計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論（第2版）

第1章  概述    1
1.1  計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生和發(fā)展階段    1
1.1.1  計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的史前史    1
1.1.2  計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生    5
1.1.3  計(jì)算機(jī)的發(fā)展階段    7
1.2  計(jì)算機(jī)系統(tǒng)    8
1.2.1  計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)    8
1.2.2  計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)    10
1.2.3  計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)    11
1.2.4  計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)    11
1.2.5  計(jì)算機(jī)的分類    12
1.2.6  計(jì)算機(jī)的基本運(yùn)作方式    13
1.3  計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢(shì)    13
1.3.1  計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域    13
1.3.2  計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)    15
1.4  計(jì)算學(xué)科概述    16
1.4.1  計(jì)算學(xué)科的定義    16
1.4.2  計(jì)算學(xué)科的本質(zhì)    16
1.4.3  計(jì)算學(xué)科的三個(gè)過(guò)程    17
1.4.4  計(jì)算學(xué)科新的應(yīng)用領(lǐng)域    18
1.5  計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的知識(shí)體系    21
1.5.1  計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的形成
與發(fā)展    21
1.5.2  計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的
定義    21
1.5.3  計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的根本
問(wèn)題及研究范疇    22
1.5.4  計(jì)算機(jī)科學(xué)課程體系的核心
內(nèi)容    22
1.6  計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)    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(bǔ)碼    37
2.1.3  定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)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(jī)器編碼    47
2.3.1  數(shù)據(jù)的機(jī)器級(jí)編碼    47
2.3.2  數(shù)據(jù)的匯編級(jí)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(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)    57
3.1  微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成    57
3.1.1  微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成    57
3.1.2  微型計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)    58
3.1.3  微型計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)    63
3.2  存儲(chǔ)系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)    65
3.2.1  存儲(chǔ)器與存儲(chǔ)系統(tǒng)概述    66
3.2.2  存儲(chǔ)系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)    68
3.2.3  高速緩沖存儲(chǔ)器    69
3.2.4  虛擬存儲(chǔ)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)的分類    78
3.5  高性能計(jì)算機(jī)    80
3.6  并行計(jì)算機(jī)    82
3.7  網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)    84
3.8  分布式系統(tǒng)    85
3.9  多媒體計(jì)算機(jī)    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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的
地位    92
4.1.3  操作系統(tǒng)的啟動(dòng)    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(kuò)展的虛擬機(jī)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(jiǎn)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(jì)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)    126
5.2.1  計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的起源    126
5.2.2  計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義    128
5.2.3  計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要部件    128
5.2.4  計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的傳輸媒體    129
5.2.5  計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類    132
5.2.6  計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)    134
5.2.7  計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)    137
5.2.8  計(jì)算機(jī)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(kù)    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(dòng)通信與無(wú)線上網(wǎng)    154
5.6  網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制    157
5.6.1  網(wǎng)絡(luò)安全的基本問(wèn)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(jì)算導(dǎo)論    164
5.7.1  網(wǎng)格導(dǎo)論    164
5.7.2  網(wǎng)格計(jì)算    165
5.8  本章小結(jié)    165
5.9  習(xí)題    165
第6章  程序設(shè)計(jì)與算法分析    168
6.1  程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)    168
6.1.1  程序的概念    168
6.1.2  計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言    169
6.1.3  高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的基本
內(nèi)容    173
6.2  程序設(shè)計(jì)方法    176
6.2.1  結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法    176
6.2.2  面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)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(duì)列    188
6.3.5  樹(shù)    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(píng)價(jià)    197
6.4.4  NP問(wèn)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(yǔ)法分析    201
6.5.4  語(yǔ)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(kù)系統(tǒng)概述    209
