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计算机基础教程 
定 价：35 元 丛书名：应用型信息大类专业“十三五”规划精品教材
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本书是为“大学计算机信息技术”课程编写的教材，是根据社会对应用型高校学生的需求和教育部非计算机专业计算机基础课程教学指导委员会提出的高等学校计算机基础课程教学基本要求组织编写的。全书共分8章，主要内容包括计算机与计算思维、计算机系统组成、算法与数据结构、程序设计基础、软件工程基础、数据库技术基础、计算机网络基础和多媒体技术基础。其中第3～6章的内容是全国计算机等级考试二级公共基础知识部分。本书具有内容丰富、层次清晰、通俗易懂、图文并茂、易教易学的特色，旨在拓展学生的视野，使他们在各自的专业中能够有意识地借鉴、引入计算机科学中的一些理念、技术和方法，提高大学生对计算机的应用能力，同时书中部分内容也是全国计算机等级考试的公共基础知识部分，通过学习，可以提高计算机等级考试的通过率，为学生就业提供条件。
适读人群 ：本书适合作为普通本科院校、独立学院、高职高专等学校非计算机专业的计算机基础课程教材，也可以作为准备参加全国计算机二级考试和江苏省计算机二级考试人员的参考书。
《计算机基础教程》是为非计算机专业的学生学习计算机信息技术而编写的教材。本书系统、全面地介绍了计算机信息技术的概念和发展，结构合理、内容丰富而实用，各章既具独立性又有连贯性，从头到尾贯穿了计算机基础内容。读者不仅能从中了解计算机的基本内容，而且还能掌握计算机的基本原理、基本知识和基本方法，为后续课程的学习打下良好的基础。本书的特点是紧贴非计算机专业教学需求，图文并茂，突出基本原理和基本概念的阐述，同时兼顾了全国计算机二级考试和江苏省计算机二级考试中的公共基础部分。
本书是一本计算机基础课程教材，包含了计算机与信息技术的基础知识和基本操作方法。本书不仅与江苏省计算机等级考试（二级）中的公共基础部分紧密衔接，还加入了全国计算机等级考试（二级）公共基础部分，可作为高等院校非计算机专业计算机公共基础课程教材，也可供自学者或相关领域的工程技术人员学习、参考。本书是由从事多年高校计算机基础教学的专职教师，根据丰富的理论知识和教学经验对历年考试真题的潜心研究，依据最新计算机等级考试大纲编写而成的。本书内容丰富、结构严谨、语言简明扼要、通俗易懂，具有很强的专业性、可操作性和实用性。全书共7章，内容主要包括信息技术概述、信息在计算机中的表示、计算机硬件、计算机软件、软件工程基础、计算机网络、数据库设计基础等。本书由江苏科技大学教师刘广峰、黄霞担任主编，由江苏科技大学汪燕、孙娜、李佳、王红梅、刘书一、杜晓明担任副主编。其中，第1章由汪燕和刘书一编写，第2章由刘广峰和王红梅编写，第3章由黄霞编写，第4章由孙娜编写，第5章由汪燕和李佳编写，第6章由刘广峰和汪燕编写，第7章由刘广峰和杜晓明编写。所有章节由刘广峰和黄霞统稿。另外，在审稿过程中，非常感谢江苏科技大学张家港校区2015级机械电子工程专业胡蓉、成辉，张金同学，机械设计及制作专业王雪、宋海升、李飘逸、高峰同学，江苏科技大学苏州理工学院2015级通信工程专业张风同学、江苏科技大学苏州理工学院2015级电气工程专业薛鹏同学的参与。由于作者水平有限，编写时间仓促，书中难免存在疏漏、不当之处，敬请专家和读者批评指正。为了方便教学，本书还配有电子课件等教学资源包，任课教师和学生可以登录“我们爱读书”网(www.ibook4us.com)免费注册并浏览，或者发邮件至hustpeiit@163.com或levin0811@outlook.com免费索取。
第1章信息技术概述()
1.1信息与信息技术()
1.1.1信息与信息处理()
1.1.2信息技术()
1.1.3信息处理系统()
1.1.4信息产业和信息化()
1.2微电子技术与集成电路()
1.2.1微电子技术()
1.2.2集成电路()
1.3计算机信息系统()
1.3.1计算机信息系统的基本知识()
1.3.2信息系统的结构()
1.3.3信息系统的类型()
1.3.4常见信息系统()
习题()
第2章信息在计算机中的表示()
2.1数字技术基础()
2.1.1信息的基本单位()
2.1.2不同进制数之间的转换()
2.2信息在计算机中的表示()
2.2.1数值信息在计算机中的表示()
