計(jì)算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)譯者序譯者序
Computing Essentials 2017由美國麥格勞希爾（McGrawHill）出版公司出版。該英文版教材得到了我國很多高等學(xué)校使用，使用效果普遍反映較好，受到用書學(xué)校師生的廣泛好評。本書是該書的中文翻譯版本。
本書系統(tǒng)地介紹計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域的基本知識和概念，并結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展向讀者介紹全新的理論和前沿技術(shù)，介紹各種新概念、新技術(shù)、新術(shù)語、新設(shè)備等。
“計(jì)算機(jī)導(dǎo)論”或“信息技術(shù)基礎(chǔ)”是高校計(jì)算機(jī)、軟件工程、信息管理及相關(guān)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課之一，其課程教學(xué)的主要任務(wù)是使學(xué)生了解計(jì)算機(jī)基本理論和知識及其應(yīng)用，了解學(xué)科專業(yè)方向及前沿，培養(yǎng)專業(yè)興趣，為后續(xù)的專業(yè)課程打下基礎(chǔ)。本書內(nèi)容完全符合該課程的教學(xué)任務(wù)要求。
全書由13章和1個(gè)附錄組成，主要內(nèi)容包括:
信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)和個(gè)人，包括信息系統(tǒng)、人員、軟件、硬件、數(shù)據(jù)、互聯(lián)互通與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等；
互聯(lián)網(wǎng)、萬維網(wǎng)和電子商務(wù)，包括互聯(lián)網(wǎng)和萬維網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)訪問、Web實(shí)用程序、通信、搜索工具、電子商務(wù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等；
應(yīng)用軟件，包括應(yīng)用軟件概述、通用應(yīng)用程序、專用應(yīng)用程序、移動(dòng)應(yīng)用程序、套裝軟件等；
系統(tǒng)軟件，包括系統(tǒng)軟件概述、操作系統(tǒng)、移動(dòng)操作系統(tǒng)、桌面操作系統(tǒng)、實(shí)用工具等；
系統(tǒng)單元，包括系統(tǒng)單元概述、系統(tǒng)主板、微處理器、存儲器、擴(kuò)展槽和擴(kuò)展卡、總線、端口等；
輸入輸出設(shè)備，包括輸入和輸出的概念、鍵盤、定位指向設(shè)備、掃描設(shè)備、圖像捕捉設(shè)備、顯示器、打印機(jī)、音頻輸入輸出設(shè)備、輸入輸出組合設(shè)備、人體工程學(xué)等；
輔助存儲器，包括存儲的概念、硬盤、固態(tài)存儲、光盤、云存儲、大容量存儲設(shè)備等；
通信和網(wǎng)絡(luò)，包括通信、通信信道、連接設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)類型、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、組織網(wǎng)絡(luò)等；
隱私、安全和倫理，包括網(wǎng)絡(luò)身份、有關(guān)隱私的主要法律、網(wǎng)絡(luò)犯罪、保護(hù)計(jì)算機(jī)安全的措施、版權(quán)和數(shù)字版權(quán)管理、剽竊等；
信息系統(tǒng)，包括組織機(jī)構(gòu)信息流、事務(wù)處理系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)、行政支持系統(tǒng)、專家系統(tǒng)等；
數(shù)據(jù)庫，包括數(shù)據(jù)組織、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫類型、數(shù)據(jù)庫使用與問題等；
系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)，包括初步調(diào)查、系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)開發(fā)、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)維護(hù)等；
程序開發(fā)和語言，包括程序和程序開發(fā)、程序規(guī)范、程序設(shè)計(jì)、程序代碼、程序測試、程序文檔、程序維護(hù)、計(jì)算機(jī)輔助軟件工程和面向?qū)ο缶幊獭⒕幊陶Z言的發(fā)展等。
