本書是根據教育部高等學校非計算機專業計算機基礎課程教學指導分委員會提出的《關于進一步加強高校計算機基礎教學的幾點意見》中的有關要求和課程體系，結合普通高等學校計算機基礎課程教學大綱，由多年從事基礎課教學的一線教師編寫而成的。全書共分為9章，主要內容包括計算思維基礎理論、計算機發展史、計算機硬件系統、計算機軟件系統、計算機操作系統、計算機網絡基礎、數據庫技術基礎、信息安全技術、多媒體技術。 本書從培養學生的計算思維出發，兼顧了計算機軟件和硬件的最新發展以及計算機技術的理論與實踐，并介紹了若干IT領域的新產品、新技術和最新發展趨勢。本書是專門為高等院校非計算機專業而設計的，面向初學者，注重基礎性和應用性，旨在幫助大學生對計算機理論、計算機技術及其應用有一個全面的認識，為學習后繼課程打下基礎。
序
以計算機為核心的信息技術的應用能力已成為衡量一個人文化素質高低的重要標志之一。
大學非計算機專業開設計算機課程的主要目的是掌握計算機應用的能力以及在應用計算機過程中自然形成的包括計算思維意識在內的科學思維意識，以滿足社會就業需要、專業需要與創新創業人才培養的需要。
根據《教育部關于全面提高高等教育質量的若干意見》（教高\[2012\]4號）精神，著力提升大學生信息素養和應用能力，推動計算機在面向應用的過程中培養文科學生的計算思維能力的文科大學計算機課程改革、落實由教育部高等教育司組織制訂、教育部高等學校文科計算機基礎教學指導委員會編寫的高等學校文科類專業《大學計算機教學要求（第6版——2011年版）》（下面簡稱《教學要求》），在建立大學計算機知識體系結構的基礎上，清華大學出版社依據教高司函[2012\]188號文件中的部級項目1\|3（基于計算思維培養的文科類大學計算機課程研究）、2\|14（基于計算思維的人文類大學計算機系列課程及教材建設）、2\|17（計算機藝術設計課程與教材創新研究）、2\|18（音樂類院校計算機應用專業課程與專業基礎課程系列化教材建設）的要求，組織編寫、出版了本系列教材。
信息技術與文科類專業的相互結合、交叉、滲透，是現代科學技術發展趨勢的重要方面，是新學科的一個不可忽視的生長點。加強文科類專業（包括文史法教類、經濟管理類與藝術類）專業的計算機教育、開設具有專業特色的計算機課程是培養能夠滿足信息化社會對文科人才要求的重要舉措，是培養跨學科、復合型、應用型的文科通才的重要環節。
《教學要求》把大文科的計算機教學，按專業門類分為文史法教類（人文類）、經濟管理類與藝術類等三個系列。大文科計算機教學知識體系由計算機軟硬件基礎、辦公信息處理、多媒體技術、計算機網絡、數據庫技術、程序設計、美術與設計類計算機應用以及音樂類計算機應用等8個知識領域組成。知識領域分為若干知識單元，知識單元再分為若干知識點。
大文科各專業對計算機知識點的需求是相對穩定、相對有限的。由屬于一個或多個知識領域的知識點構成的課程則是不穩定、相對活躍、難以窮盡的。課程若按教學層次可分為計算機大公共課程（也就是大學計算機公共基礎課程）、計算機小公共課程和計算機背景專業課程等三個層次。
第一層次的教學內容是文科各專業學生應知應會的。這些內容可為文科學生在與專業緊密結合的信息技術應用方面進一步深入學習打下基礎。這一層次的教學內容是對文科大學生信息素質培養的基本保證，起著基礎性與先導性的作用。
第二層次是在第一層次之上，為滿足同一系列某些專業共同需要（包括與專業相結合而不是某個專業所特有的）而開設的計算機課程。其教學內容，或者在深度上超過第一層次的教學內容中的某一相應模塊，或者拓展到第一層次中沒有涉及的領域。這是滿足大文科不同專業對計算機應用需要的課程。這部分教學內容在更大程度上決定了學生在其專業中應用計算機解決問題的能力與水平。
第三層次，也就是使用計算機工具，以計算機軟硬件為背景而開設的為某一專業所特有的課程。其教學內容就是專業課。如果沒有計算機作為工具支撐，這門課就開不起來。這部分教學內容顯示了學校開設特色專業課的能力與水平。
這些課程，除了大學計算機應用基礎，還涉及數字媒體、數據庫、程序設計以及與文史哲法教類、經濟管理類與藝術類相關的許多課程。通過這些課程的開設，是讓學生掌握更多的計算機應用能力，在計算機面向應用過程中培養學生的計算思維及更加寬泛的科學思維能力。
清華大學出版社出版的這套教育部部級項目規劃教材，就是根據教高司函\[2012\]188號文件及《教學要求》的基本精神編寫而成的。它可以滿足當前大文科各類專業計算機各層次教學的基本需要。
對教材中的不足或錯誤，敬請同行和讀者批評指正。
盧湘鴻
2014年10月于北京中關村科技園
