大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程

前言

為了滿足新時(shí)期生產(chǎn)、生活各領(lǐng)域?qū)Υ髮W(xué)生計(jì)算機(jī)的基本理論知識和基本應(yīng)用能力的要求，結(jié)合大學(xué)生所學(xué)的學(xué)科、專業(yè)特點(diǎn)，華南理工大學(xué)面向全校大學(xué)一年級學(xué)生開設(shè)了6門計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)課程，每個(gè)學(xué)生必須修滿6學(xué)分的計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)課程才能畢業(yè)。這些課程分別是計(jì)算機(jī)技術(shù)導(dǎo)論、計(jì)算機(jī)實(shí)用技術(shù)、高級語言程序設(shè)計(jì)C++、高級語言程序設(shè)計(jì)Vist-a1 Basic、多媒體技術(shù)和網(wǎng)頁設(shè)計(jì)。其中，前兩門分別是理工類學(xué)生和文科類學(xué)生第一學(xué)期學(xué)習(xí)的課程，考試合格后，記2.5學(xué)分。接下來的兩門課程是面向理工類專業(yè)學(xué)生第二學(xué)期開設(shè)的課程，最后兩門課程是面向文科類專業(yè)學(xué)生第二學(xué)期開設(shè)的課程。學(xué)院依據(jù)學(xué)生所屬的學(xué)科門類和所學(xué)專業(yè)的特點(diǎn)，在4門課程中選定一門給相應(yīng)專業(yè)的學(xué)生修讀，考試合格后，記3.5學(xué)分。本書選材是在參照教育部計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會2009年提出的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求的基礎(chǔ)上，結(jié)合華南理工大學(xué)計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)教學(xué)的教學(xué)計(jì)劃和特點(diǎn)來進(jìn)行組織的，是針對大學(xué)一年級第一學(xué)期的課程編寫的，主要內(nèi)容涵蓋了以上所述的6門課程。在內(nèi)容選取上，本書既敘述了計(jì)算機(jī)基本理論知識，也涵蓋了計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)知識的相關(guān)工具和內(nèi)容。采用本教材組織教學(xué)時(shí)，針對不同學(xué)科門類和專業(yè)的學(xué)生，可以在教學(xué)內(nèi)容選取上有所側(cè)重，比如，對理工類各專業(yè)的學(xué)生來說，如果第二學(xué)期開設(shè)程序設(shè)計(jì)語言課，則程序設(shè)計(jì)語言的內(nèi)容可以弱化；而對于文科類各專業(yè)的學(xué)生來說，如果第二學(xué)期開設(shè)多媒體技術(shù)或網(wǎng)頁設(shè)計(jì)課程，則相應(yīng)部分的內(nèi)容也可以不做重點(diǎn)講授等。全書共12章，由徐紅云、解曉萌、謝耀光、郭芬、林育蓓和王亮明共同編寫完成。其中，第1.4節(jié)、第2章、第3章由解曉萌執(zhí)筆；第5章、附錄A由王亮明執(zhí)筆；第6.1節(jié)、第6.2節(jié)、第6.3節(jié)、第9章由郭芬執(zhí)筆；第6.4節(jié)、第8章由林育蓓執(zhí)筆；第11章由謝耀光執(zhí)筆，其余部分由徐紅云執(zhí)筆。全書由徐紅云統(tǒng)稿。在編寫本書的過程中，參考了大量有關(guān)書籍和網(wǎng)頁，在此對這些書籍和網(wǎng)頁的作者表示感謝。同時(shí)，感謝華南理工大學(xué)學(xué)校、教務(wù)處及計(jì)算機(jī)學(xué)院相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)對計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)教學(xué)工作的支持和關(guān)心。最后，特別感謝華南理工大學(xué)周靄如教授對本書內(nèi)容框架提出的建設(shè)性意見和建議！由于編者水平有限，書中難免有錯(cuò)誤或不妥之處，懇請有關(guān)專家和廣大讀者給予批評指正，我們將深表感謝。

內(nèi)容概要

本書是參照教育部計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會2009年提出的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求的主要思想進(jìn)行編寫的。內(nèi)容主要圍繞計(jì)算機(jī)技術(shù)的系統(tǒng)平臺、程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)分析與信息處理、信息系統(tǒng)開發(fā)四大領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識與基本技術(shù)來組織。全書共分12章,主要內(nèi)容包括：計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展過程及趨勢、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成、數(shù)據(jù)的表示與運(yùn)算、計(jì)算機(jī)硬件、計(jì)算機(jī)軟件、操作系統(tǒng)、辦公軟件、程序設(shè)計(jì)語言、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)頁制作、信息安全。另外，本書附錄給出了微型計(jì)算機(jī)選購指南，供欲購買微型計(jì)算機(jī)的讀者參考。    本書內(nèi)容翔實(shí)，層次清晰，圖表豐富，詳略得當(dāng)，結(jié)構(gòu)完整，可作為高等學(xué)校非計(jì)算機(jī)專業(yè)的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)技術(shù)導(dǎo)論、計(jì)算機(jī)實(shí)用技術(shù)等課程的教材，也可以供其他讀者作為學(xué)習(xí)參考用書。

