大學計算機基礎

戴青，中原科技學院理工學部部長兼信息工程學院院長，原解放軍信息工程大學教授，研究生導師。曾兩次榮立三等功，兩次獲得全軍軍隊院校育才獎“銀獎”，軍隊院校三類崗位津貼，受聘為總參謀部軍訓部模擬訓練組評獎專家、總參謀部鄭州科技創新工作站進站專家。長期從事信息安全和計算機體系結構教學、科學研究工作，先後主持或參與軍地縱橫向課題20余項，獲得軍隊和地方科技進步獎十余項，先後公開發表論文100余篇，主編、參編著作及教材並正式出版14部。

 

第 1 章 信息革命與數字技術基礎 1

1.1信息與信息革命 2

1.1.1信息的概念與特征 2

1.1.2信息革命的挑戰 2

1.1.3新一代信息技術 3

1.1.4信息技術與各學科的融合 6

1.2二進制數字的概念及其基本運算 8

1.2.1二進制數字的概念 8

1.2.2布爾代數 9

1.2.3數字電路基礎 10

1.3計算機中的數制與進制轉換 12

1.3.1進位計數制 12

1.3.2二進制數的表示單位 13

1.3.3各種進制數之間的相互轉換 14

1.4數值型數據的表示和處理 16

1.4.1定點數 16

1.4.2浮點數 17

1.4.3原碼、反碼與補碼 17

1.5非數值型數據的編碼 19

1.5.1字符編碼 19

1.5.2字形編碼 24

1.6信息倫理與道德法律 25

1.6.1信息倫理與道德規範 25

1.6.2信息倫理與職業規範 27

1.6.3信息安全與隱私保護 28

本章小結 29

本章習題 29

第 2 章 計算機與計算思維 31

2.1 計算機概述 31

2.1.1現代計算機的發展 32

2.1.2計算機的分類 33

2.1.3計算機特點與應用 34

2.1.4計算機的發展方向與新型計算機 37

2.2計算機的基本工作原理 39

2.2.1圖靈機 39

2.2.2馮·諾依曼體系結構計算機 40

2.2.3指令及指令的執行 41

2.3計算機系統 44

2.3.1計算機系統的組成 44

2.3.2 微型計算機系統基本結構及主要性能參數 45

2.3.3 微型計算機的主機系統 46

2.3.4微型計算機的外部設備 53

2.3.5 計算機軟件系統 58

2.4計算思維 60

2.4.1計算思維基本概念 60

2.4.2 計算思維的特征 61

2.4.3計算思維的本質 62

2.4.4 計算思維與計算機技術的關系 62

2.4.5計算思維的應用 63

本章小結 63

本章習題 64

第 3 章 計算機操作系統基礎 66

3.1 操作系統概述 67

3.1.1 操作系統的定義和作用 67

3.1.2 操作系統的分類 67

3.1.3常用操作系統 68

3.2 操作系統的基本功能 70

3.2.1 進程管理 70

3.2.2 存儲管理 71

3.2.3 文件管理 72

3.2.4 設備管理 72

3.3 Windows 11使用基礎 73

3.3.1 Windows 11桌面 73

3.3.2 Windows 11窗口及對話框 77

3.3.3 Windows 11文件管理 79

3.3.4 Windows 11系統設置 81

3.3.5 Windows 11實用小程序 85

3.3.6 Windows 11磁盤管理 86

本章小結 90

本章習題 90

第 4 章 辦公軟件應用 92

4.1 文字處理軟件Word 2016 93

4.1.1 Word 2016概述 93

4.1.2 文檔的創建和編輯 94

4.1.3表格制作 98

4.1.4 插入對象 101

4.1.5 長文檔排版 104

4.2 電子表格軟件 Excel 2016 106

4.2.1 Excel 2016概述 106

4.2.2 Excel 2016的基本操作 106

4.2.3 數據計算與單元格引用 109

4.2.4 數據管理與分析 111

4.2.5 圖表制作與分析 114

4.3 演示文稿軟件 PowerPoint 2016 115

4.3.1 PowerPoint 2016概述 115

4.3.2 演示文稿的創建和編輯 116

4.3.3演示文稿的設置 119

4.3.4 演示文稿的放映設置 120

4.3.5 演示文稿的打印和輸出 122

本章小結 123

本章習題 124

第 5 章 計算機網絡技術 125

5.1計算機網絡的概念與體系 125

5.1.1　計算機網絡的概念和分類 125

5.1.2　計算機網絡的分層體系結構 126

