内容简介
本书是为“大学计算机信息技术”通识课程编写的教材。全书共分6章，第1章介绍数字技术的基本知识，第2章剖析计算机和智能手机的硬件组成及工作原理，第3章是Windows和安卓系统及相关软件的基本知识，第4章讲解移动通信和互联网的组成、应用和信息安全，第5章对文字、图像和音视频信息的处理与人工智能做了简要介绍，第6章重点讲解数据库、云计算和大数据等相关情况。
本书紧跟信息技术的发展，反映最新技术进展，力求将基本原理联系微信、网银、网购等实际应用进行讲解；新版还重点扩充了人工智能、5G通信、移动互联网和信息安全方面的内容。全书概念清晰，原理简洁，知识新颖，材料丰富，文字顺畅。本书是针对大学本科和专科非计算机专业学生编写的，对于一般技术人员、管理人员和对计算机信息技术有兴趣的其他读者，也有很好的参考价值。
图书在版编目（ＣＩＰ）数据
大学计算机信息技术教程 / 张福炎, 孙志挥编著
. 南京 : 南京大学出版社, 2020.8（2020.11重印）
ISBN9787305236532
Ⅰ. ①大… Ⅱ. ①张… ②孙… Ⅲ. ①电子计算机－
高等学校－教材 Ⅳ. ①TP3
中国版本图书馆CIP数据核字(2020)第143318号
出版发行南京大学出版社
社址南京市汉口路22号邮编210093
出版人金鑫荣
书名大学计算机信息技术教程
编著张福炎孙志挥
责任编辑吕家慧
照排南京南琳图文制作有限公司
印刷常州市武进第三印刷有限公司
开本７８７×1092１／１６印张 19字数 486千
版次2020年8月第1版2020年11月第2次印刷
ISBN9787305236532
定价4200元
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大学计算机信息技术教程
作者简介
张福炎１９６２年毕业于南京大学数学系计算技术专业，留校任助教、副教授、教授、博士生导师，曾任全国计算机等级考试委员会副主任、江苏省高校计算机基础教学指导委员会主任、《计算机科学技术百科全书》编委和应用分支主编。50多年来一直从事计算机系统和应用技术的教学、科研工作，为本科生、研究生开设了多门课程。20世纪６０至７０年代曾参加了多台国产和进口计算机的设计、调试和维护工作。８０年代初转向微型计算机系统开发，率先为国产０５２０微型机配置成功ＣＰ／Ｍ操作系统，主持编写的《微型计算机ＩＢＭ ＰＣ的原理与应用》，系统而全面地介绍ＰＣ原理及应用，对推广ＰＣ在各行各业中的应用起了重要作用。90年代以来，他又在多媒体技术和计算机图形学领域完成了多项国家、部省级科研项目和国际合作项目，先后获得部、省级以上科技奖励１０项。１９９１年获国务院特殊津贴，１９９２年国家人事部授予有突出贡献的中青年专家称号，２００６年获江苏省第２届高等学校教学名师奖。
孙志挥１９６４年毕业于南京工学院（现东南大学），任东南大学教授、博士生导师。曾任中国计算机学会办公自动化专业委员会主任、信息产业部计算机专业教学指导委员会委员。在复杂信息系统管理与集成、数据库系统理论和应用以及高校计算机专业课程教学改革方面潜心研究，１９９３年起国务院对其颁发政府特殊津贴。先后主持、参与并完成多项国家自然科学基金和国家８６３高技术项目，其中ＣＩＭＳＢＹＪＣ示范工程获国家科技进步二等奖和部省科技进步一等奖。编写专著和教材５部，开设的数据结构、数据库原理与设计两门课程分别被评选为江苏省优秀课程教学一等奖、江苏省研究生培养创新工程优秀开放课程。
修订说明
修订说明
计算机信息技术是许多高校为非计算机专业学生开设的一门通识课程。自20世纪90年代高校开设这门课程以来，其教学内容大多是围绕个人电脑（PC）和Windows系统及文字处理（Word）、表格处理（Excel）、投影片制作（PowerPoint）等软件的基本知识和操作使用展开的。不少学校的学生还参加全国或地区组织的计算机等级考试作为对课程学习成效的检验。