術(shù)語，對各章中關(guān)鍵術(shù)語進(jìn)行解釋。
本書各章都提供了非常有特色的專題來幫助讀者學(xué)習(xí)，開闊眼界，思考未來發(fā)展:
概念檢查，以要點(diǎn)方式羅列重要概念，提示用戶掌握并自我測試。
專業(yè)術(shù)語，重申在本章給出的術(shù)語。
IT職業(yè)生涯，每一章都著重介紹在IT領(lǐng)域中最有前途的職位，包括這些職位的名稱，應(yīng)履行的責(zé)任，教育要求和薪水范圍。幫助讀者了解正在學(xué)習(xí)的知識是如何與將來的職業(yè)生涯關(guān)聯(lián)的。
未來展望，每一章的結(jié)尾都簡要地討論與本章知識內(nèi)容相關(guān)的一些最新技術(shù)進(jìn)步，強(qiáng)調(diào)隨時(shí)掌握信息的重要性。
讓IT為你所用，介紹如何使用最新的技術(shù)、產(chǎn)品來提高工作效率，改善生活。
隱私，介紹由IT技術(shù)發(fā)展所帶來的隱私問題，引導(dǎo)讀者正確地保護(hù)自己的隱私，同時(shí)不要侵犯他人隱私。
倫理，介紹由IT技術(shù)發(fā)展所帶來的倫理問題，引導(dǎo)讀者以符合倫理的方式使用IT技術(shù)和產(chǎn)品。
環(huán)境，介紹IT技術(shù)對環(huán)境的影響以及如何正確地使用IT技術(shù)和產(chǎn)品來保護(hù)環(huán)境。
本書既可作為高校計(jì)算機(jī)、軟件工程、信息管理及相關(guān)專業(yè)“計(jì)算機(jī)導(dǎo)論”或“信息技術(shù)基礎(chǔ)”課程教材，同時(shí)也可以作為采用原版英文教材教學(xué)的中文補(bǔ)充教材。對于學(xué)生計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識比較好的學(xué)校，也可以使用本書作為“大學(xué)計(jì)算機(jī)”通識課程的教材。
本書由任向民、張艷威、鄭舒心、姜德迅、楊玲、李欣、劉磊、張錫琨翻譯。由任向民和張艷威統(tǒng)稿和定稿。
非常感謝清華大學(xué)出版社的大力支持和幫助。本書翻譯過程中參閱了大量網(wǎng)絡(luò)文獻(xiàn)資料，在此，向文獻(xiàn)的作者以及給予本書幫助的人員表示衷心的感謝。
由于譯者的時(shí)間倉促和水平有限，翻譯內(nèi)容難免有欠妥之處，敬請廣大專家、讀者不吝批評指正。
譯者2020年2月
目錄
第1章信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)和個(gè)人1
1.1引言1
1.2信息系統(tǒng)2
1.3人員3
1.4軟件5
1.4.1系統(tǒng)軟件5
1.4.2應(yīng)用軟件6
1.5讓IT為你所用: 免費(fèi)防
病毒程序7
1.6硬件8
1.6.1計(jì)算機(jī)類型8
1.6.2個(gè)人計(jì)算機(jī)硬件9
1.7數(shù)據(jù)10
1.8互聯(lián)互通和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)11
1.9IT職業(yè)生涯12
1.10未來展望: 使用和理解
信息技術(shù)13
1.11小結(jié)14
1.12專業(yè)術(shù)語16
1.13習(xí)題17
第2章互聯(lián)網(wǎng)、萬維網(wǎng)和電子商務(wù)20
2.1引言20
2.2互聯(lián)網(wǎng)和萬維網(wǎng)21
2.3讓IT為你所用: 在線娛樂22
2.4互聯(lián)網(wǎng)訪問23
2.4.1提供商23
2.4.2瀏覽器23
2.5Web實(shí)用程序25
2.5.1插件程序25
2.5.2過濾器26
2.5.3文件傳輸工具26
2.5.4互聯(lián)網(wǎng)安全套件28
2.6通信29
2.6.1電子郵件29
2.6.2消息31
2.6.3社交網(wǎng)絡(luò)32
2.6.4博客、微博、網(wǎng)播、
播客和維基34
2.7搜索工具35
2.7.1搜索引擎36
2.7.2專用搜索引擎36
2.7.3內(nèi)容評估36
2.8電子商務(wù)37
2.9云計(jì)算39
2.10物聯(lián)網(wǎng)40
2.11IT職業(yè)生涯41
2.12未來展望: 全新的汽車
儀表盤42
2.13小結(jié)43
2.14專業(yè)術(shù)語46
2.15習(xí)題48
第3章應(yīng)用軟件51
3.1引言51
3.2應(yīng)用軟件概述52
3.2.1用戶界面52
3.2.2基本特征53
3.3通用應(yīng)用程序54
3.3.1文字處理器54
3.3.2電子表格56
3.3.3演示圖形57
3.3.4數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)58
3.4專用應(yīng)用程序59
