計算機科學(xué)導(dǎo)論（第2版）

第1章  概述    1
1.1  計算機的產(chǎn)生和發(fā)展階段    1
1.1.1  計算機產(chǎn)生的史前史    1
1.1.2  計算機的產(chǎn)生    5
1.1.3  計算機的發(fā)展階段    7
1.2  計算機系統(tǒng)    8
1.2.1  計算機的硬件系統(tǒng)    8
1.2.2  計算機的軟件系統(tǒng)    10
1.2.3  計算機的特點    11
1.2.4  計算機系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)    11
1.2.5  計算機的分類    12
1.2.6  計算機的基本運作方式    13
1.3  計算機的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢    13
1.3.1  計算機的應(yīng)用領(lǐng)域    13
1.3.2  計算機的發(fā)展趨勢    15
1.4  計算學(xué)科概述    16
1.4.1  計算學(xué)科的定義    16
1.4.2  計算學(xué)科的本質(zhì)    16
1.4.3  計算學(xué)科的三個過程    17
1.4.4  計算學(xué)科新的應(yīng)用領(lǐng)域    18
1.5  計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的知識體系    21
1.5.1  計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的形成
與發(fā)展    21
1.5.2  計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的
定義    21
1.5.3  計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的根本
問題及研究范疇    22
1.5.4  計算機科學(xué)課程體系的核心
內(nèi)容    22
1.6  計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的教育    26
1.6.1  教育的目的和基本要求    26
1.6.2  學(xué)習(xí)方法    27
1.7  本章小結(jié)    29
1.8  習(xí)題    30
第2章  計算機基礎(chǔ)知識    32
2.1  數(shù)值數(shù)據(jù)    32
2.1.1  數(shù)制    32
2.1.2  數(shù)的原碼、反碼和補碼    37
2.1.3  定點數(shù)和浮點數(shù)    39
2.1.4  十進(jìn)制數(shù)的編碼    41
2.2  非數(shù)值數(shù)據(jù)    42
2.2.1  文字信息的編碼    42
2.2.2  聲音的編碼    46
2.2.3  圖形數(shù)據(jù)的編碼    47
2.3  數(shù)據(jù)的機器編碼    47
2.3.1  數(shù)據(jù)的機器級編碼    47
2.3.2  數(shù)據(jù)的匯編級編碼    48
2.4  數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)    49
2.4.1  基本邏輯關(guān)系及邏輯門    49
2.4.2  邏輯代數(shù)與邏輯函數(shù)    51
2.5  本章小結(jié)    55
2.6  習(xí)題    55
第3章  計算機體系結(jié)構(gòu)    57
3.1  微型計算機系統(tǒng)的組成    57
3.1.1  微型計算機系統(tǒng)的組成    57
3.1.2  微型計算機的硬件系統(tǒng)    58
3.1.3  微型計算機的軟件系統(tǒng)    63
3.2  存儲系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)    65
3.2.1  存儲器與存儲系統(tǒng)概述    66
3.2.2  存儲系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)    68
3.2.3  高速緩沖存儲器    69
3.2.4  虛擬存儲器    70
3.3  輸入/輸出系統(tǒng)    72
3.3.1  輸入/輸出系統(tǒng)概述    72
3.3.2  總線結(jié)構(gòu)    73
3.3.3  輸入/輸出接口    75
3.3.4  外設(shè)數(shù)據(jù)傳送控制方式    76
3.4  計算機系統(tǒng)的分類    78
3.5  高性能計算機    80
3.6  并行計算機    82
3.7  網(wǎng)絡(luò)計算機    84
3.8  分布式系統(tǒng)    85
3.9  多媒體計算機    86
3.9.1  多媒體技術(shù)概述    86
3.9.2  多媒體技術(shù)    87
3.9.3  多媒體計算機的基本特征    88
3.9.4  多媒體技術(shù)的應(yīng)用    89
3.10  本章小結(jié)    90
3.11  習(xí)題    90
第4章  操作系統(tǒng)    92
4.1  操作系統(tǒng)概念    92
4.1.1  操作系統(tǒng)概念    92
4.1.2  操作系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中的
地位    92
4.1.3  操作系統(tǒng)的啟動    93
4.2  操作系統(tǒng)的歷史    94
4.2.1  手工操作階段    94
4.2.2  批處理系統(tǒng)階段    94
