器件，用光屏管或汞延

计算机

1945-1955

时电路作存储器，输入或输出主要采用穿孔卡片

使用机器语言或者汇编语

或纸带，主要用于科学计算

言来编写应用程序

晶体管和磁芯存储器促进了第二代计算机的产

出现了更高级的COBOL

第二代晶体管

和FORTRAN等语言，使计

1956—1963

计算机

生。图1-3所示是首台晶体管计算机“催迪克”，

算机编程更容易。整个软件

主要用于原子科学的大量数据处理

产业由此诞生

将多种元件集成到单一的半导体芯片上，形成集

出现了操作系统，使计算

第三代集成电

成电路(IC),计算机变得更小、功耗更低、速度

机在中心程序的控制协调下

1964-1970

路计算机

更快。1964年，美国IBM公司研制成功第一个采用

可以同时运行许多不同的程

集成电路的计算机系统IBM360,如图1-4所示

余

20世纪90年代诞生的因特

第四代大规模

采用大规模和超大规模集成电路，使计算机的网，标志着人类社会进入了

1971至今

集成电路计算机

体积和价格不断下降，而功能和可靠性不断增强

以网络、信息为特征的数字化时代

图1-3首台晶体管计算机“催迪克”

图1-4IBM360成为首款使用集成电路的计算机

3.计算机发展的未来

自ENIAC诞生以来，计算机的发展速度基本上一直遵循着由英特尔创始人之一一戈

登·摩尔于1965年提出来的摩尔定律：当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，每隔18~24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。这一定律揭示了信息技术进步的速度。例如，从图1-5显示的英特尔芯片的晶体管密度历年变化情况可知，尽管英特尔芯片制程工艺发布的时间跨度在变大，但晶体管密度仍旧保持在每两年提高约一倍，即摩尔定律一直在发挥着作用。尽管这种趋势已经持续超过半个世纪，但摩尔定律也预示着电子计算机的物理极限。因此，无论是从计算能力角度，还是从计算原理角度，亦或是从突破传统电子芯片物理极限角度出发，重新设计新型计算机开始逐渐走入人们的视线。

4/大学计算机基础教程（第九版）

逻辑晶体管密度

百万晶体管mm

10nm

90.8 NAND

0

100.8

115.7SFF

intel

100.860/40

37.5

品体管

22nm

密度MTr mm10

32m

153

MTr/mm2

or22

33

w网0哭颗产群台6加”

晶体管密度继续每两年提高的一倍

图1-5英特尔芯片的发展符合摩尔定律

计算机的发展将在什么时候进入第五代？什么是第五代计算机？对于这样的问题，并没有一个明确统一的说法。通常认为，第五代计算机是指具有人工智能的新一代计算机，它具有推理、联想、判断、决策、学习等功能。基于集成电路的计算机短期内还不会退出历

计算机分类

史舞台，但一些新的计算机正在跃跃欲试地加紧研究，这些计算机是：超导计算机、纳

按信息形式划分

按用途划分

按性能划分

米计算机、光计算机、DNA计算机、量子计

算机等。在未来社会中，计算机、网络、通

数字计算机

通用型

巨型机

信技术将会三位一体，将人从重复、枯燥的信息处理中解脱出来，从而改变人们的工作、生活和学习方式，给人类和社会拓展更大的

模拟计算机

专用型

大中型机

生存和发展空间。

小型机

1.1.2计算机的分类

混合计算机

计算机从1946年诞生并发展到今天，其

微型机

种类繁多，可以从不同的角度对计算机进行分类，如图1-6所示。其中，微型机是人们

图1-6计算机的不同分类

最常使用的计算机类型。

微型计算机自产生以来，经过几十年的发展，已经应用到社会的各个领域，产生了运用于不同领域、适合不同目的的各种类型的计算机，如图1-7所示。

计算机的分

类及其应用

(a)台式计算机

(b)笔记本式计算机

领域

图1-7各种类型的微型计算机

第1章/计算机概论5

(c)嵌人式计算机

(d)平板计算机

(e)智能手机

图1-7各种类型的微型计算机（续）

1.1.3计算机的应用

计算机的应用领域已渗透到社会的各行各业，正在改变着人们传统的工作、学习和生活方式，推动着社会的发展。计算机的主要应用领域有科学计算、数据处理、计算机辅助技术、过程控制、网络应用等。