3.4.1圖形程序59
3.4.2視頻游戲設(shè)計(jì)軟件61
3.4.3網(wǎng)頁制作軟件61
3.4.4其他專用應(yīng)用程序62
3.5移動(dòng)應(yīng)用程序63
3.5.1應(yīng)用程序63
3.5.2App商店64
3.6套裝軟件65
3.6.1辦公套件65
3.6.2云套件65
3.6.3專用套件和實(shí)用
工具套件65
3.7IT職業(yè)生涯66
3.8讓IT為你所用: Google Docs
67
3.9未來展望: 下一代用戶界面
67
3.10小結(jié)68
3.11專業(yè)術(shù)語70
3.12習(xí)題71
第4章系統(tǒng)軟件74
4.1引言74
4.2系統(tǒng)軟件概述75
4.3操作系統(tǒng)76
4.3.1功能76
4.3.2特征76
4.3.3類別77
4.4移動(dòng)操作系統(tǒng)78
4.5桌面操作系統(tǒng)79
4.5.1Windows操作系統(tǒng)79
4.5.2Mac操作系統(tǒng)80
4.5.3UNIX和Linux
操作系統(tǒng)81
4.5.4虛擬化82
4.6實(shí)用工具83
4.6.1Windows實(shí)用工具83
4.6.2實(shí)用工具套件87
4.7讓IT為你所用: Mac OS X
操作系統(tǒng)的活動(dòng)監(jiān)視器87
4.8IT職業(yè)生涯89
4.9未來展望: 自修復(fù)計(jì)算機(jī)終結(jié)
系統(tǒng)崩潰和性能問題89
4.10小結(jié)90
4.11專業(yè)術(shù)語92
4.12習(xí)題93第5章系統(tǒng)單元96
5.1引言96
5.2系統(tǒng)單元概述97
5.2.1臺式機(jī)97
5.2.2筆記本計(jì)算機(jī)98
5.2.3平板計(jì)算機(jī)98
5.2.4智能手機(jī)99
5.2.5可穿戴計(jì)算機(jī)99
5.2.6組件99
5.3系統(tǒng)主板100
5.4微處理器101
5.4.1微處理器芯片102
5.4.2專用處理器102
5.5存儲器103
5.5.1RAM103
5.5.2ROM104
5.5.3閃存104
5.6擴(kuò)展槽和擴(kuò)展卡105
5.7總線106
5.8端口107
5.8.1標(biāo)準(zhǔn)端口107
5.8.2專用端口108
5.8.3電纜108
5.9讓IT為你所用: 電視調(diào)諧器
108
5.10電源109
5.11電子數(shù)據(jù)和指令110
5.11.1數(shù)值表示111
5.11.2字符編碼112
5.12IT職業(yè)生涯112
5.13未來展望: 腦內(nèi)芯片112
5.14小結(jié)113
5.15專業(yè)術(shù)語116
5.16習(xí)題117
第6章輸入輸出設(shè)備120
6.1引言120
6.2什么是輸入121
6.3鍵盤輸入121
6.4定位指向設(shè)備122
6.4.1鼠標(biāo)122
6.4.2觸摸屏123
6.4.3游戲控制器123
6.4.4觸控筆124
6.5掃描設(shè)備125
6.5.1光學(xué)掃描儀125
6.5.2讀卡器125
6.5.3條形碼閱讀器126
6.5.4RFID閱讀器126
6.5.5字符與標(biāo)記識別設(shè)備
126
6.6圖像捕捉設(shè)備127
6.6.1數(shù)碼相機(jī)127
6.6.2網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)128
6.7音頻輸入設(shè)備128
6.8什么是輸出129
6.9顯示器129
6.9.1指標(biāo)129
6.9.2平板顯示器130
6.9.3曲面顯示器131
6.9.4電子書閱讀器131
6.9.5其他類型顯示器131
6.10讓IT為你所用: 電子書133
6.11打印機(jī)133
6.11.1指標(biāo)134
6.11.2噴墨打印機(jī)135
6.11.3激光打印機(jī)135
6.11.43D打印機(jī)135
6.11.5其他打印機(jī)136
6.12音頻輸出設(shè)備136
6.13輸入輸出組合設(shè)備137
6.13.1頭戴式耳麥137
6.13.2多功能設(shè)備137
6.13.3電話137
6.13.4無人機(jī)138
6.13.5機(jī)器人138
6.13.6虛擬現(xiàn)實(shí)的頭盔
和手套138
6.14讓IT為你所用: Skype140
6.15人體工程學(xué)141
6.16IT職業(yè)生涯143
6.17未來展望: 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)
顯示器143
6.18小結(jié)144
6.19專業(yè)術(shù)語148
6.20習(xí)題149
第7章輔助存儲器152
7.1引言152
7.2存儲153
7.3硬盤154
7.3.1內(nèi)置硬盤155