4.2.3  多道程序系統(tǒng)    95
4.2.4  現(xiàn)代操作系統(tǒng)    96
4.3  操作系統(tǒng)的功能    96
4.3.1  資源管理功能    96
4.3.2  擴展的虛擬機功能    99
4.3.3  網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的功能    99
4.4  操作系統(tǒng)的分類    99
4.5  操作系統(tǒng)的一些基本概念及組成    101
4.5.1  操作系統(tǒng)的一些基本概念    101
4.5.2  操作系統(tǒng)的基本組成    105
4.6  操作系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)    113
4.7  主流操作系統(tǒng)簡介    114
4.7.1  Windows操作系統(tǒng)    114
4.7.2  UNIX操作系統(tǒng)    115
4.7.3  Linux操作系統(tǒng)    117
4.8  操作系統(tǒng)的新發(fā)展    118
4.9  本章小結(jié)    120
4.10  習(xí)題    120
第5章  網(wǎng)絡(luò)計算    122
5.1  通信與組網(wǎng)    122
5.1.1  數(shù)據(jù)通信的基本概念    122
5.1.2  數(shù)據(jù)通信方式    123
5.1.3  數(shù)據(jù)傳輸方式    125
5.2  計算機網(wǎng)絡(luò)    126
5.2.1  計算機網(wǎng)絡(luò)的起源    126
5.2.2  計算機網(wǎng)絡(luò)的定義    128
5.2.3  計算機網(wǎng)絡(luò)的主要部件    128
5.2.4  計算機網(wǎng)絡(luò)的傳輸媒體    129
5.2.5  計算機網(wǎng)絡(luò)的分類    132
5.2.6  計算機網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)    134
5.2.7  計算機網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)    137
5.2.8  計算機網(wǎng)絡(luò)間的互連    139
5.3  Internet和TCP/IP協(xié)議    140
5.3.1  Internet的起源    140
5.3.2  TCP/IP協(xié)議    140
5.3.3  IP地址    141
5.3.4  Internet提供的主要服務(wù)    143
5.3.5  Intranet    146
5.4  網(wǎng)絡(luò)管理    146
5.4.1  網(wǎng)絡(luò)管理基礎(chǔ)    147
5.4.2  網(wǎng)絡(luò)管理功能    148
5.4.3  Internet的管理信息庫    150
5.4.4  網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議    151
5.4.5  網(wǎng)管系統(tǒng)發(fā)展方向    153
5.5  移動通信與無線上網(wǎng)    154
5.6  網(wǎng)絡(luò)安全機制    157
5.6.1  網(wǎng)絡(luò)安全的基本問題    157
5.6.2  網(wǎng)絡(luò)安全的內(nèi)容    159
5.6.3  數(shù)據(jù)加密技術(shù)    159
5.6.4  防病毒技術(shù)    161
5.6.5  防火墻技術(shù)    162
5.7  網(wǎng)格計算導(dǎo)論    164
5.7.1  網(wǎng)格導(dǎo)論    164
5.7.2  網(wǎng)格計算    165
5.8  本章小結(jié)    165
5.9  習(xí)題    165
第6章  程序設(shè)計與算法分析    168
6.1  程序設(shè)計基礎(chǔ)    168
6.1.1  程序的概念    168
6.1.2  計算機程序設(shè)計語言    169
6.1.3  高級語言程序設(shè)計的基本
內(nèi)容    173
6.2  程序設(shè)計方法    176
6.2.1  結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法    176
6.2.2  面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計方法    180
6.3  數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)    184
6.3.1  基本概念    184
6.3.2  線性表    186
6.3.3  棧    187
6.3.4  隊列    188
6.3.5  樹    190
6.3.6  圖    191
6.4  算法分析基礎(chǔ)    192
6.4.1  概述    193
6.4.2  常用算法介紹    194
6.4.3  算法的評價    197
6.4.4  NP問題    198
6.5  編譯原理    198
6.5.1  編譯程序概述    198
6.5.2  詞法分析    200
6.5.3  語法分析    201
6.5.4  語義處理    202
6.5.5  中間代碼生成    203
6.5.6  中間代碼優(yōu)化    203
6.5.7  目標(biāo)代碼生成    204
6.5.8  編譯技術(shù)的新發(fā)展    204
6.6  本章小結(jié)    205
6.7  習(xí)題    206