盧湘鴻北京語言大學信息科學學院計算機科學與技術系教授，原教育部高等學校文科計算機基礎教學指導分委員會副主任、秘書長， 現任教育部高等學校文科計算機基礎教學指導分委員會顧問、全國高等院校計算機基礎教育研會文科專業委員會常務副主任兼秘書長， 30多年來一直從事非計算機專業的計算機教育研究。 前言
當前，信息技術正以前所未有的速度發展。計算思維對于人類文化無所不在的滲透，已使其成為人類思考的一種方式和習慣，是人類理解自然和社會的基本語言。近年來，計算與其他領域交叉滲透，形成了諸如計算力學、計算物理、計算化學、計算生物等一批交叉科學，在自然科學、社會科學、工程技術及國民經濟的各個領域得到了日益廣泛的應用。計算機技術與信息技術的應用已滲透到大學所有的專業和學科，對各專業學生的計算機應用能力提出了更高的要求。讓本科生真正理解計算機及計算的本質，理解計算的方法和模型，具備計算思維能力，并能夠運用計算思維解決各個領域的實際問題，是目前大學計算機課程的基本方向和目標。因此，非計算機專業的大學生除了掌握計算機的操作使用外，還應了解計算思維、計算科學以及計算機和信息處理技術的基本概念、原理和方法，以便更好地在專業學習和研究中應用。
非計算機專業本科生的計算機教學與計算機專業的教學有著本質的差別，這已成為共識。其中一個重要的區別就是要建立計算機教學服務于專業人才培養目標的意識，課程的設置、教學內容的選取、教學方式就必須與專業人才培養目標一致。因此，大學計算機課程也承載著專業計算機應用能力培養的重任。為了適應這一新的要求，需要不斷地對《大學計算機基礎》這門課程的大綱進行修訂，在內容上不斷推陳出新，在教學方法上也要做較大的改革。
教育部高等學校非計算機專業計算機基礎課程教學指導分委員會在其提出的《關于進一步加強高校計算機基礎教學的幾點意見》中，明確要求學生應該了解和掌握計算機軟硬件系統、計算機網絡、計算機程序設計、數據庫以及多媒體技術等方面的基本概念與原理。為了適應大學計算機基礎教學的發展要求，我們編寫了此書。本書編寫的宗旨是使學生比較全面地、系統地了解計算思維、計算機系統、程序設計、網絡技術與安全、數據庫和多媒體技術的基本原理和方法，并能自覺地應用在各自專業領域的學習與研究中。本書照顧了不同專業、不同層次學生的需求，并加強了對計算機網絡技術、數據庫技術、信息安全技術和多媒體技術等方面的最新技術和發展趨勢的介紹，使學生在信息處理、數據處理、網絡安全以及多媒體處理等方面的能力得到加強。
本書由南開大學計算機與控制工程學院公共計算機基礎教學部的教師結合多年的教學經驗和大學計算機課程教學的發展而編寫，面向我國高校非計算機專業學生，力爭在有限課時內使學生對計算原理、計算機系統和常用的計算機技術有一個初步的認識，同時具有自覺使用計算思維去解決實際問題的能力。本書由李敏負責第1章的編寫，王剛負責第2章、第4～6章的編寫并統編全書，劉哲理負責第3章、第7～9章的編寫。
本書還參考了國內外一些計算機的開放課程網站和相關的書籍，力求有所突破和創新。由于編者能力和水平的限制，書中出現的不妥乃至錯誤之處，請閱讀本書的老師、同學和讀者批評指正。
編者
2014年5月于南開園
第1章 計算思維基礎理論
1.1 計算科學與科學思維
1.1.1 科學與計算科學
1.1.2 科學思維
1.2 計算思維的概念
1.2.1 計算思維的定義
1.2.2 計算思維的本質
1.2.3 計算思維的特性
1.3 計算思維的應用
1.3.1 計算思維的典型案例
1.3.2 計算思維的應用領域
思考題
第2章 計算機發展史
2.1 計算機的產生和發展
2.1.1 電子計算機產生之前的計算史
2.1.2 電子計算機的產生
2.1.3 電子計算機的發展階段
2.2 計算機系統的分類
2.2.1 超級計算機
2.2.2 小型機與工作站
2.2.3 個人計算機
2.2.4 平板電腦
2.2.5 智能手機
2.3 未來的計算機
2.3.1 未來計算機的發展趨勢
2.3.2 新一代計算機
思考題
第3章 計算機硬件系統
3.1 微型計算機系統
3.1.1 PC系統的構成
3.1.2 PC系統的層次結構
3.1.3 PC的主要性能指標
3.1.4 PC的工作過程
3.2 主機系統
3.2.1 微處理器
3.2.2 存儲器
3.2.3 總線
3.2.4 輸入輸出接口
3.3 外部設備
3.3.1 輸入輸出系統概述
3.3.2 輸入設備
3.3.3 輸出設備
3.3.4 外存儲器
思考題
第4章 計算機軟件系統
4.1 計算機軟件概述
4.1.1 計算機軟件的概念
4.1.2 計算機軟件的發展歷史
