大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)

內(nèi)容概要

《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》以信息表示和信息處理為基本線索，全面介紹了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本概念、原理和方法。首先介紹了信息、信息表示、信息處理和二進(jìn)制概念，以及用二進(jìn)制表示數(shù)值信息和字符信息的方法；然后分別介紹了計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理、操作系統(tǒng)功能及實(shí)現(xiàn)策略、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、多媒體技術(shù)、信息安全技術(shù)、計(jì)算思維和計(jì)算機(jī)問題求解?！洞髮W(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》有配套的實(shí)驗(yàn)教材，給出了一系列實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，并詳細(xì)描述了實(shí)驗(yàn)方法。
《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》內(nèi)容符合教育部高等學(xué)校非計(jì)算機(jī)專業(yè)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)提出的有關(guān)“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程的教學(xué)基本要求，可作為大學(xué)本科、?？频挠?jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教材及培訓(xùn)教材。

作者簡介

無

書籍目錄

前言第1章 引言1.1 信息和信息處理1.1.1 信息1.1.2 信息表示1.1.3 信息處理1.2 信息處理裝置的發(fā)展簡史1.2.1 機(jī)械式計(jì)算裝置1.2.2 圖靈機(jī)和圖靈1.2.3 現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)1.2.4 計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢1.3 計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用1.4 計(jì)算思維1.4.1 基本概念1.4.2 作用與意義1.5 信息化社會(huì)和人1.6 本書結(jié)構(gòu)1.7 本章小結(jié)延伸閱讀材料習(xí)題第2章 計(jì)算機(jī)基本信息表示2.1 進(jìn)制2.1.1 進(jìn)制的概念2.1.2 二進(jìn)制、八進(jìn)制和十六進(jìn)制2.1.3 進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換2.2 二進(jìn)制運(yùn)算的物理實(shí)現(xiàn)2.2.1 實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算的開關(guān)電路2.2.2 實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制數(shù)存儲(chǔ)的邏輯電路2.2.3 常用組合邏輯電路2.3 計(jì)算機(jī)數(shù)值表示2.3.1 計(jì)算機(jī)碼制2.3.2 定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)2.4 字符編碼2.4.1 字符編碼的概念2.4.2 ASCII碼2.4.3 漢字編碼2.4.4 Unicode碼2.5 本章小結(jié)延伸閱讀材料習(xí)題第3章 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)3.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論3.1.1 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)3.1.2 計(jì)算機(jī)軟件3.2 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)核心——CPU3.2.1 CPU結(jié)構(gòu)3.2.2 指令系統(tǒng)3.2.3 CPU工作過程3.2.4 CPU高級話題3.3 存儲(chǔ)系統(tǒng)3.3.1 主存儲(chǔ)器系統(tǒng)3.3.2 輔存儲(chǔ)器系統(tǒng)3.3.3 高速緩存3.4 總線3.5 輸入/輸出系統(tǒng)3.5.1 輸入/輸出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與控制3.5.2 輸入/輸出設(shè)備3.6 本章小結(jié)延伸閱讀材料習(xí)題第4章 操作系統(tǒng)4.1 操作系統(tǒng)概述4.1.1 操作系統(tǒng)發(fā)展簡史4.1.2 操作系統(tǒng)基礎(chǔ)4.1.3 常見操作系統(tǒng)4.2 進(jìn)程管理4.2.1 進(jìn)程與程序4.2.2 進(jìn)程狀態(tài)4.2.3 進(jìn)程管理與調(diào)度4.3 存儲(chǔ)管理4.3.1 存儲(chǔ)管理概述4.3.2 存儲(chǔ)管理方式4.4 文件管理4.4.1 文件與文件系統(tǒng)4.4.2 文件組織結(jié)構(gòu)4.4.3 目錄與文件4.4.4 文件存儲(chǔ)空間管理4.5 設(shè)備管理4.5.1 設(shè)備管理任務(wù)和策略4.5.2 輸入/輸出軟件系統(tǒng)4.6 用戶接口4.7 操作系統(tǒng)的加載4.8 本章小結(jié)延伸閱讀材料習(xí)題第5章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用5.