7.2.1  數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)    216
7.3.1  關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)查詢語(yǔ)言SQL    219
7.4.1  SQL的特點(diǎn)    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(jiǎn)單實(shí)例    221
7.5  關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)    224
7.5.1  關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)原則    224
7.5.2  關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)步驟    224
7.6  數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)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(kù)的完整性控制    227
7.7  常用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)    227
7.8  數(shù)據(jù)庫(kù)新發(fā)展    231
7.8.1  分布式數(shù)據(jù)庫(kù)    231
7.8.2  空間數(shù)據(jù)庫(kù)    231
7.8.3  多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)    231
7.8.4  數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)    232
7.8.5  信息存儲(chǔ)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(jī)    236
8.1.2  軟件工程的基本概念    238
8.1.3  軟件工程過(guò)程    240
8.1.4  軟件生命周期    241
8.2  軟件開(kāi)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(kāi)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(yǔ)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(píng)價(jià)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(píng)價(jià)    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(píng)價(jià)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(xiàng)目管理    261
8.7.1  軟件項(xiàng)目計(jì)劃概念    261
8.7.2  軟件項(xiàng)目計(jì)劃內(nèi)容    261
8.7.3  軟件工程規(guī)范    262
8.7.4  軟件開(kāi)發(fā)成本估算    262
8.7.5  風(fēng)險(xiǎn)分析    264
8.7.6  軟件項(xiàng)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(píng)審    267
8.9.1  設(shè)計(jì)質(zhì)量的評(píng)審內(nèi)容    267
8.9.2  程序質(zhì)量的評(píng)審內(nèi)容    267
8.10  軟件容錯(cuò)技術(shù)    268
8.10.1  容錯(cuò)軟件定義    268
8.10.2  容錯(cuò)的一般方法    269
8.10.3  容錯(cuò)軟件的設(shè)計(jì)過(guò)程    270
8.11  軟件工程環(huán)境    270
8.11.1  軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境概述    270
8.11.2  軟件開(kāi)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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)圖形信息的處理    280
9.1.2  計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的起源    281
9.1.3  計(jì)算機(jī)圖形學(xué)主要研究的
內(nèi)容    281
9.1.4  計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用    282
9.1.5  計(jì)算機(jī)圖形的標(biāo)準(zhǔn)化    283
9.1.6  常見(jiàn)的圖形圖像格式    284
9.2  圖形系統(tǒng)    286
9.3  計(jì)算機(jī)視覺(jué)和可視化    287
9.3.1  人的視覺(jué)    287
9.3.2  計(jì)算機(jī)視覺(jué)    288
9.3.3  可視化    288
9.4  圖形用戶界面    288
9.5  人機(jī)交互    289
9.5.1  人機(jī)交互技術(shù)基礎(chǔ)    289
9.5.2  人機(jī)交互模型    290
9.5.3  人機(jī)系統(tǒng)交互界面的構(gòu)架    291
9.5.4  人機(jī)界面的設(shè)計(jì)    293
9.5.5  數(shù)據(jù)交互    296
9.5.6  語(yǔ)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(shí)    298
9.6.1  虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)基本概念    298
9.6.2  虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展
和特征    298
9.6.3  虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的組成    300
9.6.4  虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)分類    301
9.6.5  VRML虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言    301
9.6.6  虛擬現(xiàn)實(shí)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(shí)表示及推理    317
10.2.1  知識(shí)與知識(shí)表示    317
10.2.2  經(jīng)典推理技術(shù)    319
10.2.3  高級(jí)知識(shí)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(jí)搜索技術(shù)    324
10.4  自然語(yǔ)言處理    325
10.4.1  語(yǔ)言及其理解的一般問(wèn)題    325
10.4.2  句法和語(yǔ)義的分析    326
10.4.3  機(jī)器翻譯    328
10.5  智能計(jì)算    328
10.5.1  智能計(jì)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(jī)器學(xué)習(xí)    334
10.6.1  機(jī)器學(xué)習(xí)的定義    334
10.6.2  機(jī)器學(xué)習(xí)的發(fā)展過(guò)程    335
10.6.3  機(jī)器學(xué)習(xí)的主要研究方向    335
10.6.4  機(jī)器學(xué)習(xí)策略    336
10.6.5  機(jī)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(duì)象及主要內(nèi)容    340
11.1.1  離散結(jié)構(gòu)的研究對(duì)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(yùn)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(yùn)籌學(xué)    364
11.9  數(shù)學(xué)建模與計(jì)算機(jī)模擬    364
11.10  本章小結(jié)    366
11.11  習(xí)題    366
第12章  社會(huì)和職業(yè)問(wèn)題    370
12.1  計(jì)算的社會(huì)背景    370
12.2  計(jì)算機(jī)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(píng)價(jià)    372
12.2.4  計(jì)算機(jī)專業(yè)人員的職業(yè)
道德準(zhǔn)則    373
12.2.5  計(jì)算機(jī)用戶的道德    374
12.3  基于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)與責(zé)任    375
12.4  知識(shí)產(chǎn)權(quán)    376
12.5  隱私與公民自由    379
12.6  計(jì)算機(jī)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