本书是普通高等教育十一五*规划教材的修订版。全书共分9章:计算思维概述、算法基础、计算机的硬件基础、计算机系统的硬件结构、数据的组织与管理、计算机系统的软件、计算机系统及应用、计算机信息安全及职业道德、计算机导论实验。附录还给出了专业学习指南。本书为任课老师免费提供电子教案、习题参考答案和实验用程序等教学资源。本书适合作为计算机专业本科和专科入门教材,也可作为非计算机专业的计算机基础教材,也是计算机初学者的理想入门读物。
前 言
《计算机导论基于计算思维视角(第4版)》是在前三版的《计算机导论》基础上修订而成的。《计算机导论》第一版作为国家九五规划教材于1997年出版,至2004年9月已印刷21次;《计算机导论》第2版于2005年1月出版,至2008年9月已印刷9次;《计算机导论》第3版作为普通高等教育十一五国家级规划教材,于2009年7月出版,至2015年7月已印刷10次。从《计算机导论》一书的出版情况看,该书尚受读者欢迎,其原因是该书的内容能切合教育部制定的对该课程的基本要求:《计算机导论》应为新生提供一个关于计算机科学与技术学科的入门介绍,使学生能对该学科有一个整体的认识,并了解该专业的学生应具有的基本知识和技能。短短的几年过去了,计算机科学技术的飞速发展,对该专业的学生要掌握的计算机科学的整体认识及应培养的能力素质发生了较大的变化,为适应这一变化,《计算机导论》一书得以重新修订。
在摩尔定律的驱动下,2010年集成电路的最小线宽从32纳米开始跨入惊人的22纳米量级,一个大头针大小的圆头上可以集成1亿个晶体管,使芯片的处理能力不再是应用的瓶颈。强大而廉价的处理能力,不仅提供了卓越的计算功能和海量的存储能力,而且提供了足够的通信带宽,解除了信息技术基础技术平台对应用发展的制约,由此促使了虚拟技术、智能化工具以及云计算、大数据、移动互联网和物联网等新技术应用的快速发展。这一发展具有颠覆性的影响,正在彻底改变科技和社会的方方面面,也改变着人们的思维方式。2012年,教育部组织申报大学计算机课程改革项目,要求大学计算机教学的总体建设目标应该定位在普及计算机文化,培养专业应用能力,训练计算思维能力上。如何将计算思维融入大学计算机教育,已得到计算机教育工作者的广泛关注。
本次修订,将保持前三版的基本风格,尽量写成一本既通俗又严谨的计算机科学的入门教材。在教材内容组织上强调计算思维能力的培养。当然,计算思维能力的训练要通过计算机专业的完整教学计划及课程改革来实现,非一门课程所能完成。为此,新版教材名称调整为《计算机导论基于计算思维视角(第4版)》。
本次主要修订内容如下:
(1)增加新的一章计算思维概述。在简要介绍计算机科学的发展进程基础上,说明计算思维提出的背景,讲述计算思维的定义、特征及与其他科学的关系,简述用计算思维求解问题的途径,说明培养计算思维能力的重要性。
(2)全书进行了吐故纳新,包括:对经典的基础内容进行精简,对陈旧的内容进行删除,并增加计算机科学的新技术、新发展。
(3)按培养学生计算思维能力的要求,对全书内容进行重新编排。
修订后的《计算机导论基于计算思维视角(第4版)》分为9章,保留了原有的计算机导论实验及4个附录,供教师与学生参考。此外,为任课教师提供下列教学资源:电子教案、习题参考答案、实验用软件及模拟试题等。任课老师可通过华信教育资源网http://www. hxedu.com.cn免费注册下载。
本书力求处理好下列三方面的关系:
首先,是课程内容的广度与深度的关系。广度是本课程的基本要求,而深度则是为广度服务的,应以讲清楚各知识单元的基本概念为目的。
其次,是课程内容的深度与读者对象的关系。本课程的对象是初学者,而随着微型计算机及计算机网络的普及,这些初学者中的大多数都已具有计算机的某些知识或使用经历。因此,本教材在内容深度上虽是入门性的,但必须是系统和严谨的,并区别于一般的计算机科普读物。
第三,是课程内容与授课时间的关系。本课程的授课总学时约32学时,按这些学时数要求写出一本全面介绍计算机系统的教材难度相当大。解决这一难点的简单办法是适当地多写些,任课教师根据教学要求及给予的学时数,少讲或精讲某些内容,或部分内容供学生自学。例如,计算机网络及其应用部分内容可少讲或不讲。计算机信息安全及职业道德部分内容可以用讲座方式作简单介绍,书中带※号的内容可少讲或不讲;计算机应用部分内容可以用讲座方式作简单介绍,或供学生自学;计算机导论实验可由学生自行上机完成,老师负责指导,并向老师提交实验报告;附录内容用可作为入学新生的专业教育参考资料,本书以二维码方式呈现,学生用手机扫描二维码即可获取学习内容。
本次修订由王玉龙、方英兰两位老师合作完成。在编写本书过程中,得到电子工业出版社童占梅编审的大力支持与帮助,北方工业大学吴乐明老师完成了本书的校对与录入工作,在此对她们表示衷心的感谢。此外,还要感谢为本书的前几版编写做出贡献的付晓玲、刘高军等诸位老师。
教材总是落后于科学发展的现实,在本次修订中,难免出现错误或不妥之处,恳请广大读者提出宝贵的意见。
编著者