計算機基礎素質教學是大學公共基礎教育的重要組成部分。本書試圖從思想、架構、硬件幾個角度，揭開隱藏在計算機背后的結構組成和工作原理。
全書共7章，涉及設計思想、信息編碼方法、基礎架構、系統工作原理、實際硬件、應用領域等相關知識。
本書以通俗易懂的語言闡述有關計算機的知識，適合作為高等院校非計算機、非自動化類專業計算機基礎教學的教材，也可作為計算機愛好者的入門讀物。
對計算思維的認識首先必須建立在計算機這個物質載體上，本書從發展歷史中發現計算機械的設計思想、從信息編碼的角度看計算機如何實現與現實世界的對話、從基礎架構角度抽絲剝繭地展現計算機的結構組成、從系統的角度闡述計算機的工作過程及原理、打開機箱展示實際硬件，從而循序漸進地展示計算機的基本結構和工作原理。
1．本書從發展歷史中發現計算機械的設計思想、從信息編碼的角度看計算機如何實現與現實世界的對話、從基礎架構角度抽絲剝繭地展現計算機的結構組成、從系統的角度闡述計算機的工作過程及原理、打開機箱展示實際硬件，從而循序漸進地揭開了隱藏在計算機軟硬件背后的結構組成和工作原理。
2．本書試圖以通俗易懂的語言闡述有關計算機的知識，適合作為大學非計算機類專業學生學習計算機的入門教材，學習過程中不需要相關專業基礎課程的學習。
3．本書將為大學生更好地掌握計算思維能力奠定物質基礎，并有助于他們更高效地使用計算機這一工具。
1992年，作者在學習FORTRAN 77時第一次操作計算機，那時還是一個分時共享的小型計算機。2015年，作者參觀了國防科技大學的“天河二號”的工作，雖然只是一部分，但也足夠震撼。2016年，霍金提出的“突破攝星”（Breakthrough Starshot）計劃中，僅有數克重的星芯片上攜帶著攝影、導航和通信等設備。計算機的發展如此迅猛。
實際上，自20世紀40年代以來，計算機就開始深刻地影響著科學與社會的發展�，F今，人類社會已經進入信息社會，以計算機為中心的IT技術正在滲透到社會的各個角落——教育、科研、生活、生產……隨著計算機逐步成為每一個人日常無法離開的工具，隨著各種事務，無論是自然的還是人工的、經濟的還是社會的，都被數字化而成為計算機處理的對象時，信息處理已經成為人們日常工作和生活的基本手段，掌握和駕馭計算機這一基本工具，已經成為現代公民適應信息時代所必需的基本素質。
雖然我國計算機發展起步較晚，但幸運的是，我們跟上了這個時代，計算機、互聯網在我國已經普及。作為國民素質教育的主陣地，高等院校也十分重視計算機基礎素質的教育。20世紀80年代，FORTRAN、ALGOL等編程語言開始進入高等院校的課堂； 1997年，教育部高等教育司提出了計算機基礎教學的“計算機文化基礎—計算機技術基礎—計算機應用基礎”三個層次的課程體系； 2006年，教育部高等教育司確立了“4領域×3層次”的總體架構，構建了“1+X”的課程設置方案； 2013年7月，教育部高等學校大學計算機課程教學指導委員會制訂并發布了《計算思維教學改革白皮書》（征求意見稿），計算思維教育開始受到重視。近幾年，與計算思維相關的一批教材相繼出版。但是，大部分教材忽略了計算思維的物質基礎——計算機，或者僅以很少文字做簡單描述。
另一方面，除了傳統意義上的鐵皮柜子、方形盒子，計算機也化身成為72變的孫悟空，各種形式、各種用途的計算機層出不窮。從超級計算機到個人臺式計算機，再到智能手機和工廠測控設備，到處充斥著計算機的身影。這些都為計算機基礎教學帶來了困難，尤其對于非計算機、非自動化類專業的學生，如何在沒有計算機相關專業基礎課程背景下，快速有效地進行教與學，一直以來都讓作者感到十分困惑。經過這些年的思考與實踐，作者認為，抓住紛繁復雜的表象背后的內在邏輯，是計算機基礎教育的關鍵，就像金庸先生筆下的獨孤九式、太極劍法一樣，只有抓住了事物本質，才能更好地使用它，對于計算機也是如此。這也是本書編寫的初衷。
本書試圖從歷史中發現計算機的設計思想、從信息編碼的角度看計算機如何實現與現實世界的對話、從基礎架構角度抽絲剝繭地展現計算機的結構組成、從系統的角度闡述計算機的工作過程及原理、打開機箱展示實際硬件，從而循序漸進地展示計算機的基本結構和工作原理。
全書共分為7章，劉興長負責第1章、第2章和第7章的編寫，樊友洪負責第3章、第4章的編寫，馬靜恒負責第5章、第6章的編寫，李娜負責資料的收集與整理。