5.1.3　計算機網絡的數據封裝及傳遞過程 127

5.2　計算機網絡協議 128

5.2.1　網絡節點身份標識協議 128

5.2.2　網絡節點數據傳輸協議 130

5.2.3　網絡鏈路爭用協議 131

5.2.4　網絡資源共享協議 131

5.3　計算機網絡設備 132

5.3.1　網內互連設備 133

5.3.2　網間互連設備 133

5.4　計算機網絡安全 134

5.4.1　身份認證 134

5.4.2　訪問控制 134

5.4.3　入侵檢測與防護 135

5.4.4　網絡安全協議 136

5.5 物聯網技術及應用 137

5.5.1　物聯網概述 137

5.5.2　物聯網感知技術 139

5.5.3　物聯網標識技術 140

5.5.4 空間定位技術 140

5.5.5　物聯網的典型應用 141

本章小結 141

本章習題 142

第 6 章 數據庫設計基礎及其應用 143

6.1 數據庫系統概述 143

6.1.1 數據庫系統的基本概念 144

6.1.2 數據庫系統的發展 144

6.1.3 數據庫系統的基本特點 146

6.1.4 數據庫系統的內部結構體系 146

6.2 數據模型 147

6.2.1 數據模型的基本概念 147

6.2.2 E-R模型 148

6.2.3 層次模型 149

6.2.4 網狀模型 150

6.2.5 關系模型 151

6.3 關系代數 152

6.3.1 關系模型的基本操作 152

6.3.2 關系模型的基本運算 153

6.3.3 關系代數的擴充運算 155

6.4 數據庫設計的基本步驟 156

6.4.1 數據庫設計概述 156

6.4.2 數據庫設計的需求分析 156

6.4.3 數據庫的概念設計 157

6.4.4 數據庫的邏輯設計 158

6.4.5 數據庫的物理設計 159

6.4.6 數據庫的實施 161

6.4.7 數據庫的運行和維護 161

本章小結 162

本章習題 162

第 7 章 程序設計與問題求解 164

7.1 指令與程序 164

7.1.1指令與指令系統 165

7.1.2程序與程序設計語言 165

7.2 程序設計語言的選擇與編程環境 166

7.2.1程序設計語言的選擇 167

7.2.2 Python編程環境 167

7.3 Python程序設計 170

7.3.1 Python程序結構 170

7.3.2 Python數據類型及其表示 171

7.3.3 Python運算符與表達式 173

7.3.4 Python數據的輸入與輸出 175

7.3.5 Python字符串和列表運算 176

7.3.6 Python函數的定義與調用 178

本章小結 179

本章習題 179

第 8 章 大數據與人工智能 181

8.1大數據概述 182

8.1.1大數據發展歷程 182

8.1.2大數據的類型 183

8.1.3大數據的特點 183

8.1.4大數據技術 184

8.2大數據存儲與管理 184

8.2.1分布式分件系統 184

8.2.2 NoSQL數據庫 185

8.2.3雲存儲 185

8.3大數據處理與分析 186

8.3.1批處理計算 186

8.3.2流計算 186

8.3.3圖計算 187

8.3.4查詢分析計算 187

8.4大數據可視化 187

8.4.1大數據可視化的基本概念 188

8.4.2數據預處理 188

8.4.3大數據可視化工具 189

8.4.4大數據可視化的常用方法 190

8.5基於Python庫的數據可視化 191

8.5.1基於turtle庫的數據可視化 191

8.5.2基於Matplotlib庫的數據可視化 191

8.6大數據的應用 192

8.6.1大數據在互聯網領域的應用 193

8.6.2大數據在生物醫學領域的應用 193

8.6.3大數據在物流領域中的應用 193

8.6.4大數據在城市管理領域中的應用 193

8.6.5大數據在金融領域中的應用 193

8.7人工智能基礎及大語言模型 194

8.7.1人工智能的概念 194

8.7.2人工智能的研究方法 196

8.7.3人工智能的研究範疇 197

8.7.4人工智能的應用 198

8.8大語言模型 198

8.8.1大語言模型概念 199

8.8.2大語言模型的核心思想 199

8.8.3大語言模型工具 200

8.8.4大語言模型的應用 200

本章小結 201

本章習題 201