7.3.2外置硬盤155
7.3.3性能優(yōu)化156
7.4固態(tài)存儲157
7.4.1固態(tài)硬盤驅(qū)動(dòng)器158
7.4.2閃存卡158
7.4.3USB驅(qū)動(dòng)器158
7.5光盤159
7.6云存儲161
7.7讓IT為你所用: 云存儲162
7.8大容量存儲設(shè)備163
7.8.1企業(yè)存儲系統(tǒng)163
7.8.2存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)164
7.9IT職業(yè)生涯165
7.10未來展望: 下一代存儲器165
7.11小結(jié)166
7.12專業(yè)術(shù)語168
7.13習(xí)題169
第8章通信和網(wǎng)絡(luò)172
8.1引言173
8.2通信173
8.2.1互聯(lián)互通173
8.2.2無線革命174
8.2.3通信系統(tǒng)174
8.3通信信道175
8.3.1物理連接175
8.3.2無線連接176
8.4連接設(shè)備178
8.4.1調(diào)制解調(diào)器178
8.4.2連接服務(wù)179
8.5數(shù)據(jù)傳輸180
8.5.1帶寬180
8.5.2協(xié)議180
8.6讓IT為你所用: 移動(dòng)
互聯(lián)網(wǎng)181
8.7網(wǎng)絡(luò)182
8.8網(wǎng)絡(luò)類型183
8.8.1局域網(wǎng)183
8.8.2家庭網(wǎng)絡(luò)184
8.8.3無線局域網(wǎng)184
8.8.4個(gè)人局域網(wǎng)185
8.8.5城域網(wǎng)185
8.8.6廣域網(wǎng)185
8.9網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)186
8.9.1拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)186
8.9.2策略187
8.10組織網(wǎng)絡(luò)189
8.10.1互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)189
8.10.2網(wǎng)絡(luò)安全190
8.11IT職業(yè)生涯191
8.12未來展望: 遠(yuǎn)程呈現(xiàn)讓你
身臨其境191
8.13小結(jié)192
8.14專業(yè)術(shù)語195
8.15習(xí)題196
第9章隱私、安全和倫理199
9.1引言199
9.2人員200
9.3隱私200
9.3.1大型數(shù)據(jù)庫200
9.3.2私有網(wǎng)絡(luò)203
9.3.3互聯(lián)網(wǎng)和萬維網(wǎng)203
9.3.4網(wǎng)絡(luò)身份207
9.3.5有關(guān)隱私的主要法律208
9.4安全208
9.4.1網(wǎng)絡(luò)犯罪208
9.4.2保護(hù)計(jì)算機(jī)安全的
措施212
9.5倫理216
9.5.1版權(quán)和數(shù)字版權(quán)管理217
9.5.2剽竊217
9.6讓IT為你所用: 云備份219
9.7IT職業(yè)生涯220
9.8未來展望: 匿名的終結(jié)220
9.9小結(jié)221
9.10專業(yè)術(shù)語223
9.11習(xí)題224
第10章信息系統(tǒng)228
10.1引言229
10.2組織機(jī)構(gòu)信息流229
10.2.1功能230
10.2.2管理層231
10.2.3信息流231
10.3計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)233
10.4事務(wù)處理系統(tǒng)234
10.5管理信息系統(tǒng)235
10.6決策支持系統(tǒng)236
10.7行政支持系統(tǒng)238
10.8其他信息系統(tǒng)239
10.9IT職業(yè)生涯241
10.10未來展望: IBM的“沃森”系統(tǒng)
——終極信息查找機(jī)器241
10.11小結(jié)242
10.12專業(yè)術(shù)語243
10.13習(xí)題244
第11章數(shù)據(jù)庫247
11.1引言247
11.2數(shù)據(jù)248
11.3數(shù)據(jù)組織248
11.3.1關(guān)鍵字段249
11.3.2批處理和實(shí)時(shí)處理
249
11.4數(shù)據(jù)庫概述251
11.4.1對數(shù)據(jù)庫的需求251
11.4.2數(shù)據(jù)庫管理251
11.5數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)253
11.5.1層次數(shù)據(jù)庫253
