本書內(nèi)容包括計算機組成及工作原理、計算機軟件與信息表示、計算機網(wǎng)絡與信息安全、計算機新技術、大數(shù)據(jù)應用技術，以及計算思維與程序設計。 全書分為3部分： 第1部分(第1~4章)為基礎篇，著重介紹現(xiàn)代信息技術，主要讓讀者理解計算機硬件的基本工作原理、軟件與信息編碼技術、網(wǎng)絡與信息安全，并了解云計算、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實、區(qū)塊鏈技術以及數(shù)字人民幣等計算機新技術； 第2部分(第5章)為大數(shù)據(jù)應用技術篇，著重介紹大數(shù)據(jù)相關概念、大數(shù)據(jù)處理的流程、Python處理數(shù)據(jù)與分析以及大數(shù)據(jù)可視化，理解數(shù)據(jù)的收集、存儲、清洗、整理等預處理過程，并對這些數(shù)據(jù)進行簡單分析及可視化展示； 第3部分(第6章)為計算思維與程序設計篇，著重介紹計算平臺問題求解數(shù)據(jù)處理的過程，使讀者掌握問題求解的方法與手段以及正確的科學思維模式，并初步具備運用程序設計的思想與方法求解實際問題的能力，為后續(xù)計算機程序設計等課程的深入學習奠定良好的基礎。 本書既可供多層次、不同專業(yè)的高等院校非計算機專業(yè)本科生使用，通過合理選取，可以滿足不同學時的教學，也可作為計算機等級考試一級、二級基礎理論的參考書，還可作為一般工程技術人員和對計算機技術感興趣的讀者的參考書。
計算機及相關技術的發(fā)展與應用在當今社會生活中發(fā)揮著前所未有且越來越重要的作用，計算機與人類的生活息息相關，是不可或缺的工作工具和生活工具。因此，計算機教育應面向社會，與時代同行。為進一步推動高等學校計算機基礎教育的發(fā)展，教育部高等學校計算機科學與技術教學指導委員會發(fā)布了《關于進一步加強高等學校計算機基礎教學的意見暨計算機基礎課程教學基本要求(試行)》(簡稱白皮書)。白皮書建議各高等學校在課程設置中采用1 X方案，即大學計算機基礎課程 若干必修或選修課程。
目前，大學計算機基礎課程主要由理論部分和實踐部分構成，本書是為大學計算機基礎課程的理論部分編寫的。全書內(nèi)容共分6章。第1章是計算機組成及工作原理； 第2章是計算機軟件與信息表示； 第3章是計算機網(wǎng)絡與信息安全； 第4章是計算機新技術； 第5章是大數(shù)據(jù)應用技術； 第6章是計算思維與程序設計。其中，第1~3章重點對計算機信息技術相關的基礎知識做了全景式介紹，屬于基本原理性內(nèi)容，力求講解簡潔與說理透徹。第4章屬于技術性內(nèi)容，做了粗線條的介紹，讀者在將來學習和工作中還可以進一步學習和加深理解。隨著大數(shù)據(jù)技術的迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術越來越重要，已被列為國家重大發(fā)展戰(zhàn)略。越來越多的專業(yè)領域都需要和大數(shù)據(jù)技術結合，因此第5章著重介紹大數(shù)據(jù)應用技術。同時，計算思維的培養(yǎng)是由九校聯(lián)盟(C9)率先從美國常春藤名校引入國內(nèi)的計算機基礎類課程，經(jīng)過幾年的實踐在國內(nèi)已經(jīng)取得了較好的效果，教育部高等學校計算機基礎課程教學指導委員會建議有條件的高校開設相關內(nèi)容的教學，因此第6章重點介紹計算思維和程序設計基礎。