1.科学计算

科学计算是指利用计算机来完成科学研究和工程技术中提出的数学问题的计算。在现代科学技术工作中，科学计算问题是大量的和复杂的。利用计算机的高速计算、大存储容量和连续运算能力，可以实现人工无法解决的各种科学计算问题。例如，建筑工程的结构设计中为了确定构件尺寸，通过弹性力学导出一系列复杂方程，长期以来由于计算方法跟不上而一直无法将其求解；而计算机不但能求解这类方程，还引起有关弹性理论的一次突破，出现了结构计算的有限元法。

2.数据处理

数据处理是指对各种数据进行收集、存储、整理、分类、统计、加工、利用、传播等

一系列活动的统称。据统计，80%以上的计算机主要用于数据处理，这类工作量大且应用面宽，决定了计算机应用的主导方向。

目前，数据处理已广泛地应用于办公自动化、企事业计算机辅助管理与决策、情报检索、图书管理、电影电视动画设计、会计电算化等各行各业。信息正在形成独立的产业，多媒体技术使信息展现在人们面前的不仅是数字和文字，也有声情并茂的声音和图像信息。

3.计算机辅助技术

计算机辅助技术包括计算机辅助设计、计算机辅助制造、计算机辅助教学等。

(1)计算机辅助设计(Computer Aided Design,CAD)

计算机辅助设计是利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作，以实现最佳工程效果的一种技术。它已广泛地应用于飞机、汽车、机械、电子、建筑和轻工等领域。

例如，在计算机类产品的设计过程中，利用CAD技术进行体系结构模拟、逻辑模拟、插件

划分、自动布线等，从而大大提高了设计工作的自动化程度。又如，在建筑工程设计过程中

利用CAD系统可以进行力学计算、结构设计、数据统计、图纸绘制等，这样不但提高了设

计速度，还可以提高设计质量。

(2)计算机辅助制造(Computer Aided Manufacturing,CAM)

计算机辅助制造是利用计算机系统进行生产设备的管理、控制和操作的过程。例如，

6/大学计算机基础教程（第九版）

在产品制造过程中，用计算机控制机器的运行、处理生产过程中所需的数据、控制和处理

材料的流动以及对产品进行检测等。使用CAM技术可以提高产品质量、降低成本、缩短

生产周期、提高生产率、改善劳动条件。

将CAD和CAM技术集成，实现设计和生产自动化的技术被称为计算机集成制造系统

(Computer Intergrated Manufacturing System,CIMS)。它的实现将真正做到无人化工厂（或车间)。

(3）计算机辅助教学(Computer Aided Instruction,CAI】

计算机铺助教学是通过计算机系统使用课件来进行教学。课件可以用相关工具或高级语言来开发制作，它能引导学生循序渐进地学习，使学生轻松自如地从课件中学到所需要

的知识。CAI的主要特色是交互教育、个别指导和因人施教。

4.过程控制

过程控制是利用计算机及时采集检测数据，按最优值迅速地对控制对象进行自动调节或自动控制。采用计算机进行过程控制，不仅可以大大提高控制的自动化水平，而且可以提高控制的及时性和准确性，从而改善劳动条件、提高产品质量及合格率。因此，计算机过程控制已在机械、冶金、石油、化工、纺织、水电、航天等行业得到广泛的应用。

例如，在汽车工业方面，利用计算机控制机床、控制整个装配流水线，不仅可以实现精度要求高、形状复杂的零件加工自动化，而且可以使整个车间或工厂实现生产自动化。

5.网络应用

计算机技术与现代通信技术的结合构成了计算机网络。计算机网络的建立，不仅解决了一个单位、一个地区、一个国家中计算机与计算机之间的通信，各种软、硬件资源的共享，也大大促进了国际间的文字、图像、视频和声音等各类数据的传输与处理。

1.2剖析冯·诺依曼结构

美籍匈牙利数学家冯·诺依曼(John von Neumann,1903一1957，见图1-8)对研制计算机做出了重大贡献，常被称为“计算机之父”。现代

计算机模型

计算机的基本架构和工作原理都是他奠定的。但他本人却并不这么认为，

的演变与

冯·诺依曼认为自己的学生一英国数学家艾伦·图灵（Alan Mathison

发展

Turing,1912一1954，见图1-9)才称得上计算机之父。图灵提出了著名的理论计算机的抽象模型一“图灵机”，为计算理论的主要领域奠定了基础。这个理论在当时属于很超前、很大胆的假设。而后提出著名的“图灵测试”，指出如果第三者无法辨别人类与人工智能机器反应的差别，则可以论断该机器具备人工智能，为后来的人工智能科学提供了开创性的构思。

图1-8冯·诺依曼图1-9艾伦·图灵

···试读结束···