2.2.2文字在计算机中的表示()
2.2.3图像在计算机中的表示()
2.2.4声音在计算机中的表示()
2.2.5视频在计算机中的表示()
习题()
第3章计算机硬件()
3.1计算机概述()
3.1.1计算机的发展()
3.1.2计算机的逻辑组成()
3.1.3计算机的分类()
3.1.4计算机的应用()
3.2CPU()
3.2.1CPU的结构()
3.2.2指令()
3.2.3CPU的性能指标()
3.2.4CPU系列型号()
3.3主板()
3.3.1主板的结构类型()
3.3.2主板上的插槽和接口()
3.3.3主板上的芯片()
3.3.4主板选购标准及品牌()
3.4内存储器()
3.4.1存储器的分类()
3.4.2内存储器与数据的存取()
3.4.3随机存储器()
3.4.4只读存储器()
3.4.5内存的发展与性能指标()
3.5外存储器()
3.5.1硬盘()
3.5.2移动硬盘()
3.5.3固态硬盘()
3.5.4U盘、存储卡()
3.5.5光盘存储器()
3.5.6硬盘数据结构()
3.6常用输入/输出设备()
3.6.1I/O相关概念()
3.6.2常用输入设备()
3.6.3常用输出设备()
3.6.4设备与设备驱动程序的关系()
习题()
第4章计算机软件()
4.1软件的概念及分类()
4.1.1软件的概念()
4.1.2软件的分类()
4.1.3操作系统()
4.2算法()
4.2.1算法的概念()
4.2.2常用算法()
4.3数据结构()
4.3.1数据结构的概念()
4.3.2线性表()
4.3.3栈和队列()
4.3.4树和二叉树()
习题()
第5章软件工程基础()
5.1软件工程与软件生命周期()
5.1.1软件危机与软件工程()
5.1.2软件工程过程与软件生命周期()
5.1.3软件工程的目标与原则()
5.2软件开发方法()
5.2.1结构化开发方法()
5.2.2模块化开发方法()
5.2.3面向对象开发方法()
5.3需求分析()
5.3.1需求分析与需求分析方法()
5.3.2结构化分析方法()
5.3.3软件需求规格说明书()
5.4软件设计()
5.4.1软件设计概念()
5.4.2概要设计()
5.4.3详细设计()
5.5软件测试()
5.5.1软件测试概念()
5.5.2软件测试方法()
5.6软件调试()
5.6.1程序调试()
5.6.2软件调试()
5.7软件维护()
5.7.1软件维护概念()
5.7.2软件维护分类()
习题()
第6章计算机网络()
6.1数字通信技术()
6.1.1概述()
6.1.2传输介质()
6.1.3移动通信()
6.1.4调制解调技术()
6.1.5多路复用技术()
6.1.6交换技术()
6.2网络的基本概念()
6.2.1计算机网络基本知识()
6.2.2网络服务与网络软件()
6.2.3网络的性能指标()
6.3计算机局域网()
6.3.1局域网的特点与组成()
6.3.2常用局域网简介()
6.4互联网()
6.4.1TCP/IP协议()
6.4.2IP地址及类型()
6.4.3互联网的接入技术()
6.5互联网提供的服务()
6.5.1电子邮件()
6.5.2文件传输()
6.5.3远程登录()
6.5.4WWW信息服务()
6.6网络信息安全()
6.6.1概述()
6.6.2数据加密()
6.6.3数字签名()
6.6.4身份鉴别与访问控制()
6.6.5防火墙()
6.6.6计算机病毒防范()
习题()
第7章数据库设计基础()
7.1数据库的基本概念()
7.1.1数据库管理技术的发展阶段()
7.1.2数据库系统()
7.1.3数据库系统的三级模式和两级映射()
7.2数据模型()
7.2.1数据模型定义及分类()
7.2.2ER图()
7.3关系数据库()
7.3.1关系数据模型()
7.3.2关系的操作()
7.3.3关系数据库标准语言SQL()
习题()
习题答案()
参考文献()
第2章信息在计算机中的表示第2章信息在计算机中的表示
