大學計算機：計算與信息素養（第2版） pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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戰德臣，聶蘭順，張麗傑 等 著

齣版社： 高等教育齣版社

ISBN：9787040289961

版次：2

商品編碼：11714583

包裝：平裝

叢書名： “十二五”普通高等教育本科國傢級規劃教材 ，

開本：16開

齣版時間：2014-02-01

用紙：膠版紙

頁數：307

字數：490000

正文語種：中文

內容簡介

　　《大學計算機：計算與信息素養（第2版）》是計算思維通識類課程“大學計算機”的教材，力求將蘊涵在計算機學科中的經典計算思維和信息時代人們應具備的基本計算素養結閤起來進行係統、全麵的介紹。《大學計算機：計算與信息素養（第2版）》分為四個部分：第1-3章的基本思路為由計算到計算思維，由符號化、計算化到自動化，進而講解什麼是程序、程序的構造性及程序構造的基本手段；第4-6章進一步講解程序是如何被執行的，由機器級程序的執行講解到復雜環境下程序的執行，進而講解到不同層麵下的程序編寫，即程序設計問題；第7-9章介紹什麼是算法，如何用算法進行問題求解，進一步以兩類典型的算法來闡述為什麼要研究算法和怎樣研究算法；第10-13章的基本思路是在具有瞭前麵的計算思維後，使學生進一步具有較為全麵的信息素養。
　　《大學計算機：計算與信息素養（第2版）》可作為高等學校首門計算機課程的教材，也可作為學習計算機知識的參考書；對計算機教育工作者、從事計算機工作的人員，也有較高參考價值。

作者簡介

　　戰德臣，哈爾濱工業大學計算機學院教授，博士生導師，哈爾濱工業大學教學名師奬獲得者，寶鋼教育基金優秀教師奬獲得者，教育部高等學校大學計算機課程教學指導委員會委員。先後完成國傢863計劃課題、國傢自然科學基金課題、國傢科技支撐計劃課題等20餘項，其成果獲省部級科技進步一等奬1項、二等奬3項、三等奬3項，在國內外主要刊物上發錶論文100多篇，著書6部，獲發明專利2項，軟件著作權22項。目前主要研究新型軟件體係結構、雲服務與雲計算、物流／製造服務係統、軟件建模與復用、業務過程管理、數據與知識工程、企業資源規劃與供應鏈管理係統。自1998年以來，一直從事“大學計算機”課程的教學工作，並緻力於計算思維與教育教學改革方麵的研究工作，是教育部大學計算機課程改革項目“理工類高校計算思維與計算機課程研究及教材建設”的主持人。
　　
　　聶蘭順，博士，哈爾濱工業大學副教授，碩士生導師，法國剋萊濛費郎第二大學訪問教授，美國聖路易斯華盛頓大學訪問學者。主持（並完成）國傢863計劃課題、國傢自然科學基金項目、國傢科技支撐計劃課題等國傢級課題6項，參與國傢科技重大專項課題等國傢級、省部級課題10餘項，成果獲省部級科技進步一等奬1項，二等奬3項，發錶學術論文40餘篇，獲發明專利2項，軟件著作權18項，編撰教材2部。主要研究信息物理係統、資源調度、智能優化方法等。自2007年以來，一直從事“大學計算機”課程教學實踐及麵嚮計算思維的教學改革研究，獲校青年教師教學基本功競賽一等奬，主持完成校“985”工程教學項目“麵嚮拔尖創新人纔培養的計算思維通識教育課程建設”。
　　
　　張麗傑，哈爾濱工業大學副教授。長期以來一直從事計算機專業及非計算機專業的教學工作，獲得國傢級教學成果奬3項，黑龍江省教學成果二等奬1項。負責黑龍江省自然科學基金項目1項，參加國傢自然科學基金項目，近年來發錶論文10餘篇。講授“計算機組成原理”、“微型計算機接13”、“微機原理與接口”及“大學計算機”等課程。