本書在精心編排課程內(nèi)容的同時，結合相關章節(jié)的知識點，引入思政教育的內(nèi)容。例如，第1章的計算機組成及工作原理，介紹光刻機，讓學生了解計算機硬件的核心芯片的制作過程，以及在這個制作過程中，美國是如何對我們設置重重障礙的，激發(fā)同學們的愛國熱情，理解落后就要挨打的道理； 第2章的計算機軟件與信息表示，介紹華為的鴻蒙操作系統(tǒng)，讓學生理解操作系統(tǒng)的重要性以及華為科學家們多年潛心鉆研，打破美國對于操作系統(tǒng)的壟斷，提升學生們的自信心，同時教育學生們要能沉下心來，把冷板凳坐熱才能取得重大的研究成果； 第3章的計算機網(wǎng)絡與信息安全，介紹我國發(fā)起的雪人計劃，讓學生充分認識到，雖然我們是網(wǎng)絡大國，但還不是網(wǎng)絡強國，要想變成網(wǎng)絡強國就需要把網(wǎng)絡安全的控制權牢牢掌控在自己手上，還需要我們大學生努力學習，把祖國建設為網(wǎng)絡強國； 第4章的計算機新技術，介紹我國自主研發(fā)的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)，中國科學家們憑著一股不服輸?shù)捻g勁，在重重困難下，一次次地進行突破，攻克了一道又一道的技術難題，讓同學們理解，大國重器必須掌握在自己手里，培養(yǎng)學生的責任感、自豪感和榮譽感。
參與本書編寫的有熊福松、黃蔚、張志強、李小航、凌云、沈瑋，全書由熊福松統(tǒng)稿，朱鋒和金海東老師對本書的編寫給予了很多指導性意見。本書是集體智慧的結晶，在編寫過程中得到蘇州大學東吳學院大學計算機系全體老師的大力支持，在此謹向付出辛勤勞動的各位老師表示感謝！ 同時，本書的出版得到了全國高等院校計算機基礎教育研究會研究項目計算機基礎課課程思政教學研究與探索（項目號： 2021AFCEC400）、2021年蘇州大學課程思政示范項目計算機信息技術（計算思維）的資助，在此一并表示衷心的感謝！
本書的編寫力求做到由淺入深、層次分明、概念清晰，在選取案例時追求生動、通俗易懂，同時涉及的知識點盡量全面、實用且新穎。由于編者水平有限，書中難免存在不足之處，敬請廣大讀者和同行不吝指正。
編者
2021年4月
第1部分基礎篇
第1章計算機組成及工作原理
1.1計算機概述
1.1.1計算機發(fā)展歷史
1.1.2計算機分類
1.2微電子技術
1.2.1集成電路
1.2.2摩爾定律
1.3計算機的組成與工作原理
1.3.1馮·諾依曼體系結構
1.3.2五大基本部件
1.3.3計算機的工作原理
1.4PC的組件
1.4.1主板
1.4.2CPU
1.4.3存儲器
1.4.4輸入輸出設備
習題
閱讀材料1： 光刻機
閱讀材料2： 未來計算機
第2章計算機軟件與信息表示
2.1軟件概述
2.1.1程序與軟件
2.1.2軟件的分類
2.2操作系統(tǒng)
2.2.1操作系統(tǒng)概述
2.2.2操作系統(tǒng)的功能
2.2.3常見操作系統(tǒng)
2.3信息與信息表示
2.3.1信息
2.3.2數(shù)制與數(shù)制轉(zhuǎn)換
2.3.3數(shù)值的編碼
2.3.4文本的編碼
2.3.5圖像的編碼
2.3.6其他信息的編碼
習題
閱讀材料： 鴻蒙操作系統(tǒng)
第3章計算機網(wǎng)絡與信息安全
3.1通信技術
3.1.1通信系統(tǒng)
3.1.2網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)
3.1.3網(wǎng)絡互聯(lián)設備
3.1.4數(shù)據(jù)交換技術
3.1.5多路復用技術
3.2計算機網(wǎng)絡基礎
3.2.1計算機網(wǎng)絡概述
3.2.2計算機網(wǎng)絡的組成
3.2.3計算機網(wǎng)絡的分類
3.2.4計算機網(wǎng)絡體系結構
3.3局域網(wǎng)
3.3.1局域網(wǎng)簡介
3.3.2以太網(wǎng)
3.3.3無線局域網(wǎng)
3.4Internet
3.4.1Internet簡介
3.4.2IP地址
3.5信息安全
3.5.1信息安全概述
3.5.2數(shù)據(jù)加密技術
3.5.3身份鑒別技術
3.5.4防火墻
3.5.5計算機病毒及其防治
習題
閱讀材料： 雪人計劃
第4章計算機新技術
4.1云計算
4.1.1云計算概述
4.1.2云計算的分類
4.1.3云計算的關鍵技術及存在的問題
4.2人工智能
4.2.1什么是人工智能
4.2.2人工智能的研究途徑
4.2.3人工智能的研究目標
4.2.4人工智能的研究領域
4.2.5人工智能的進展
4.3物聯(lián)網(wǎng)
4.3.1物聯(lián)網(wǎng)概述