第7章  信息系統(tǒng)    208
7.1  信息系統(tǒng)概述    208
7.1.1  信息    208
7.1.2  信息系統(tǒng)    209
7.2  數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述    209
7.2.1  數(shù)據(jù)庫的基本概念    209
7.2.2  數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展    210
7.2.3  數(shù)據(jù)模型    212
7.3  關(guān)系數(shù)據(jù)庫    216
7.3.1  關(guān)系數(shù)據(jù)庫的基本概念    216
7.3.2  關(guān)系模型與關(guān)系模式    216
7.4  數(shù)據(jù)庫查詢語言SQL    219
7.4.1  SQL的特點    220
7.4.2  SQL的功能    220
7.4.3  SQL的基本概念    221
7.4.4  SQL的簡單實例    221
7.5  關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計    224
7.5.1  關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計原則    224
7.5.2  關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計步驟    224
7.6  數(shù)據(jù)庫管理    225
7.6.1  DBA的職責(zé)與管理工具    225
7.6.2  數(shù)據(jù)庫的安全性控制    226
7.6.3  事務(wù)處理技術(shù)    226
7.6.4  數(shù)據(jù)庫的完整性控制    227
7.7  常用關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)    227
7.8  數(shù)據(jù)庫新發(fā)展    231
7.8.1  分布式數(shù)據(jù)庫    231
7.8.2  空間數(shù)據(jù)庫    231
7.8.3  多媒體數(shù)據(jù)庫    231
7.8.4  數(shù)據(jù)倉庫    232
7.8.5  信息存儲與檢索    232
7.9  本章小結(jié)    233
7.10  習(xí)題    233
第8章  軟件工程    236
8.1  軟件工程概述    236
8.1.1  軟件危機    236
8.1.2  軟件工程的基本概念    238
8.1.3  軟件工程過程    240
8.1.4  軟件生命周期    241
8.2  軟件開發(fā)模型    243
8.2.1  瀑布模型    244
8.2.2  快速原型法模型    245
8.2.3  螺旋模型    246
8.2.4  噴泉模型    247
8.2.5  轉(zhuǎn)換模型    248
8.2.6  智能模型    249
8.3  軟件開發(fā)方法    250
8.3.1  面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方法    250
8.3.2  統(tǒng)一建模語言    250
8.3.3  軟件復(fù)用和構(gòu)件技術(shù)    251
8.4  軟件質(zhì)量評價和保證    254
8.4.1  軟件質(zhì)量的定義    254
8.4.2  軟件質(zhì)量的度量和評價    254
8.4.3  軟件質(zhì)量保證    255
8.5  質(zhì)量度量模型    257
8.5.1  McCall 質(zhì)量度量模型    257
8.5.2  ISO的軟件質(zhì)量評價模型    258
8.6  軟件復(fù)雜性    259
8.6.1  軟件復(fù)雜性的基本概念    259
8.6.2  軟件復(fù)雜性的度量方法    260
8.7  軟件項目管理    261
8.7.1  軟件項目計劃概念    261
8.7.2  軟件項目計劃內(nèi)容    261
8.7.3  軟件工程規(guī)范    262
8.7.4  軟件開發(fā)成本估算    262
8.7.5  風(fēng)險分析    264
8.7.6  軟件項目進(jìn)度安排    264
8.7.7  軟件質(zhì)量保證    265
8.8  軟件可靠性    265
8.8.1  軟件可靠性定義    265
8.8.2  軟件可靠性指標(biāo)    265
8.8.3  軟件可靠性模型    266
8.9  軟件評審    267
8.9.1  設(shè)計質(zhì)量的評審內(nèi)容    267
8.9.2  程序質(zhì)量的評審內(nèi)容    267
8.10  軟件容錯技術(shù)    268
8.10.1  容錯軟件定義    268
8.10.2  容錯的一般方法    269
8.10.3  容錯軟件的設(shè)計過程    270
8.11  軟件工程環(huán)境    270
8.11.1  軟件開發(fā)環(huán)境概述    270
8.11.2  軟件開發(fā)環(huán)境的分類    271
8.11.3  軟件工具的基本概念    273
8.11.4  計算機輔助軟件工程    274
8.12  本章小結(jié)    277
8.13  習(xí)題    278
第9章  圖形學(xué)和可視化    280
9.1  圖形學(xué)基本概念    280
9.1.1  計算機圖形信息的處理    280
9.1.2  計算機圖形學(xué)的起源    281
9.1.3  計算機圖形學(xué)主要研究的