但最近5~10年情况有了很大变化。信息技术发展速度之快令人惊叹，新技术、新产品、新概念、新应用层出不穷。互联网、智能手机、安卓系统、WiFi、GPS、光纤入户、微信、微博、网银、网购、支付宝、一卡通等技术和应用已经走进人们的日常生活和工作，其普及速度之快、应用程度之广前所未有；嵌入式系统、SoC、GPU、Windows 10、触摸屏、高清显示、语音输入、指纹识别、人脸识别等正在取代或融入原有的软硬件产品；5G移动通信、人工智能、云计算、大数据、VR/AR、机器人、无人机、物联网、区块链等新技术正在向我们走来。
近几年进入高校学习的学生情况也在改变。除了少数地区之外，大多数学生已具有操作使用PC及常用软件的一些基本技能，能熟练使用智能手机上网浏览、查询、聊天、购物、玩游戏，对信息技术的许多新名词、新技术、新应用也并不陌生，虽然多半是支离破碎，知其然而不知其所以然。
作为一门通识课教材，为了适用于理、工、农、医、文史、经济、政法等学科，教材的历次修订始终以信息技术的基本概念和原理为主线（这些概念和原理其实也没有什么变化），保持教材原来的知识体系和结构不变。但如若例证材料内容陈旧，阐述的技术和应用滞后于现实，即将实用的新技术、新产品毫不涉及，学生的学习兴趣和积极性将会大受影响。因此，紧跟技术发展，反映信息技术的新技术新成果新应用，力求贴合同学和社会广大读者的关注点和兴趣所在，是2003年教材出版后历年进行修订的主要目的。
这次修订仍注重“广度优先”的原则，所述原理与方法不仅以“PC+Windows”为背景，同时也比照智能手机和安卓系统进行介绍；尽量联系如微信、网购、网银、一卡通、导航、监控等日常应用进行讲解；并重点扩充了5G通信、移动互联网和信息安全方面的内容。
本教材内容较多、涉及面广，给教学带来一定困难。不同院校、不同专业对这门课程的教学目标与要求各不相同，建议使用本教材的教师有选择地进行讲解。同时也建议使用本教材的同学要建立自学为主的观念，逐步培养自学能力，对教材内容多琢磨多实践逐步理解。计算机信息技术的领域宽，涉及学科多，名词、术语和概念多而杂，需要多实践、多动手，联系实际才能消化和理解。一时半会无法完全理解的知识先记着，在后续的课程学习和工作中再慢慢理解，不宜急躁。
教材修订过程中参考了不少网站上的文章，谢谢网站撰稿作者的辛勤劳动。特别感谢知乎网站的小枣君，他撰写的有关5G通信的文章使作者受益匪浅。
限于作者的水平和实践，教材内容肯定有不少差错和谬误。为使本书内容更臻完善，适应和满足各类高校和不同专业的教学需求，我们期待和欢迎老师和同学提出批评、意见和建议，以便再版时修订改正。
作者于2020年7月10日
前言
前言
在信息技术飞速发展的时代，人们的工作、生活都离不开计算机和网络，熟悉、掌握计算机信息处理技术的基本知识和技能已经成为胜任本职工作、适应社会发展的必备条件之一。如同“高等数学”“大学物理”一样，“计算机信息处理技术”已成为高等学校普遍开设的公共基础课。最近几年，随着计算机信息技术的快速发展和计算机应用的日益普及，我国中小学逐步开设了“信息技术”课程，高等学校入学新生的计算机知识和操作使用能力有了一定的基础。在这种形势下，“大学计算机信息技术”课程应该如何正确定位，怎样组织课程内容和设计合适的教学模式，怎样弥合零起点和非零起点学生的知识与技能的差异，都是放在我们面前需要着力研究解决的课题。
受江苏省教育厅委托，从2001年开始，江苏省高等学校计算机等级考试中心组织课题组开展研究，在广泛调研和多形式、多层次试验的基础上，提出了“大学计算机信息技术”课程的建设方案，并从教材、教学课件与教学资料库、教学网站、自测与考试阅卷系统等四个方面开展工作。
“大学计算机信息技术”课程由两个部分组成：一是理论知识部分，主要介绍计算机信息处理方面的基本概念、原理和技术，采用课堂教学的形式，是必修课；二是实践部分，重点是计算机操作及常用软件的使用，采用实习或实验课的形式，学生可以根据自己的情况选修，但必须参加考核。
本书是为理论知识课编写的教材。我们认为，计算机与信息技术的应用已渗透到几乎所有的学科和专业，非计算机专业的学生不仅应该掌握计算机的操作使用，而且还要了解计算机信息处理的概念、原理与方法，才能更好地促进自己的专业学习与工作。按照ACM/IEEECS在课程设置计划中对“计算机导论”类课程提出的广度优先(breadth first)原则，本书对计算机信息处理相关的基本知识作了粗线条的全景式的介绍，有些内容允许初学者“知其然而不知其所以然”，将来在后续课程的学习或者工作实践中还可以进一步加深对它们的理解。