信息表示是计算机科学中的基础理论，通过对本章的学习，我们可以了解到计算机科学中的常用数制及其相互之间的转换，以及字符、数字、图像、声音等各种丰富多彩的外部信息在计算机中的表示方法。2.1数字技术基础数字技术是采用0和1两个数字来表示、处理、存储和传输信息的技术。采用数字技术实现信息系统，这是电子信息技术的发展趋势。2.1.1信息的基本单位1. 比特比特是计算机和其他数字系统处理、存储和传输信息的最小单位，一般用小写字母b表示。其英文为bit，是binary digit的缩写，中文译为二进位数字或二进制，简称“位”。比特只有数字0或者数字1两种取值状态。字节用大写字母B来表示，每字节包含8比特。比特在不同的场合有不同的含义：有时候用它来表示数值，有时候用它来表示文字和符号，有时候用它来表示图像，有时候用它来表示声音。2. 比特的存储存储1比特需要使用具有两种稳定状态的设备，例如开关、继电器、灯泡等。在计算机数字系统中，比特的存储经常使用一种称为触发器的双稳态电路来完成。触发器有两个稳定状态，可分别用来表示0和1，在输入信号的作用下，它可以记录1比特。在计算机信息处理系统中，使用各种不同类型的存储器来存储二进制信息时，存储容量的度量单位要比字节大得多，经常使用的单位有以下几个。（1） 在计算机内存储器中使用2的n次幂来计算。千字节（KB），1 KB=210 B=1024 B兆字节（MB），1 MB=220 B=1024 KB吉字节（GB），1 GB=230 B=1024 MB太字节（TB），1 TB=240 B=1024 GB（2） 计算机外存储器容量经常使用10的n次幂来计算。1 MB=103 KB=1 000 KB1 GB=106 KB=1 000 000 KB1 TB=109 KB=1 000 000 000 KB3. 比特的传输在数据通信和计算机网络中传输二进位信息时，是一位一位串行传输的，传输单位是比特/秒。经常使用的传输速率单位有比特/秒（b/s，也写为bps）、千比特/秒（Kb/s）、兆比特/秒（Mb/s）、吉比特/秒（Gb/s）、太比特/秒（Tb/s）。4. 进位计数制数制也称进位计数制，是指用一组固定的符号和统一的规则来表示数制的方法。在日常生活中，我们习惯使用十进制数，但是计算机在存储、处理和传输数据时使用的是二进制数，程序员还习惯使用八进制和十六进制数，这些数制的特点很相似，都是按进位的方式进行计数，不同位上的数码表示不同的值。某数制的基数是指该数制中允许选用的基本数码的个数。权值是指一个数码处在数的不同位置时，它所代表的数值是不同的。每个数码所表示的数值等于该数码乘以一个与数码所在位置有关的常数（即权值）。对于任何一种进制数都可以写成按其权展开的多项式之和，即任何一个有n位整数m位小数的r进制数N可表示为：N=an-1×rn-1+an-2×rn-2+…+a1×r1+a0×r0+a-1×r-1+…+a-m×r-m
=∑n-1i=-mairi
其中，ai是数码，r是基数，ri是权值。十进制数，基数是10，有0、1、2、3、4、5、6、7、8、9十个数码，进位方式为逢十进一，权值为10i。标志：尾部加D或缺省。【例2.1】把3568.475D写成按其权值展开的多项式之和。 3568.475D=3×103+5×102+6×101+8×100+4×10-1+7×10-2+5×10-3二进制数，基数是2，有0和1两个数码，进位方式为逢二进一，基数是2，权值是2i。标志：尾部加B。【例2.2】把101010110.11B写成按其权展开的多项式之和。101010110.11B=1×28+0×27+1×26+0×25+1×24+0×23
+1×22+1×21+0×20+1×2-1+1×2-2八进制数，基数是8，有0、1、2、3、4、5、6、7八个数码，进位方式为逢八进一，权值为8i。标志：尾部加Q。【例2.3】把3561.475Q写成按其权展开的多项式之和。3561.475Q=3×83+5×82+6×81+1×80+4×8-1+7×8-2+5×8-3十六进制数，基数是16，有0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F十六个数码，进位方式为逢十六进一，权值为16i。标志：尾部加H。【例2.4】把A6D.4E5H写成按其权展开的多项式之和。A6D.4E5H=10×162+6×161+13×160+4×16-1+14×16-2+5×16-35. 二进制的运算1） 算术运算（1） 加法，对于多位二进制数，加法运算是对每一位进行加法运算。一位二进制数加法运算规则如表21所示。
表21加法运算规则
被加数加数进位和0000010110011110【例2.5】求1011111.1B+1001.1101B。解1011111.1000B+1001.1101B 1101001.0101B所以,1011111.1B+1001.1101B=1101001.0101B（2） 减法，对于多位二进制数，减法运算是对每一位进行 减法运算。一位二进制数减法运算规则如表22所示。