書籍目錄

第1章  概述  1.1  計(jì)算機(jī)的發(fā)展    1.1.1  計(jì)算機(jī)的誕生    1.1.2  計(jì)算機(jī)的發(fā)展階段    1.1.3  未來的新型計(jì)算機(jī)  1.2  計(jì)算機(jī)的分類    1.2.1  計(jì)算機(jī)的類型    1.2.2  微型計(jì)算機(jī)的類型  1.3  計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域  1.4  計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成    1.4.1  計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成    1.4.2  計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次模型    1.4.3  馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)  本章小結(jié)  習(xí)題1第2章  數(shù)據(jù)的表示與運(yùn)算第3章  計(jì)算機(jī)硬件第4章  計(jì)算機(jī)軟件第5章  操作系統(tǒng)第6章  辦公軟件第7章  程序設(shè)計(jì)語言第8章  數(shù)據(jù)庫技術(shù)第9章  多媒體技術(shù)第10章  計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第11章  網(wǎng)頁制作第12章  信息安全附錄  微型計(jì)算機(jī)選購指南參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：1.1.3 未來的新型計(jì)算機(jī)Intel公司創(chuàng)始人之一的Gordon Moore于1965年在總結(jié)存儲芯片的增長規(guī)律時(shí)指出：微芯片上集成的晶體管數(shù)目每18個(gè)月翻一番。這種表述沒有經(jīng)過論證，只是一種現(xiàn)象的歸納。但是后來的集成電路工業(yè)的發(fā)展卻很好地驗(yàn)證了這一說法，使其享有了“摩爾定律”的榮譽(yù)，如圖1.5 所示。20世紀(jì)70年代，人們發(fā)現(xiàn)能耗會導(dǎo)致計(jì)算機(jī)中的芯片發(fā)熱，極大地影響了芯片的集成度，從而限制了計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度。當(dāng)代集成電路在制造技術(shù)中采用了光刻技術(shù)，集成電路內(nèi)部的導(dǎo)線寬度達(dá)到了幾十個(gè)納米。但是，當(dāng)晶體管元器件尺寸小到一定程度時(shí)，將發(fā)生電子漂移現(xiàn)象，單個(gè)電子將會從線路中“跳”出來，這種單電子的量子行為，即量子效應(yīng)，會產(chǎn)生一定的干擾作用，晶體管將無法控制電子的進(jìn)出，從而導(dǎo)致集成電路芯片無法正常工作。目前，計(jì)算機(jī)集成電路內(nèi)部線的尺寸將接近這一極限。這就導(dǎo)致了科學(xué)家們必須進(jìn)行新型計(jì)算機(jī)方面的研究。1.量子計(jì)算機(jī)對量子計(jì)算機(jī)的研究，主要目的是為了解決經(jīng)典計(jì)算機(jī)中的能耗問題。與現(xiàn)有計(jì)算機(jī)類似，量子計(jì)算機(jī)的硬件也是由邏輯門原件和存儲元件構(gòu)成。在經(jīng)典計(jì)算機(jī)中，每個(gè)晶體管存儲單元只能存儲一位二進(jìn)制數(shù)據(jù)（O或1），基本信息單位是比特（bit），運(yùn)算對象是各種比特序列。在量子計(jì)算機(jī)中，數(shù)據(jù)采用量子位存儲。由于量子具有疊加效應(yīng)，一個(gè)量子位可以存儲一位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，0或1，也可以存儲兩位二進(jìn)制數(shù)據(jù)0和1。因此，采用同樣數(shù)量的存儲單元存儲信息時(shí)，量子計(jì)算機(jī)存儲的信息量比經(jīng)典計(jì)算機(jī)存儲的信息量要大。量子計(jì)算機(jī)中，基本信息單位是量子比特，運(yùn)算序列是量子比特序列。1）量子計(jì)算機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)量子計(jì)算機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)如下：（1）能夠進(jìn)行并行計(jì)算，加快了運(yùn)行程序的速度；（2）存儲能力大大提高；（3）基本上解決了計(jì)算機(jī)中的能耗問題，可實(shí)現(xiàn)發(fā)熱量極小的計(jì)算機(jī)；（4）可以對任意物理系統(tǒng)進(jìn)行高效率的模擬。2）量子計(jì)算機(jī)面臨的問題量子計(jì)算機(jī)面臨的問題如下：（1）對微觀量子態(tài)進(jìn)行操縱過于困難；（2）受環(huán)境影響較大。量子進(jìn)行并行計(jì)算的本質(zhì)是利用量子的相干性，但是，因?yàn)槭墉h(huán)境的影響，在實(shí)際系統(tǒng)中，這些相干性很難保持；（3）量子編碼是克服消相干的有效方法，但是效率不高，糾錯(cuò)也很復(fù)雜。所以，迄今為止，世界上還沒有真正意義上的量子計(jì)算機(jī)。許多科學(xué)家正在致力于這一方面的研究，提出了不少實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算的方案，這些方案主要利用了原子和光腔相互作用、電子或核自旋共振、量子點(diǎn)操縱和超導(dǎo)量子干涉等，但是，由于在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)對微觀量子態(tài)的操縱確實(shí)太困難了，所以還沒有辦法付諸實(shí)現(xiàn)。

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《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程》：普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材,計(jì)算機(jī)系列教材。

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