全书共分6章，第1章介绍电子信息技术的基本知识，第2章剖析计算机硬件的组成以及它们的工作原理，第3章是操作系统与软件的基本知识，第4章讲述了计算机网络和互联网的原理、组成和功能，第5章对文字、图像、声音和视频等在计算机中的表示、处理与应用作了简单介绍，第6章重点讲解了数据库及其应用。在内容的选择方面，我们既侧重介绍与计算机应用密切相关的基础知识，同时又力图能反映近几年涌现出来的新技术和新发展。希望通过本课程的学习，学生能掌握关于计算机硬件、软件、网络、多媒体和信息系统中100～200个最基本和最重要的概念和知识，了解10～20种最普遍和最重要的计算机应用。
本书编写时力求做到概念清晰正确，原理简洁明白，知识新颖实用，材料丰富可靠，文字通
顺流畅。本书2003年首次出版后经过若干高校试用，２００４年做了全面修订，调整了部分章节的顺序，改写了许多段落和内容，每一章增加了自测题，还附加了英文缩略语中英对照表。经过许多学校使用之后，今年我们又在广泛征求意见的基础上再次进行修订。这次修订改正了一些错误，补充了部分技术进展情况，删除了少数不必要的内容，修改了通信技术入门等段落，使之更适合于教学。
全书内容适合一个学期使用，不同的学科和专业可以设计不同的课程大纲，选择书中的全部或部分内容进行讲授。其中一些可选讲的内容（有难度的或者是扩大知识面的内容）在书中用小字排版。我们建议理工科专业每周学时数为4，文科和社会科学专业每周学时数为3，艺术和体育等专业每周学时数为2。各校可根据具体情况而定。
本书由叶晓风、张福炎、蔡绍稷、陈志明策划。其中第1～5章由南京大学张福炎教授编写，第6章由东南大学孙志挥教授编写，全书由张福炎统稿。叶晓风教授审阅了全部书稿，提出了许多宝贵意见，在此表示感谢。
限于作者水平，书中难免有许多不当之处，敬请读者批评指正。
作者
2005年6月
目录
目录
第1章信息技术概述
1.1信息与信息技术1
1.1.1信息与信息处理1
1.1.2信息技术和信息产业2
1.1.3信息化与信息社会2
1.2数字技术基础4
1.2.1信息的基本单位——比特4
1.2.2比特与二进制数6
1.2.3信息在计算机中的表示9
1.2.4比特的运算14
1.2.5小结15
1.3微电子技术简介16
1.3.1微电子技术与集成电路16
1.3.2集成电路的设计制造17
1.3.3集成电路的发展趋势17
1.3.4IC卡18
自测题120
第1章阅读材料21
1.1数据量、存储容量和通信
流量21
1. 数字信息的数据量21
2. 存储设备的容量21
3. 关于存储容量的单位22
4. 通信流量22
1.2门电路及其应用23
1. 基本门电路23
2. 门电路的应用24
1.3集成电路产业简介25
1. 芯片设计25
2. 芯片制造25
3. 我国的芯片产业26
1.4常用IC卡介绍27
1. 手机SIM卡27
2. 校园卡、公交卡和银行卡28
3. 二代身份证29
4. 电子标签29
第2章计算机组成原理
2.1计算机的组成与分类31
2.1.1计算机的发展与作用31
2.1.2计算机的逻辑组成33
2.1.3计算机的分类35
2.2CPU的结构与原理38
2.2.1CPU的作用与组成38
2.2.2指令与指令系统40
2.2.3CPU的性能指标41
2.3主板、内存和I/O42
2.3.1主板、芯片组与BIOS42
2.3.2内存储器44
2.3.3I/O总线与I/O接口46
2.4常用输入设备50
2.4.1字符与命令输入设备50
2.4.2图像输入设备53
2.4.3传感器55
2.5常用输出设备56
2.5.1显示器与显示卡56
2.5.2打印机59
2.5.3声音和力反馈输出61
2.6辅助存储器62
2.6.1硬盘存储器62
2.6.2U盘、存储卡和固态硬盘65
2.6.3光盘存储器68
自测题271
第2章阅读材料73
2.1微处理器的发展与应用73
1. 发展概述73
2. PC和服务器使用的微处理器74
3. 智能手机使用的微处理器75
4. 嵌入式计算机使用的微处理器76
2.2CPU常用术语解释77
