計算機科學導論（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)主要技術指標    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  計算機的應用領域和發(fā)展趨勢    13
1.3.1  計算機的應用領域    13
1.3.2  計算機的發(fā)展趨勢    15
1.4  計算學科概述    16
1.4.1  計算學科的定義    16
1.4.2  計算學科的本質(zhì)    16
1.4.3  計算學科的三個過程    17
1.4.4  計算學科新的應用領域    18
1.5  計算機科學與技術學科的知識體系    21
1.5.1  計算機科學與技術學科的形成
與發(fā)展    21
1.5.2  計算機科學與技術學科的
定義    21
1.5.3  計算機科學與技術學科的根本
問題及研究范疇    22
1.5.4  計算機科學課程體系的核心
內(nèi)容    22
1.6  計算機科學與技術學科的教育    26
1.6.1  教育的目的和基本要求    26
1.6.2  學習方法    27
1.7  本章小結    29
1.8  習題    30
第2章  計算機基礎知識    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    55
2.6  習題    55
第3章  計算機體系結構    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)組織結構    65
3.2.1  存儲器與存儲系統(tǒng)概述    66
3.2.2  存儲系統(tǒng)的組織結構    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  總線結構    73
3.3.3  輸入/輸出接口    75
3.3.4  外設數(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  多媒體技術概述    86
3.9.2  多媒體技術    87
3.9.3  多媒體計算機的基本特征    88
3.9.4  多媒體技術的應用    89
3.10  本章小結    90
3.11  習題    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)的體系結構    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    120
4.10  習題    120
第5章  網(wǎng)絡計算    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    126
5.2.1  計算機網(wǎng)絡的起源    126
5.2.2  計算機網(wǎng)絡的定義    128
5.2.3  計算機網(wǎng)絡的主要部件    128
5.2.4  計算機網(wǎng)絡的傳輸媒體    129
5.2.5  計算機網(wǎng)絡的分類    132
5.2.6  計算機網(wǎng)絡拓撲結構    134
5.2.7  計算機網(wǎng)絡的體系結構    137
5.2.8  計算機網(wǎng)絡間的互連    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    143
5.3.5  Intranet    146
5.4  網(wǎng)絡管理    146
5.4.1  網(wǎng)絡管理基礎    147
5.4.2  網(wǎng)絡管理功能    148
5.4.3  Internet的管理信息庫    150
5.4.4  網(wǎng)絡管理協(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)絡安全機制    157
5.6.1  網(wǎng)絡安全的基本問題    157
5.6.2  網(wǎng)絡安全的內(nèi)容    159
5.6.3  數(shù)據(jù)加密技術    159
5.6.4  防病毒技術    161
5.6.5  防火墻技術    162
5.7  網(wǎng)格計算導論    164
5.7.1  網(wǎng)格導論    164
5.7.2  網(wǎng)格計算    165
5.8  本章小結    165
5.9  習題    165
第6章  程序設計與算法分析    168
6.1  程序設計基礎    168
6.1.1  程序的概念    168
6.1.2  計算機程序設計語言    169
6.1.3  高級語言程序設計的基本
內(nèi)容    173
6.2  程序設計方法    176
6.2.1  結構化程序設計方法    176
6.2.2  面向?qū)ο蟮某绦蛟O計方法    180
6.3  數(shù)據(jù)結構    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    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  目標代碼生成    204
6.5.8  編譯技術的新發(fā)展    204
6.6  本章小結    205
6.7  習題    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)管理技術的發(fā)展    210
7.2.3  數(shù)據(jù)模型    212
7.3  關系數(shù)據(jù)庫    216
7.3.1  關系數(shù)據(jù)庫的基本概念    216
7.3.2  關系模型與關系模式    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  關系數(shù)據(jù)庫設計    224
7.5.1  關系數(shù)據(jù)庫的設計原則    224
7.5.2  關系數(shù)據(jù)庫的設計步驟    224
7.6  數(shù)據(jù)庫管理    225
7.6.1  DBA的職責與管理工具    225
7.6.2  數(shù)據(jù)庫的安全性控制    226
7.6.3  事務處理技術    226
7.6.4  數(shù)據(jù)庫的完整性控制    227
7.7  常用關系數(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    233
7.10  習題    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)結構方法    250
8.3.2  統(tǒng)一建模語言    250
8.3.3  軟件復用和構件技術    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  軟件復雜性    259
8.6.1  軟件復雜性的基本概念    259
8.6.2  軟件復雜性的度量方法    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  風險分析    264
8.7.6  軟件項目進度安排    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    265
8.8.3  軟件可靠性模型    266
8.9  軟件評審    267
8.9.1  設計質(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    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    277
8.13  習題    278
第9章  圖形學和可視化    280
9.1  圖形學基本概念    280
9.1.1  計算機圖形信息的處理    280
9.1.2  計算機圖形學的起源    281
9.1.3  計算機圖形學主要研究的
內(nèi)容    281
9.1.4  計算機圖形學的應用    282
9.1.5  計算機圖形的標準化    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  人機交互技術基礎    289
9.5.2  人機交互模型    290
9.5.3  人機系統(tǒng)交互界面的構架    291
9.5.4  人機界面的設計    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)實技術基本概念    298
9.6.2  虛擬現(xiàn)實技術的發(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)實技術的研究
與應用    303
9.7  本章小結    306
9.8  習題    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  人工智能的主要學派    312
10.1.3  人工智能的研究與應用
領域    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    319
10.2.3  高級知識推理技術    321
10.3  搜索技術    322
10.3.1  一般搜索技術    323
10.3.2  高級搜索技術    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    331
10.6  機器學習    334
10.6.1  機器學習的定義    334
10.6.2  機器學習的發(fā)展過程    335
10.6.3  機器學習的主要研究方向    335
10.6.4  機器學習策略    336
10.6.5  機器學習方法    336
10.7  本章小結    338
10.8  習題    338
第11章  離散結構    340
11.1  離散結構的研究對象及主要內(nèi)容    340
11.1.1  離散結構的研究對象    340
11.1.2  離散結構研究的主要內(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  關系與函數(shù)    350
11.4  代數(shù)結構    355
11.4.1  代數(shù)結構概述    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    364
11.9  數(shù)學建模與計算機模擬    364
11.10  本章小結    366
11.11  習題    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)的風險與責任    375
12.4  知識產(chǎn)權    376
12.5  隱私與公民自由    379
12.6  計算機犯罪    380
12.7  哲學框架    381
12.8  本章小結    383
12.9  習題    383
參考文獻    385