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)5.1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷史5.1.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類5.1.3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議5.1.4 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)與設(shè)備5.2 局域網(wǎng)5.2.1 局域網(wǎng)概述5.2.2 介質(zhì)訪問控制協(xié)議5.2.3 以太網(wǎng)5.3 Internet基礎(chǔ)5.3.1 Internet概述5.3.2 TCP/IP協(xié)議5.4 Internet應(yīng)用5.4.1 萬維網(wǎng)5.4.2 電子郵件5.4.3 文件傳輸5.4.4 搜索引擎5.5 無線網(wǎng)絡(luò)5.5.1 無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的分類5.5.2 無線局域網(wǎng)5.6 本章小結(jié)延伸閱讀材料習(xí)題第6章 多媒體技術(shù)基礎(chǔ)6.1 多媒體概述6.1.1 多媒體的基本概念6.1.2 多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成6.1.3 多媒體技術(shù)的主要應(yīng)用6.2 聲音數(shù)字化技術(shù)6.2.1 聲音概述6.2.2 聲音的數(shù)字化6.2.3 數(shù)字音頻的技術(shù)指標(biāo)6.2.4 數(shù)字音頻處理6.2.5 常用音頻文件格式6.3 數(shù)字圖像處理技術(shù)6.3.1 圖像的顏色6.3.2 圖像的數(shù)字化6.3.3 數(shù)字圖像的屬性6.3.4 位圖與矢量圖6.3.5 圖像的加工處理6.3.6 常用圖像文件格式6.4 視頻和動(dòng)畫技術(shù)6.4.1 視頻基礎(chǔ)6.4.2 常用視頻文件格式6.4.3 計(jì)算機(jī)動(dòng)畫概述6.4.4 動(dòng)畫文件格式6.5 多媒體數(shù)據(jù)壓縮6.5.1 數(shù)據(jù)壓縮概述6.5.2 數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn)6.6 本章小結(jié)延伸閱讀材料習(xí)題第7章 數(shù)據(jù)庫技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)7.1 數(shù)據(jù)庫技術(shù)概述7.1.1 數(shù)據(jù)管理發(fā)展簡史7.1.2 數(shù)據(jù)庫的基本概念7.1.3 數(shù)據(jù)庫技術(shù)的主要特征7.1.4 數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用7.2 數(shù)據(jù)模型7.3 概念模型7.3.1 E-R模型的相關(guān)概念和E-R圖7.3.2 概念建模的基本步驟7.4 邏輯模型7.4.1 層次模型和網(wǎng)狀模型7.4.2 關(guān)系模型7.4.3 E-R模型到關(guān)系模型的轉(zhuǎn)化7.4.4 面向?qū)ο竽Ｐ?.5 物理模型7.6 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)7.7 管理信息系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫7.8 本章小結(jié)延伸閱讀材料習(xí)題第8章 信息安全技術(shù)8.1 信息安全概論8.1.1 信息安全基本概念8.1.2 硬件系統(tǒng)的安全8.1.3 軟件系統(tǒng)的安全8.1.4 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全8.2 計(jì)算機(jī)病毒及其防治8.2.1 計(jì)算機(jī)病毒的定義與特征8.2.2 計(jì)算機(jī)病毒的分類與常見癥狀8.2.3 計(jì)算機(jī)病毒傳播的方式和途徑8.2.4 計(jì)算機(jī)病毒防治方法8.2.5 惡意程序8.2.6 擺渡攻擊8.3 安全技術(shù)8.3.1 加解密技術(shù)8.3.2 訪問控制技術(shù)8.3.3 漏洞分析8.3.4 防火墻8.3.5 入侵檢測8.3.6 審計(jì)8.3.7 虛擬私有網(wǎng)絡(luò)8.4 本章小結(jié)延伸閱讀材料習(xí)題第9章 計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)問題求解9.1 計(jì)算思維的典型方法9.2 計(jì)算機(jī)問題求解9.3 算法與程序9.3.1 算法9.3.2 程序9.4 算法基礎(chǔ)9.4.1 算法設(shè)計(jì)9.4.2 算法分析9.5 程序設(shè)計(jì)語言與程序設(shè)計(jì)9.5.1 程序設(shè)計(jì)語言及其分類9.5.2 程序設(shè)計(jì)的典型過程9.5.3 程序的基本結(jié)構(gòu)9.5.4 程序的基本控制結(jié)構(gòu)9.6 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)示例9.6.1 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)思想9.6.2 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)原則9.6.3 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)示例9.7 本章小結(jié)延伸閱讀材料習(xí)題參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   程序查詢方式是早期計(jì)算機(jī)中使用的一種方式，它利用程序控制實(shí)現(xiàn)CPU和外部設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換。