內(nèi)容    281
9.1.4  計算機圖形學(xué)的應(yīng)用    282
9.1.5  計算機圖形的標(biāo)準(zhǔn)化    283
9.1.6  常見的圖形圖像格式    284
9.2  圖形系統(tǒng)    286
9.3  計算機視覺和可視化    287
9.3.1  人的視覺    287
9.3.2  計算機視覺    288
9.3.3  可視化    288
9.4  圖形用戶界面    288
9.5  人機交互    289
9.5.1  人機交互技術(shù)基礎(chǔ)    289
9.5.2  人機交互模型    290
9.5.3  人機系統(tǒng)交互界面的構(gòu)架    291
9.5.4  人機界面的設(shè)計    293
9.5.5  數(shù)據(jù)交互    296
9.5.6  語音交互    297
9.5.7  圖像交互    297
9.5.8  行為交互    298
9.6  虛擬現(xiàn)實    298
9.6.1  虛擬現(xiàn)實技術(shù)基本概念    298
9.6.2  虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展
和特征    298
9.6.3  虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的組成    300
9.6.4  虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)分類    301
9.6.5  VRML虛擬現(xiàn)實建模語言    301
9.6.6  虛擬現(xiàn)實技術(shù)的研究
與應(yīng)用    303
9.7  本章小結(jié)    306
9.8  習(xí)題    307
第10章  智能系統(tǒng)    309
10.1  人工智能系統(tǒng)概述    309
10.1.1  人工智能的起源與發(fā)展    309
10.1.2  人工智能的主要學(xué)派    312
10.1.3  人工智能的研究與應(yīng)用
領(lǐng)域    313
10.2  知識表示及推理    317
10.2.1  知識與知識表示    317
10.2.2  經(jīng)典推理技術(shù)    319
10.2.3  高級知識推理技術(shù)    321
10.3  搜索技術(shù)    322
10.3.1  一般搜索技術(shù)    323
10.3.2  高級搜索技術(shù)    324
10.4  自然語言處理    325
10.4.1  語言及其理解的一般問題    325
10.4.2  句法和語義的分析    326
10.4.3  機器翻譯    328
10.5  智能計算    328
10.5.1  智能計算概述    328
10.5.2  遺傳算法    329
10.5.3  群集智能    329
10.5.4  人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)    331
10.6  機器學(xué)習(xí)    334
10.6.1  機器學(xué)習(xí)的定義    334
10.6.2  機器學(xué)習(xí)的發(fā)展過程    335
10.6.3  機器學(xué)習(xí)的主要研究方向    335
10.6.4  機器學(xué)習(xí)策略    336
10.6.5  機器學(xué)習(xí)方法    336
10.7  本章小結(jié)    338
10.8  習(xí)題    338
第11章  離散結(jié)構(gòu)    340
11.1  離散結(jié)構(gòu)的研究對象及主要內(nèi)容    340
11.1.1  離散結(jié)構(gòu)的研究對象    340
11.1.2  離散結(jié)構(gòu)研究的主要內(nèi)容    340
11.2  數(shù)理邏輯    341
11.2.1  命題邏輯    341
11.2.2  謂詞邏輯    346
11.3  集合論    348
11.3.1  集合的基本概念與運算    348
11.3.2  關(guān)系與函數(shù)    350
11.4  代數(shù)結(jié)構(gòu)    355
11.4.1  代數(shù)結(jié)構(gòu)概述    355
11.4.2  格與布爾代數(shù)    356
11.5  圖論    358
11.5.1  圖的基本概念    358
11.5.2  路徑、回路及連通性    360
11.5.3  圖的矩陣表示    361
11.6  離散概率    362
11.7  數(shù)值分析    363
11.8  運籌學(xué)    364
11.9  數(shù)學(xué)建模與計算機模擬    364
11.10  本章小結(jié)    366
11.11  習(xí)題    366
第12章  社會和職業(yè)問題    370
12.1  計算的社會背景    370
12.2  計算機與道德    372
12.2.1  道德的哲學(xué)含義    372
12.2.2  道德選擇    372
12.2.3  道德評價    372
12.2.4  計算機專業(yè)人員的職業(yè)
道德準(zhǔn)則    373
12.2.5  計算機用戶的道德    374
12.3  基于計算機系統(tǒng)的風(fēng)險與責(zé)任    375
12.4  知識產(chǎn)權(quán)    376
12.5  隱私與公民自由    379
12.6  計算機犯罪    380
12.7  哲學(xué)框架    381
12.8  本章小結(jié)    383
12.9  習(xí)題    383
參考文獻(xiàn)    385