4.3.2物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術
4.3.3物聯(lián)網(wǎng)的應用
4.4虛擬現(xiàn)實技術與增強現(xiàn)實技術
4.4.1虛擬現(xiàn)實技術概述
4.4.2虛擬現(xiàn)實技術基礎及硬件設備
4.4.3增強現(xiàn)實技術概述
4.4.4虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實的應用
4.5區(qū)塊鏈技術
4.5.1區(qū)塊鏈技術概述
4.5.2區(qū)塊鏈的概念
4.5.3區(qū)塊鏈的類型
4.5.4區(qū)塊鏈的特征
4.5.5區(qū)塊鏈的架構模型
4.5.6區(qū)塊鏈的核心技術
4.5.7區(qū)塊鏈的應用
4.6數(shù)字人民幣
4.6.1數(shù)字人民幣的概念
4.6.2數(shù)字人民幣發(fā)展歷史
4.6.3數(shù)字人民幣的基本理念
4.6.4數(shù)字人民幣的期待作用及價值意義
習題
閱讀材料1： 北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)
閱讀材料2： 人工智能的應用AlphaGo
第2部分大數(shù)據(jù)應用技術篇
第5章大數(shù)據(jù)應用技術
5.1大數(shù)據(jù)概述
5.1.1大數(shù)據(jù)的發(fā)展背景
5.1.2大數(shù)據(jù)的基本概念
5.1.3大數(shù)據(jù)應用經(jīng)典案例
5.1.4大數(shù)據(jù)處理的基本流程
5.2大數(shù)據(jù)的獲取
5.2.1大數(shù)據(jù)來源
5.2.2大數(shù)據(jù)采集
5.2.3互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)抓取
5.2.4數(shù)據(jù)預處理
5.3大數(shù)據(jù)存儲
5.3.1數(shù)據(jù)庫基礎
5.3.2關系數(shù)據(jù)庫
5.3.3非關系數(shù)據(jù)庫
5.3.4大數(shù)據(jù)存儲技術簡介
5.4大數(shù)據(jù)處理與分析
5.4.1大數(shù)據(jù)處理與分析簡介
5.4.2Python編程基礎
5.4.3Pandas數(shù)據(jù)處理與分析
5.5大數(shù)據(jù)可視化
5.5.1數(shù)據(jù)可視化簡介
5.5.2數(shù)據(jù)可視化工具
5.5.3大數(shù)據(jù)可視化典型案例
5.5.4Python數(shù)據(jù)可視化
習題
閱讀材料： 大數(shù)據(jù)競賽平臺Kaggle
第3部分計算思維與程序設計篇
第6章計算思維與程序設計
6.1計算思維基礎
6.1.1計算思維的概念
6.1.2計算思維與算法
6.1.3算法、程序與程序設計語言
6.1.4程序設計
6.2一個簡單的計算機程序
6.2.1程序代碼
6.2.2空白和注釋
6.2.3預處理指令
6.2.4函數(shù)
6.2.5程序輸出
6.2.6程序的編譯運行
6.3順序結構程序
6.3.1數(shù)據(jù)與輸出
6.3.2數(shù)據(jù)輸入
6.3.3算術運算
6.3.4使用函數(shù)
6.3.5幾個常用函數(shù)
6.4選擇結構程序
6.4.1關系運算
6.4.2邏輯運算
6.4.3if語句
6.4.4if語句嵌套
6.4.5switch語句
6.5循環(huán)結構程序
6.5.1while循環(huán)
6.5.2do…while循環(huán)
6.5.3for循環(huán)
6.5.4循環(huán)嵌套
6.6Windows桌面程序
6.6.1Windows桌面程序結構
6.6.2創(chuàng)建Windows桌面程序
6.6.3輸出文本
6.6.4繪制圖形
6.6.5輸入處理
6.6.6幾個重要消息
習題
閱讀材料： 程序之美
參考文獻
附錄部分習題參考答案
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