表22减法运算规则
被减数减数借位差0000011110011100【例2.6】求1011.101B-0101.111B。解1011.101 B-0101.111 B 0101.110 B所以,1011.101B-0101.111B=0101.110B（3） 乘法，对于多位二进制数，乘法运算是对每一位进行乘法运算。一位二进制数乘法运算规则如表23所示。
表23乘法运算规则
被乘数乘数积000010100111【例2.7】求110 B×101 B。解110 B ×101 B 110 B 000 B+110 B 11110 B所以,110 B×101 B=11110 B2） 基本逻辑运算在计算机中，除了有能表示正负、大小的“数量数”及相应的加、减、乘、除等基本算术运算外，还有用于表示事物逻辑判断即“真”与“假”、“是”与“非”等的“逻辑数”，并把能表示这种数的变量称为逻辑变量。相应的有逻辑加（“或”运算）、逻辑乘（“与”运算）和逻辑非（“非”运算）等基本逻辑运算。（1） 逻辑与运算逻辑与运算符为“∧”或“· ”。对于多位二进制数，其逻辑与运算即对每一位求逻辑与。1位二进制数的逻辑与运算规则如表24所示。
表24逻辑与运算规则
ABA∧B000010100111【例2.9】设A=11100111 B，B=10110110 B，求A∧B。解11100111 B∧10110110 B 10100110 B（2） 逻辑或运算逻辑或运算符为“∨”或“+”。对于多位二进制数，其逻辑或运算即对每一位求逻辑或。1位二进制数的逻辑或运算规则如表25所示。
表25逻辑或运算规则
ABA∨B000011101111【例2.10】设A=10110101 B，B=01110011 B，求A∨B。解10110101 B∨01110011 B 11110111 B（3） 逻辑非运算对于多位二进制数，其逻辑非运算即对每一位求逻辑非。1位二进制数的逻辑非运算规则如表26所示。
表26逻辑非运算规则
AA0110【例2.11】设A=1010101 B，B=010011 B，求A-、B-。解答案分别是：0101010 B与101100 B。3） 移位运算(1) 对于无符号的二进制数的移位运算。向左边移1位，最右边补0。效果相当于乘以2。如：00000001B，向左移1位，最左边移出去，最右边补充0，变成00000010B，即它由1变成了2。向右边移1位，最右边移出去，最左边补0，效果相当于除以2取整。如：00000011B，向右移1位，最右边移出去，最左边补充0，变成00000001B，即它由3变成了1。（2） 对于有符号的二进制数的移位运算。向左边移1位（最左边符号位移出去了），最右边补0。效果相当于乘以2。如：00000001B，向左移1位，最左边移出去，最右边补充0，变成00000010B,即它由1变成了2。向右边移1位，最右边移出去，最左边补原来的符号位，效果相当于除以2取整。如：00000011B，向右移1位，最右边移出去，最左边补充0，变成00000001B，即它由3变成了1。又如：11111100B，向右移1位，最右边移出去，最左边补充1，变成11111110B，即它由-4变成了-2。2.1.2不同进制数之间的转换1. r进制数与十进制数之间的相互转换1） r进制数转换为十进制数采用位权展开法，将r进制数的每一位乘以其对应的权值后累加。【例2.12】分别将101010110.11B、561.7Q、A6D.5H各进制数转换为十进制数。101010110.11B=1×28+0×27+1×26+0×25+1×24+0×23+1×22
+1×21+0×20+1×2-1+1×2-2
=211.75561.7Q=5×82+6×81+1×80+7×8-1=369.875A6D.5H=10×162+6×161+13×160+5×16-1=2 669.312 52） 十进 制数转换为r进制数的规则（1） 整数部分，除以r，逆序取余法。（2） 小数部分，乘以r，顺序取整法。【例2.13】把十进制数28.75转换成二进制数。28.75D=11100.11B
需要注意的是，十进制小数（如0.33）在转换时有可能会出现二进制无穷小数，这时只能取近似值。2. 八进制数和十六进制数与二进制数之间的转换各进制数的对应关系如表27所示。