11.5.2網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫253
11.5.3關(guān)系數(shù)據(jù)庫254
11.5.4多維數(shù)據(jù)庫256
11.5.5面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫256
11.6數(shù)據(jù)庫類型257
11.6.1個(gè)人數(shù)據(jù)庫257
11.6.2公司數(shù)據(jù)庫258
11.6.3分布式數(shù)據(jù)庫258
11.6.4商業(yè)數(shù)據(jù)庫258
11.7數(shù)據(jù)庫使用與問題259
11.7.1使用策略259
11.7.2安全260
11.8IT職業(yè)生涯260
11.9未來展望: 未來的犯罪
數(shù)據(jù)庫261
11.10小結(jié)262
11.11專業(yè)術(shù)語264
11.12習(xí)題265
第12章系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)267
12.1引言267
12.2系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)概述268
12.3第一階段: 初步調(diào)查269
12.3.1明確問題270
12.3.2提出替代系統(tǒng)271
12.3.3準(zhǔn)備簡短的報(bào)告271
12.4第二階段: 系統(tǒng)分析271
12.4.1數(shù)據(jù)采集271
12.4.2數(shù)據(jù)分析272
12.4.3系統(tǒng)分析總結(jié)274
12.5第三階段: 系統(tǒng)設(shè)計(jì)274
12.5.1設(shè)計(jì)替代系統(tǒng)274
12.5.2選擇最優(yōu)系統(tǒng)275
12.5.3撰寫系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告
275
12.6第四階段: 系統(tǒng)開發(fā)275
12.6.1獲取軟件275
12.6.2獲取硬件276
12.6.3測試新系統(tǒng)276
12.7第五階段: 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)277
12.7.1轉(zhuǎn)換類型277
12.7.2培訓(xùn)277
12.8第六階段: 系統(tǒng)維護(hù)278
12.9原型和快速應(yīng)用程序
開發(fā)278
12.9.1原型設(shè)計(jì)279
12.9.2快速應(yīng)用程序開發(fā)279
12.10IT職業(yè)生涯280
12.11未來展望: 跟上技術(shù)發(fā)展
的挑戰(zhàn)280
12.12小結(jié)280
12.13專業(yè)術(shù)語283
12.14習(xí)題284
第13章程序開發(fā)和語言286
13.1引言286
13.2程序和程序開發(fā)287
13.2.1什么是程序287
13.2.2什么是程序開發(fā)287
13.3第1步: 程序規(guī)范288
13.3.1程序目標(biāo)288
13.3.2預(yù)期輸出289
13.3.3輸入數(shù)據(jù)289
13.3.4處理需求289
13.3.5程序規(guī)范文檔290
13.4第2步: 程序設(shè)計(jì)290
13.4.1自頂向下的程序
設(shè)計(jì)290
13.4.2偽代碼290
13.4.3流程圖290
13.4.4邏輯結(jié)構(gòu)293
13.5第3步: 程序代碼294
13.5.1優(yōu)秀程序294
13.5.2編碼294
13.6第4步: 程序測試295
13.6.1語法錯(cuò)誤296
13.6.2邏輯錯(cuò)誤296
13.6.3測試過程296
13.7第5步: 程序文檔297
13.8第6步: 程序維護(hù)298
13.8.1運(yùn)行298
13.8.2修改需求298
13.9計(jì)算機(jī)輔助軟件工程和
面向?qū)ο缶幊?99
13.9.1計(jì)算機(jī)輔助軟件
工程工具299
13.9.2面向?qū)ο筌浖_發(fā)299
13.10程序設(shè)計(jì)語言的發(fā)展300
13.10.1第一代: 機(jī)器
語言301
13.10.2第二代: 匯編
語言301
13.10.3第三代: 高級過程
語言301
13.10.4第四代: 面向任務(wù)
的語言302
13.10.5第五代: 問題和約
束語言302
13.11IT職業(yè)生涯303
13.12未來展望: 你自己的
可編程機(jī)器人304
13.13小結(jié)304
13.14專業(yè)術(shù)語307
13.15習(xí)題308
附錄術(shù)語311
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