1. 指令系统（指令集）和处理器架构77
2. 处理器的微架构77
3. 多核处理器77
4. 超线程78
5. cache存储器78
6. 功耗与电源管理79
2.3智能手机79
1. 发展概述79
2. 智能手机的硬件结构79
2.4无线I/O接口——蓝牙和NFC81
1. 蓝牙81
2. 近场通信NFC82
2.5显示卡与GPU83
1. 计算机绘图的过程83
2. 显示卡的组成84
3. PC和智能手机中的GPU84
第3章计算机软件
3.1概述86
3.1.1什么是计算机软件86
3.1.2计算机软件的特性88
3.1.3计算机软件的分类89
3.2操作系统91
3.2.1概述92
3.2.2多任务处理与处理器管理
95
3.2.3存储管理98
3.2.4文件管理100
3.2.5设备管理103
3.2.6常用操作系统介绍103
3.3算法与程序设计语言108
3.3.1算法108
3.3.2程序设计语言 111
3.3.3程序设计语言处理系统114
自测题3115
第3章阅读材料116
3.1磁盘空间管理116
1. 磁盘的分区116
2. FAT文件系统116
3. 磁盘空间的分配117
4. 文件操作的实现117
3.2Windows和安卓的文件系统
118
1. Windows的文件系统118
2. 安卓设备的文件系统119
3.3Windows和安卓系统的
开机启动过程122
1. Windows XP的启动过程122
2. Windows 7、8、10的启动过程123
3. 安卓系统的启动过程123
3.4编译程序和解释程序125
1. 解释程序125
2. 编译程序125
3.5查找算法及算法分析126
1. 顺序查找126
2. 二分查找127
3. 算法分析简介127
第4章移动通信与互联网
4.1移动通信129
4.1.1通信的基本概念129
4.1.2交换技术136
4.1.3移动通信138
4.2计算机网络基础143
4.2.1计算机网络的组成和工作模式
143
4.2.2局域网的基本原理146
4.2.3常用局域网147
4.3互联网151
4.3.1互联网的组成和接入152
4.3.2协议和路由器156
4.3.3应用层协议163
4.3.4TCP和UDP协议167
4.4互联网应用171
4.4.1互联网通信服务171
4.4.2WWW信息共享175
4.4.3WWW业务处理179
4.5互联网通信安全182
4.5.1对称密码和公钥密码182
4.5.2数字签名185
4.5.3身份认证和公钥证书187
4.5.4互联网安全通信190
4.5.5计算机病毒防范193
自测题4195
第4章阅读材料197
4.1数字通信的应用197
1. 长途电话中继通信197
2. 数字电视传输197
3. 卫星通信198
4. 卫星定位198
5. 辅助卫星定位技术199
4.2有关5G若干问题的问答199
1. 为什么5G的速度那么快，比U盘、硬盘还快吗？199
2. 5G通信使用的是不是毫米波，对身体有害吗？200
3. 5G基站会入户吗？WiFi会不会淘汰？
201
4. 当前在建的5G网是否“伪5G”？5G建成后2G、3G、4G网是否关闭？202
5. 5G手机与4G手机有何差别，4G手机能升级为5G手机吗？203
4.3以太网的工作原理204
1. 码型变换204
2. 载波侦听多路访问(CSMA/CD)204
3. 网卡的结构与组成205
4. 无线局域网卡205
4.4路由器的功能、分类和无线路由器
206
1. 路由器的工作过程206
2. 路由器的功能和类型206
3. 家用无线路由器207
4.5无线路由器的信息安全207
1. 接入安全207
2. 加密算法选择208
第5章数字媒体处理及应用
5.1文本与文本处理210
5.1.1字符的编码210
5.1.2文字符号的输入212
5.1.3文本的分类214
5.1.4文本编辑、排版与处理215
5.1.5文本的展现217
5.2图像与图形217
5.2.1数字图像的获取217
5.2.2图像的表示与压缩编码218
5.2.3数字图像处理与应用222
5.2.4计算机图形224
