本书以Windows7、Office2010为平台，主要内容包括、计算机与计算思维、计算机硬件基础、计算机操作系统、计算机网络基础、数据的管理与处理、Python程序设计入门、算法初步等。

当今人类社会已经进入信息社会，以计算机技术为核心的信息技术已经渗透到人们
工作和生活的方方面面。开设“大学计算机”课程是信息时代的需要，对学生的信息素
养和计算思维能力培养具有重要意义。“大学计算机”课程是高等院校计算机基础教学的
核心课程，是大学通识教育的重要组成部分，其教学目标是全面培养学生的信息素养、
计算科学修养和计算思维能力，提高学生的计算机应用水平和计算机问题求解能力，为
后续课程的学习奠定基础。
大学计算机基础教学在稳步发展过程中逐渐迎来了重大的转折期。2010 年，部分高
校开始敏锐地跟踪到国内外关于计算思维能力培养的动向，以北京大学、清华大学等为
首的 C9 联盟高校聚会西安，经过认真讨论，提出了“以计算思维为核心的大学计算机
基础课程教学改革”的联合声明，标志着我国大学计算机基础教学进入了新阶段。具体
表现在：第一，进一步确立了“大学计算机”作为大学通识型（基础类）课程的地位，
促进了课程教学内容在新时代的改革与深化；第二，确立了以计算思维培养为导向的课
程教学内容改革的总体目标。
本书主要依据“教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会”于 2015 年编制的
《大学计算机基础课程教学基本要求》的指导思想编写，把互联网时代以计算思维为导向
的新一轮教学改革思想融入书中。从培养学生科学认知能力出发，让学生一入校门就开
始接触与创新思维和计算思维有关的培养模式，潜移默化地培养他们对复杂事物进行抽
样、分解的能力，并能够将复杂问题归纳推导至他们熟悉的简单问题上去；逐步提高创
新思维和计算思维在教学中的影响力，有效提高学生的计算能力和利用信息技术分析和
解决问题的能力；力求出版一部体现以创新思维、计算思维为核心内容的实用的大学计
算机基础课程教材，并逐步构建一个资源齐全的教学网络平台，实现“MOOC+SPOC+课
堂”的教学模式。全书共7章，内容包括：计算机与计算思维、计算机硬件基础、计算
机操作系统、计算机网络基础、数据的管理与处理、Python程序设计入门、算法初步等。
参与本书编写工作的都是从事计算机基础教育多年、有着一线丰富教学经验的教师。
本书由余益、柳永念任主编，姚怡、劳眷、李向华、孙宇任副主编，由李陶深教授
（教育部高等学校计算机基础课程教学指导委员会委员）主审。参与本书编写和审校工作
的还有包金陵、陈大海、黄毅然、焦小焦、滕金芳、伍超奎、易向阳、王淖等老师。全
书由余益统稿。在编写过程中还参考了许多文献和网站资料，在此一并表示衷心的感谢。
本书配套指导书为《大学计算机实验指导与习题集》（余益、姚怡主编）。配备的电
子教案下载地址为www.51eds.com。
由于计算机科学与技术发展日新月异，加之编者水平有限，书中难免有疏漏和不足
之处，恳请广大读者批评指正。
编 者
2016 年 4月于南宁

第 1 章计算机与计算思维.................................................................................... 1
1.1 计算机的产生............................................................................................. 1
1.2 计算与计算科学.......................................................................................... 2
1.2.1 计算与数字化................................................................................... 3
1.2.2 计算科学.......................................................................................... 6
1.2.3 计算科学的研究内容........................................................................ 7
1.3 计算思维..................................................................................................... 7
1.3.1 科学思维.......................................................................................... 8
1.3.2 计算思维概述................................................................................... 8
1.3.3 计算思维的作用..............................................................................11
1.3.4 计算思维对其他学科的影响...........................................................12
1.4 计算机科学................................................................................................14
1.4.1 计算机科学概述..............................................................................14
1.4.2 计算机科学与其他学科的交叉与融合.............................................15
1.5 IT新技术...................................................................................................17
本章小结............................................................................................................22
思考与练习........................................................................................................22
第 2 章计算机硬件基础..................................................................................... 23
2.1 二进制系统................................................................................................23
2.1.1 数制转换.........................................................................................24
2.1.2 数的表示.........................................................................................27
2.1.3 数的运算.........................................................................................29
2.1.4 文本编码.........................................................................................30
2.1.5 图像编码.........................................................................................36
2.1.6 音频编码.........................................................................................37
2.2 计算机体系结构.........................................................................................40
2.2.1 冯·诺依曼体系结构.........................................................................40
2.2.2 冯氏计算机工作原理.......................................................................40
2.2.3 哈佛体系结构..................................................................................42
2.3 计算机硬件组成.........................................................................................42
2.3.1 主板................................................................................................43
大学计算机
2
2.3.2 CPU.................................................................................................44
2.3.3 内存储器.........................................................................................45
2.3.4 外存储器.........................................................................................46
2.3.5 输入设备.........................................................................................49
2.3.6 输出设备.........................................................................................54
2.3.7 总线和接口.....................................................................................55
2.4 计算机指令系统.........................................................................................58
2.4.1 指令格式和分类..............................................................................58
2.4.2 指令系统.........................................................................................59
2.5 计算机的分类及介绍.................................................................................60
2.5.1 计算机的分类..................................................................................60
2.5.2 各种计算机类型介绍.......................................................................61
2.5.3 计算机软件分类..............................................................................63
本章小结............................................................................................................65
思考与练习........................................................................................................65
第 3 章计算机操作系统..................................................................................... 66
3.1 操作系统概述............................................................................................66
3.1.1 操作系统简介..................................................................................66
3.1.2 操作系统的发展历程.......................................................................70
3.1.3 常见的操作系统..............................................................................72
3.2 处理器管理................................................................................................73
3.2.1 进程................................................................................................73
3.2.2 线程................................................................................................75
3.2.3 CPU任务调度.................................................................................75
3.2.4 Windows进程对象和线程对象........................................................78