目錄

第一部分 計算機與計算
第1章 計算機、計算與計算思維
1.1 計算機
1.2 什麼是計算
1.3 怎樣進行自動計算
1.3.1 機械計算的探索曆程
1.3.2 基於二進製的電子計算的探索曆程
1.3.3 計算係統的探索曆程
1.4 計算係統的進一步發展
1.5 計算機科學與計算科學
1.6 計算之樹——大學計算思維教育空間
1.6.1 計算之樹的樹根——計算技術與計算係統的奠基性思維
1.6.2 計算之樹的樹乾——通用計算環境的進化思維
1.6.3 計算之樹的雙色枝乾——交替促進與共同進化的問題求解思維
1.6.4 計算之樹的樹枝——計算與社會／自然環境的融閤思維
1.6.5 計算之樹的另外兩個維度——網絡化思維與數據化思維
1.7 本章小結
第2章 0和1——語義符號化、符號計算化與計算自動化
2.1 自然／社會現象被錶達成符號就可以推演和計算
2.2 任何信息都可以被錶示成0，1也就都能被計算
2.2.1 數值信息錶達成0和1——二進製
2.2.2 數值信息的符號也可以錶達成0和1——機器數
2.2.3 數值信息的小數點的錶達——定點數與浮蠃數
2.2.4 英文字母符號等非數值性信息錶達成0和1——編碼
2.2.5 中文漢字等非數值性信息錶達成0和1——漢字編碼及處理
2.2.6 多媒體信息錶達成0和1——圖像、聲音及視頻編碼
2.3 任何計算都可以轉換為邏輯運算來實現
2.3.1 0和1與邏輯——思維方式與邏輯運算
2.3.2 二進製四則運算與邏輯運算的統
2.4 0和1及其邏輯運算可以被自動執行——基本門電路
2.5 分層構造與構造集成——由簡單係統構造復雜係統
2.6 本章小結
第3章 程序與遞歸：組閤、抽象與構造
3.1 計算係統與程序
3.2 程序的構造——組閤與抽象
3.2.1 數值與運算組閤式
3.2.2 通過名字使用計算對象——命名組閤式
3.2.3 通過名字使用計算對象——命名新運算
3.2.4 運算組閤式的計算
3.2.5 帶條件的計算規則及其構造
3.3 程序構造的基本手段——遞歸與迭代
3.3.1 遞歸的感性認識——具有自相似性重復的事物
3.3.2 數學中的遞推式與數學歸納法
3.3.3 計算中的遞歸及遞歸函數——構造
3.3.4 遞歸的運用——用有限的語句定義對象的無限集閤
3.3.5 程序的遞歸構造——自身調用自身，高階調用低階
3.3.6 遞歸與迭代和循環的關係
3.4 本章小結

第二部分 計算係統
第4章 馮·諾依曼計算機——機器級程序及其執行
4.1 通用計算機器的核心——指令、程序及其執行
4.1.1 圖靈機的基本思想——數據、指令、程序及其自動執行
4.1.2 基本圖靈機模型——以狀態變換錶達程序及其執行
4.2 馮·諾依曼計算機——存儲程序與自動執行
4.3 機器指令與機器級程序與算法
4.4 存儲器——可按地址自動存取內容的部件
4.5 運算器和控製器暨CPU——可自動執行機器指令和程序的部件
4.6 機器級程序的存儲與執行
4.7 本章小結
第5章 現代計算機——復雜環境下分工、閤作與協同執行程序
5.1 現代計算機的基本構成
5.2 現代計算機的神經中樞——操作係統
5.3 存儲體係——不同性能資源的組閤優化思維
5.4 存儲體係環境下的分工、閤作與協同
5.5 操作係統對不同資源的管理
5.5.1 磁盤與文件管理——化整為零，零存整取
5.5.2 內存管理與處理機管理
5.6 操作係統管理和控製著程序的執行——閤作與協同
5.7 操作係統對資源的高效協同利用——分時與並行控製
5.8 現代計算機的演進與發展
5.9 現代計算機的工作過程
5.10 本章小結
第6章 由機器語言到高級語言——程序設計
6.1 由機器語言到高級語言
6.1.1 機器語言、匯編語言與匯編程序（編譯器）
6.1.2 高級語言與編譯器
6.1.3 計算機語言與編譯器——不同層級語言與編譯器／虛擬機器
6.2 計算機語言（程序）的基本構成要素
……
第三部分 算法思維
第四部分 信息素養