4.1.3 計算機軟件的分類
4.2 系統軟件
4.2.1 操作系統
4.2.2 語言與編譯系統
4.2.3 數據庫管理系統
4.3 應用軟件
4.3.1 辦公軟件
4.3.2 網絡軟件
4.3.3 安全軟件
4.3.4 圖形圖像軟件
4.3.5 多媒體軟件
4.3.6 行業軟件
4.3.7 其他軟件
4.4 軟件的保護
4.4.1 軟件的授權方式
4.4.2 軟件知識產權的保護
4.5 算法與程序設計
4.5.1 算法的基本概念
4.5.2 算法設計的基本方法與策略
4.5.3 程序設計
4.6 軟件工程
4.6.1 軟件工程的概念
4.6.2 軟件生命周期
4.6.3 軟件開發模型
4.6.4 軟件開發方法
思考題
第5章 計算機操作系統
5.1 操作系統概述
5.1.1 操作系統的概念
5.1.2 操作系統的歷史
5.1.3 操作系統的基本類型
5.1.4 操作系統的功能
5.2 進程管理
5.2.1 進程的概念
5.2.2 進程的狀態及狀態轉換
5.2.3 進程控制
5.2.4 進程互斥
5.2.5 進程通信
5.3 存儲管理
5.3.1 存儲器的基本概念
5.3.2 存儲器管理的功能
5.3.3 分區存儲管理
5.3.4 分頁存儲管理
5.3.5 分段存儲管理
5.4 文件管理
5.4.1 文件的基本概念
5.4.2 文件系統的功能和組成
5.4.3 文件的結構和存取方法
5.4.4 文件目錄
5.4.5 文件的使用和共享
5.4.6 文件的保護和保密
5.5 常用操作系統簡介
5.5.1 Windows操作系統
5.5.2 Mac OS系統
5.5.3 UNIX操作系統
5.5.4 Linux操作系統
5.5.5 智能手機操作系統
思考題
第6章 計算機網絡基礎
6.1 計算機網絡基本知識
6.1.1 計算機網絡的概念
6.1.2 計算機網絡的分類
6.1.3 計算機網絡的拓撲結構
6.1.4 計算機網絡的體系結構
6.2 數據通信技術
6.2.1 數據通信的基本概念
6.2.2 數據交換技術
6.2.3 多路復用技術
6.3 網絡傳輸介質
6.3.1 雙絞線
6.3.2 光纖
6.3.3 無線與衛星通信
6.4 局域網技術
6.4.1 局域網的工作模式
6.4.2 以太網
6.4.3 無線局域網
6.4.4 組建有線局域網
6.5 Internet基礎與應用
6.5.1 IP地址
6.5.2 域名
6.5.3 接入Int
6.5.4 Internet應用
6.6 物聯網
6.6.1 物聯網的概念
6.6.2 物聯網的關鍵技術
6.6.3 物聯網應用
6.7 云計算
6.7.1 云計算的概念
6.7.2 云計算的體系結構
6.7.3 云計算的關鍵技術
6.7.4 云計算的服務
思考題
第7章 數據庫技術基礎
7.1 數據庫概述
7.1.1 數據、信息和數據庫
7.1.2 數據管理技術的發展
7.1.3 數據庫系統的組成及特點
7.1.4 基本數據模型
7.1.5 數據庫系統結構
7.2 數據庫設計
7.2.1 需求分析階段
7.2.2 數據庫概念設計
7.2.3 數據庫邏輯設計
7.2.4 數據庫物理設計
7.3 結構化查詢語言基礎
7.3.1 SQL語言概述
7.3.2 SQL語言基本成分
7.3.3 SQL語言基本語句
7.4 數據庫技術的發展動向
7.4.1 當前主流數據庫——關系數據庫
7.4.2 面向對象數據庫
7.4.3 分布式數據庫
7.4.4 移動數據庫
7.5 大數據時代與NoSQL數據庫
7.5.1 數據時代
7.5.2 NoSQL數據庫
思考題
第8章 信息安全技術
8.1 信息安全概述
8.1.1 信息安全發展階段
8.1.2 信息安全的含義
8.1.3 信息系統面臨的安全風險
8.2 信息安全技術
8.2.1 信息安全基礎
8.2.2 認證技術
8.2.3 網絡安全
8.3 計算機病毒及防治
8.3.1 計算機病毒的起源及發展
8.3.2 計算機病毒的定義
8.3.3 計算機病毒的結構及分類
8.3.4 計算機病毒防治
思考題
第9章 多媒體技術
9.1 多媒體概述
9.1.1 多媒體技術的基本概念
9.1.2 多媒體技術的發展歷程
9.1.3 多媒體技術的研究內容
9.1.4 多媒體技術的應用領域
9.2 多媒體數字化技術
9.2.1 多媒體信息的計算機表示
9.2.2 圖像編輯實踐——Fireworks
9.3 多媒體壓縮技術
9.3.1 概述
9.3.2 可行性
9.3.3 壓縮方法分類
9.3.4 數據壓縮編碼國際標準
思考題
參考文獻
新書資訊