3.3 存储管理....................................................................................................79
3.3.1 存储单位换算和地址编号...............................................................80
3.3.2 存储管理方式..................................................................................80
3.3.3 Windows内存管理..........................................................................81
3.4 I/O设备管理..............................................................................................82
3.4.1 Windows设备管理的特点...............................................................83
3.4.2 Windows注册表..............................................................................84
3.4.3 Spooling技术..................................................................................85
3.5 文件管理....................................................................................................86
3.5.1 文件................................................................................................87
3.5.2 文件的目录管理..............................................................................89
3.5.3 文件存储空间管理..........................................................................91
目 录
3
3.5.4 Windows文件系统..........................................................................93
3.6 Windows 7的应用......................................................................................95
3.6.1 软硬件的安装与卸载.......................................................................96
3.6.2 控制面板的使用..............................................................................98
3.6.3 虚拟机操作系统的安装.................................................................104
3.6.4 操作系统维护................................................................................106
本章小结..........................................................................................................110
思考与练习......................................................................................................110
第 4 章计算机网络基础................................................................................... 112
4.1 计算机网络概述.......................................................................................112
4.1.1 计算机网络的定义........................................................................112
4.1.2 计算机网络的产生与发展.............................................................113
4.1.3 计算机网络的功能........................................................................114
4.1.4 计算机网络的分类........................................................................114
4.1.5 数据通信基础................................................................................115
4.2 网络的拓扑结构.......................................................................................117
4.2.1 总线形拓扑结构............................................................................117
4.2.2 星形拓扑结构................................................................................117
4.2.3 环形拓扑结构................................................................................118
4.2.4 树形拓扑结构................................................................................118
4.2.5 网状形拓扑结构............................................................................118
4.3 计算机网络的协议及体系结构.................................................................119
4.3.1 协议..............................................................................................119
4.3.2 协议的分层结构............................................................................119
4.3.3 计算机网络的体系结构.................................................................120
4.4 局域网的组成..........................................................................................122
4.4.1 网络硬件.......................................................................................122
4.4.2 网络软件.......................................................................................126
4.4.3 局域网国际标准............................................................................128
4.5 Internet简介............................................................................................130
4.5.1 Internet的发展..............................................................................130
4.5.2 Internet在我国的建设情况............................................................130
4.5.3 Internet提供的常用基本服务........................................................131
4.5.4 接入Internet方式.........................................................................132
4.5.5 网页语言.......................................................................................134
4.6 网络地址..................................................................................................134
4.6.1 物理地址.......................................................................................135
大学计算机
4
4.6.2 IP地址..........................................................................................135
4.6.3 域名..............................................................................................137
4.6.4 统一资源定位符............................................................................138
4.6.5 IPv6...............................................................................................140
4.6.6 常用网络命令................................................................................140
4.7 计算机网络信息安全...............................................................................143
4.7.1 网络安全与信息安全.....................................................................143
4.7.2 造成网络信息不安全的因素.........................................................144
4.7.3 计算机网络信息安全的威胁.........................................................146
4.7.4 信息安全产品................................................................................146
4.7.5 数据加密技术................................................................................147
4.7.6 防火墙技术...................................................................................148
4.7.7 入侵检测技术................................................................................150
本章小结..........................................................................................................151
思考与练习......................................................................................................152
第 5 章数据的管理与处理................................................................................ 153
5.1 数据库技术基础.......................................................................................153
5.1.1 数据库系统的组成........................................................................153
5.1.2 数据库系统的基本特点.................................................................154
5.1.3 数据库系统的结构体系.................................................................155
5.1.4 数据模型及数据库分类.................................................................157
5.1.5 关系数据库...................................................................................160
5.1.6 数据库设计与管理........................................................................165
5.2 Access 2010数据库管理系统...................................................................167