表27各进制数的对应关系
十进制二进制八进制十六进制 00000001000111200102230011334010044501015560110667011177810001089100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F从表27可知，1位八进制数相当于3位二进制数。1） 八进制数转换成二进制数八进制数转换成二进制数的规则：将每位八进制数用相应的3位二进制数取代，且保持高低位次序不变。【例2.14】把八进制数2467.32Q转换成二进制数。2467.32Q→010 100 110 111.011 010B2） 二进制数转换为八进制数二进制数转换为八进制数的规则为：整数部分从低位向高位方向每3位用一个等值的八进制数来替换，最后不足3位时在高位补0凑足3位；小数部分从高位向低位方向每3位用一个等值的八进制数来替换，最后不足3位时在低位补0凑足3位。【例2.15】把二进制数1101001110.11001转换为八进制数。1101001110.11001B=001 101 001 110.110 010B=1516.62Q同理从表27可知，1位十六进制数相当于4位二进制数。3） 十六进制数转换为二进制数十六进制数转换为二进制数的规则：将每位十六进制数用相应的4位二进制数取代，且保持高低位次序不变。【例2.16】把十六进制数35A2.CFH转换成二进制数。35A2.CFH→0011 0101 1010 0010.1100 1111B4） 二进制数转换为十六进制数二进制数转换为十六进制数的规则为：整数部分从低位向高位方向每4位用一个等值的十六进制数来替换，最后不足4位时在高位补0凑足4位；小数部分从高位向低位方向每4位用一个等值的十六进制数来替换，最后不足4位时在低位补0凑足4位。【例2.17】把二进制数1101001110.1100111B转换为十六进制数。1101001110.1100111B→0011 0100 1110.1100 1110B→34E.CEH2.2信息在计算机中的表示计算机可以处理各种各样的信息，包括数值、文字、图像、图形、声音、视频等。这些信息在计算机内部都是采用二进位来表示的。2.2.1数值信息在计算机中的表示数值信息指的是数学中的代数值，具有量的含义，且有正负、整数和小数之分。计算机中的数值信息分成整数和实数两大类。它们都是用二进制表示的，但表示方法有很大差别。1. 整数的表示整数也称定点数，不使用小数点，或者说小数点始终隐含在个位数的右边，所以整数也称为定点数。整数又可以分为两类：不带符号的整数（unsigned integer，也称无符号整数），这类整数一定是正整数；带符号的整数（signed integer），既可表示正整数，又可表示负整数。1） 无符号整数这类整数常用于表示地址、索引等，它们可以是1字节、2字节、4字节、8字节甚至更多。1字节表示的无符号整数的取值范围为0~255（即28-1），2字节表示的无符号整数其取值范围为0~65 535（即216-1）。2） 带符号整数在计算机中，用最高位（最左边一位）来表示符号位，用0表示正号，用1表示负号，其余各位表示数值。带符号整数的数值部分在计算机中有以下三种表示方法。（1） 原码表示法，最高位为符号位，其余位表示数值的大小，这种表示方法与日常使用的十进制表示方法一致，比较简单、直观；但是对于减法来说运算比较烦琐，不便于CPU的运算处理，而且0有+0（00000000）和-0（10000000）。（2） 反码表示法，规定正整数的反码与其原码相同；负整数的反码是除了符号位，其他数值部分由原码的每一位取反而形成。在一个字节中带符号的整数用原码或反码来表示，其取值范围为-127（即-27+1）至127（即27-1）。（3） 补码表示法，规定正整数的补码与其原码相同；负整数的补码是在其反码的末位加1。使用补码表示法来表示数据能够统一加法与减法的运算规则，而且用补码来表示带符号整数时，只有一个0，所以补码比原码或反码能多表示一个数值。在一个字节中带符号整数用补码来表示，其取值范围为 -128（即-27）至127（即27-1）。目前计算机内一般采用补码的形式来表示整数。【例2.18】+56和-56在一个字节中分别用原码、反码、补码来表示，如表28所示。
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