其工作方式是CPU首先向I／O設(shè)備發(fā)出命令字，請求進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。接著從I／O接口讀人設(shè)備狀態(tài)，并根據(jù)讀人的狀態(tài)判斷數(shù)據(jù)交換是否可以進(jìn)行。如果設(shè)備沒有準(zhǔn)備就緒，則重復(fù)執(zhí)行讀入狀態(tài)信息和判斷的過程，直到這個(gè)設(shè)備發(fā)出準(zhǔn)備就緒信號(hào)為止。最后，CPU從I／O接口的數(shù)據(jù)緩沖寄存器中輸人數(shù)據(jù)，或者將數(shù)據(jù)從CPU輸出至接口的數(shù)據(jù)緩沖寄存器。與此同時(shí)，CPU將接口中的狀態(tài)標(biāo)志復(fù)位。程序查詢方式優(yōu)點(diǎn)是CPU的操作和外圍設(shè)備的操作能夠同步，硬件結(jié)構(gòu)比較簡單。但是，由于外圍設(shè)備動(dòng)作很慢，程序進(jìn)入查詢循環(huán)時(shí)將浪費(fèi)很多CPU時(shí)間，CPU此時(shí)只能等待，不能執(zhí)行其他任務(wù)。即便CPU采用定期由主程序轉(zhuǎn)向查詢設(shè)備狀態(tài)的子程序，進(jìn)行掃描輪詢的辦法，CPU寶貴資源的浪費(fèi)也是可觀的。 中斷是指CPU暫時(shí)中止現(xiàn)行程序，轉(zhuǎn)去處理隨機(jī)發(fā)生的緊急事件，處理完后自動(dòng)返回原程序的技術(shù)。中斷是外圍設(shè)備用來“主動(dòng)”通知CPU，準(zhǔn)備送出輸入數(shù)據(jù)或接收輸出數(shù)據(jù)的一種方法或機(jī)制。通常，當(dāng)一個(gè)中斷發(fā)生時(shí)，CPU暫停它的現(xiàn)行程序，而轉(zhuǎn)向中斷處理程序，從而可以輸入或輸出一個(gè)數(shù)據(jù)。當(dāng)中斷處理完畢后，CPU又返回到它原來的任務(wù)，并從它停止的地方開始執(zhí)行程序。這種方式節(jié)省了CPU寶貴的時(shí)間，是管理I／O操作的一個(gè)比較有效的方法。中斷方式一般適用于隨機(jī)出現(xiàn)韻服務(wù)，并且一旦提出要求，應(yīng)立即進(jìn)行。在速度較慢的外圍設(shè)備準(zhǔn)備自己的數(shù)據(jù)時(shí)，CPU照常執(zhí)行自己的主程序。在這個(gè)意義上說，CPU和外圍設(shè)備的一些操作是并行地進(jìn)行的，因而同串行進(jìn)行的程序查詢方式相比，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的效率是大大提高了。 用中斷方式交換數(shù)據(jù)時(shí)，每處理一次I／O交換，約需幾十微秒到幾百微秒。對于一些高速的外圍設(shè)備，以及成組交換數(shù)據(jù)的情況，仍然顯得速度太慢。直接主存訪問（DMA）方式是一種完全由硬件執(zhí)行I／O交換的工作方式。DMA控制器從CPU完全接管對總線的控制，數(shù)據(jù)交換不經(jīng)過CPU，而直接在主存和外圍設(shè)備之間進(jìn)行，以充分發(fā)揮CPU的速度潛力。這種方式主要優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳送速度很高，傳送速率僅受到主存訪問時(shí)間的限制。與中斷方式相比，DMA方式需要更多的硬件。DMA方式適用于主存和高速外圍設(shè)備之間大批量數(shù)據(jù)交換的場合。 DMA傳送數(shù)據(jù)分三步走：預(yù)處理、正式傳送和后處理。在預(yù)處理階段，由CPU執(zhí)行幾條輸入／輸出指令，測試設(shè)備狀態(tài)，通知DMA控制器是哪個(gè)設(shè)備要傳輸數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鞔媸裁次恢茫驈闹鞔婺膫€(gè)位置開始，以及傳送多少數(shù)據(jù)。此后，CPU繼續(xù)執(zhí)行原來的主程序。在正式傳送階段，當(dāng)外設(shè)準(zhǔn)備好接收或傳送數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)出DMA請求，由DMA控制器向CPU發(fā)出總線使用權(quán)的請求，獲得使用權(quán)后在DMA控制器控制下，以數(shù)據(jù)塊為基本單位進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。后處理階段是在DMA控制器向CPU發(fā)送操作結(jié)束的中斷后，CPU執(zhí)行一些收尾工作。例如，校驗(yàn)送人主存的數(shù)據(jù)是否正確等。在DMA進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，如果此時(shí)CPU也要訪問主存，則一般有三種解決方法：停止CPU訪問主存、周期挪用和DMA與CPU交替訪問主存。

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