5.2.1 Access 2010概述...........................................................................167
5.2.2 表的建立与维护............................................................................170
5.2.3 数据库查询...................................................................................179
5.2.4 报表..............................................................................................188
5.2.5 窗体..............................................................................................192
5.3 Excel 2010基本知识................................................................................194
5.3.1 Excel 窗口....................................................................................195
5.3.2 工作簿、工作表和单元格.............................................................195
5.3.3 工作簿的建立、打开、保存和保护..............................................196
5.4 工作表的基本操作...................................................................................197
5.4.1 工作表的管理................................................................................197
5.4.2 工作表数据的输入与编辑.............................................................198
5.4.3 工作表格式化................................................................................199
目 录
5
5.5 数据的处理..............................................................................................201
5.5.1 使用公式计算................................................................................201
5.5.2 使用函数计算................................................................................202
5.5.3 数据图表化...................................................................................205
5.5.4 数据分析.......................................................................................206
5.5.5 数据透视表和数据透视图.............................................................209
本章小结..........................................................................................................209
思考与练习......................................................................................................210
第 6 章Python 程序设计入门........................................................................... 211
6.1 程序设计语言简介...................................................................................211
6.1.1 程序设计语言的发展.....................................................................211
6.1.2 常见的程序设计语言.....................................................................212
6.2 Python语言简介......................................................................................213
6.2.1 Python的特点...............................................................................213
6.2.2 安装Python ...................................................................................214
6.2.3 Python内置IDLE集成开发环境的使用........................................215
6.2.4 编程的学习方法............................................................................216
6.3 从turtle图形模块进入Python语言.........................................................216
6.3.1 在IDLE中用turtle 模块画图........................................................216
6.3.2 建立自己的Python程序文件........................................................220
6.4 Python程序中的常量和变量....................................................................221
6.4.1 常量..............................................................................................221
6.4.2 变量..............................................................................................222
6.4.3 通过变量接收用户键盘输入.........................................................223
6.4.4 列表..............................................................................................225
6.5 Python语言的if条件语句.......................................................................226
6.5.1 简单if语句...................................................................................226
6.5.2 if...else语句与if...elif语句...........................................................228
6.6 Python语言的循环语句...........................................................................230
6.6.1 for循环.........................................................................................230
6.6.2 while循环.....................................................................................232
本章小结..........................................................................................................233
思考与练习......................................................................................................233
第 7 章算法初步.............................................................................................. 234
7.1 算法的基本概念.......................................................................................234
7.1.1 算法的定义...................................................................................234
大学计算机
6
7.1.2 算法的描述...................................................................................235
7.1.3 算法的评价...................................................................................236
7.2 队列.........................................................................................................237
7.2.1 队列的定义...................................................................................237
7.2.2 队列的主要算法与Python实现....................................................237
7.2.3 队列的应用...................................................................................238
7.3 栈.............................................................................................................239
7.3.1 栈的定义.......................................................................................239
7.3.2 栈的主要算法与Python实现........................................................239
7.3.3 栈的应用.......................................................................................240
7.4 查找.........................................................................................................241
7.4.1 顺序查找.......................................................................................241
7.4.2 二分查找.......................................................................................241
7.5 排序.........................................................................................................242
7.5.1 简单选择排序................................................................................242
7.5.2 直接插入排序................................................................................244
7.5.3 冒泡排序.......................................................................................245
本章小结..........................................................................................................247
思考与练习......................................................................................................248
参考文献............................................................................................................ 249

余益，女，广西大学计算机与电子信息学院副教授，负责广西大学公共基础教学部的工作，主要研究方向为计算机应用教育，有20多年的教育经历。 柳永念，男，工学硕士，教师，广西大学计算机与电子信息学院讲师。本科毕业于华东师范大学计算机科学专业，获工学学士学位；研究生毕业于湖南大学计算机应用技术专业，获工学硕士学位。