精彩書摘

　　《大學計算機：計算與信息素養（第2版）》：
　　1.6.1計算之樹的樹根——計算技術與計算係統的奠基性思維
　　計算之樹的樹根體現的是計算技術與計算係統最基礎、最核心的或者說奠基性的技術或思想，這些思想對於今天乃至未來研究各種計算手段仍有著重要的影響。仔細分析這些思想，本書認為“O和1”、“程序”和“遞歸”三大思維最重要。
　　“O和1”的思維：計算機本質上是以0和1為基礎來實現的。“0和1”的思維體現瞭“語義符號化→符號計算化→計算0（和）1化→0（和）1自動化→分層構造化→構造集成化”的思維，體現瞭軟件與硬件之間最基本的連接紐帶，體現瞭如何將“社會／自然”問題轉變為“計算問題”，進一步再將“計算問題”轉變成“自動計算問題”的基本思維模式，是最基本的抽象與自動化機製，是最重要的一種計算思維。
　　“程序”的思維：一個復雜係統是怎樣實現的？係統可被認為是由基本動作（注：基本動作是容易實現的）以及基本動作的各種組閤所構成（注：多變的、復雜的動作可由基本動作的各種組閤來實現）。因此實現一個係統僅需實現這些基本動作以及實現一個控製基本動作組閤與執行次序的機構。對基本動作的控製就是指令；而指令的各種組閤及其次序就是程序。係統可以按照“程序”控製“基本動作”的執行以實現復雜的功能。指令與程序的思維體現瞭基本的抽象、構造性錶達與自動執行思維，計算機或者計算係統就是能夠執行各種程序的機器或係統，也是最重要的一種計算思維。
　　“遞歸”的思維：遞歸是可以用自相似方式或者自身調用自身方式不斷重復的一種處理機製，是以有限的錶達方式來錶達無限對象實例的一種方法，是最典型的構造性錶達手段與重復執行手段，被廣泛地用於構造語言、構造過程、構造算法、構造程序。遞歸體現瞭計算技術的典型特徵，是實現問題求解的一種重要的計算思維。計算理論認為，遞歸函數是可計算函數的精確的數學描述，圖靈機本質上也是遞歸：圖靈可計算函數與遞歸函數等價，凡可計算的函數都是一般遞歸函數，即丘奇一圖靈命題，說明計算係統是一種可遞歸計算的係統，由此也可看齣遞歸對計算技術與計算係統的奠基性思維作用。
　　1.6.2計算之樹的樹乾——通用計算環境的進化思維
　　計算之樹的樹乾體現的是通用計算環境暨計算係統的發展與進化。深入理解通用計算係統所體現齣的計算思維對於理解和應用計算手段進行各學科對象的研究，尤其是專業化計算手段的研究有重要的意義。這種發展，本書認為可從4個方麵來看。
　　馮·諾依曼機：馮，諾依曼計算機體現瞭存儲程序與程序自動執行的基本思維。程序和數據事先存儲於存儲器中，由控製器從存儲器中一條接一條地讀取指令、分析指令並依據指令按時鍾節拍産生各種電信號予以執行。它體現的是程序如何被存儲、如何被CPU（控製器和運算器）執行的基本思維，理解馮·諾依曼計算機如何執行程序對於利用算法和程序手段解決社會／自然問題有重要的意義。
　　個人計算環境：個人計算環境本質上仍舊是馮·諾依曼計算機，但其擴展瞭存儲資源，由內存（RAM/ROM）、外存（硬盤／光盤／軟盤）等構成瞭存儲體係，隨著存儲體係的建立，程序被存儲在永久存儲器（外存）中，運行時被裝入內存再被CPU執行。它引入瞭操作係統以管理計算資源，它體現的是在存儲體係環境下程序如何在操作係統協助下被硬件執行的基本思維。並行與分布計算環境：並行分布計算環境通常是由多CPU（多核處理器）、多磁盤陣列等構成的具有較強並行分布處理能力的復雜的服務器環境，這種環境通常應用於局域網絡／廣域網絡的計算係統的構建，體現瞭在復雜環境下（多核、多存儲器），程序如何在操作係統協助下被硬件並行、分布執行的基本思維。雲計算環境：雲計算環境通常由高性能計算結點（多計算機係統、多核微處理器）和大容量磁盤存儲結點所構成，為充分利用計算結點和存儲結點，其能夠按使用者需求動態配置形成所謂的“虛擬機”、“虛擬磁盤”，而每一個虛擬機、每一個虛擬磁盤則像一颱計算機、一個磁盤一樣來執行程序或存儲數據。它體現的是按需索取、按需提供、按需使用的一種計算資源虛擬化、服務化的基本思維。圖靈奬獲得者Edsger Dijkstra說過：“我們所使用的工具對我們的思維習慣會産生重要影響，進而它將影響我們的思維能力。”這從一個方麵說明，通用計算環境的進化思維是很重要的計算思維，理解瞭計算環境，不僅對新計算環境的創新有重要影響，而且對基於先進計算環境的跨學科創新也會産生重要的影響。
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