本書以通俗易懂的語言闡述有關計算機的知識，適合作為大學非計算機、非自動化類專業學生學習計算機的入門教材，學習過程中不需要相關專業基礎課程的知識背景。本書將為大學生更好地掌握計算思維能力奠定物質基礎，有助于他們更高效地使用計算機完成各類專業任務。
第1章思想： 歷史串起的珍珠
1.1從蠻荒走向文明： 數與計算
1.2黑暗中的思想火花： 將思維注入機械
1.2.1原始工具： 輔助存儲
1.2.2初期機械式計算： 自動計算萌芽
1.2.3巴貝奇與阿達： 將思想的力量注入機械
1.2.4機電式計算： 黎明前的曙光
1.3連接兩個世界： 邏輯與電路
1.3.1二進制與數理邏輯
1.3.2繼電器與電子管
1.3.3奇異的結合： 邏輯與電路
1.3.4完美的效果： 加法解決一切
1.4理論的奠基： 圖靈和圖靈機
1.4.1圖靈機
1.4.2解謎者
1.4.3ACE報告
1.4.4人工智能之父
1.5架構大師： 馮·諾依曼
1.5.1名不符實的ENIAC
1.5.2名滿天下的EDVAC報告草案
1.5.3兒孫滿堂然后是計算機之父
1.6發明引領： 計算機發展的幾個歷史階段
小結
復習題
第2章編碼： 機器與世界的對話
2.1數值的編碼
2.1.1數制轉換
2.1.2整數編碼
2.1.3浮點數編碼
2.2字符的編碼
2.2.1ASCII編碼
2.2.2漢字編碼
2.2.3ANSI
2.2.4Unicode
2.3圖形與圖像的編碼
2.3.1圖像編碼
2.3.2分辨率
2.3.3圖形編碼
2.3.4視頻編碼
2.4聲音的編碼
2.4.1采樣
2.4.2量化與編碼
2.4.3數據量計算
2.4.4聲音的還原
2.5編碼數據壓縮
2.5.1文本數據壓縮
2.5.2圖像數據壓縮
2.5.3音頻數據壓縮
2.5.4視頻數據壓縮
小結
復習題
第3章架構： 計算機內部結構探秘
3.1經典計算機結構——馮·諾依曼結構
3.1.1馮·諾依曼計算機的設計思想
3.1.2馮·諾依曼計算機的基本結構
3.1.3風暴之中的《報告草案》和“計算機之父”
3.2存儲器組織
3.2.1存儲器的邏輯結構
3.2.2存儲器容量與存儲器地址位數
3.3處理器功能與邏輯結構
3.3.1處理器的功能
3.3.2處理器的邏輯結構
3.4馮·諾依曼計算機的工作過程
3.4.1指令與程序的存儲
3.4.2程序的自動執行原理
3.4.3硬件和軟件的劃分： 各司其職的設計哲學
3.5計算機的總線架構
3.5.1總線架構的基本概念
3.5.2計算機硬件結構的擴展： 分層次的多總線架構
3.6計算機的分層存儲體系
3.6.1為什么需要多種類型存儲器： 性能與成本的平衡之道
3.6.2計算機硬件結構的擴展： 計算機的分層存儲體系
3.6.3有關分層存儲的思維擴展
小結
復習題
第4章原理： 計算機系統是如何工作的
4.1計算機系統
4.1.1計算機系統的構成
4.1.2硬件功能的擴展： 操作系統
4.2計算機的操作系統管理
4.2.1外存與文件管理
4.2.2存儲器管理
4.2.3處理器管理
4.2.4其他功能
4.2.5本節小結
4.3計算機的運行
4.3.1程序的運行
4.3.2計算機的啟動
4.3.3計算機的關閉
小結
復習題
第5章硬件： 打開計算機的機箱
5.1主板
5.1.1主板的結構
5.1.2主板芯片組
5.1.3常見的主板插槽與接口
5.2微處理器的硬件特性
5.2.1微處理器的基本技術參數
5.2.2典型的微處理器及生產廠商
5.3內存
5.3.1半導體存儲器的分類
5.3.2內存的基本技術參數
5.3.3隨機存儲器
5.4外存
5.4.1硬盤
5.4.2光盤
5.4.3移動存儲器
5.5顯卡與顯示器
5.5.1顯卡的功能與結構
5.5.2顯卡的性能指標
5.5.3顯示器
5.6網絡設備
5.6.1網絡線纜
5.6.2網絡硬件設備
小結
復習題
第6章應用： IT時代的齒輪
6.1數值計算
6.2信息管理
6.3輔助設計
6.3.1計算機輔助設計
6.3.2計算機輔助制造
6.3.3計算機輔助診斷
6.3.4計算機輔助教育
6.4控制與監測
6.5人工智能
6.5.1概述
6.5.2人工智能的研究及應用領域
小結
復習題
第7章未來： 你是誰
參考文獻
新書資訊